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Gasnitrieren - R.NIT+®

RÜBIG R.NIT+®

R.NIT+® steht für sämtliche Gas­nitrier- und gasnitrierverwandten Prozesse im Premiumbereich. Höchste Flexibilität, beste Werte in puncto Verschleiß- und Korrosions­widerstand oder verbesserte Eigen­schaften für Anforderungen im Bereich der Gleit- und Rollbelastung zeichnen die R.NIT+® Verfahren aus.

Sie haben Interesse an unseren Gasnitrier­prozessen?

Kontaktieren Sie uns.

RÜBIG Kunden stehen folgenden Verfahren zur Verfügung:

Sämtliche Detailverfahren finden Sie in unseren technischen Datenblättern zum Download. 

Vorteile der R.NIT+® Verfahren für Ihre Bauteile:

  • Kurze Durchlaufzeiten bei enger Abstimmung mit unseren Kunden
  • Erhöhung des Korrosionsschutzes durch GASOX®
  • Ausscheidungsfreies Nitrieren für individuelle Anwendungen
  • Kostengünstige Serienabbildung durch hohen Chargenfüllgrad

Gasnitrierprozesse

Beim Gasnitrieren wird der Stickstoff in Form von Ammoniak-Gas zur Ver­fügung gestellt. Der Prozess wird in Schacht- und Haubenöfen, in einem Temperaturbereich zwischen 500°C und 600°C durchgeführt. Durch den chemischen Zerfall des Ammoniaks am Bauteil diffundiert der Stickstoff in die Oberfläche und es kommt zur Bildung einer Dif­fusions- und Ver­bindungsschicht. Dabei ist zu be­achten, dass es nicht möglich ist, passivierte metallische Oberflächen zu nitrieren und größter Wert auf die Bauteilreinigung vor der Behandlung zu legen ist. Es sind niedrig bis mittellegierte Stähle nitrierbar.

 

Die Prozessdauer und die Tem­per­atur nehmen direkten Einfluss auf das Ergebnis. Durch die gezielte Prozesssteuerung kann die Härte, die Nitrierhärte- oder Einhärtetiefe und die Schichtdicken beeinflusst werden. Das zusätzliche Anreichern der Oberfläche mit Kohlenstoff bezeichnet man als Nitrocar­burieren. Ebenso ist eine Post­oxidation möglich, die im Zuge des Abkühl­vorganges oder separat durch­ge­führt werden kann. Ein mo­dernes Prozessleitsystem gewährleistet durch Überwachung und Doku­men­tation höchste Re­prod­uzierbar­keit. Bei RÜBIG ange­botene Standard­prozesse sind das Kurz­zeitnitrieren, Normal­nit­rieren und Langzeit­nit­rieren. Selbst­verständlich führen wir auch kundenspezifische Nitrier­be­hand­lungen durch. Bitte kon­takt­ieren Sie uns bezüglich Ihrer Nitrier­anforder­ungen.

 

Um schnell und kompetent unsere Dienstleistung durchführen oder Ihnen beratend zur Seite stehen zu können, bitten wir Sie uns die folgenden Informationen der zu behandelnden Teile und An­forderungen  mitzuteilen:

  • Ankündigung im Vorfeld
  • Werkstoff
  • Vor- und Nachbehandlungen
  • Geforderte Nitrierhärtetiefe (NHD)
  • Sollte ein Prüfbereich bzw. ein Prüfpunkt vorgeschrieben oder Bereiche vor der Nitrierung zu schützen sein, bitte die ent­sprechende Zeichnung mit­schicken und dies in der Bestellung anführen.
  • Wenn die NHD oder CLT (Verbindungsschichtdicke) geprüft werden soll, dies bitte am Lieferschein anführen. ACHTUNG! zur Überprüfung der NHD oder CLT muss ein Bauteil zerstört werden.

