Beschränkungen: maximale Werkstückgrösse ø590x1200mm, ø590x2300mm mm auf Umschlag
Aliase: Badnitrieren QPQ®, Quench-Polish-Quench, Tenifer ®QPQ®
Definition
Teniferieren oder Badnitrieren ist ein chemisches/physikalisches Verfahren zur Härtesteigerung von Stahlwerkstoffen. Hierbei wird keine Schicht aufgetragen, sondern eine Diffusionszone erzeugt.
QPQ® (engl. akkr. Quench-Polish-Quench) besteht aus 4 Prozessen. Diese sind:
- Nitrieren
- Quench, also Oxidieren im Bad
- Polieren
- Quench, nochmals
Verfahren
Die zur Behandlung vorgesehenen Objekte werden je nach Werkstückform und Werkstückwerkstoff -ab einigen Minuten und einigen Stunden im Bad nitriert. Die Standardbehandlungsdauer beträgt 90 Minuten bei einer Temperatur von 580 °C.
Die Tenifer-Behandlung wird am fertig wärmebehandelten (bei einer Anlassung auf mindestens 580°C) und bearbeiteten Werkstück durchgeführt. Damit keine Spannungen entstehen, werden die Werkstoffe vor der Behandlung langsam und durchgreifend auf 350 °C vorgewärmt.
Danach erfolgt das Eintauchen in das Nitrier- oder Tenifer-Bad von 580 °C. Nach Erreichen der maximalen Behandlungsdauer werden die Werkstücke in ein AB1-Bad (Oxidierbad) bei 400°C getaucht und 30 Minuten gehalten. Dadurch wird die Oberfläche oxidiert (schwarze Farbe) und gleichzeitig durch anhaftendes Nitriersalz neutralisiert. Anschliessend erfolgt ein Abschrecken der Teile im Wasser mit nachträglichem Trocknen und Polieren. Das Oxidieren im Bad wird auch Quench genannt, daher der Name QPQ (Quench, Polish, Quench).
Vorteile
Geringste Massänderung:
Da während der Tenifer-Behandlung keine Gefügeumwandlung des Grundwerkstoffes eintritt und die thermischen Spannungen infolge langsamer Erwärmung und Abkühlung sehr gering sind, ist mit keinen nennenswerten Massänderungen zu rechnen. Lediglich die, infolge der Nitrid- bzw. Carbonitridbildung, in der Randzone auftretenden Druckspannungen führen zu geringen Massänderungen die jedoch nur in der Grössenordnung von 3-9 µm (Werkstoffabhängig) liegen und sich nur auf diese Randzone beschränken. Bei besonderen Geometrien (wie z.B. Ringe) können grössere Massänderungen auftreten (Werkstück wird im Umfang grösser: Innen- und Aussendurchmesser wachsen). Bitte lassen Sie sich in solchen Fällen beraten.
Gute Oberflächenhärte:
Die Oberflächenhärte nimmt bei der Tenifer-Behandlung drastisch zu. Die Härte in der nitrierten Zone und im Grundwerkstoff wurde mit einem Kleinlastprüfgerät nach Vickers (Diamantpyramide) mit einer Prüflast von 50 g gemessen. Die maximal gemessene Härte bei einem X32CrMo17 Stahl betrug 1250 HV 0,05 kg/mm². (Grenzwerte nach Vickers sind 3 für Blei bis 1500 für Keramiken). Werkstoffe mit nitridbildenden Elementen (z.B. Aluminium, Chrom, Molybdän,
Vanadium) weisen eine höhere Nitrierhärte auf, jedoch reduziert sich die mögliche Stickstoffeindringtiefe mit zunehmendem Legierungsgehalt. Die Nitrierschichten bestehen aus Verbindungs- Ausscheidungs- und Diffusionsschichten.
