DE2324918B2 - Verfahren zur herstellung von epsilon-karbonitridschichten auf teilen aus eisenlegierungen - Google Patents

Verfahren zur herstellung von epsilon-karbonitridschichten auf teilen aus eisenlegierungen

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DE2324918B2 DE19732324918 DE2324918A DE2324918B2 DE 2324918 B2 DE2324918 B2 DE 2324918B2 DE 19732324918 DE19732324918 DE 19732324918 DE 2324918 A DE2324918 A DE 2324918A DE 2324918 B2 DE2324918 B2 DE 2324918B2
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Description

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 10 zur Durchführung in einem taktweise arbeiten den Ofen mit einer oder mehreren der Ofenkammei zageordneten Gasschleuse(n), dadurch gekenn zeichnet, daß in der Ofenkammer durch Zufuhi von Exo-Gas und NH3 ständig die Gasatmosphäre aufrechterhalten und in die Schleuse(n) ständig eine für die Spülung innerhalb der Taktzeit aus reichende Exo-Gas-Menge eingeführt und die gleiche Exo-Gas-Menge an den entsprechenden Austrittsstellen abgeblasen wird.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Exo-Gas und das NH3 in konzentrischen Rohren in die Ofenkammer eingeleitet werden.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellunc von ε-Karbonitridschichten auf Teiltn aus Eisenlegierungen in einer Ofenkammer, in einer Gasatmosphäre aus teilweise gespaltenem, gegebenenfalls mil N2 verdünntem NH3 in Gegenwart von CO2 in einem Temperaturbereich von 500 bis 6500C.
Es ist bekannt, daß homogene ε-Karbonitridschichten auf aus Eisenlegierungen bestehenden Teilen verschleiß- und korrosionshemmend wirken und sich durch eine relativ große Zähigkeit auszeichnen.
Zur Herstellung einer solchen e-Karbonitridschichi sind sogenannte Salzbad-Karbonitrierverfahren bekannt, die es gestatten, bei einer Behandlungszeit von etwa 2 Stunden und bei einer Behandlungstemperatui von 57O0C eine ε-Karbonitridschicht von 10 bis 15 μηι auf den aus der jeweiligen Eisenlegierung bestehenden Tcüen zu erzeugen. Bei diesen Verfahren ist aber der Kohlenstoffgehalt in der ε-Karbonitridschicht nicht regelbar, auch ist die Prozeßautomatisierung schwierig. Außerdem sind die Cyanid-Cyanat-Salze der Salzbäder sehr giftig, so daß bei der Durchführung der Verfahren besondere Vorsichtsmaßnahmen erforderlich sind und außerdem beträchtliche Abwasserprobleme auftreten.
Es sind aber auch sogenannte Gas-Karbonitrierverfahren bekanntgeworden, bei denen die Herstellung der ε-Karbonitridschicht in einer entsprechenden Atmosphäre bei erhöhter Temperatur in einer Ofenkammer geschieht. Bei einem solchen aus der DT-OS 15 21 450 bekannten Verfahren erfolgt das Karbonitrieren in einer teilweise gespaltenes NH3 enthaltenden Atmosphäre, die einen Zusatz eines Kohlenwasserstoffs oder eines Kohlenwasserstoffgemisches enthält. Bei einem ähnlichen Verfahren, das in der DT-OS 21 35 763 beschrieben ist, wird der aus einem stickstoffhaltigen Gas bestehenden Atmosphäre CO (bis zu 30Vol.-%) und ein elementaren Sauerstoff enthaltendes Gas in bestimmten Anteilen zugesetzt. Eine Verbesserung der Nitrierwirkung einer teilweise gespaltenes NH3 enthaltenden Atmosphäre durch Zugabe eines Oxydationsmittels, beispielsweise H2O, ist in der DT-OS 15 21 607 erläutert. Bei einem anderen aus der DL-PS 60199 bekannten Verfahren zum Karbonitrieren von Baustählen und Gußeisen bei niedrigen Temperaturen wird eine Atmosphäre vcrwcndst, die Ammoniak in Mischung mit entweder
der in Gemisch verwendeten aliphatischen oder Vmiatischen Kohlenwasserstoffen als wirksame Nic *?Aojnponenten enthält, wobei zur Verdünnung der ken Bestandteile der Atmosphäre ein Trägerljeni Stickstoffgehalt und niedrigem Wasserbenutzt wird, um einerseits den Preis der Amosphäre herabzusetzen und andererseits eine Veri^serung der Nitrierwirkung dadurch zu erzielen, Hfl die denitrierende Wirkung von HrKomponenten litt wird
Kßsclvitet wird.
