Das Verfahren und seine Vorteile
Gasnitireren verbessert die Oberflächen von eisenbasierten Werkstücken, die hohen Belastungen ausgesetzt sind. Gasnitrieren erhöht die Dauerfestigkeit sowie Verschleiß- und Fressverschleißbeständigkeit. Es wird bei niedrigen Temperaturen um die 520 °C durchgeführt. Der Verzug ist dadurch sehr gering. Eine Variante des Gasnitrierens ist das Gasnitrocarburieren, bei dem eine kohlenstoffspendende Atmosphäre eingesetzt wird.
Beim Gasnitrieren werden tiefere Schichten erzeugt als beim Tenifer-QPQ-Verfahren (Salzbadnitrocarburieren). Die Behandlungszeiten sind zum Teil sehr lang. Bauteile, die für Verzug empfindlich sind, sollten vorher mit einem Spannungsarmglühen vorbehandelt werden.
Gasnitrieren bildet auf den Werkstücken eine Verbindungsschicht aus Nitriden. Eine dünne Schicht verbessert den Ermüdungswiderstand. Dicke Schichten verbessern den Verschleiß- und Korrosionswiderstand. Gelöste Stickstoffatome und Nitridausscheidungen bilden die unter der Verbindungsschicht liegende Diffusionsschicht. Sie verlängert die Lebensdauer der Bauteile.
NIOX und ALDOX: Eine spezielle Modifikation des
Gasnitrocarburierens mit Nachoxidation
Sollen Werkstücke in höchster Qualität gasnitrocarburiert und nachoxidiert werden, können diese mit dem NIOX- oder ALDOX-Verfahren behandelt werden. Die Oberfläche erhält eine edle schwarze Optik und einen noch einmal deutlich verbesserten Korrosionsschutz.
Gasnitrieren bietet ein besonders breites Anwendungsspektrum, da durch unterschiedliche Nitriertiefen und Temperaturen den Werkstücken unterschiedlichste Eigenschaften verliehen werden können.
Die Vorteile des Gasnitrierens auf einen Blick
- Höhere Biegewechsel- und Dauerfestigkeit
- Bessere Verschleiß- und Fressverschleißbeständigkeit
- Geringerer Reibungskoeffizient
- Hohe Temperaturbeständigkeit
- Zuverlässig reproduzierbare Ergebnisse
- Partielles Härten möglich
- Geringer Verzug erspart Nachbearbeitung der Bauteile
Oberflächenhärte und Nitrierhärtetiefe verschiedener Werkstoffe
Welche Oberflächenhärten beim Gasnitrieren für verschiedene Werkstoffe erreicht werden können, zeigt die Werkstofftabelle unten.
Hierbei gilt:
- Durch eine höhere Behandlungstemperatur verringert sich die Eigenhärte der Nitrierschicht
- Durch eine höhere Nitrierdauer erhöht sich auch die Nitrierhärtetiefe (Nht.)
- Durch eine höhere Temperatur (500 °C – 600 °C) diffundiert Stickstoff in der gleichen Behandlungszeit tiefer in das Material
- Durch einen höheren Legierungsgehalt des Werkstoffs erhöht sich die Nitrierhärte. Jedoch verringert sich auch, wie tief Stickstoff in das Material eindringen kann.
Anwendungsbereiche
Gasnitrieren eignet sich besonders für legierte Werkstoffe, da sie nitridbildende Elemente enthalten. Das sind zum Beispiel Chrom, Molybdän, Vanadium oder Aluminium. Darunter fallen Werkzeugstähle (Kalt- und Warmarbeitsstähle sowie Formstähle) und der in der Automobilbranche häufig verwendete Federstahl. Gehärtete oder bereits angelassene Werkstoffe erzielen die besten Ergebnisse. Rostfreier Stahl und höher legierte Werkstoffe werden eher plasmanitriert.
Typische Anwendungen sind:
- Getriebe
- Ventilkomponenten
- Federn
- Zahnräder
- Antriebswellen
- Führungsleisten
- Extruderschnecken
- Spindeln
- Kurvenscheiben
- Hydraulikzylinder
- Schmiedegesenke
- Biegestempel
- Matrizen
- Spritzgusswerkzeuge
- Nockenwellen
- Kurbelwellen
- Einspritzdüsen
Zusammenfassung: Welche Werkstoffe sind geeignet?
- Nitrierstähle (für eine hohe Oberflächenhärte mit Aluminium, Chrom, Molybdän und Vanadium legiert)
- Vergütungsstähl
- Stahlwerkstoff
- Gusswerkstoffe
- Sinterwerkstoffe
Checkliste: Gasnitrieren beauftragen
Wenn Sie bei uns Werkstücke oder -stoffe gasnitrieren möchten, beraten wir Sie gerne über das beste Vorgehen. Folgende Checkliste hilft uns dabei.
- Welcher Werkstoff soll behandelt werden und in welchem Zustand befindet er sich?
- Wie hoch ist die Sollhärte (inkl. Toleranzbereich in HV)?
- Was ist die gewünschte Nitrierhärtetiefe (inkl. Toleranzbereich in mm)?
- Ggf. welche Bereiche sollen nitriert werden und wo kann eine Messung der Härte erfolgen?
- Ggf. wie dick soll die Verbindungsschicht sein (inkl. Toleranzbereich in μm)?
Für ein erfolgreiches Gasnitrieren muss die Oberfläche des Werkstücks darüber hinaus folgende Bedingungen erfüllen:
- Öl-, fett, und rostfrei
- Metallisch blank
- Weder entkohlt noch oxidiert
- Ohne Randschichten
- Bestenfalls keine bestehenden Oberflächenverfestigungen, da sich dann die Nitrierschicht schlechter ausbilden kann
Technische Kennzahlen unserer Anlagen:
- Temperatur: bis 600 °C
- Ofengröße: Querschnitt bis 1.100 mm X 3.300 mm
- Durchlaufzeit: ab 12 Stunden
- Nitrierhärtetiefe: bis 0,6 mm