Beitrag zur Verbesserung der Prozesssicherheit von Carbonitrierprozessen∗
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B. Clausen
Kurzfassung
Bisherige Forschungsergebnisse weisen darauf hin, dass durch Stickstoff stabilisierter Restaustenit eine positive Wirkung auf die Dauerfestigkeit hat, insbesondere bei Anteilen von Hertz'scher Pressung im Belastungskollektiv. Das Carbonitrieren wird deshalb in der industriellen Praxis heute wieder häufiger angewandt bzw. gefordert. Die meisten Betriebe werden bei Interesse für dieses Verfahren anstreben, die Behandlungen in vorhandenen Aufkohlungsanlagen durchzuführen. Erfahrungen aus der Praxis zeigen jedoch, dass es mit dem derzeit vorliegenden Kenntnisstand sehr schwer ist, reproduzierbare Ergebnisse einzustellen. Die Erfahrungen deuten darauf hin, dass sich für Carbonitrierbehandlungen in Aufkohlungsanlagen starke Ofenkonditionierungs- und Memory-Effekte ergeben, wobei erhebliche Einflüsse der Ofenbaumaterialien festgestellt werden. In dieser Veröffentlichung werden die Ergebnisse von mit umfassender Analysetechnik begleiteten Langzeitcarbonitrierprozessen zusammengefasst und so die Änderungen in der Atmosphäre in einem ausgemauerten Ofen dargestellt. Aus der ermittelten Gaszusammensetzung werden Kohlenstoff- und Stickstoffpegel berechnet und mit den experimentellen Ergebnissen verglichen. Kurzzeit- und Langzeitkonditioniereffekte werden dadurch sichtbar. Die Versuche zeigen, wie Carbonitrierprozesse hinreichend beschrieben werden können und wie eine Regelung von Carbonitrierprozessen aufgebaut werden kann.
Abstract
Due to the special mechanical properties of carbonitrided surfaces containing martensite and nitrogen stabilized austenite, carbonitriding is of increasing interest to industry. The interaction of carbon and nitrogen in the reactive atmosphere calls for tedious pre-trials, if defined nitrogen and carbon depth profiles are required. However, the results of pre-trials carried out at one furnace, are not applicable to other furnaces and often cannot even be employed reproducible to the same furnace if other processes are carried out in between. Practical experience implies strong conditioning and memory effects in the furnaces, depending on the furnaces refractory material. In this paper the atmosphere changes in long term carbonitriding processes in a furnace with refractory lining are presented. From the gas composition the carbon and nitrogen levels are calculated and compared to the results obtained at thin iron foils. Short term and long term conditioning effects are visualized. The results show that through calculation the processes are sufficiently good described and how a control of carbonitriding processes is possible.
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© 2013, Carl Hanser Verlag, München
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