NITREG® ist ein modernes Wärmebehandlungsverfahren, das in der Lage ist, die metallurgischen Anforderungen aller Nitrierspezifikationen zu erfüllen, die ursprünglich für das Salzbad-, Plasma- oder traditionelle Gasnitrieren geschrieben wurden. Die Möglichkeit, die Stickstoffkonzentration in der Oberfläche zu steuern, erlaubt es dem Benutzer, das Wachstum der Verbindungsschicht praktisch unabhängig von der Entwicklung einer erwünschten Diffusionszone zu steuern. Dieser Ansatz erleichtert nicht nur die Einhaltung der Spezifikationsanforderungen, sondern ermöglicht auch deren Verbesserung, indem er engere Toleranzen zulässt, insbesondere hinsichtlich der Dicke und der Eigenschaften der Verbindungsschicht.
Der NITREG®-Vorteil
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Beim Nitrieren diffundieren Stickstoffatome in die Metalloberfläche. Stickstoff ist auf der Erde reichlich vorhanden, aber in der Natur existiert er als zweiatomiges Molekül, das chemisch inert und zu groß ist, um die Oberfläche zu durchdringen. Daher konzentrieren sich die Nitrierverfahren auf die Quelle des entstehenden (atomaren) Stickstoffs.
Das Hauptziel des Nitrierens ist es, die Härte der Bauteiloberfläche durch Anreicherung mit Stickstoff zu erhöhen. Unabhängig von der Methode ist das Nitrieren ein Verfahren, bei dem Stickstoff in das Metall eindiffundiert, und die Diffusion setzt sich, sobald einzelne Stickstoffatome in die Oberfläche eingedrungen sind, fort, solange die Temperatur hoch genug ist und ein frischer Vorrat an naszierendem Stickstoff auf der Oberfläche vorhanden ist. Mit anderen Worten: Die Diffusion ist bei allen Nitrierungen im Wesentlichen gleich, der Unterschied liegt in der Zufuhr von Stickstoff, die einen grundlegenden Einfluss auf die resultierenden Oberflächeneigenschaften hat.
Generell können alle Eisenlegierungen, einschließlich Edelstähle, Gusseisen und sogar Titanlegierungen, nitriert werden. Legierungen haben jedoch einzigartige Eigenschaften, wenn es um die Oberflächenbeschaffenheit, die natürliche Diffusionsgeschwindigkeit und die Neigung zur Nitridbildung geht. Es ist daher zu bedenken, dass auch ein korrekt konfigurierter Nitrierprozess bei ungleichen Werkstoffen zu deutlich unterschiedlichen Ergebnissen führen kann. Infolgedessen können bestimmte Benutzer unüberwindbare Schwierigkeiten haben, insbesondere wenn ihre Methodik fehlt und/oder ihre Kenntnisse und Erfahrungen unzureichend sind.
Nitrierstähle | ||||
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GÜTE AISI | GÜTE UNI | HAUPTLEGIERUNGSKOMPONENTEN | KERNHÄRTE HV/HRC | OBERFLÄCHENHÄRTE HV1 |
N135M | 38CrAlMoA | C=0.38 Cr=1.7 Mo=0.3 Al=1 | 350/36 | 1190-1290 |
Nitralloy N | C=0.35 Cr=115 Ni=3.5 Mo=0.25 | 350/36 | 1100-1200 | |
34CrAlNi7 | C=0.42 Cr=3 Mo=1.2 V=0.20 | 350/36 | 1190-1290 | |
42CrMoV12 | 42CrMoV12 | C=0.42 Cr=3 Mo=1.2 V=0.20 | 490 / 48 | 1050-1150 |
31CrMo12 | C=0.32 Cr=3 Mo=0.4 | 320 / 32 | 870-920 | |
30CrMoV9 | 320 / 32C=0.30 Cr=2.5 Mo=0.2 V=0.15 | 320 / 32 | 900-930 | |
25CrMo20 | C=0.25 Cr=6 Mo=0.20 | 280 / 27 | 1000-1100 |
ANDERE HÄRTEBARE LEGIERTE STÄHLE | ||||
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GÜTE AISI | GÜTE UNI | HAUPTLEGIERUNGSKOMPONENTEN | KERNHÄRTE HV/HRC | OBERFLÄCHENHÄRTE HV1 |
4130 | 30CrMo4 | C=0.30 Cr=1 Mo=0.2 | 300 / 30 | 640 – 680 |
4140 | 42CrMo4 | C=0.40 Cr=1 Mn=0.9 Mo=0.2 | 300 / 30 | 650 – 700 |
4340 | C=0.40 Cr=0.8 Ni=1.8 Mo=0.25 | 310 / 31 | 650 – 700 | |
30NiCrMo12 | C=0.30 Cr=0.8 Ni=2.8 Mo=0.12 | 310 / 31 | 600 – 650 | |
35NiCrMo15 | C=0.35 Cr=1.7 Ni=3.8 Mo=0.15 | 330 / 33 | 800 – 850 |
KOHLENSTOFFSTÄHLE | ||||
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GÜTE AISI | GÜTE UNI | HAUPTLEGIERUNGSKOMPONENTEN | KERNHÄRTE HV/HRC | OBERFLÄCHENHÄRTE HV1 |
1010 | C10 | C=0.10 Mn=0.50 | 160 | 320 – 380 |
1020 | C20 | C=0.20 Mn=0.50 | 180 | 320 – 380 |
1030 | C30 | C=0.30 Mn=0.7 | 180 | 380 – 420 |
