Gasnitrieren

Prozess und Schichtaufbau beim Gasnitrieren

Beim Gasnitrieren werden Stahlbauteile in einer geeigneten Gasatmosphäre bei Temperaturen unterhalb der Umwandlungstemperatur behandelt. Der Stickstoff wird an der Oberfläche aufgenommen und diffundiert in die Randzone. Je nach Stahl, Vorbehandlung, Temperatur, Haltezeit und Atmosphärenführung entstehen eine äussere Verbindungsschicht und eine darunterliegende Diffusionszone. Die erzielte Schichtausbildung muss auf die spätere Beanspruchung des Bauteils abgestimmt werden.

Typische Bauteile und Einsatzfälle

Gasnitrieren wird für Stahlbauteile verwendet, deren Oberfläche gegen Verschleiss, Reibung oder Randzonenbeanspruchung ausgelegt werden soll. Typische Anwendungsfelder sind unter anderem Wellen, Zahnräder, Spindeln, Führungen, Formen oder Werkzeugteile. Das Verfahren eignet sich besonders dann, wenn die Funktionsschicht an der Oberfläche liegen soll und die Eigenschaften des Kerns weitgehend aus einer vorgängigen Wärmebehandlung stammen.

Werkstoffwahl und steuerbare Schichteigenschaften

Nicht jeder Stahl reagiert gleich auf das Gasnitrieren. Die Eignung hängt von der Legierung, dem Gefügezustand und der geforderten Schichttiefe ab. In der Praxis werden Werkstoffauswahl, Vorbehandlung und Prozessparameter so kombiniert, dass die Randzone zur vorgesehenen Belastung passt. Relevant sind dabei unter anderem die Ausbildung der Verbindungsschicht, die Tiefe der Diffusionszone sowie mögliche Massänderungen, die bei präzisen Bauteilen berücksichtigt werden müssen.

Abgrenzung zu Nitrieren, Nitrocarburieren und Einsatzhärten

Gasnitrieren ist eine konkrete Verfahrensart innerhalb des übergeordneten Nitrierens. Der Begriff Nitrieren kann auch andere Varianten der Stickstoffanreicherung umfassen. Vom Nitrocarburieren unterscheidet sich Gasnitrieren dadurch, dass der Schwerpunkt auf der Stickstoffaufnahme liegt, während beim Nitrocarburieren zusätzlich Kohlenstoff eingebracht wird. Gegenüber Aufkohlen oder Einsatzhärten wird beim Gasnitrieren keine klassische Einsatzschicht mit anschliessendem Härten erzeugt. Im Unterschied zu Vergüten, Härten oder Anlassen verändert das Verfahren vor allem die Randzone und nicht den gesamten Querschnitt des Bauteils.