Es gibt verschiedene Verfahren zum Härten oberflächennaher Schichten. Eingeteilt werden können die Verfahren in die zwei Hauptgruppen: Randschichthärten (Verfahren ohne Veränderung der chemischen Zusammensetzung der Randschicht)
und Thermochemische Diffusions-Behandlungsverfahren (mit Änderung der chemischen Zusammensetzung der Randschicht)

Die Verfahren Nitrieren und Nitrocarburieren werden der zweiten Hauptgruppe, d.h. mit Änderungen in der chemischen Zusammensetzung der Randschicht, zugeordnet. An beide Verfahren schließt sich normalerweise keine weitere Wärmebehandlung an.

Nitrieren ist nach DIN 17014 das thermochemische Behandeln zum Anreichern der Randschicht eines Werkstückes mit Stickstoff. (/33/, S.10) Man unterscheidet grundsätzlich zwei Temperaturbereiche beim Nitrieren/Nitrocarburieren, nämlich ober- und unterhalb der Umwandlungstemperatur AC1. Oberhalb der Temperatur AC1 findet in der Randschicht eine Ferrit-Austenit-Umwandlung statt. Dieser Vorgang wird austenitisches Nitrieren/Nitrocarburieren genannt. Unterhalb AC1 findet dementsprechend ferritisches Nitrieren/Nitrocarburieren statt. (/23/, S.27)

Nitrocarburieren bezeichnet das Verfahren, bei dem eine Anreicherung der Randschicht mit Stickstoff und Kohlenstoff erfolgt. Es entstehen zusätzlich zu den Nitriden auch Carbonitride durch den in der Randschicht aufgenommenen Kohlenstoff. (/120/, S.180) Durch Kohlenstoffzugabe zum Spendermedium werden nicht nur die Prozesse beschleunigt, sondern auch die Bildung der gamma-Fe2-3(CxNx)-Carbonitridphase verstärkt. Diese führen zur Steigerung der Verschleiß- und Korrosionsschutzeigenschaften. (/35/, S.18)

