<?page no="1"?> Wittmann Härterei GmbH | Plochinger Strasse 3 | 73066 Uhingen Tel. 0 71 61/ 98 68 87 - 0 | Fax - 10 | www.wittmann-haerterei.de | info@wittmann-haerterei.de Für Ihre hochwertigen Bauteile finden Sie bei uns Lösungen mit Anspruch. QUALITÄT, ZUVERLÄSSIGKEIT und BERATUNG werden bei uns ganz selbstverständlich großgeschrieben. Harte Arbeit auf die Sie bei uns zählen können: • Aufkohlen • Einsatzhärten • Carbonitrieren Erfahrung mit harter Arbeit • Vergüten • Härten • Glühverfahren • Gasnitrieren • Gasnitrocarburieren • Richtarbeiten • Gasnitrocarburieren mit nachoxidieren • Reinigungsstrahlen <?page no="2"?> Wir sind für alle Härtefälle da Als Mitglied der AWT genießen Sie viele Vorteile: Profitieren Sie vom Wissensvorsprung durch Mitarbeit in den Fachausschüssen: Initiieren Sie selbst ein Forschungsvorhaben oder greifen Sie auf unsere umfassende Forschungs- Datenbank zurück. Nutzen Sie das Know-how von Spezialisten: Wir führen Fachkongresse und praxisbezogene Seminare durch und bieten exklusiv den Mitgliedern eine Experten-Hotline an. Treffen Sie Kollegen und lernen Sie von internationalen Experten: Der HärtereiKongress ist die größte Fachtagung zum Thema Wärmebehandlung im europäischen Raum. Hier kommen über 500 Fachleute aus Theorie und Praxis zusammen. Sie erfahren mehr unter www.awt-online.org Austausch. Wissen. Technik. agenturimturm.com | Bild: simfo - iStockphoto <?page no="3"?> the vital link Vakuumwärmebehandlung: Glühen, Härten und Anlassen Vakuumhärten mit Ölabschreckung Hochtemperaturlöten unter Vakuum Schutzgaswärmebehandlung: Aufkohlen, Karbonitrieren, Härten und Anlassen Löten, Sintern und Glühen unter Schutzgas Bainitisieren Wärmebehandlung in Deutschland Nitrieren und Nitrocarburieren - Gas, Plasma Tenifer ® , QPQ und Salzbadhärteverfahren Corr-I-Dur ® Induktionshärten Niederdruckaufkohlen S³P - Specialty Stainless Steel Processes Kolsterisieren ® Quettenhärten von Langteilen bis 3,40 m www.bodycote.com customer.response@bodycote.com <?page no="4"?> Dieter Liedtke und 6 Mitautoren Wärmebehandlung von Eisenwerkstoffen II <?page no="6"?> Wärmebehandlung von Eisenwerkstoffen II Nitrieren und Nitrocarburieren Dr.-Ing. Dieter Liedtke Dr. Ulrich Baudis Dr. Joachim Boßlet Dr.-Ing. Uwe Huchel Dr.-Ing. Heinrich Klümper-Westkamp Dr.-Ing. Wolfgang Lerche Prof. Dr.-Ing. Heinz-Joachim Spies 7., neu bearbeitete Auflage Kontakt & Studium Band 686 Herausgeber: Prof. Dr.-Ing. Dr. h.c. Wilfried J. Bartz Dipl.-Ing. Hans-Joachim Mesenholl <?page no="7"?> Bibliografische Information Der Deutschen Bibliothek Die Deutsche Bibliothek verzeichnet diese Publikation in der Deutschen Nationalbibliografie; detaillierte bibliografische Daten sind im Internet über http: / / www.dnb.de abrufbar. Bibliographic Information published by Die Deutsche Bibliothek Die Deutsche Bibliothek lists this publication in the Deutsche Nationalbibliografie; detailed bibliographic data are available on the internet at http: / / www.dnb.de ISBN 978-3-8169-3402-8 7., neu bearbeitete Auflage 2018 6., durchgesehene Auflage 2014 5. Auflage 2010 4., durchgesehene Auflage 2007 3., völlig neu bearbeitete Auflage 2006 2., völlig neu bearbeitete Auflage 2005 1. Auflage 1986 Bei der Erstellung des Buches wurde mit