Beidiesen Verfahren, die bei einer Temperatur im Bereich von 5700C durchgeführt werden, besteht je- Ah eine beträchtliche Explosionsgefahr, weil die Behandlungstemperatur dicht unter der Zündtempe- *~L der Kohlenwasserstoffe liegt. Dies bringt inshLondere bei öfen Schwierigkeiten mit sich, bei Üen der Ofenkammer Schleusen zugeordnet sind. A ßerdem ist eine Regelung des Kohlenwasserstoff-
haltes in der ε-Karbonitridschicht nicht zu ver- *· kuchen während der Kohlenwasserstoffzusatz zur tmoschäie verhältnismäßig teuer ist.
Schließlich ist ein Gas-Karbonitrierverfahren aus A T)T OS 22 28 746 bekanntgeworden, bei dem eben-Ss mit einer Atmosphäre von teilweise gespaltenem L im Temperaturbereich von 550 bis 75O0C ge-
heilet wird und bei dem eine Kohlenstoffzufiih
η dem Kern der karbonitrierten Eisenlegierung aus h Hie ε-Karbonitridschicht erzielt werden soll. Hierbei
11 durch einen Sauerstoffzusatz oder den Zusatz SL sauerstoffhaltigen Gases (d. h. eines Sauerstoff-Γ-Irrrt für das auch CO2 genannt ist, eine Beein-Sng der Nitnerwirkung g erreicht 'werden. Dse Sphäre selbst wirkt nicht aufkohlend; dies wird aucn als unnötig betrachtet, weil der Kohlenstoff, wie
^ttiSenleeierUnS '" ^
tnd
XSTvÄn ist auf die Verwendung hochkohSstoffhaltigenEisenlegierungen(mindestensO,1"„) beschränkt. Außerdem ist die Diffusion des Kohlen-
%SS52SSi unterhalb jener der Bildung von Stickstoffaustenit liegt.
Eine sehr preiswerte Verfahrensdurchführung ergibt sich, wenn in die Ofenkammer eine Mischung von NH3 und ungereinigtem Exo-Gas in einer der erwähnten Einstellung des Nitrierpotentials PnH3/ Ph2 1-5 und des Partialdruckverhältnisses pco/pco-. entsprechenden Mengenverhältnis eingeführt wird, das zwischen 1 · 0,3 bis 1:3 liegt. Der genaue Wert dieses Mengenverhältnisses hängt von der jeweiligen Ofenkammergröße und der Chargenfläche ab.
Ungereinigtes Exo-Gas entsteht bei unterstöchiometrischer Verbrennung von kohlenwasserstoffhaltigen Brenngasen mit Luft und anschließender Abkühlung auf Raumtemperatur, wobei das Verbrennungswasser zum größten Teil abgeschieden wird.
Durch entsprechende Einstellung des Brenngas-Luft-Verhältnisses läßt sich erreichen, daß für das neue Verfahren ein Exo-Gas verwendet werden kann, bei dem die Summe der brennbaren Bestandteile unter 5VoI.-",; liegt, so daß die Explosionsgrenze nicht überschritten wird. Eine typische Zusammensetzung eines solchen erfindunesgemäß zu verwendenden Exo-Gases lautet: 2°' H2, 2% CO, 2% H2O, 10\ CO2. Rest N2 (Angabe in Vol.-%). . .
Besonders einfache Verhältnisse ergeben sich bei der Durchführung des neuen Verfahrens in einer gasbeheizten Ofenkammer, wenn das Exo-Gas aus cer auf ein entsprechendes Brenngas-Luft-Verhaltnis eingestellten Gasbeheizung der Ofenkammer entnommen und nach Wasserabscheidung unmittelbar in die Ofenkammer eingeleitet «ird. Die Wasserabscheidung geschieht in einfacher Weise beisp.eta dadurch daß das Exo-Gas durch einen Kuhler geleitet
" "in übri.en kann die Zusammensetzung des Exo-Gases durch ^ge.ung des Brenngas-Luft-Gemisch, der Gasbeheizung in der Ofenkammer konstant ge halten werden.
