Themen zum Nitrieren und Nitrocarburieren

im HTM - Journal of Heat Treatment and Materials 03/2011

Untersuchungen zum Plasmanitrieren von Stählen mit einem Aktivgitter

Das Plasmanitrieren mit einem Aktivgitter ist ein neuer plasmagestützter Nitrierprozess mit einem hohen Anwendungspotenzial. Obwohl sich das Verfahren im zunehmenden Maße in der industriellen Praxis bewährt, besteht für seine effektive Nutzung noch ein erheblicher Bedarf an wissenschaftlichen Untersuchungen zur Klärung wesentlicher Wirkungszusammenhänge. Untersuchungen zum Verhalten unterschiedlicher Stähle beim Nitrieren in einer industriellen Anlage in Abhängigkeit von den Behandlungsbedingungen gestatten eine Abschätzung der Möglichkeiten und Grenzen des neuen Verfahrens. Ein Vergleich mit den in einer Laboranlage erzielten Ergebnissen ermöglicht Rückschlüsse auf den Einfluss der Anlagengröße. Aus der In-situ-Untersuchung der im Plasma vorhandenen Spezies mit Hilfe der Massenspektrometrie ergeben sich Hinweise auf die Mechanismen des Stoffüberganges.

Von I. Burlacov | H.-J. Spies | H. Biermann | S. Köhler | K. Börner
Erschienen in HTM - Journal of Heat Treatment and Materials 03/2011, Seite 127-134

Ausbildung von Eigenspannungen in der Diffusionszone einer Fe-Cr-C Legierung während des Nitrierens

Es wurden die Entwicklung undAusbildung von Druckeigenspannungen während einer Nitrierbehandlung untersucht. Die kohlenstoffeisenbasierte Legierung Fe-3wt.%Cr-0,35wt.%C wurde im Gas bei 550 °C und unterschiedlichen Haltedauern nitriert. Mikrostrukturuntersuchungen zeigten einen Einfluss der Umwandlung und der damit verbundenen Kohlenstoffumverteilung auf die Entspannung der von Nitridausscheidungen induzierten Eigenspannungen. Die Umwandlung der ursprünglichen Carbide in Nitride und die dadurch hervorgerufene Kohlenstoffanreicherung vor der Nitrierfront sind besonders berücksichtigt. Die Tiefenverteilung der Eigenspannungen in dem nitrierten Fall wurde mit einem selbstkonsistenten mechanischen Modell vorhergesagt, wobei die mit den Phasenumwandlungen verbundenen Volumenänderungen berücksichtigt werden. Zu diesem Zweck wurden die Stickstoff- und Kohlenstoff-Konzentrationstiefenprofile nach den Gleichgewichtsphasenanteilen der Carbide und Nitride umgerechnet. Es wurde eine ausgezeichnete Übereinstimmung zwischen experimentellen (Röntgenbeugungsanalyse) und theoretischen Eigenspannungsprofilen erhalten.

Von S. Jegou | L. Barrallier | R. Kubler | M. A. J. Somers
Erschienen in HTM - Journal of Heat Treatment and Materials 03/2011, Seite 135-142

Nitrierschichten für das ultrapräzise Diamantbearbeiten von Werkzeugen der Glas- und Kunststoffabformung

Die Massenproduktion hochgenauer Optikkomponenten erfolgt durch Blankpressen von Glas oder Spritzprägen von Kunststoff. Dabei sind die Herstellung und die Standzeit der dafür verwendeten Formeinsätze die Kosten bestimmenden Faktoren für die Massenfertigung. Eine Hochpräzisionsbearbeitung von Stahlformeinsätzen mit Diamantwerkzeugen war bisher aufgrund des extrem hohen Werkzeugverschleißes nicht möglich. Durch Nitrieren vor der Bearbeitung kann die Randschicht so modifiziert werden, dass bei der Bearbeitung geringerer Verschleiß am Diamanten auftritt. Im vorliegenden Artikel wird die gesamte Fertigungskette zur Herstellung von Formeinsätzen nach der neuen Technologie durchlaufen. Die an Stählen mit unterschiedlicher Legierungszusammensetzung erzeugten Verbindungsschichten wurden charakterisiert und anschließend Diamant gefräst bzw. gedreht. Die durch Diamantbearbeitung hergestellten Stahl-Formeinsätze mit konvexen und konkaven sphärischen und asphärischen Konturen besitzen eine ebenso gute Formhaltigkeit und Oberflächenrauheit wie konventionell gefertigte Einsätze. Beim Spritzgießen von Kunststofflinsen haben sich die neuartigen Formeinsätze bereits bewährt. Die weiteren Herausforderungen an die Forschung bestehen vor allem darin, die Dicke der Verbindungsschichten zu erhöhen und eine auch für das Heißpressen von Glaslinsen geeignete Stahllegierung zu finden, in der sich diamantbearbeitbare Verbindungsschichten erzeugen lassen.

Von S. Hoja | J. Dong | H. Klümper-Westkamp | F. Hoffmann | W. Preuß | J. Osmer | R. Gläbe
Erschienen in HTM - Journal of Heat Treatment and Materials 03/2011, Seite 143-149


Archiv HTM - Journal of Heat Treatment and Materials - Ausgabe 03/2011

Studie über Stickstoff in martensitischen rostfreien Stählen

Durch Druckmetallurgie kann der Stickstoffgehalt und damit die Beständigkeit nichtrostender martensitischer Stähle gegen Lochkorrosion erhöht werden. Die vorliegende Studie zu Konstitution und Wärmebehandlung dieser Stähle zeigt, dass auch bei Normaldruck mehr Stickstoff in der Schmelze gelöst wird, wenn der Kohlenstoffgehalt steigt, weil der Anteil an Ferrit während der Erstarrung abnimmt. Stickstoff geht beim Austentisieren eher in Lösung als Kohlenstoff, was das C/NVerhältnis bei Härtetemperatur senkt und die Korrosionsbeständigkeit des Martensits nach dem Abschrecken verbessern sollte. Da Stickstoff die Restaustenitstabilität steigert, wird eine verformungsinduzierte Umwandlung durch Austenitformhärten diskutiert.

Von N. Krasokha | H. Berns
Erschienen in HTM - Journal of Heat Treatment and Materials 03/2011, Seite 150-164