Nitrieren von Stahl
Grundlagen und Effekt des Verfahrens
Die Oberfläche eines Werkstücks belastbarer machen und sie vor Korrosion schützen – das ist das große Ziel beim Nitrieren von Stahl. Was genau dabei mit dem Werkstoff passiert und welche Arten des Nitrierens es gibt, erklären unsere Spezialisten für Oberflächenbehandlung.
Nitrieren: Begriffserklärung und harte Fakten
Der Begriff Nitrieren bezeichnet verschiedene Arten thermochemischer Behandlungen für Stahl zum Zweck der Steigerung von Oberflächenhärte und Korrosionsschutz. Durch das Eindiffundieren von Stickstoff entstehen bei diesem Verfahren Nitride, die die Oberfläche des Werkstoffs verändern – am Stahl bildet sich eine Nitrierschicht.
Diese Funktion hat die bei der Wärmebehandlung erzeugte Nitrierschicht
Die mit dem Eindiffundieren von Stickstoff erzeugte Nitrierschicht besteht aus einer Verbindungsschicht (VS) und einer Diffusionsschicht (DS). Die Verbindungsschicht befindet sich oberhalb der Diffusionsschicht und setzt sich aus den Eisennitriden ε-Nitrid Fe2–3N und γ`-Nitrid Fe4N zusammen. Die Diffusionsschicht besteht aus dem Grundwerkstoff mit ausgeschiedenen Nitriden. Die durch das Verfahren erreichbare Härte der Oberfläche umso höher, je mehr nitridbildende Elemente der behandelte Stahl enthält.
Welche Arten des Nitrierens gibt es?
Grundsätzlich unterscheidet man drei verschiedene Arten des Härtens von Stahl durch Nitrieren:
- Gasnitrieren (in der Regel für legierten Stahl sinnvoll)
- Badnitrieren (im Salzbad, partielles Nitrieren möglich)
- Plasmanitrieren (Nitrieren in ionisierter Gasatmosphäre, vakuumgestützter Prozess)
Unsere Härterei hat sich auf das Plasmanitrieren, Plasmanitrocarburieren und Oxidieren als Härteverfahren spezialisiert.
Wo liegen die Vorteile des Plasmanitrierens?
Die Wärmebehandlung im Plasma ist im Vergleich zum Bad- oder Gasnitrieren ein ausgesprochen zeit- und ressourcensparendes Verfahren. Der Nitriervorgang kann bei niedrigeren Prozesstemperaturen erfolgen und nimmt deutlich weniger Zeit in Anspruch als das Gasnitrieren. Die erzeugten Schichten sind weniger spröde und porös, eine Nachreinigung der Werkstücke ist nicht erforderlich.
Kurz: Das Härten durch Plasmanitrieren ist energieeffizient, umweltverträglich und liefert eine reproduzierbare Ergebnisqualität.
Anders als beim Gasnitrieren, kann durch das Plasmanitrieren auch nicht legierter Stahl eine hohe Härte und Korrosionsbeständigkeit erhalten. Für folgende Werkstoffe eignet sich das Verfahren:
- Nitrierstähle
- Einsatzstähle
- Vergütungsstähle
- Baustahl
- Werkzeugstahl, unlegiert
- Warmarbeitsstähle
- Kaltarbeitsstähle
- Schnellarbeitsstähle
- Wälzlagerstähle
- Federstähle
- Rost- und säurebeständige Stähle
- Martensitaushärtbare Stähle
- Hitzebeständige Stähle
- Grauguss
- Automatenstähle
- Sintermetalle
Die exakte Höhe der Härte und Nitrierhärtetiefe, die sich durch die Wärmebehandlung im Plasma erzielen lässt, hängt natürlich vom jeweiligen Material und der Behandlungsdauer ab. Unlegierter Stahl erreicht durch das Plasmanitrieren eine Oberflächenhärte von 250–300 HV, niedriglegierter Stahl kommt auf 600–700 HV und hochlegierte bzw. Nitrierstähle sogar auf 800–1200 HV.
Eine Übersicht sowie weitere Informationen zum Plasmanitrieren finden Sie hier:
Plasmanitrieren: Das Verfahren und seine Vorteile »
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