mo Härten Bilder: Bodycote Hardiff Hammer und Meißel Test: Die über 1000 HV harte Randzone zeigt keinerlei Delamination oder Risse, sondern verformt sich mit dem Grundmaterial. Hart und gleichzeitig korrosionsfest Diffusionsverfahren macht Edelstahl zum Hochleistungswerkstoff Wärmebehandlungen wie Nitrieren oder Aufkohlen führen bei austenitischen rostfreien Stählen zwar zu einer deutlichen Härtesteigerung, jedoch wird die Korrosionsbeständigkeit aufgrund der Bildung unerwünschter Karbide oder Nitride herabgesetzt. Dies lässt sich mit dem Niedertemperatur-Diffusionsverfahren S³P (S-Phase) vermeiden. Als S-Phase wird eine stark mit Kohlenstoff oder Stickstoff angereicherte Randzone von korrosionsbeständigen Stählen bezeichnet. Diese vereint Eigenschaften wie hohe Härte und Verschleißbeständigkeit sowie Duktilität und Korrosionsbeständigkeit. Wie man diese Randzone am besten erzeugt, hängt von der Größe und Geometrie der Bauteile ab, wobei gasförmige und Plasma-unterstütze Verfahren die größten Vorteile bieten. Austenitische rostfreie Stähle gelten jedoch als nicht härtbar, zumindest nicht mit klassischen Härtemethoden. Härten ohne Nachteile Hier schafft das spezielle NiedertemperaturDiffusionsverfahren S³P von Bodycote Hardiff Abhilfe. Damit wird eine große Menge Kohlenstoff und/oder Stickstoff im Atomgitter der rostfreien Edelstähle gelöst. Aufgrund der niedrigen Prozesstemperatur (<500°C) 34 kann das Abbinden des freien Chroms verhindert werden und die Korrosionsbeständigkeit bleibt erhalten. Gleichzeitig führen die auf Zwischengitterplätzen gelösten Kohlen- oder Stickstoff Atome zu großen Druckeigenspannungen in der Randzone, was eine Steigerung der Oberflächenhärte bis um den Faktor 5 bewirkt. Je nach Werkstoff und Behandlung sind Oberflächenhärten zwischen 800 und 1300 HV 0.05 möglich. Das Niedertemperatur-Diffusionsverfahren bewirkt darüber hinaus eine große Farb- und Formstabilität. Bauteile werden damit in der Regel im einbaufertigen Zustand behandelt, so dass eine aufwändige Nachbearbeitung entfallen kann. Auch geometrisch ungünstige Stellen wie kleinste Bohrungen und Hinterschneidungen werden zuverlässig gehärtet. Die Behandlung von kleinteiligem Schüttgut ist ebenfalls unproblematisch. Durch die gehärtete Oberfläche wird das Kaltverschweißen von korrosionsbeständigen Schrauben und Befestigungselementen sicher verhindert und Verbindungen sind wieder lösbar und damit mehrfach verwendbar. In genormten Tests zum Kaltverschweißen (ASTM G 98) waren mit dem NiedertemperaturDiffusionsverfahren behandelte 1.4404 (V4A)-Oberflächen auch nach Überschreiten der Streckgrenze immun gegen Kaltverschweißen. Neben den Verfahren für austenitische Edelstähle gibt es auch solche für martensitische und Duplex-Edelstähle. Darüber hinaus ist es auch möglich, die Oberfläche von Bauteilen aus Nickel- und Kobaltbasislegierungen zu härten. Von der kleinsten Schraube bis zum Schiffspropeller mit einem Durchmesser von über einem Meter lässt sich nahezu jede Geometrie behandeln. Alternative zur Hartverchromung Niedertemperatur-Diffusionsverfahren kommen unter anderem in der Automobilindustrie zum Einsatz, wo neue und umweltschonende Motoren sowie Abgasnachbehandlungssysteme korrosionsbeständige, harte Komponenten mit verschleißfester Oberfläche und längerer Die abgeplatzte hartverchromte Schicht am Zylinder kann im Nahrungsmittelbereich zu Produktkontamination führen, was sich mit S³PVerfahren verhindern lässt. Jahrg. 69 (2015) 11 Härten mo Im Gegensatz zu Beschichtungen können Niedertemperatur-Diffusionsverfahren S³P auch kleinste Bohrungen, Spalten oder Hinterschneidungen mit einer korrosionsbeständigen, verschleißfesten Oberfläche versehen. So hat ein Filter am Umfang 5.400 Laser-Bohrungen mit einem Durchmesser von rund 60 µm (links). Die harte Diffusionszone bildet sich über die gesamte Bohrungstiefe homogen aus (rechts). Lebensdauer erfordern. Neben einer deutlichen Verbesserung des Verschleißwiderstandes erhöht die Behandlung auch die Dauerschwingfestigkeit von Bauteilen. Sie kann damit auch häufig das Hartverchromen ersetzen, was durch die REACh-Verordnung der EU noch forciert werden dürfte. Auch für Anwendungen im OffshoreBereich, im Chemieanlagenbau oder im Nahrungsmittel- und Getränkebereich, einem klassischen Anwendungsgebiet von Edelstählen, hat das Niedertemperatur-Diffusionsverfahren Vorteile. Damit können Wartungsintervalle von Anlagenkomponenten deutlich verlängert und Stillstände vermieden werden. Da es sich nicht um eine Beschichtung handelt, besteht keine Gefahr von Abplatzungen und damit einer Kontamination der verarbeiteten Lebensmittel. Denn die Diffusionszone verhält sich duktil. Selbst unter deutlicher Überbelastung verformt sie sich lediglich, bricht aber nicht ab. Auch medizinische Instrumente wie Messer und Schaber erfordern einen hohen Korrosions- und Abnutzungswiderstand, damit sie auch bei wiederholtem Einsatz nicht stumpf werden und gleichzeitig während der aggressiven Sterilisation inert bleiben. Wichtig ist auch die sehr gute Biokompabilität der S-Phase, weswegen mit dem Niedertemperatur-Diffusionsverfahren S³P behandelte Bauteile auch als Implantatwerkstoffe zum Einsatz kommen können. i Bodycote Hardiff GmbH www.bodycote.com Hänge- und Bodenförderer Weltweit führender Lieferant ! Jahrg. 69 (2015) 11 CALDAN Deutschland • Frankfurter Str. 7 • D-36251 Bad Hersfeld Tel. +49 6621 795790 • [email protected] • www.caldan.dk
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