Härtbarkeit ist ein Begriff, der verwendet wird, um die Fähigkeit eines Materials zu beschreiben, gehärtet zu werden, wenn es Hitze ausgesetzt und dann abgeschreckt oder schnell abgekühlt wird. Es sollte nicht mit Härte verwechselt werden, die sich auf die Festigkeit und Fähigkeit eines Materials bezieht, Beschädigungen zu widerstehen. Stattdessen bestimmt die Härtbarkeit, ob ein Objekt härter gemacht werden kann oder ob es beständig gegen Härtung ist. Dieser Begriff wird nur für Metallgegenstände verwendet, einschließlich Stahl und Metalllegierungen, und wird nicht für Kunststoffe oder andere Materialien verwendet.
Die primäre Art der Härtbarkeitsprüfung ist als Jominy- oder „Quench“-Test bekannt. Um diesen Test durchzuführen, wird ein Stahlstab erhitzt, bis er zu einer kubisch-flächenzentrierten Struktur namens Austenit kristallisiert. Nachdem die Wärmequelle entfernt wurde, wird ein Ende des Austenitstabs sofort einem Wassersprühstrahl ausgesetzt, um ihn auf Raumtemperatur abzukühlen. Dieser Vorgang des Abkühlens wird als Abschrecken bezeichnet.
Ein sehr schnelles Abschrecken führt zur Bildung von Martensit – einem sehr starken Material. Wenn das Abschrecken nicht schnell genug ist, bildet sich ein anderes Material, das nicht so stark ist. Die Härte des Stabes wird in bestimmten Schritten vom abgeschreckten Ende gemessen. Je weiter vom abgeschreckten Ende entfernt, desto langsamer sind die Abkühlungsgeschwindigkeiten, wodurch es weniger wahrscheinlich ist, dass sich Martensit bildet.
Ein Material, das mit geringeren Abkühlraten Martensit bildet, ist leichter zu härten. Ein Material, das sehr schnell abgeschreckt werden muss, um Martnsit zu bilden, ist schwieriger zu härten. Als Ergebnis ist die Härtbarkeit umso geringer, je größer der Härteunterschied zwischen den beiden Enden ist.
Die Härtbarkeit von Stählen und anderen Metallen hängt sowohl von der Zusammensetzung des Objekts als auch von seiner Form oder Geometrie ab. Je dicker ein Objekt ist, desto langsamer sind die Abkühlungsraten im Zentrum, wodurch es schwieriger wird, das Material darin zu härten. Dies bedeutet, dass dickere Objekte oder solche mit geringer Oberfläche eine geringere Härtbarkeit aufweisen als kleinere oder dünnere Objekte aus dem gleichen Material. In einem dünnen Objekt muss die Hitze nur sehr wenig zurücklegen, sodass die Abkühlgeschwindigkeiten schnell sein und den Härtegrad erhöhen können.
Im Allgemeinen ist die Härtbarkeit des Stahls umso größer, je höher der Kohlenstoffgehalt eines Stahlprodukts ist. Zu den üblichen Elementen, die Stahl hinzugefügt werden, um seine Härtbarkeit zu erhöhen, gehören Bor, Mangan, Chrom und Molybdän. Die Zugabe von Legierungen sollte sorgfältig erfolgen, um die Eigenschaften des Stahls nicht zu verändern oder seine Härtbarkeit zu beeinträchtigen.
Die Härtbarkeit von Stahl und seine Schweißbarkeit stehen in einem umgekehrten Verhältnis. Je härtbarer der Stahl, desto schwieriger ist es zu schweißen; je geringer die Härtbarkeit, desto leichter lässt sich schweißen. Bei Schweißanwendungen wird häufig ein Härtbarkeitstest verwendet, um festzustellen, ob zwei Materialien erfolgreich geschweißt werden können. Es kann Schweißern auch bei der Auswahl von Elektroden und Schweißgeräten oder Einstellungen helfen.