Nitrieren

Nitrieren ist ein Randschichtverfahren, bei dem Stickstoff bei etwa 500 bis 580 Grad Celsius in die Oberfläche eindiffundiert und dort harte Nitride bildet. Weil dabei nicht gehärtet und nicht abgeschreckt wird, bleibt der Verzug minimal. Das Werkstück bekommt eine sehr harte, verschleissfeste Randschicht und behält seinen zähen Kern.

Genau das macht Nitrieren im Werkzeug- und Formenbau so attraktiv: fertig bearbeitete Formplatten und Werkzeuge lassen sich nachträglich veredeln, ohne dass die Maßhaltigkeit verloren geht.

Wie Nitrieren funktioniert

Das Bauteil wird in einer stickstoffabgebenden Atmosphäre auf Temperatur gebracht und dort gehalten. Der Stickstoff wandert in die Randzone und verbindet sich mit Legierungselementen wie Chrom, Molybdän, Vanadium und Aluminium zu Nitriden. Diese Nitride sind sehr hart und liegen fein verteilt in der Randschicht.

Dabei entstehen zwei Zonen:

• Verbindungsschicht, aussen, nur wenige Mikrometer dick, sehr hart und chemisch beständig. Wird wegen ihres Aussehens im Schliffbild auch weisse Schicht genannt.
• Diffusionszone, darunter, deutlich dicker. Hier sitzen die Nitride im Gefüge und erzeugen Druckeigenspannungen, die die Dauerfestigkeit erhöhen.

Der entscheidende Unterschied zum Härten: die Temperatur bleibt unter der Umwandlungstemperatur des Stahls. Es gibt keine Gefügeumwandlung im Kern und kein Abschrecken. Damit fällt die Hauptursache für Verzug weg.

Die Verfahren im Vergleich

Welches Verfahren passt, entscheidet der Betrieb, der nitriert. Für die Materialauswahl ist wichtiger, ob der Werkstoff überhaupt nitrierfähig ist.

Welche Stähle sind nitrierfähig?

Nitrieren funktioniert nur, wenn der Stahl Legierungselemente enthält, die stabile Nitride bilden. Chrom, Molybdän, Vanadium und Aluminium sind die wichtigsten. Unlegierte Stähle nehmen zwar Stickstoff auf, erreichen aber keine brauchbare Randhärte.

Die Angaben stammen aus unseren eigenen Werkstoff-Datenblättern. Weitere Sorten findest du im Präzisionsflachstahl und bei den gehärteten Platten.

Was Nitrieren bringt

• Sehr harte Randschicht bei zähem Kern
• Deutlich höhere Verschleissfestigkeit, besonders gegen Abrasion und Adhäsion
• Druckeigenspannungen in der Randzone, dadurch höhere Dauerfestigkeit
• Bessere Korrosionsbeständigkeit als der unbehandelte Grundwerkstoff, vor allem bei Nitrocarburieren
• Minimaler Verzug, weil nicht abgeschreckt wird. Fertig bearbeitete Teile bleiben maßhaltig
• Weniger Neigung zum Kaltverschweissen bei Gleitpaarungen

Wo die Grenzen liegen

• Dünne Schicht. Die Härte sitzt nur in der Randzone. Bei hoher Flächenpressung kann die Schicht eindrücken, weil der Kern nachgibt. Dann ist Durchhärten die bessere Wahl.
• Werkstoffabhängig. Ohne nitridbildende Legierungselemente bringt das Verfahren nichts.
• Kaum nachbearbeitbar. Nach dem Nitrieren wird nur noch minimal nachgearbeitet, meist gestrahlt oder poliert. Wer nach der Behandlung spanend nachsetzt, nimmt die Schicht weg. Die Endbearbeitung gehört also davor.
• Kanten und Bohrungen. An scharfen Kanten kann die Verbindungsschicht spröde reagieren. Radien und Entgratung vorher einplanen.
• Konkrete Härtewerte hängen von Werkstoff, Verfahren und Behandlungsdauer ab und sind nicht pauschal angebbar. Sie kommen vom nitrierenden Betrieb.

Nitrieren, Härten oder Beschichten?

So kommst du an das Material

• Abmessung steht im Shop: direkt in den Warenkorb, Zuschnitt inklusive.
• Abmessung fehlt oder Sondermass: über das Kontaktformular anfragen, mit Werkstoff, Abmessung und Stückzahl.
• Unsicher, welcher Werkstoff zur geplanten Behandlung passt: kurz über Kontakt melden, wir klären das vor der Bestellung.

Häufige Fragen

Was ist Nitrieren?

Ein Randschichtverfahren, bei dem Stickstoff bei etwa 500 bis 580 Grad Celsius in die Oberfläche eindiffundiert und harte Nitride bildet. Das Ergebnis ist eine sehr harte Randschicht bei zähem Kern, ohne Abschrecken und damit fast ohne Verzug.

Was ist der Unterschied zwischen Nitrieren und Härten?

Beim Härten wird der ganze Querschnitt über die Umwandlungstemperatur gebracht und abgeschreckt, das erzeugt Festigkeit im Kern und Verzug. Beim Nitrieren bleibt die Temperatur darunter, es wird nicht abgeschreckt, und nur die Randschicht wird hart.

Verzieht sich ein Teil beim Nitrieren?

Deutlich weniger als beim Härten, weil das Abschrecken entfällt. Ganz ohne Formänderung geht es nicht, Spannungen aus der Vorbearbeitung können sich lösen. Deshalb wird oft vor dem Nitrieren spannungsarm geglüht.

Welche Stähle kann man nitrieren?

Stähle mit nitridbildenden Elementen wie Chrom, Molybdän, Vanadium oder Aluminium. Aus unserem Sortiment sind 1.2312, 1.2343 und 1.2379 laut Datenblatt nitrierbar beziehungsweise nitrierfähig. Unlegierte Stähle sind nicht geeignet.

Kann man nach dem Nitrieren noch bearbeiten?

Nur minimal, etwa polieren oder strahlen. Spanende Bearbeitung nimmt die harte Schicht wieder weg. Die Endbearbeitung gehört vor die Behandlung.

Ist nitrierter Stahl rostfrei?

Nein. Die Korrosionsbeständigkeit verbessert sich gegenüber dem unbehandelten Grundwerkstoff, besonders beim Nitrocarburieren, aber nitrierter Werkzeugstahl ist kein Edelstahl.

Nitrieren oder beschichten?

Nitrieren gibt eine harte, tragfähige Randschicht, eine PVD-Beschichtung eine sehr dünne, extrem harte Deckschicht mit geringer Reibung. Häufig wird kombiniert: erst nitrieren als tragfähige Basis, dann beschichten.

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