<s
S3
Eise„kata-
der karbonitrierten Schicht m.t Kohlenstoff aus der Atmosphäre durchgeführt w.rd. H.erbe, bedeuten, PNH3: Partialdruck des NH3 in der Ofenkammer p„,: Partia,d™ck ^ H,,» dcr O<~ pco: Partialdruck des CO in der Ofenkammer Pc01- Partialdruck des CO2 in der Ofenkammer.
hei ei
,^.. , abklingt. Vor der
ι^ΐ·....«.....& ~. jistfolgenden Charge wird er dann
ζ. Π. durch Luftzutritt wieder oxydiert.
65 der Ofenkammer geregelt werden. Hierbei wurde festgestellt, daß der C-Gchalt bei der bei dem neuen Verfahren verwendeten Gasatmosphäre ungefähr proportional mit dem H2-Gehalt
Das neue Verfahren kann mit Vorteil in einem schleu- In der Brennkammer 2 ist ein von einer Muffel 8 senlosen Chargenofen durchgeführt werden. Hierbei umschlossener gasdurchlässiger Rost 9 angeordnet, wird zweckmäßigerweise derart vorgegangen, daß auf dem die bei 10 angedeutete, aus Teilen aus Eisennach dem Einbringen der Teile in die Ofenkammer legierungen bestehende Charge sich befindet. Außerwährend des Aufheizens auf die Nitriertemperatur 5 dem ist in der Brennkammer 2 ein motorisch angedie in der Ofenkammer enthaltene Luft mit Exo-Gas triebenes Umwälzgebläserad 11 vorgesehen, das in ausgespült und nach dem Erreichen der Nitriertempe- der in F i g. 1 durch Pfeile angedeuteten Weise eine ratur zusätzlich das NH3 in die Ofenkammer einge- Gasumwälzung hervorruft. Durch entsprechende Geführt wird, dessen Zufuhr zu Beginn einer an die ei- staltung der Ofenkammer 2, der Muffel 8 und von gentliche Behandlungszeit anschließenden Abküh- io in der Ofenkammer 2 enthaltenen Gasführungslungsperiode wieder abgestellt wird, worauf die abge- kanälen 12 wird erreicht, daß das umgewälzte Gas kühlten Teile aus der Ofenkammer entnommen werden. von unten her durch den Rost 9 hindurchtritt und
Dieser Verfahrensablauf ist deshalb besonders damit die Charge 10 allseitig innig umspült. Vor dem einfach, weil das billige und explosionssichere Exo- Durchtritt durch den Rost 9 durchströmt das Gas Gas sowohl als Spülgas als auch als Reaktionsgas 15 der Ofenkammeratmosphäre noch eine als Bodenbenutzt wird. Obwohl das verwendete Exo-Gas an körper angeordnete Katalysatorschicht 13, die beisich gegenüber Eisen schwach oxydierend wirkt, hat spielsweise aus feinverteiltem Eisen auf einer porösen die praktische Erfahrung überraschenderweise gezeigt, Trägermasse besteht,
daß die Teile bei der Abkühlung blank bleiben. Die Luft-Brenngas-Zufuhr über die Zufuhrlei-
Das neue Verfahren kann aber auch in einen takt- 20 tungen 4, 5 zu den Strahlheizrohren 3 ist derart einweise arbeitenden, mit einer oder mehreren der Ofen- gestellt, öaß als Verbrennungsgas der Strahlheizkammer zugeordneten Gasschleuse^) durchgeführt rohre 3 üoer die Leitung 7 ein Exo-Gas austritt, das werden. Der Verfahrensablauf geschieht in diesem etwa aus 2% H2, 2% CO, 2% H2O, 10% CO2 und Falle mit Vorteil derart, daß in der Ofenkammer dem Rest N2 besteht. Dieses Exo-Gas wird durch durch Zufuhr von Exo-Gas und NH3 ständig die 25 einen Kühler 14 geleitet, wobei das abgeschiedene Gasatmosphäre aufrechterhalten und in die Schleuse(n) Wasser durch einen Wasserabscheider 15 abgeführt ständig eine für die Spülung innerhalb der Taktzeit wird. Sodann wird das Exo-Gas mittels einer Pumpe 16 ausreichende Exo-Gasmenge eingeführt und die gleiche in die Brennkammer 2 eingeführt und über eine Ab-Exo-Gasmenge an den entsprechenden Ofenaustritts- gasleitung 17 abgeführt. Bei 18 ist ein mit der Abgassiellen abgeblasen wird. Damit wird erreicht, daß 30 leitung 17 verbundenes Gasanalysegerät dargestellt, beim öffnen der äußeren Schleusentüre(n) nur nicht das zur Überwachung der Abgaszusammensetzung explosibles Exo-Gas und kein NH3- und H2-haltiges dient.
