Sauber und fachgerecht Nitrieren ?

In der Serienbehandlung ist die Aufgabe, die ein Teil erfüllen soll bekannt; die gesamten Fertigungs- schritte einschließlich des Nitrierprozesses sind festgeschrieben.
Anders sieht es in der täglichen Lohn- behandlungspraxis aus. Ein Teil „muss mal eben hart gemacht werden“ und die Verfahrensauswahl fällt auf das Nitrieren. Als Aufgabe wird zum Beispiel „Sauber und fachgerecht Nitrieren“ definiert.

Mit einer solchen Aufgabenstellung ist vieles möglich.

Das Nitrierverfahren, die Behandlungstemperatur, die Dicke der Verbindungsschicht und die Nitrierhärtetiefe sind nicht definiert. Damit ist ein erhebliches Risiko beim Einsatz der Teile verbunden. Werden zum Beispiel dünnwandige Schneiden mit einer zu großen Nitrierhärtetiefe versehen, ist der Ausfall vorprogrammiert. Die Spitze der Schneide ist durchnitriert und kann vollkommen verspröden.

Sind Sie sich bei der Beauftragung nicht sicher, sprechen Sie Ihre Lohnhärterei an. Informieren Sie die Härterei detailliert warum Sie nitrieren möchten, schildern Sie den geplanten Einsatz der Bauteile oder Werkzeuge. Oft können Ihnen aus den Erfahrungswerten mit anderen Teilen wertvolle Hinweise gegeben werden.

Klar zu definieren sind:

Die Zielstellung der geplanten Nitrierbehandlung

Wie werden die Bauteile unter welchen Bedingungen beansprucht?

- Verschleiß
- Korrosion
- Dauerfestigkeit

Eindeutig zu messende Schichtkenngrößen und Toleranzen, z.B.

- Oberflächenhärte (HV1)
- Härtetiefe (in mm )
- Randhärten (HV0,5 in einem Randabstand von ... mm)
- Verbindungsschichtdicke (µm)

Anforderungen an das Maß- und Formänderungsverhalten
- Maßtoleranzen

Für den Nitrierer ist es notwendig zu wissen:

Welcher Werkstoff wird verwendet?

- Werkstoffbezeichnung
- Wärmebehandlungszustand (Welche Wärmebehandlungsverfahren wurden bisher eingesetzt?)

Wo muss, wo darf, wo kann nitriert werden?

Wie wurde das Teil hergestellt ?

- Arbeitsgänge (Drehen, Fräsen, Erodieren....)
- Welche Fertigungshilfsstoffe wurden verwendet?
- Wie wurde gereinigt?
- Welche Konservierungsmittel wurden verwendet?

Um die gewünschten Eigenschaften nach dem Nitrieren / Nitrocarburieren darzustellen, sind einerseits geeignete Nitrierbedingungen zu schaffen und andererseits müssen Grundvoraussetzungen bzgl. der Beschaffenheit des Bauteils/Werkzeuges erfüllt sein. [1]

Saubere, rückstandsfreie, metallisch blanke Oberflächen.

Keine Sperrschichten die den Diffusionsprozess behindern.

Geeigneter Werkstoff mit den notwendigen Gehalten an ungebundenen Sondernitridbildnern.

Die Werkstoffauswahl, die chemische Zusammensetzung und der Wärmebehandlungszustand (Gefüge) beeinflussen das Nitrierergebnis.
Nitrierte Stähle werden oft im vergüteten Zustand eingesetzt. Eine weitgehende Auflösung von Sondercarbiden während des Austenitisierens und die Wahl der Anlasstemperatur sind von besonderem Interesse für das gewünschte Nitrierergebnis.

Thermisch stabiler Zustand des Werkstoffs.

Beim Nitrieren dürfen keine unerwünschten Anlass-, Aushärtungs- und Entfestigungsvorgänge ablaufen. Es sind sonst Auswirkungen auf das Maß- und Formänderungsverhalten und auf die mechanischen Eigenschaften zu erwarten.
Die sicherste Methode, ein verzugsarmes Bauteil herzustellen, ist das Vergüten nach der weitgehenden Zerspanung mit anschließender “vorsichtiger” Verzugskorrektur durch Zerspanen. Das gilt auch sinngemäß für das Spannungsarmglühen. Richten ist „verboten”.

Eine auf das Nitrieren abgestimmte Bearbeitung.

In diesem Zusammenhang wichtig ist die Abstimmung der verwendeten Fertigungs-hilfsstoffe und Reinigungsmittel in der Weise, dass die Fertigungshilfsstoffe rückstandfrei entfernt werden können und dass die Konservierungsmittel der Reiniger den Nitrierprozess nicht stören.
Eine Kaltverfestigung der Oberfläche durch die mechanische Bearbeitung ist unvermeidbar. Zu vermeiden sind unbeabsichtigte Phasenumwandlungen durch Schleifprozesse.


[1] Prozesssicherheit beim Nitrieren und Nitrocarburieren, Der Wärmebehandlungsmarkt
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