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Inhalt

1.1 Einsatzhärten

1.1.1.1.1 Die Aufkohlungsreaktionen, ihre Gleichgewichtsbeziehungen und die für das Prozessregeln spezifischen Indikatoren

1.1.1.1.2 Die Kohlenstoffaktivität / C-Aktivität a_C

1.1.1.1.3 Der Kohlenstoffpegel / C-Pegel C_p

1.1.1.1.4 Der Legierungsfaktor k_L

1.1.1.1.5 Der Kohlenstoff-Übergangskoeffizient – die Kohlenstoff-Übergangszahl β

1.1.1.1.6 Die Kohlenstoffverfügbarkeit

1.1.1.1.7 Die Kohlenstoffdiffusion

1.1.1.1.8 Randoxidation

1.1.1.2 Niederdruckaufkohlen

1.1.1.2.1 Die Reaktionen beim Niederdruckaufkohlen

1.1.1.2.2 Prozesskontrolle

1.1.1.2.3 Prozesstypische Erscheinungen

1.1.1.3 Das Reaktionsmedium Plasma für Diffusionsbehandlungen

1.1.1.4 Plasmaaufkohlen

1.1.1.4.1 Verfahrenstechnik

1.1.1.4.2 Einfluss von Plasmastrom- bzw. Plasmaleistungsdichte auf die Aufkohlungsergebnisse

1.1.1.5 Gegenüberstellung der unterschiedlichen Aufkohlungsverfahren

1.1.2 Carbonitrieren

1.1.2.1 C arbonitrieren bei Normaldruck

1.1.2.1.1 Die Wechselwirkung zwischen Kohlenstoff- und Stickstoffaktivität

1.1.2.1.2 Anwendung des Carbonitrierens

1.1.2.1.3 Anlagen- und Chargeneinfluss beim Carbonitrieren

1.1.2.2 Niederdruckcarbonitrieren

1.1.3 Sonderverfahren

1.1.3.1 Aufkohlen austenitischer Stähle bei Niedrigtemperatur

1.1.3.2 Aufkohlen bei hoher Temperatur – Hochtemperaturaufkohlen

1.1.3.3 Aufkohlen in sauerstofffreien Atmosphären

1.1.3.4 Aufkohlen mit hohen Randkohlenstoffgehalten – Excess Carburizing

1.1.4 Härten, Anlassen, Tiefkühlen

1.1.4.1 Verfahren zum Härten

1.1.4.1.1 D irekthärten (Typ A)

1.1.4.1.2 Einfachhärten (Typ B)

1.1.4.1.3 Härten nach isothermischem Umwandeln (Typ C)

1.1.4.1.4 Doppelhärten (Typ D)

1.1.4.2 Warmbadhärten

1.1.4.3 Tiefkühlen

1.1.4.4 Der einsatzgehärtete Zustand

1.1.4.5 Anlassen

1.2 Nitrieren und Nitrocarburieren

1.2.1 Begriffsbestimmung

1.2.2 Nitrieren

1.2.3 Nitrocarburieren

1.2.3.1 Die Reaktionen

1.2.3.2 Kenngrößen

1.2.3.3 Einfluss der Kenngrößen auf das Ergebnis des Nitrierens und Nitrocarburierens

1.2.3.4 Wechselwirkung von Stickstoff und Kohlenstoff in der Nitrierschicht

1.2.4 Plasmanitrieren

1.2.4.1 Das Reaktionsmedium Plasma

1.2.4.2 Prozessablauf

1.2.5 Sonderverfahren/Kombinationsverfahren

1.2.5.1 Nitrieren/Nitrocarburieren bei niedriger Temperatur

1.2.5.2 Nitrieren/Nitrocarburieren oberhalb 590 °C bzw. oberhalb Ac_1(Fe-N-C)

1.2.5.3 Hochtemperaturnitrieren