Nitriergas austritt, so daß jegliche Geruchsbelästigung Nach dem Einbringen der Charge 10 in die Ofenentfällt. Der Austritt des Nitriergases geschieht kammer 2 wird die in der Ofenkammer 2 enthaltene lediglich an dem Abgasstutzen des Ofens und der 35 Luft durch über die Pumpe 16 gefördertes Exo-Gas Schleuse(n). Außerdem kann beim Chargenwechsel ausgespült, während gleichzeitig die Ofenkammerkeine Luft in den Ofen gelangen, während anderer- atmosphäre auf etwa 57O°C, d. h. die Nitriertemperaseits in der Schleuse bzw. in den Schleusen keine tür aufgeheizt wird. Der Exo-Gas-Überschuß wird Mischung aus Luft und Nitriergas sich bilden kann, hierbei über eine Leitung 19 nach außen abgeblasen, womit auch die Gefahr eines explosiblen Luft-H2- 40 Nach Erreichen der Nitriertemperatur wird über Gasgemisches entfällt. eine Leitung 20 zusätzlich NH3 in die Ofenkammer 2
Schließlich ist es noch vorteilhaft, wenn das Exo- eingeführt, bis sich darin das gewünschte Nitrier-Gas und das NH3 in konzentrischen Rohren in die potential P\h3/Ph2 1>s zwischen 0,5 und 5 einstellt, Ofenkammer eingeleitet werden, weil diese beiden während das Partialdnickverhältnis pco/pcoj in der Stoffe bei Raumtemperatur feste Verbindungen bilden 45 Ofenkammer 2 zwischen 1 und 10 gehalten wird,
können, die zu Verstopfungen der Zufuhrleitungen Am Ende der eigentlichen Behandlungszeit wird führen. Bei konzentrischer Anordnung der Zufuhr- die Zufuhr des NH3 über die Leitung 20 abgestellt. leitung tritt sofort eine innige Vermischung der beiden worauf die abgekühlten Teile zum gegebenen Zeit-Gase an der Austrittsstelle aus den Zufuhrleitungen punkt aus der Ofenkammer 2 entnommen werden.
auf, ohne daß eine Verstopfung eintreten könnte. 5° Ist der in F i g. 1 dargestellte Ofen mit einer dei
In der Zeichnung sind zwei zur Durchführung des Brennkammer 2 zugeordneten Schleuse versehen, se
neuen Verfahrens eingerichtete Öfen schematisch wird diese ständig mit Exo-Gas gespült, während ir
dargestellt der Brennkammer die Nitrieratmosphäre mit den
Es zeigt angegebenen Nitrierpotential und dem erwähnter
F i g. 1 die Ofenkammer eines Chargenofen im 55 Partialdnickverhältnis dauernd aufrechterhalten wird
axialen Schnitt in einer Seitenansicht und An Stelle oder zusätzlich zu der Exo-Gas-Einleitun§
F i g. 2 einen Takt-Durchlaufofen mit Schleusen in die Brennkammer 2 kann auch eine Möglichkeil
im Längsschnitt in einer Seitenansicht und in sehe- vorgesehen werden, um COt(+Nj), beispielsweisf
matischer Darstellung. aus Flaschen, in die Brennkammer 2 einströmen zi
Der in F i g. 1 dargestellte Ofen 1 weist eine abge- 60 lassen. Dies ist insbesondere dann nötig, wenn die
schlossene und durch nicht dargestellte Türen zugang- Beheizung der Brennkammer 2 auf anderem, beispiels
liehe Ofenkammer 2 auf, in die Strahlheizrohre 3 weise elektrischem Wege geschieht, so daß keil
ragen, von denen zwei dargestellt sind und denen über Exo-Gas als Verbrennungsgas der Strahlheizrohre ':
zwei Leitungen 4,5 Luft und Brenngas zugeführt wird. zur Verfügung steht.
