DE2135763C3

DE2135763C3 - 31 08 70 Japan 45 76202 Verfahren zur Behandlung von Eisen- und Stahlgegenstanden zur Bildung einer Nitrid schicht

Info

Publication number: DE2135763C3
Application number: DE2135763A
Authority: DE
Inventors: Shinji Fushimi; Kunitsugu Kawabe; Takao Chigasaki Kondo
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1970-07-21
Filing date: 1971-07-16
Publication date: 1975-11-27
Also published as: US3748195A; DE2135763A1; FR2099491B1; FR2099491A1; GB1351234A; DE2135763B2

Description

10 Stund«, durchführt. »5 enthalten kann. Hierbei wird der Kohlenstoff fur

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge- Carbonitnerung von dem Erdgas geliefert nicht von kennzeichnet, daß das Behandlungsgas minde- dem Kohlenmonoxyd, das lediglich Bestandteil des stens 90 Volumprozent Ammoniak, insbesondere Trägergases «st. Die Zusammensetzung des Tragergamindestens 98 Volumprozent Ammoniak enthält. ses ist hiernach von untergeordneter Bedeutung.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder2, dadurch «. Schließlich beschreibt die GB-PS,952 363 die gekennzeichnet, daß das Behandlungsgas zur Ni- Stahlbehandlung mit einem Gas aus 88 bis 99,5 ·/. frierung 0,1 bis 1 Volumprozent Sauerstoff ent- Stickstoff und 0,5 bis 2,0 0/. Kohlenwasserstoff zum _nä]_t ^v Zwecke der oberflächlichen Aufkohlung (Zementa-

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge- tion). Zum Stande der Technik wird auch ein Kohkennzeichnet, daß das Behandlungsgas zur Car- a₅ lenmonuxyd enthaltendes Tragergas erwähnt, wobei bonitrierung 1 bis 2 Volumprozent Sauerstoff jedoch das zugesetzte Methan die Aufkohlung beenthält wirkt. Kohlenmonoxyd soll hiernach sogar eine ober-

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge-. flächliche Entkohlung zur Folge haben, kennzeichnet, daß das Behandlungsgas bis zu 30 Die Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die für Volumprozent Ammoniak und mindestens 30 30 die Nitrierung und Carbonitnerung erforderliche Zeit Volumprozent Stickstoff enthält. herabzusetzen, die Tiefe der Nitridschicht bei vorgegebener Behandlungszeit zu vergrößern und insbesondere die Bildung einer harten und spröden Schicht aus Ferro-ferri-monpnitrid (Fe₂N) zu vermei-

35 den, die von dem behandelten Gegenstand leicht ab-

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Behänd- blättert.

lung von Eisen- und Stahlgegensländen zur Bildung Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch geeiner weichen, im wesentlichen von Fe.,N freien Ni- löst, daß man die Behandlung in einem Gas mit 0 bis tridschicht auf ihnen durch Einbringen der Gegen- 30 Volumprozent Kohlenmonoxyd und 0,1 bis 2 Vostände in einen Ofen einer Temperatur von 450 bis 4° lumprozent Sauerstoff in einer Zeit von 1 bis 10 Stun-650° C, der mit einem stickstoffhaltigen und gegebe- den durchführt. Es hat sich gezeigt, daß der geringe nenfalls Kohlenmonoxyd enthaltenden Behandlungs- Gehalt an Sauerstoff in dem Behandlungsgas eine gas gefüllt ist. wesentliche Beschleunigung und Verstärkung der

Bei den herkömmlichen Nitrierungsverfahren mit Eindiffusion des Stickstoffs zur Folge hat, ohne daß Ammoniak wirken die zu behandelnden Metalle, wie 45 sich gleichzeitig das unerwünschte Mononitrid bildet. Stähle, Titan u. dgl., als Katalysatoren für die Disso- Nach einer Ausführungsform der lirfindung erhält ziation von Ammoniak in Wasserstoff und Stickstoff. das Behandlungsgas mindestens 90 Volumprozent Der Stickstoff dringt bzw. diffundiert in die Ober- Ammoniak, insbesondere mindestens 98 Volumprofläche der Metalle ein und bildet dort eine Nitrid- zent Ammoniak.