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Inhaltsverzeichnis

EINLEITUNG
- NITRIEREN
- NITROCARBURIEREN
RANDSCHICHTMORPHOLOGIE
- VERFAHRENSABLÄUFE UND ALLGEMEINE EINFLUẞFAKTOREN
  - Stickstoffdiffusion
  - Auf- und Entkohlung
  - Zustandsdiagramme und Dreistoffsysteme
  - Legierungselemente
  - Abkühl- und Auslagerungsbedingungen, Nachbehandlung
- VERBINDUNGSSCHICHT
  - Umgebungsatmosphäre
  - Schichtdicke und-wachstum
    - Behandlungsdauer und -temperatur
    - Umgebungsatmosphäre
      - Lehrerdiagramm
      - Zweistufenbehandlung
    - Nitrierkennzahl
    - Legierungselemente
  - Porensaum
    - Porenbildung
    - Nitrieratmosphäre
    - Nitrierkennzahl
    - Legierungselemente
    - Phasenzusammensetzung
  - Abkühl- und Auslagerungsbedingungen
- DIE DIFFUSIONSSCHICHT
  - Schichtdicke und-wachstum
  - Legierungselemente
  - Abkühl- und Auslagerungsbedingungen
RANDSCHICHTCHARAKTERISIERUNG
- ELEMENTVERTEILUNG
  - Glimmentladungsspektroskopie (GDOS-Analyse)
- PHASENVERTEILUNG
  - Röntgenographische Phasenanalyse (Röntgenbeugungsdiagramme)
  - Phasenkonzentrationsbestimmung
- EIGENSPANNUNGSVERTEILUNG
  - Makrospannungen
  - Einflußfaktoren
    - Behandlungsdauer und -temperatur
    - Abkühlbedingungen
    - Legierungselemente
    - Werkstoffausgangszustand
    - Nitrierkennzahl
  - Eigenspannungsverläufe
    - Röntgenographische Eigenspannungsanalysen
  - Oberflächenhärte
- HÄRTEVERTEILUNG
  - Werkstoffzusammensetzung
  - Ausgangswerkstoffzustand
  - Behandlungsdauer und - temperatur
  - Abkühl-, Auslagerungsbedingungen und Nachbehandlung
  - Phasenverteilung
  - Mikro- und Makrospannungen
- Nitrierhärtetiefe
  - Kohlenstoffgehalt
  - Legierungselemente
  - Nitrierkennzahl
- Randschicht-Härteverlauf
  - Behandlungsdauer und -temperatur
  - Legierungselemente
  - Abkühlbedingungen
  - Ausgangswerkstoffzustand
  - Dynamische Umlaufbiegebeanspruchung
  - Globularer Grauguss - GGG
- MAB- UND FORMÄNDERUNGEN
  - Oberflächenrauheit
  - Volumenveränderung
EIGENSCHAFTEN NITRIERTER/NITROCARBURIERTER WERKSTÜCKE
- DIE ZÄHIGKEIT
  - Wechselwirkungen
    - Härte
    - Festigkeit
  - Zähigkeitskennwerte
    - Kerbschlagzähigkeit
      - Behandlungstemperatur und -dauer
      - Auslagerungs- und Aushärtungsbedingungen
  - Ausgangswerkstoffzustand
  - Legierungselemente
  - Abkühlbedingungen
  - Auslagerungsbedingungen
  - Kohlenstoffangebot
  - Verbindungsschichtmorphologie
- DAS VERSCHLEIẞVERHALTEN
  - Gleitverschleiß
    - Adhäsion
    - Tribooxidation
    - Abrasion
    - Wälzverschleiẞ/ Oberflächenzerrüttung
  - Mischreibung
  - mechanischer Abrieb
    - Umgebungsatmosphäre
    - Phasenbestandteile
    - Elementgehalt
  - Porensaum
  - Temperaturabhängigkeit
  - Flächenpressung
  - Abkühlbedingungen/Nitrierkennzahl
- DAS ERMÜDUNGSVERHALTEN
  - Dauerfestigkeit
    - Konzept der örtlichen Dauerfestigkeit
    - Schichtdicke und Phasenzusammensetzung
    - Probengeometrie
    - Ausgangswerkstoffzustand
    - Legierungselemente
    - Abkühl- und Nachbehandlungsbedingungen
  - Statisches Festigkeitsverhalten
    - Biegefestigkeit
    - Zugfestigkeit
    - Torsionsfestigkeit
  - Dynamisches Festigkeitsverhalten (Schwingfestigkeitsuntersuchungen)
    - Spannungsverlauf und -relaxation
    - Schwingfestigkeit
      - Dauerschwingfestigkeit
        
        Ausgangswerkstoffzustand
        
        Legierungselemente
        
        Zwischen- und Nachbehandlung
        
        Behandlungsdauer
        
        Anlassbedingungen
        
        Probengeometrie
        
        Anwendungsfall: Zahnräder
      - Biegewechselfestigkeit
        
        Legierungselemente
      - Torsionswechselfestigkeit
      - Umlaufbiegewechselfestigkeit
        
        Behandlungstemperatur
        
        Spannungsabbau
        
        Auslagerungsbedingungen
        
        Probengeometrie
        
        Legierungselemente
    - Bruchflächen - Anrissorte
      - Anrissbildung
        
        Erscheinungsformen
        
        Ausgangswerkstoffzustand
      - Verbindungsschichtaufbau und -entfernung
      - Abkühl- und Nachbehandlungsbedingungen
      - Dauerfestigkeit, Lastspannung und Anrissortverlagerung
  - DAS FORMÄNDERUNGSVERHALTEN
    - Ausgangswerkstoffzustand
    - Auslagerung
  - DAS KORROSIONSVERHALTEN
    - Ebenmäßige Korrosion
      - Behandlungstemperaturen, -dauer
      - Legierungselemente
      - Phasenzusammensetzung
      - Nachbehandlung
    - Lochkorrosion
      - Strom-Dichte-Potentialkurven
      - Phasenzusammensetzung
      - Pilling-Bedworth-Regel
      - Nachbehandlung
  - DAS KORROSIONSERMÜDUNGSVERHALTEN
    - Bruchflächen - Anrissorte
    - Potentialmessungen
    - Statisches Festigkeitsverhalten
      - Torsionsfestigkeit
    - Dynamisches Festigkeitsverhalten
      - Zugschwellfestigkeit
      - Schwingfestigkeit
      - Biegewechselfestigkeit
      - Umlaufbiegewechselfestigkeit
    - Zusammenfassung der Übergangs- und Zeitfestigkeitsgebiete
    - Nachoxidation
  - AUSTENITISCHES NITRIEREN/NITROCARBURIEREN
    - ZWISCHENSCHICHTBILDUNG
      - Behandlungsdauer, -temperatur
      - Nitrierkennzahl
    - ELEMENTVERTEILUNG
  Zielsetzung und Themenschwerpunkte
  
