Carbonitrieren

Was beim Carbonitrieren mit der Stahloberfläche geschieht

Beim Carbonitrieren wird die Oberfläche von Stahl in einer geeigneten Prozessatmosphäre mit Kohlenstoff und Stickstoff angereichert. Die Randzone erhält dadurch andere Eigenschaften als der Werkstoffkern. Nach dem anschliessenden Härten entsteht eine harte Randschicht, die auf Verschleiss und Kontaktbeanspruchung ausgelegt ist. Die erzielbaren Ergebnisse hängen unter anderem vom Stahl, der Geometrie des Werkstücks und der abgestimmten Wärmebehandlung ab.

Typische Bauteile und Belastungsfälle

Das Verfahren wird für Stahlteile verwendet, deren Oberfläche wiederkehrender Reibung, Druck oder gleitender Beanspruchung ausgesetzt ist. Typische Anwendungsfelder sind kleinere bis mittelgrosse Präzisions- und Funktionsteile wie Zahnräder, Bolzen, Buchsen, Wellen, Hebel oder Verbindungselemente. Carbonitrieren eignet sich besonders dort, wo eine harte Randzone gefordert ist, ohne das gesamte Bauteil auf dieselbe Härte auszulegen.

Prozessmerkmale und Einflussgrössen

Für das Ergebnis sind die Zusammensetzung des Stahls, die gewünschte Randschicht, die Haltezeit sowie das Abschrecken und ein mögliches nachfolgendes Anlassen relevant. Je nach Bauteil können auch Anforderungen an Verzug, Masshaltigkeit oder die Bearbeitung vor und nach der Wärmebehandlung den Prozess bestimmen. Carbonitrieren wird in der Praxis meist als serienfähige Behandlung für wiederkehrende Bauteile betrachtet, weil sich die Randschichteigenschaften gezielt auf den Einsatzzweck abstimmen lassen.

Abgrenzung zu Aufkohlen, Einsatzhärten, Nitrieren und Nitrocarburieren

Innerhalb der Wärmebehandlung von Stahl gehört Carbonitrieren zu den thermochemischen Randschichtverfahren. Im Unterschied zum Aufkohlen wird nicht nur Kohlenstoff, sondern zusätzlich Stickstoff in die Randzone eingebracht. Gegenüber dem Einsatzhärten ist Carbonitrieren das spezifische Anreicherungsverfahren, während Einsatzhärten den gesamten Ablauf aus Aufkohlen oder ähnlicher Randaufkohlung und Härten beschreibt. Von Nitrieren und Nitrocarburieren unterscheidet sich Carbonitrieren durch den prozessualen Zusammenhang mit dem Härten nach der Anreicherung sowie durch die angestrebte Randschichtausbildung.