EP3167094B1 - Verfahren zum nitrieren eines bauteils eines kraftstoffeinspritzsystems - Google Patents

Verfahren zum nitrieren eines bauteils eines kraftstoffeinspritzsystems Download PDF

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EP3167094B1
EP3167094B1 EP15726870.7A EP15726870A EP3167094B1 EP 3167094 B1 EP3167094 B1 EP 3167094B1 EP 15726870 A EP15726870 A EP 15726870A EP 3167094 B1 EP3167094 B1 EP 3167094B1
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EP
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component
nitriding
nitrogen
injection system
nozzle body
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Christian Paulus
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Robert Bosch GmbH
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Robert Bosch GmbH
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Publication date
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Definitions

  • the invention relates to a method for nitriding a high pressure loaded, made of an alloy steel component of a fuel injection system.
  • the known nitriding method comprises, in a first step, a nitrocarburizing process in a salt bath and then in a second step a gas nitriding process at a temperature between 520 ° C and 580 ° C at low nitriding potential or low nitriding coefficient (in the range between 0.08 and 0, 5), ie in the so-called ⁇ -range of the teacher diagram.
  • thermochemical diffusion nitration (ammonia, 24h, 480 ° C) of a nozzle body and / or a longitudinally movable nozzle needle, each of alloyed steel as parts of a fuel injection system.
  • the nitriding method of the present invention minimizes the cavitation damage caused by the high pressure load by further increasing the ductility (toughness) under the material surface of the components by the nitriding method.
  • the nitriding process has a positive effect on the swelling resistance. As a result, the life or fatigue strength of the components is increased.
  • Activating reduces the resistance of the component to the diffusion of nitrogen. This step thus increases the nitridability of the component.
  • the subsequent pre-oxidation leads to the component having a higher corrosion resistance during operation.
  • the nitriding process according to the invention reduces, above all, the nitride inclusions along the grain boundaries in the diffusion layer compared with the known nitriding processes.
  • the grain boundaries are less susceptible to breakage, which increases the toughness and thus the robustness against cavitation attack, as well as the swelling resistance of the component.
  • the first nitriding characteristic K N, 1 is between 1 and 10, preferably between 2 and 8.
  • the first nitriding characteristic K N, 1 is thus comparatively high. This results in the teacher diagram at temperatures between 520 ° C and 570 ° C substantially in the ⁇ -nitride region, which ensures a high nitrogen uptake of the activated and flowed around by the nitriding gas component.
  • the second Nitrierkenniere K N, 2 is between 0.2 and 0.4.
  • the second Nitrierkenniere K N, 2 is therefore relatively low. This obstructs a deep in-diffusion of a high nitrogen content into the component. It mainly increases the nitrogen content in the connecting layer; in the base material, the nitrogen content increases to not more than about 6%. The toughness of the component is thus largely retained.
  • a component which has been nitrided by the process according to the invention has on its surface a mass fraction of the nitrogen of between 11% and 25%. This provides a very hard, cavitation, wear and corrosion resistant surface of the component.
  • a component which has been nitrided by the method according to the invention at a first depth t 1 of 10 microns to the surface of the component, a mass fraction of nitrogen between 3% and 8% up.
  • the comparatively large drop in the mass fraction of nitrogen already in 10 ⁇ m component depth leads to a comparatively high toughness of the component despite the high surface hardness.
  • the transition from the connecting layer to the diffusion layer is also approximately at this component depth.
  • a component which has been nitrided by the method according to the invention in a second depth t 2 of 15 microns to the surface of the component to a mass fraction of nitrogen between 2% and 7%. This leads to a further increase in the toughness of the component compared to known nitriding.
  • a component which has been nitrided by the method according to the invention in a third depth t 3 of 20 microns to the surface of the component to a mass fraction of nitrogen between 2% and 6%. This leads to a further increase in the toughness of the component compared to known nitriding.