Das Brenngas-Luft-Gemisch tritt jeweils aus einer 65 Bei dem in F i g. 2 dargestellten Takt-Durchlauf
bei 6 angedeuteten Brennerdüse aus und verbrennt, ofen sind entsprechende Teile mit den gleichen Be
wobei die Abgase gesammelt und über eine Rohr- zugszeichen wie bei dem Chargenofen gemäß F i g. i
leitung 7 abgeführt werden. bezeichnet.
Die Ofenkammer 2 in der die auf einem geeigneten während die NH3-Zufuhr ebenfalls ständig über eine Transportorgan, beispielsweise einem gasdurchlässigen Leitung 37 erfolgt. Die Leitungen 36. 37 sind in der Rollenherd 22 ruhende Charge 10 enthalten ist, ist Nähe der Ofenkammer 2 bei 36er und 37a koaxial beidseitig durch zwei Türen 23, 24 abgeschlossen. Sie zueinander geführt, so daß das NH1, und das Exo-Gas enthält ein Umwälzgebläserad 11, das eine durch 5 erst im Augenblick des Eintrittes in die Ofenkammer 2 Pfeile angedeutete Gasströmung erzeugt, welche miteinander in Berührung kommen. Die Ofenkammer 2 gewährleistet, daß die die Charge IO bildenden Teile ist im übrigen über eine Leitung 38 an die Abgasinnig von dem die Ofenkammeratmosphäre bildenden Sammelleitung 17 angeschlossen, so daß sich konstante Gas umströmt sind. Hierbei kann ähnlich wie bei Druckverhältnisse ergeben. Die in der Ofenkammer 2 dem Ofen nach F i g. 1 unterhalb der Charge 10 eine io ständig aufrechterhaltene Temperatur liegt vorzugs-Eisen- oder Eisenoxydkatalysalorschicht vorgesehen weise bei etwa 570 C. Die Beheizung der Ofenkammer sein, die von dem umgewälzten Gas durchströmt und ist in F i g. 2 im einzelnen nicht dargestellt. Sie kann in F i g. 2 der besseren Übersichtlichkeit wegen im in an sich beliebiger Weise etwa mittels Strahlheizeinzelnen nicht veranschaulicht ist. rohren oder mittels elektrischer Heizelemente ge-
Beidseitig der Ofenkammer 2 ist jeweils eine Schleuse 15 schellen. Bei der Verwendung von brenngasbeheizten
25, 26 angeordnet, die ihrerseits nach außen hin durch Strahlheizrohren kann ähnlich wie bei dem Ofen
eine Tür 27 bzw. 28 verschlossen ist. nach F i g. 1 das Exo-Gas durch entsprechende Ein-
Die taktweise Beschickung der Ofenkammer 2 mit stellung des Brenngas-Luft-Verhältnisses der Strahleiner neuen Charge 10 geschieht von einer bei 29 heizrohre gewonnen werden.
