Teniferierung

Teniferierung ist ein chemisches/physikalisches Verfahren zur Härtesteigerung von Stahlwerkstoffen.

Verfahren

Die zur Behandlung vorgesehenen Objekte werden je nach Stahlzusammensetzung und Form zwischen einigen Minuten und einigen Stunden in ein Nitrierbad mit gesteuertem Cyanid-Cyanatgehalt getaucht. Die Standardbehandlungsdauer beträgt 90 Minuten bei einer Temperatur von 580 °C. Die Tenifer-Behandlung wird am fertig wärmebehandelten und bearbeiteten Werkstück durchgeführt. Die letzte Anlasstemperatur (Anlassen = Wärmebehandlung zur Verringerung der Spannungen im Werkstück) sollte über der Tenifer-Behandlungstemperatur von 580 °C liegen, damit keine unerwünschten Gefügeveränderungen entstehen. Vor der Behandlung sollten die Werkstücke langsam und durchgreifend (damit keine Spannungen entstehen) auf etwa 350 °C vorgewärmt werden. Danach erfolgt das Eintauchen in das Tenifer-Bad von 580 °C. Nach Erreichen der maximalen Behandlungsdauer werden die Werkstücke in Wasser, Öl oder in einem Polymer abgeschreckt. Weiterhin hat sich eine anschließende Nachoxidation bewährt (Tenifer-Q-Verfahren). Hier wird das Werkstück direkt aus dem Tenifer-Bad in ein AB1-Bad bei etwa 380 °C getaucht und 10-15 Minuten gehalten, dadurch wird die Oberfläche oxidiert (schwarze Farbe) und gleichzeitig anhaftendes Cyanid neutralisiert (Entgiftungsreaktion). Anschließend erfolgt ein Abschrecken im Wasser. Eine Erweiterung stellt das Tenifer-QPQ-Verfahren dar. QPQ steht für Quenchen-Polieren-Quenchen. Am Ende der Wärmebehandlung werden die Werkstücke gewaschen und getrocknet.

Eigenschaften

Maßänderung

Da während der Tenifer-Behandlung keine Gefügeumwandlung des Grundwerkstoffes eintritt und die thermischen Spannungen infolge langsamer Erwärmung und Abkühlung sehr gering sind, ist mit keinen nennenswerten Maßänderungen zu rechnen. Lediglich die infolge der Nitrid- bzw. Karbo-Nitridbildung in der dünnen Randzone auftretenden Druckspannungen führen zu geringen Maßänderungen die jedoch nur in der Größenordnung von 2–4 µm liegen und sich auf die Randzone beschränken. Größere Teile können aber durch Spannungen in der Oberfläche einen gewissen Verzug aufweisen.

Oberflächenhärte

Die Oberflächenhärte nimmt bei der Tenifer-Behandlung dramatisch zu. Die Härte in der nitrierten Zone und im Grundwerkstoff wurde mit einem Kleinlastprüfgerät nach Vickers (Diamantpyramide) mit einer Prüflast von 50 g gemessen. Die maximal messbare Härte betrug 1150 HV 0,05 kg/mm². (Grenzwerte nach Vickers sind 3 für Blei bis 1500 für Keramiken).

Verschleißfestigkeit

Durch die weitgehende Abbindung des Eisens und der Legierungselemente an der Oberfläche nimmt die Verbindungszone nichtmetallischen Charakter an. Dadurch wird bei Gleitprozessen eine Paarung Nichtmetall/Metall hergestellt, die ein Verschweißen und Verkleben verhindert und dadurch die Verschleißfestigkeit erhöht. Ein Nebeneffekt ist der bei diesen Paarungen auftretende niedrige Reibwert.

Steifigkeit

Durch die beachtliche Erhöhung der Oberflächenhärte bei der Tenifer-Behandlung wird auch eine größere Formsteifigkeit erzielt. Daraus ergibt sich eine höhere Sicherheit gegen Verbiegung oder Verwerfung.

