DD281424A5 - METHOD FOR PRODUCING EPSILON CARBONITRIDE LAYERS DEFINED COMPOSITION - Google Patents

METHOD FOR PRODUCING EPSILON CARBONITRIDE LAYERS DEFINED COMPOSITION Download PDF

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DD281424A5 DD29783286A DD29783286A DD281424A5 DD 281424 A5 DD281424 A5 DD 281424A5 DD 29783286 A DD29783286 A DD 29783286A DD 29783286 A DD29783286 A DD 29783286A DD 281424 A5 DD281424 A5 DD 281424A5
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Joachim Kunze
Siegfried Boehmer
Hans-Joachim Berg
Heinz Zimdars
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Akad Wissenschaften Ddr
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von e-Karbonitridschichten definierter Zusammensetzung auf Bauteile aus Eisenwerkstoffen, die einem Verschleisz und/oder einer Korrosion unterliegen. Anwendungsgebiet ist die Waermebehandlung in gesteuerter Atmosphaere. Fuer eine vorgegebene Schichtzusammensetzung werden zunaechst die Nitrierkennzahl r und die Kohlungskennzahl s festgestellt. Dann wird, ausgehend von den bekannten thermodynamischen Daten des Ammoniakgleichgewichts, der Wasserdampfbildung und des Wassergasgleichgewichts mit Hilfe ueblicher stoechiometrischer Ansaetze die Zusammensetzung eines Gasgemsiches mit entsprechenden Werten der Nitrierkennzahl r und der Kohlungskennzahl s ermittelt. Danach wird eine Mindestmenge dieses Gasgemisches, jedoch mit hoeherem Anteil an unzersetztem Ammoniak, in den Reaktionsraum eingelassen. Die sich im Reaktionsraum einstellende Zusammensetzung des Gasgemisches wird bestimmt, mit dem Sollwert des Gasgemisches verglichen und entsprechend nachreguliert. Das erfindungsgemaesze Verfahren ist mit Zusatz von CO202 besonders fuer geringe Kohlenstoffgehalte, vorzugsweise 1 * und hohe Stickstoffgehalte, bevorzugt 6 * in der e-Karbonitridschicht geeignet. Bei hohem O2-Zusatz geht das Verfahren in ein Oxidkarbonitrieren ueber. Mit Zusatz von COO2 oder COCO2 werden hohe Kohlenstoffgehalte, zwischen 1 und ueber 4 * und ein groszer Bereich der Stickstoffgehalte, zwischen 3 und 10 * in der e-Karbontridschicht erzielt. Dabei wird der Sauerstoff bevorzugt in Form von Luft zugesetzt.{Eisenwerkstoffe; Verschleisz; Korrosion; Waermebehandlung; Schichtzuammensetzung; e-Karbonitridschicht; Nitrierkennzahl; Kohlungskennzahl; Oxikarbonitrieren; Kohlenstoffgehalt; Stickstoffgehalt; Gasgemisch}The invention relates to a method for producing e-carbonitride layers of defined composition on components made of ferrous materials, which are subject to wear and / or corrosion. Field of application is the heat treatment in a controlled atmosphere. For a given layer composition, first the nitriding index r and the coal index s are determined. Then, based on the known thermodynamic data of the ammonia equilibrium, the formation of water vapor and the water gas equilibrium with the aid of conventional stoichiometric approaches, the composition of a gas mixture with corresponding values of the nitriding coefficient r and the carbon coefficient s is determined. Thereafter, a minimum amount of this gas mixture, but with a higher proportion of undecomposed ammonia, is admitted into the reaction space. The composition of the gas mixture in the reaction space is determined, compared with the desired value of the gas mixture and readjusted accordingly. The inventive method is particularly suitable for low carbon contents, preferably 1 * and high nitrogen contents, preferably 6 * in the e-carbonitride with addition of CO 2 O 2. With high O2 addition, the process goes into an oxide carbonitriding over. With the addition of COO2 or COCO2 high carbon contents, between 1 and over 4 * and a large range of nitrogen contents, between 3 and 10 * in the e-carbon tride layer can be achieved. The oxygen is preferably added in the form of air. {Ferrous materials; Verschleisz; Corrosion; Heat Treatment; Schichtzuammensetzung; e-carbonitride; nitriding; carburizing; Oxikarbonitrieren; Carbon content; Nitrogen content; Gas mixture}

Description

Hierzu 5 Seiten ZeichnungenFor this 5 pages drawings

Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention

Dio Erfindung bezieht sich auf eine Wärmebehandlung in gesteuerter Atmosphäre. Objekte, bei denen die Anwendung der Erfindung möglich und zweckmäßig ist, sind Bauteile aus Eisenwerkstoffen, die einem Verschleiß und/oder einer Korrosion unterliegen.The invention relates to a heat treatment in a controlled atmosphere. Objects in which the application of the invention is possible and expedient are components made of ferrous materials, which are subject to wear and / or corrosion.