großer Sorgfalt vorgegangen; trotzdem lassen sich Fehler nie vollständig ausschließen. Verlag und Autoren können für fehlerhafte Angaben und deren Folgen weder eine juristische Verantwortung noch irgendeine Haftung übernehmen. Für Verbesserungsvorschläge und Hinweise auf Fehler sind Verlag und Autoren dankbar. © 1986 by expert verlag GmbH, Dischingerweg 5, D - 72070 Tübingen Tel.: +49 (0) 7071-97556-0, Fax: +49 (0) 7071-9797-11 E-Mail: expert@expertverlag.de , www.expertverlag.de Alle Rechte vorbehalten Printed in Germany Covergestaltung: r 2 röger & röttenbacher, büro für gestaltung, Leonberg / Ludwig-Kirn Layout, Ludwigsburg Das Werk einschließlich aller seiner Teile ist urheberrechtlich geschützt. Jede Verwertung außerhalb der engen Grenzen des Urheberrechtsgesetzes ist ohne Zustimmung des Verlags unzulässig und strafbar. Dies gilt insbesondere für Vervielfältigungen, Übersetzungen, Mikroverfilmungen und die Einspeicherung und Verarbeitung in elektronischen Systemen. <?page no="8"?> Kontakt & Studium <?page no="20"?> Nitrieren und Nitrocarburieren <?page no="21"?> Verbindungsschicht Diffusionsschicht <?page no="26"?> Stickstoff Nitrieren Aufsticken Nitrocarburieren nur und Nitrierschicht Verbindungsschicht Diffusionsschicht Sulfonitrieren Plasmanitrieren bzw. Plasmanitrocarburieren. Gasnitrieren, Gasnitrocarburieren, Salzbadnitrocarburieren, Pulvernitrocarburieren, <?page no="27"?> Nitrierstähle 3 nitriert <?page no="28"?> Nitrocarburieren Verbindungsschicht Nitride <?page no="29"?> Braunit <?page no="34"?> Verbindungsschicht compound layer Phasengrenze, <?page no="44"?> Diffusionsschicht 8 , Ausscheidungs- Mischkristallschicht <?page no="55"?> K N K 0 μm ’ -Fe Fe 3 O 4 <?page no="72"?> Nitrierhärtetiefe Nht <?page no="83"?> Nitrierhärtetiefe <?page no="88"?> unterhalb unvollständig <?page no="104"?> und <?page no="123"?> m <?page no="128"?> p <?page no="153"?> 4.3.1.3.1 Retortenöfen <?page no="155"?> 4.3.1.3.2 Ausgekleidete Öfen <?page no="163"?> t V V O sR sG e V <?page no="192"?> 1. Spannung <?page no="194"?> 2. Stromdichte 3. Beglimmte Fläche 4. Ofenfaktor 5. Abstrahlende Fläche <?page no="205"?> Vorteile: Nachteile: <?page no="211"?> Cyanat -Ions nicht <?page no="212"?> Cyanat / Cyanid - Gleichgewicht Bildung nitrieraktiven Stickstoffs durch Oxidationsreaktion Bildung nitrieraktiven Stickstoffs durch thermische Zerfallsreaktion <?page no="214"?> Prinzip des Regenerierens. <?page no="218"?> Tiefe [μm] Gewichtsprozent [%] <?page no="225"?> unlegierten Stählen legierten Stählen <?page no="227"?> Stahl C45 Medium: 3% NaCl + 0,1% H 2 O 2 <?page no="228"?> Temperatur und Dauer <?page no="229"?> Bestimmung der Konzentrationen von Cyanat und Cyanid <?page no="230"?> Bestimmung des Eisengehalts <?page no="231"?> Luftmenge / Sauerstoff-Gehalt <?page no="234"?> Vorwärmofen Salzbad-Tiegelofen zum Nitrocarburieren <?page no="235"?> Abkühlstation (Oxidationsofen und/ oder Kaltwasserabschrecktank) Reinigungsstation <?page no="242"?> Luftreinhaltung: Abwasser: <?page no="243"?> Abfall : <?page no="244"?> Vorteile <?page no="245"?> Nachteile <?page no="258"?> Gestalt und Oberfläche Werkstoff z.B. Gasnitrieren Reaktionsgas und Temperatur während Erwärmen, Halten, Abkühlen z.B. Gasnitrieren Reaktionsgas und Temperatur während Erwärmen, Halten, Abkühlen Zielfunktion Nebenwirkungen <?page no="275"?