Aufkohlen: Was ist damit gemeint?

Lösung: C. ca. 4,8 Stunden

Aus (0,60 − 0,20)/(1,00 − 0,20) = 0,50 folgt 1 − erf(z) = 0,50, also erf(z) = 0,50 und z = x/2√(Dt) = 0,477. Damit ist √(Dt) = 0,50×10⁻³/(2 × 0,477) ≈ 5,24×10⁻⁴ m, Dt ≈ 2,75×10⁻⁷ m² und t = 2,75×10⁻⁷/(1,6×10⁻¹¹) ≈ 1,72×10⁴ s, also etwa 4,8 Stunden. Ca. 19 Stunden lässt die 2 im Nenner weg und setzt x/√(Dt) = 0,477; die Zeit wird dadurch viermal so groß. Ca. 7,9 Stunden vernachlässigt die Ausgangskonzentration C₀ und erhält aus 0,60/1,00 erf(z) = 0,40 und z = 0,371. Da die Zeit mit dem Quadrat der Tiefe wächst, wirkt sich der Umgang mit den Faktoren stark aus.

Lösung: A. Im Austenitgebiet (etwa 900 bis 950 °C) lässt man Kohlenstoff in die Randschicht eindiffundieren und härtet anschließend, sodass die Randschicht aus hartem Martensit und der Kern aus einem zähen Gefüge besteht

Das Aufkohlen erfolgt im Austenitgebiet (etwa 900 bis 950 °C), in dem viel Kohlenstoff gelöst werden kann (bei Temperaturen zwischen 900 und 1000 °C etwa 1,2 bis 1,4 %) und die Diffusion schnell ist. Wird nach dem Anheben des Kohlenstoffgehalts der Randschicht auf etwa 0,8 % gehärtet, besteht die Randschicht aus hartem Martensit und der Kern aus kohlenstoffarmem, zähem Gefüge, sodass Verschleißfestigkeit und Schlagzähigkeit zugleich erreicht werden. Die kohlenstoffreiche Randschicht hat eine niedrigere Martensitstarttemperatur und wandelt sich später um als der Kern; ihre Volumenzunahme wird vom Kern behindert, sodass Druckeigenspannungen in der Randschicht bleiben und auch die Schwingfestigkeit steigt. Die Löslichkeit von Kohlenstoff im Ferrit beträgt höchstens etwa 0,02 %; eine Härtung ohne Abschrecken im Ferritgebiet bei niedriger Temperatur kennzeichnet das Nitrieren. Beim Einsatzhärten sind Maßnahmen gegen den Härteverzug nötig.