DE102007023820A1

DE102007023820A1 - Verfahren zur Nitridierungs-Oxidations-Behandlung von Metall

Info

Publication number: DE102007023820A1
Application number: DE102007023820A
Authority: DE
Inventors: Ting-Cheng Chou
Original assignee: Chou Ting-Cheng Lujhu Hsiang
Current assignee: Chou Ting-Cheng Lujhu Hsiang
Priority date: 2006-05-22
Filing date: 2007-05-21
Publication date: 2007-11-29
Also published as: US7896980B2; US20070267105A1; TWI321164B; CN101078102A; JP3979502B1; CN101078102B; JP2007308788A; TW200743679A

Abstract

Es wird das in Rede stehende Nitridierungs-Oxidations-Verfahren für ein Metallteil vorgeschlagen, bei dem man ein pulverförmiges Nitridierungsmittel aus einer pulverförmigen Nitridverbindung und einem anorganischen Pulver bereitstellt, wobei die pulverförmige Nitridverbindung sich unterhalb einer Nitridierungs-Oxidations-Temperatur unter Erzeugung von Nitridierungsgas zersetzt und das anorganische Pulver nicht reagiert; einen wesentlichen Teil des zu nitrierenden und oxidierenden Metallteils in dem pulverförmigen Nitridierungsmittel einbettet und dann die Nitridierung-Oxidation durchführt, wobei in dem pulverförmigen Nitridierungsmittel immer ein sauerstoffhaltiges Gas vorhanden ist; und gegebenenfalls das Metallteil nach der Nitridierung-Oxidation eine Rückoxidation in einer sauerstoffhaltigen Atmosphäre durchlaufen lässt. Das erfindungsgemäße Verfahren hat einen breiteren Temperaturbereich für die Nitridierung-Oxidation.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft Nitridierungs-Oxidations-Verfahren und Verfahren zur Nitridierung-Oxidation und Rückoxidation von Eisenlegierungen und Nichteisenlegierungen und insbesondere ein Nitridierungs-Oxidations-Verfahren und ein Verfahren zur Nitridierung-Oxidation und Rückoxidation von Eisenlegierungen und Nichteisenlegierungen, bei dem man ein eine pulverförmige Nitridverbindung und ein anorganisches Pulver umfassendes pulverförmiges Nitridierungsmittel verwendet, wobei sich die pulverförmige Nitridverbindung unterhalb einer Nitridierungs-Oxidations-Temperatur unter Erzeugung von Nitridierungsgas zersetzt und das anorganische Pulver bei der Nitridierung-Oxidation nicht reagiert.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Die Salzbadnitridierung (Weichnitridierung), Pulvernitridierung, Gasnitridierung (Weichnitridierung), Plasmanitridierung und dergleichen sind gut bekannte Nitridierungsverfahren für Metalle. Beispielsweise werden bei der Nitridierung von Eisenlegierungen auf den Oberflächen der Legierungen in der Regel Fe_2-3N und Fe_3-4N gebildet. Trotz einer Steigerung der Festigkeit bildet sich durch Stickstoffdiffusion eine Diffusionsschicht, die von der Oberfläche zur Diffusionsschicht eine Härtung verursacht, die zu einer Verringerung der Zähigkeit führt. Bei der Nitridierung eines Warmarbeitswerkzeugstahls ergibt sich in der Regel eine Abnahme der Temperaturwechselbeständigkeit. Außerdem wird bei herkömmlichen Nitridierungsverfahren vor der Nitridierung Sauerstoff abgegeben, was dazu führt, dass an der Oberfläche eines Metalls keine Oxide vorliegen und kein Sauerstoff durch die Diffusionsschicht diffundiert, so dass das Nichteisenlegierungsfluid schlechte Antifestfresseigenschaften und schlechte Schmelzverlustresistenz aufweist.
Im Fall der Salzbadnitridierung (Weichnitridierung) arbeitet man bei hoher Nitridierungstemperatur. Infolgedessen weisen die behandelten Objekte eine Variation in den Ausmaßen und Erweichung auf. Im Fall der Plasmanitridierung ist es schwierig, auf der Oberfläche eines behandelten Objekts mit komplizierter Gestalt eine einheitlich nitridierte Schicht zu erzeugen (auch wenn die Diffusionsschicht tiefer ist).
Es sind einige Pulvernitridierungsverfahren entwickelt worden. Ihre Behandlungsbedingungen hängen von der thermischen Zersetzung stickstoffhaltiger Verbindungen ab. Die Nitridierungszeit ist auf 3 h begrenzt, und die Behandlungstemperatur ist auf den Bereich von 500 bis 600°C beschränkt. Je mehr Kohlenstoff das Grundmetall aufweist, desto schwieriger ist es für Stickstoff, in untere Schichten des Grundmetalls zu diffundieren. Daher ist es schwierig, an Formen oder Bauteilen aus kohlenstoffreichen Warmarbeitswerkzeugstählen unter den Bedingungen der Nitridierung innerhalb von 3 h und bei 500°C eine Nitridierung durchzuführen. Zur Nitridierung von Kaltarbeitswerkzeugstählen innerhalb von 3 h muss die Nitridierungstemperatur über 500°C gehalten werden. Da es ist jedoch nicht leicht ist, bei einer derartigen Temperatur Maßgenauigkeit beizubehalten, kann die Temperaturbedingung für Formen oder Bauteile, die Maßgenauigkeit im Mikrometereinheitenbereich erfordern, praktisch nicht verwendet werden. Des Weiteren treten gemäß herkömmlichen Pulvernitridierungsverfahren thermische Zersetzung und Stickstofferzeugung von stickstoffhaltigen Verbindungen bei niedrigerer Temperatur auf. Daher ist es schwierig, den Temperaturbereich, die Zeit der thermischen Zersetzung und die Stickstofferzeugung der stickstoffhaltigen Verbindungen zur Bildung einer nitridierten Schicht bei hohen Temperaturen einzustellen und zu verändern. Liegt die Nitridierungstemperatur einmal über 600°C, kann die Nitridierung nicht verbessert werden.
Gemäß herkömmlichen Pulvernitridierungsverfahren beginnt die Nitridierung von zu behandelnden Objekten bei etwa 500°C. Die Nitridierungszeit und -temperatur sind auf 3 h bzw. 500 bis 600°C beschränkt. Daher sollte die Rate erhöhter Temperatur von pulverförmigen Nitridierungsmitteln beim Erhitzen und bei der Zersetzung mit der Rate der Erhöhung und Beibehaltung der Temperatur von behandelten Objekten kompatibel sein, wenn große Objekte und Chargen-Objekte bearbeitet werden. Es stehen jedoch keine effizienten Nitridierungsverfahren zur Verfügung, die für Anwendungen verschiedener Stähle geeignet sind.
Als Verfahren zum Gießen von Aluminiumlegierungen seien beispielsweise Dauerformguss, Niederdruckguss, Differenzdruckguss, Halbfestmetallguss, Quetschguss, Druckguss und dergleichen erwähnt. Es können einige Probleme, wie Festfressen, Schmelzverlust und Haarrissbildung an der lateralen Oberfläche einer Kavität eines Gußwerkzeugs beim Gießen auftreten. Aufgrund der auf der lateralen Oberfläche einer Kavität eines Gußwerkzeugs ausgebildeten Gestalt hat Gußwerkzeug eine verschiedene Wanddicke, die beim Gießen in der lateralen Oberfläche der Kavität eine Temperaturdifferenz verursacht. Außerdem erzeugt wiederholtes Erhitzen und Abkühlen thermische Spannungen und Zugspannungen an der Oberfläche eines Gußwerkzeugs, was zu Metallermüdung führt. Das Phänomen der Haarrissbildung tritt an dem Gußwerkzeug aufgrund von Metallermüdung durch wiederholtes Erhitzen und Abkühlen auf und wird als „thermische Ermüdung" bezeichnet.
