Cyanidieren
Cyanidieren
Einleitung
Das Cyanidieren ist ein Verfahren der Wärmebehandlung von Stahl, das der Einsatzhärtung dient. Dabei wird die Randzone eines Werkstücks durch das Einbringen von Stickstoff und Kohlenstoff in einem speziellen Cyanidsalzbad gehärtet. Ziel ist es, die Oberfläche hart und verschleißfest zu machen, während der Kern zäh bleibt. In diesem aiMOOC lernst Du den Ablauf, die chemischen Grundlagen, Vorteile und Sicherheitsaspekte des Cyanidierens kennen – ergänzt durch interaktive Aufgaben, ein Quiz, ein Kreuzworträtsel und Projektideen.
Grundlagen des Cyanidierens
Was ist Cyanidieren?
Beim Cyanidieren wird ein Stahlwerkstück in ein heißes Bad aus Cyanidsalzen getaucht. Dieses Bad enthält Kohlenstoff- und Stickstoffträger, die bei Temperaturen von etwa 800–900 °C in die Randzone des Stahls eindiffundieren. Anschließend wird das Werkstück rasch abgekühlt, wodurch sich eine gehärtete Randschicht bildet.
- Diffusion von Kohlenstoff und Stickstoff
- Härtung der Randzone (Oberfläche)
- Der Kern bleibt zäh und duktil
- Dauer: wenige Minuten bis ca. 1 Stunde
Ablauf des Verfahrens
Der typische Prozess des Cyanidierens verläuft in diesen Schritten:
- Reinigung des Werkstücks
- Eintauchen in ein heißes Cyanidbad (800–900 °C)
- Diffusion von C und N in die Oberfläche
- Abkühlen (Abschrecken)
- Nachbehandlung und Entsorgung von Reststoffen
Cyanidieren ist besonders für kleine Bauteile, Schrauben, Bolzen oder Werkzeuge geeignet, die hohe Oberflächenhärte benötigen.
Vorteile und Nachteile
Vorteile:
- Sehr harte und verschleißfeste Oberfläche
- Kurze Behandlungszeiten
- Gute Maßhaltigkeit
- Kombinierte Einbringung von Stickstoff und Kohlenstoff
Nachteile:
- Verwendung von giftigen Cyanidsalzen (hohe Sicherheitsanforderungen)
- Umweltprobleme bei Entsorgung
- Nicht geeignet für große Werkstücke
Interaktive Aufgaben
Quiz: Teste Dein Wissen
Was ist das Ziel des Cyanidierens? (Härtung der Randzone) (!Härtung des ganzen Werkstücks) (!Erhöhung der Elastizität) (!Erzeugung einer Isolierschicht)
Welche chemischen Elemente werden beim Cyanidieren eingebracht? (Kohlenstoff und Stickstoff) (!Wasserstoff und Sauerstoff) (!Phosphor und Schwefel) (!Eisen und Kupfer)
In welcher Form wird die Wärmebehandlung beim Cyanidieren durchgeführt? (Im Cyanidsalzbad) (!In der Vakuumkammer) (!In der Plasmakammer) (!Durch Laserstrahlen)
Was passiert nach dem Erwärmen im Cyanidsalzbad? (Das Werkstück wird abgeschreckt) (!Es wird gepresst) (!Es wird poliert) (!Es wird verklebt)
Welche Eigenschaft verbessert sich durch Cyanidieren besonders? (Verschleißfestigkeit) (!Leitfähigkeit) (!Bruchdehnung) (!Verformbarkeit)
Warum bleibt der Kern des Werkstücks weich? (Weil die Diffusion nur die Randzone betrifft) (!Weil der Kern nicht erhitzt wird) (!Weil der Kern gekühlt wird) (!Weil der Kern lackiert ist)
Wie lange dauert das Cyanidieren typischerweise? (Wenige Minuten bis etwa eine Stunde) (!Tage bis Wochen) (!Nur wenige Sekunden) (!Mehrere Stunden bei Raumtemperatur)
Was ist eine Herausforderung beim Cyanidieren? (Gefährlichkeit der Cyanidsalze) (!Hoher Wasserbedarf) (!Zu geringe Härtetiefe) (!Hoher Stromverbrauch)
Wofür eignet sich Cyanidieren besonders? (Kleine Bauteile mit hoher Oberflächenhärte) (!Große Bauteile mit Durchhärtung) (!Isolierte Leiterplatten) (!Gummiverbindungen)
Wie wirkt sich Cyanidieren auf die Werkstoffoberfläche aus? (Sie wird härter und verschleißfester) (!Sie wird glänzender) (!Sie wird weicher) (!Sie wird elektrisch leitend)
Memory
| Cyanidieren | Wärmebehandlung im Salzbad |
| Kohlenstoff | Härteelement |
| Stickstoff | Diffusionspartner |
| Randhärtung | Ziel des Prozesses |
| Abschrecken | Schnelles Abkühlen nach der Behandlung |
Drag and Drop
| Ordne die richtigen Begriffe zu. | Thema |
|---|---|
| Cyanidieren | Härtung durch Salzbadverfahren |
| Kohlenstoff | Träger der Härte |
| Stickstoff | Diffundiert in die Randzone |
| Abschrecken | Schnelles Abkühlen zur Härtung |
| Randhärtung | Nur Oberfläche wird gehärtet |
Kreuzworträtsel
| Cyanidieren | Wie heißt das Verfahren zur Randschichthärtung im Salzbad? |
| Kohlenstoff | Welches Element erhöht die Härte beim Cyanidieren? |
| Stickstoff | Welches Gas wird zusätzlich eingebracht? |
| Abschrecken | Was folgt auf das Erhitzen im Cyanidbad? |
| Randzone | Welcher Teil des Werkstücks wird gehärtet? |
| Salzbad | In welchem Medium läuft das Cyanidieren ab? |
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Lückentext
Offene Aufgaben
Leicht
- Begriff erklären: Erkläre, was Cyanidieren bedeutet.
- Zeichnung anfertigen: Skizziere den Ablauf des Verfahrens.
- Einsatzgebiet finden: Recherchiere drei Anwendungen für cyanidierte Werkstücke.
Standard
- Vergleich erstellen: Vergleiche Cyanidieren mit Einsatzhärten.
- Gefahrenanalyse: Erstelle eine Übersicht zu Risiken und Schutzmaßnahmen beim Cyanidieren.
- Chemische Wirkung: Erkläre, wie Kohlenstoff und Stickstoff die Härte beeinflussen.
Schwer
- Experteninterview: Interviewe jemanden aus der Wärmebehandlungstechnik.
- Videoanalyse: Erstelle ein Erklärvideo über das Cyanidieren.
- Nachhaltigkeit bewerten: Untersuche umweltfreundlichere Alternativen zum Cyanidieren.
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Lernkontrolle
- Vergleich: Was sind die Unterschiede zwischen Cyanidieren und Nitrieren?
- Analyse: Warum bleibt beim Cyanidieren der Werkstückkern weich?
- Transfer: In welchen Industrien ist Cyanidieren besonders relevant – und warum?
- Bewertung: Welche Vor- und Nachteile bietet Cyanidieren gegenüber anderen Härteverfahren?
- Reflexion: Wie könnte der Prozess umweltverträglicher gestaltet werden?
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