ASTM A 255

Der Stirnabschreckversuch nach Jominy ist ein Prüfablauf, der die Härtbarkeit von Stahl ermittelt. Härtbarkeit ist ein Maß für die Fähigkeit von Stahl zu härten, nachdem er auf Austenitisierungstemperatur erwärmt und später abgeschreckt wird. Die Härtbarkeit des Stahls ist nicht mit der Härte von Stahl zu verwechseln. Die Härte von Stahl bezieht sich auf seine Fähigkeit, eine Verformung unter Belastung zu widerstehen; hingegen bezieht sich Härtbarkeit auf die Fähigkeit des Stahls unter besonderen Bedingungen bis zu einer bestimmten Tiefe gehärtet zu werden. Die Ergebnisse des Jominy-Versuchs sind wichtig, um die passende Kombination von Legierungsstahl und Wärmebehandlung zu finden, damit thermische Spannungen und Verformungen bei der Herstellung von Bauteilen unterschiedlicher Größe gemindert werden kann.

Um den Jominy-Versuch durchzuführen: Zuerst erhält man eine zylindrische Probe mit einem Durchmesser von 25mm und einer Länge von 100mm, oder abwechselnd, 102mm lang durch 25.4mm breit. Zweitens wird die Stahlprobe normalisiert. Dies entfernt Unregelmäßigkeiten in der Mikrostruktur des Stahls, die durch früheres Schmieden verursacht wurden. Danach wird die Probe austenitisiert, d.h. bei einer Temperatur von 800 bis 900°C erhitzt. Als nächstes wird die Probe senkrecht in die Prüfmaschine gestellt und von der Stirnseite her mit einem Wasserstrahl abgeschreckt. Dadurch wird die Probe von der Stirnfläche her abgekühlt, genau wie beim Abschrecken von größeren Stahlwerkstücken in Wasser. Je weiter von der abgeschreckten Stirnseite entfernt, desto niedriger die Abkühlgeschwindigkeit. Deswegen kann man die Wirkungen einer Vielzahl von Abkühlgeschwindigkeiten messen, von sehr schnell auf der abgeschreckten Stirnseite bis zu abgekühlter Luft auf der fernen Seite.

Als nächstes wird die Mantelfläche der Probe zu einer Dicke von 0,38mm einseitig angeschliffen, um entkohlten Stoff zu entfernen. Die Härte der Mantelfläche wird danach in Abhängigkeit vom Abstand von der abgeschreckten Stirnfläche gemessen. Legierter Stahl wird häufig in Abständen von 1,5mm gemessen, während Kohlenstoffstahl in Abständen von 0,75mm typisch

Letztendlich werden Rockwell oder Vickers Härtewerte dem Abstand der abgeschreckten Stirnfläche gegenübergestellt.

Die Ergebnisse des Jominy-Versuchs verdeutlichen die Wirkungen von Legierung und Mikrostruktur auf die Härtbarkeit von Stahl. Häufig verwendete Elemente, die eine Wirkung auf die Härtbarkeit von Stahl haben, sind: Kohlenstoff, Bor, Chrom, Mangan, Molybdän, Silizium und Nickel.

Kohlenstoff ist hauptsächlich als Härtungsmittel für Stahl verwendet, obwohl er die Härtbarkeit auch im geringen Umfang erhöht, indem er die Bildung von Perlit und Ferrit verzögert. Diese Wirkung ist aber viel zu klein, um dafür zu kontrollieren.

Bei einem Gehalt so niedrig wie 0,0005% ist das Element Bor ein effektiver Legierungspartner zur verbesserten Härtbarkeit des Stahls. Bor ist am effektivsten beim Stahl mit einem Kohlenstoffgehalt von 0,25% oder weniger. Bor verbindet sich mit Stickstoff sowie Sauerstoff, und dadurch wird seine Wirkung auf die Härtbarkeit verringert. Deswegen muss Bor in Lösung bleiben, um effektiv zu sein. Aluminium und Titan werden häufig als "Getterstoff" verwendet, weil sie mit Sauerstoff und Stickstoff im Vorrang zum Bor reagieren.

Das Verlangsamen der Phasenumwandlungen vom Austentit zu Ferrit und Perlit erhöht die Härtbarkeit von Stahl. Auf diese Weise wirken Chrom, Molybdän, Mangan, Silizium, Nickel und Vanadium alle auf die Hartbärkeit des Stahls ein. Mangan wird am häufigsten zu diesem Zweck verwendet.