Härteverfahren
Die Härte des Stahls beschreibt seine mechanische Widerstandsfähigkeit. Wird sie erhöht, spricht man vom Härten, wofür verschiedene Verfahren zur Verfügung stehen. Sie kommen auch bei der Herstellung des Stahls von Messerklingen zur Anwendung.
Unter der mechanischen Widerstandsfähigkeit des Stahls wird sein sogenannter Verformungswiderstand verstanden – also die Kraft, die der Stahl Kräften entgegensetzt, die von außen auf ihn einwirken und die zu seiner Deformation (d. h. einer Veränderungen seiner äußeren Form) führen können. Die mechanische Widerstandsfähigkeit des Stahls ist für zahlreiche Gebrauchsgegenstände aus Stahl, darunter auch Messerklingen, von entscheidender Bedeutung. Sie kann durch eine gezielte Änderung der Mikrostruktur des Stahls erhöht werden, was durch Wärmebehandlung und anschließendes rasches Abkühlen geschieht.
Stahl ist eine Verbindung (Legierung) aus Eisen mit Kohlenstoff und anderen Elementen, zumeist Metallen. Nach der Stahlschmelze und dem anschließenden Erkalten ist das Eisen zwar mit Kohlenstoff durchsetzt, allerdings ordnen sich die Kohlenstoff-Atome so an, dass der Stahl nur eine geringe Härte besitzt. Um sie zu steigern, muss der Anteil des Kohlenstoffs erhöht werden, wofür vor allem drei Verfahren zur Verfügung stehen: Die Umwandlungshärtung, die Ausscheidungshärtung und die Kalthärtung. Von diesen Härteverfahren ist die Umwandlungshärtung das wichtigste. Bei ihr wird das zu härtende Werkstück solange erwärmt, bis sich das sog. Ferrit in das sog. Austenit umgewandelt hat, welches erheblich mehr Kohlenstoff bindet. Wird das Metall nun abgeschreckt, wird der Kohlenstoff an der Diffusion gehindert, d. h. er wird dauerhaft im Metall gebunden, wodurch sich zugleich dessen Mikrostruktur ändert. Diese neue Gefügeform wird Martensit genannt.
Dieser Prozess muss mehrfach wiederholt werden, da immer nur ein Teil des (weichen) Austenits in (hartes) Martensit umgewandelt wird. Dabei gilt grundsätzlich, dass die Unwandlung umso schneller geschieht, je größer der Temperaturunterschied zwischen Erwärmung und Abschreckung ist, was durch die Verwendung verschiedener Abkühlungsmedien (z. B. Luft, Wasser, Öl) beeinflusst werden kann. Beim Erwärmen und Abschrecken entstehen im Werkstück Spannungen, die zu Rissen und Verzug führen können. Sie werden dadurch gelöst, dass das Metall nach dem Abschrecken bei geringerer Temperatur erneut erwärmt wird (sogenanntes Anlassen). Erst dadurch erhält es seine Gebrauchshärte.