Die Härte ist ein Maß für den Widerstand eines Materials gegen Verformung, insbesondere gegen Abrieb oder Einkerbung. Geschmiedete Wellen aus legiertem Stahl mit höheren Härtewerten sind im Allgemeinen widerstandsfähiger gegen Verschleiß und Oberflächenschäden, da das Material während des Betriebs weniger anfällig für Kratzer, Furchenbildung oder Materialverlust ist. Beispielsweise unterliegen die Wellen in Anwendungen wie Industriepumpen, Getriebesystemen und Bergbaumaschinen ständiger Reibung und Wechselwirkung mit anderen Teilen. Ein höherer Härtegrad des legierten Stahls verringert den Materialverlust an der Oberfläche des Schafts, was direkt dazu beiträgt, die Leistung des Schafts über längere Zeiträume hinweg aufrechtzuerhalten. Diese erhöhte Verschleißfestigkeit ist besonders wichtig in Umgebungen mit hoher Belastung und hoher Reibung, in denen Komponenten ständigem Kontakt mit anderen Oberflächen oder Materialien ausgesetzt sind, die Abrieb verursachen können. Beispielsweise trägt der gehärtete Stahl bei Getriebewellen und Antriebswellen, wo die Reibungskräfte erheblich sind, dazu bei, den Verschleiß zu minimieren, vorzeitigen Ausfall zu verhindern und die Integrität der Welle während ihrer gesamten Lebensdauer aufrechtzuerhalten.
Die Härte von legiertem Stahl trägt auch zu seiner Ermüdungsbeständigkeit bei, also zu seiner Fähigkeit, wiederholten Belastungs- und Entlastungszyklen ohne Ausfall standzuhalten. In vielen industriellen Anwendungen sind Wellen dynamischen Kräften ausgesetzt, die zyklische Belastungen verursachen, beispielsweise in Komponenten des Antriebsstrangs von Kraftfahrzeugen oder in schweren Maschinen. Härtere legierte Stähle sind widerstandsfähiger gegen die Bildung von Mikrorissen unter zyklischen Belastungen, da sie ihre Oberflächenintegrität über die Zeit hinweg beibehalten und so die Entstehung und Ausbreitung von Ermüdungsrissen verhindern. Dadurch weisen Wellen mit höheren Härtegraden eine bessere Widerstandsfähigkeit gegen Ausfälle bei schwankenden mechanischen Belastungen auf, was zu einer längeren Lebensdauer führt. Beispielsweise sorgt die Härte bei Kurbelwellen oder Achsen für Automobilmotoren, bei denen die Teile ständig sich wiederholenden Belastungsbewegungen ausgesetzt sind, dafür, dass die Welle langlebig bleibt und sowohl Zug- als auch Druckkräften über Millionen von Zyklen standhält.
Wenn eine Welle übermäßigen Belastungen ausgesetzt ist, kann es bei weicheren Materialien zu einer plastischen Verformung kommen, bei der sich das Material dauerhaft verformt. Ein höherer Härtegrad macht den legierten Stahl widerstandsfähiger gegen solche Verformungen. In Anwendungen wie Baumaschinen oder Öl- und Gasanlagen, bei denen Wellen starken Stößen oder Drehmomenten ausgesetzt sein können, trägt gehärteter legierter Stahl dazu bei, die Dimensionsstabilität aufrechtzuerhalten und zu verhindern, dass sich die Welle unter starker Belastung verzieht oder verbiegt. Dieser Widerstand gegen Verformung stellt sicher, dass die Welle ihre strukturelle Integrität beibehält, wodurch die Wahrscheinlichkeit eines Ausfalls verringert und ihre Lebensdauer verlängert wird.
Bei präzisionsgetriebenen Anwendungen wie Metallbearbeitungsgeräten oder Luft- und Raumfahrtkomponenten ist die Fähigkeit, einheitliche Abmessungen und Toleranzen einzuhalten, von entscheidender Bedeutung. Härter geschmiedete Wellen widerstehen den allmählichen Maßänderungen, die durch Verschleiß und Verformung entstehen. Dies ist besonders wichtig bei rotierenden Maschinen, wo eine Fehlausrichtung oder Verformung zu schlechter Leistung, erhöhter Vibration und höheren Wartungskosten führen kann. Durch die Beibehaltung ihrer Form und Präzision im Laufe der Zeit tragen härtere Wellen zu einem zuverlässigeren und genaueren Maschinenbetrieb bei und reduzieren so Ausfallzeiten und die Notwendigkeit eines häufigen Austauschs.
Während Härte in erster Linie die Verschleiß- und Ermüdungsbeständigkeit verbessert, kann sie auch indirekte Auswirkungen auf die Korrosionsbeständigkeit haben. In vielen Fällen sind härtere Materialien tendenziell widerstandsfähiger gegen abrasive Korrosion, da sich die Oberfläche weniger abnutzt und frisches Material weniger Korrosionsmitteln ausgesetzt wird. Es ist jedoch wichtig zu beachten, dass die Härte allein keinen direkten Einfluss auf die Korrosionsbeständigkeit des legierten Stahls hat – auch andere Faktoren wie Legierungselemente (z. B. Chrom, Nickel) und Oberflächenbehandlungen (z. B. Beschichtungen) spielen eine Rolle. Allerdings kann eine härtere Oberfläche dem durch korrosive Umgebungen verursachten physischen Verschleiß besser standhalten, insbesondere bei Anwendungen, bei denen abrasive Materialien oder aggressive Chemikalien vorhanden sind, wie etwa in chemischen Verarbeitungsanlagen oder Schiffsanwendungen.