Korrosionsbeständigkeit

Durch die stickstoffreiche Verbindungs- bzw. Diffusionszone ist der Werkstoffoberfläche ein gewisser Schutz vor korrosiven Angriffen gegeben. Durch eine Nachoxidation (Tenifer-Q-Verfahren) ist es möglich, eine hervorragende Korrosionsbeständigkeit zu erlangen. Daher hat sich dieses Verfahren in der Automobilindustrie bewährt.

Belastbarkeit

Tenifer-Schichten weisen große Zähigkeiten auf. Selbst nach Belastung (Stauchversuche) über die Streckgrenze (Grenze elastischer Bereich/plastischer Bereich) hinaus in den plastischen Bereich (bleibende Formänderung) war keine Beschädigung an der Oberfläche zu erkennen; Voraussetzung ist eine geringe Formänderung.

Weitere Eigenschaften

Die Gleiteigenschaften und die Verschleißfestigkeit bleiben bis zu Temperaturen von 500 °C sowie kurzfristig auch darüber erhalten. Da die Verbindungszone ein schlechterer Wärmeleiter ist als der Grundwerkstoff, erhitzt sich dieser nicht so schnell wie ohne Teniferierung.

Quellen

Diese Artikel könnten dir auch gefallen

Die letzten News aus den Naturwissenschaften

20.01.2021
Kometen_und_Asteroiden
Älteste Karbonate im Sonnensystem
Die Altersdatierung des Flensburg-Meteoriten erfolgte mithilfe der Heidelberger Ionensonde.
20.01.2021
Quantenphysik - Teilchenphysik
Einzelnes Ion durch ein Bose-Einstein-Kondensat gelotst.
Transportprozesse in Materie geben immer noch viele Rätsel auf.
20.01.2021
Sterne - Astrophysik - Klassische Mechanik
Der Tanz massereicher Sternenpaare
Die meisten massereichen Sterne treten in engen Paaren auf, in denen beide Sterne das gemeinsame Massenzentrum umkreisen.
19.01.2021
Sonnensysteme - Sterne - Biophysik
Sonnenaktivität über ein Jahrtausend rekonstruiert
Ein internationales Forschungsteam unter Leitung der ETH Zürich hat aus Messungen von radioaktivem Kohlenstoff in Baumringen die Sonnenaktivität bis ins Jahr 969 rekonstruiert.
19.01.2021
Quantenoptik - Teilchenphysik
Forschungsteam stoppt zeitlichen Abstand von Elektronen innerhalb eines Atoms
Seit mehr als einem Jahrzehnt liefern Röntgen-Freie-Elektronen-Laser (XFELs) schon intensive, ultrakurze Lichtpulse im harten Röntgenbereich.
15.01.2021
Sterne - Strömungsmechanik
Welche Rolle Turbulenzen bei der Geburt von Sternen spielen
A
14.01.2021
Thermodynamik
Wie Aerosole entstehen
Forschende der ETH Zürich haben mit einem Experiment untersucht, wie die ersten Schritte bei der Bildung von Aerosolen ablaufen.
12.01.2021
Quantenoptik
Schnellere und stabilere Quantenkommunikation
Einer internationalen Forschungsgruppe ist es gelungen, hochdimensionale Verschränkungen in Systemen aus zwei Photonen herzustellen und zu überprüfen.
11.01.2021
Quantenoptik - Teilchenphysik
Elektrisch schaltbares Qubit ermöglicht Wechsel zwischen schnellem Rechnen und Speichern
Quantencomputer benötigen zum Rechnen Qubits als elementare Bausteine, die Informationen verarbeiten und speichern.
11.01.2021
Galaxien
ALMA beobachtet, wie eine weit entfernte kollidierende Galaxie erlischt
Galaxien vergehen, wenn sie aufhören, Sterne zu bilden.