schicht. Da jedoch die Nitrierungsatmosphäre eine 50 Nach einer anderen Ausführungsform enthält das geringe Stickstoffkonzentration aufweist, müssen die Behandlungsgas 0 bis 30 Volumprozent Ammoniak Metalle eine lange Zeit, etwa 40 bis 60 Stunden, bei und mindestens 30 Volumprozent Stickstoff, etwa 500° C behandelt werden. Infolge dieser Be- Ferner ist vorzugsweise vorgesehen, daß das Behandlung besteht die Neigung, auf der Nitridschicht handlungsgas zur Nitrierung 0,1 bis 1 Volumprozeni eine harte, spröde Verbundschicht aus Ferro-ferri- 55 Sauerstoff enthält. Demgegenüber enthält das Bemononitrid (Fe₂N) zu bilden, die sich leicht abschält. handlungsgas zur Carbonitnerung zweckmäßiger-Außerdem sind die auf diese Weise nitrierbaren Me- weise 1 bis 2 Volumprozent Sauerstoff, taue nur die sogenannten nitrierbaren Stähle, die als Fig. 1 der Zeichnungen ist eine graphische Dar Legierungselemente Al, Cr, Ti, V, Mn, Si usw. ent- stellung, in welcher die Menge diffundierten Stick halten. 60 Stoffs und die Tiefe einer gebildeten Verbundschicht

Für die Carbonitrierungsprozeße, die bei relativ gegen die Menge eingeführter Luft aufgetragen ist;

niedrigen Temperaturen von 450 bis 660° C durch- F i g. 2 ist eine graphische Darstellung, welche di(

geführt werden, ist ein Verfahren typisch, bei dem Diffusionstiefe des Stickstoffes, aufgetragen gegei

ein KCN-haltiges Salz als Bad verwendet wird. In- die Behandlungszeit, zeigt, wenn Metallproben nacl

folge des giftigen Kaliumcyanids ist dieses Verfahren 65 dem herkömmlichen Verfahren und nach dem er*^:n

jedoch gefährlich, und man muß dafür sorgen, daß dungsgemäßen Verfahren behandelt werden;

eine Verschmutzung der Umgebung verhindert wird. F i g. 3 A und 3 B sind Röntgenstrahlen-Beugungs

Bei einem anderen Carbonitridierungsverfahren wird bilder der Oberflächenschichten von Metallproben

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welche nach dem herkömmlichen Verfahren und wünschenswert ist, die Temperatur der Nitrierungsat-

nach dem erfindungsgemäßen Verfahren nitriert mosphäre auf zwischen 450 und 650° C einzustellen,

sind; In F i g. 2 ist die Tiefe der Stickstoffdiffusiou ge-

Fig. 4 bis 8 sind mikroskopische Aufnahmen bei gen die Haltezeit aufgetragen, welche man erhält,

400facher Vergrößerung, welche die MikroStruktur 5 wenn Metallproben elektrolytischen Eisens, welches

im Querschnitt von Metallproben zeigen, weiche 0,008 °/o Kohlenstoff enthält, nach dem herkömmli-

nach dem herkömmlichen Verfahren und dem erfin- chen Nitridierungsverfahren mit Ammoniakgas sowie

dungsgemäßen Verfahren nitridiert sind; nach dem erfindungsgemäßen Verfahren behandelt

Fig.9 k£ eine graphische Darstellung, welche die werden. Die erfindungsgemäß zugesetzte Luftmenge

Mengen an in die Oberfläche eines Metalls diffun- io beträgt etwa 1 Volumprozent. In der graphischen

dierten Stickstoffs und Kohlenstoffs, sowie die Tiefe Darstellung sind die ausgezogenen Linien die Diffu-

einer Verbundschicht, aufgetragen gegen die Menge sionstiefen des Stickstoffs, welche bei drei verschie-

an erfindungsgemäß eingeführter Luft, zeigt; denen Temperaturen beim erfindungsgemäßen Ver-

