Modellgestützte Randschichtcharakterisierung von gas-nitrierten Stählen mittels photothermischer Radiometrie

Gasnitrieren ist eines der wichtigsten thermochemischen Verfahren zur Oberflächenbehandlung von Stählen, um die Oberflächenhärte und Verschleißfestigkeit zu verbessern. Die entstehende Nitrierschicht besteht aus der äußeren Verbindungsschicht und der darunter liegenden Diffusionszone. Das Gasnitrieren kann oft zu falschen Nitrierergebnissen führen, z.B. zu weichen Stellen oder dünnen bzw. hochporösen Nitrierschichten. Die Röntgendiffraktometrie ermöglicht zwar eine in-situ Charakterisierung der Grenzschichtzusammensetzung, aber es gibt derzeit kein direktes In-Prozess-Messverfahren zur Beobachtung der Grenzschichtentwicklung in einem industriellen Nitrierofen. Als Lösungsansatz wird die alternative Messtechnik der photothermischen Radiometrie verfolgt, die eine berührungslose und zerstörungsfreie In-Prozess-Grenzschichtprüfung ermöglicht. Die Grenzschichtveränderungen in der Diffusions- oder Verbindungsschicht bzw. oberflächennahen porösen Zonen können damit während Entstehung und Wachstum beobachtet werden, da die photothermischen Signale von den thermischen Eigenschaften der Oberfläche abhängen

Das übergreifende Thema der Arbeit ist die In-Prozess-Anwendung des photothermischen Messverfahrens in einem industriellen Nitrierofen. Die Arbeit kann dabei auf mehrere mögliche Teilgebiete dieser Aufgabe fokussiert werden. Dazu gehört u. a. die Untersuchung, wie das Messsystem modifiziert werden muss, um unter den Prozessbedingungen eines Gasnitrierofens dennoch eine zuverlässige Charakterisierung der Randschicht zu ermöglichen. Andererseits kann auch die Erweiterung der Auswertung um eine Modellierung des photothermischen Signals den Hauptbestandteil der Arbeit ausmachen.

Mögliche Inhalte der Arbeit können sein:

  • Entwicklung eines Konzeptes und Konstruktion eines modifizierten Detektorkopfes für den Einsatz unter den Bedingungen eines industriellen Nitrierofens
  • Entwicklung einer robusten Auswertestrategie für das photothermische Signal

Kontakt

Merlin Mikulewitsch
E-Mail: Enable JavaScript to view protected content.
Telefon: +49 (0)421 218 646 13