  • the nitrogen content runs asymptotically to the end of the diffusion zone, and then drops relatively abruptly towards the end of the diffusion zone to the nitrogen content already contained in the base material.
  • the diffusion zone extends to about 500 microns into the component interior.
  • the nitrogen content is lowered so far from the third depth t 3 that only a few nitride intercalations form. The necessary toughness of the material is thus given from this component depth.
  • the component is a nozzle body of a fuel injector for injecting fuel into a combustion chamber of an internal combustion engine, wherein the fuel injector has a nozzle needle which is longitudinally movably guided in the nozzle body. Due to the high pressure and the high flow rate of the fuel in the fuel injector and there especially in the nozzle body just just the nozzle body is suitable for a nitriding process according to the invention. For example, at the injection openings of the nozzle body, which open into the combustion chamber of the internal combustion engine, there may be a very high cavitation load. Due to the increased swelling resistance of the Nozzle body can be minimized by the nitriding process according to the invention caused by cavitation or even avoided altogether.
  • Fig.1 shows a teacher diagram: The different state phases of the system iron-nitrogen of a component as a function of the temperature T and the nitriding coefficient K N are shown.
  • the nitriding index K N is plotted logarithmically above the nitriding temperature T.
  • the nitration time is not indicated in the teacher diagram, but usually ranges from 1 hour to 100 hours.
  • K N p NH 3 p H 2 3 / 2
  • p (NH 3 ) is the partial pressure of the ammonia and p (H 2 ) is the partial pressure of the hydrogen.
  • the partial pressure is in each case the pressure in an ideal gas mixture which is assigned to a single gas component. That is, the partial pressure corresponds to the pressure that would be exerted by the single gas component in the presence of the respective volume.
  • the Partial pressure is usually used instead of the mass concentration when considering the diffusion behavior of the dissolved gas.
  • the state phases of the iron-nitrogen system are divided into an ⁇ -nitride region, a ⁇ -nitride region, a ⁇ '-nitride region, and an ⁇ -nitride region.
  • ⁇ -nitrides have very high proportions of nitrogen and are generally found on the surface of the nitrided component, the so-called connection layer or the underlying diffusion layer.
  • the y'-nitride region also has a high nitrogen content, but with more order of nitrogen atoms than in the ⁇ -nitride region.
  • the y'-nitride region is also found in the bonding and diffusion layer. Both the ⁇ -nitride region and the y'-nitride region are comparatively hard and brittle.
  • ⁇ -nitrides also occur, which have very high nitrogen concentrations.
  • the ⁇ -nitride region has a comparatively low nitrogen concentration and is comparatively tough. ⁇ -nitride regions are usually found in the diffusion layer and in the base material.
  • Fig.1 shows a hatched region 12, which is located substantially in the y'-nitride region, with a temperature T in the range between about 520 ° C and 570 ° C and with a nitriding index K N in the range between about 0.2 and 0 ; 4.
  • this hatched region identifies the process step with the low second nitriding characteristic K N, 2 .
  • Fig.2 shows a diagram in which the mass fraction of the nitrogen "mass% of N" of a nitrided with the inventive method component over the component depth "t [ ⁇ m]” is plotted.
  • the component depth t is perpendicular to the surface and the mass fraction of the nitrogen is specified for a range which is at least 1 mm from the next edge or the next contour transition.
  • the curve “MAX” represents the maximum and the curve “MIN" the minimum mass fraction of the nitrogen of the treated component.
  • the nitrogen-containing compound layer of a component treated with the method according to the invention is only about 5 ⁇ m to 10 ⁇ m thick and then the diffusion layer begins.
  • the diffusion layer can extend to over 500 microns in the component depth, but for reasons of representation in the Fig.2 not shown.
  • FIG. 3 schematically shows a part of a fuel injector 1, wherein only the essential areas are shown.
  • the fuel injector 1 has a nozzle body 4, in which a pressure chamber 2 is formed.
