Härten und Härtungsmechanismen in Werkstoffen

Härten bezeichnet die Gesamtheit der mikrostrukturellen Mechanismen, mit denen die Härte und meist auch die Festigkeit eines Werkstoffs gezielt erhöht werden. Grundlage ist in der Regel eine Behinderung der Versetzungsbewegung in kristallinen Werkstoffen oder eine Veränderung der Domänenstruktur in magnetischen Werkstoffen.

Mechanische Härtung umfasst vor allem die Verfestigung durch plastische Umformung (Workhärten/Kaltverfestigung), bei der eine erhöhte Versetzungsdichte zu starker Wechselwirkung der Versetzungen untereinander führt. Thermisch und chemisch basierte Verfahren schließen u. a. die Festlösungshärtung (Einlagerung von Legierungselementen im Kristallgitter), die Ausscheidungs- bzw. Alterungshärtung (fein verteilte Ausscheidungen als Versetzungshindernisse) und die Dispersionshärtung (temperaturstabile, meist oxidische Teilchen) ein.

Bei Stählen spielt die Oberflächenhärtung eine zentrale Rolle: Beim Einsatzhärten wird der Kohlenstoffgehalt randnah erhöht und anschließend martensitisch gehärtet, um eine harte Randschicht bei zähem Kern zu erzeugen. Weitere Varianten wie Induktions- oder Laserhärten bewirken lokale Umwandlungshärtung ohne signifikante chemische Änderung.

Neben diesen mechanisch-metallkundlichen Mechanismen existiert die magnetische Härtung, bei der durch gezielte Wärmebehandlung und Legierungszusammensetzung die Koerzitivfeldstärke permanentmagnetischer Werkstoffe erhöht wird. Insgesamt beschreibt „Härten/Härtung“ somit eine Klasse von Prozessen, deren gemeinsame Zielgröße die Erhöhung des Widerstands gegen plastische oder magnetische Umkehr ist, realisiert über unterschiedliche, genau zu kontrollierende Mikrostrukturzustände.

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