Fig. 10 bis 13 sind analytische Ergebnisse, welche fahren erreicht werden, und die gestrichelten Linien

bei elektrolytischem Eisen nach der Behandlung ge- 15 sind die nach dem herkömmlichen Verfahren erziel-

m£8 dem herkömmlichen Verfahren und gemäß dem ten Tiefen. F i g. 2 zeigt die Überlegenheit des erfin-

erfindungsgemäßen Verfahren mittels Elektronen- dungsgemäßen Verfahrens gegenüber dem herkömm-

beugungsaufnahmen erhalten werden; liehen Verfahren dahingehend, daß die Zeit, welche

Fig. 14 bis 17 sind mikroskopische Aufnahmen in zum Erzielen einer gewünschten Diffusionstiefe des

400facher Vergrößreung, welche die MikroStruktur 20 Stickstoffs erforderlich ist, stark herabgesetzt ist.

im Querschnitt von Metallproben zeigen, welche Die F i g. 3 A und 3 B zeigen zum Vergleich Rönt-

nach dem herkömmlichen Verfahren und nach dem genstrahlen-Beugungsbilder der Oberflächenschich-

erfindungsgemäßen Verfahren carbonitriert sind. ten von Metallproben, welche nach dem herkömmli-

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung, chen Verfahren bzw. nach dem erfindungsgemäßen wird eine kleine Menge Luft oder elementaren Sauer- 25 Verfahren nitriert sind. Beim herkömmlichen Verstoffs in die Nitrierungsatmosphäre aus Ammoniak- fahren wurden die Testproben für 2 Stunden bei gas eingeführt, um die Dissoziation des Gases zu er- 550° C in einer Atmosphäre aus 100 Voigem Ammoieichtem, damit die Stickstoffkonzentration der At- niak gehalten, während beim erfindungsgemäßen mosphäre gesteigert wird, so daß die Nitrierungszeit Verfahren der Ammoniakgasatmosphäre 1 Volumherabgesetzt wird. Dadurch wird in der Oberfläche 30 prozent Luft hinzugesetzt wurde. Ein Vergleich zwider zu behandelnden Metalle eine Verbundschicht sehen den Beugungsbildern zeigt klar, daß eine solche gebildet, während das Erzeugen von Ferro-ferri-mo- Spitze, wie sie in F i g. 3 A die Anwesenheit von nonitrid (Fe„N) in der Oberfläche verhindert wird. Fe₂N angibt, welches zum Abschälen neigt, in Es ist zu bemerken, daß dieses Verfahren besser be- Fig. 3B nicht gefunden werden kann, was bedeutet, friedigend ausgeführt werden kann, indem man einen 35 daß das erfindungsgemäße Verfahren wirksam ist, die Überzug aus Natriumsilicat oder aus einem Gemisch Bildung einer Schicht aus solch einer Verbindung von Natriumsilicat und feuerfestem Ton auf die In- zu verhindern.

nenwandung des zur Behandlung verwendeten Ofens Die F i g. 4 bis 8 sind mikroskopische Aufnahmen

aufbringt, welcher gewöhnlich aus rostfreiem Stahl von Querschnitten in 400facher Vergrößerung,

hergestellt ist, und einen solchen Überzug auch auf 40 welche die Mikrostrukturen von Metallproben zei-

die Oberflächen der Instrumente bzw. der Halter gen, die unter unterschiedlichen Behandlungsbedin-

zum Halten der Metalle aufbringt, wonach ein gungen nitriert sind. In den Mikroaufnahmen gibt A

Trocknen des Überzuges folgt. die Verbundschicht an, B bedeutet die Schicht, in

F i g. 1 zeigt, wie die Menge diffundierten Stick- welche der Stickstoff hineindiffundiert ist, und C ist

Stoffs und die Tiefe einer Verbundschicht, durch die 45 das Grundmetall bzw. der Kern. Fig.4 zeigt einen

Steigerung der Menge eingeführter Luft beeinflußt Flußstahl, welcher nach dem herkömmlichen Verfah-

werden. Diese Werte werden erhalten, wenn Fluß- ren nitriert ist, d.h. für 2 Stunden in einer Atmo-

stahlbleche mit einem Gehalt an 0,07 Vo Kohlenstoff Sphäre aus lOO°/oigem Ammoniakgas bei 57O⁰C.

und einer Dicke von 0,1 mm, für 2 Stunden bei Fig.5 zeigt den Flußstahl, welcher für 2 Stunden in