1045 | C45 | C=0.45 Mn=0.7 | 200 | 420 – 470 |
1060 | C60 | C=0.60 Mn=0.7 | 250 / 22 | 525 |
CARBURIEREN VON LEGIERTEN STÄHLEN | ||||
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GÜTE AISI | GÜTE UNI | HAUPTLEGIERUNGSKOMPONENTEN | KERNHÄRTE HV/HRC | OBERFLÄCHENHÄRTE HV1 |
5115 | 16MnCr5 | C=015 Cr=0.8 Mn=0.9 | 180 | 660 – 720 |
20 MnCr5 | C=0.20 Cr=1.15 Mn=1.3 | 240 / 21 | 750 – 800 | |
8620 | C=0.20 Cr=0.5 Ni=0.6 Mo=0.2 | 190 | 500 – 520 | |
Eine Oberfläche, die einem Nitriermedium ausgesetzt ist, bildet im Allgemeinen zwei unterschiedliche Schichten. Die äußere Schicht wird Verbindungsschicht (oder weiße Schicht) genannt und ihre Dicke liegt im Allgemeinen zwischen null und 0,001″ (25 µm). Unter der weißen Schicht befindet sich ein Diffusionsgehäuse oder eine Diffusionszone. Beide Schichten bilden das, was allgemein als Gehäuse bezeichnet wird. Je nach Material und dessen ursprünglicher Vorbearbeitungshärte ergeben sich jedoch erhebliche Unterschiede in den Eigenschaften dieser Schichten.
Die unten gezeigten Bilder von zwei Vickers-Härteprüfeindrücken verdeutlichen den Unterschied zwischen einem geregelten und einem ungeregelten Verfahren. Der Probekörper links wurde in einem traditionellen Verfahren hergestellt und die Oberflächenrisse sind ein Hinweis auf die spröde Schicht. Der Probekörper rechts ist ein Produkt aus einem Nitreg®-Verfahren, bei dem sich trotz gleicher Härte keine Risse gebildet haben. Das durch Nitreg® behandelte Bauteil ist daher ausfallsicherer und hat eine sehr zähe Verbindungsschicht.
Solche überragenden Ergebnisse können nur durch die Kontrolle der Stickstoffkonzentration im Substrat erreicht werden, und der moderne Ansatz ist die Kontrolle des Nitrierpotenzials (KN). Das richtige Verständnis und die Anwendung der Richtlinien, die das Nitrierpotenzial (KN), die Temperatur und die Zeit miteinander verbinden, sind der Grundstein der Nitreg®-Technologie. Ein Beispiel für unsere Fähigkeit, eine Vielzahl von Weißschicht-/Diffusionsgehäusekombinationen herzustellen, ist in der folgenden Tabelle, Nitriergehäusekombinationen (PDF), dargestellt.
Die Fähigkeit, das Nitrierpotenzial zu kontrollieren, wird allmählich zu einer Anforderung, wie beispielsweise in der Norm AMS 2759/10 zu sehen ist.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass Nitreg® ein modernes Verfahren ist, das in der Lage ist, die metallurgischen Anforderungen aller Nitrierspezifikationen zu erfüllen, die ursprünglich für das Salzbad-, Plasma- oder traditionelle Gasnitrieren geschrieben wurden.
EIGENSCHAFTEN | NITREG® Kontrolliertes Nitrieren | Herkömmliches Gas | Salzbad | Plasma (Ionen) |
Reinigung (zuvor) | Reinigung | Reinigung | Relativ sauber | Sehr sauber |
Reinigung (danach) | Nicht erforderlich | Nicht erforderlich | Dringend erforderlich | Nicht erforderlich |
Aufheizzeit | Kurz | Kurz | Sehr kurz | Lang |
Teilepositionierung | Einfach | Einfach | Einfach | Sehr komplex/erforderlich Geschick und Erfahrung |
GASNITRIEREN VON EDELSTÄHLEN | Möglich | Nicht möglich | Möglich | Möglich |
Bedienung der Geräte | Sehr einfach/voll automatisiert | Relativ einfach | Einfach | Sehr komplex/erforderlich Geschick und Erfahrung |
Temperaturregelung/Uniformität | Hervorragend | Gut | Gut | Schwierig / unzureichend / Überhitzung möglich |
Steuerung des Nitrierpotentials | Ja | Nein | Nein | NoaNein |
Kontrolle von % von ε und γ ’ | Möglich | Nein | Nein | Möglich |
Nitrieren ohne Weißschicht | Möglich | Nein | Nein | Möglich |
Porositätskontrolle | Möglich | Nein | Nein | Möglich |
Reproduzierbarkeit der Ergebnisse | Ausgezeichnet (unabhängig von der Last) | Möglich (nur wiederkehrende Belastungen) | Möglich (nur wiederkehrende Belastungen) | Möglich (nur wiederkehrende Belastungen) |
Gerätewartung | Einfach | Relativ komplex | Komplex | Sehr komplex |
Verschmutzungsgrad | Sehr niedrig | Hoch | Extrem hoch | Sehr niedrig |
Broschüre |