Gasnitrieren

Beschränkungen: maximale Werkstückgrösse ø 1100 x 2000 mm

Verfahren

Die Prozesstemperaturen beim Nitrieren liegen zwischen 480 und 580°C. Diese Behandlung bewirkt, je nach Werkstoff, eine Oberflächenhärte von  bis  zu  1250 HV.

Beim  Nitrieren unterscheidet man je nach Diffusions-medium unterschiedliche Verfahren:

• Diffusion von Stickstoff
- Gasnitrieren

• Diffusion von Stickstoff und Kohlenstoff
- Gasnitrocarburieren
- Salzbadnitrocarburieren

Für alle Verfahren gelten folgende Bedingungen:

• Je länger die Nitrierdauer, desto grösser die Nitrierhärtetiefe (Nht). Je höher die Temperatur gewählt wird, desto tiefer kann der Stickstoff bei gleicher Verfahrensdauer eindringen. Allgemein sinkt jedoch die Eigenhärte der Nitrierschicht mit zunehmender Behandlungstemperatur.
• Der Effekt der Härtesteigerung wird beim Nitrieren nicht durch einen klassischen Härtevorgang erreicht. Sondern die Härtesteigung beim Nitrieren beruht auf der Bildung von Eisennitriden und Sondernitriden in der Randschicht des Werkstückes.
• Das Nitrieren zeichnet sich durch relativ niedrige Behandlungstemperaturen aus, bis max. 580°C . Aus diesem Grund kommt es nicht zur Gefügeumwandlung wie beispielsweise beim Härten. Dies erklärt, warum die Mass- und Formänderungen beim Nitrieren im Vergleich zu den klassischen Härteverfahren geringer ausfallen.
• Es werden (je nach Werkstoff ) Nitrierhärtetiefen von einigen Zehntel Milimeter erreicht. Sondernitride haben eine hohe Härte. Die höchste Härte weisen Aluminiumnitride auf, weshalb häufig bei den Nitrierstählen Aluminium zulegiert wird. Der Schichtaufbau beim Nitrieren ist dreiteilig. Im äusseren Bereich besteht sie aus der so genannten Verbindungsschicht. (VS), welche fast ausschliesslich aus Fe-Nitriden besteht und eine Dicke von ca. 5-20 µm hat. Sie erscheint bei der metallographischen Präparation im Schliff als "Weisse Schicht" da sie nur schwer ätzbar ist. Unterhalb der Verbindungsschicht (VS) liegt eine Ausscheidungsschicht, welche die Verbindungsschicht abstützt. An dieser Stelle liegen Sondernitride vor, welche die Härtesteigerung bewirken. Die Tiefe der Ausscheidungsschicht korreliert mit der Dicke der Verbindungsschicht. Die unterste Schicht ist die Diffusionsschicht. Diese stützt die oberen zwei Schichten ab. Die Diffusionsschicht kann einige Zehntel Millimeter dick sein. Da die Härtesteigerung beim Nitrieren nicht auf einem klassischen Härtevorgang beruht, ist auch der Effekt der Legierungselemente anders. Vereinfachend kann man feststellen, dass je mehr Legierungselemente beim Nitrieren zum Einsatz kommen, desto höher die Oberflächenhärte und um so geringer die Nitrierhärtetiefe ausfällt.