Hightech bei Gerster:

SolNit-A®. SolNit-M®.



Hightech bei Gerster: Die neuen Verfahren gegen Korrosion und Verschleiss.

Schon seit langer Zeit besteht das Bedürfnis, korrosionsbeständige Stähle zu här­ten, um die Lebensdauer von Bautei­len, die hohen Belastungen wie auch Verschleissbeanspruchungen unter­worfen sind, zu verlängern. Bei den meisten Anwendungsfällen geht es nicht nur darum, durch den Wärme­ behandlungsprozess eine höhere Härte zu erzielen, sondern auch die Korrosions­ beständigkeit zu verbes­sern. Mit den neu entwickelten Verfahren SolNit-A und SolNit-M werden nun diese Anforderungen in verschiedenen Bereichen erfüllt.

Die Vorteile. e Die Korrosions- und Verschleissbeständigkeit nichtrostender Stähle wird durch SolNit weiter verbessert. e Dank milder Gasabschreckung günstiges Verzugsverhalten. e Die Randschicht steht unter Druckeigenspannungen. e Die Aufsticktiefe ist, je nach Anwendungsfall, zwischen 0,1 und 3 mm steuerbar. e Eine Randoxidation tritt nicht auf (N2-Atmosphäre). e Dünne Bohrungen und enge Bereiche werden gleichmässig tief hart. e Das Verfahren ist weder toxisch noch explosiv. Die Behandlungsanlagen. e Mehrere Vakuumöfen e Stickstoffdruck zwischen 100 und 3000 mbar (abs) regelbar e Überdruckgasabschreckung bis 10 bar Stickstoff e Nutzdimensionen: Länge 900 mm, Breite 900 mm, Höhe 750 mm



SolNit-Behandlungsanlage.



Hightech bei Gerster: Was ist SolNit?

Bei SolNit-A und SolNit-M handelt es sich um thermochemische Wärmebehandlungsverfahren. Dabei wer­den korrosionsbeständige Stähle randaufgestickt. Diese Verfahren ermöglichen neue Eigenschaftskom­binationen. Je nach Legierungsgehalt des Stahles und der Höhe des einge­brachten Stickstoffgehaltes liegen nach dem Abkühlen vor: e eine einsatzgehärtete Randschicht aus hartem Martensit, nach der SolNit-M-Behandlung oder e eine hochfeste, austenitische Randschicht hoher Zähigkeit, nach der SolNit-A-Behandlung.



Das SolNit-A. Bei diesem Verfahren werden auste­nitische Stähle wie 1.4301, ferrit-austenitische Duplexstähle wie 1.4462 oder weich martensitische Stähle wie 1.4418 behan­ delt. Durch die Behandlung wird eine hochstick­stoffhaltige, zähe und hochfeste austenitische Randschicht mit hoher Korrosionsbeständigkeit erzeugt. Diese Eigenschaftskombination ist neu und führt zu einem hohen Wi­derstand gegen Erosion in aggres­siver Umgebung. Das SolNit-M. Beim Ausgangsmaterial handelt es sich um martensitisch oder ferritischmartensitische Cr- bzw. CrMo-Stähle wie zum Beispiel 1.4021. Durch die Behand­ lung wird eine harte Rand­schicht mit zähem Kern unter Beibe­haltung oder sogar Verbesserung der Korrosionsbestän­ digkeit erreicht. Es kann auch von einem Einsatzhärten mit Stickstoff gesprochen werden. Die erreichbaren Härtewerte liegen bei 660 bis 700 HV (58 bis 60 HRC). Ein solches Verfahren stand bisher nicht zur Verfügung.

