Oberflächenhärtung von austenitischem nichtrostendem Stahl mit Stickstoff
Austenitisch Nichtrostender Stahl kann nicht durchgehärtet werden, so dass er zwar für viele Anwendungen die bevorzugte Wahl bleibt, aber sehr anfällig ist für Verschleiß und Abnutzung. Eine gängige Behandlung zur Erhöhung der Oberflächenhärte eines solchen Stahls und zur Minimierung der Abnutzung ist das Nitrieren des Stahls durch Plasma- oder Salzbadnitrierung. Dadurch wird eine sehr harte (>1000Hv) Oberfläche erzielt, die jedoch mit einem Verlust an Korrosionsbeständigkeit im Nitrid Ebene.
Bei der Behandlung von nichtrostendem Stahl durch traditionelles Nitrieren entsteht eine Oberflächenschicht, die aus einer Diffusionszone und manchmal auch aus einer Verbindungsschicht besteht. Charakteristisch für diese traditionellen Behandlungsmethoden ist die Bildung von Chrom Nitrid (CrN) in dieser Schicht, was die Oberflächenhärte und Verschleißfestigkeit verbessert, aber die Korrosionsbeständigkeit deutlich verringert.
Stainihard® und Stainitec Behandlungen
Es gibt jedoch Nitrierverfahren, die eine sehr harte, verschleißfeste und abriebfeste Oberfläche erzeugen und gleichzeitig die gute Korrosionsbeständigkeit des Stahls erhalten. Stainitec, das von der TTI Group im Vereinigten Königreich angeboten wird, und Stainihard®, das vom Schwesterunternehmen H&ST in Eindhoven, Holland, erhältlich ist, sind zwei solche Behandlungen.
Beide Verfahren werden eingesetzt, um die Oberfläche von austenitischem Edelstahl zu härten, ohne die Korrosionsbeständigkeit zu verringern - in einigen Fällen wird sogar die Korrosionsbeständigkeit wird sogar noch verbessert. Dies bietet Anti abnutzend, Kratzfestigkeit und hohe Oberflächenhärte.
Stainihard® NC ist ein gasförmiges thermochemisches Verfahren, das sich für die Bearbeitung von Einzelteilen oder großen Chargenmengen eignet. Das Stainihard® NC-Verfahren reichert die Stahloberfläche mit Stickstoff und Kohlenstoff an, um eine harte, verschleißfeste Schicht an der Oberfläche zu erzeugen. Die gebildete Schicht wird als "S-Phase" bezeichnet.
Das Stainitec-Verfahren erzeugt durch eine Plasmabehandlung eine ähnliche extrem harte "S-Phasen"-Oberflächenschicht. Die Oberflächenhärte der Schicht kann bis zu 1400Hv erreichen und liegt immer über 1000Hv.
Die Tiefe der Schichten, die mit diesen Behandlungen erzeugt werden, hängt von der Art des verwendeten rostfreien Stahls, dem Ausmaß der Kaltverfestigung der Stahloberfläche sowie von der spezifischen Behandlung ab.
Es ist auch möglich, eine PVD-Hartstoffbeschichtung wie TiN auf diese Schichten aufzutragen, um die Verschleißfestigkeit, den Abriebschutz und die Reibungseigenschaften weiter zu verbessern.
Sowohl bei der Stainihard®- als auch bei der Stainitec-Behandlung wird die Bildung von Chromnitrid (CrN) oder Chromkarbid (CrC) unterdrückt und eine so genannte "S-Phase" oder "Übersättigungsphase" erzeugt. Diese Schicht besteht aus nichtrostendem Stahl, der an der Oberfläche mit Stickstoff und/oder Kohlenstoff übersättigt ist. Durch die Sättigung entstehen hohe innere Spannungen in der Schicht, und die Härte wird deutlich erhöht, ohne die Korrosionsbeständigkeit zu verringern. Tatsächlich wird die Korrosionsbeständigkeit oft sogar noch erhöht.
Beispiele für geeignete austenitische nichtrostende Stähle AISI: EN-Nummer:
1.4301, 1.4305, 1.4307, 1.4310, 1.4401, 1.4435, 1.4539, 1.4541, 1.4550 Verwandte Referenzen:
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