Eine schmelzflüssige Aluminiumlegierung, wie ADC12 oder A356.1, wird vergossen, indem man sie einige zehn Sekunden bis einige Minuten in einer Kavität eines Gußwerkzeugs bei 620 bis 750°C hält. Während dieses Zeitraums bildet sich zwischen Metallen eine sogenannte Fe-Al-Si-Schicht (was auch als „Festfressen" bezeichnet wird) zwischen der schmelzflüssigen Aluminiumlegierung und dem Werkstoff des Gußwerkzeugs, und diese Schicht wird dann in aufeinanderfolgenden Gießprozessen abgeschält. Ein derartiges Phänomen wird als „Schmelzverlust" bezeichnet.
Als Werkstoff für das Gußwerkzeug werden im Allgemeinen Werkstoffe der SKD-61-Reihe gemäß Japan Industrial Standards im Zustand von geglühtem Material oder nach Abschrecken und Glühen appliziert. Wenngleich Raffinations- und Wärmebehandlungstechniken für Formwerkstoff verbessert worden sind und auch verschiedene Oberflächenbehandlungsverfahren entwickelt worden sind, gibt es immer noch Probleme mit Haarrissbildung, Festfressen und Schmelzverlust.
Da es schwierig ist, Eisenlegierungen und Nichteisenlegierungen mit inerten Überzügen nach herkömmlichen Nitridierungsverfahren zu nitridieren, weshalb eine Vorbehandlung zur Beseitigung des inerten Überzugs erforderlich ist.
Verfahren mit einer Kombination von Nitridierung und Oxidation sind zwar ausgeführt oder angegeben worden, verbessern aber nicht den Schmelzverlust von schmelzflüssigen Nichteisenlegierungen. Bei einem Homobehandlungsverfahren wird zur Bildung von oxidierten Überzügen Wasserdampf verwendet. Die oxidierten Überzüge können jedoch den Schmelzverlust nicht signifikant verhindern. Es wird angenommen, dass die Verdickung einer Konversionsschicht durch Nitridierung ein effizientes Verfahren zur Verringerung des Schmelzverlusts ist. In den Fällen der Bildung einer CrN-Schicht und einer oxidierten Schicht wird jedoch, wenn keine tiefe Nitridierungsdiffusionsschicht gebildet werden kann, auch kaum eine oxidierte Schicht gebildet. Andererseits tritt bei Bildung einer tief nitridierten Diffusionsschicht Abschälen oder Haarrissbildung auf.
KURZE DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Zur Überwindung der obigen Probleme des Standes der Technik besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung in der Be reitstellung eines Nitridierungs-Oxidations-Verfahrens und eines Verfahrens zur Nitridierung-Oxidation und Rückoxidation eines Metallteils, das heißt in der Bereitstellung eines Nitridierungs-Oxidations-Verfahrens, bei dem ein breiterer Temperaturbereich für die Nitridierung-Oxidation verwendet wird.
Eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung eines Nitridierungs-Oxidations-Verfahrens und eines Verfahrens zur Nitridierung-Oxidation und Rückoxidation eines Metallteils zur Verbesserung der Temperaturwechselbeständigkeit von Warmarbeitswerkzeugstählen.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung eines Nitridierungs-Oxidations-Verfahrens und eines Verfahrens zur Nitridierung-Oxidation und Rückoxidation eines Metallteils zur Aufrechterhaltung von Maßgenauigkeit eines behandelten Objekts.
Noch eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung eines Nitridierungs-Oxidations-Verfahrens und eines Verfahrens zur Nitridierung-Oxidation und Rückoxidation eines Metallteils, um Eisenlegierungen oder Nichteisenlegierungen mit inerten Überzügen nitridieren zu können.
Noch eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung eines Nitridierungs-Oxidations-Verfahrens und eines Verfahrens zur Nitridierung-Oxidation und Rückoxidation eines Metallteils zur Inhibierung von Festfressen und Schmelzverlust von Eisenlegierungen und Nichteisenlegierungen.
Noch eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung eines Nitridierungs-Oxidations-Verfahrens und eines Verfahrens zur Nitridierung-Oxidation und Rückoxidation eines Metallteils zur Eliminierung von thermi scher Rissbildung, Festfressen und Schmelzverlust von Druckgussformen für Aluminiumlegierungen.
Zur Lösung der obigen und anderer Aufgaben wird ein pulverförmiges Nitridierungsmittel aus einer pulverförmigen Nitridverbindung und einem anorganischen Pulver bereitgestellt, wobei sich die pulverförmige Nitridverbindung unterhalb einer Nitridierungs-Oxidations-Temperatur unter Erzeugung von Nitridierungsgas zersetzt, das anorganische Pulver aber nicht reagiert.
Das heißt, das erfindungsgemäße Nitridierungs-Oxidations-Verfahren für ein Metallteil umfasst die Schritte, ein pulverförmiges Nitridierungsmittel aus 10 bis 90 Vol.-% einer pulverförmigen Nitridverbindung und 90 bis 10 Vol.-% eines anorganischen Pulvers wird bereitstellt, wobei die pulverförmige Nitridverbindung eine mittlere Teilchengröße von 1 bis 10 μm aufweist und sich unterhalb der Nitridierungs-Oxidations-Temperatur unter Erzeugung von Nitridierungsgas zersetzt und das anorganische Pulver eine mittlere Teilchengröße von 20 bis 100 μm aufweist, aber bei der Nitridierung-Oxidation nicht reagiert; und ein wesentlicher, zu nitrierender und oxidierender Teil des Metallteils wird in dem pulverförmigen Nitridierungsmittel einbettet, wobei das Metallteil aus Eisenlegierungen oder Nichteisenlegierungen besteht; und die Nitridierung-Oxidation wird über einen Zeitraum von 0,5 bis 20 Stunden bei einer Temperatur von 400 bis 900°C durchgeführt, wobei in dem pulverförmigen Nitridierungsmittel immer ein sauerstoffhaltiges Gas vorhanden ist.
Außerdem umfasst ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Nitridierung-Oxidation und Rückoxidation eines Metallteils die Schritte, ein pulverförmiges Nitridierungsmittel aus 10 bis 90 Vol.-% einer pulverförmigen Nitridverbindung und 90 bis 10 Vol.-% eines anorganischen Pulvers wird bereitstellt, wobei die pulverförmige Nitridverbindung eine mittlere Teilchengröße von 1 bis 10 μm aufweist und sich unterhalb der Nitri dierungs-Oxidations-Temperatur unter Erzeugung von Nitridierungsgas zersetzt und das anorganische Pulver eine mittlere Teilchengröße von 20 bis 100 μm aufweist und bei der Nitridierung-Oxidation nicht reagiert; ein wesentlicher, zu nitrierender und oxidierender Teil des Metallteils wird in dem pulverförmigen Nitridierungsmittel einbettet, wobei das Metallteil aus Eisenlegierungen oder Nichteisenlegierungen besteht; und die Nitridierung-Oxidation wird über einen Zeitraum von 0,5 bis 20 Stunden bei einer Temperatur von 400 bis 900°C durchgeführt, wobei in dem pulverförmigen Nitridierungsmittel immer ein sauerstoffhaltiges Gas vorhanden ist; und das Metallteil wird nach der Nitridierung-Oxidation eine Rückoxidation in einer sauerstoffhaltigen Atmosphäre über einen Zeitraum von 0,25 bis 8 Stunden bei einer Temperatur von 400 bis 900°C unterzogen.
Durch die Verwendung des Nitridierungs-Oxidations-Verfahrens oder des Verfahrens zur Nitridierung-Oxidation und Rückoxidation eines Metallteils der vorliegenden Erfindung können die im Folgenden beschriebenen Wirkungen erzielt werden:

