Nitrieren und Nitrocarburieren∗
-
H.-J. Spies
Kurzfassung
Das Nitrieren und Nitrocarburieren zeichnet sich durch eine von anderen Verfahren der Randschichttechnik unerreichte Anwendungsvielfalt aus, die sich aus der Struktur nitrierter Randschichten und der Variationsbreite nitrierbarer Werkstoffe ergibt. Die einzigartige Kombination einer dünnen Hartstoffschicht, der Verbindungsschicht, mit einer dickeren, ausscheidungsverfestigten arteigenen Stützschicht ist nur für Nitrierschichten charakteristisch. Beginnend vom Gusseisen über die unlegierten und niedriglegierten Stähle bis zu den hochlegierten nichtrostenden Stählen und hochlegierten pulvermetallurgisch erzeugten Werkzeugstählen sind alle Eisenwerkstoffe nitrierbar. Die optimale Nutzung dieses hohen Eigenschaftspotenzials erfordert die gezielte Erzeugung beanspruchungsgerechter Nitrierschichten durch ein kontrolliertes Nitrieren.
Abstract
Compared to other surface engineering technologies nitriding and nitrocarburising is characterized by an unequalled application variety which is based on the structure of the nitrided cases and the multitude of nitridable materials. The for other thermochemical treatments unattainable combination of a ceramic hard coating with non-metallic structure supported by a zone of precipitation hardened α-iron is characteristic only for nitrided cases. All iron materials are nitridable beginning from cast iron and unalloyed as well as low-alloyed steels to high-alloyed stainless steels and high-alloyed powder-metallurgical processed tool steels. The optimal exploitation of the high property potential of nitrided cases required to generate designed surfaces by controlled nitriding.
Literatur
1. Bell, T.: 1983–2004 Heat treatment embraces surface engineering. Proc. 14th IFHTSE Congress, 26.–28.10.04, Shanghai, China, Xu Yue-Ming (Hrsg.). Cailiao-rechuli-xuebao 25 (2004) 5, S. I–IVSuche in Google Scholar
2. Spies, H. -J.; Dalke, A.: Case structure and properties of nitrided Steels. In: Krauss, G. (Hrsg.): Thermal Engineering of Steel, Aluminum and Titanium Alloy Systems. Elsevier Ltd., Oxford, UK, 2013Suche in Google Scholar
3. Slyke, J.; Sproge, L.: Kinetics of the gaseous nitrocarburising process. Surf. Eng.5 (1989), S. 125–140Suche in Google Scholar
4. Spies, H.-J.; Bergner, D.: Innere Nitrierung von Eisenwerkstoffen. HTM Haerterei-Techn. Mitt.47 (1992), S. 346–356Suche in Google Scholar
5. Spies, H.-J.: Einfluss des Gasnitrierens auf die Eigenschaften der Randschicht von Eisenwerkstoffen. In: Freiberger Forschungshefte B249, Leipzig, 1986, S. 8–21.Suche in Google Scholar
6. Winkler, H. P.; Spies, H.-J.; Schubert, T.: Korrosionsverhalten nitrierter Eisenwerkstoffe. In: Freiberger Forschungshefte B262, Leipzig, 1987, S. 49–54Suche in Google Scholar
7. Ebersbach, U.; Friedrich, S.; Nghia, T.: Structure and corrosions behavior of nitride layers. Proc. Int. Conf. Surface Engineering, Bremen, P. Mayr (Hrsg.). DGM Informges., Oberursel, 1993, S. 299–304Suche in Google Scholar
8. Spies, H.-J.: Untersuchung des mechanischen Verhaltens von Randschichten. Mat.-wiss. u. Werkstofftech.26 (1995), S. 68–77Suche in Google Scholar
9. Spies, H.-J.: Zähigkeit von Nitrierschichten auf Eisenwerkstoffen und ihre Kennzeichnung. HTM Haerterei-Techn. Mitt.41 (1986), S. 365–369Suche in Google Scholar
10. Schmidtmann, E.; Kopfer, G.: Beurteilung des Bruchverhaltens einsatzgehärteter Stähle durch Kennziffern der Bruchmechanik. Arch. Eisenhüttenwes.52 (1981), S. 483–489Suche in Google Scholar
11. Spies, H.-J.; Berns, H.; Ludwig, A.; Bambauer, K.; Brusky, U.: Warmhärte und Eigenspannungen nitrierter Stähle. HTM Haerterei-Techn. Mitt.53 (1998), S. 359–366Suche in Google Scholar
12. Thyssen Edelstahlwerke AG (Hrsg.): Werkzeugstähle. Druckschrift 1122/5, Thyssen Edelstahlwerke, März1988Suche in Google Scholar
13. Spies, H.-J.; Berg, H.-J.; Zimdars, H.: Fortschritte beim sensorkontrollierten Gasnitrieren und –nitrocarburieren. HTM Z. Werkst. Waermebeh. Fertigung58 (2003) S. 189–197Suche in Google Scholar
14. Spies, H.-J.: Nitrieren im Spannungsfeld von Theorie und Praxis. Empirie und Wissenschaft bei der Wärmebehandlung. HTM Z. Werkst. Waermebeh. Fertigung59 (2004), S. 78–86Suche in Google Scholar
