Thermochemische Diffusionsverfahren

Bei thermochemischen Diffusionsverfahren wird die Randschicht des Stahls, in seiner chemischen Zusammensetzung, verändert. Bei diesen Verfahren wird zwischen Verfahren mit nachfolgender Wärmebehandlung (z.B. Einsatzhärten, Carbonitrieren) und Verfahren ohne nachfolgende Wärmebehandlung (z.B. Gasnitrieren, Nitrocarburieren) unterschieden.

Einsatzhärten

Beim Einsatzhärten wird kohlenstoffärmeren und damit nicht härtbaren Stählen (C ≤ 0,25 %) eine harte und verschleißbeständige Oberfläche verliehen. Hierbei werden Oberflächenhärten von ca. 600 HV bis 800 HV erreicht. Der Kernwerkstoff erhält hierbei bessere mechanische Eigenschaften, insbesondere eine deutliche verbesserte Festigkeit (Dehngrenze) sowie eine erhöhte Zähigkeit.

Carbonitrieren

Unter Carbonitrieren versteht man ein thermochemisches Behandeln eines Werkstückes, zum Anreichern der Randschicht mit Kohlenstoff und geringen Mengen Stickstoff. Das Element Stickstoff setzt hierbei die kritische Abkühlgeschwindigkeit nach unten und erzielt damit eine bessere Härtbarkeit. Somit kann man auch bei unlegierten Stählen anstelle von Wasser ein milderes Abschreckmedium wie zum Beispiel Öl verwenden. Durch dieses Verfahren lassen sich Schichten im Bereich von 0,1 mm besser einstellen als beim Einsatzhärten.

Vakuumeinsatzhärten

Beim Vakuumeinsatzhärten (Niederdruckaufkohlung) wird kohlenstoffärmeren und damit nicht härtbaren Stählen (C ≤ 0,25 %) ein harte und verschleißbeständige Oberfläche verliehen. Hierbei werden Oberflächenhärten von ca. 600 HV bis 800 HV erreicht. Der Kernwerkstoff erhält hierbei bessere mechanische Eigenschaften, insbesondere eine deutliche verbesserte Festigkeit (Dehngrenze) sowie eine erhöhte Zähigkeit. Beim Vakuumeinsatzhärten ist bedingt durch die Hochdruckgasabschreckung ein wesentlich geringerer Verzug als beim herkömmlichen Einsatzhärten mit Ölabschreckung zu erwarten.

Nitrieren

Das Gasnitrieren zählt zu den thermochemischen Wärmebehandlungen. Hierbei wird in einer abgebenden Atmosphäre Stickstoff in die Bauteiloberfläche eindiffundiert. Ziel hierbei ist es, eine harte, verschleißfeste und korrosionsschützende Randschicht zu erzeugen. Dabei werden Oberflächenhärte (SH), Nitrierhärtetiefe (NHD) und Verbindungsschicht (CLT) beeinflusst.

 

Je nach Material können bei diesem Prozess Härten von bis zu 1200 HV erreicht werden. Mit solch einer hohen Härte könnte man sogar Fensterglas schneiden.

Nitrocarburieren

Nitrocarburieren ist eine thermochemische Behandlung eines Stahls in stickstoff- und kohlenstoffabgebender Atmosphäre. Hierbei wird eine hochharte, verschleißfeste und bedingt korrosionsschützende Randschicht erzeugt. Hierbei können Härten bis zu ca. 900 HV je nach Material erreicht werden. Der Vorteil dieses Verfahrens ist die deutlich kürzere Behandlungszeit gegenüber dem Gasnitrieren im Schichtaufbau.

Oxidation

Durch eine Oxidation nach dem Nitrieren, wird der Korrosionsschutz noch einmal zusätzlich erhöht. Desweiteren erhalten die Werkstücke eine gleichmäßige, dunkelblau bis schwarze Oberfläche.