Online-Überwachung der Nitrierschichtbildung während des Gasnitrierens auf der Basis photothermischer und röntgenographischer In-situ-Messtechniken

Für viele Anwendungsfälle von nitrierten Stählen werden eine möglichst kompakte Verbindungsschicht und eine tiefe Diffusionsschicht benötigt. Um das geforderte Nitrierergebnis zu erreichen, werden Sensoren wie Sauerstoff-, Wasserstoffsonden und Ammoniakanalysatoren in modernen Gasnitrieranlagen eingesetzt und damit die Nitrier-, Kohlungs- und Oxidationskennzahl der Prozessatmosphäre gemessen und geregelt. Diese Sensoren liefern aber nur Informationen über das Nitriervermögen der Prozessmedien, was dann zum Ziel führen kann, wenn die Oberflächen der zu nitrierenden Stahlbauteile sauber und reaktiv sind. Im ungünstigen Fall können fehlerhafte Ergebnisse wie z. B. Weichfleckigkeit, zu geringe Nitrierschichtdicken oder stark poröse Verbindungsschichten auftreten. Solche Produktionsfehler werden aktuell erst nach dem Nitrierprozess bei der Anwendung metallographischer und anderer konventioneller Prüfverfahren entdeckt, welche zeitraubend, kostspielig und zerstörend sind. Zur Verbesserung der Prozess- und Qualitätssicherheit in der industriellen Anwendung wäre ein prozessfähiger Schichtsensor von großer Bedeutung. Das Forschungsvorhaben hatte daher zum Ziel, ein Messverfahren für eine direkte In-situ-Messung des Nitrierschichtwachstums zu entwickeln und zu erproben.