Aufkohlen vs. Nitrieren

Aufkohlen und Nitrieren sind beides wichtige Oberflächenhärtungsverfahren in der Metallurgie, die sich wie folgt unterscheiden:
Prozessprinzipien

•AufkohlenDabei wird kohlenstoffarmer Stahl oder kohlenstoffarmer legierter Stahl in einem kohlenstoffreichen Medium bei einer bestimmten Temperatur erhitzt. Die Kohlenstoffquelle zersetzt sich und setzt aktive Kohlenstoffatome frei, die von der Stahloberfläche aufgenommen werden und nach innen diffundieren, wodurch der Kohlenstoffgehalt der Stahloberfläche ansteigt.
•NitrierenEs handelt sich um den Prozess, bei dem aktive Stickstoffatome bei einer bestimmten Temperatur in die Stahloberfläche eindringen und eine Nitridschicht bilden. Die Stickstoffatome reagieren mit den Legierungselementen im Stahl und erzeugen so Nitride mit hoher Härte und guter Verschleißfestigkeit.
Prozesstemperatur und Zeit

•AufkohlenDie Temperatur liegt im Allgemeinen zwischen 850 °C und 950 °C. Der Prozess dauert relativ lange, in der Regel mehrere bis Dutzende von Stunden, abhängig von der erforderlichen Tiefe der aufgekohlten Schicht.
•NitrierenDie Temperatur ist relativ niedrig, typischerweise zwischen 500 °C und 600 °C. Die Dauer ist ebenfalls lang, aber kürzer als beim Aufkohlen, üblicherweise Dutzende bis Hunderte von Stunden.
Eigenschaften der durchdrungenen Schicht

•Härte und Verschleißfestigkeit

•AufkohlenDie Oberflächenhärte des Stahls kann nach dem Aufkohlen 58-64 HRC erreichen, was auf eine hohe Härte und Verschleißfestigkeit hinweist.
•NitrierenDie Oberflächenhärte des Stahls kann nach dem Nitrieren 1000-1200 HV erreichen, was höher ist als nach dem Aufkohlen, und eine bessere Verschleißfestigkeit zur Folge hat.
•Ermüdungsstärke

•AufkohlenEs kann die Dauerfestigkeit von Stahl verbessern, insbesondere bei Biege- und Torsionsermüdung.
•NitrierenEs kann auch die Dauerfestigkeit von Stahl erhöhen, aber der Effekt ist im Vergleich zum Aufkohlen deutlich schwächer.
•Korrosionsbeständigkeit

•AufkohlenDie Korrosionsbeständigkeit nach dem Aufkohlen ist relativ gering.
•Nitrieren: Nach dem Nitrieren bildet sich auf der Stahloberfläche eine dichte Nitridschicht, die eine bessere Korrosionsbeständigkeit bietet.
Anwendbare Materialien

•AufkohlenEs eignet sich für niedriggekohlten Stahl und niedriggekohlten legierten Stahl und wird häufig bei der Herstellung von Zahnrädern, Wellen und anderen Teilen verwendet, die hohen Belastungen und Reibung ausgesetzt sind.
•NitrierenEs eignet sich für Stähle mit Legierungselementen wie Aluminium, Chrom und Molybdän. Es wird häufig zur Herstellung hochpräziser und verschleißfester Teile wie Formen und Messwerkzeuge verwendet.
Prozesscharakteristika

•Aufkohlen

•VorteileEs ermöglicht die Erzeugung einer relativ tiefen Aufkohlungsschicht, wodurch die Tragfähigkeit der Bauteile verbessert wird. Das Verfahren ist relativ einfach und kostengünstig.
• Nachteile: Die Aufkohlungstemperatur ist hoch, was leicht zu Bauteilverformungen führen kann. Nach der Aufkohlung ist eine Wärmebehandlung wie Abschrecken erforderlich, was den Prozess verkompliziert.
•Nitrieren

• Die niedrige Nitriertemperatur führt zu geringerer Bauteilverformung. Dadurch werden hohe Härte, gute Verschleißfestigkeit und Korrosionsbeständigkeit erzielt. Ein Abschrecken nach dem Nitrieren ist nicht erforderlich, was den Prozess vereinfacht.
•NachteileDie nitrierte Schicht ist dünn und weist eine relativ geringe Tragfähigkeit auf. Die Nitrierzeit ist lang und die Kosten sind hoch.