Simulation und praktische Anwendung des geregelten Carbonitrierens von niedriglegierten Stählen

Von:

Marian Georg Skalecki

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Das Carbonitrieren dient der Verbesserung der Eigenschaften von Stahlbauteilen durch die Anreicherung der Randschicht mit Kohlenstoff und Stickstoff. Heutzutage finden dabei insbesondere niedriglegierte Einsatz- und Wälzlagerstähle Anwendung. Das Verfahren bringt Vorteile bei Bauteilen der Antriebstechnik, wie Zahnrädern und Lagern. Die Kohlenstoff- und Stickstoffkonzentration sowie deren Tiefenverteilung bedingen neben anderen Faktoren durch die Einstellung definierter Gefüge maßgeblich die erzielten Eigenschaften, wie Dauerfestigkeit und Verschleißbeständigkeit. Optimale Profile bewirken eine gezielt eingestellte Mikrostruktur aus Martensit, Restaustenit, fein verteilten Ausscheidungen, wie Carbiden und Nitriden, und Druckeigenspannungen am Rand. Die Verbesserung der Prozesssicherheit durch die Regelung des Carbonitrierens und die Simulation der tatsächlichen Kohlenstoff- und Stickstoffprofile führt zur Möglichkeit der gezielten Einstellung von optimal auf die Beanspruchung angepassten Zuständen. In der vorliegenden Arbeit wird erstmalig die Anwendung des geregelten Carbonitrierens und die Simulation der werkstoffabhängigen Kohlenstoff- und Stickstoffkonzentrationen sowie auftretenden Ausscheidungen erarbeitet und bewertet. Durch diese Untersuchungen wird das geregelte Carbonitrieren als Verfahren mit hohem Anwendungspotential für hochbeanspruchte Bauteile der Antriebstechnik in Richtung eines prozesssicheren Wärmebehandlungsverfahrens weiterentwickelt.