Techniken

DIE WÄRMEBEHANDLUNGEN

1. Einführung

Die Wärmebehandlungen nehmen in der Uhrmacherkunst einen wesentlichen Platz ein. Sie ermöglichen es, die mechanischen Eigenschaften der verwendeten Stähle und Legierungen zu verändern. Drei Hauptverfahren werden üblicherweise angewendet: das Glühen, das Härten und das Anlassen.

2. Das Glühen

3. Das Härten

Das Härten erfolgt nach einer Austenitisierungsphase, mit einer Erwärmung, die typischerweise auf 780 °C bis 950 °C für in der Uhrmacherei häufig verwendete Werkzeug- oder Federstähle gebracht wird. Diese Temperatur ermöglicht es der Kristallstruktur des Metalls, sich in Austenit umzuwandeln, eine bei Raumtemperatur instabile Phase. Die anschließende Abkühlung muss extrem schnell erfolgen, um diese Struktur in Form von wesentlich härterem Martensit zu fixieren. Je nach Legierung erfolgt diese Abkühlung in Öl, in Wasser oder manchmal an der Luft bei bestimmten Spezialstählen mit sogenannter „milder“ Härtung. Historisch verwendeten manche Uhrmacher auch Bäder aus geschmolzenem Blei für eine präzisere thermische Kontrolle. Das Härten betrifft fast ausschließlich Stähle mit hohem Kohlenstoffgehalt, die einzigen, die diese martensitische Umwandlung durchlaufen können. Es wird insbesondere bei Achsen und Trieben, Federn, mechanischen Teilen, die starkem Verschleiß oder hohem Druck ausgesetzt sind, sowie bei bestimmten Fertigungswerkzeugen angewendet. Nichteisenmetalle wie Messing oder Gold können auf diese Weise nicht gehärtet werden, da ihre Härtung auf anderen Prinzipien beruht, wie etwa der Kaltverfestigung.

Abbildung 1

Handwerkliches Härten eines Stahlbauteils (900-950 °C – Hellkirschrot)

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3. Das Anlassen

Das Anlassen erfolgt systematisch nach einer Härtung, bei denselben Stählen, die diese martensitische Umwandlung durchlaufen haben. Es handelt sich um eine moderate Erwärmung, üblicherweise zwischen 150 °C und 320 °C, deren genaue Temperatur vom gewünschten Kompromiss zwischen Härte und Schlagfestigkeit abhängt. In der Uhrmacherei wird dieser Vorgang durch das Phänomen des Bläuens sichtbar: Schrauben und bestimmte Bauteile nehmen eine Färbung an, die von Strohgelb bei etwa 220 °C bis zu tiefem Blau zwischen 290 °C und 320 °C reicht. Diese Farbgebung, die auf eine dünne Oberflächenoxidschicht zurückzuführen ist, diente traditionell als visuelle Temperaturanzeige für die Uhrmacher, bevor präzise Messgeräte verwendet wurden. Die Abkühlung nach dem Anlassen erfolgt einfach an der frischen Luft, ohne dass eine besondere Schnelligkeit erforderlich wäre. Diese Behandlung verringert die durch die Härtung entstandene übermäßige Sprödigkeit, während eine für den mechanischen Einsatz ausreichende Härte erhalten bleibt. Das Anlassen betrifft ausschließlich zuvor gehärtete Stähle, insbesondere Schrauben, Federn und verschiedene Uhrwerkskomponenten, die wiederholten mechanischen Belastungen ausgesetzt sind.