570° C in den Ammoniak-Luftgemischen gehalten 5° einer Atmosphäre aus 99Vo Ammoniakgas und 1⁰A

werden. Es ist ersichtlich, daß die Menge diffundier- Luft bei 570° C behandelt wurde. F i g. 6 zeigt den

ten Stickstoffs und die Tiefe der Verbundschicht an- Flußstahl, welcher für 2 Stunden in einer Atmo-

steigen, wenn die Luftmenge sich von 0 auf 0,5 Vo- Sphäre aus 95 Vo Ammoniakgas und 5 °/o Luft bei

lumprozent steigert, daß jedoch beide eine geringe 570° C behandelt wurde. Fig.? zeigt SUH 2, 9C

Steigerungsrate zeigen, wenn die Luftmenge weiter 55 Minuten behandelt in einer Atmosphäre aus 99⁰A

auf 5 ·/· ansteigt. Die Tiefe der Verbundschicht Ammoniakgas und 1 Vo Luft bei 600° C. F i g. 8

scheint ihr Maximum bei der Einführung in der Ge- zeigt aufgekohlten Scr 20, 2 Stunden behandelt ir

gend von 5 Volumprozent Luft zu erreichen. Es einer Atmosphäre aus 99 Vo Ammoniakgas und 1⁰A

wurde gefunden, daß die Neigung zum Stattfinden Luft bei 570° C. (Alle Prozentangaben beziehen sich

unerwünschter Oxydation besteht, wenn die Luft- 60 auf das Volumen). SUH 3 und Scr 20 sind Stahllegie-

menge weiter auf oberhalb 5 Vo gesteigert wird. Da- rangen, welche nach den Japan Industrial Standards

her ist es wichtig, daß die Menge an zugesetzter Luft definiert sind.

im Bereich von 0,5 bis 5 Volumprozent, Vorzugs- Die Tabelle I gibt die Ergebnisse des einfachen

weise im Bereich von 1 bis 3 Volumprozent, liegt. Bicgeermüdungstests wieder, welcher gemäß dem 4 Wenn anstelle von Luft, elementarer Sauerstoff der 65 kg-m Ermüdungstest nach S h e η k durchgeführ

Atmosphäre zugesetzt wird, so beträgt die angemes- wurde, und zwar mit den Testproben, welche nach

sene Menge 0,1 bis 1 Volumprozent, vorzugsweise dem »Tufftriding«-Prozeß und nach dem erfindungs-

0,2 bis 0,6 Volumprozent. Es hat sich gezeigt, daß es gemäßen Verfahren nitriert sind.

	21	5	Behandlungsmethode	35 763 J	I	6	gsgrenze α wp	(kg/mm¹) Größe der
					D3CI1 Behandlung	Steigerung ·/·
	Tufftriding 99% NH₃+ 1 «/ο Luft	Tabelle I	Ennüdun Vrtl*	49,0 49,0	. 120,5 120,5
Material	Tufftriding 99 «/ο NH.+ 1 «/ο Luft	Behandlungstemperatur/ -zeit	VUI Behandlung	62,0 62,0	118,2 118,2
		22,2 22,2
S25C Normalisiertes Material	570°C/90Mm. 570°C/90Min.	28,9 28,9
S45C Normalisiertes Material	570°C/90Min. 570°C/90Min.

Aus der Tabelle I ist ersichtlich, daß das erfindungsgemäße Verfahren die Ermüdungseigensehaft bis zu dem gleichen Ausmaß verbessern kann wie der Tufftriding-Prozeß.

Es werden Versuche durchgeführt, um zu bestätigen, daß günstige Ergebnisse erzielbar sind, wenn das erfindungsgemäße Verfahren auf SUH 3 und Scr 20 angewandt wird.

Als Beispiel des Nitrierens von SUH 3, behandelt man einen aus dem Material hergestellten Ventilschaft mit Ventilkopf, welcher zur Verwendung in einer Verbrennungskraftmaschine ausgebildet ist, 90 Minuten in einer Atmosphäre aus 99 % Ammoniakgas und 1 °/o Luft bei 600° C. Es ergeben sich eine Verbundschicht (ε-Phase) von 1 Mikron, und eine Diffusionsschicht von 50 Mikron. Die Härte der Diffusionsschicht beträgt mHv 946 und daher findet man, daß das nach dem erfindungsgemäßen Verfahren bearbeitete Metall einen ausgezeichneten Verschleißwiderstand zeigt.

