ISBN 978-3-8439-3850-1

978-3-8439-3850-1, Reihe Verfahrenstechnik

David Koch
Pyrolysis and Carbonitriding Behavior of Methylamine During Low Pressure Carbonitriding of Steel

245 Seiten, Dissertation Karlsruher Institut für Technologie (2018), Softcover, A5

Zusammenfassung / Abstract

Low pressure carbonitriding is a new process to case harden steel parts that are exposed to high stress loads during operation. Amines, in particular methylamine, were identified as promising carbonitriding gases, and preliminary experiments in a thermobalance system confirmed their applicability for this process. For the industrial application of methylamine as a carbonitriding gas, an understanding of the processes in the gas phase of the furnace as well as on and in the steel is required.

The methylamine pyrolysis reactions were studied in a flow reactor at typical carbonitriding conditions under variation of the methylamine inlet pressure, the residence time, and the process temperature. The resulting data was used to quantify the coefficients of a formal kinetic approach describing the pyrolysis reactions of methylamine.

Furthermore, the transient carbonitriding reactions were studied. Additionally, the nitriding behavior of methylamine was compared to that of ammonia, and its carburizing behavior to that of acetylene.

Durch den noch nicht etablierten Prozess des Niederdruck-Carbonitrierens werden Stahlbauteile einsatzgehärtet, um sie widerstandsfähig gegenüber hohen Belastungen zu machen. Amine, insbesondere Methylamin, wurden als vielversprechende Carbontriergase identifiziert und ihre Anwendbarkeit für das Carbonitrieren durch erste Untersuchungen in einer Thermowaage experimentell bestätigt. Für die industrielle Anwendung von Methylamin als Carbonitriergas ist es unabdinglich, dass die Prozesse in der Gasphase der Wärmebehandlungskammer, sowie auf dem und im Stahl verstanden werden.

Zunächst wurde die Pyrolyse von Methylamin in einem durchströmten Reaktionsrohr bei typischen Carbonitrierbedingungen unter Variation des Methylamindrucks, der Verweilzeit und der Prozesstemperatur untersucht. Mit den gewonnenen Daten wurden die Koeffizienten eines formalkinetischen Ansatzes zur Beschreibung der Methylaminpyrolyse bestimmt.

Des Weiteren wurden die instationären Carbonitrierreaktionen untersucht sowie das Aufstickverhaltens von Methylamin mit dem von Ammoniak und das Aufkohlungsverhaltens mit dem von Acetylen verglichen.