1. Ein Temperaturbereich für die Nitridierung-Oxidation kann von 500 bis 600°C auf 400 bis 900°C erweitert werden.
2. Die Temperaturwechselbeständigkeit von Warmarbeitswerkzeugstählen kann verbessert werden. Das heißt, die Eigenschaften der oxidierten Schicht, der nitridierten Schicht und der Diffusionsschicht können erfindungsgemäß modifiziert werden. Es ist gut bekannt, dass die Entfernung von Fe_2-3N- und Fe_3-9N-Schichten zur Bildung eines kleinen Härtegradienten eine effiziente Maßnahme zur Verbesserung der Temperaturwechselbeständigkeit von Werkzeugstählen ist.
3. Die Maßgenauigkeit von behandelten Objekten kann durch rungs-Verwendung des erfindungsgemäßen NitridieOxidations-Verfahrens bei niedrigen Temperaturen aufrechterhalten werden. Das Verfahren ist auf Kaltarbeitswerkzeugstähle, Gießwerkzeuge und Teile aus Stahllegierungen, die eine spezielle Verschleißfestigkeit erfordern, anwendbar. Das heißt, das Nitridierungs-Oxidations-Verfahren und das Verfahren zur Nitridierung-Oxidation und Rückoxidation eines Metallteils der vorliegenden Erfindung können auch bei einer Temperatur unter 500°C durchgeführt werden, so dass die Maßgenauigkeit von Werkzeugstählen und Legierungsstählen im Mikroeinheitenbereich gehalten werden kann.
4. Bei dem erfindungsgemäßen Nitridierungs-Oxidations-Verfahren für ein Metallteil kann die Nitridierung-Oxidation auf Eisenlegierungen und Nicheisenlegierungen mit inerten Überzügen ohne Vorbehandlung der oxidierten Überzüge durch Abbau von pulverförmigen Nitridverbindungen zu Wasserstoffionen bei hohen Temperaturen und Reduktion derartiger Wasserstoffionen mit Sauerstoff in den inerten oxidierten Überzügen angewandt werden.
5. Festfressen und Schmelzverlust von Eisenlegierungen und Nichteisenlegierungen können durch das erfindungsgemäße Verfahren zur Nitridierung-Oxidation und Rückoxidation eines Metallteils inhibiert werden. Wenngleich es beispielsweise bei Dauerformguss-, Niederdruckquss- und Differenzdruckgussverfahren für Aluminiumlegierung starke Metallreaktionen zwischen Aluminiumlegierungen und Eisenstählen gibt, kann das Problem des Schmelzverlusts gelöst werden. Ebenso kann der Schmelzverlust von bleifreien Zinnlegierungen zum Löten und der Schmelzverlust von Lötbad aufgrund von Reaktionen zwischen Metallen überwunden werden. Außerdem wird das erfindungsgemäße Verfahren in der sauerstoffhaltigen Atmosphäre durchgeführt, so dass in der Diffusionsschicht Cr₂O₃-Präzipitat vorliegt und in der oxidierten Schicht eine Mischschicht aus Cr₂O₃ und Cr₂N gebildet wird. Demzufolge können elektrochemische Reaktionen zwischen Metallen terminiert werden, und der Schmelzverlust kann inhibiert werden.
6. Thermische Rissbildung, Festfressen und Schmelzverlust für Gießwerkzeuge zum Gießen von Aluminiumlegierungen können durch Verbesserung der Zähigkeit der Diffusionsschicht und Bildung von Druckspannung verbessert werden. Diese Probleme können auch durch Regulierung der Dicke der Mischschicht aus Cr₂O₃ und Cr₂N zur Terminierung der Reaktion mit der schmelz flüssigen Aluminiumlegierung und zur Verzögerung der durch Korngrenzen verursachten anfänglichen Störung gelöst werden.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist ein Diagramm der gemessenen Härteverteilung gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
2 ist ein Diagramm der gemessenen Härteverteilung gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
3 ist ein Diagramm der gemessenen Härteverteilung gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
4 ist ein Diagramm der gemessenen Härteverteilung gemäß der vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und
5 ist ein Diagramm der gemessenen Härteverteilung gemäß der fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
NÄHERE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Das erfindungsgemäße Nitridierungs-Oxidations-Verfahren für ein Metallteil umfasst die Verfahrensschritte: ein pulverförmiges Nitridierungsmittel aus 10 bis 90 Vol.-% einer pulverförmigen Nitridverbindung und 90 bis 10 Vol.-% eines anorganischen Pulvers wird bereitstellt, wobei die pulverförmige Nitridverbindung eine mittlere Teilchengröße von 1 bis 10 μm aufweist und sich unterhalb einer Temperatur der Nitridierungs-Oxidations-Behandlung unter Erzeugung von Nitridierungsgas zersetzen kann und das anorganische Pulver eine mittlere Teilchengröße von 20 bis 100 μm aufweist und nicht reagiert; und ein wesentlicher Teil des zu nitrierenden und oxidierenden Metallteils wird in dem pulverförmigen Nitridierungsmittel einbettet, wobei das Metallteil aus Eisenlegierungen oder Nichteisenlegierungen besteht; und dann wird das Nitridierungs-Oxidations-Verfahren über einen Zeitraum von 0,5 bis 20 Stunden bei einer Temperatur von 400 bis 900°C durchführt, wobei in dem pulverförmigen Nitridierungsmittel immer ein sauerstoffhaltiges Gas vorhanden ist.
Bevorzugt ist das pulverförmige Nitridierungsmittel aus 10 bis 90 Vol.-% einer pulverförmigen Nitridverbindung und 90 bis 10 Vol.-% eines anorganischen Pulvers zusammengesetzt. Bevorzugt sind ferner eine pulverförmige Nitridverbindung mit einer mittleren Teilchengröße von 1 bis 10 μm und ein anorganische Pulver mit einer mittleren Teilchengröße von 20 bis 100 μm. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird die mittlere Teilchengröße durch Rasterelektronenmikroskopie (REM) bestimmt. Wenn die Menge der pulverförmigen Nitridverbindung in dem pulverförmigen Nitridierungsmittel unter 10 Vol.-% liegt (d.h. die Menge des anorganischen Pulvers über 90 Vol.-% liegt), ist die Nitridierung möglicherweise unvollständig. Wenn dagegen die Menge der pulverförmigen Nitridverbindung in dem pulverförmigen Nitridierungsmittel über 90 Vol.-% liegt (d.h. die Menge des anorganischen Pulvers unter 10 Vol.-% liegt), ist das in dem pulverförmigen Nitridierungsmittel vorliegende sauerstoffhaltige Gas unzureichend. Somit können Oxide nicht ausreichend gebildet werden. In diesen Fällen wird der Effekt der Nitridierung-Oxidation verringert sein.
Bei der erfindungsgemäßen Nitridierung-Oxidation oder Nitridierung-Oxidation und Rückoxidation eines Metallteils ist es bevorzugt, dass das aus Eisenlegierungen oder Nichteisenlegierungen (beispielsweise Nickellegierung, Cobaltlegierung und Titanlegierung) bestehende Metallteil als nitridierte Elemente Chrom, Molybdän, Mangan, Wolfram, Vanadium oder Aluminium enthält. Bei der Nitridierung-Oxidation des aus Eisenlegierungen oder Nichteisenlegierungen bestehenden Metallteils wird der wesentliche Teil des zu nitrierenden und oxidierenden Metallteils in dem pulverförmigen Nitridierungsmittel eingebettet und dann auf eine Temperatur von 400 bis 900°C erhitzt, während in dem pulverförmigen Nitridierungsmittel immer ein sauerstoffhaltiges Gas (Luft oder sauer stoffreiche Luft) vorhanden ist. Die Erhitzungszeit (die Nitridierungs-Oxidations-Zeit) beträgt vorzugsweise 0,5 bis 20 Stunden. Wenn beispielsweise bei der Nitridierung-Oxidation ein elektrischer Ofen verwendet wird, so kann es sich dabei um einen elektrischen Ofen des offenen Typs, des hermetischen Typs oder des Typs mit Sauerstoffregulierung handeln.
Bei der Nitridierung-Oxidation liegt in einem pulverförmigen Nitridierungsmittel immer sauerstoffhaltiges Gas vor (gegebenenfalls kann das sauerstoffhaltige Gas gleichzeitig in das pulverförmige Nitridierungsmittel geleitet werden), so dass Sauerstoff von der Oberfläche des behandelten Metallteils in dessen inneren Teil eindiffundieren und mit im inneren enthaltenem Cr zu Cr₂O₃-Präzipitat reagiert. Diese innere Oxidation verzögert die Stickstoffdiffusion und ermöglicht eine Verringerung des Härtegradienten, so dass die Zähigkeit des Substrats aufrechterhalten werden kann. Gemäß herkömmlichen Nitridierungsverfahren wird jedoch in der Diffusionsschicht kein Oxidpräzipitat (Cr₂O₃-Präzipitat) gebildet.
Durch die Anwendung des nachstehend beschriebenen Temperaturprogramms kann in den frühen Schritten der Nitridierung-Oxidation gebildete Feuchtigkeit eliminiert werden. Des Weiteren kann man durch Regulierung der Temperatur und verstrichenen Zeit zur Erzeugung von Stickstoff sowie des Erhitzens der behandelten Objekte die Nitridierung-Oxidation auf große Objekte und Chargen-Objekte anwenden.
<Nitridierungsmittel und behandelte Objekte werden gleichzeitig erhitzt>