Als Beispiel des Nitrierens von Scr 20, wird ein aufgekohlter Csr 20-Stahl 2 Stunden in einer Atmosphäre aus 99 ^e/o Ammoniakgas und 1 % Luft bei 570° C bearbeitet. Man erhält eine ε-Phasen-Verbundschicht von 15 Mikron Dicke. Dieser Versuch zeigt, daß eine Kombination von Aufkohlung und Nitrisierung das Härtegefälle von der Oberfläche zur Innenseite des Gegenstandes vermindert, was zu einer Steigerung der Festigkeit führt, dem Abschälen zu widerstehen.

Aus dem Obigen ist zu entnehmen, daß das erfindungsgemäße Verfahren auf alle Stahllegierungen anwendbar ist. Ferner ist ersichtlich, daß erfindungsgemäß die Zeit, welche erforderlich ist, eine gewünschte Verbundschicht zu erzielen, stark herabgesetzt ist, während Verschleißwiederstand, Ermüdungswiderstand und Zähigkeit der Metalle stark verbessert sind.

Nach einer anderen Ausführungsform der Erfindung wird eine kleine Menge an Luft oder elementarem Sauerstoff in eine Carbonitrierungsatmosphäre eingeführt, welche Kohlenmonoxyd Ammoniakgas enthält Es wurde als wünschenswert befunden, daß die Menge an zugesetzter Luft 5 bis 10 Volumprozent (oder 1 bis 2 Volumprozent Sauerstoff) beträgt, wenn die Mengen an Kohlenmonoxyd und Ammoniakgas beide 30 Volumprozent betragen. Der restliche Volumprozentsatz ist Stickstoff. Es muß Sorge dafür getragen werden, daß sich die Menge an Kohlenmonoxyd nicht auf über 30 % steigert, weil sonst Verrußung stattfinden würde. Die Menge an Ammoniakgas sollte aus wirtschaftlichen Gründen ebenfalls nicht weiter gesteigert werden, weil das Ausmaß an Stickstoffdiffusion bei dieser Konzentration sein Maximum erreicht. Es ist wichtig, daß die Menge an zugesetzter Luft unterhalb 10·/« liegt, weil sonst eine

is unerwünschte Oxydation stattfinden würde. Die Temperatur der Carbonitrierungsatmosphäre wird wünschenswerterweise so gewählt, daß sie zwischen 450 und 600° C liegt. Wie im Falle des Nitrierens ist zu bemerken, daß dieses Verfahren besser befriedi-

ao gend durchgeführt werden kann, indem man auf die Innenwandung des Behandlungsofens und auch auf die Oberflächen der haltenden Instrumente bzw. der Halter, einen Überzug von Natriumsilicat oder einem Gemisch aus Natriumsilicat und feuerfestem Ton aufbringt, wonach man den Überzug trocknet

Die F i g. 9 zeigt wie die Mengen an Stickstoff und Kohlenstoff sowie die Tiefe der Verbundschicht durch die Steigerung der Luftmenge beeinflußt werden, welche in die Carbonitridierungsatmosphäre

eingeführt wird. Diese Werte werden erhalten, wenn man Bleche aus Flußstahl mit einem Gehalt an 0,068 Ί* Kohlenstoff und einer Dicke von 0,1 mm, für 90 Minuten bei 570° C behandelt. Es wird eine Verbrennungsanalyse und eine Destillationsanalyse

durchgeführt, um die Mengen an diffundiertem Kohlenstoff bzw. an diffundiertem Stickstoff zu bestimmen. Es zeigt sich, daß sowohl die Menge an diffundiertem Stickstoff als auch die Tiefe der Verbundschicht ansteigen, wenn die Menge an eingeführter