Charakteristik dec bekannten Standes der TechnikCharacteristic of the known state of the art

Die herkömmliche Karbonitrierverfahren verwenden verfahrenstypische Kombinationen von Ammoniak mit kohlenstoffhaltigen (iaskomponenten zur Erzeugung von ε-Verbindungsschichten, deren Zusammensetzung durch die Gasatmosphäre festgelegt ist. Gemäß DD-PS 113773, DE-OS 2930165 und DE-AS 1521450 werden z. B. bestimmt Zusätze von Exo- bzw. Endogas einzeln oder in einer zeitlichen Kombination genutzt. Nach DD-PS 111098 erfolgt ein Zusatz von Sauerstoff (Luft) zum Ammoniak, jm den Nitriervorgang zu intensivieren, wobei der Sauerstoffgehalt im Frischgas und der Wasserstoffgehalt im Abgas analysiert und geregelt werden. Gemäß DD-PS 227802, DD-PS 222415 und DD-PS 222416 ist es möglich, mit Festelektrolyt-Gassensoren und teilweise zersetztem Ammoniak auch das Verhältnis Pmi/Ph,3'2 zu messen.The conventional carbonitriding methods use process-typical combinations of ammonia with carbonaceous components for producing ε-bonding layers, whose composition is defined by the gas atmosphere According to DD-PS 113773, DE-OS 2930165 and DE-AS 1521450, for example, additives of According to DD-PS 111098, an addition of oxygen (air) to the ammonia takes place, in order to intensify the nitriding process, the oxygen content in the fresh gas and the hydrogen content in the exhaust gas being analyzed and regulated. According to DD-PS 227802, DD-PS 222415 and DD-PS 222416 it is possible to measure with solid electrolyte gas sensors and partially decomposed ammonia and the ratio Pmi / Ph, 3 ' 2 .

In neueren Veröffentlichungen beispielsweise M.Hillert, M. Jarl: Metall. Trans. A, Vol. 6A (1975), S. 553-559; J. Kunze: Steel Research 57, (1986) 8, S.361-367; H.-J.Berg: Dissertation A, Bergakademie Freiberg 1985; H.-J.Spies, S.Böhmer: Vortrag 5. Internat. Kongress über die Wärmebehandlung von Werkstoffen, Budapest, Sept. 1986 (Proceedings) wird dargestellt, wie der Stickstoffgehalt i.n ε-Nitrid vom Partialdruckverhältnis pNH,/pH,3/2 abhängt.In recent publications, for example, M.Hillert, M. Jarl: Metall. Trans. A, Vol. 6A (1975), pp. 553-559; J. Kunze: Steel Research 57, (1986) 8, pp. 361-367; H.-J.Berg: Dissertation A, Bergakademie Freiberg 1985; H.-J.Spies, S.Böhmer: Lecture 5. Internat. Congress on Heat Treatment of Materials, Budapest, Sept. 1986 (Proceedings) shows how the nitrogen content in ε-nitride depends on the partial pressure ratio p NH , / pH, 3/2 .

Mit diesen Lösungsvorschlägen und Erkenntnissen ist es nicht möglich, ε-Verbindungsschichten mit unterschiedlichem Stickstoff- und Kohlenstoffgehalten gezielt herzustellen. Die meßtechnische Überwachung der Gas-Karbonitrieratmosphären nach dem Vorbild des konventionellen und des Gas-Oxinitrierens war auf Grund des unzureichenden Kenntnisstandes nicht realisierbar. Weiterhin gibt es bisher keine Methode zur Vorgabe und Korrektur der für bestimmte Schichtzusammensetzungen erforderlichen Zusammensetzungen der F.:sch- und Reaktionsgasatmosphären, die das schichtflexible Nitrieren ermöglichen konnten.With these proposed solutions and findings, it is not possible to selectively produce ε-bonding layers with different nitrogen and carbon contents. The metrological monitoring of the gas-carbonitriding atmospheres on the model of conventional and gas Oxinitrierens was not feasible due to the insufficient level of knowledge. Furthermore, there has hitherto been no method for prescribing and correcting the compositions of the F.sub.sch and reaction gas atmospheres required for certain layer compositions, which could enable layer-flexible nitriding.