Die Abgrenzung zum Nitrieren. Korrosionsbeständige Stähle können plasmanitriert oder badnitriert wer­den. Dabei kommt es jedoch zu einer Ausscheidung von Nitriden aus dem Ferrit resp. Austenit. Diese verbrau­chen Chrom und beeinträchtigen die Korrosionsbeständigkeit. Im Gegensatz dazu wird bei den SolNit-A- und SolNit-M-Verfahren in der Randschicht korrosionsbeständi­ger Stähle bei Temperaturen von 1050 °C bis 1150 °C Stickstoff im Mischkristall gelöst. Danach wird so rasch abgekühlt, dass ein Ausschei­den von Nitriden unterbleibt.

Drehteile aus W.Nr. 1.4104 SolNit-M-behandelt.

Flansch aus W.Nr. 1.4435 SolNit-A-behandelt.



Hightech bei Gerster: Die praktischen Anwendungen.

Das SolNit-A. Mit austenitischen Stählen wie zum Beispiel 1.4301, 1.4435 und weiteren wurden bisher Behandlun­gen in den folgenden Anwendungs­bereichen durchgeführt: e Medizintechnik e Zahnchirurgie e Implantate, beispielsweise Platten und Schrauben e Metallische Dichtungen in Chemieanlagen e Chemische Industrie e Papiererzeugung e Textilindustrie e Pumpen- und Verdichterbau e Fleischverarbeitende Industrie e Teile für Haushalt und Architektur e Fahrzeugbau e usw. Regelkegel. Regelkegel aus austenitischem Stahl 1.4435 werden in verschiedensten Ventilen für Anlagen im Bereich der Lebensmittelverarbeitung eingesetzt. Mit anderen Verfahren veredelte Ausführungen führen zu einem vorzeitigen Ausfall. Mit der SolNit-ABehandlung konnte die Einsatzdauer der Regelkegel entscheidend verlän­gert werden.

Das SolNit-M. Bei SolNit-M stehen bisher die Stähle 1.4021, 1.4024, 1.4104, 1.4000 und 1.4016 in folgenden Anwen­dungsbereichen im Vordergrund: e Automatenstahl für korrosionsbeanspruchte Teile im Maschinenund Apparatebau e Getriebe e Massenteile wie Schrauben, Bolzen, Muttern e Maschinen-, Turbinen-, Schiffsmaschi­ nenbau e Medizintechnik e Schneidende und nicht schneidende chirurgische Instrumente e Pumpen- und Verdichterbau e Dampf-/Wasserarmaturen e Küchengeräte, Sportgeräte e Wasser- und Dampfturbinenbau e Papier-, Textil- und Molkereimaschinen e Ketten Zahnräder. Zahnräder, Ø 130 mm, Modul 2.5, aus dem Material 1.4021 weisen nach der SolNit-M-Behandlung Oberflächenhärte­ werte von 59 HRC, bei Kernhärtewerten von 45 HRC auf. Die Aufsticktiefe liegt bei 0,6 mm. Zusätzlich zur Verbesserung des Korrosionswiderstandes führt die um 230 HV (14 HRC) höhere Randhärte gegen­über der Kernhärte zu Eigenspan­nungsverteilungen, welche sich vor­teilhaft auf die Dauerfestigkeit der Zahnräder ­auswirken.

Härteverlauf Regelkegel



Härteverlauf Zahnräder



Hightech bei Gerster: Die praktischen Anwendungen.

Die Verfahrensparameter. SolNit-Behandlungen werden in speziell ausgerüsteten Vakuumöfen durchgeführt. Voraussetzung ist, dass eine Konvektions­ erwärmung bis 1200 °C möglich ist. Der Stickstoff­druck muss variabel zwischen 100 und 3000 mbar (abs) innerhalb von ±10 mbar regelbar sein. Bei Auf­sticktemperaturen wird eine Tempe­raturgleichmässigkeit von ±10 °C unter N2-Gas

Zustandsdiagramm berechnet nach Thermo-Calc, Material X20Cr13 (Uni Bochum).