Luft ansteigt und die Tiefe der Verbundschicht erreicht ihr Maximum in der Gegend von 5 Volumprozent Sauerstoff. Ferner wurde gefunden, daß eine Neigung zu unerwünschter Oxydation besteht, wenn die Luftmenge auf über 10 °/o gesteigert wird. Außer-

dem nimmt die Menge an diffundiertem Kohlenstoff leicht ab, wenn die Luftmenge ansteigt. Daher ist es bevorzugt daß die Menge an eingeführter Luft zwischen 5 bis 10 Volumprozent liegt. Wenn anstelle von Luft elementarer Sauerstoff zu der Behandlungs-

atmosphäre hinzugegeben wird, so beträgt die angemessene Menge 1 bis 2 Volumprozent

Die Fig. 10 bis 13 zeigen die Ergebnisse, welche mittels eines Elektronensonden-Mikroanalysegerätes bei Testproben elektrolytischen Eisens mit einem

Gehalt von 0,008 °/o Kohlenstoff, nach der Behandlung gemäß dem herkömmlichen Verfahren und gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren erhalten werden. F i g. 10 zeigt die Testprobe, welche für 90 Minuten in einer Atmosphäre aus 30 °/o Kohlcnmon-

oxyd, 30 % Ammoniak und dem restlichen Volumprozentsatz an Stickstoff bei 570⁰C bearbeitet wurde. Aus Fig. 10 ist ersichtlich, daß eine stickstoffreiche Schicht relativ flach ist, wenn die Carbonitrierungsatmosphäre weder Luft noch Sauerstoff

enthält Wenn demgegenüber die Carbonitrierungsatmosphäre erfindungsgemäß selbst eine geringe Luftmenge enthält, beispielsweise 5 Volumprozent Luft, so erzielt man eine tiefe stickstoffreichc Schicht, wie

in F i g. 11 gezeigt ist. Die F i g. 12 und 13 zeigen die Ergebnisse der Analysen von Kohlenstoff in den Testproben nach der Behandlung unter den gleichen Bedingungen wie in den Fällen von F i g. 10 bzw. 11, d. h. gemäß dem herkömmlichen Verfahren bzw. gemaß dem Verfahren der Erfindung. Ein Vergleich zwischen den Fig. 12 und 13 zeigt an, daß nach dem Einführen von Luft, die Tiefe der kohlenstoffreichen Schicht sich steigert, im Gegensatz zu der leichten Abnahme der diffundierten Kohlenstoffmenge beim Einführen von Luft in steigenden Mengen (in F i g. 9 gezeigt).

Die Fig. 14 bis 17 sind mikroskopische Aufnahmen in 400facher Vergrößerung, welche die Querschnitts-Mikrostrukturen von Metallproben zeigen, die unter verschiedenen Bedingungen carbonitriert sind. In den Aufnahmen gibt/l die Verbundschicht an, B bedeutet die Diffusionsschicht und C das Grundmetall bzw. den Kern. Die Analyse mittels Röntgenstrahlenbeugung zeigt an, daß die nach dem ao erfindungsgemäßen Verfahren bei Temperaturen von 450 bis 600° C erzielte Oberflächenverbundschicht, eine weiche Fe₈N-Verbundschicht ist. Fig. 14 zeigt das elektrolytische Eisen (0,008% C), welches unter den gleichen Bedingungen wie im Falle der F i g. 10, as also gemäß dem herkömmlichen Verfahren, carbonitridiert ist. Fig. 15 zeigt das elektrolytische Eisen nach der Behandlung unter den gleichen Bedingungen wie im Falle der Fig. 11, d.h. gemäß der Erfindung. Ein Vergleich zwischen den Fig. 14 und 15 zeigt klar, daß es durch Hinzusetzen von Luft oder Sauerstoff zur Carbonitrierungsatmosphäre möglich ist, die tiefe der Verbundschicht zu steigern. F i g. 1 zeigt die Ergebnisse, welche mit S25C nach 90 Minuten dauernder Behandlung bei 570° C in einer Atmosphäre aus 30°/o Kohlenmonoxyd, 3O°/o Ammoniakgas, 5°/o Luft, Rest Stickstoff, erzielt werden. F i g. 17 zeigt die Ergebnisse, welche mit S45C nac^i der Behandlung unter den gleichen Bedingungen wie im Fall der F i g. 1 erzielt werden. Diese beiden Mikroaufnahmen zeigen, daß erfindungsgemäß S25C und S45C in einer kürzeren Zeit bearbeitet werden können als nach dem herkömmlichen Verfahren, um das gleiche Endergebnis zu erreichen. Die Dicken der Verbundschichten sind 10 bzw. 9 Mikron für S25C bzw. S45C, und die Tiefe der Diffusionsschicht beträgt 0,15 mm für S25C. S25C und S45C sind Stahllegierungen, welche nach Japanese Industrial Standards definiert sind.

