Ionitrieren von Stahl
Grundlagen und Vorteile der Wärmebehandlung im Plasma

Stahl auf umweltverträgliche und energieeffiziente Weise härten: Im breiten Feld der Oberflächenbehandlung punktet das Ionitrieren mit zahlreichen Vorteilen. Wir haben uns auf das leistungsstarke Verfahren spezialisiert und überzeugen Kunden aus Maschinen-, Automobil- und Werkzeugbau mit der hohen Qualität und Reproduzierbarkeit der Wärmebehandlung im Plasma. 

 

Nitrieren: Was ist das eigentlich?

Das Nitrieren zählt zu den thermochemischen Wärmebehandlungen und wird angewendet, um Stählen zu verbesserter Korrosionsbeständigkeit und Härte zu verhelfen. Hierfür wird der Werkstoff zuerst erwärmt und nach Erreichen der gewünschten Behandlungstemperatur Stickstoff zugeführt. Dieser diffundiert in die Oberfläche des Stahls und verändert ihre Eigenschaften zugunsten einer verbesserten Widerstandsfähigkeit. Die exakte Dicke und Härte der durch die Randschichtumwandlung gebildeten Nitrierschicht hängt von der Legierung des behandelten Stahls, aber auch von den herrschenden Temperaturen und der Behandlungsdauer ab.

Stähle können im Salzbad (Badnitrieren), in Ammoniakatmosphäre (Gasnitrieren) und in einer ionisierten Gasatmosphäre im Vakuum nitriert werden. Wird zusätzlich zum Stickstoff noch Kohlenstoff zugeführt, spricht man vom Nitrocarburieren.

 
Zahnrad einsatzhärten

Ionitrieren: Das wirtschaftliche Härteverfahren 

Das Ionitrieren bietet die Möglichkeit, den Aufbau der Randschicht präzise an die Beanspruchung anzupassen. Aber auch darüber hinaus punktet das Verfahren mit einer ganzen Reihe von Vorteilen:

  • Die für die Behandlung erforderlichen Temperaturen fallen vergleichsweise gering aus.
  • Im Vergleich zum Gasnitrieren nimmt das Ionitrieren deutlich weniger Zeit in Anspruch.
  • Die erzeugte Nitrierschicht ist weniger spröde und porös als bei vergleichbaren Verfahren (Gas-/Badnitrieren).
  • Die Endreinigung erfolgt im Plasma, eine Nachreinigung der Charge ist nicht erforderlich.

Grundlagen & Vorteile des Ionitrierens »

 

Wissenswertes über die beim Ionitrieren erzeugte Randschicht

Durch die Diffusion von Stickstoff in den Stahl bildet sich an seiner Oberfläche die sogenannte Nitrierschicht. Diese wiederum setzt sich aus zwei Schichten bzw. Zonen zusammen: der Verbindungsschicht und der Diffusionsschicht. 

Die Verbindungsschicht besteht aus den Eisennitriden ε-Nitrid Fe2–3N (stickstoffreich) und γ`-Nitrid Fe4N (eisenreich). Im Vergleich zu den Verbindungsschichten, die beim Gasnitrieren entstehen, ist durch das Ionitrieren gebildete Verbindungsschicht erheblich porenärmer und kompakter, was wiederum positiven Einfluss auf die Schichteigenschaften nimmt.

Die Diffusionsschicht liegt unterhalb der Verbindungsschicht und besteht aus dem Grundwerkstoff mit ausgeschiedenen Nitriden. Dabei gilt: Je mehr nitridbildende Elemente die behandelten Stähle enthalten, desto höher ist die durch das Ionitrieren erzielbare Härte. Folglich kann un- und niedriglegierter Stahl durch das Verfahren keine so hohe Oberflächenhärte erreichen wie Nitrierstähle und Stähle mit hoher Legierung.

 

Plasmanitrocarburieren: Die Wärmebehandlung für Stähle mit besonderer Verschleißbeanspruchung

Beim Nitrocarburieren im Plasma wird dem behandelten Stahl Stickstoff und zusätzlich eine bestimmte Menge Kohlenstoff zugeführt. Durch die Diffusion beider Stoffe in die Oberfläche bildet sich eine besonders widerstandsfähige, zähe und tiefe Randschicht. Bei un- und niedriglegierten Stählen mit geringem Kohlenstoffgehalt lassen sich durch dieses Verfahren hervorragende Ergebnisse erzielen.

Weitere Informationen zum Plasmanitrocarburieren »

 

Fragen zum Ionitrieren? Wir kennen die Antwort.

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