gefordert. Für das Abschrecken werden Drücke zwi­schen 6 und 10 bar benötigt. Die Behandlungstemperaturen liegen zwischen 1050 und 1150 °C, um die hohe Löslichkeit des Stickstoffs aus­ zunützen. Dünne Bohrungen, Nuten. An Teilen mit Sacklochbohrungen oder dünnen und langen Bohrungen wurde festgestellt, dass über die ganze Länge der Bohrung praktisch identische Aufstick­ tiefen gemessen werden. In Rohren mit Bohrungs­durchmesser 2,5 mm und einer Länge von 42 mm werden sowohl an beiden Enden wie auch in der Mitte der Rohre einheitliche Aufsticktiefen gemessen. Dieses Verhalten ermög­licht im Zusammenhang mit der Aufstickgleichmässigkeit auch eine dichtere Chargierart. Flansche. Flansche, Ø 240 mm, aus dem Material 1.4104, X14CrMoS17 weisen nach der SolNit-M-Behandlung Oberflächen­härte­werte von 58 HRC auf, bei einer Kernhärte von 35 HRC und einer Aufsticktiefe von 1,5 mm.

Härteverlauf Flansche



Härteverläufe Dünne Bohrungen, Nuten



Hightech bei Gerster: Die praktischen Anwendungen.

Die Korrosionstests. Von zahlreichen SolNit-behandelten Teilen liegen positive Rückmeldungen seitens der Anwender im Zusam­menhang mit dem Verschleiss- und Korrosionsver­ halten vor. Im Interesse von neutralen Untersuchungsergeb­nissen wurde bei Sulzer Innotec ein umfangreiches Testprogramm in Auftrag gegeben. Erste Ergebnisse liegen vor: Die Ergebnisse zeigen auf, dass der Korrosionswiderstand bei der SolNit-behandelten Probe gegenüber den lösungsgeglühten bzw. gehärteten und angelassenen Proben erheblich gesteigert wird. SolNit-A. Material: W. Nr. 1.4435 Testmethode: Eintauchversuch nach DIN 50905, Dauer 7 Tage, in Schwe­felsäure. Die Grafik zeigt einen um 96% ge­ringeren Gewichtsverlust bei der SolNit-Abehandelten Probe.

10

SolNit-M. Material: W. Nr. 1.4021 Analoger Test in Kochsalzlösung, Schwefelsäure und Meerwasser. Die Gewichtsverluste bei den mit SolNit-M-behandelten Proben liegen, je nach eingesetztem Medium, um 44 bis 78% tiefer.

Schneidmesser aus W.Nr. 1.4021 SolNit-M-behandelt.

Flansch aus W.Nr. 1.4305 SolNit-A-behandelt.

11

Härterei Gerster AG Güterstrasse 3 Postfach CH-4622 Egerkingen Telefon +41 (0)62 388 70 00 Fax +41 (0)62 398 31 12 [email protected] www.gerster.ch

Qualitätsmanagementsystem ISO 9001:2000 Umweltmanagementsystem ISO 14001:2004

Hightech by Gerster.

Lasertechnologie  Laserhärten

Durchgreifend wirkende Verfahren  Härten unter Schutzgas  Vakuumhärten mit Druckgasabschreckung  Vergüten  Schutzgasglühen  Anlassen  Tiefkühlen bis –180 °C  Ausscheidungshärten von Aluminiumlegierungen Hartlöten  Unter Vakuum  Unter Schutzgas  Induktiv  Mit Flamme

12

Thermochemische Diffusionsverfahren  Aufkohlen  Carbonitrieren  Einsatzhärten  Gasnitrieren  Oxinitrieren  Gasnitrocarburieren  Pronox  Micropuls-Plasmanitrieren  Plasox  Borieren  Behandlung von rostfreien Stählen SolNit-A®, SolNit-M®, Hard-inox® Beratung und Labor-Dienstleistungen

11.2006 1500

Randschichthärten  Induktionshärten  Zweifrequenzhärten  Impulshärten  Flammhärten  Zerstörungsfreie Prüfung der Einhärtetiefe