  • the pressure chamber 2 is filled with high-pressure fuel and is fed for example by a common rail, not shown, or a high-pressure pump, not shown, of a fuel injection system.
  • a nozzle needle 3 is arranged longitudinally movable.
  • the nozzle needle 3 opens and closes by their longitudinal movement in the nozzle body 4 formed injection openings 5 for injecting fuel into a combustion chamber of an internal combustion engine, not shown.
  • the nozzle body 4 is exposed to cavitation risks, especially in the area of the injection openings 5.
  • the nitriding method according to the invention is used.

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Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Nitrieren eines hochdruckbelasteten, aus einem legierten Stahl bestehenden Bauteils eines Kraftstoffeinspritzsystems.
    • Stand der Technik
  • Aus der Offenlegungsschrift DE 102 56 590 A1 ist bekannt, dass eine Einspritzdüse eines Kraftstoffeinspritzsystems sehr widerstandsfähig wird, wenn die Einspritzdüse einen nitrierten Zustand aufweist. Dabei erhöhen sich vor allem die Korrosionsbeständigkeit und der Verschleißwiderstand. Auf das Nitrierverfahren an sich wird in dieser Schrift jedoch nicht eingegangen.
  • Weiterhin ist aus der Offenlegungsschrift WO 2001/042528 A1 ein Verfahren zum Nitrieren einer Einspritzdüse bekannt. Das bekannte Nitrierverfahren weist in einem ersten Schritt ein Nitrocarburierverfahren in einem Salzbad auf und danach in einem zweiten Schritt ein Gasnitrierverfahren bei einer Temperatur zwischen 520°C und 580°C bei niedrigem Nitrierpotential bzw. niedriger Nitrierkennzahl (im Bereich zwischen 0,08 und 0,5), also im sogenannten α-Bereich des Lehrer-Diagramms.
  • DE 10 2009 035288 A offenbart die thermochemische Diffusionsnitrierung (Ammoniak, 24 h, 480 °C) eines Düsenkörpers und/oder einer darin längsbeweglichen Düsennadel, jeweils aus legiertem Stahl als Teile eines Kraftstoffeinspritzsystems.
  • Die Belastungen der Bauteile eines Kraftstoffeinspritzsystems mit unter sehr hohem Druck stehendem Kraftstoff können - speziell im Bereich von Drosselstellen - zu einer sehr hohen Kavitationsbelastung dieser Bauteile führen.
  • Selbst bei den mit oben beschriebenem Nitrierverfahren behandelten Bauteilen kann dies zu größeren Kavitationsschäden führen.
    • Offenbarung der Erfindung
  • Demgegenüber minimiert das erfindungsgemäße Nitrierverfahren die durch die hohe Druckbelastung hervorgerufenen Kavitationsschäden, indem die Duktilität (Zähigkeit) unter der Materialoberfläche der Bauteile durch das Nitrierverfahren weiter gesteigert wird. Zusätzlich wirkt sich das Nitrierverfahren positiv auf die Schwellfestigkeit aus. Dadurch wird die Lebensdauer bzw. die Dauerfestigkeit der Bauteile gesteigert.
  • Dazu weist das Verfahren zum Nitrieren eines hochdruckbelasteten, aus einem legierten Stahl bestehenden Bauteils eines Kraftstoffeinspritzsystems folgende Verfahrensschritte auf:
    • Aktivieren des Bauteils in anorganischer Säure,
    • Voroxidieren des Bauteils in sauerstoffhaltiger Atmosphäre zwischen 380°C und 420°C,
    • Nitrieren des Bauteils zwischen 520°C und 570°C bei einer hohen ersten Nitrierkennzahl KN,1 im ε-Nitrid-Bereich,
    • Nitrieren des Bauteils zwischen 520°C und 570°C bei einer niedrigen zweiten Nitrierkennzahl KN,2 im γ'-Nitrid-Bereich, wobei die Nitrierkennzahl definiert ist als KN = p(NH3)/p(H2)3/2.
