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Nitrieren

Nitrieren ist eine thermochemische Behandlung eines Stahls zur Erzeugung einer hochharten, verschleißbeständigen Randschicht.
Dabei werden die Werkstücke in stickstoff-abgebender Umgebung, je nach Verfahren, auf Temperaturen zwischen 500°C und 550°C erwärmt.
Nach der Wärmebehandlungsdauer von wenigen Minuten bis zu 100 Stunden wird langsam, bei unlegierten Stählen auch schnell, abgekühlt.

Verfahren

Nitrieren ist ein thermochemisches Verfahren, bei dem die Oberfläche eines Eisenwerkstoffs wie Stahl mit Stickstoff angereichert wird. Die so gebildete harte, verschleißfeste Nitrierschicht weist eine deutlich verbesserte Ermüdungsfestigkeit und Korrosionsbeständigkeit auf.

Wirkungsweise

Beim Nitrieren wird das Werkstück in eine Atmosphäre aus Stickstoff und Ammoniak erwärmt. Bei dieser Temperatur reagiert der Stickstoff mit dem Eisen des Werkstücks und bildet eine Nitrierschicht. Die Nitrierschicht besteht aus Eisennitrid (Fe3N) und Eisencarbonitrid (Fe4N).

Die Nitrierschicht ist härter als das Grundmaterial und hat eine höhere Verschleißfestigkeit. Sie ist auch korrosionsbeständiger als das Grundmaterial.

Anwendungsgebiete

Nitrieren wird in einer Vielzahl von Bereichen eingesetzt, darunter:

  • Automobilindustrie: Nitrieren wird bei Kolben, Pleuelstangen und anderen Bauteilen eingesetzt, die hohen mechanischen Belastungen ausgesetzt sind.
  • Maschinenbau: Nitrieren wird bei Werkzeugen, Lagern und anderen Bauteilen eingesetzt, die hohen Verschleißbelastungen ausgesetzt sind.
  • Luft- und Raumfahrtindustrie: Nitrieren wird bei Bauteilen eingesetzt, die hohen Temperaturen und Korrosionsbelastungen ausgesetzt sind.

Nitrieren bietet eine Reihe von Vorteilen, darunter:

  • Verbesserte Härte
  • Verbesserte Verschleißfestigkeit
  • Verbesserte Korrosionsbeständigkeit
  • Erhöhte Festigkeit
  • Reduzierte Reibung

Nitrieren kann zu einer gewissen Verminderung der Zähigkeit führen. In der Regel ist dieser Effekt jedoch vernachlässigbar.

Beim Nitrieren sind folgende Sicherheitshinweise zu beachten:

  • Das Werkstück muss vor dem Nitrieren gründlich gereinigt werden, um Verunreinigungen zu entfernen.
  • Die Temperatur muss sorgfältig überwacht werden, um zu vermeiden, dass der Werkstoff überhitzt.
  • Das Werkstück muss nach dem Nitrieren langsam und gleichmäßig abgekühlt werden, um zu vermeiden, dass es zu Spannungen kommt.

Beim Nitrieren sind folgende Sicherheitshinweise zu beachten:

  • Das Werkstück muss vor dem Nitrieren gründlich gereinigt werden, um Verunreinigungen zu entfernen.
  • Die Temperatur muss sorgfältig überwacht werden, um zu vermeiden, dass der Werkstoff überhitzt.
  • Das Werkstück muss nach dem Nitrieren langsam und gleichmäßig abgekühlt werden, um zu vermeiden, dass es zu Spannungen kommt.

Beispiele für nitrierte Bauteile sind:

  • Kolben und Pleuelstangen in Verbrennungsmotoren
  • Werkzeuge für die Metallbearbeitung
  • Lager für Maschinen
  • Bauteile für die Luft- und Raumfahrt