1.2.5.4 Niederdrucknitrieren

1.2.5.5 Drucknitrieren

1.2.5.6 Nitrieren/Nitrocarburieren und Beschichten

1.2.5.7 Nitrocarburieren und anschließendes Härten im Vakuumofen

1.2.5.8 Nitrocarburieren und anschließendes Randschichthärten

1.2.6 Vor- und Nachbehandlung

1.2.6.2 Vorbehandlung

1.2.6.2.1 Entgraten

1.2.6.2.2 Voroxidieren

1.2.6.2.3 Spannungsarmglühen

1.2.6.2.4 Normalglühen

1.2.6.2.5 Vergüten

1.2.6.2.6 Vorbereiten für eine örtlich begrenzte Diffusionsbehandlung

1.2.6.3 Nachbehandlung

1.2.6.3.1 Reinigen

1.2.6.3.2 Auslagern

1.2.6.3.3 Nachoxidieren

1.2.6.3.4 Diffusionsbehandeln

1.2.6.3.5 Spanendes Bearbeiten

1.2.6.3.6 Richten oder Kalibrieren

1.2.6.4.7 Korrosionsschützen

2 Verfahrensdurchführung

2.1 Herstellung der Behandlungsatmosphären

2.1.1 Gase, allgemeine Bemerkungen

2.1.2 Propan

2.1.3 Methan/Erdgas

2.1.4 Ammoniak

2.1.5 Ammoniak-Spaltgas

2.1.6 Kohlenstoffdioxid

2.1.7 Kohlenstoffmonooxid

2.2 Atmosphären zum Wärmebehandeln

2.2.1 Atmosphären zum Aufkohlen und Carbonitrieren

2.2.2 Atmosphären zum Nitrieren und Nitrocarburieren

2.2.3 Atmosphärenwechsel

2.3 Messen, Steuern und Regeln

2.3.1 Prozess-Zielgrößen

2.3.1.1 Aufkohlen, Carbonitrieren, Einsatzhärten

2.3.1.2 Nitrieren und Nitrocarburieren

2.3.2 Prozessparameter

2.3.2.1 Temperatur

2.3.2.1.1 Temperaturmessung

2.3.2.1.2 Temperaturregelung

2.3.2.2 Atmosphärenkenngrößen

2.3.2.2.1 Messen und Bestimmen der Kenngrößen

2.3.2.2.1.1 C-Pegel

2.3.2.2.1.2 Carbonitrierpegel C_pCarb und N_pCarb

2.3.2.2.1.3 Kohlenstoffübergangszahl β

2.3.2.2.1.4 Dissoziationsgrad beim Nitrieren/Nitrocarburieren

2.3.2.2.1.5 Nitrierkennzahl

2.3.2.2.1.6 Oxidationskennzahl

2.3.2.2.1.7 Kohlungskennzahl

2.3.2.2.2 Regelung der Kenngrößen

2.3.2.2.2.1 C-Pegel

2.3.2.2.2.2 C-Pegel in Ungleichgewichtsatmosphären

2.3.2.2.2.3 Der Kohlenstoffübergangskoeffizient β in Gleichgewichtsatmosphären

2.3.2.2.2.4 Nitrierwirkung beim Carbonitrieren

2.3.2.2.2.5 Dissoziationsgrad und Nitrierkennzahl

2.3.2.2.2.6 Oxidationskennzahl

2.3.2.2.2.7 Kohlungskennzahl

2.3.2.3 Atmosphärenzusammensetzung

2.3.2.3.1 Messen der Atmosphärenzusammensetzung

2.3.2.3.1.1 Infrarot-Analysatoren

2.3.2.3.1.2 Sauerstoffsonden

2.3.2.3.1.3 Schüttelflasche

2.3.2.3.1.4 Wärmeleitfähigkeits-Messgeräte

2.3.2.3.1.5 Taupunktmessgeräte

2.3.2.3.1.6 Wasserstoff-Partialdruck-Messgerät

2.3.2.3.2 Regelung der Atmosphärenzusammensetzung

2.3.2.4 Gasmengen

