Die Aufstickungstiefe beschreibt, wie weit Stickstoff bei einer thermochemischen Wärmebehandlung von der Oberfläche in das Innere eines Werkstücks eingedrungen ist. Sie kennzeichnet den Bereich der Randschicht, in dem der Stickstoffgehalt durch das Nitrieren oder Nitrocarburieren gegenüber dem Ausgangswerkstoff erhöht wurde.

Beim Nitrieren diffundiert Stickstoff in die Oberfläche eines geeigneten Werkstoffs und verändert dort die chemische Zusammensetzung und die Eigenschaften der Randschicht. Die Stickstoffkonzentration nimmt dabei im Allgemeinen mit zunehmendem Abstand von der Oberfläche ab.

Wie wird die Aufstickungstiefe bestimmt?

Die Aufstickungstiefe kann anhand des Stickstoffkonzentrationsverlaufs im Werkstoff bestimmt werden. Als Grenze dient ein zuvor festgelegter Stickstoffgehalt beziehungsweise ein definiertes Konzentrationskriterium.

Die tatsächlich erreichte Tiefe hängt von verschiedenen Einflussgrößen ab:

• Werkstoffzusammensetzung: Legierungselemente wie Chrom, Aluminium und Molybdän beeinflussen die Stickstoffdiffusion und die Bildung von Nitriden.
• Behandlungstemperatur: Die Temperatur beeinflusst die Diffusionsgeschwindigkeit des Stickstoffs.
• Behandlungsdauer: Mit zunehmender Behandlungszeit kann Stickstoff weiter in den Werkstoff eindringen.
• Prozessbedingungen: Das eingesetzte Nitrierverfahren und die Stickstoffaktivität an der Oberfläche beeinflussen die Stickstoffaufnahme.

Was ist der Unterschied zwischen Aufstickungstiefe und Nitrierhärtetiefe?

Die Aufstickungstiefe beschreibt die Eindringtiefe des Stickstoffs anhand eines festgelegten Konzentrationskriteriums. Die Nitrierhärtetiefe (NHT) wird dagegen anhand eines definierten Härteverlaufs bestimmt.

Bei der Bestimmung der Nitrierhärtetiefe wird die Härte in unterschiedlichen Abständen von der Oberfläche gemessen. Die NHT reicht nach dem üblichen Prüfverfahren bis zu der Tiefe, bei der die Härte auf einen festgelegten Wert oberhalb der Kernhärte abgesunken ist.

Beide Größen stehen in Zusammenhang, müssen jedoch nicht übereinstimmen. Denn die Härtesteigerung hängt nicht allein von der Stickstoffkonzentration ab, sondern auch von der Werkstoffzusammensetzung und den gebildeten Nitriden.

Warum ist die Aufstickungstiefe wichtig?

Die Aufstickungstiefe liefert Informationen über die Stickstoffverteilung in der behandelten Randschicht. Sie kann zur Beurteilung und Optimierung von Nitrierprozessen herangezogen werden.

Für die technische Funktion eines Bauteils sind darüber hinaus die erreichte Oberflächenhärte, die Nitrierhärtetiefe und der Aufbau der Nitrierschicht entscheidend. Diese Eigenschaften beeinflussen unter anderem die Verschleißbeständigkeit und das Verhalten bei mechanischer Wechselbeanspruchung.

Die Aufstickungstiefe allein ist daher kein ausreichendes Maß für die Qualität einer Nitrierbehandlung. Sie muss im Zusammenhang mit den geforderten Bauteileigenschaften und den weiteren Kenngrößen der Randschicht betrachtet werden.