Nitrocarburieren
Stahl härten mit Stickstoff und Kohlenstoff

Das Vergüten bzw. Härten von Stahl ist in vielen seiner Anwendungsbereiche unverzichtbar. Um Stähle mit einer harten, korrosionsbeständigen Randschicht zu versehen, stehen verschiedene Verfahren zur Verfügung – eines von ihnen ist das Nitrocarburieren. Was genau diese Oberflächenbehandlung ausmacht und welche Vorteile sie für die bearbeiteten Stähle bietet, erklären wir nachfolgend. 

 

Nitrocarburieren: Das Verfahren und seine Wirkung

Das Nitrocarburieren schenkt dem behandelten Werkstück eine besonders hohe Verschleiß- und Korrosionsbeständigkeit. Das Prinzip des Verfahrens gleicht dem des Nitrierens, allerdings kommt beim Nitrocarburieren nicht nur Stickstoff, sondern zusätzlich auch eine begrenzte Menge Kohlenstoff zum Einsatz. Damit kombiniert die Wärmebehandlung Verfahrenselemente von Einsatzhärten und Nitrieren miteinander.

Der beim Nitrocarburieren in das Werkstück eindiffundierende Stickstoff und Kohlenstoff bewirkt eine chemische Randschichtumwandlung im Material. Das Ergebnis der Wärmebehandlung ist die Bildung einer Verbindungs- und Diffusionsschicht.

Die Verbindungsschicht ist zwar nur wenige µm dünn, spielt beim Nitrocarburieren aber dennoch die Hauptrolle, denn ihre Beschaffenheit ist für die besondere Verschleiß- und Korrosionsbeständigkeit der Oberfläche von größter Bedeutung.

Beim Nitrocarburieren bilden die Legierungselemente des Stahls zusammen mit den Stickstoff- und Kohlenstoffteilchen Nitride, Carbide und Carbonitride. Letztere verfügen über eine hohe Eigenhärte, die in Kombination mit Verspannungen zwischen den Gefügebestandteilen die besondere Oberflächenhärte nitrocarburierter Werkstücke ausmacht.

Bei gleichen Behandlungszeiten und -temperaturen lässt sich mithilfe des Nitrocarburierens eine deutlich höhere Mikrohärte erzeugen ideal für Stähle mit besonders hohen Verschleißbeanspruchungen.

Sowohl das Nitrieren als auch Nitrocarburieren kann in verschiedenen Medien durchgeführt werden:

  • Gasnitrieren und Gasnitrocarburieren
  • Salzbadnitrieren und Salzbadnitrocarburieren
  • Plasmanitrieren und Plasmanitrocarburieren
 

Wärmebehandlung im Plasma: Physikalische Grundlagen und Vorteile

Beim Nitrieren und Nitrocarburieren im Plasma wird zwischen der Werkstück-Charge (Kathode) und der Ofenwandung (Anode) ein elektrisches Feld angelegt. Anschließend wird das Behandlungsgas zugeführt. Im elektrischen Feld spaltet sich das Gas auf und wird ionisiert das Plasma entsteht. Die im leitfähigen Gas enthaltenen Kohlenstoff- und Stickstoffionen werden durch den Stromfluss in Richtung Charge beschleunigt und treffen mit hoher Energie auf ihre Oberfläche. Dort angekommen, bewirken sie unter anderem das Eindiffundieren von Stickstoff und Kohlenstoff in die Werkstückoberfläche.

Unsere Härterei hat sich auf die Oberflächenbehandlung durch Plasmanitrieren und Plasmanitrocarburieren spezialisiert. Das Härten von Stählen mithilfe von ionisiertem Gas bietet gegenüber anderen Methoden eine ganze Reihe von Vorteilen, darunter zum Beispiel:

  • geringere Prozesstemperaturen
  • keine Nachreinigung erforderlich
  • Entstehung weniger spröder und poröser Schichten

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