Gasnitrieren

Gasnitrieren ist ein thermochemisches Oberflächenhärteverfahren, das die Verschleißfestigkeit, die Oberflächenhärte und die Dauerfestigkeit auf Basis von gelöstem Stickstoff und harten Nitridausscheidungen verbessert.

Vorteile

Das Verfahren eignet sich überwiegend für Komponenten, die hohen Belastungen standhalten müssen. Im Prozessverlauf entsteht eine harte Oberfläche, die dem Werkstoff eine hohe Verschleiß-, Kratz- und Fressverschleißbeständigkeit verleiht. Die im Prozessverlauf gebildeten Druckspannungen in der Oberfläche führen zu einer höheren Dauerfestigkeit. Durch den großen Bereich möglicher Behandlungstemperaturen und Nitriertiefen können unterschiedliche Eigenschaften erzielt werden, wodurch der Anwendungsbereich dieses Verfahrens erheblich erweitert werden kann.

Anwendungsbereiche

Typische Anwendungsgebiete umfassen Getriebe, Kurbelwellen, Nocken-wellen, Nockenstößel, Ventilkomponenten, Federn, Extrusionsschnecken, Spritzgusswerkzeuge, Schmiedegesenke, Aluminium-Extrusionsformen, Einspritzdüsen und Kunststoffspritzformen.

Nitrierverfahren eignen sich insbesondere für Stähle, die nitridbildende Elemente, wie z. B. Chrom, Molybdän, Vanadium oder Aluminium enthalten. Außerdem können auch Werkzeugstähle, wie z. B. Warm- und Kaltarbeitsstähle oder Formstähle nitriert werden. Eine Niedrigtemperaturanwendung ist das Nitrieren von Federstahl um die Lebensdauer von Federn in Automotive-Anwendungen zu verlängern. Im Allgemeinen können alle Eisenwerkstoffe, die weniger als 5% Chrom enthalten, gasnitriert werden. Bei höheren Legierungsanteilen und rostfreien Stählen kommt eher Plasmanitrieren in Betracht. Für gesinterte Stähle mit geringer Dichte ist dieses Verfahren nicht geeignet.

Optimale Ergebnisse lassen sich mit bereits gehärteten und angelassenen Werkstoffen erzielen.

Prozessdetails

Gasnitrieren ist ein „thermochemisches“ Wärmebehandlungsverfahren, das bei niedrigen Temperaturen (typisch sind 520°C/970°F) durchgeführt wird und einen geringen Verzug zur Folge hat. Das primäre Ziel dabei ist die Verbesserung der Oberflächeneigenschaften von fertigen oder nahezu fertigen, eisenhaltigen Komponenten. Wenn das Verfahren in kohlenstoffspendenden Atmosphären durchgeführt wird, spricht man auch vom Gasnitrocarburieren. Die gebildete Schicht besteht meistens aus zwei Zonen – einer Verbindungsschicht (weiße Schicht) mit kubischen oder hexagonalen Nitriden und einer darunter liegenden Diffusionsschicht mit gelösten Stickstoffatomen und Nitridausscheidungen. Die Verbindungsschicht sorgt für eine hohe Beständigkeit gegen Verschleiß, Kratzer und Fressen. Die Diffusionsschicht trägt zur Verlängerung der Lebensdauer bei und dient als Stütze für die harte Verbindungsschicht. Je nach Schutzgasatmosphäre können sowohl dünne Verbindungsschichten zur Verbesserung des Ermüdungswiderstandes als auch dicke stickstoff- und kohlenstoffreiche Verbindungsschichten zur Verbesserung des Verschleiß- und des Korrosionswiderstandes im Fall von gasgestützten Nitrocarburierverfahren oder nachträglicher Oxidation gebildet werden. In solchen Fällen erweist sich Corr-I-Dur® als eine gute Wahl.