Nitrocarboneren

Bij nitrocarboneren dringen zowel stikstof als koolstof in het oppervlak van een werkstuk. Het oppervlak wordt hard, terwijl de kern zacht blijft. Bovendien wordt een dunne verbindingslaag gevormd, die een hoge mate van bescherming biedt tegen corrosie en slijtage. De onderliggende diffusielaag verbetert ook de vermoeiingssterkte.

 

Ondanks de vergelijkbare namen zijn nitrocarboneren en carbonitreren totaal verschillende processen. Carbonitreren valt onder inzetharden, aangezien er geen verbindingslaag wordt gevormd en er slechts kleine hoeveelheden stikstof worden gebruikt.

 

Drie verschillende vormen van nitrocarboneren

Er kunnen verschillende media voor nitrocarboneren worden gebruikt. Gas bij gasnitrocarboneren, een zoutbad bij zoutbadnitrocarboneren en tenslotte plasma bij plasmanitrocarboneren.

 

Gasnitrocarboneren

Laaggelegeerd en ongelegeerd staal waarvan de weerstand tegen slijtage en corrosie moet worden verbeterd, kan goed met gas worden genitrocarboneerd. Hiervoor wordt een gasmengsel gebruikt, zoals ammoniak en kooldioxide, dat zowel stikstof als koolstof afgeeft. De behandelingstemperatuur bedraagt 500 °C tot 600 °C. Door het werkstuk in een oxiderende atmosfeer te koelen, kan de corrosiebescherming verder worden verbeterd.

 

Zoutbadnitrocarboneren

Gietijzer en laag-, middel- en hooggelegeerd staal kunnen in een zoutbad worden genitrocarboneerd voor een zeer hoge slijtvastheid en corrosiebestendigheid. De werkstukken worden ondergedompeld in gesmolten zout bij temperaturen tussen 550 °C en 630 °C. Het gesmolten zout bestaat uit alkalicyanaten en alkalicarbonaten. Door het werkstuk tijdens de nabehandeling in een oxiderende atmosfeer te koelen, kan ook door dit proces de corrosiebescherming verder worden verbeterd.

 

Plasmanitrocarboneren

Hooggelegeerd staal kan met plasma worden genitrocarboneerd. Als het chroomgehalte lager is dan 13 procent, kan zowel gasnitrocarboneren als plasmanitrocarboneren worden uitgevoerd. Bij temperaturen tussen 480 en 580 °C worden de werkstukken omgeven door geïoniseerd gas. Er wordt geen passiveringslaag gevormd. Er is weinig vervorming en nabewerking is meestal niet nodig.

 

Nitreren versus nitrocarboneren

Zowel nitreren als nitrocarboneren verbeteren de slijtvastheid van een onderdeel. Met nitrocarboneren kan echter een aanzienlijk hogere oppervlaktehardheid worden bereikt. Dit maakt het oppervlak beter geschikt voor het optimaliseren van de corrosiebescherming en trillingsweerstand. Nitreren daarentegen is zeer geschikt om de slijtvastheid en de glij- en noodloopeigenschappen te verbeteren.

 

Voor- en nadelen van nitreren

• Betere slijtagebescherming (schurend, hechtend en corrosief)
• Oppervlaktegebieden kunnen nauwkeurig worden gehard
• Plasmanitreren is het meest milieuvriendelijke proces (geen gebruik van giftige gassen)
• Gedeeltelijke harding mogelijk

 

Voor- en nadelen van nitrocarboneren

• Kosteneffectiever dan carboniseren en andere processen voor oppervlakteharding
• Verbeterde bescherming tegen slijtage en corrosie
• Geoptimaliseerde glij-eigenschappen
• Hogere noodloopeigenschappen
• Weinig vervorming dankzij lage procestemperaturen, waardoor er minder nabehandeling nodig is
• Ook bulkmateriaal kan worden behandeld

 

Nitrocarboneren en nitreren zijn geschikte processen voor dezelfde materialen. Dit geldt ook voor ongelegeerd staal. Omdat het proces bijzonder kostenefficiënt is, wordt het bijvoorbeeld gebruikt in plaats van conventionele harde coatings voor ponsgereedschap.

 

Voorbeelden van onderdelen

• Schuivers
• Kogelzittingen en kogelkoppen
• Klepschachten
• Regelkleppen
• Loopwielhuizen
• Pomphuizen
• Zuigers en cilinders
• Scheidingsbakken voor maaidorsers, overslagstations en snijmachines voor de oogst
• Oliepompaandrijvingen voor dieselmotoren
• Tandwielen
• Krukassen en nokkenassen
• Persklemmen en ponsgereedschap
• Wieltrommels
• Extruders en spuitgietmachines
• Persboren, behuizingen en matrijsonderdelen
• Geleiderails voor automatische pistolen

De onderstaande tabel toont de oppervlaktehardheden die bij het nitrocarbureren voor verschillende materialen kunnen worden bereikt.

 

Hierbij geldt: 

• Een hogere behandelingstemperatuur verlaagt de inherente hardheid van de nitreerlaag
• Een langere nitreertijd verhoogt ook de nitreerhardingsdiepte (NHD).
• Een hogere temperatuur (480 °C - 630 °C) diffundeert stikstof in dezelfde behandeltijd dieper in het materiaal
• Een hoger legeringsgehalte van het materiaal verhoogt de nitreerhardheid. Het vermindert echter ook de diepte waarin stikstof in het materiaal kan doordringen.

Wilt u bij ons werkstukken of materialen nitrocarboneren, dan adviseren wij u graag over de beste werkwijze. U kunt de volgende checklist gebruiken om de bestelling zelf voor te bereiden.

• Welk materiaal moet worden behandeld en in welke staat verkeert het?
• Hoe hoog is de vereiste hardheid (waaronder het tolerantiebereik in HV)?
• Wat is de gewenste nitreerhardingsdiepte (waaronder het tolerantiebereik in mm)?
• Welke gebieden moeten worden genitreerd en waar kan de hardheidsmeting worden uitgevoerd?
• Hoe dik moet de verbindingslaag zijn (waaronder het tolerantiebereik in μm)?

Aanwijzing:
Om de verbindingslaag en/of nitreerhardingsdiepte te bepalen, gebruiken wij een door ons verstrekt monster. Voor metingen die specifiek betrekking hebben op uw opdracht, moet u ons een proefonderdeel bezorgen dat bestemd is voor harden.