1. Die zur Temperaturerhöhung benötigte Zeit hängt von der Heizkapazität des Ofens und der Maße der zu behandelten Objekte ab und wird bei jedem Ofenbetrieb stetig modifiziert.
2. Das Aufheizprofil wird direkt von Raumtemperatur auf eine vorbestimmte Temperatur erhöht und dann gehalten.
3. Nach Erhöhung des Aufheizprofils von Raumtemperatur auf 200 ± 20°C wird es über einen bestimmten Zeitraum gehalten und dann auf die vorbestimmte Temperatur erhöht und gehalten. Der Zweck dieses Temperaturprogramms besteht darin, Feuchtigkeit verdampfen zu lassen, pulverförmiges Nitridierungsmittel vorzuerhitzen und die Temperatur der zu behandelnden Objekte zu regulieren.
4. Nach Erhöhung des Aufheizprofils von Raumtemperatur auf 360 ± 20°C wird es über einen bestimmten Zeitraum gehalten und dann auf die vorbestimmte Temperatur erhöht und gehalten.
5. Das Aufheizprofil wird von Raumtemperatur auf 200 ± 20°C erhöht, über einen bestimmten Zeitraum gehalten, dann auf 360 ± 20°C erhöht, über einen bestimmten Zeitraum gehalten und weiter auf die vorbestimmte Temperatur erhöht und gehalten.