Hohe Verschleissfestigkeit:
Durch die Verbindung aller Eisen- und Legierungselemente der Oberfläche mit Stickstoff nimmt die Verbindungszone nichtmetallischen Charakter an. Dadurch wird bei Gleitprozessen eine Paarung Nichtmetall/Metall hergestellt, die ein Kaltverschweissen verhindert und dadurch die Verschleissfestigkeit erhöht. Ein Nebeneffekt ist, der bei diesen Paarungen auftretende, niedrige Reibwert.
Gute Steifigkeit:
Durch die beachtliche Erhöhung der Oberflächenhärte bei der Tenifer-Behandlung wird auch eine grössere Formsteifigkeit erzielt. Daraus ergibt sich eine höhere Sicherheit gegen Verbiegung oder Verwerfung.
Korrosionsbeständigkeit
Durch die stickstoffreiche Verbindungs- bzw. Diffusionszone ist der Werkstoffoberfläche ein gewisser Schutz vor korrosiven Angriffen gegeben. Durch eine Nachoxidation (Tenifer-QPQ-Verfahren) ist es möglich eine hervorragende Korrosionsbeständigkeit zu erlangen, daher hat sich dieses Verfahren in der Automobilindustrie bewährt.
Hohe Belastbarkeit
Tenifer-Schichten weisen grosse Zähigkeit auf. Selbst nach Belastung (Stauchversuche) über die Streckgrenze (Grenze elastischer /plastischer Bereich) hinaus in den plastischen Bereich (bleibende Formänderung) war keine Beschädigung an der Oberfläche zu erkennen; Voraussetzung ist eine geringe Formänderung. Behandelte Werkstücke können auf 230°C-2Std. erwärmt werden um eine höchst mögliche Zähigkeit zu erreichen.
Weitere Eigenschaften:
Die Gleiteigenschaften und die Verschleissfestigkeit bleiben bis zu Temperaturen von 500 °C sowie kurzfristig auch darüber erhalten. Da die Verbindungszone ein schlechterer Wärmeleiter ist als der Grundwerkstoff, erhitzt sich dieser nicht so schnell wie ohne Teniferierung.
- Auch tiefe, enge Bohrungen und vergleichbare innenliegende Werkstückkonturen - können nitriert werden
Hohe Reproduzierbarkeit der Nitrierergebnisse
Reduzierung der Reibkoeffizienten
Wärmebeständigkeit der Tenifer QPQ Schicht bis 500 °C
Ästhetisch einwandfreies Erscheinen, schwarzer Farbton
Angaben
Zur Durchführung der Tenifer® QPQ® Behandlung benötigen wir folgende Angaben:
- Werkstoffsbezeichnung
- Temperatur der vorherigen Wärmebehandlung (min.600°C)
- Sollhärte in HV1 (Härte Vickers mit 1Kg Belastung)
- Nitrierhärtetiefe (Nht) in mm
- Dicke der Verbindungsschicht in µm (VS)
Bei einer vorherigen Wärmebehandlung muss ein Anlassen oder ein Entspannen mit abgeschlossen werden. Die Temperatur der vorherigen Behandlung muss mindestens 20°C höher sein als die der Nitrierbehandlung sein.
Achtung! Wird dies nicht eingehalten, so können die Werkstücke beschädigt werden.
Werkstoffe
- Alle Guss- und Stahlqualitäten
- Sintereisenwerkstoffe
Eisenwerkstoffe mit nitridbildenden Elementen (z.B. Chrom, Molybdän, Vanadium, Aluminium) weisen eine höhere Nitrierhärte auf, jedoch reduziert sich die mögliche Stickstoffeindringtiefe mit zunehmendem Legierungsgehalt.
Nur unlegierte- und niedriglegierte Stähle weisen einen hohen Korrosionsschutz auf. Bei rostfreien Stähle wird die Passivschicht vernichtet, bei diesen Stählen werden sehr hohe Härten erreicht, jedoch ist der Korrosionsschutz vermindert. Um rostfreie Stähle ohne Korrosionsschutzverlust zu Nitrieren muss das Verfahren INOXDU® PLASMANITRIEREN durchgeführt werden.