15. Somers, M. A. J.: Verbindungsschichtbildung beim Nitrieren und Nitrocarburieren-Wissensstand und zukünftiger Forschungsbedarf. HTM J. Heat Treatm. Mat.66 (2011), S. 56–67Suche in Google Scholar
16. Kunze, J.: Nitrogen and carbon in iron and steel thermodynamics. Akademie VerlagBerlin, 1990, vgl. auch: Kunze, J.: Thermodynamische Gleichgewichte im System Eisen-Stickstoff-Kohlenstoff. HTM Haerterei-Techn. Mitt. 51 (1996), pp. 348–354Suche in Google Scholar
17. Hoja, S.; Klümper-Westkamp, H.; Hoffmann, F.; Zoch, H.-W.: Mit Nitrier- und Kohlungskennzahl geregeltes Nitrocarburieren. HTM J. Heat Treatm. Mat.65 (2010), S. 22–29Suche in Google Scholar
18. Spies, H.-J.; Vogt, F.: Gasoxinitrieren hochlegierter Stähle. HTM Haerterei-Techn. Mitt.52 (1997), S. 342–349Suche in Google Scholar
19. Qu, J.; Blau, P. J.; Jolly, B. C.: Tribological properties of stainless steels treated by colossal carbon supersaturation. Wear263 (2007), S. 719–72610.1016/j.wear.2006.12.049Suche in Google Scholar
20. Aoki, A.; Shirahata, T.; Tahara, M.; Kitano, K.: Low temperature gas carburizing for austenitic stainless steels: The NV-Pionite process. Stainless Steel 2000: Proc. Int. Current Status Sem. on Thermochemical Surface Engineering of Stainless Steel, 5–8.11.00, Osaka, Japan, T. Bell, K. Akamatsu (Hrsg.). The Institute of Materials, London, UK, 2001, S. 389–405Suche in Google Scholar
21. Christiansen, T. L.; Somers, M. A. J.: Low temperature gaseous surface hardening of stainless steel. HTM J. Heat Treatm. Mat.66 (2011), S. 109–11510.3139/146.110202Suche in Google Scholar
22. Christiansen, T. L.; Hummelshøj, T. S.; Somers, M. A. J.: A method of activating an article of passive ferrous or non-ferrous metal prior to carburizing, nitriding and/or nitrocarburising. European Patent Application EP2467509 A1, Applikation EP20100734902, Veröff. Dat. 27.06.2012Suche in Google Scholar
23. Spies, H.-J.; Böhmer, S.: Beitrag zum kontrollierten Gasnitrieren von Eisenwerkstoffen. HTM Haerterei-Techn. Mitt.39 (1984), S. 1–6Suche in Google Scholar
24. Schubert, Th.; Oettel, O.; Oettel, H.; Bergner, D.: Kombination von Methoden zur Verbindungsschichtuntersuchung an gasnitrierten Stählen. Neue Hütte30 (1985), S. 455–460Suche in Google Scholar
25. Małdziński, L.: Controlled nitriding using a zeroflow process. Heat Treating Progress (2007) Aug., S. 53–55Suche in Google Scholar
26. Minkewitsch, A. N.: Chemisch-Thermische Oberflächenbehandlung von Stahl. VEB Verlag Technik, Berlin, 1953, S. 216–219; vgl. Kontorovic. E. u. Motzalkin, R. J.: Katschestw. Stal '3 (1935) 6, S. 27–32; Stahl u. Eisen 56 (1936), pp. 553–554Suche in Google Scholar
27. Floe, C. F.: A Study of the Nitriding Process Effect of Ammonia Dissociation on Case Depth and Structure. Trans ASM32 (1944) in: Source book on nitriding. ASM, Metals Park, Ohio, 1977, S. 144–171; vgl.: Floe, C. F.: US Patent 2.437.249, 1948Suche in Google Scholar
© 2013, Carl Hanser Verlag, München
Artikel in diesem Heft
- Veranstaltungen/Events
- Veranstaltungen in Zusammenarbeit mit der AWT
- HTM-Praxis
- HTM-Praxis
- Kurzfassungen/Abstracts
- Kurzfassungen
- Inhalt/Contents
- Inhalt
- Fachbeiträge/Technical Contributions
- Non-destructive determination of local damage and material condition in high-performance components
- Sensor für die Regelung der Kohlenstoffübertragung bei der Niederdruckaufkohlung∗
- Influence of short-cycle heat treatment conditions on the hardness-toughness-relationship of the steels 51CrV4, 74NiCr2 mod. and 100Cr6∗
- Nitrieren und Nitrocarburieren∗
- Distortion of steel flat ring products during the production cycle∗
- Perspektiven der Heißzerspanung aus der Schmiedewärme
Artikel in diesem Heft
- Veranstaltungen/Events
- Veranstaltungen in Zusammenarbeit mit der AWT
- HTM-Praxis
- HTM-Praxis
- Kurzfassungen/Abstracts
- Kurzfassungen
- Inhalt/Contents
- Inhalt
- Fachbeiträge/Technical Contributions
- Non-destructive determination of local damage and material condition in high-performance components
- Sensor für die Regelung der Kohlenstoffübertragung bei der Niederdruckaufkohlung∗
- Influence of short-cycle heat treatment conditions on the hardness-toughness-relationship of the steels 51CrV4, 74NiCr2 mod. and 100Cr6∗
- Nitrieren und Nitrocarburieren∗
- Distortion of steel flat ring products during the production cycle∗
- Perspektiven der Heißzerspanung aus der Schmiedewärme