Härten
Unter Härten versteht man das Erwärmen auf Härtetemperatur (auch als Austenitisieren bezeichnet) und nachfolgendem Abkühlen mit solcher Geschwindigkeit, dass oberflächlich oder durchgreifend eine erhebliche Härtesteigerung durch Martensitbildung eintritt. Der Härtevorgang lässt sich in drei verfahrenstechnische Schritte gliedern: Erwärmen auf Härtetemperatur, Halten (wenige Minuten bis etwa eine Stunde), Abschrecken mit einer Abkühlgeschwindigkeit, die größer ist als die kritische Abkühlgeschwindigkeit. Das Abschrecken aus der Härtetemperatur kann kontinuierlich oder (zur Verminderung innerer Spannungen) stufenweise erfolgen.
Die erforderliche Härtetemperatur hängt in hohem Maße von der chemischen Zusammensetzung des Stahles, also von seinem Kohlenstoffgehalt sowie von Art und Menge eventuell vorhandener Legierungselemente ab.
Wird ein Stahl aus dem Austenitgebiet abgekühlt, dann muss aufgrund der Polymorphie des Eisens eine Gitterumwandlung von kubisch-flächenzentriert nach raumzentriert stattfinden. Ob nun vor beziehungsweise bei dieser Gitterumwandlung eine Diffusion von Eisen- beziehungsweise Kohlenstoffatomen möglich ist, hängt in hohem Maße von der Abkühlgeschwindigkeit ab. Mit zunehmender Abkühlgeschwindigkeit steht für eine Diffusion weniger Zeit zur Verfügung, der Austenitkristall wird in zunehmenden Maße unterkühlt. Die Umwandlung findet damit bei tieferen Temperaturen und unter zunehmend schlechteren Diffusionsbedingungen statt. Der Kohlenstoff bleibt im krz-Gitter zwangsgelöst und verspannt das Gitter tetragonal. Dies ist die Ursache für die hohe Härte und hohe Festigkeit des Martensits, aber auch für seine außerordentlich geringe Zähigkeit und seine praktisch nicht vorhandene Verformbarkeit.
Üblicherweise wird das Werkstück im Anschluss an das Härten auf Temperaturen zwischen 150 °C und 250 °C in Öl, Warmbädern oder erhitzter Luft angelassen. Die Anlassdauer beträgt mindestens 1 h, üblicherweise 2 h bis maximal 4 h. Dadurch wird das Material in die optimalen Gebrauchsbedingungen überführt.