Wärmebehandlungen im Gas

Schutzgase für die Wärmebehandlung setzen sich aus einer chemisch inerten sowie einer aktiven Komponente zusammen. Die inerte Komponente schützt das Werkstück, die aktive beeinflusst gezielt die Werkstückoberfläche. Sie liefert z. B. Kohlenstoff beim Aufkohlen oder Stickstoff beim Nitrieren.

Schutzgasglühen

Beim Glühen unter Schutzgas wird während des gesamten Wärmebehandlungsprozesses Stickstoff in den Ofen eingeleitet. Der Stickstoff hat die Aufgabe, den schädlichen Sauerstoff zu verdrängen und somit die Bauteile vor dem Verzundern zu schützen.

Schutzgaseinsatzhärten

Beim Schutzgaseinsatzhärten wird neben dem Stickstoff und dem Methanol zusätzlich noch Erdgas in den Ofen geleitet. Das Erdgas liefert durch chemische Zerfallsprozesse den freien Kohlenstoff, der zur Aufkohlung der Randschicht benötigt wird.

Beim Einsatzhärten und auch Einsetzen oder Aufkohlen im Gas besteht die Möglichkeit, Stellen an den Bauteilen, die nicht hart werden sollen, mit einer Schutzpaste abzudecken.

Schutzgashärten

Beim Schutzgashärten werden die Bauteile unter dem Schutz einer Stickstoffatmosphäre auf Austenitisierungstemperatur gebracht. Da es aber unter reinem Stickstoff zu einer geringen Entkohlung der Oberfläche kommen kann, wird bei diesem Verfahren zusätzlich noch Methanol in die Atmosphäre eingeblasen, womit eine Entkohlung verhindert wird. Nach Ablauf der Haltezeit werden die Bauteile wiederum unter Ausschluss von Sauerstoff zum Ölbecken gebracht, wo sie dann abgeschreckt werden.

Gasnitirieren und Gasnitrocarburieren

Diese Behandlung erfolgt im Ammoniakgasstrom bei Temperaturen zwischen 520°c und 580°C.
Grundsätzlich sind alle unlegierten und legierten Stähle für eine Nitrierbehandlung im Gas geeignet. Lediglich bei hochlegierten Stählen, z.b. 12% Chromstählen, müssen hier Einschränkungen gemacht werden, da diese eine starke Neigung zur Passivschichtbildung haben.

Durch das Nitrieren werden folgende Eigenschaften beeinflusst:

  • Erhöhung der Abriebfestigkeit in Folge einer höheren Randschichthärte
  • Senkung der Fress- und Kaltverschweißneigung
  • Verbesserung der Gleiteigenschaften
  • Erhöhung des Korrosionsschutzes, welche durch Nachoxidation noch erhöht werden kann
  • Temperaturbeständigkeit der Schicht bis ca. 500°C
  • Lebensmitteltauglich