  • Durch das Aktivieren wird der Widerstand des Bauteils gegen das Eindiffundieren des Stickstoffs verringert. Dieser Schritt erhöht also die Nitrierbarkeit des Bauteils. Das anschließende Voroxidieren führt dazu, dass das Bauteil im Betrieb eine höhere Korrosionsbeständigkeit aufweist.
  • Das eigentliche Nitrieren wird in zwei Schritte unterteilt, bei denen ammoniakhaltiges Gas verwendet wird:
    • Ein erster Nitrierschritt mit einer ersten Nitrierkennzahl KN,1 im ε-Nitrid-Bereich dient der Stickstoffaufnahme des Bauteils und damit der Erhöhung der Härte des Bauteils, sowohl in der sogenannten Verbindungsschicht an der Oberfläche des Bauteils als auch in der darunter liegenden Diffusionsschicht.
    • Ein zweiter Nitrierschritt mit einer zweiten Nitrierkennzahl KN,2 im γ'-Nitrid-Bereich führt dazu, dass die Verbindungsschicht nicht zu dick wird. Die Verbindungsschicht besitzt zwar eine hohe Härte, ist aber gleichzeitig sehr spröde und damit auch sehr anfällig gegenüber Kavitationsbelastungen.
  • Durch das erfindungsgemäße Nitrierverfahren werden neben der Reduktion der Dicke der spröden Verbindungsschicht vor allem die Nitrideinlagerungen entlang der Korngrenzen in der Diffusionsschicht gegenüber den bekannten Nitrierverfahren reduziert. Dadurch werden die Korngrenzen weniger bruchempfindlich, was die Zähigkeit und damit die Robustheit gegenüber Kavitationsangriff, sowie die Schwellfestigkeit des Bauteils erhöht.
  • Vorteilhafterweise liegt die erste Nitrierkennzahl KN,1 zwischen 1 und 10, vorzugsweise zwischen 2 und 8. Die erste Nitrierkennzahl KN,1 ist also vergleichsweise hoch. Dadurch befindet man sich im Lehrer-Diagramm bei Temperaturen zwischen 520°C und 570°C im Wesentlichen im ε-Nitrid-Bereich, welcher eine hohe Stickstoffaufnahme des aktivierten und vom Nitriergas umströmten Bauteils sicherstellt.
  • Weiterhin vorteilhafterweise liegt die zweite Nitrierkennzahl KN,2 zwischen 0,2 und 0,4. Die zweite Nitrierkennzahl KN,2 ist also vergleichsweise niedrig. Dadurch wird ein tiefes Eindiffundieren eines hohen Stickstoffgehalts in das Bauteil behindert. Es erhöht sich vorwiegend der Stickstoffgehalt in der Verbindungsschicht; im Grundwerkstoff steigt der Stickstoffmassenanteil auf nicht mehr als etwa 6%. Die Zähigkeit des Bauteils bleibt somit weitestgehend erhalten.
  • Erfindungsgemäß weist ein Bauteil, das nach dem erfindungsgemäßen Verfahren nitriert wurde, an seiner Oberfläche einen Massenanteil des Stickstoffs zwischen 11% und 25% auf. Dies sorgt für eine sehr harte, kavitations-, verschleiß- und korrosionsbeständige Oberfläche des Bauteils.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausführung weist ein Bauteil, das nach dem erfindungsgemäßen Verfahren nitriert wurde, in einer ersten Tiefe t1 von 10 µm zu der Oberfläche des Bauteils einen Massenanteil des Stickstoffs zwischen 3% und 8% auf. Der vergleichsweise starke Abfall des Massenanteils des Stickstoffs bereits in 10 µm Bauteiltiefe führt zu einer vergleichsweise hohen Zähigkeit des Bauteils trotz der hohen Oberflächenhärte. In etwa dieser Bauteiltiefe befindet sich auch der Übergang von der Verbindungs- zur Diffusionsschicht.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausführung weist ein Bauteil, das nach dem erfindungsgemäßen Verfahren nitriert wurde, in einer zweiten Tiefe t2 von 15 µm zu der Oberfläche des Bauteils einen Massenanteil des Stickstoffs zwischen 2% und 7% auf. Dies führt zu einer weiteren Erhöhung der Zähigkeit des Bauteils im Vergleich zu bekannten Nitrierverfahren.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausführung weist ein Bauteil, das nach dem erfindungsgemäßen Verfahren nitriert wurde, in einer dritten Tiefe t3 von 20 µm zu der Oberfläche des Bauteils einen Massenanteil des Stickstoffs zwischen 2% und 6% auf. Dies führt zu einer weiteren Erhöhung der Zähigkeit des Bauteils im Vergleich zu bekannten Nitrierverfahren.
