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Partial laser and gas nitriding of titanium components

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Veröffentlicht/Copyright: 30. April 2013
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HTM Journal of Heat Treatment and Materials
Aus der Zeitschrift HTM Journal of Heat Treatment and Materials Band 64 Heft 5

Abstract

Gas nitriding and laser gas nitriding processes were studied to produce thick and well adhering nitride layers on titanium alloys. A multitude of process parameters have been varied for the nitriding of Ti-6Al-4V substrates. The nitride layers were investigated with optical and electron microscopy, micro hardness testing and glow discharge optical emission spectroscopy. Gas nitriding resulted in strongly adherent nitride layers of up to 5 µm in thickness. Laser gas nitriding with high laser output resulted in very thick (> 500 µm) nitride layers with excellent surface adhesion. A partial melting of the surface during the process altered the surface contour; hence, a reshaping of the component may be necessary. A melting of the substrate surface was avoided through laser gas nitriding with low laser output and additional cooling. However, the up to 100 µm thick nitride layers showed cracks at the interfaces to the substrate.

Kurzfassung

Es wurden Prozesse des Gasnitrierens und des Lasergasnitrierens untersucht, um dicke, gut haftende Nitrierschichten auf Titanlegierungen aufzubringen. Eine Vielzahl von Parametern wurde variiert, um das Nitrieren von TiAl6V4 zu optimieren. Die Nitridschichten wurden mit optischer und Elektronenmikroskopie, Härtemessungen und Glimmentladungsspektroskopie charakterisiert. Das Gasnitrieren lieferte gut haftende Schichten mit einer maximalen Dicke von 5 µm. Mit hoher Leistung lasernitrierte, mehr als 500 µm dicke Schichten zeigten eine hervorragende Oberflächenanbindung. Dabei schmolz die Oberfläche teilweise auf, so dass Oberflächenkonturen nicht erhalten blieben bzw. nachbearbeitet werden mussten. Um ein Schmelzen der Oberfläche zu vermeiden, wurde mit zusätzlicher Bauteilkühlung und einer niedrigen Laserleistung lasergasnitriert. Die resultierenden Nitridschichten waren bis zu 100 µm dick, zeigten aber Rissbildung am Übergang zum Grundmaterial.

A. Schütz, Universität Bayreuth, Lehrstuhl Metallische Werkstoffe

D. Müller, Universität Bayreuth, Lehrstuhl Metallische Werkstoffe

P. Reichert, Firma RECON, 82547 Beuerberg

U. Glatzel, Universität Bayreuth, Lehrstuhl Metallische Werkstoffe

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Published Online: 2013-04-30
Published in Print: 2009-09-01

© 2009, Carl Hanser Verlag, München

Artikel in diesem Heft

  1. Inhalt/Contents
  2. Contents
  3. Kurzfassungen/Summaries
  4. Kurzfassungen/Abstracts
  5. Editorial
  6. Die HTM entwickelt sich weiter
  7. Fachbeiträge/Technical Contributions
  8. Gefügetomografie mit Ionen- und Elektronenstrahlen: ein Werkzeug zur Aufklärung komplexer Gefügebildung und lokaler Gefügedegradation∗
  9. Partial laser and gas nitriding of titanium components
  10. Untersuchungen zur Eigenspannungs- und Verzugsentstehung von induktiv gefügten artfremden Verbunden
  11. Verringerung der Wandstärkeschwankung bei der Drehbearbeitung ringförmiger Werkstücke
  12. Legierungsentwicklung zur Verschleißreduzierung von Schmiedegesenken – Einfluss von Mangan auf die Absenkung der Ac1b-Temperatur
  13. CARBOJET®1 – Nutzung kostenloser Entspannungsenergie zum Umwälzen von Ofenatmosphären∗
https://doi.org/10.3139/105.110034

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  5. Editorial
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  7. Fachbeiträge/Technical Contributions
  8. Gefügetomografie mit Ionen- und Elektronenstrahlen: ein Werkzeug zur Aufklärung komplexer Gefügebildung und lokaler Gefügedegradation∗
  9. Partial laser and gas nitriding of titanium components
  10. Untersuchungen zur Eigenspannungs- und Verzugsentstehung von induktiv gefügten artfremden Verbunden
  11. Verringerung der Wandstärkeschwankung bei der Drehbearbeitung ringförmiger Werkstücke
  12. Legierungsentwicklung zur Verschleißreduzierung von Schmiedegesenken – Einfluss von Mangan auf die Absenkung der Ac1b-Temperatur
  13. CARBOJET®1 – Nutzung kostenloser Entspannungsenergie zum Umwälzen von Ofenatmosphären∗
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