DE1253992B - Verfahren zur Nitrierung von Stahl und Gusseisen mittels ionisiertem Stickstoff - Google Patents

Description

• Verfahren zur Nitrierung von Stahl und Gußeisen mittels ionisiertem Stickstoff Die Erfindung bezieht sich auf Verfahren zur Härtung von Stahl- und Gußeisenlegierungen mit Stickstoff (Nitrierhärtung).
• Die Erfindung bezweckt die Entwicklung eines Verfahrens, das die bisher notwendige Behandlung in Behältern, teilweise Unterdruckbehältern, erübrigt. Der Zweck der Erfindung wird dadurch erreicht, daß der für die Nitrierhärtung notwendige Stickstoff in dissoziierter bzw. ionisierter Form im Plamabrenner erzeugt wird.
• Als bekannte Verfahren zur Nitrierhärtung gelten: Gasnitrierung, Badnitrierung, Nitrierung bei Glimmentladung.
• Bei dem Verfahren der Gasnitrierung wird der notwendige Stickstoff dem Ammoniakgasstrom entnommen, der die Oberfläche des Werkstückes bestreicht. Bei der Badnitrierung wird der Stickstoff den chemischen Verbindungen des umgebenden Bades entnommen.
• Die Nitrierung bei Glimmentladung erfolgt mit in der Glimmentladung aus Ammoniak gebildetem Stickstoff. Auch bei der Glimmentladung bildet sich ein Plasma, jedoch findet die Behandlung bei Unterdruck statt.
• Das den Gegenstand der Erfindung bildende Verfahren soll an einem Beispiel erläutert werden: Als Plasmabrenner findet ein Brenner induktiver Bauart Verwendung.
• Die Erzeugung des Plasmas geht wie folgt vor sich: In die Induktionsspule des Brenners wird ein Metall- oder Graphitstab eingebracht. Das im Frequenzgenerator erzeugte Wechselfeld heizt über die Spule den Metall- bzw. Graphitstab auf. Gleichzeitig läßt man Argon in den Brenner strömen. Der eingeführte Stab erhitzt nun das ihn umströmende Gas bis zur »Zündung«.
• Damit ist der Plasmazustand des Gases erreicht. Nach Entfernung des Stabes ersetzt man das Argon durch das Arbeitsgas Stickstoff.
• Das Plasma enthält nun dissoziierte bzw. ionisierte Stickstoffmolekeln. Die Temperaturen sinken vom Kern der »Plasmaflamme« zu den Randzonen hin. Unter Berücksichtigung der Warmfestigkeit des zu nitrierhärtenden Stahles bestreicht man die Oberfläche des Werkstückes mit der Spitze der »Plasmaflamme«.
• Hat diese eine zu hohe Temperatur, so bestreicht man die Oberfläche im Abstand von einigen Millimetern zur Flammenspitze. Die Temperaturmessung erfolgt spektroskopisch. Bei umfangreicheren Werkstückoberflächen kann der Vorgang des Bestreichens durch eine einfache Vorrichtung mechanisiert werden.
• Die nun erfolgende Zunahme der Härte mißt man nach Vickers oder anderen bekannten Verfahren. Der wesentliche Fortschritt der Erfindung, gegenüber bekannten Verfahren zur Nitrierhärtung, besteht in folgenden Vorzügen: 1. Das zu nitrierhärtende Werkstück muß nicht in einem Behälter untergebracht werden.
• 2. Größere Werkstücke können wegen der Transportierbarkeit der Anlage am Ort nitriergehärtet werden.
• 3. Sind nur besonders beanspruchte Zonen des Werkstückes zu härten, so können diese bequem gezielt behandelt werden. Das gilt auch für konstruktivbedingt schwer zugängliche Bearbeitungsflächen (z. B. für Hohlkehlen).
• 4. Leichte Regelbarkeit der Plasmatemperatur und damit des Dissoziations- bzw. Ionisationsgrades. 5. Der Generator kann an das üblich verlegte Kraftstromnetz angeschlossen werden. Es wird, im Gegensatz zum Verfahren der Glimmentladung, kein Gleichstrom benötigt.

Claims (1)

1. Patentanspruch: Verfahren zur Nitrierung von Stahl- und Gußeisen mittels ionisiertem Stickstoff, dadurch gekennzeichnet, daß der ionisierte Stickstoff unmittelbar am zu nitrierenden Objekt in einem Plasmabrenner erzeugt wird. In Betracht gezogene Druckschriften: »Archiv für das Eisenhüttenwesen«, 1944. H. 3/4, S. 57 bis 60; »Stahl und Eisen«, 1958, Nr. 26, S. 871 bis 879.