Ziel der ErfindungObject of the invention

Ziel der Erfindung ist es, ε-Karbonitridschichten definierter Zusammensetzung herzustellen und während des Prozesses Einfluß auf die Schichtzusammensetzung zu nehmen.The aim of the invention is to produce ε-carbonitride layers of defined composition and to influence the layer composition during the process.

Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben, das die Zusammenhänge zwischen Nitrier- und Kohlungspotential berücksichtigt und eine exakte Steuerung der Gaszusammensetzung im Reaktionraum ermöglicht. Die Aufgabe wird durch eine Wärmebehandlung in einem Gasgemisch aus Ammoniak, Stickstoff, Wasserstoff, Kohlenmonoxid, Kohlendioxid und Wasserdampf gelöst. Erfindungsgemäß werden für eine vorgegebene Schichtzusammensetzung die Nitrierkennzahl r und die Kohlungskennzahl s festgestellt. Dann wird, ausgehend von den bekannten thermodynamischen Daten des Ammoniakgleichgewichts, der Wasserdampfbildung und des Wassergasgleichgewichts mit Hilfe üblicher stöchiometrischer Ansätze die Zusammensetzung eines Gasgemisches mit entsprechenden Werten der Nitrierkennzahl und der Kohlungskennzahl s ermittelt. Danach wird eine Mindestmenge dieses Gasgemisches, jedoch mit höherem Anteil an unzusetztem Ammoniak, in den Reaktionsraum eingelassen. Die sich im Reaktionsraum einstellende Zusammensetzung des Gasgemisches wird bestimmt, mit dem Sollwert des Gasgemisches verglichen und entsprechend nachreguliert. Vorzugsweise werden die für die vorgegebene zeitlich konstante oder variable Zusammensetzung der ε-Karbonitridschicht die zugehörigen Werte der Nitrierkennzahl r und der Kohlungskennzahl s aus einem Diagramm Fig. 1 entnommen. Zweckmäßigerweise wird die den erforderlichen Werten der Nitrier- r und der Kohlungskennzahl s entsprechende Zusammensetzung des Gasgemisches durch Vorgabe der Anteile dos Ammoniaks, des Stickstoffs und des Kohlenstoffträgers und durch Anpassung der zuzugebenden Menge des Sauerstoffträgers und des Umfanges der Ammoniakzersetzung unter Berücksichtigung der anlagenspezifischen Ammoniakzersetzung ermittelt. Eine Variante der Erfindung sieht vor, daß die Zusammensetzung des sich im Reaktionsraum einstellenden Gasgemisches und/oder des Abgases vorzugsweise mit Gassensoren bestimmt wird und die Sollwerte der Nitrier- r und der Kohlungskennzahl s bzw., bei Verwendung von Gassensoren, die Spannungsanzeigen mit den Istwerten verglichen werden. Vorzugsweise wird das Nachregulieren der Zusammensetzung des Gasgemisches durch Variation der Menge des Sauerstoffträgers und/oder der Menge des Kohlenstoffträgers und/oder des Umfanges der Ammoniakzersetzung durch Erhöhung des Gesamt-Gasdurchsatzes oder durch Ammoniakspaltung in einem Katalysator vorgenommen. Eine zeitlich veränderliche Schichtzusammensetzung wird zweckmäßigerweise durch Variation der Zusammensetzung des Gasgemisches nach einem vorgegebenen Regime erreicht. Der Vergleich des sich im Reaktionsraum einstellenden Gasgemische)! mit den Sollwerten wird vorzugsweise mit einem Computer vorgenommen.The invention has for its object to provide a method that takes into account the relationships between nitriding and Kohlungspotential and allows precise control of the gas composition in the reaction chamber. The object is achieved by a heat treatment in a gas mixture of ammonia, nitrogen, hydrogen, carbon monoxide, carbon dioxide and water vapor. According to the invention, the nitriding index r and the carbon coefficient s are determined for a given layer composition. Then, based on the known thermodynamic data of the ammonia equilibrium, the formation of water vapor and the water gas