Wenn Sollforderungen (NHD) ausserhalb unserer Toleranzen liegen, verlängert die Abklärung die Durchlaufzeit maßgeblich

Nitrieren

Die Wärmebehandlung Nitrieren gehört zu den thermochemischen Wärmebehandlungsverfahren. Die Oberfläche des Werkstücks wird chemisch verändert, indem Stick­stoff durch Diffusion ein­gelagert wird. Wird zum Stick­stoff noch Kohl­enstoff in das Prozessgas beige­mengt spricht man vom Nitro­carburieren. Der Stickstoff führt zu einer Härtesteigerung indem er mit Elementen wie Aluminium, Chrom oder Vanadium eine Ver­bindung eingeht, die Sonder­nitride. Es findet während des Prozesses keine Gefügeumwandlung im Kern statt (Martensitbildung wie beim Ein­satzhärte- oder Vakuum­härte­ver­fahren) und dies führt zu mini­malen Verzügen des Werk­stückes. Eine weitere Steiger­ung der Härte wird durch das interstitielle Ein­lagern von Stickstoff in die Gitterstruktur des Eisens erreicht, der Anteil an der gesamten Steig­erung der Härte ist jedoch gering. Mit Eisen kann Stickstoff ebenfalls eine neue Phase bilden, die wächst bevorzugt an der Oberfläche des Werkstückes, die sogenannte Ver­bindungsschicht. Diese Schicht zeigt ähnliche Eigenschaften einer keramischen Schicht. Sie führt zu einer Ver­besserung der Verschleiß­fest­igkeit und eine geringe Erhöhung der Kor­rosions­beständigkeit. Diese Schicht besteht hauptsächlich aus zwei Nitridtypen, dem Fe4N (γ‘ – Nitrid) und dem Fe2-3N (ε-Nitrid).  

 

Wie weit der Stickstoff in die Stahl­oberfläche eindringen kann, hängt von der Zeit und der Tem­peratur des Prozesses ab. Die Tiefe des Stick­stoffes wird meist über eine Härte­verlaufsmessung bestimmt, es wird die Nitrier­härte­tiefe gemessen. Durch folgende Nitrierverfahren können Bauteile behandelt werden: Salzbadnitrieren (PQP Verfahren, Tenifer,…), Gas­nitrieren und Plas­manitrieren. Salzbadnitrieren wird aufgrund der umweltrelevanten Bedenken bei RÜBIG nicht angeboten.    

 

Wenn eine höhere Steigerung der Korrosionsbeständigkeit nötig ist, kann im Anschluss an den Nitrier­prozess eine gezielte Oxi­dation der Oberfläche der Werkstücke erfol­gen. Die während des Nitrierens erzeugte Verbindungs­­schicht wird an der Oberfläche in Eisenoxid um­gewandelt. Durch die chemische Stabilität der Eisenoxidverbindung wird ein korrosiver Angriff erschwert.  

 

Stähle die für Nitrierprozesse geeignet sind:

  • Baustähle
  • Vergütungsstähle
  • Warmarbeits- aber auch Werkzeugstähle  

 

Wichtig ist, dass die Anlass­tem­peratur der Werkstoffe über der Nitriertemperatur liegen muss. Korrosionsbeständige Stähle können in Plasmaanlagen nitriert werden. Bei diesen Werkstoffen muss besonderes Augenmerk auf die resultierenden Werkstoff­eigen­schaften (Härte, Nitrier­härte­tiefe und Korrosions­beständig­keiten) gelegt werden. Sollten Sie hier nähere Informationen benötigen, beraten wir Sie gerne persönlich.

GASOX® Gasnitrieren

Wenn die Nitrierschicht alleine Ihren Anforderungen nicht genügt, dann kann durch eine nachträgliche Oxidation (direkt im Nitrierprozess oder als separater Prozess) eine weitere Verbesserung der Kor­ros­ions­beständigkeit und des Reib­koeffizienten erreicht werden. Bei der gezielten Nachoxidation wird durch eine oxidierende Atmosphäre (z.B. durch Zugabe von H2O oder O2) die Eisennitridschicht an der Ober­fläche des Werkstückes in eine Eisenoxidschicht umgewandelt. Durch die korrekte Wahl von Tem­peratur, Zeit und Atmosphäre kann die Korrosionsbeständigkeit gegen­über einer Nitrierschicht um den Faktor 10 gesteigert werden. Die Oberfläche oxidierter Werkstücke ist anthrazitfarben und hat einen ger­ingeren Reibungskoeffizienten als nitrierte Oberflächen.

Technische Information:

  • Max. Abmessungen: Ø 850 mm x 2.000 mm Tiefe 
  • Temperaturen:
    • Nitrieren bis 600°C
    • Glühen bis 950°C

Nähere Informationen auf Anfrage unter ht.office[at]rubig[dot]com.

