Investigation of the Tempering Effect during Nitriding* : Dedicated to Prof. Dr.-Ing. habil. Peter Mayr on his 80 ^th birthday Translated title: Untersuchung des Anlasseffektes beim Nitrieren : Gewidmet Herrn Prof. Dr.-Ing. habil. Peter Mayr zum 80. Geburtstag

Abstract

Nitriding is a widely used treatment to increase the performance of unalloyed and alloyed steels. Because nitriding majorly affects the hardness of the surface region of the material it is common to perform a quenching and tempering treatment before nitriding in order to get a suitable core hardness and microstructure for application. The hardness from pre-heat treatment is nearly not affected by the following nitriding process if the temperature of tempering exceeds the nitriding temperature more than ca. 30 °C. Nevertheless in some cases where a high nitriding depth, i. e. 0.8 mm and more, is necessary, the nitriding parameters temperature and time can affect the material's state, which was achieved by tempering, even though the nitriding temperature is lower than the temperature of the tempering treatment.

The current investigations concern the tempering behaviour of typical nitriding and heat treatable steels. In nitriding experiments with different treatment temperature and time the stability of the pre-heat treatment state was investigated and the Hollomon-Jaffe parameter was used to describe the effect of temperature and time on the material's properties. Furthermore it was shown, that the Hollomon-Jaffe parameter is also suitable to predict the tempering effect of a long time nitriding process.

Kurzfassung

Das Nitrieren ist ein weit verbreitetes Verfahren, um die Gebrauchseigenschaften un- und niedriglegierter Stähle zu verbessern. Weil das Nitrieren in erster Linie die Härte der Randschicht steigert, ist es üblich, vor dem Nitrieren ein Vergüten durchzuführen, um eine beanspruchungsgerechte Kernhärte und das gewünschte Gefüge einzustellen. Die beim Vergüten eingestellten Eigenschaften werden kaum durch das Nitrieren beeinflusst, sofern die Nitriertemperatur mindestens 30 °C unterhalb der Anlasstemperatur liegt. In einigen Fällen, beispielsweise wenn eine Nitrierhärtetiefe von 0,8 mm und mehr angestrebt wird, können die Nitrierparameter Temperatur und Zeit den Werkstoffzustand des Vergütens dennoch beeinflussen, obwohl die Nitriertemperatur unterhalb der Anlasstemperatur des Vergütens liegt.

Die vorliegenden Untersuchungen beschäftigen sich mit dem Anlassverhalten typischer Nitrier- und Vergütungsstähle. In Nitrierversuchen wurde die Stabilität des Vorwärmebehandlungszustands für unterschiedliche Nitriertemperaturen und -dauern untersucht und der Anlasseffekt mithilfe des Hollomon-Jaffe-Parameters beschrieben. Es konnte gezeigt werden, dass der Hollomon-Jaffe-Parameter eine zuverlässige Aussage über den Anlasseffekt einer Langzeitnitrierbehandlung ermöglicht.