equilibrium using conventional stoichiometric approaches, the composition of a gas mixture with corresponding values of the nitriding index and the carbon coefficient s determined. Thereafter, a minimum amount of this gas mixture, but with a higher proportion of unzusetztem ammonia, is admitted into the reaction space. The composition of the gas mixture in the reaction space is determined, compared with the desired value of the gas mixture and readjusted accordingly. The associated values of the nitriding characteristic number r and the coefficient of carbon number s are preferably taken from a diagram FIG. 1 for the given time-constant or variable composition of the ε-carbonitride layer. Expediently, the composition of the gas mixture corresponding to the required values of the nitrating agent and carbon number s is determined by predetermining the proportions of ammonia, nitrogen and carbon carrier and by adapting the amount of oxygen carrier to be added and the extent of ammonia decomposition, taking into account the plant-specific ammonia decomposition. A variant of the invention provides that the composition of the gas mixture and / or the exhaust gas that occurs in the reaction space is preferably determined using gas sensors, and the nominal values of the nitriding and carbon numbers s or, if gas sensors are used, the voltage displays with the actual values be compared. Preferably, the back-regulation of the composition of the gas mixture is carried out by varying the amount of the oxygen carrier and / or the amount of the carbon carrier and / or the extent of the ammonia decomposition by increasing the total gas flow rate or by ammonia cleavage in a catalyst. A time varying layer composition is conveniently achieved by varying the composition of the gas mixture according to a predetermined regime. The comparison of the in the reaction space adjusting gas mixtures)! with the setpoints is preferably made with a computer.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist mit Zusatz von CO2 + O2 besonders für geringe Kohlenstoffgehalte, vorzugsweise < 1 Ma.·% und hohe Stickstoffgehalte, bevorzugt > 6Ma.-%, in der ε -Karbonitridschicht geeignet. Bei hohem GyZusatz geht das Verfahren in ein Oxikarbonitrieren über. Mit Zusatz von CO + O2 oder CO + COj werden hohe Kohlenstoffgehalte, zwischen 1 und übet 4 Ma.-% und ein großer Bereich der Stickstoffgehalte, zwischen 3 und 10Ma.-% in der ε-Karbonitridschicht erzielt. Dabei wird der Sauerstoff bevorzugt in Form von Luft zugesetzt. Die Mengen des Kohlenstoffträgers und der Luft sind so zu bemessen, daß die Explosionsgrenzen der Gasmischung nicht erreicht werden. Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht die Anpassung der Zusammensetzung der ε-Karbonitidschicht an ihre Beanspruchung und den Kohlenstoffgehalt des Grundwerkstoffes.The inventive method is particularly suitable for low carbon contents, preferably <1 Ma.% And high nitrogen contents, preferably> 6 Ma .-%, in the ε -Karbonitridschicht with addition of CO 2 + O 2 . At high Gy addition, the process goes into a Oxikarbonitrieren over. With the addition of CO + O 2 or CO + COj, high carbon contents, between 1 and 4% by weight and a large range of nitrogen contents, between 3 and 10% by mass are achieved in the ε-carbonitride layer. The oxygen is preferably added in the form of air. The amounts of the carbon carrier and the air are to be such that the explosion limits of the gas mixture are not reached. The method according to the invention makes it possible to adapt the composition of the ε-carbonitride layer to its stress and the carbon content of the base material.