<Nitridierungsmittel und behandelte Objekte werden separat erhitzt>
Das pulverförmige Nitridierungsmittel wird auf 180 ± 20°C erhitzt und gehalten. Die zu behandelnden Objekte werden auf die vorbestimmte Temperatur erhitzt. Danach werden diese Objekte in das vorerhitzte pulverförmige Nitridierungsmittel eingebracht, oder das vorerhitzte pulverförmige Nitridierungsmittel wird um diese Objekte herum angeordnet. Der Zweck dieses Temperaturprogramms besteht darin, durch Erhitzen der Objekte auf die Nitridierungstemperatur eine ausreichende Verwendung von erzeugtem Nitridierungsgas zu erlauben, so dass große Objekte nach diesem Verfahren behandelt werden können. Je größer die zu behandelnden Objekte, desto größer ist außerdem die Differenz zwischen der Temperaturerhöhungsrate der zu behandelnden Objekte, der heißen Luft im Ofen und dem pulverförmigen Nitridierungsmittel. Eine derartige Differenz kann eliminiert werden, wenn Nitridierungsmittel und behandelte Objekte separat erhitzt werden.
Bei dem erfindungsgemäßen Nitridierungs-Oxidations-Verfahren werden beispielsweise die folgenden Dicken und Zusammensetzungen der oberflächlichen Verbindungschichten und der Diffusionsschicht produziert:
Oxidschichten: 1 bis 3 μm dick, enthaltend Fe₂O₃, Fe₃O₄, FeCr₂O₄ und Cr₂O₃.
Nitridschichten: 1 bis 2 μm dick, enthaltend Cr₂N und CrN.
Diffusionschicht: 10 bis 150 μm dick, enthaltend eine Stickstoffdiffusionsschicht und Cr₂O₃-Präzipitat.
Bei der Nitridierung-Oxidation von Werkzeugstählen, Legierungsstählen oder Metallteilen mit inertem Überzug durch Verwendung von pulverförmigem Nitridierungsmittel kommen beispielsweise die folgenden Behandlungsbedingungen in Betracht:

1. In dem Fall, dass hohe Oberflächenhärte und hohe Verschleißfestigkeit gefordert sind, beträgt die Menge der pulverförmigen Nitridverbindung, die in dem pulverförmigen Nitridierungsmittel zu verwenden ist, weniger als 40 Vol.-%, und die Nitridierungs-Oxidations-Temperatur wird vorzugsweise auf 500 bis 540°C eingestellt. Dieses Verfahren eignet sich beispielsweise für SKD61 von kohlenstoffreichen Kaltarbeitswerkzeugstählen, Gießwerkzeugen und Teile von Hochgeschwindigkeitswerkzeugstählen und Druckgussformen und Teile aus SKD61 von Warmarbeitswerkzeugstählen, die zu hohem Verschleiß neigen. Das heißt, dass es zur Verbesserung der Stickstoffdiffusion in kohlenstoffreichen Stählen bevorzugt ist, die Menge der pulverförmigen Nitridverbindung in dem pulverförmigen Nitridierungsmittel zu verringern, um die Sauerstoffmenge zu erhöhen.
2. In dem Fall, dass die hohe Temperaturwechselbeständigkeit und die Diffusionsschicht mit kleinem Härtegradienten gefordert sind, beträgt die Menge der pulverförmigen Nitridverbindung, die in dem pulverförmigen Nitridierungsmittel zu verVol.-%, und die Nitridierungs-wenden ist, 20 bis 60 Oxidations-Temperatur wird vorzugsweise auf 520 bis 560°C eingestellt. Dieses Verfahren eignet sich beispielsweise für Druckgussformen und Warmschmiedeformen aus SKD61 von Warmarbeitswerkzeugstählen mit starker thermischer Ermüdung.
3. In dem Fall, dass der Verschleiß aufgrund von Schlag und Härteerweichung aufgrund von Betrieb bei hohen Temperaturen, beträgt die Menge der pulverförmigen Nitridverbindung, die in dem pulverförmigen Nitridierungsmittel zu verwenden ist, mehr %, und die Nitridierungs-als 60 Vol.-Oxidations-Temperatur wird vorzugsweise auf 540 bis 580°C eingestellt. Dieses Verfahren eignet sich beispielsweise für Warmschmiedeformen.
4. In dem Fall, dass für Kaltarbeitswerkzeugstähle hohe Oberflächenfestigkeit und Verschleißfestigkeit gefordert sind und ein kleiner Härtegradient der Diffusionsschicht benötigt wird, beträgt die Menge der pulverförmigen Nitridverbindung, die in dem pulverförmigen Nitridierungsmittel zu verwenden ist, vorzugsweise 20 bis 60 Vol.-%, und die Nitridierungs-Oxidations-Temperatur wird auf 480 bis 520°C eingestellt. Dieses Verfahren eignet sich beispielsweise für Kaltschmiedeformen und Stanzformen.

Bei der Nitridierung-Oxidation von chromreichen Stählen durch Verwendung von pulverförmigem Nitridierungsmittel kommen beispielsweise die folgenden Behandlungsbedingungen in Betracht:

1. Vorzugsweise beträgt die Menge der pulverförmigen Nitridverbindung, die in dem pulverförmigen Nitridierungsmittel zu verwenden ist, 40 bis 80 Vol.-%.
2. Da chromreiche Stähle meist auf Formen und Teile mit der Anforderung nach Maßgenauigkeit angewandt werden, beträgt die Nitridierungstemperatur vorzugsweise 500 bis 540°C. Trotzdem wird in dem Fall, dass die Maßgenauigkeit im Mikrometereinheitenbereich liegt, die Nitridierungs-Oxidations-Temperatur vorzugsweise auf 480 bis 500°C eingestellt, so dass die Haltezeit der Nitridierung-Oxidation erhöht werden kann.
3. In dem Fall, dass Formen und Teile enge Toleranz haben, wird die Nitridierungs-Oxidations-Temperatur vorzugsweise auf 540 bis 560°C eingestellt.
4. Vorzugsweise wird nach der Nitridierung-Oxidation eine Rückoxidation durchgeführt.

