Niederdruck-Carbonitrieren mit Aminen*
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D. Koch
Kurzfassung
Das Niederdruck-Carbonitrieren ist ein modernes Verfahren zum Einsatzhärten von niedriglegierten Einsatzstählen. Bei ihm werden Kohlenstoff und Stickstoff bei Gesamtdrücken von kleiner 50 mbar und bei Temperaturen über 800 °C in der Randschicht der zu behandelnden Werkstücke angereichert. In der Literatur wird fast ausschließlich Ammoniak als Stickstoffdonator, in Verbindung mit einem Kohlenstoffdonator, meist Ethin oder Propan, als Prozessgas diskutiert [1–3]. Der Einsatz anderer Gase bzw. Gasmischungen als Donatoren für Kohlenstoff und Stickstoff sowie deren Wirksamkeit bei der Anreicherung der Randschicht mit den genannten Elementen wird so gut wie nicht behandelt. Am Engler-Bunte-Institut des Karlsruher Instituts für Technologie wurden daher potenzielle Prozessgase für das Niederdruck-Carbonitrieren identifiziert. Deren Wirksamkeit beim Anreichern einer Bauteils-Randschicht mit Kohlenstoff und Stickstoff wurde in einer Thermowaage experimentell untersucht. Mit Methylamin (CH3NH2) und Dimethylamin ((CH3)2NH) konnten zwei Prozessgase gefunden werden, die im Vergleich zu Ammoniak in Verbindung mit einem Kohlenstoffdonator (z. B. Ethin, Propan) zu einer guten Anreicherung der Randschicht mit Kohlenstoff und Stickstoff führen. Auf Basis einer vorangegangenen Potenzialanalyse werden in der vorliegenden Veröffentlichung ausschließlich Untersuchungsergebnisse zum Niederdruck-Carbonitrieren mit Methylamin vorgestellt.
Abstract
Low pressure carbonitriding is a case hardening process under development. At temperatures between 800 °C and 1050 °C and at total pressures below 50 mbar the carbon and the nitrogen concentrations in the outer layer of steel parts are increased and the parts are subsequently hardened by quenching. As state of the art, ammonia is used as nitrogen donor, in combination with a carbon donor gas, mainly acetylene or propane [1–3]. Other possible carbonitriding gases are not mentioned in recent literature. At the Engler-Bunte-Institut of the Karlsruhe Institute of Technology, potential carbonitriding gases were identified and their carbonitriding behavior was studied experimentally using a thermobalance. With methylamine and dimethylamine, two process gases were found yielding increased carbon and nitrogen concentrations in the outer layer of the steel in comparison to the known low pressure carbonitriding gases (ammonia in combination with a carbon donor (e. g. acetylene, propane). In this paper, only results obtained with methylamine as the carbonitriding gas are presented.
Literatur
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