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This article summarizes the terminology for gas reactions, and discusses low-temperature nitriding and nitrocarburizing of stainless steels. It describes the various nitriding processes, namely, high- and low-pressure nitriding, oxynitriding, sulfonitriding, oxysulfonitriding, ferritic nitrocarburizing and austenitic nitrocarburizing. The article includes a discussion on the difficulties in specimen cleaning, importance of furnace purge, uses of pre and post oxidation, depassivation, or activation, and requirements for perfect nucleation in nitriding process. In nitriding, the successful atmosphere control depends on various potentials. The article summarizes the methods of measuring potentials in nitriding and nitrocarburizing, provides useful information on the furnaces used, and the safety precautions to be followed in the nitriding process. It also describes the sample preparation procedures and testing methods to ensure the quality of the sample.

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The process of gaseous nitriding is considered to be fully controllable by temperature and the nitriding potential. Most of the commercially used control systems are based on the Lehrer Diagram showing the relation between nitrogen-iron phases, temperature and the partial pressure ratio of ammonia and hydrogen. This is also reflected in the measuring equipment used to determine the nitriding potential. Lehrer's phase diagram was created out of the reactions between set gas mixtures of ammonia and hydrogen and pure iron powder. In industrial nitriding cycles, dealing with real materials and real parts, the results often do not match the expectations. This paper will try to explain the parameters that have to be taken into account and how to measure, set and control the nitriding and carburizing potentials by giving an overview of the available equipment.

KurzfassungDas Plasmanitrieren ist ein thermochemisches Wärmebehandlungsverfahren für Stahlbauteile, bei dem durch die Bildung einer Nitridschicht der Verschleißwiderstand, die Dauerfestigkeit und die Korrosionsbeständigkeit erhöht werden. Plasmanitrieren wird nach dem Stand der Technik mit festen Begasungsraten und Plasmaparametern durchgeführt. Aktuelle Forschungsergebnisse zeigen, dass in der Plasmanitrieratmosphäre aus den Prozessgasen Stickstoff und Wasserstoff signifikante und charakteristische Mengen Ammoniak gebildet werden. Das Ziel dieser Untersuchungen ist es, daraus Grundlagen für eine Regelung abzuleiten. Hierzu wird der Einfluss einiger Plasmaparameter auf die Atmosphäre sowie auf die Bildung von Ammoniak beim Plasmanitrieren ermittelt. Der Ammoniakgehalt wird mittels geeigneter Analysatoren im Abgasstrom gemessen. Aus den Gasanteilen der Atmosphäre und des Abgases kann eine Plasmanitrierkennzahl berechnet werden, die mit der Nitrierkennzahl aus dem Gasnitrieren vergleichbar ist. Durch die Anwendung der Plasmanitrierkennzahl lassen sich die Nitrierergebnisse bezüglich der Bildung und Zusammensetzung der Verbindungsschicht geregelt einstellen.