  • Ab dieser Bauteiltiefe verläuft der Stickstoffanteil asymptotisch bis zum Ende der Diffusionszone, um dann zum Ende der Diffusionszone relativ abrupt auf den im Grundwerkstoff bereits enthaltenen Stickstoffanteil abzufallen. Üblicherweise reicht die Diffusionszone dabei bis etwa 500 µm ins Bauteilinnere. Der Stickstoffanteil ist ab der dritten Tiefe t3 so weit abgesenkt, dass sich nur noch wenige Nitrideinlagerungen bilden. Die notwendige Zähigkeit des Werkstoffs ist somit ab dieser Bauteiltiefe gegeben.
  • In einer erfindungsgemäßen Ausführung ist das Bauteil ein Düsenkörper eines Kraftstoffinjektors zum Einspritzen von Kraftstoff in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine, wobei der Kraftstoffinjektor eine Düsennadel aufweist, die längsbeweglich in dem Düsenkörper geführt ist. Aufgrund des hohen Drucks und der hohen Strömungsgeschwindigkeit des Kraftstoffs in dem Kraftstoffinjektor und dort speziell im Düsenkörper eignet sich eben gerade der Düsenkörper für ein erfindungsgemäßes Nitrierverfahren. Beispielsweise an den Einspritzöffnungen des Düsenkörpers, welche in den Brennraum der Brennkraftmaschine münden, besteht unter Umständen eine sehr hohe Kavitationsbelastung. Aufgrund der gesteigerten Schwellfestigkeit des Düsenkörpers durch das erfindungsgemäße Nitrierverfahren können dadurch hervorgerufene Kavitationsschäden minimiert oder sogar gänzlich vermieden werden.
    • Zeichnungen
    • Fig.1 zeigt ein Lehrer-Diagramm, in dem die Nitrierkennzahl KN über der Nitriertemperatur T aufgetragen ist, wobei ein Bereich für einen Verfahrensschritt des erfindungsgemäßen Verfahrens mit einer zweiten Nitrierkennzahl KN,2 gekennzeichnet ist.
    • Fig.2 zeigt ein Diagramm, in dem der Massenanteil des Stickstoffs eines mit dem erfindungsgemäßen Verfahren nitrierten Bauteils in Abhängigkeit der Bauteiltiefe.
    • Fig.3 zeigt schematisch einen Teil eines Kraftstoffinjektors, wobei nur die wesentlichen Bereiche dargestellt sind.
    Beschreibung
  • Fig.1 zeigt ein Lehrer-Diagramm: Es werden die verschiedenen Zustandsphasen des Systems Eisen-Stickstoff eines Bauteils in Abhängigkeit der Temperatur T und der Nitrierkennzahl KN gezeigt. Die Nitrierkennzahl KN ist logarithmisch über der Nitriertemperatur T aufgetragen. Die Nitrierdauer ist im Lehrer-Diagramm nicht angegeben, üblicherweise liegt sie jedoch in einem Bereich zwischen 1 Stunde und 100 Stunden.