schematisch angedeuteten Beschickungseinrichtung ao Die nach dem neuen Verfahren herstellbaren
aus, wobei bei geöffneter Tür 27 die zur Ofenkammer 2 e-Karbonitridschichten sollen anhand der folgenden
führende Tür 23 verschlossen ist, was durch ent- Beispiele veranschaulicht werden:
sprechende Verriegelung der beiden Türen gewähr- . I1
leistet ist. Die in der Ofenkammer 2 enthaltene Charge Beispiel 1
10 wird nach Abschluß der Behandlung und öffnen 25 In einer Atmosphäre aus 40°;, NH3, 35°OH„,
der Tür 24 in die Schleuse 26 überführt, worauf nach 5 % H2O, 5 % CO, 2 °0 CO2 und 13 % N2
Schließen der Tür 24 und Öffnen der Tür 23 die in der , , ,.8 „ χ g. _ ,_ _ 2 5)
Schleuse 25 enthaltene Charge 10 in die Ofenkammer IPmWPh, - l,v, Pio/Pco, - O)
eingeoracht wird. Der Schleuse 26 ist ein bei 30 ange- wurden Eisenproben (60 um dick) mit 0,10O C bei
deutetes Abschreckbad zugeordnet. Die Charge wird 30 57O0C und einem Druck von 1,05 atm 2 Stunden
wahlweise abgeschreckt oder in der Schleuse im Gas gehalten.
abgekühlt. Die abgeschreckte oder abgekühlte Charge Danach wiesen sie eine gleichmäßige und dichte
10 wird sodann nach Öffnen der Tür 28 auf eine bei 31 e-Karbonitridschicht von 14 μίτι auf. Der mittlere
schematisch angedeutete Abführeinrichtung über- C-Gehalt der Eisenproben war auf 0,7 n o gestiegen,
geben. 35 Da sich der Kohlenstoff nur in der f-Karbonitrid-
Während in der Zeichnung lediglich eine Charge 10 schicht löst, nicht dagegen in dem aus Λ-Eisen be-
schematisch dargestellt ist, sind naturgemäß in gleicher stehenden Kern der Proben, liegt der C-Gehalt der
Weise auch größere Ofenkammern denkbar, in denen ε-Karbonitridschicht wesentlich höher,
mehrere Chargenplätze vorhanden sind. . .
Der in F i g. 2 dargestellte Ofen wird wie folgt 40 b e 1 s ρ 1 e l 2
betrieben: In die Ofenkammer eines Schleusenofens gemäG
Nach dem öffnen der Türen 27, 28 wird die söge- F i g. 2 wurden bei 570'C NH3 und Exo-Gas im Vernannte Einlaufschleuse 25 mit einer neuen Charge 10 hältnis 1: 1 eingeführt, während die Schleusen ledigbeschickt, während die sogenannte Kühlschleuse 26 lieh mit Exo-Gas beaufschlagt wurden. Das Exo-Gas entleert wird. Die Ofenkammer 2 ist hierbei durch die 45 hatte folgende Zusammensetzung: Türen 23, 24 verschlossen. Nach dem Schließen der ?°/ro ">°'HO ion'rn R»ct μ Schleusentüren 27, 28 erfolgt deren Spülung mit 2/„ CO, .. 0 H2O, 10/o CO2. Rest N2.
Exo-Gas, das von einer nicht dargestellten Gasquelle Die Charge bestand aus Teilen aus unlegiertem
herrührt und über Leitungen 32, 33 zugeführt wird. Eisen (<O,1%C).
Die Schleusen 25, 26 sind zu diesem Zwecke an Abgas- 50 In der Ofenkammer, deren Gasinhalt über die
leitungen 34, 35 angeschlossen, die ihrerseits in die Charge und einen Eisen-Katalysator umgewälzt wurde
Abgassammelleitung 17 münden. Über die Leitungen bestand folgende Atmosphäre: 25% NH3, 23% H2
32,33 wird den Schleusen 25,26 ständig Exo-Gas züge- 3,5 % CO, 3,5 H8O, 1,5 % CO2, 43,5 N,
führt, so daß eine dauernde Spülung stattfindet. (ρνη,/ρη,1·5 = 23· ntWorn - 2 3Ϊ
Nach Abschluß der Behandlungszeit für die in der 55 Φμ^/Ρη* ζ,j, pco/poo» - 1,5). Ofenkammer 2 befindliche Charge 10 werden die Nach 2 Stunden Behandlungszeit wurde auf dei Türen 23, 24 geöffnet und in der bereits erwähnten Oberfläche der Chargenteile eine gleichmäßige und Weise die Ofenkammer 2 neu beschickt, worauf die dichte e-Karbonitridschicht von 18 μπι Dicke fest Türen 23, 24 wieder verschlossen werden. In der gestellt. Der Kohlenstoffgehalt von in der Charge Ofenkammer 2 wird eine Gasatmosphäre mit einem 60 enthaltenen Eisenproben von 60 μπι Dicke war vor
mittleren Nitrierpotential Pnhs/PHi1·5 zwischen 0,5 0,1% auf 0,4% im Mittel gestiegen,