  Die vorliegende Arbeit zielt darauf ab, ein umfassendes Verständnis der Eigenschaften nitrierter/nitrocarburierter Bauteile zu vermitteln. Sie analysiert, wie die Prozessführung die verschiedenen Eigenschaften dieser Bauteile beeinflusst.
  - Randschichtmorphologie und ihre Einflussfaktoren
  - Charakterisierung der Randschicht durch Element- und Phasenverteilung
  - Einfluss der Prozessführung auf Eigenspannungen und Härte
  - Analyse des Einflusses der Prozessführung auf die Zähigkeit, das Verschleiß- und das Ermüdungsverhalten
  - Bewertung des Korrosions- und Korrosionsermüdungsverhaltens nitrierter/nitrocarburierter Bauteile
  Zusammenfassung der Kapitel
  
  Kapitel 1: Einleitung - Die Einleitung gibt eine kurze Einführung in das Nitrieren und das Nitrocarburieren, zwei wichtige Oberflächenbehandlungsverfahren für Metalle.
  
  Kapitel 2: Randschichtmorphologie - Dieses Kapitel befasst sich mit der Struktur der Randschicht, die bei Nitrieren und Nitrocarburieren entsteht. Es untersucht die einzelnen Prozesse, die zur Bildung der Schicht beitragen, einschließlich der Stickstoffdiffusion, der Auf- und Entkohlung sowie des Einflusses von Legierungselementen und den Abkühl- und Auslagerungsbedingungen.
  
  Kapitel 3: Randschichtcharakterisierung - Das Kapitel beschreibt verschiedene Methoden zur Charakterisierung der Randschicht. Es untersucht die Elementverteilung mithilfe der Glimmentladungsspektroskopie und die Phasenverteilung durch Röntgenbeugungsanalysen. Außerdem werden die Eigenspannungen in der Randschicht mithilfe von Röntgenstrahlen analysiert.
  
  Kapitel 4: Eigenschaften nitrierter/nitrocarburierter Werkstücke - Das Kapitel behandelt die verschiedenen Eigenschaften, die durch die Nitrierung oder Nitrocarburierung beeinflusst werden. Es analysiert die Zähigkeit, das Verschleißverhalten, das Ermüdungsverhalten, das Formänderungsverhalten und das Korrosionsverhalten der behandelten Werkstücke.
  
  Kapitel 5: Austenitisches Nitrieren/Nitrocarburieren - Dieses Kapitel geht auf die Besonderheiten des austenitischen Nitrierens/Nitrocarburierens ein und beleuchtet die dabei entstehenden Zwischenschichten und die Elementverteilung.
  
  Schlüsselwörter
  
  Nitrieren, Nitrocarburieren, Randschicht, Diffusionsschicht, Verbindungsschicht, Porensaum, Elementverteilung, Phasenverteilung, Eigenspannungen, Härte, Zähigkeit, Verschleiß, Ermüdung, Korrosion, Korrosionsermüdung, Prozessführung, Behandlungstemperatur, Behandlungsdauer, Legierungselemente, Abkühlbedingungen, Auslagerungsbedingungen.

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Details

Title: Eigenschaften nitrierter/nitrocarburierter Bauteile und deren Beeinflussung durch Prozessführung
College: University of Bremen (Fachbereich 4 - Produktionstechnik)
Grade: 1,3
Author: Detlef Armin Kube (Author)
Publication Year: 2001
Pages: 174
Catalog Number: V19197
ISBN (eBook): 9783638233774
ISBN (Book): 9783638700344
Language: German
Tags: Eigenschaften Bauteile Beeinflussung Prozessführung
Product Safety: GRIN Publishing GmbH

Quote paper: Detlef Armin Kube (Author), 2001, Eigenschaften nitrierter/nitrocarburierter Bauteile und deren Beeinflussung durch Prozessführung, Munich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/19197

Eigenschaften nitrierter/nitrocarburierter Bauteile und deren Beeinflussung durch Prozessführung

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