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Das Niederdruckaufkohlen findet aufgrund seiner verfahrenstypischen Vorteile – hoher Kohlenstoffübergang, Randoxidationsfreiheit, die Möglichkeit hoher Aufkohlungstemperaturen und damit Beschleunigung des Aufkohlungsvorgangs – immer mehr Anwendung in der Industrie. Insbesondere die Steigerung der Aufkohlungstemperatur in Kombination mit der erreichbaren hohen Randschichtqualität bietet großes Potenzial zur Kostensenkung im industriellen Einsatz. Ein großer Nachteil des Verfahrens liegt jedoch darin, dass der Prozess – im Gegensatz zum konkurrierenden Verfahren des Gasaufkohlens – nicht definiert regelbar ist. Die Niederdruckaufkohlung kann bisher nur gesteuert durchgeführt werden. Zum Einstellen des Kohlenstoffprofils im Bauteil werden alternierend Aufkohlungs- und Diffusionssequenzen durchgeführt, wobei Begasung, Segmenttemperatur und -dauer auf empirisch ermittelten Erfahrungswerten beruhen, da genaue Daten zum Kohlenstoffübergang nicht vorliegen. Eine Regelung der Aufkohlung, basierend auf der Messung von Reaktionskomponenten wie bei der Gasaufkohlung, wird zwar für möglich gehalten, ist jedoch bisher nicht realisiert. Um eine genauere Prozesssteuerung durchführen zu können, muss somit die Abhängigkeit des Kohlenstoffmassenstroms von Prozessparametern, wie Temperatur, Aufkohlungsatmosphäre und Stahlzusammensetzung, bekannt sein. In diesem Artikel werden das Verfahren der Thermogravimetrie sowie damit durchgeführte Messungen mit dem Ziel der Klärung dieser Zusammenhänge dargestellt.

Thermogravimetrische Messungen zur Charakterisierung der Reaktionskinetik beim Niederdruckaufkohlen ∗