Erhöhte Härte und Verschleißfestigkeit: Nitrieren verbessert die Oberflächenhärte von legiertem Stahl erheblich durch einen Prozess, bei dem Stickstoff in die Stahloberfläche diffundiert. Diese Behandlung führt zur Bildung einer harten, nitridreichen Oberflächenschicht. Die Härte dieser Schicht kann Werte erreichen, die deutlich höher sind als die von unbehandeltem Stahl, wobei typische Härtewerte oft über 60 HRC (Rockwell-Härte-C-Skala) liegen. Bei Hochtemperaturanwendungen, bei denen Oberflächen starkem Verschleiß und abrasiven Kräften ausgesetzt sind, trägt die nitrierte Oberflächenschicht dazu bei, kritische Abmessungen und Funktionalität aufrechtzuerhalten. Diese Verbesserung der Verschleißfestigkeit ist entscheidend für die Verlängerung der Betriebslebensdauer von Komponenten, die Reduzierung der Wartungs- oder Austauschhäufigkeit und die Verbesserung der Gesamtsystemzuverlässigkeit.
Thermische Stabilität: Der Nitrierprozess verleiht legiertem Stahl ein hohes Maß an thermischer Stabilität. Die beim Nitrieren gebildete Nitridschicht ist chemisch stabil und behält ihre Härte bei erhöhten Temperaturen, häufig bis zu 500 °C bis 600 °C (932 °F bis 1112 °F), abhängig von der Legierung und den Nitrierbedingungen. Diese Stabilität wird durch die Bildung einer dichten, stabilen Nitridschicht erreicht, die thermischer Erweichung und Zersetzung widersteht. Dadurch können Bauteile aus nitriertem Stahl zuverlässig in Hochtemperaturumgebungen funktionieren, ohne dass es zu nennenswerten Verlusten mechanischer Eigenschaften wie Härte oder Zugfestigkeit kommt.
Oxidationsbeständigkeit: Die nitrierte Oberfläche von legiertem Stahl bietet eine verbesserte Beständigkeit gegen Oxidation und Hochtemperaturkorrosion. Das Vorhandensein von Nitriden in der Oberflächenschicht wirkt als Schutzbarriere gegen oxidative Prozesse. Diese Barriere trägt dazu bei, die Bildung von Oxidablagerungen zu verhindern, die zu Materialverschlechterung und -versagen führen können. Bei Hochtemperaturanwendungen, bei denen das Oxidationsrisiko aufgrund der Einwirkung von Sauerstoff und erhöhten Temperaturen erhöht ist, behält nitrierter Stahl seine Integrität und Betriebsleistung bei, wodurch die Wahrscheinlichkeit eines vorzeitigen Komponentenausfalls verringert und die Lebensdauer der Teile verlängert wird.
Reduzierte Wärmeausdehnung: Einer der wesentlichen Vorteile des Nitrierens ist seine Auswirkung auf die Wärmeausdehnungseigenschaften von legiertem Stahl. Durch die nitrierte Schicht wird der Wärmeausdehnungskoeffizient des Stahls effektiv gesenkt, was bedeutet, dass er bei Temperaturschwankungen weniger Dimensionsänderungen erfährt. Diese Reduzierung der Wärmeausdehnung ist besonders wichtig bei Präzisionsanwendungen, bei denen die Dimensionsstabilität von entscheidender Bedeutung ist. Komponenten aus nitriertem Stahl weisen aufgrund von Temperaturschwankungen weniger Verformungen oder Verformungen auf und stellen so sicher, dass sie ihre präzisen Toleranzen beibehalten und auch unter wechselnden thermischen Bedingungen in Baugruppen passen.
Verbesserte Ermüdungsbeständigkeit: Nitrieren von legiertem Stahl erhöht die Ermüdungsbeständigkeit durch die Einführung von Druckeigenspannungen in der Oberflächenschicht. Diese Druckspannungen wirken den Zugspannungen entgegen, die bei zyklischer Belastung auftreten, und verringern so die Wahrscheinlichkeit der Entstehung und Ausbreitung von Ermüdungsrissen. Bei Hochtemperaturanwendungen, bei denen Bauteile wiederholten oder zyklischen Belastungen ausgesetzt sind, ist diese Verbesserung der Ermüdungsbeständigkeit von entscheidender Bedeutung. Es trägt dazu bei, einen vorzeitigen Ausfall aufgrund von Ermüdung zu verhindern und stellt sicher, dass Komponenten einem längeren Einsatz unter anspruchsvollen Bedingungen standhalten, ohne ermüdungsbedingte Probleme zu erleiden.
Geringere Reibungs- und Schmierungsanforderungen: Der Nitrierprozess führt zu einer glatten, harten Oberfläche, die die Reibung zwischen zusammenpassenden Komponenten deutlich reduziert. Diese Reibungsreduzierung ist in Umgebungen mit hohen Temperaturen von Vorteil, in denen die Schmierung ausfallen oder weniger wirksam sein kann. Die verringerte Reibung durch die nitrierte Schicht verringert die Verschleißrate der Komponenten, verbessert die Betriebseffizienz und minimiert den Bedarf an häufiger Schmierung. Diese Eigenschaft ist besonders wertvoll in Systemen, in denen die Aufrechterhaltung einer wirksamen Schmierung aufgrund hoher Temperaturen oder aggressiver Betriebsbedingungen eine Herausforderung darstellt.