> Lachtin et al. Keller Buchwalder et al. <?page no="280"?> Nitrierung/ Nitrocarburierung nur stellenweise oder gar nicht erfolgt <?page no="281"?> Nitrierhärtetiefe zu gering und/ oder Verbindungsschicht zu dünn <?page no="282"?> Nitrierhärtetiefe zu groß und/ oder Verbindungsschicht zu dick Verbindungsschicht zu porös <?page no="283"?> Oberflächenhärte zu niedrig Oberflächenhärte zu hoch <?page no="284"?> Kernhärte zu niedrig Zu große Maß- und Formänderungen Risse Oberflächenverfärbungen <?page no="285"?> Dopplungen in der Verbindungsschicht <?page no="287"?> Fehlererscheinungen beim Oxinitrieren/ nitrocarburieren im Gas <?page no="288"?> Fehler beim Nachoxidieren <?page no="306"?> allgemeinverständlich vollständig eindeutig prüfbar <?page no="307"?> prüfbare nicht „nitriert“ „nitrocarburiert“ <?page no="308"?> „gasnitriert“ „gasnitrocarburiert“ „salzbadnitrocarburiert“ nitrocarburiert und ausgelagert nitrocarburiert und oxidiert 850 ±50) HV10 850 HV10 ± 50 HV10 <?page no="309"?> NHD350 = 0,35 ±0,05 NHD HV0,3 = 0,15 ±0,05 vor dem Schleifen NHD = nach dem Schleifen NHD = CLT = (15 ±5) μm“ „CLT = 15 μm ± 5 μm“ <?page no="314"?> visuelle Kontrolle metallographische Methoden physikalisch chemische Methoden technologische Methoden zerstörungsfreie Prüfung <?page no="318"?> Erwartete Oberflächen-Mindesthärte (HV) 200 -300 300-400 400-500 500-600 600-700 700-800 über 800 <?page no="322"?> Probenahme Präparation Darstellung des nitrierten/ nitrocarburierten Randbereichs <?page no="325"?> Auswertung der Verbindungsschichtdicke am Querschliff <?page no="326"?> Kalottenschliff Kalottenschliff <?page no="328"?> Rasterelektronenmikroskop Sekundärelektronen (SE) Sekundärelektronen Rückstreuelektronen (RE) Rückgestreute Elektronen <?page no="329"?> Charakteristische Röntgenstrahlung charakteristische Röntgenstrahlung Röntgenmikrobereichsanalyse Mikrosonde <?page no="331"?> Transmissionselektronenmikroskop <?page no="334"?> Auswertung der Tiefenverläufe <?page no="335"?> Verbindungsschichtdicke <?page no="336"?> Photoelektronenspektroskopie d hkl hkl <?page no="337"?> hkl hkl d hkl hkl e z e hkl z K K K K <?page no="339"?> 2 hkl [°] I/ I max [%] hkl 2 hkl [°] I/ I max [%] hkl -Eisen '-Fe 4 N -Fe 2-3 N CrN 2 hkl [°] I/ I max [%] hkl 2 hkl [°] I/ I max [%] hkl -Eisen '- Fe 4 N c) -Fe 2-3 N a)b) <?page no="340"?> Makroeigenspannungen Mikroeigenspannungen <?page no="341"?> SIMS AES ARRAM Mössbauer-Spektrometrie Rastertunnelmikroskopie Neutronenbeugung <?page no="344"?> Sprühnebelprüfung mit Natriumchloridlösungen (DIN 50021) Elektrochemische Korrosionsprüfung (DIN 50918) <?page no="348"?> Röntgenbeugung <?page no="349"?> Wirbelstromverfahren Mikromagnetische Verfahren Harmonische Analyse von Wirbelstromsignalen <?page no="350"?> Thermische Kontaktspannungsmessung Laufzeitmessung von Ultraschall <?page no="369"?> Autorenverzeichnis 3 <?page no="370"?> Der Wärmebehandlungsmarkt METALL konstruieren und giessen <?page no="371"?> Dr.