Ersetzen Sie das Einsatzhärten
durch Wärmebehandlung im Plasma

Es gibt zahlreiche Möglichkeiten, um die Oberflächenhärte und Korrosionsbeständigkeit von Metall zu optimieren. Unsere Härterei kennt sie alle – und hat sich auf ein Verfahren mit besonderen Vorteilen spezialisiert. Nachfolgend erklären wir, welche Behandlungen grundsätzlich zum Härten von Stahl durchgeführt werden können und weshalb wir auf die Wärmebehandlung im Plasma setzen. 

 

Einsatzhärten zur Steigerung der Festigkeit

Ein klassisches thermochemisches Härteverfahren ist das Einsatzhärten – das Steigern der Härte von Stahl unter Einsatz von Kohlenstoff. Die Behandlung besteht aus mehreren Schritten: Aufkohlen, Härten und Anlassen.

Es beginnt mit dem Erwärmen des Stahls bis zu einer Temperatur, bei der er eine kubisch-flächenzentrierte Gitterstruktur ausbildet (= Austenit). In diesem austenitischen Zustand kann das Werkstück besonders viel Kohlenstoff aufnehmen.

Ist die Oberfläche hinreichend mit Kohlenstoff angereichert, wird die Zufuhr beendet und die Temperatur wieder gesenkt (= Abschrecken). Die Geschwindigkeit, mit der dies erfolgt, nimmt Einfluss auf das spätere Behandlungsergebnis. Zum Abschrecken kann Wasser, Härteöl oder ein gasförmiges Medium verwendet werden.

Als letzter Arbeitsschritt folgt das Anlassen. Durch das erneute Erwärmen erhält das extrem harte Martensit-Gefüge der erzeugten Randschicht eine höhere Duktilität (Martensit = tetragonal raumzentriertes Gitter im Eisen, das sich aus dem aus dem kubisch-flächenzentrierten Austenit-Gitter bildet). 

Zahnrad einsatzhärten

 

Stahl an der Oberfläche durch das Plasmanitrieren härten

Beim Nitrieren von Stahl diffundiert Stickstoff in die Oberfläche des Werkstücks und bewirkt eine Randschichtumwandlung – die Nitrierschicht entsteht. An der Oberfläche bildet sich die Verbindungsschicht. Sie besteht aus reinem Eisennitrid und bietet ausgezeichnete Gleit- und Reibeigenschaften. Die Zusammensetzung der darunterliegenden Diffusionsschicht definiert die erreichbare Härte der Oberfläche.  Je mehr nitridbildende Elemente im Ausgangsmaterial (z.Bsp. Chrom, Mangan, Molybdän) existieren, desto höher die mögliche Härte.

Stahl kann im Salzbad (Badnitrieren), in einer Ammoniak-Atmosphäre (Gasnitrieren) oder in einer ionisierten Gasatmosphäre (Plasmanitrieren) nitriert werden. Die Wärmebehandlung im Plasma bietet unter diesen drei Verfahren die größten Vorteile und eignet sich ausgezeichnet, um das Einsatzhärten zu ersetzen:

  • deutlich niedrigere Prozesstemperaturen
  • hohe Maßhaltigkeit
  • Minimierung oder Entfall der Nacharbeit
  • verbesserte Oberflächeneigenschaften
  • Endreinigung und Oberflächenaktivierung erfolgt im Plasma

Grundsätzlich sind alle Stähle im Plasma nitrierbar. Die exakte erzielbare Härte und Nitrierhärtetiefe hängt von der jeweiligen Legierung, Behandlungstemperatur und Haltezeit ab. Generell lassen sich bei vielen Einsatzstählen (z.Bsp. 16MnCr5) durch das Nitrieren gleiche Härten und Einhärtetiefen erzielen wie beim Einsatzhärten.

 

Ihre Vorteile

Aufgrund der Verringerung von Verzug und temperaturbedingtem Wachstum am Werkstück ist das Nitrieren im Plasma bei vielen Anwendungsfällen die wirtschaftlichere Wahl. Durch die Minimierung der Nacharbeit am harten Werkstück entfallen aufwendige und kostspielige Arbeitsschritte nach der Wärmbehandlung.

Weiterhin bietet das Ergebnis des Plasmanitrierens einen Mehrwert im Vergleich zum Einsatzhärten. Die beim Nitrieren an der Oberfläche gebildete Verbindungsschicht steigert die Korrosionsbeständigkeit niedrig legierter Werkstoffe. Hinzu kommen die mechanischen Eigenschaften dieser Schicht. Werkstücke mit hoher Oberflächenbeanspruchung profitieren von den verbesserten Lauf- und Gleiteigenschaften. Dies ist zum Beispiel für die Belastbarkeit und Lebensdauer von Zahnrädern ein enormer Gewinn.

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Als Experten für die Wärmbehandlung überzeugen wir Kunden aus Maschinen-, Automobil- und Werkzeugbau mit den Vorteilen des Plasmanitrierens. Wenn Sie mehr über die Wärmebehandlung im Plasma wissen möchten, können Sie sich gern an unser Team wenden – wir stehen Ihnen mit Expertise und Engagement zur Verfügung.