Ausführungsbeispieleembodiments

Die Erfindung soll nachstehend an zwei Ausführungsbeispielen erläutert werden. Die zugehörigen Zeichnungen zeigen:The invention will be explained below with reference to two embodiments. The accompanying drawings show:

Fig. 1: Ein Diagramm zur Ermittlung der Nitrierkennzahl r und dor Kohlungskannzahl s in Abhängigkeit von Kohlenstoff- undFig. 1: A diagram for determining the nitriding index r and the Kohlungskannzahl s as a function of carbon and

Stickstoffgehalt der herzustellenden ε-KarbonitridschichtNitrogen content of the ε-carbonitride layer to be produced

Fig.2: Ein Diagramm zur Ermittlung der Frischgaszusammensetzung für vorgegebene Nitrierkennzahl r und Kohlungskennzahl s bei einem NH3-Gehalt von 50Vol.-%, einem CO2-Gehalt von 5Vol.-%, ReStN2 + O2 und einer2 shows a diagram for determining the fresh gas composition for a given nitriding ratio r and carbon coefficient s at an NH 3 content of 50% by volume, a CO 2 content of 5% by volume, ReStN 2 + O 2 and a

Wärmebehandlungstemperatur von 570°CHeat treatment temperature of 570 ° C

Fig. 3: Ein Diagramm zur Ermittlung der Frischgaszusammensetzung für vorgegebene Nitrierkennzahl r und Kohlungskennzahl s bei einem NHrGehalt von 50 Vol.-%, einem CO-Gehaltvon 5Vol.-%, ReStN2 + O2 und einer Wärmebehandlungstemperatur von 570cC.FIG. 3 shows a diagram for the determination of the fresh gas composition for predetermined nitriding r and carburizing s with an NH r content of 50 vol .-%, a CO-Gehaltvon 5Vol .-%, ReStN 2 + O 2 and a heat treatment temperature of 570 c C ,

Fig.4: Ein Diagramm zur Ermittlung des Differenzsignals AU, das der Nitrierkennzahl r in der Reaktionszone entspricht. Fig. 5: Ein Diagramm zur Ermittlung der Sondenspannung UR, das der Kohlungskennzahl s in der Reaktionszone entspricht.4 shows a diagram for determining the difference signal AU, which corresponds to the nitriding coefficient r in the reaction zone. 5 shows a diagram for determining the probe voltage U R , which corresponds to the carbon coefficient s in the reaction zone.

Beispiel 1example 1

Auf der Oberfläche eines Werkstückes aus C15 soll eine e-Verbindungsschicht mit N, = 6,7Ma.-%undc, = 0,9Ma.-% bei einer Wärmebehandlungstemperatur von 570 0C unter Zusatz von CO2 erze jgt werden. Zu diesem Zweck wird zunächst im Diagramm Flg. 1 bei 0,9Ma.-% C eine Senkrechte errichtet und im Schnittpunkt mit der einen Stickstoffgehalt von 6,7 Ma.-% darstellenden, von links unten nach rechts oben verlaufenden Kurve eine Waagerechte nach links gezogen. An der Abszisse wird die Nitrierkennzahl r = 1,48 und am Schnittpunkt beider Geraden aus den von rechts unten nach links oben verlaufenden Kurvenscharen die Kohlungskennzahl s = 0,21 abgelesen. Es soll mit einem Frischgas-Ausgangsgemisch, das 50VoI.-% NHj, 5 Vol.-% CO2 und als Rest Stickstoff enthält, gearbeitet werden. Da das Frischgasgemisch CO2 und Sauerstoff enthalten soll, ist die Zusammensetzung des Frischgases aus dem Diagramm Fig.2 zu entnehmen. Dazu wird bei r = 1,48 eine Waagerechte und bei s = 0,21 eine Senkrechte errichtet, in deren Schnittpunkt ip(NH3)„„. = 0,25 und <p(O2) = 0,005 abgelesen wird. Nunmehr wird der anlagenspezifische minimale Frischgasvolumenstrom eingestellt und in die Reaktionszone eingeleitet. Für die Nitrierkennzahl r = 1,5wirdausdem Diagramm Fig. 4AU = 27,6mV und für die Kohlungskennzahl s = 0,21 aus dem Diagramm Fig. 5Ur = -1086mV entnommen. Diese Sollwerte werden mit den Istwerten der Anzeige von zwei Gassensoren verglichen, von denen einer im Reaktionsgas und der zweite im Gasgemisch nach vollständiger Zersetzung des Ammoniaks und bei der Temperatur der Reaktionszone angeordnet ist. Die Nitrierkennzahl r wird durch Variation des Gesamtvolumenstromes bei konstanter Zusammensetzung des Frischgases bzw. durch partielle katalytische Zersetzung des Ammoniaks, die Kohlungskennzahl s durch Variation des Sauerstoff-Zusatzes so lange verändert, bis Soll- und Istwerte übereinstimmen.On the surface of a workpiece of C15, an e-bonding layer with N, = 6.7Ma .-% andc, = 0.9Ma .-% at a heat treatment temperature of 570 0 C with the addition of CO 2 is Erze jgt be. For this purpose, first in the diagram Flg. 1 at 0,9Ma .-% C erected a vertical and drawn at the intersection with the nitrogen content of 6.7 Ma .-% representing, running from bottom left to top right curve a horizontal to the left. The abscissa shows the nitriding index r = 1.48 and, at the intersection of both straight lines, the coal index s = 0.21 is read from the families of curves running from bottom right to top left. It should work with a fresh gas starting mixture containing 50VoI .-% NHj, 5 vol .-% CO 2 and the balance nitrogen. Since the fresh gas mixture should contain CO 2 and oxygen, the composition of the fresh gas from the diagram Fig.2 can be seen. For this purpose, a horizontal is established at r = 1.48 and a vertical at s = 0.21, at the intersection of which ip (NH 3 ) "". = 0.25 and <p (O 2 ) = 0.005 is read. Now the plant-specific minimum fresh gas volume flow is adjusted and introduced into the reaction zone. For the nitriding index r = 1.5, FIG. 4AU = 27.6mV is taken from the diagram and s = 0.21 for the coal coefficient s from the diagram FIG. 5Ur = -1086mV. These set values are compared with the actual values of the display of two gas sensors, one of which is arranged in the reaction gas and the second in the gas mixture after complete decomposition of the ammonia and at the temperature of the reaction zone. The nitriding index r is changed by variation of the total volume flow at a constant composition of the fresh gas or by partial catalytic decomposition of the ammonia, the carbon coefficient s by variation of the oxygen additive until set and actual values agree.