  • Die Nitrierkennzahl KN ist definiert als K N = p NH 3 p H 2 3 / 2
    Figure imgb0001
  • Dabei sind p(NH3) der Partialdruck des Ammoniaks und p(H2) der Partialdruck des Wasserstoffs. Der Partialdruck ist jeweils der Druck in einem idealen Gasgemisch, der einer einzelnen Gaskomponente zugeordnet ist. Das heißt, der Partialdruck entspricht dem Druck, den die einzelne Gaskomponente bei alleinigem Vorhandensein im betreffenden Volumen ausüben würde. Der Partialdruck wird üblicherweise dann anstelle der Massenkonzentration verwendet, wenn das Diffusionsverhalten des gelösten Gases betrachtet wird.
  • Die Zustandsphasen des Systems Eisen-Stickstoff werden unterteilt in einen ε-Nitrid-Bereich, einen γ-Nitrid-Bereich, einen γ'-Nitrid-Bereich und einen α-Nitrid-Bereich. ε-Nitride weisen sehr hohe Stickstoffmassenanteile auf und sind in der Regel an der Oberfläche des nitrierten Bauteils zu finden, der sogenannten Verbindungsschicht oder der darunter liegenden Diffusionsschicht. Der y'-Nitrid-Bereich weist ebenfalls einen hohen Stickstoffanteil auf, allerdings mit mehr Ordnung der Stickstoffatome als im ε-Nitrid-Bereich. Der y'-Nitrid-Bereich ist ebenfalls in der Verbindungs- und Diffusionsschicht zu finden. Sowohl der ε-Nitrid-Bereich als auch der y'-Nitrid-Bereich sind vergleichsweise hart und spröde. Bei sehr hohen Temperaturen, jedoch außerhalb des erfindungsgemäßen Nitrierverfahrens, treten auch γ-Nitride auf, die sehr hohe Stickstoffkonzentrationen aufweisen. Der α-Nitrid-Bereich weist eine vergleichsweise niedrige Stickstoffkonzentration auf und ist vergleichsweise zäh. α-Nitrid-Bereiche sind üblicherweise in der Diffusionsschicht und im Grundwerkstoff zu finden.
  • Fig.1 zeigt einen schraffierten Bereich 12, der im Wesentlichen im y'-Nitrid-Bereich liegt, mit einer Temperatur T im Bereich zwischen ca. 520°C und 570°C und mit einer Nitrierkennzahl KN im Bereich zwischen ca. 0,2 und 0,4. Dieser schraffierte Bereich kennzeichnet im erfindungsgemäßen Nitrierverfahren den Verfahrensschritt mit der niedrigen zweiten Nitrierkennzahl KN,2.
  • Fig.2 zeigt ein Diagramm, in dem der Massenanteil des Stickstoffs "Mass-% of N" eines mit dem erfindungsgemäßen Verfahren nitrierten Bauteils über der Bauteiltiefe "t [µm]" aufgetragen ist. Dabei verläuft die Bauteiltiefe t senkrecht zur Oberfläche und der Massenanteil des Stickstoffs ist für einen Bereich angegeben, der mit mindestens 1 mm Abstand zur nächsten Kante oder zum nächsten Konturübergang liegt. Die Kurve "MAX" stellt den maximalen und die Kurve "MIN" den minimalen Massenanteil des Stickstoffs des behandelten Bauteils dar.
  • In Fig.2 ist zu erkennen, dass die stickstoffhaltige Verbindungsschicht eines mit dem erfindungsgemäßen Verfahren behandelten Bauteils nur etwa 5 µm bis 10 µm stark ist und danach die Diffusionsschicht beginnt. Die Diffusionsschicht kann bis über 500 µm in die Bauteiltiefe reichen, was aber aus Darstellungsgründen in der Fig.2 nicht gezeigt ist.