Für Metallteile mit inerten Überzügen, beispielsweise Metallteilen aus Titanlegierungen, liegen die bevorzugten Nitridierungs-Oxidations-Temperaturen über 700°C (wegen des harten inerten Überzugs).
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Nitridierung-Oxidation und Rückoxidation für ein Metallteil umfasst die Schritte, ein pulverförmiges Nitridierungsmittel aus 10 bis 90 Vol.-% einer pulverförmigen Nitridverbindung und 90 bis 10 Vol.-% eines anorganischen Pulvers wird bereitstellt, wobei die pulverförmige Nitridverbindung eine mittlere Teilchengröße von 1 bis 10 μm aufweist und sich unterhalb einer Nitridierungs-Oxidations-Temperatur unter Erzeugung eines Nitridierungsgases zersetzt und das anorganische Pulver eine mittlere Teilchengröße von 20 bis 100 μm aufweist und unter den Nitridierungs-Oxidations-Bedingungen nicht reagiert; ein wesentlichen Teil des zu nitrierenden und oxidierenden Metallteils wird in dem pulverförmigen Nitridierungsmittel einbettet, wobei das Metallteil aus Eisenlegierungen oder Nichteisenlegierungen besteht, und dann wird das Nitridierungs-Oxidations-Verfahren über einen Zeitraum von 0,5 bis 20 Stunden bei Temperaturen von 400 bis 900°C durchgeführt, wobei in dem pulverförmigen Nitridierungsmittel immer ein sauerstoffhaltiges Gas vorhanden ist; und das Metallteil wird nach der Nitridierung-Oxidation einer Rückoxidation in einer sauerstoffhaltigen Atmosphäre (Luft oder sauerstoffreicher Luft) über einen Zeitraum von 0,25 bis 8 Stunden bei einer Temperatur von 400 bis 900°C unterzogen. Wenn beispielsweise bei der Rückoxidation ein elektrischer Ofen verwendet wird, so kann es sich dabei um einen elektrischen Ofen des offenen Typs, des Typs mit Sauerstoffregulierung oder des Typs mit Dampfeinspeisung handeln.
Bei der Rückoxidation kann die Bildung einer Rostschicht aus rotem Eisen(III)-oxid (Fe₂O₃) auf der Oberfläche vermieden werden, und durch ein Temperaturprogramm wie folgt werden zahlreiche dunkle schwarze Eisen(II,III)-oxid-Schichten (Fe₃O₄-Schichten) gebildet:

1. Das Aufheizprofil wird von Raumtemperatur auf eine vorbestimmte Temperatur für die Rückoxidation erhöht und dann gehalten.
2. Das Aufheizprofil wird von Raumtemperatur auf 360 ± 20°C erhöht und über einen bestimmten Zeitraum gehalten, und dann auf die vorbestimmte Temperatur erhöht und gehalten, Der Zweck dieses Temperaturprogramms besteht darin, in den frühen Schritten Feuchtigkeit verdampfen zu lassen, die Bildung von Fe₂O₃ zu inhibieren und bei hohen Temperaturen Fe₃O₄-Schichten zu bilden.
3. Das Aufheizprofil wird von Raumtemperatur auf 360 ± 20°C erhöht und über einen bestimmten Zeitraum gehalten, und dann auf die vorbestimmte Temperatur erhöht, und Dampf wird eingetragen. Der Dampfeintragszeitraum kann je nach Bedarf variieren.

Bei der Rückoxidation kann Stickstoff in der bei der vorhergehenden Nitridierung-Oxidation gebildeten Diffusionsschicht wieder Verteilt werden, so dass ein kleiner Härtegradient gebildet wird.
Trotz der Produktion von Oxidpräzipitat in der Diffusionsschicht durch die Nitridierung-Oxidation unter der Bedingung, dass das sauerstoffhaltige Gas in dem pulverförmigen Nitridierungsmittel vorhanden ist, wird die Menge an Cr₂O₃-Präzipitat in der Diffusionsschicht infolge einer auf der Oberfläche gebildeten festsitzenden Cr₂O₃-Schicht erhöht werden. Folglich hat das behandelte Metallteil eine hervorragende Schmelzverlustresistenz gegenüber dem Schmelzverlust (Korrosion) aufgrund von elektrochemischen Reaktionen zwischen Eisenlegierungen und Nichteisenlegierungen (Korrosion) und dem Schmelzverlust durch Abrieb strömender Flüssigkeit.
Nach der Nitridierung-Oxidation und Rückoxidation werden von der Oberfläche nach innen die Eisenoxidschicht, die Mischschicht von Chromoxid mit Chromnitriden gebildet. Bei der Diffusionsschicht handelt es sich um eine Mischung von Stickstoffdiffusionsschicht mit Cr₂O₃-Präzipitat.
Bei der Nitridierung-Oxidation und der Rückoxidation werden beispielsweise die folgenden Dicken und Zusammensetzungen der Oberflächenmischschichten und der Diffusionsschicht produziert:
Oxidschicht: 2 bis 20 μm dick, enthaltend Fe₂O₃, Fe₃O₄, FeCr₂O₄ und Cr₂O₃.
Nitridschicht: 1 bis 4 μm dick, enthaltend Cr₂N und CrN.
Diffusionschicht: 10 bis 200 μm dick, enthaltend eine Stickstoffdiffusionsschicht und Cr₂O₃-Präzipitat.
Bei der Rückoxidation von Werkzeugstählen und Legierungsstählen (wie verbessertem SKD61-Werkstoff) nach durchlaufener Nitridierung-Oxidation kommen beispielsweise die folgenden Behandlungsbedingungen in Betracht:

1. Die aus Niedertemperaturbetrieb oder Hochtemperaturbetrieb resultierenden Probleme können durch bei der Rückoxidation produzierte oxidierte Überzüge überwunden werden. Zum Niedertemperaturbetrieb gehört Löten mit bleifreien Zinnlegierungen, und zum Hochtemperaturbetrieb gehören Warmschmieden, Warmhämmern, Gießen von Nichteisenlegierugen und dergleichen. In diesem Fall wird die Temperatur für die Rückoxidation vorzugsweise auf 500 bis 600°C eingestellt.
2. Werkzeugstähle und Legierungsstähle werden nach einer Abschreck-Glüh-Wärmebehandlung verwendet, so dass nachfolgende Behandlungen bei hohen Temperaturen sehr wichtig werden. Außerdem muss der Präzisionsfehler oder die Härteerweichung von Formen und Teilen infolge eines unzureichenden Temperaturprogramms berücksichtigt werden. In diesem Fall wird die Rückoxidationstemperatur vorzugsweise auf 520 bis 560°C eingestellt.

Bei der Rückoxidation von chromreichen Stählen, Nichteisenlegierungen nach durchlaufener Nitridierung-Oxidation kommen beispielsweise die folgenden Behandlungsbedingungen in Betracht:
Der Zweck der Rückoxidation besteht in der Bildung eines oxidierten Überzugs aus Fe₃O₄ und Cr₂O₃ an der Oberfläche. Eisenlegierungsstähle mit einem oxidierten Überzug können eine relativ bessere Schmelzverlustresistenz im Vergleich mit Aluminiumlegierungen, Blei(II)-Legierungen, Magnesiumlegierung, bleifreier Zinnlegierung zum Löten und dergleichen aufweisen. Des Weiteren werden chromreiche Stähle für Anwendungen bei Raumtemperatur, niedrigen Temperaturen und hohen Temperaturen verwendet.

