Nitrieren und Nitrocarburieren

Zusammenfassung

Eine thermochemische Wärmebehandlung, bei der über geeignete Behandlungsmedien (Spender) den Oberflächen von Bauteilen aus Eisenwerkstoffen Stickstoff zugeführt wird, wird als Nitrieren bezeichnet. Beim Nitrocarburieren erfolgt die Behandlung unter Bedingungen, unter denen die Randschicht neben Stickstoff gleichzeitig mit Kohlenstoff angereichert wird. Als Behandlungsmedien können Gas, mit und ohne Plasmaunterstützung, Salzbad oder Pulver verwendet werden, weshalb es zweckmäßig ist, den Aggregatzustand des Behandlungsmediums in die Verfahrensbezeichnung einzubringen, z. B. Gasnitrieren, Salzbadnitrocarburieren. Allen Verfahren gemein ist, dass die Stickstoffatome vom krz α-Eisen interstitiell gelöst, d. h. auf Eisengitterzwischenplätzen eingelagert werden. Wird die maximale Löslichkeit des Stickstoffs überschritten (vgl. Bild 38-1), bilden sich Nitride und Carbonitride des Eisens sowie, falls vorhanden, weiterer Legierungselemente (z. B. Al, Cr, Ti, V, Mo). Die technisch bedeutendsten Nitride des Eisens sind das kfz γ’-Nitrid Fe₄N mit einem stöchiometrischen Stickstoffgehalt von 5,88 Masse-% und das hex ε-Nitrid Fe_2-3N mit 7,7 bis 11 Masse-% Stickstoff. Auch im Werkstoff vorhandener Zementit kann beim Nitrieren Stickstoff aufnehmen, der bei längerer Behandlungsdauer allmählich den Kohlenstoff mehr oder weniger vollständig verdrängt, so dass Carbonitride der Form Fe₂(N,C)_1-x entstehen.