-Ing. Dieter Liedtke und 4 Mitautoren jpg Wärmebehandlung von Eisenwerkstoffen I Grundlagen und Anwendungen 10., akt.. Aufl. 2017, 440 S., 455 Abb., 30 Tab., 69,80 € (Kontakt & Studium, 349) ISBN 978-3-8169-3401-1 Zum Buch: Die Kenntnis der durch ein Wärmebehandeln im Werkstoff bewirkten Änderungen sowie deren Auswirkungen auf die Eigenschaften der Werkstücke und Werkzeuge ermöglicht es, die Werkstoff- und Verfahrensauswahl im Hinblick auf Fertigungskosten und Qualität zu optimieren, Beanstandungen an wärmebehandelten Teilen zu vermeiden, Fehlerursachen zu erkennen und abzustellen. Die Leser werden in die Lage versetzt, selbständig die Werkstoff- und Verfahrensauswahl zu treffen, die dazu erforderlichen Fertigungsunterlagen zu erstellen, die Werkstückform wärmebehandlungsgerecht zu gestalten sowie mögliche Fehlerursachen zu erkennen. Für die 10. Auflage wurden die Kapitel »Beanstandungen an wärmebehandelten Bauteilen - Fallbeispiele«, »Prüfen des wärmebehandelten Zustands« und »Wärmebehandlungsangaben in Zeichnungen und Fertigungsunterlagen« überarbeitet. Inhalt: Verhalten der Eisenwerkstoffe unter dem Einfluss der Zeit-Temperatur-Folge beim Wärmebehandeln - Härten, Anlassen, Vergüten - Bainitisieren - Härtbarkeit: Eignung der Eisenwerkstoffe zum Härten - Randschichthärten - Aufkohlen, Carbonitrieren, Einsatzhärten: Grundlagen und praktische Durchführung - Nitrieren und Nitrocarburieren - Borieren und Chromieren - Glühen: Grundlagen und praktische Durchführung - Beanstandungen an wär-mebehandelten Bauteilen - Allgemeine Aspekte - Beanstandungen an wärmebehandelten Bauteilen - Fallbeispiele - Prüfen des wärmebehandelten Zustands - Wärmebehandlungsangaben in Zeichnungen und Fertigungsunterlagen Die Interessenten: Das Buch ist ein nützliches Hilfsmittel besonders für diejenigen, deren Aufgabe darin besteht, die Werkstoff- und Verfahrensauswahl im Hinblick auf Fertigungskosten und Qualität zu optimieren, die beim Wärmebehandeln möglichen Fehler zu erkennen und Fertigungsstörungen zu vermeiden. Rezensionen: »Das Buch ist eine Hilfe für den Praktiker und dient als Nachschlagewerk für all jene in der Werkstofftechnik, die mit ihren Aufgaben wachsen wollen - aber auch an ihnen gemessen werden.« MM - MaschinenMarkt »Das Buch versetzt die Leser in die Lage, selbständig Fertigungsunterlagen zu erstellen, die Werkstückform wärmebehandlungsgerecht zu gestalten sowie mögliche Fehlerursachen zu beurteilen. Hervorzuheben ist der äußerst praxisnahe Charakter des Buches, der es zu einem wertvollen Nachschlagewerk für die praktische Wärmebehandlung werden lässt.« Aluminium »Es handelt sich auch in diesem Fall um ein sehr empfehlenswertes Handbuch aus dem expert verlag, das sicherlich rasch eine dem Buch angemessene große Verbreitung erlangen wird.« Materials and Corrosion Blätterbare Leseprobe und einfache Bestellung unter: www.expertverlag.de/ 3401 Bestellhotline: Tel: 07159 / 92 65-0 • Fax: -20 E-Mail: expert@expertverlag.de <?page no="372"?> .jpg Der Wärmebehandlungsmarkt <?page no="373"?> AWT-Fa Ther Beh von im G Verfahr 2014, 30 ISBN 97 Zum Buc In diese Carbonitri industriell Das Wer „Einsatzhä Seit diese Regeltech Wärmebe erweitert u Dies floss Stand de Redaktion überarbei verschied In diesem Nitrocarbu behandelt Inhalt: Grundlage führung - Eigenscha Steueru schutz un Betreiben Die Inter Der Them Personen Wärmebe Redaktio Dr.