Fortschritte beim Stickstoff-Einsatzhärten von nichtrostenden Stählen nach dem SolNit®-Verfahren∗

R. Zaugg; B. Edenhofer; W. Gräfen; J. W. Bouwman; H. Berns

doi:10.3139/105.100318

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Fortschritte beim Stickstoff-Einsatzhärten von nichtrostenden Stählen nach dem SolNit®-Verfahren^∗

R. Zaugg , B. Edenhofer , W. Gräfen , J. W. Bouwman and H. Berns

Published/Copyright: April 25, 2013

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From the journal HTM Journal of Heat Treatment and Materials Volume 60 Issue 1

Kurzfassung

Die Möglichkeit des Aufstickens von rostbeständigen Stählen bei hohen Temperaturen ohne Entstehung schädlicher Chromnitride ist durch die Arbeiten von Berns, Spies und anderen bekannt geworden. Der aufgrund dieser Arbeiten entwickelte großtechnische Prozess (SolNit®) wird in Vakuumöfen im Temperaturbereich zwischen 1050 °C und 1150 °C durchgeführt. Das Aufsticken erfolgt hierbei mit reinem Stickstoffgas, wobei der angestrebte Randstickstoffgehalt über den Partialdruck des Stickstoffgases im Vakuumofen eingestellt wird. Die metallurgischen Grundlagen des Aufstickens von rostbeständigen martensitischen und austenitischen Stählen sowie Duplex-Stählen werden kurz vorgestellt. Weiterhin werden die unterschiedlichen Zielsetzungen und Verfahrensführungen beim Einsatzhärten von martensitischen korrosionsbeständigen (SolNit-M®) und von austenitischen Stählen (SolNit-A®) aufgezeigt. Aufgrund neuer Verfahrensentwicklungen konnte die Prozessdauer deutlich vermindert und die Aufstickungstemperatur reduziert werden. Dies wird anhand einer Reihe von Praxisbeispielen, die nach dieser Verfahrenstechnik in Vakuumöfen behandelt wurden, dargelegt.

Abstract

The possibility of nitriding stainless steels at high temperatures avoiding the formation of chromium nitrides has been published by Berns, Spies et al. The technical process (SolNit®) developed on the basis of this work is carried out in vacuum furnaces at temperatures between 1050 °C and 1150 °C. This process uses pure nitrogen gas, whereby the desired surface content of nitrogen is adjusted via the partial pressure of the nitrogen gas in the vacuum furnace. The metallurgical basics for nitriding stainless martensitic and austenitic steels as well as duplex steels are described. Furthermore, the varying aims and process procedures for the case hardening of martensitic (SolNit-M®) and austenitic stainless steels (SolNit-A®) are shown. New process developments led to considerable reductions in process time and nitriding temperature. This is shown with reference to a number of practical examples of components treated in vacuum furnaces according to this process technology.

Roland Zaugg, geb. 1942, studierte an der Höheren Technischen Lehranstalt in Biel/Schweiz mit Abschluss als Ingenieur in Feinwerktechnik. Anschließend arbeitete er zwölf Jahre im Entwicklungsbereich eines Uhrenkonzerns, drei Jahre davon auf Direktionsstufe. Danach wechselte er in den Wärmebehandlungsbereich: fünfzehn Jahre Tätigkeit als Betriebsleiter und seit zehn Jahren Technischer Direktor in der Härterei Gerster AG, Egerkingen/CH.

Dr. mont. Bernd Edenhofer, geb. 1943, studierte an der RWTH Aachen und der Montanuniversität Leoben/A. Seit 1987 ist er Direktor für Forschung und Entwicklung und seit 1996 Technischer Geschäftsführer bei Ipsen International GmbH, Kleve.

Dr.-Ing. Winfried Gräfen, geb. 1959, studierte Plasmaphysik an der Universität Düsseldorf und promovierte in den Ingenieurswissenschaften an der Universität Bremen. Seit Oktober 2002 leitet er die Forschungs- und Entwicklungsabteilung der Firma Ipsen International GmbH, Kleve.

Dipl.-Ing. (FH) Jan W. Bouwman, geb. 1942, studierte physikalische Chemie und arbeitete von 1965 bis 1970 im Labor für Metallkunde und Korrosion bei der Firma AKZO-Nobel in Arnheim/NL. Seit 1971 ist er als Verfahrensingenieur bei Ipsen International GmbH, Kleve, im Bereich der Entwicklung von Vakuum-Wärmebehandlungsprozessen und-anlagen tätig.

Prof. em. Dr.-Ing. Hans Berns, geb. 1935, arbeitete nach dem Studium der Eisenhüttenkunde an der RWTH Aachen von 1959 bis 1979 in der Edelstahlindustrie. Die Promotion erfolgte 1964 an der RWTH Aachen, die Habilitation 1975 an der TU Berlin. Von 1979 bis 2000 hatte er den Lehrstuhl Werkstofftechnik der Ruhr-Universität Bochum inne.

^∗Vorgetragen von R. Zaugg auf dem 60. Kolloquium für Wärmebehandlung, Werkstofftechnik, Fertigungs- und Verfahrenstechnik, 6.-8. Oktober 2004 in Wiesbaden.

Literatur

1. Berns, H.; Siebert, S.: Randaufsticken nichtrostender Stähle. HTM49 (1994) 2, S. 123–128Search in Google Scholar

2. Berns, H.; Juse, R. L.; Edenhofer, B.; Bouwman, J. W.: Verfahrenstechnik und Stähle für das Randaufsticken. HTM54 (1999) 3, S. 127–135Search in Google Scholar

3. ThermoCalc User's Guide, Version P, Stockholm, Schweden. www.thermocalc.comSearch in Google Scholar

Erhalten: 2004-11

Online erschienen: 2013-04-25

Erschienen im Druck: 2005-02-01

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https://doi.org/10.3139/105.100318