Wärmebehandlung

Wärmebehandlung bezeichnet das gezielte Erwärmen, Halten und Abkühlen eines Werkstücks zur Einstellung definierter mechanischer oder gefügetechnischer Eigenschaften. Die Begriffe sind in DIN EN 10052 normiert, die Hauptverfahren Härten, Anlassen, Vergüten, Glühen und Einsatzhärten haben jeweils eigene Detailnormen. In der Automobilzulieferkette ist Wärmebehandlung ein Sonderprozess (Special Process) mit Pflicht-Audit nach AIAG CQI-9 und gehört zu den höchsten Reklamationsrisiken im Beschaffungsportfolio.

Detaillierte Erklärung

DIN EN 10052 (Erstausgabe 1993, aktuelle Fassung verbindlich) definiert Wärmebehandlung als "Verfahren, bei dem ein Werkstück oder ein Bereich eines Werkstücks absichtlich Temperatur-Zeit-Folgen und gegebenenfalls chemischen Einwirkungen unterworfen wird, um ihm Eigenschaften für eine weitere Verarbeitung oder Verwendung zu geben". Die wichtigsten Einzelverfahren: Härten (Austenitisieren bei 800 bis 900 °C plus schnelles Abkühlen, Härte typisch 55 bis 65 HRC), Anlassen (erneutes Erwärmen auf 150 bis 650 °C nach dem Härten zur Reduktion von Sprödigkeit), Vergüten (Härten plus Hochtemperaturanlassen 550 bis 700 °C, optimaler Zähigkeit-Festigkeit-Kompromiss), Spannungsarmglühen (450 bis 650 °C zur Reduktion von Eigenspannungen nach Schweißen oder Zerspanen), Normalisieren (knapp über AC3, gefügehomogenisierend), Einsatzhärten (Aufkohlen plus Härten, harte Oberfläche bei zähem Kern). Spezialnormen ergänzen die Begriffsnorm, etwa DIN EN ISO 17804 für austenitisches Gusseisen und DIN EN 10083 für Vergütungsstähle.

In der Automobilindustrie ist Wärmebehandlung nach IATF 16949:2016 ein "Special Process" gemäß Abschnitt 8.5.1.2, der durch das Audit-Manual CQI-9 (Special Process: Heat Treat System Assessment, aktuelle 4. Ausgabe der AIAG Automotive Industry Action Group) jährlich bewertet werden muss. Das Audit umfasst neun Prozessgruppen, von Atmosphärenöfen bis Induktionshärten, und prüft Pyrometrie, Temperaturgleichmäßigkeit (Temperature Uniformity Survey TUS), Instrumentierung und Werkstückrückverfolgbarkeit. Ein bestandenes CQI-9-Audit ist Voraussetzung für die Lieferantenfreigabe bei nahezu allen OEMs der Volkswagen-Gruppe, Stellantis, Ford, GM und BMW.

Der DACH-Markt für Lohn-Wärmebehandlung wird vom Industrieverband Wärmebehandlung HK (Härterei-Kongress) und Branchen-Initiativen wie der Arbeitsgemeinschaft Wärmebehandlung und Werkstofftechnik AWT begleitet. Typische Lohnhärtereien sind Bodycote (UK, weltweit), Aalberts Surface Technologies, Härtha sowie regionale Mittelständler. Stundensätze für Atmosphärenöfen liegen 2025 zwischen 38 EUR und 55 EUR pro Charge-Stunde, Vakuumöfen bei 75 EUR bis 120 EUR.

Praxisbeispiel (konkretes Einkaufsszenario)

Ein Getriebehersteller bezieht 18 000 Wellen aus 42CrMo4 (1.7225) pro Jahr, die einsatzgehärtet werden sollen: Aufkohlen auf Einsatzhärtungstiefe Eht 0,8 mm bei 600 HV1, Kernhärte 30 bis 38 HRC. Die Wellen wiegen je 4,2 kg, das Jahresvolumen beträgt 75,6 Tonnen.

Drei Lohnhärtereien geben Angebote ab. Härterei A: 1,85 EUR pro kg, IATF 16949 zertifiziert, CQI-9 jährlich auditiert. Härterei B: 1,62 EUR pro kg, ISO 9001 zertifiziert, kein CQI-9. Härterei C: 1,98 EUR pro kg, IATF + CQI-9 plus Vakuumaufkohlung mit Hochdruckgasabschreckung (verzugsärmer). Auf den ersten Blick gewinnt B mit rund 17 400 EUR Vorteil pro Jahr gegenüber A. Doch ohne CQI-9 ist B für Automotive-Endkunden gesperrt, der Auftrag könnte bei einem Lieferantenaudit des OEM kassiert werden. Der Aufpreis von C über A (rund 9 800 EUR pro Jahr) rechnet sich, wenn der Verzug die anschließenden Schleifkosten um mehr als 0,55 EUR pro Welle senkt.

Typische Fehler & Verhandlungskontext

Erster Fehler: die Härteprüfvorschrift unklar zu lassen. Härte HRC, HV und HB sind nicht direkt umrechenbar, eine Spezifikation "60 plus/minus 2 HRC" verlangt eine andere Prüfausrüstung als "650 HV1". Schreiben Sie die Prüfmethode samt Last (HV1, HV5, HV10) und Prüfstellen (Oberfläche oder Kern) verbindlich in die Zeichnung.

Zweiter Fehler: keine Charge-Rückverfolgbarkeit zu fordern. Wärmebehandlungsfehler treten chargenweise auf, eine fehlende Charge-Nummer auf dem Begleitschein verhindert eine zielgerichtete 8D-Bearbeitung. Forderung Sie Charge-ID, Ofen-ID, Temperatur-Zeit-Diagramm und Pyrometrie-Protokoll als Pflicht-Anlage zu jedem Lieferschein.

Dritter Fehler: Restaustenit zu ignorieren. Bei hochkohlenstoffhaltigen Stählen kann nach dem Härten Restaustenit von 5 bis 25 Prozent verbleiben, der bei späterer Belastung in Martensit umwandelt und Maßänderungen verursacht. Spezifizieren Sie maximalen Restaustenitgehalt nach DIN EN ISO 4499 oder ASTM E975, vor allem bei Wälzlagerstählen 100Cr6.

Verwandte Begriffe

Wärmebehandlung folgt typischerweise auf [[cnc-bearbeitung]] oder [[schmiedeteile]] und gibt das Bauteil weiter an [[oberflaechenbehandlung]]. Eng verzahnt mit [[werkstoffpruefung]] für Härte- und Gefügeanalyse, Pflicht-Audit-Schnittstelle bei Automotive-Lieferanten ist [[schweissbaugruppen]] für die Spannungsarmglühung schweißbaugruppen-typischer Eigenspannungen.