-Ing. W Helmut W achaussch rmoch andlu Eisen Gas en und An 02 S., 54,0 78-3-8169ch: m Handbu ieren), Nitrie e Durchführu rk ist aus e ärten“ und 5 er Zeit habe hnik deutlic ehandlungste und vertieft s s in die Texte r Technik an nsstab unte tet und, wo enen Autore m Handbuc urieren sowo t. en der Ver - Anlagente aften der Ga nd Regelung nd Entsorgun der Anlage ressenten: menband ri kreis, an E ehandlungspr onsstab: Winfried Gräf Weissohn - D huss 4 (Hr hemis ung nwerk nlagen 00 €, 89,00 -3224-6 ch werden eren und N ung eingehe einer Vielza 5 „Anlagente n sich sowo ch weitere echnik und sowie neue E e ein, die ko ngepasst wu r angemess erforderlich en zur besser ch werden ohl die theor rfahrenstech echnik - W ase zum Wä gstechnik - ng verbrauch ichtet sich Entwicklungsraxis Interes fen - Prof. D Dipl.-Ing. Kar Be Tel: 071 E-Mail: ex rsg.) sche kstoffe 0 CHF (Re für die Nitrocarburier nd behandel hl einzelner echnik“ entsta ohl die Verfa entwickelt. die Erfahru Erkenntnisse ontinuierlich d urden. Die s sener Berüc h, ergänzt. D ren Lesbarke für die Wä etischen Gru nik - Verfa ärmebehand ärmebehand Energiebilan hter Hilfsstoff an den m - und Fertig sierte. Dr.-Ing. habil. rl-Michael Wi estellhot 159 / 92 65xpert@exp en eihe Techn Wärmebeha ren sowohl lt. r Beiträge v anden. Die e ahrenstechnik Durch For ngen aus d e gewonnen w diskutiert, be so entstande cksichtigung Dabei wurde eit einheitlich ärmebehand undlagen als ahrensdurch dlungsöfen - eln - Messnz - Umwelt fe - Sicheres mit dem Du gungsingenie . Franz Hoffm inter tline: 0 • Fax: -20 pertverlag.d nik) andlungsverfa die theoret von Mitglied ersten Texte k, die Anlage rschungsvor der industrie werden. earbeitet und enen Vorlage des gegen en die unters her gestaltet. dlungsverfah s auch die in h- - -, ts urchführen d eure, aber a mann - Dr.-I 0 de ahren Eins tischen Grun dern der AW e reichen in entechnik w haben auf ellen Praxis d an den sic en wurden s nwärtigen K schiedlichen ren Einsatz ndustrielle Du des Wärme auch an Stu ng. Dieter Li satzhärten ( ndlagen als WT-Fachaus das Jahr 19 wie auch die f dem G konnten d ch weiter ent schließlich d Kenntnisstand n Texte und zhärten, Nitr urchführung behandelns udierende u iedtke - Dip (Aufkohlen, s auch die sschüsse 4 978 zurück. Mess- und ebiet der as Wissen wickelnden durch einen ds intensiv Bilder der rieren und eingehend befassten nd an der l.-Ing. Karl- <?page no="374"?> 3402-8_Liedtke_K&S_686_M_U_18.indd 2 19.09.18 14: 15 Wittmann Härterei GmbH | Plochinger Strasse 3 | 73066 Uhingen Tel. 0 71 61/ 98 68 87 - 0 | Fax - 10 | www.wittmann-haerterei.de | info@wittmann-haerterei.de Für Ihre hochwertigen Bauteile finden Sie bei uns Lösungen mit Anspruch. QUALITÄT, ZUVERLÄSSIGKEIT und BERATUNG werden bei uns ganz selbstverständlich großgeschrieben. Harte Arbeit auf die Sie bei uns zählen können: • Aufkohle • Eins tzhärten • Carbonitriere Erfahrung mit harter Arbeit • ergüten • Härte • Glühverfahre • Gasnitriere • Gasnitrocarburiere • Richtarbeite • Gasnitrocarburiere mit nachoxidieren • Reinigungsstrahle ELTROPULS ELTRO GmbH Arnold-Sommerfeld-Ring 3 D - 52499 Baesweiler Tel.: +49 (0) 2401 8097-0 info@eltropuls.de www.eltropuls.de Anlagen & Lohnbehandlung vom Spezialisten Verschleißschutz durch Plasmanitrieren, Plasmanitrocarburieren und Oxidieren.