  • Fig.3 zeigt schematisch einen Teil eines Kraftstoffinjektors 1, wobei nur die wesentlichen Bereiche dargestellt sind. Der Kraftstoffinjektor 1 weist einen Düsenkörper 4 auf, in dem ein Druckraum 2 ausgebildet ist. Der Druckraum 2 ist mit unter Hochdruck stehendem Kraftstoff gefüllt und wird beispielsweise von einem nicht dargestellten Common Rail oder einer nicht dargestellten Hochdruckpumpe eines Kraftstoffeinspritzsystems gespeist. Im Druckraum 2 ist eine Düsennadel 3 längsbeweglich angeordnet. Die Düsennadel 3 öffnet und schließt durch ihre Längsbewegung im Düsenkörper 4 ausgebildete Einspritzöffnungen 5 zum Einspritzen von Kraftstoff in einen Brennraum einer nicht dargestellten Brennkraftmaschine. Der Düsenkörper 4 ist speziell im Bereich der Einspritzöffnungen 5 Kavitationsrisiken ausgesetzt. Um die Kavitationsresistenz des Düsenkörpers 4 zu erhöhen, wird das erfindungsgemäße Nitrierverfahren eingesetzt.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren zum Nitrieren eines hochdruckbelasteten, aus einem legierten Stahl bestehenden Bauteils eines Kraftstoffeinspritzsystems, beispielsweise des Düsenkörpers 4, besteht aus folgenden Verfahrensschritten:
    1. 1) Aktivieren des Bauteils in anorganischer Säure.
    2. 2) Voroxidieren des Bauteils in sauerstoffhaltiger Atmosphäre zwischen 380°C und 420°C.
    3. 3) Nitrieren des Bauteils zwischen 520°C und 570°C bei einer hohen ersten Nitrierkennzahl KN,1 im ε-Nitrid-Bereich, vorzugsweise mit 1 ≤ KN,1 ≤ 10.
    4. 4) Nitrieren des Bauteils zwischen 520°C und 570°C bei einer niedrigen zweiten Nitrierkennzahl KN,2 im γ'-Nitrid-Bereich, vorzugsweise mit 0,2 ≤ KN,2 ≤ 0,4,
    wobei die Nitrierkennzahl definiert ist als KN = p(NH3)/P(H2)3/2.
  • Dadurch stellt sich für das Bauteil ein Massenanteil des Stickstoffs in Abhängigkeit der Bauteiltiefe t ein, wie er in Fig.2 gezeigt ist.

Claims (5)

  1. Verfahren zum Nitrieren eines hochdruckbelasteten, aus einem legierten Stahl bestehenden Bauteils eines Kraftstoffeinspritzsystems,
    gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:
    - Aktivieren des Bauteils in anorganischer Säure
    - Voroxidieren des Bauteils in sauerstoffhaltiger Atmosphäre zwischen 380°C und 420°C
    - Nitrieren des Bauteils zwischen 520°C und 570°C bei einer hohen ersten Nitrierkennzahl KN,1 im ε-Nitrid-Bereich
    - Nitrieren des Bauteils zwischen 520°C und 570°C bei einer niedrigen zweiten Nitrierkennzahl KN,2 im γ'-Nitrid-Bereich,
    wobei die Nitrierkennzahl definiert ist als K N = p NH 3 p H 2 3 / 2
    Figure imgb0002
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Nitrierkennzahl KN,1 zwischen 1 und 10 liegt.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Nitrierkennzahl KN,2 zwischen 0,2 und 0,4 liegt.
  4. Bauteil, nitriert nach einem Verfahren der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, dass an der Oberfläche des Bauteils der Massenanteil des Stickstoffs zwischen 11% und 25% liegt.
  5. Kraftstoffinjektor (1) zum Einspritzen von Kraftstoff in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine mit einer Düsennadel (3), die längsbeweglich in einem Düsenkörper (4) geführt ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Düsenkörper (4) ein Bauteil nach Anspruch 4 ist.
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