1. Im Fall von Anwendungen bei Raumtemperatur wird die Verschleißfestigkeit berücksichtigt. Auch die Maßgenauigkeit ist sehr wichtig. Der Zweck der Rückoxidation besteht in der Bildung von Mischschichten von Fe₃O₄ und Cr₂O₃. Die Temperatur für die Rückoxidation wird vorzugsweise auf 480 bis 520°C eingestellt.
2. Im Fall von Anwendungen bei niedrigen Temperaturen (150 bis 900°C) hat das Lötbad eine größere Toleranz und kommt über einen langen Zeitraum mit Zinnlegierungsflüssigkeit in Berührung. Daher wird die Terminierung von elektrochemischen Reaktionen sehr wichtig, und es ist die Bildung eines dickeren, oxidierten Überzugs erforderlich. Die Rückoxidationstemperatur wird vorzugsweise auf 590 bis 580°C eingestellt.
3. Im Fall von Anwendungen bei hohen Temperaturen wird die Rückoxidationstemperatur vorzugsweise auf 520 bis 580°C eingestellt, um Probleme bezüglich Festfressen und Schmelzverlust (resultierend aus Druckgussformen) von Ausrüstungssteilen für das Gießen, die mit schmelzflüssiger Schmelze in Berührung kommen, zu lösen.

Als Eisenlegierungen für die Nitridierung-Oxidation und Rückoxidation durch Verwendung eines pulverförmigen Nitridierungsmittels eignen sich u.a. Hochgeschwindigkeitswerkzeugstähle, Legierungswerkzeugstähle, ultrahochfeste Stähle und Baulegierungsstähle, die Chrom, Molybdän, Mangan, Wolfram, Vanadium oder Aluminium enthalten. Wegen der an der Oberfläche gebildeten oxidierten Cr₂O₃-Schicht und des in der Diffu sionsschicht gebildeten Cr₂O₃-Präzipitats enthalten Eisenlegierungen vorzugsweise 1 Gew.-% Chrom.
Als Eisenlegierungen, die durch die erfindungsgemäße Behandlung behandelt werden können, kommen beispielsweise die folgenden in Betracht: Tabelle 1
Selbst im Fall von Metallteilen mit inerten oxidierten Überzügen kann das Nitridierungs-Oxidations-Verfahren auch ohne Vorbehandlung zur Entfernung des oxidierten Überzugs durch separaten Abbau von zugesetztem Ammoniak zu Wasserstoffionen bei hohen Temperaturen und Reduktion derartiger Wasserstoffionen mit Sauerstoff in den inerten oxidierten Überzügen angewandt werden.
ERSTE AUSFÜHRUNGSFORM
Ein Metallteil aus SKD-61 wurde in einem pulverförmigen Nitridierungsmittel aus 20 Vol.-% Dicyandiamid mit einer mittleren Teilchengröße von 6 μm und 80 Vol.-% Al₂O₃ mit einer mittleren Teilchengröße von 70 μm eingebettet. Die Nitridierung-Oxidation wurde an dem Metallteil in einem elektrischen Ofen vom offenen Typ über einen Zeitraum von 15 Stunden bei einer Temperatur von 460, 480, 500, 520, 540, 560 oder 580°C durchgeführt, wobei in dem pulverförmigen Nitridierungsmittel immer ein sauerstoffhaltiges Gas vorhanden war. Die Härte des bei jeder der oben aufgeführten Temperaturen behandelten Metallteils wurde gemessen. Die Ergebnisse sind in 1 dargestellt. In 1 ist der Latitudinalvektor der Abstand (μm) von der Oberfläche und der Longitudinalvektor die Vickerspyramidenzahl (Hv).
ZWEITE AUSFÜHRUNGSFORM
Ein Metallteil aus SKD-61 wurde in einem pulverförmigen Nitridierungsmittel aus 40 Vol.-% Dicyandiamid mit einer mittleren Teilchengröße von 6 μm und 60 Vol.-% Al₂O₃ mit einer mittleren Teilchengröße von 70 μm eingebettet. Die Nitridierung-Oxidation wurde an dem Metallteil in einem elektrischen Ofen vom offenen Typ über einen Zeitraum von 15 Stunden bei einer Temperatur von 460, 480, 500, 520, 540, 560 oder 580°C durchgeführt, wobei in dem pulverförmigen Nitridierungsmittel immer ein sauerstoffhaltiges Gas vorhanden war. Die Härte des bei jeder der oben aufgeführten Temperaturen behandelten Metallteils wurde gemessen. Die Ergebnisse sind in 2 dargestellt. In 2 ist der Latitudinalvektor der Abstand (μm) von der Oberfläche und der Longitudinalvektor die Vickerspyramidenzahl (Hv).
DRITTE AUSFÜHRUNGSFORM
Ein Metallteil aus SKD-61 wurde in einem pulverförmigen Nitridierungsmittel aus 70 Vol.-% Dicyandiamid mit einer mittleren Teilchengröße von 6 μm und 30 Vol.-% Al₂O₃ mit einer mittleren Teilchengröße von 70 μm eingebettet. Die Nitridierung-Oxidation wurde an dem Metallteil in einem elektrischen Ofen vom offenen Typ über einen Zeitraum von 15 Stunden bei einer Temperatur von 460, 480, 500, 520, 540, 560 oder 580°C durchgeführt, wobei in dem pulverförmigen Nitridierungsmittel immer ein sauerstoffhaltiges Gas vorhanden war. Die Härte des bei jeder der oben aufgeführten Temperaturen behandelten Metallteils wurde gemessen. Die Ergebnisse sind in 3 dargestellt. In 3 ist der Latitudinalvektor der Abstand (μm) von der Oberfläche und der Longitudinalvektor die Vickerspyramidenzahl (Hv).
VIERTE AUSFÜHRUNGSFORM
Ein Metallteil aus SKD-61 wurde in einem pulverförmigen Nitridierungsmittel aus 10, 20, 30, 40, 60, 70 bzw. 90 Vol.-% Dicyandiamid mit einer mittleren Teilchengröße von 6 μm und einer entsprechenden Restmenge Al₂O₃ mit einer mittleren Teilchengröße von 70 μm eingebettet. Die Nitridierung-Oxidation wurde an dem Metallteil in einem elektrischen Ofen vom offenen Typ über einen Zeitraum von 15 Stunden bei einer Tem peratur von 520°C durchgeführt, wobei in dem pulverförmigen Nitridierungsmittel immer ein sauerstoffhaltiges Gas vorhanden war. Danach durchlief das Metallteil eine Rückoxidation unter Atmosphäre bei 520°C über einen Zeitraum von 6 Stunden. Die Härte des wie oben behandelten Metallteils wurde gemessen. Die Ergebnisse sind in 4 dargestellt. In 4 ist der Latitudinalvektor der Abstand (μm) von der Oberfläche und der Longitudinalvektor die Vickerspyramidenzahl (Hv).
FÜNFTE AUSFÜHRUNGSFORM
Ein Metallteil aus SKD-61 wurde in einem pulverförmigen Nitridierungsmittel aus 20 Vol.-% Dicyandiamid mit einer mittleren Teilchengröße von 6 μm und 80 Vol.-% Al₂O₃ mit einer mittleren Teilchengröße von 70 μm eingebettet. Die Nitridierung-Oxidation wurde an dem Metallteil in einem elektrischen Ofen vom offenen Typ oder hermetischen Typ über einen Zeitraum von 10 bzw. 20 Stunden bei 540°C durchgeführt, wobei in dem pulverförmigen Nitridierungsmittel immer ein sauerstoffhaltiges Gas vorhanden war. Die Härte des bei jeder der oben aufgeführten Temperaturen behandelten Metallteils wurde gemessen. Die Ergebnisse sind in 5 dargestellt.
Außerdem wurde ein Metallteil aus SKD-61 in einem pulverförmigen Nitridierungsmittel aus 20 Vol.-% Dicyandiamid mit. einer mittleren Teilchengröße von 6 μm und 80 Vol.-% Al₂O₃ mit einer mittleren Teilchengröße von 70 μm eingebettet. Die Nitridierung-Oxidation wurde an dem Metallteil in einem elektrischen Ofen vom offenen Typ oder hermetischen Typ über einen Zeitraum von 10 Stunden bei 540°C durchgeführt, wobei in dem pulverförmigen Nitridierungsmittel immer ein sauerstoffhaltiges Gas vorhanden war. Danach durchliefen die Metallteiler eine Rückoxidation in einem elektrischen Ofen vom offenen Typ oder hermetischen Typ bei 540°C über einen Zeitraum von 10 Stunden. Die Härte des wie oben behandelten Metallteils wurde gemessen. Die Ergebnisse sind in 5 dargestellt. In 5 ist der Latitudinalvektor der Abstand (μm) von der Oberfläche und der Longitudinalvektor die Vickerspyramidenzahl (Hv).
Die Erfindung ist anhand von beispielhaften bevorzugten Ausführungsformen beschrieben worden. Es versteht sich jedoch, dass der Schutzbereich der Erfindung nicht auf die offenbarten Ausführungsformen beschränkt ist, sondern vielmehr verschiedene Änderungen und ähnliche Anordnungen abdecken soll. Daher sollte der Schutzbereich der Ansprüche möglichst breit interpretiert werden, so dass er alle derartigen Änderungen und ähnlichen Anordnungen einschließt.