2.3.2.4.1 Messen der Gasdurchflussmengen

2.3.2.4.2 Regelung der Gasdurchflussmengen

2.3.2.5 Druck

2.3.2.5.1 Druckmessung

2.3.2.5.2 Druckregelung

2.4 Prozessführung

2.4.1 Beschicken und Erwärmen

2.4.1.1 Einbringen in den kalten Ofen

2.4.1.2 Einbringen in den warmen Ofen

2.4.1.3 Voroxidieren vor dem Nitrieren und Nitrocarburieren

2.4.2 Halten

2.4.2.1 Nitrieren und Nitrocarburieren

2.4.2.2 Aufkohlen und Carbonitrieren

2.4.3 Abkühlen

2.4.3.1 Nitrieren und Nitrocarburieren

2.4.3.2 Aufkohlen und Carbonitrieren

3 Anlagentechnik

3.1 Einrichtungen zur Gasversorgung

3.1.1 Endogaserzeuger

3.1.2 Direktbegasungsverfahren

3.1.2.1 Direktbegasung mit Kohlenwasserstoff-Luft-Gemischen

3.1.2.2 Trägergas aus Methanol und Stickstoff

3.1.3 Ammoniak-Spaltgas-Erzeuger

3.2 Begasung der Öfen

3.2.1 Anlagen bei Normaldruck

3.2.2 Anlagen bei Niederdruck

3.3 Prozessablauf und Prozessüberwachung

3.3.1 Anlagen bei Normaldruck

3.3.2 Anlagen bei Niederdruck

3.3.3 Sicherheitseinrichtungen

3.4 Schacht- und Haubenöfen

3.4.1 Beschreibung der Anlagen

3.5 Mehrzweck-Kammeröfen

3.6 Durchstoß-Öfen/Ringherdöfen

3.7 Drehherdöfen

3.8 Banddurchlauföfen

3.9 Rollenherdöfen

3.10 Anlagen zum Niederdruckaufkohlen

3.11 Anlagen für thermochemische Behandlungen mit Plasmaunterstützung

3.11.1 Anlagen zum Plasmanitrieren/-nitrocarburieren

3.11.1.1 Beschreibung der Anlagen

3.11.1.2 Aufbau der Anlagen

3.11.1.3 Anlagenbetrieb

3.12 Allgemeine Hinweise zur Ofenauswahl

3.13 Abschreckanlagen

3.14 Hinweise zum Chargenpacken

3.15 Chargentransport

4 Energiebilanz

4.1 Der Energiebedarf für thermochemische Prozesse

4.2 Beispiele aus der Praxis

4.2.1 Beispiel 1: Doppelkammerofen

4.2.2 Beispiel 2: Durchstoßofen

4.2.3 Beispiel 3: Vakuum-Mehrzweck-Kammerofen zum Niederdruckaufkohlen

5 Umweltschutz und Entsorgung

5.1 Umweltschutz und Genehmigungsrecht

5.2 Gefahrstoffe

5.2.1 Lagern von Gefahrstoffen

5.2.2 Einsatz von Gefahrstoffen

5.3 Anlagen und Ausrüstungen

5.4 Abfallentsorgung

5.5 Nutzen aus Umweltschutz und Entsorgung

6 Hinweise zum sicheren Betrieb der Anlagen

6.1 Beispiele für die Notwendigkeit von Sicherheitsmaßnahmen

6.2 Allgemeines

6.3 Sicherheit für Leib und Leben

6.4 Sicherheit für die Anlage

6.5 Sicherung des Behandlungsgutes

6.6 Prüfung und Instandhaltung

Literatur

Stichwortverzeichnis

Zum Buch

Thermochemische Behandlung von Eisenwerkstoffen im Gas

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