Gasnitrieren von korrosionsbeständigen Stählen

Die Erhaltung der Korrosionsbeständigkeit ist das essenzielle Stichwort im Zusammenhang mit dem Gasnitrieren von korrosionsbeständigen Stählen. Die Passivschicht, die normalerweise ab einem Chrom-Gehalt von ca. 12 % gebildet wird, ist für die Korrosionsbeständigkeit dieser Werkstoffe verantwortlich. Diese muss allerdings aufgebrochen werden, um die darunter liegende Oberfläche zu nitrieren – darin liegt die große Herausforderung. Es gibt dazu verschiedenste Möglichkeiten: Trocken- und Nassstrahlen, Beizen, Salzschmelztauchbäder oder chemische Reduktion. Im Idealfall werden sowohl das Aufbrechen als auch die Nitrierung innerhalb eines Prozesses durchgeführt. Eine weitere Herausforderung besteht darin, die Korrosionsbeständigkeit durch die thermochemische Behandlung der Bauteile im Anwendungsfall zu erhalten. Ein möglicher Verlust resultiert aus der Reaktion des Chroms während der Wärmebehandlung mit Stickstoff zu Nitriden bzw. mit Kohlenstoff zu Karbiden. Das dadurch abgebundene Chrom steht nicht mehr für die Bildung der Passivschicht durch Reaktion mit Sauerstoff zur Verfügung. RÜBIG ist es gelungen, einen Prozess zu entwickeln, der ein temporäres Aufbrechen der Passivschicht während des Nitriervorgangs sicherstellt, die wiederkehrende Bildung der Passivschicht im Anwendungsfall jedoch weiterhin gewährleistet.

 

Martensitische, austenitische, ferritische und Duplex Stähle

 

Korrosionsbeständige Stähle werden, abhängig von der chemischen Zusammensetzung und ihrer Gefügestruktur, in vier Untergruppen unterteilt:

  • Martensitische Stähle haben einen Chromgehalt von 12 – 18 % und einen Kohlenstoffgehalt von mehr als 0,05 %
  • Austenitische Stähle haben einen Chromgehalt von 17 – 25 % und einen Ni-Gehalt von mehr als 8 %
  • Ferritische Stähle haben einen Kohlenstoffgehalt von weniger als 0,1 % und einen Chromgehalt von mehr als 13 %
  • Duplex Stähle sind eine Kombination aus austenitischen und ferritischen Stählen

 

Die Herausforderung diese Stähle einer erfolgreichen thermochemischen Behandlung zu unterziehen ist u. a. auch abhängig von der Stahlgruppe. Dies bedeutet wiederum die Notwendigkeit einer geeigneten Prozessführung in Abstimmung mit den zu nitrierenden Werkstoffen / Bauteilen.

 

RÜBIG Anlagen – Prozesssicherheit auf höchstem Niveau

 

RÜBIG GASCON K2 Anlagen ermöglichen sowohl das Gasnitrieren als auch das Gasnitrocarburieren von korrosionsbeständigen Stählen. Neben der Erhaltung der Korrosionsbeständigkeit nach dem Nitriervorgang liegt vor allem das Thema (Anlagen-) Sicherheit im Fokus von Konstruktion und Entwicklung. Mit Hilfe modernster Überwachungssysteme und Kontrollfunktionen werden die Konzentration der chemischen Gase zu jedem Zeitpunkt während des Prozesses überwacht.

 

Besuchen Sie RÜBIG Anlagentechnik oder informieren Sie sich anhand des Folders, in welchen Ausführungen die Anlagen zur Verfügung stehen!

 

Quick Facts

 

Behandlungstemperatur300 - 450 °C
Schichtdicke1 – 30 µm („S-Phase“; „Expanded Austenite“; Diffusions zone)
Schichthärte600 – 1.600 HV (abhängig von Werkstoff und Prüfverfahren)

 

Beispiele für korrosionsbeständige Stähle:

Martensitische Stähle1.4122, X39CrMo17-1, 1.4104, X14CrMoS17, AISI 430F
Austenitische Stähle1.4571, X6CrNiMoTi17-12-2, AISI 316Ti, 1.4301, X5CrNi18-10, AISI 304