Warum Nitrieren?

Nitrieren ist ein Verfahren zum Randschichthärten von Stählen.
Unterschieden wird zwischen dem Nitrieren (Aufnahme von Stickstoff in der Bauteiloberfläche)
und Nitrocarburieren (Aufnahme von Stickstoff und Kohlenstoff).
Das Nitrieren wird üblicherweise bei legierten Stählen angewandt.
Niedrig und unlegierte Stähle werden bevorzugt nitrocarburiert.
Nähere Infos zu den Verfahren und einsetzbaren Werkstoffen finden sie auch auf unserer Technik-Seite.

Verfahren	Aufnahme von	Stähle	Behandlungstemperatur
Nitrieren	Stickstoff	legierte Stähle	500-520°C
Nitrocarburieren	Stickstoff und Kohlenstoff	niedrig und unlegierte Stähle	570-590°C
Nitrocarburieren und Nachoxidation	Stickstoff und Kohlenstoff	niedrig und unlegierte Stähle	570-590°C

Die Behandlungstemperaturen liegen bei maximal 590°C.
Da es hier noch zu keiner Gefügeumwandlung kommt, ist das Verfahren besonders verzugsarm.
Viele Teile müssen nach dem Nitrieren nicht mehr mechanisch bearbeitet werden.

Die Einlagerung von Stickstoff (und Kohlenstoff) in die Bauteiloberfläche
hat eine Härtesteigerung in diesem Bereich zur Folge. Hier bilden sich mit
den Legierungselementen Sondernitride, die die Härte beträchtlich erhöhen.
Der Kern des Bauteils bleibt jedoch unverändert und behält seine Festigkeit und Zähigkeit.
Die Oberflächenhärte kann je nach Werkstoff bis weit über 1000 HV (über 70 HRC) liegen.
Neben dieser Erhöhung der Verschleißfestigkeit durch das Nitrieren
wird als Nebeneffekt auch die Korrosionsbeständigkeit erhöht.
Diese Einbringung von Druckeigenspannungen beim Nitrieren durch die Stickstoffatome
in der Bauteiloberfläche erhöhen auch die Schwingfestigkeit der Bauteile.

Je nach Behandlungszeit dringen die Stickstoffatome mehr oder weniger tief in das Bauteil ein.
Diese Tiefe wird über die Nitrierhärtetiefe (Nht) bestimmt.
Das ist die Tiefe, in der die Randschicht eine Härte von 50 HV über der Kernhärte des Bauteils aufweist.
Eine Nht von 0,5-0,6 mm ist bei vielen Stählen problemlos zu bewerkstelligen,
eine größere Nht ist meist nur mit sehr hohem Aufwand zu erreichen.

Beim Nitrocarburieren steht die Verbindungsschicht im Vordergrund.
Diese bildet sich zwar auch beim Nitrieren, spielt hier jedoch eine untergeordnete Rolle.
Durch die Bildung der Verbindungsschicht können auch bei unlegierten Werkstoffe
Verschleiß- und Korrosionsbeständigkeit der behandelten Bauteile verbessert werden.

Durch eine Nachoxidation kann auf dieser Verbindungsschicht nach dem Nitrieren zusätzlich
eine dünne Oxidschicht aufgebracht werden (im Beriech von 1 µm Dicke).
Diese verbessert die Korrosionsbeständigkeit der Bauteil abermals und erzeugt eine dunkelblaue bis schwarze Optik.

An den Bauteilen lassen sich Bereiche gegen das Nitrieren abdecken.
Dies kann sinnvoll sein bei Gewinden oder an Stellen, die noch mechanisch bearbeitet werden sollen (z.B. Wuchtbohrungen, etc.).

Vorteile des Nitrierens im Überblick:

• Anwendbar für fast alle Stähle
• Harte Oberfläche bei weichem Kern
• Verzugsarm, da keine Gefügeumwandlung
• Erhöhung der Dauerschwingfestigkeit
• Verbesserung des Verschleißverhaltens
• Verbesserung des Korrosionsverhaltens
• Behandlung von Schüttgut ist möglich
• Lokales Nitrieren durch Abdeckmittel
• Möglichkeit der Nachoxidation nach dem Nitrocarburieren zu weiteren Verbesserung der Korrosionsbeständigkeit