Beispiel 2Example 2

Auf der Oberfläche eines Werkstücks aus C15 soll eine ε-Verbindungsschicht mit N = 5,5Ma.-%undC = 1,8Ma.-% bei einer Wärmebehandlungstemperatur von 570°C unter Zusatz von CO erzeugt werden. Aus dem Diagramm Fig. 1 werden, wie bereits (Beispiel 1) beschrieben, r = 1,32 unds = 0,34 ermittelt. Die Frischgaszusammensetzung soll 50Vol.-% NHa, 5Vol.-%CO, Rest Stickstoff enthalten. Sie ist aus dom Diagramm Fig. 3 mit φ(ΝΗ3),,,,. = 0,25 und φ(Ο2) = 0,022 zu entnehmen. Der entsprechende Frischgasvolumenstrom wird eingestellt und in den Reaktionsraum eingeleitet. Analog Beispiel 1 wird aus dem Diagramm Fig. 4 AU = 26,8mV und Fig. 5 Ur = -1103mV entnommen. Wie beschrieben, erfolgt die Regulierung, bis Soll- und Istwerte übereinstimmen.On the surface of a workpiece of C15, an ε-bonding layer with N = 5.5Ma .-% andC = 1.8Ma .-% at a heat treatment temperature of 570 ° C with the addition of CO is to be generated. From the diagram of FIG. 1, as already described (example 1), r = 1.32 and s = 0.34 are determined. The fresh gas composition should contain 50% by volume NHa, 5% by volume CO, balance nitrogen. It is from dom diagram Fig. 3 with φ (ΝΗ 3 ) ,,,,. = 0.25 and φ (Ο 2 ) = 0.022. The corresponding fresh gas volume flow is adjusted and introduced into the reaction space. Analogously to Example 1, Fig. 4 AU = 26.8 mV and Fig. 5 Ur = -1103 mV are taken from the diagram. As described, the regulation takes place until setpoints and actual values coincide.

Claims (7)

