Gleichzeitig hohe Korrosions- und Verschleißbeständigkeit

Werkstoffe 07. 11. 2016
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Aggressive Reinigungsmittel und hoher Reibverschleiß stellen für Anlagen und Maschinen eine hohe Belastung dar. Durch das Härten der beanspruchten Bauteile aus rostfreiem Stahl mit dem Spezialverfahren HARD-INOX-S erhöht sich die Standzeit derartiger Teile nach den Erfahrungen von Michel Saner, Härterei Gerster AG, beträchtlich.

Damit korrosionsbedingte Schäden erst gar nicht auftreten, verwenden viele Betriebe Anlagen und Komponenten, die aus rostfreiem Stahl gefertigt sind. Je nach Anwendung kommen sogenannte Austenite (Chrom-Nickel-Stahl) in V2A- und V4A-Qualitäten zum Einsatz. Diese sind korrosionsbeständig, doch besitzen sie einen Nachteil: Ihre Oberfläche ist weich und entsprechend ungeeignet, um in abrasiven Umgebungen über eine erforderliche lange Zeitdauer beständig zu sein. Martensitischer Stahl ist härter als austenitischer und daher wesentlich verschleißfester. Doch das Material ist weniger korrosionsbeständig. Was also tun, wenn die Anwendung eine Kombination von Verschleiß- und Korrosionsbeständigkeit verlangt?

Stahl härten mit HARD-INOX-S

Eine innovative Methode, die seit rund fünf Jahren erfolgreich auf dem Markt besteht, ist in der Lage, Härte und Beständigkeit zu kombinieren und die Vorteile des Ausgangsstahls mit der gewünschten Zusatzfunktion auszustatten. Das HARD-INOX-S-Verfahren ist im Prinzip eine Art des Nitrierens, das bei relativ tiefen Temperaturen stattfindet. Damit können sie austenitischen Werkstoffen, die von ihrer Struktur weich aber korrosionsbeständig sind, eine harte Oberfläche verleihen. Die Korrosionsbeständigkeit bleibt erhalten, doch kann nach Aussage von Patrick Margraf, Werkstoffingenieur bei der Härterei Gerster, gleichzeitig die Härte um das Drei- bis Sechsfache des Grundmaterials erhöht werden. Das Verfahren erzeugt eine sogenannte Diffusionszone, die eine neue Struktur in der Oberfläche besitzt. Somit kann auch bei starker Belastung die Schicht nicht abplatzen, sondern ist ein untrennbarer Teil der Oberfläche. Echte Praxistauglichkeit erlangt ein gehärtetes Bauteil aber erst, wenn es seine Korrosionsbeständigkeit nach dem Härten beibehält. Dies war bisher mit klassischen Verfahren nicht generell der Fall, mit HARD-INOX-S aber ist dieser Spagat möglich. Zwar kann bei starken Säuren die Oberfläche anlaufen und dunkel werden. Doch das ist weder Korrosion noch Oxidation. Es ist lediglich eine Farbänderung, die keine Auswirkung auf die Materialeigenschaften oder auf das Produkt hat, wie Margraf betont. Der Stahl ist ohne Beeinträchtigungen und absolut sicher einsetzbar, auch für die Nutzung in der Lebensmittelindustrie.

Einsatz in der Praxis

Aufgrund der besonderen Eigenschaften der gehärteten Stähle ist ihr Einsatzgebiet groß. Besonders in hygienesensiblen Bereichen, in denen Unternehmen teilweise mehrmals täglich mit aggressiven Reinigungsmedien arbeiten, ist eine hohe Standfestigkeit gefordert. Auch auf dem Gebiet der abrasiven Lebensmittel, wie etwa in der Schokoladenherstellung, sind gehärtete Werkstoffe dem Ausgangsmaterial weit überlegen. Ventile, Pumpen, Messer oder Dichtungsgehäuse aus gehärtetem Stahl sind bereits erfolgreich im Einsatz.

Unterstützung gleich zu Beginn

Die Entscheidung, gehärtete Werkstoffe zu nutzen, sollte nicht erst fallen, wenn es bereits zu Problemen gekommen ist. Für den Spezialisten ist der Anfang einer Planung der beste Zeitpunkt: Die Möglichkeit, gehärtete Inox-Werkstoffe zu verwenden, ist noch nicht sehr weit verbreitet. Daher kommt es nach den Erfahrungen der Werkstoffspezialisten bei Gerster häufig vor, dass Anlagen- und Maschinenkomponenten aus nicht gehärteten Werkstoffen zum Problemfall werden, die teure Reparaturen oder gar den kompletten Austausch zur Folge haben. Bei Anschaffung oder Retrofit einer Anlage lohnt es sich, in der Planungsphase mehrere Partner an einen Tisch zu holen. Dann sollte auch ein Werkstoffexperte im Team sitzen, denn zusammen lassen sich optimale Lösungen erarbeiten und Schwachstellen gleich von Anfang an verhindern. Eine Beratung durch einen Härtefachmann ist in jedem Fall eine Chance zur Verbesserung der Anlagen- und Maschinenverfügbarkeit.

 
Steigerung der Oberflächenhärte bei gleichbleibender Korrosionsbeständigkeit von rostfreien Stählen durch eine HARD-INOX S-Behandlung
 
 
Härteverlauf nach einer Härtebehandlung bei 1.4435, gemessen mit einem Nanoindenter

Text zum Titelbild: Evakuierbare Nitrieranlage

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