Entwicklung eines Sensorsystems für das Carbonitrieren im Gas – Teil 1*

Abstract

KurzfassungIn der Vergangenheit wurde das Carbonitrieren vornehmlich zur Verbesserung der Härtbarkeit der Randschicht und zum Minimieren des Verzugs bei niedriglegierten Stählen eingesetzt. In den letzten Jahren wurde es jedoch auf Anwendungen ausgedehnt, in denen mit definiert eingestelltem Gehalt an stabilem Restaustenit die Lebensdauer tribologisch beanspruchter Bauteile deutlich verlängert werden kann. Um die Vorteile des Carbonitrierens für das Bauteil voll ausschöpfen zu können, ist es notwendig, die bisherige Prozessführung zu verbessern. Das Ziel ist die Entwicklung eines Carbonitriersensorsystems, mit dem ermöglicht werden soll, den Prozess des Carbonitrierens sicher und reproduzierbar zu gestalten. Über das Einbinden geeigneter Sensoren und Regelkreise sowie der entsprechenden Modellbildung soll dieses Ziel erreicht werden. Auf diese Weise soll realisiert werden, dass definierte Kohlenstoff- und Stickstofftiefenprofile anlagenunabhängig und reproduzierbar eingestellt werden können. Zu diesem Zweck wird der Kohlenstoffpegel über eine Sauerstoffsonde geregelt. Die Regelung des Stickstoffgehaltes kann wahlweise über den Widerstand eines Eisendrahtes oder den Ammoniakgehalt im Abgas erfolgen.

Investigations of Residual Stress Distributions in Retained Austenite and Martensite after Carbonitriding of a Low Alloy Steel

“…High compressive RS and hardness enhance the fatigue properties of components like shaft, gear and bearing and improves resistance to wear, bending fatigue, and rolling fatigue [2]. In recent years, several studies [3,4] have focused on the investigation of carbonitriding process and the resulting residual stresses (RS) in the case. Even though to date, still nearly all published data on RS belong to martensite/bainite phase and only little information on retained austenite (RA) residual stress state in carbonitrided specimens is available.…”

Neue Randschichtgefüge carbonitrierter Bauteile und deren Festigkeitseigenschaften

“…Folglich muss bei der Verwendung beider Verfahren eine Korrektur der in die Regelung einfließenden Größen in Abhängigkeit von der Ammoniakzugabe zur Atmosphäre vorgenommen werden. Auch Bischoff [10] zeigte auf, dass Ammoniak im Trägergas eine erhebliche Wirkung auf die Gasgleichgewichte hat, da durch die Verdünnung der Aufkohlungsatmosphäre durch Ammoniak selbst und dessen Zerfallsprodukte aus der homogenen und heterogenen Gasphasenpyrolyse der CO-Gehalt sinkt, wie in Bild 5 nachvollzogen werden kann. Die Sauerstoffsonde wiederum reagiert auf die Verdünnung nicht, sondern misst nur das Oxidationspotenzial der Atmosphäre.…”

“…Gegenüberstellung der baugleichen Öfen mit unterschiedlichem Retortenmaterial bezüglich der Aufstickungswirkung bei gleicher Begasungsrate [10] Fig. 6.…”

“…6. Impact of the retort material and its condition on the nitrogen content in iron foils after carbonitriding with the same ammonia addition [10] HTM Journal of Heat Treatment and Materials downloaded from www.hanser-elibrary.com by 52.183.12.225 on April 10, 2019 For personal use only.…”

Development of a Prediction Method for Carbonitrided Surface Carbon and Nitrogen Contents by Computational Thermodynamics and Validation by Carbonitriding for Pure Iron

“…In contrast, during the gas carbonitriding process, both carbon and nitrogen are absorbed into steel surfaces simultaneously, and compared to carburizing, this process can significantly increase wear resistance. 2,3) As a result, although considerable research has been carried out in this field, [1][2][3][4][5][6][7][8] the target carbon and nitrogen contents have been difficult to achieve using controlled processes due to the interactions of carbon and nitrogen during the process, in addition to the lack of a sufficient control system for automatic control of the nitrogen potential in the atmosphere. Carbonitrided components contain high amounts of both carbon and nitrogen, which leads to higher volume fractions of the retained austenite.…”