Patentansprüche:claims: 1. Verfahren zur Herstellung von ε-Karbonitridschichten definierter Zusammensetzung durch Wärmebehandlung in einem Gasgemisch aus Ammoniak, Stickstoff, Wasserstoff, Kohlenmonoxid, Kohlendioxid und Wasserdampf, dadurch gekennzeichnet, daß für eine vorgegebene Schichtzusammensetzung die Nitrierkennzahl r und die Kohlungskennzahl s festgestellt werden, dann, ausgehend von den bekannten thermodynamischen Daten des Ammoniakgleichgewichtes, der Wasserdampfbildung und des Wassergasgieichgewichtes mit Hilfe üblicher stöchiometrischer Ansätze die Zusammensetzung eines Gasgemisches mit entsprechenden Werten der Nietrierkennzahl r und der Kohlungskennzahl s ermittelt und eina Mindestmenge dieses Gasgemisches, jedoch mit höherem Anteil an unzersetztem Arr.moniak, in den Reaktionsraum eingelassen wird, danach die Zusammensetzung des sich im Reaktionsraum einstellenden Gasgemisches bestimmt, mit dem Sollwert verglichen und nachreguliert wird.1. A process for the preparation of ε-carbonitride layers of defined composition by heat treatment in a gas mixture of ammonia, nitrogen, hydrogen, carbon monoxide, carbon dioxide and water vapor, characterized in that for a given layer composition, the nitriding index r and the carbon coefficient s are determined, then, starting from the known thermodynamic data of the ammonia equilibrium, the formation of water vapor and the Wassergasgieichgewichtes using conventional stoichiometric approaches, the composition of a gas mixture with corresponding values of the Nietrierkennzahl r and the coal index s and aa minimum amount of this gas mixture, but with a higher proportion of undecomposed Arr.moniak, in the reaction space is let in, then the composition of the gas mixture which is established in the reaction space is determined, compared with the desired value and readjusted. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für die vorgegebene zeitlich konstante oder variable Zusammensetzung der ε-Karbonitridschicht die zugehörigen Werte der Nitrierkennzahl r und der Kohlungskennzahl s aus einem Diagramm (Fig. 1) entnommen werden.2. The method according to claim 1, characterized in that for the predetermined time-constant or variable composition of the ε-carbonitride layer, the associated values of the Nitrierkennzahl r and the Kohlungszahl s are taken from a diagram (Fig. 3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die den erforderlichen Werten der Nietrier- r und der Kohlungskennzahl s entsprechende Zusammensetzung des Gasgemisches durch Vorgabe der Anteile des Ammoniaks, des Stickstoffs und des Kohlenstoffträgers und durch Anpassung der zuzugebenden Menge des Sauerstoffträgers und des Umfanges der Ammoniakzersetzung unter Berücksichtigung der anlagenspezifischen Ammoniakzersetzung ermittelt wird.3. The method according to claim 1 and 2, characterized in that the necessary values of the Nietrier- r and the coal coefficient s corresponding composition of the gas mixture by specifying the proportions of ammonia, nitrogen and carbon support and by adjusting the amount of the oxygen carrier to be added and the extent of ammonia decomposition is determined taking into account the plant-specific ammonia decomposition. 4. Verfahren nach Anspruch 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusammensetzung des sich im Reaktionsraum einstellenden Gasgemisches und/oder des Abgases vorzugsweise mit Gassensoren bestimmt wird und die Sollwerte der Nitrier- und Kohlungskennzahlen bzw. bei Verwendung von Gassensoren die Spannungsanzeigen mit den Istwerten verglichen werden.4. The method according to claim 1 and 3, characterized in that the composition of the adjusting in the reaction chamber gas mixture and / or the exhaust gas is preferably determined with gas sensors and the setpoints of Nitrier- and Kohlkennzahlen or when using gas sensors, the voltage displays with the actual values be compared. 5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Nachregulieren der Zusammensetzung des Gasgemisches durch Variation der Menge des Sauerstoffträgers und/oder der Menge des Kohlenstoffträgers und/oder des Umfangs der Ammoniakzersetzung durch Erhöhung des Gesamt-Gasdurchsatzes oder durch Ammoniakspaltung in einem Katalysator vorgenommen wird.5. The method according to claim 1, characterized in that the readjustment of the composition of the gas mixture by varying the amount of the oxygen carrier and / or the amount of carbon carrier and / or the extent of ammonia decomposition by increasing the total gas flow rate or by ammonia cleavage in a catalyst made becomes. 6. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine zeitlich veränderliche Schichtzusammensetzung durch Variation der Zusammensetzung des Gasgemisches nach ainem vorgegebenen Regime erreicht wird.6. The method according to claim 1 and 2, characterized in that a time-varying layer composition is achieved by varying the composition of the gas mixture according to a predetermined regime. 7. Verfahren nach Anspruch 1, 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Vergleich des sich im Reaktionsraum einstellenden Gasgemisches mit den Sollwerten mittels Computer vorgenommen wird.7. The method according to claim 1, 3 and 4, characterized in that the comparison of the adjusting gas mixture in the reaction chamber is made with the desired values by means of computer.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5254183A (en) * 1991-12-20 1993-10-19 United Techynologies Corporation Gas turbine elements with coke resistant surfaces
US5298091A (en) * 1991-12-20 1994-03-29 United Technologies Corporation Inhibiting coke formation by heat treating in nitrogen atmosphere

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