Beim Stickstoffglühen wird Stickstoff als Hauptatmosphäre in einem Glühofen verwendet, um Oxidation zu verhindern und chemische Reaktionen während des Erhitzungs- und Abkühlungsprozesses zu steuern.
Stickstoff wird gegenüber Sauerstoff bevorzugt, da er inert ist und somit das Risiko der Materialoxidation verringert.
Reiner Stickstoff (100 %) wird jedoch selten verwendet, da er Luft (Sauerstoff) nicht wirksam ausschließen kann. Stattdessen wird Stickstoff oft mit Kohlenwasserstoffen oder Methanol gemischt, um eine kontrollierte Atmosphäre zu schaffen, die für verschiedene Glühprozesse geeignet ist.
Was ist eine Stickstoffatmosphäre zum Glühen? (6 Schlüsselpunkte erklärt)
1. Zweck der Stickstoffatmosphäre beim Glühen
Stickstoff wird beim Glühen verwendet, um eine inerte Atmosphäre zu schaffen, die die Oxidation und andere unerwünschte chemische Reaktionen minimiert.
Sauerstoff ist reaktiv und kann durch Oxidation zu einer Verschlechterung des Materials führen.
Stickstoff, der weniger reaktiv ist, sorgt für eine stabile Umgebung, die das Material während des Glühvorgangs schützt.
2. Stickstoffspülung und Spülung
Vor dem eigentlichen Glühvorgang wird eine Stickstoffspülung vorgenommen, um die atmosphärische Luft zu entfernen und den Sauerstoffgehalt auf weniger als 1 % zu reduzieren.
Dieser Schritt ist entscheidend, um sicherzustellen, dass die Ofenatmosphäre so inert wie möglich ist und jegliche Oxidation während der Erhitzungsphase verhindert wird.
3. Zusammensetzung der Stickstoffatmosphäre
Reine Stickstoffatmosphären werden beim Glühen in der Regel nicht verwendet, da sie den Sauerstoff nicht wirksam ausschließen.
Stattdessen wird Stickstoff häufig mit geringen Anteilen von Kohlenwasserstoffgasen (wie Methan, Propan oder Propylen) gemischt oder mit Methanol kombiniert.
Diese Mischungen tragen dazu bei, eine kontrolliertere und geeignetere Atmosphäre für das Glühen zu schaffen, da sie je nach den spezifischen Anforderungen angepasst werden können.
4. Reaktivität von Stickstoff
Stickstoff gilt im Allgemeinen als neutral, kann aber unter bestimmten Bedingungen mit Eisen und Legierungen reagieren und Nitride bilden, die die Oberflächenhärte erhöhen und möglicherweise zu Sprödigkeit führen.
Diese Reaktion tritt typischerweise auf, wenn atomarer Stickstoff verwendet wird, d. h. eine Form von Stickstoffgas, das gecrackt wurde, um reaktiven atomaren Stickstoff zu liefern.
Für ein erfolgreiches Glühen von kohlenstoffarmen Stählen ist sauberer und trockener Stickstoff unerlässlich, um Oberflächenoxidation und Entkohlung zu verhindern.
5. Anwendungen von Stickstoffatmosphären
Stickstoffatmosphären werden über das Glühen hinaus in verschiedenen Wärmebehandlungsverfahren eingesetzt, darunter neutrales Härten, Anlassen, Nitrieren, Sintern und Löten.
Bei diesen Verfahren wirkt Stickstoff entweder als Schutzgas oder als Trägergas, je nach den spezifischen Anforderungen der Behandlung.
6. Alternative Atmosphären
Neben Stickstoff werden bei bestimmten Wärmebehandlungsverfahren auch andere Edelgase wie Argon und Helium verwendet.
Argon beispielsweise bietet eine hochgradig inerte Atmosphäre, die sich für das Glühen von Nichteisenmetallen und rostfreiem Stahl eignet.
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