Niederdruckcarbonitrieren

Niederdruckcarbonitrieren ist ein thermochemisches Oberflächenbehandlungsverfahren, bei dem aus NH3-Aufspaltung erhaltener Stickstoff über 3 Phasen hinweg mit Kohlenstoff zusammenwirkt:

• Oberflächenfixierung durch chemische Reaktion des aufkohlenden Elements;
• Diffusion in den Werkstückkern;
• Oberflächenhärtung der Werkstücke durch martensitische Abschreckung;
• Erhöhung der Restdruckspannungen.

Bei Niederdruck zeigt sich die höchste Effizienz der Stickstoffeinbringung in die Werkstoffe, wenn Ammoniak in bestimmten Prozessphasen der Zwischen- und Enddiffusion in die Heizkammer eingeführt wird.

Anzahl und Dauer der Carbonitrierphasen hängen von der gewünschten Stickstoffeindringtiefe und -konzentration unter der Werkstückoberfläche ab.
Die Prozesstemperatur kann 960°C erreichen und ist viel höher als beim atmosphärischen Carbonitrieren. Dies ermöglicht ein tiefes Eindringen des Stickstoffs in bis zu 1 mm Tiefe sowie Stickstoffgehalte an der Oberfläche von bis zu 0,6% und dies bei viel kürzeren Zykluszeiten.

Die durch das Cracken entstandenen Gase werden dem Pumpaggregat nachgelagert verbrannt, so dass Umweltauflagen eingehalten werden.

Das Niederdruckcarbonitrieren erbringt eine unbestreitbare Verbesserung der Ermüdungsfestigkeit von Zahnrädern.
Für Getriebezahnräder wurde nachgewiesen, dass die Kombination von Carbonitrieren und stufenweiser Gasabschreckung während der martensitischen Phase bei 180-200°C – (STOP QUENCH) – eine Erhöhung von ca. 30% der Ermüdungsfestigkeit sowie eine bessere Stoßfestigkeit im Vergleich zum Niederdruckaufkohlen mit nachfolgender direkter Gasabschreckung erbringt.
Dieses Verfahren ist sehr vielversprechend im Bereich der kommenden Entwicklung von Getrieben mit höheren Drehmomenten.