NITRIDING
Plasma nitriding
During plasma nitriding, the surface layer of a workpiece is enriched with nitrogen in an ionised gas atmosphere. The result is clean component surfaces with significantly improved abrasion and wear resistance.
Advantages of the process
No
distortion
Nitriding is the only hardening process in which there is no process-related distortion of the component.
Hardening of
partial areas
Precisely defined areas of the component can be hardened by covering the other surfaces with a protective paste.
Outstanding
component properties
Nitriding produces components with improved corrosion protection as well as high wear and vibration resistance that can withstand the heaviest loads.
None
post-processing
As no distortion occurs during the hardening process, components can generally only be nitrided after completion.
Environmentally friendly hardening without distortion
Plasma nitriding is one of the most environmentally friendly methods of surface hardening due to the fact that no toxic gases are used.
It produces only a fraction of the exhaust gases produced by other hardening processes. Furthermore, the thermochemical process is not only suitable for all ferrous materials, but also for sintered steels with high porosity, cast iron and high-alloy steels.
When plasma nitriding stainless steels, the oxide layer of the component must be broken up in the first process step. This process is called sputtering. A high voltage is then applied between the charge and the furnace wall in the nitrogen-hydrogen gas mixture, which serves as the nitriding medium. The electrically conductive gas is called plasma. Positively charged ions now hit the workpieces, leading to the formation of nitrogen-rich nitrides, which enrich the component surface with nitrogen as they decompose. As virtually no dimensional changes occur, the component is immediately ready for use.
Due to the high energetic effect of the plasma, the process can be carried out at low working temperatures of less than 500°C, making it suitable for materials that are sensitive to distortion.
While the achievable surface hardness essentially depends on the steel grade, the thickness of the layers produced is also influenced by the treatment temperature, the treatment duration and the nitrogen supply in the process gas. Plasma nitriding is preferably used for components that are to have both nitrided and non-nitrided areas, as metal-covered areas can be protected from hardening.
Contact and contact surfaces are therefore not nitrided. For parts that are to be hardened on all sides, holes must be provided for suspended charging. A decisive factor is that no bulk material can be treated in the plasma. The components must therefore be charged individually, with a gap maintained between them.
The most technologically advanced nitriding technology
Plasma nitriding is undisputedly the most advanced nitriding technology. Compared to gas nitriding, the process parameters can be controlled even more precisely. This allows the component surface to be modified very precisely in accordance with the desired properties.
Different nitriding layer structures and hardness profiles can be achieved by varying the gas mixture. Wax-free nitriding is possible with high nitriding hardness depths. The component surfaces are clean and exhibit less roughness than with other nitriding processes.
Key figures
Temperature:
up to 565 °C
Oven size:
Ø 1000 x 1500 mm
Turnaround time:
from 24 h
Nitriding hardness depth:
up to 0,8 mm
Max. loading weight*:
1.500 kg
*per batch for standard sizes and treatments
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- Material
- Desired surface hardness (in HV) with tolerance field
- Desired nitriding hardness depth with tolerance field
- Test specification
If a determination of the nitriding hardness depth or compound layer thickness is required, a component must be destroyed.
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The HTR team will be happy to advise you!
Die wichtigsten Infos
zum Plasmanitrieren
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Was ist Plasmanitrieren?
Plasmanitrieren ist ein modernes thermochemisches Härteverfahren, bei dem Stickstoff in einer ionisierten Gasatmosphäre (Plasma) in die Randschicht eines Bauteils eingebracht wird. Dabei entsteht eine saubere, stickstoffangereicherte Oberfläche mit hoher Abrieb- und Verschleißfestigkeit – ganz ohne prozessbedingten Verzug.
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Warum ist Plasmanitrieren so besonders?
Plasmanitrieren gilt als die fortschrittlichste Form des Nitrierens. Die präzise Steuerbarkeit der Prozessparameter ermöglicht exakt definierte Härteverläufe und Schichtaufbauten. Es kommt zu keiner Maßänderung, die Oberfläche bleibt sauber und glatt. Zudem ist das Verfahren besonders umweltfreundlich, da es ohne giftige Gase auskommt und nur sehr geringe Emissionen erzeugt.
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Welche Vorteile bietet das Verfahren?
Plasmanitrieren kombiniert zahlreiche technische und ökologische Vorteile:
- Kein Verzug: Ideal für maßhaltige oder empfindliche Bauteile
- Keine Nachbearbeitung: Fertigteile können direkt nitriert werden
- Umweltfreundlich: Kein Einsatz giftiger Gase, geringe Emissionen
- Exakte Härtung von Teilbereichen: Durch metallische oder pastöse Abdeckung gezielt steuerbar
- Saubere, glatte Oberflächen: Keine Rückstände oder Aufwüchse
- Verzugsarme Wärmebehandlung: Bereits bei Temperaturen unter 500 °C durchführbar
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Wie funktioniert der Prozess?
Der Nitrierprozess erfolgt in mehreren Phasen:
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Sputtern: Zuerst wird die Oxidschicht der Werkstückoberfläche abgetragen.
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Plasmaerzeugung: Durch Hochspannung entsteht ein ionisiertes Gas (Plasma) im Stickstoff-Wasserstoff-Gemisch.
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Diffusion: Positiv geladene Ionen treffen auf die Oberfläche und reichern sie mit Stickstoff an.
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Schichtbildung: Es bilden sich stickstoffreiche Nitride, die eine harte, verschleißfeste Randschicht ergeben.
Aufgrund der hohen Energie des Plasmas reicht eine moderate Behandlungstemperatur von unter 500 °C aus – ideal für verzugsempfindliche Werkstoffe.
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Für welche Werkstoffe eignet sich Plasmanitrieren?
Das Verfahren ist sehr vielseitig einsetzbar. Es eignet sich für:
- Alle Eisenwerkstoffe
- Hochlegierte Stähle
- Sinterstähle mit hoher Porosität
- Gusseisen
- Edelstähle (nach Sputterbehandlung)
Voraussetzung ist, dass die Oberfläche sauber, metallisch rein und frei von Fetten, Ölen oder Oxidation ist.
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Wo wird Plasmanitrieren bevorzugt eingesetzt?
Dieses Verfahren kommt besonders dort zum Einsatz, wo:
- Höchste Präzision gefordert ist
- Teilflächen gezielt gehärtet oder ausgespart werden sollen
- Bauteile keine Maßveränderung vertragen
- Hohe Korrosions- und Verschleißbeständigkeit erforderlich ist
Typische Anwendungen sind Werkzeuge, Maschinenbauteile, Komponenten in der Antriebstechnik und hochbeanspruchte Präzisionsteile.