Das heutige Verfahrensangebot bietet im Wesentlichen folgende gängige Varianten:
Nitrieren bei Diffusion von Stickstoff:
- Gasnitrieren
- Vakuumnitrieren
- Plasmanitrieren
Nitrieren bei Diffusion von Stickstoff und Kohlenstoff:
- Plasmanitrocarburieren
- Gasnitrocarburieren
Für alle Verfahren gelten folgende Bedingungen:
Je länger die Nitrierdauer, desto größer die Nitrierhärtetiefe (Nht). Je höher die Temperatur gewählt wird (Temperaturspannen von 350 – 6300 C), desto tiefer kann der Stickstoff bei gleicher Zeiteinheit eindringen. Allgemein sinkt jedoch die Eigenhärte der Nitrierschicht mit zunehmender Behandlungstemperatur. Werkstoffe mit nitridbildenden Elementen (z. B. Chrom, Molybdän, Vanadium, Aluminium) weisen eine höhere Nitrierhärte auf, jedoch reduziert sich die mögliche Stickstoffeindringtiefe mit zunehmendem Legierungsgehalt.
Die verschiedenen Nitriertechniken im kurzen Überblick:
Gasnitrieren:
In einer aufgespalteten Ammoniakgasatmosphäre diffundiert üblicherweise bei 500 – 530 0 C Stickstoff in die Bauteile ein. Durch lange Behandlungsdauern von 10 – 160 Stunden werden Nitrierhärtetiefen (Nht) von 0,1 – 0,9 mm erzielt, je nach verwendetem Werkstoff. Hauptziele sind z. B. Verbesserungen der Bauteilfestigkeit, Verschleißfestigkeit, Gleiteigenschaften, Temperaturbeständigkeit und Biegewechselfestigkeit. Eine partielle Behandlung kann durchgeführt werden.
Nitrocarburieren im Gas oder Plasma:
Dieser Prozess erfolgt vorzugsweise bei 570 – 5800C in einem Gasgemisch Stickstoff-Kohlenstoff abgebender Medien und stellt eine Alternative zur Salzbadnitrocarburierung mit langsamerer Chargenabkühlung dar. Hauptziel ist der Verschleiß- oder Korrosionsschutz. Bei Abkühlung in oxidierenden Atmosphären kann die Korrosionsbeständigkeit noch zusätzlich verbessert werden. Die Nht liegt bei 0,1 0,35 mm. Die Oxidationsbehandlung nach der Nitrocarburierung ist nach allen Verfahrensvarianten möglich. Partielle Behandlungen sind bei Gas- oder Plasmabehandlungen möglich. Für alle Nitrocarburierverfahren gilt: Die Behandlung erfolgt zur Erzeugung der gewünschten Verbindungsschicht (VS), die Ausscheidungsschicht ist normalerweise von untergeordneter Bedeutung.
Geeignete Werkstoffe
Gasnitrieren, Gasnitrocarburieren:
Es können alle gebräuchlichen Stahl-, Guss- und Sinterwerkstoffe nitriert werden. Geeignet sind unlegierte, niedrig legierte und mittellegierte Werkstoffe; hochlegierte Werkstoffe (> 13% Cr) sind – aufgrund ihrer Oberflächenpassivitäten – eher ungeeignet.
Vorteile des Nitrierens:
- Anpassung der Schichten an Verschleißarten
- Einsparung von Schmiermitteln
- Warmbeständigkeit der Nitrierschicht bis 400 0C
- Teilnitrierungen möglich
- Reduzierung der Reibungskoeffizienten
- Hoher Verschleißwiderstand bei Adhäsion
- Schaffung korrosionsbeständiger Schichten