und 5 bei einem Partialdruckverhältnis pco/pcoj Beide Beispiele zeigen deutlich, daß bei dem neuer
zwischen 1 und 10 ständig aufrechterhalten. Zu diesem Verfahren neben einer guten Nitrierwirkung eine
Zwecke wird der Ofenkammer 2 über eine Leitung 36 Aufkohlung der f-Nitridschicht erzielt wird, und zwai
ständig Exo-Gas mit der entsprechenden Zusammen- 65 ohne Zusatz von Kohlenwasserstoffen oder explo-
Setzung und in der entsprechenden Menge zugeführt, siblen Gasen zu der Nitriergasatmosphäre. Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
1 609547/36/

Claims (11)

Patentansprüche:
1. Verfahren zur Herstellung von ε-Karbonitridschichten auf Teilen aus Eisenlegierungen in einer Ofenkammer, in einer Gasatmosphäre aus teilweise gespaltenem, gegebenenfalls mit N2 verdünntem NH3 in Gegenwart von CO2 in einem Temperaturbereich von 500 bis 6500C, dadurch gekennzeichnet, daß in die Ofenkammer NH3 und ein CO2-haltiges Gas in einem solchen Mengenverhältnis ständig eingeführt werden, daß in der Ofenkammer ein mittleres Nitrierpotential PnWPh2 1'5 zwischen 0,5 und 5 bei einem Partialdruckverhältßis pco/pcoa zwischen 1 und 10 wäh- rend der Behandlungszeit aufrechterhalten wird und dabei die Aufkohlung der karbonitrierten Schicht mit Kohlenstoff aus der Atmosphäre durchgeführt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es bei ca. 570°C durchgeführt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in die Ofenkammer eine Mischung von NH3 und ungereinigtem Exo-Gas in einem Mengenverhältnis zwischen 1: 0,3 bis 1:3 eingeführt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Exo-Gas verwendet wird, bei dem die Summe der brennbaren Bestandteile unter 5 Vol.-% liegt.
5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4 zur Durchführung in einer brenngasbeheizten Ofenkammer, dadurch gekennzeichnet, daß das Exo-Gas aus der auf ein entsprechendes Bre-ingas-Luft-Verhältnis eingestellten Gasbeheizung der Ofenkammer entnommen und nach Wasserabscheidung unmittelbar in die Ofenkammer eingeleitet wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusammensetzung des Exo-Gases durch Regelung des Brenngas-Luft-Gemisches der Gasbeheizung der Ofenkammer konstant gehalten wird.
7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es in Gegenwart eines aus feinverteiltem, gegebenenfalls auf einer porösen Trägermasse angeordnetem Eisen bestehenden Katalysators durchgeführt wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß als Katalysator Eisen in oxydierter Form verwendet wird.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der reduzierte Katalysator jeweils durch Luftzutritt zu Jcr Brennkammer wieder oxydiert wird.
10. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der C-Gehalt der ε-Karbonitridschicht durch Beeinflussung des H2-Gehaltes der Gasatmosphäre in der Ofenkammer geregelt wird.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 10 zur Durchführung in einem schleusenlosen Chargenofen, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Einbringen der Teile in die Ofenkammer während des Aufheizens auf die Nilrierlemperatur die in der Ofenkammer enthaltene Luft mit Exo-Gas ausgespült und nach dem Erreichen der Nitricrtcmperatur zusätzlich das NH3 in die Ofenkammer eingeführt wird, dessen Zufuhr zu Beginn einer an die eigentliche Behandlungszeit anschließenden Abkühlungsperiode wieder abgestellt wird, worauf die abgekühlten Teile aus der Ofenkammei entnommen werden.
DE2324918A 1973-05-17 1973-05-17 Verfahren zur Herstellung von Epsilon-Karbonitridschichten auf Teilen aus Eisenlegierungen Expired DE2324918C3 (de)

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