Nitrocarburieren

Nitrocarburieren ist eine thermochemische Behandlung eines Stahls in Stickstoff und Kohlenstoff abgebender Umgebung zur Erzeugung einer harten und verschleißbeständigen Randschicht. Beim Nitrocarburieren werden die Werkstücke in Stickstoff- und Kohlenstoff abgebender Umgebung auf Temperaturen zwischen 500 °C und 590 °C erwärmt und je nach Verfahren wenige Minuten bis etwa fünf Stunden gehalten.

Erreichbare Randhärte:
Die zu erreichende Randhärte ist rein werkstoffabhängig und kann nur durch eine Vorbehandlung wie Vergüten mit einer Anlasstemperatur über 570 °C verbessert werden.

Grundsätzlich sind fast alle Stahlsorten und auch Guss nitrierbar. Die Härte entsteht durch im Metallgitter eingelagerte Nitride. Besonders harte Nitride entstehen mit den Elementen Aluminium, Chrom, Molybdän, Titan und Vanadium.

Bei den niedrig legierten Stählen ist die Härtesteigerung meist sehr gering, jedoch wird ein gewisser Korrosionsschutz erreicht und der Adhäsionsverschleiß vermindert.
Werte für die erreichbare Oberflächenhärte können der Tabelle entnommen werden. Die Toleranzen ergeben sich aus den Analysetoleranzen für die oben erwähnten Legierungselemente, sowie aus unterschiedlichen Vergütungsfestigkeiten.

Werkstoff Zeichnungs-
angaben
Erfahrungswerte
in HV
Empfehlenswert
34 CrAIMo 5V 800 + 200 HV 1000 HV ++
31 CrMoV 9 V 700 + 200 HV 800 HV ++
34 CrAINi 7 V 800 + 200 HV 1000 HV ++
42 CrMo 4 V 550 + 200 HV 650 HV ++
34 CrNiMo 6 V 550 + 200 HV 650 HV ++
16 MnCr 5 550 + 200 HV 650 HV +
20 MnCr 5 550 + 200 HV 650 HV +
18 CrNi 8 550 + 200 HV 650 HV +
17 CrNiMo 6 550 + 200 HV 650 HV +
C 15 300 + 200 HV 320 HV --
C 45 350 + 200 HV 400 HV +-
C 60 350 + 200 HV 400 HV +-
C 35 V 450 + 200 HV 600 HV +
St 37 250 + 200 HV 250 HV --
St 52-3 350 + 200 HV 500 HV +-
QStE 380 N 350 + 200 HV 550 HV +-
ETG 100 350 + 200 HV 400 HV --
1.2311 / 40 CrMnMo 7 V 600 + 200 HV 700 HV ++
1.2343 / X38 CrMoV 5-1 V 800 + 200 HV 1000 HV ++
1.2080 / X210 Cr 12 V 800 + 200 HV 1000 HV ++
1.2379 / X155 CrMoV 12 V 800 + 200 HV 1000 HV ++

Tabelle: Härteeigenschaften gängiger Stahlsorten.

Die Härte ist von der Werkstoffzusammensetzung abhängig.

Im Vergleich zum Nitrieren gelangt beim Nitrocarburieren zusätzlich Kohlenstoff in die Randschicht des Werkstückes. Die Diffusion des Kohlenstoffes beschränkt sich auf die (äußere) Verbindungsschicht. Die (innere) Diffusionsschicht nimmt damit nur Stickstoff auf. Die Schichten bauen sich beim Nitrocarburieren in kurzer Zeit auf und besitzen teilweise bessere Eigenschaften wie die Einsatzhärteschicht.

Die Randschichthärte, die nur im µm-Bereich besteht (entsprechend der Verbindungsschicht), wird nicht durch Martensitbildung, sondern durch die Bildung harter Nitride oder Carbonitrid erzeugt.


Geeignete Werkstoffe für das Nitrocarburieren

Das Nitrocarburieren wird in der Regel nur für legierte Stähle (Nitrierstähle) angewandt, da sich bei unlegierten Stählen eine spröde, zum Abplatzen neigende Nitrierschicht bildet.

Die Nitrierstähle sind legierte Stähle mit Kohlenstoffanteil zwischen 0,3 und 0,4 Masse-Prozent, ähnlich den Vergütungsstählen, aber im Hinblick auf die angestrebten spezifischen Eigenschaften mit speziellen metallischen Elementen legiert. Damit können ähnliche Werkstoffzustände, wie nach dem Einsatzhärten erreicht werden.
Als Beispiele werden aufgezeichnet 1.8519 (31CrMoV9), mit geringer Randhärte, 1.7225 (42CrMo4).

Zweck der Wärmebehandlung Nitrocarburieren

Beim Nitrocarburieren wird eine Verbindungsschicht aufgebaut, die das Verschleiß-, Korrosions- und Festigkeitsverhalten des Werkstückes verbessert.

Kundenangaben zur Wärmebehandlung

Zur Durchführung des Nitrocarburierens benötigen wir von Ihnen folgende Angaben:

  • Werkstoffbezeichnung und Zustand (z.B. vergütet)
  • Verbindungsschichtdicke in µm
  • ggf. Randhärte mit Toleranzangabe (ACHTUNG: ist werkstoffabhängig)
  • ggf. Isoliervorschrift (z.B. Werkstückbezeichnung mit Angaben der Stellen, die nicht nitriert werden sollen)
  • ggf. festgelegte Prüfpunkte

Quelle: www.haertetechnik.org

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