Claims

Nitridierungs-Oxidations-Verfahren für ein Metallteil, umfassend die Schritte: ein pulverförmiges Nitridierungsmittel aus 10 bis 90 Vol.-% einer pulverförmigen Nitridverbindung und 90 bis 10 Vol.-% eines anorganischen Pulvers wird bereitstellt, wobei die pulverförmige Nitridverbindung eine mittlere Teilchengröße von 1 bis 10 μm aufweist und sich unterhalb einer Temperatur der Nitridierungs-Oxidations-Behandlung unter Erzeugung eines Nitridierungsgases zersetzt und das anorganische Pulver eine mittlere Teilchengröße von 20 bis 100 μm aufweist, aber unter der Nitridierung-Oxidation nicht reagiert; und ein wesentlicher Teil des zu nitrierenden und oxidierenden Metallteils wird in dem pulverförmigen Nitridierungsmittel einbettet, wobei das Metallteil aus Eisenlegierungen oder Nichteisenlegierungen besteht; und dann wird das Nitridierungs-Oxidations-Verfahren über einen Zeitraum von 0,5 bis 20 Stunden bei einer Temperatur von 400 bis 900°C durchgeführt, wobei in dem pulverförmigen Nitridierungsmittel immer ein sauerstoffhaltiges Gas vorhanden ist.
Nitridierungs-Oxidations-Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das Metallteil aus Eisenlegierungen oder Nichteisenlegierungen, die Chrom, Molybdän, Mangan, Wolfram, Vanadium oder Aluminium enthalten, besteht.
Nitridierungs-Oxidations-Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das anorganische Pulver zumindest eines aus Metalloxiden, komplexe Metalloxiden, Keramiken und Mineralien umfasst.
Nitridierungs-Oxidations- und Rückoxidationsverfahren für ein Metallteil, umfassend die Schritte: ein pulverförmiges Nitridierungsmittel aus 10 bis 90 Vol.-% einer pulverförmigen Nitridverbindung und 90 bis 10 Vol.-% eines anorganischen Pulvers wird bereitstellt, wobei die pulverförmige Nitridverbindung eine mittlere Teilchengröße von 1 bis 10 μm aufweist und sich unterhalb einer Nitridierungs-Oxidations-Temperatur unter Erzeugung eines Nitridierungsgases zersetzt und das anorganische Pulver eine mittlere Teilchengröße von 20 bis 100 μm aufweist, aber bei der Nitridierung-Oxidation nicht reagiert; ein wesentlicher Teil des zu nitrierenden und oxidierenden Metallteils wird in dem pulverförmigen Nitridierungsmittel einbettet, wobei das Metallteil aus Eisenlegierungen oder Nichteisenlegierungen besteht, und dann wird das Nitridierungs-Oxidations-Verfahren über einen Zeitraum von 0,5 bis 20 Stunden bei Temperaturen von 400 bis 900°C durchgeführt, wobei in dem pulverförmigen Nitridierungsmittel immer ein sauerstoffhaltiges Gas vorhanden ist; und das Metallteil wird nach der Nitridierung-Oxidation einer Rückoxidation in einer sauerstoffhaltigen Atmosphäre über einen Zeitraum von 0,25 bis 8 Stunden bei einer Temperatur von 400 bis 900°C unterzogen.
Nitridierungs-Oxidations- und Rückoxidationsverfahren nach Anspruch 4, bei dem das Metallteil aus Eisenlegierungen oder Nichteisenlegierungen, die Chrom, Molybdän, Mangan, Wolfram, Vanadium oder Aluminium enthalten, besteht.
Nitridierungs-Oxidations- und Rückoxidationsverfahren nach Anspruch 4, bei dem das anorganische Pulver zumindest eines aus Metalloxiden, komplexe Metalloxiden, Keramiken und Mineralien umfasst.