LEISTUNG - Wärmebehandlung
/ Nitrieren 
Nitrierverfahren
Nitrieren bei Diffusion von Stickstoff:
Gasnitrieren.
Plasmanitrieren.
Nitrieren bei Diffusion von Stickstoff und Kohlenstoff:
Gasnitrocarburieren.
Für alle Verfahren gelten folgende Bedingungen:
Je länger die Nitrierdauer, desto größer die Nitrierhärtetiefe (Nht). Je höher die Temperatur gewählt wird (Temperaturspannen von 350 - 630°C), desto tiefer kann der Stickstoff bei gleicher Zeiteinheit eindringen. Allgemein sinkt jedoch die Eigenhärte der Nitrierschicht mit zunehmender Behandlungstemperatur.
Werkstoffe mit nitridbildenden Elementen (z.B. Chrom, Molybdän, Vanadium, Aluminium) weisen eine höhere Nitrierhärte auf, jedoch reduziert sich die mögliche Stickstoffeindringtiefe mit zunehmendem Legierungsgehalt.
Die verschiedenen Nitriertechniken im kurzen Überblick:
Gasnitrieren:
In einer aufgespalteten Ammoniakgasatmosphäre diffundiert üblicherweise bei 500 - 530°C Stickstoff in die Bauteile ein. Durch lange Behandlungsdauern von 10 - 160 Stunden werden Nitrierhärtetiefen (Nht) von 0,1 - 0,9 mm erzielt, je nach verwendetem Werkstoff. Hauptziele sind z.B. Verbesserungen der Bauteilfestigkeit, Verschleißfestigkeit, Gleiteigenschaften, Temperaturbeständigkeit und Biegewechselfestigkeit. Eine partielle Behandlung kann durchgeführt werden.
Plasmanitrieren:
Das Plasmanitrieren bewirkt die Einlagerung von Stickstoff in Eisenwerkstoffen üblicherweise bei 480 - 580°C und findet im Vakuum unter Zuhilfenahme des mit einer Glimmentladung erzeugten Plasmas an der Werkstückoberfläche statt. In Sonderfällen sind auch Behandlungstemperaturen von 350 - 480°C möglich. Hauptziele sind die bei der Gasnitrierung bereits genannten Eigenschaften. Das Verfahren eignet sich besonders für hochlegierte Werkstoffe (> 13% Cr) unter Berücksichtigung einer sich ggf. einstellenden Verschlechterung der Korrosionsbeständigkeit.
Enge Spalten oder Bohrungen sind nicht immer gleichmäßig nitrierbar.
Nitrocarburierung:
Dieser Prozess erfolgt vorzugsweise bei 570 - 580°C in einem Gasgemisch Stickstoff-Kohlenstoff abgebender Medien und stellt eine Alternative zur Salzbadnitrocarburierung dar. Hauptziel ist der Verschleiß- oder Korrosionsschutz. Bei Abkühlung in oxidierenden Atmosphären kann die Korrosionsbeständigkeit noch wesentlich verbessert werden. Die Nht liegt bei 0,1 - 0,35 mm. Partielle Behandlungen sind möglich. Die Behandlung erfolgt zur Erzeugung der gewünschten Verbindungsschicht (VS), die Ausscheidungsschicht ist normalerweise von untergeordneter Bedeutung.
2. Geeignete Werkstoffe
Plasmanitrieren:
Es können alle gebräuchlichen Stahl-, Guss- und Sinterwerkstoffe behandelt werden. Geeignet sind sowohl unlegierte als auch niedrig und hochlegierten Stähle.
Gasnitrieren, Gasnitrocarburieren:
Es können alle gebräuchlichen Stahl-, Guss- und Sinterwerkstoffe nitriert werden. Geeignet sind unlegierte, niedrig legierte und mittellegierte Werkstoffe; hochlegierte Werkstoffe (> 13% Cr) sind - aufgrund ihrer Oberflächenpassivitäten - eher ungeeignet.
3. Prüfungen
Schlifferstellung - Prüfverfahren:
Die Messung der Härte erfolgt nach EN ISO 6507 in HV (Vickers). Die Messung der Nitrierhärteteife (Nht) nach DIN 50190, Teil 3. Zur Beurteilung der Schichten werden klassische metallografische Prüfmethoden eingesetzt.
4. Vorzüge dieser Wärmebehandlung
- Hoher Verschleißwiderstand bei Adhäsion
- Anpassung der Schichten an Verschleißarten
- Reduzierung der Reibungskoeffizienten
- Einsparung von Schmiermitteln
- Schaffung korrosionsbeständiger Schichten
- Warmbeständigkeit der Nitrierschicht bis 400°C
- Teilnitrierungen möglich
5. Kundenangaben zur Wärmebehandlung
Neben der Angabe des Werkstoffes und der Wärmebehandlung vor der Nitrierung sollten als Qualitätsmaßstäbe in der Fertigungszeichnung genannt werden:
- Sollhärte in HV (inkl. Prüflast)
- Nitrierhärtetiefe (Nht) in mm
- Dicke der Verbindungsschicht in µm (VS)
- Dicke der Oxidschicht in µm (OS)
- ggf. Kennzeichnung der Bereiche, die nicht nitriert werden sollen