Die Tabelle II gibt die Ergebnisse einer einfachen Biegeermüdungsprüfung an, die mit dem 4-kgm-Ermüdungsprüfgerät nach S h e η k mit Proben durchgeführt wurde, die nach dem »Tufftriding«-Prozeß und nach dem erfindungsgemäßen Verfahren behandelt wurden. Die Größe »4 kgm« gibt an, daß mit dem Prüfgerät Biegeprüfungen mit einer Arbeit bis zu 4 kgm durchgeführt werden können.

Aus Tabelle II ist ersichtlich, daß das erfindungsgemäße Verfahren die Ermüdungsbeständigkeit bis zum gleichen Ausmaß verbessern kann wie der Tufftriding-Prozeß.

Tabelle II

	S25C	Behandlungsverfahren	Temperatur/Zeit	Ermüdungsgrenze σ wp (kg/mm¹)	nach Behandlung	Größe der
Material	Normalisiertes Material				49,0	Steigerung
		erfindungsgemäß	570° C/90 Min.	vor Behandlung		120,5
	30 «/0 CO		22,2
	30«/oNH
	5 «/0 Luft
S45C	Rest N₂			49,0
Normalisiertes Material	Tufftriding	570° C/90 Min.		62,0	120,5
	erfindungsgemäß	570° C/90 Min.	22,2		118,2
	30% CO		28,9
	30% NH
	5% Luft
	Rest N₄			62,0
Tufftriding	570° C/90 Min.		118,2
	28,9

Der »Tufftridinge-Prozeß ist auch als Salzbadverfahren bekannt. Das Salzbad enthält dabei einen erheblichen Prozentsatz Cyanid. Bei dem für die Ergebnisse der Tabelle II benutzten »Tufftriding«-Prozeß wurde ein Bad aus 55 Volumprozent KCN, 35 Volumprozent KCNO und 10 Volumprozent Na₂-COj benutzt Der zu behandelnde Körper wurde 90 Minuten in das 570° C heiße Bad eingetaucht.

Der Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens gegenüber dem »Tufftridinge-Prozeß besteht darin, daß es ohne Verwendung des giftigen Kaliumcyanids unter sonst gleichen Bedingungen im wesentlichen das gleiche Ergebnis liefert.

Aus dem Vergleich der Fig. 10 und 11 sowie 14 und 15 ist ersichtlich, daß erfindungsgemäß die Behandlungszeit stark herabgesetzt werden kann, weil die Verbundschicht an den Oberflächen der zu behandelnden Metalle schneller gebildet wird mit sich ergebenden Steigerungen hinsichtlich der Verschleißbeständigkeit, der Ermüdungsbeständigkeit und der Zähigkeit der Metalle.

Hierzu 7 Blatt Zeichnungen 509648/170

Claims

ein Gasgemisch aus Kohlenmonoxyd und Ammoniak

... verwendet, wobei man das Kohlenmonoxyd durch

Patentansprüche: Ssüindige Verbrennung von Holzkohle gewinnt.

, ,, , . „, ,, _. „„j o_c; Hiesem Gasverfahren werden die zu behandeln-

1 Verfahren zur Behandlung von Eisen- und Ba Lesern^ carbonitrierungsatmosphäre etwa d B d weichen im 5 den Metalkmo _{T t}^ J _{550 bi}

1 Verfahren zur Behandlung von ^ carbonitrierungsatmosphäre etwa

Stahlgegenständen zur Bi dung einerweichen im 5 den Metalkm^o _{T rat}^_ren J_{n 550 bis}

wesentlichen von Fe₃N freien Nitndschicht auf If™-*™™ _Dieses verfahren ist jedoch in vie-

jhnen durch Einbnngen der Gegenstande in emen 570 Cj^a'e ^ ^^.

Ofen einer Temperatur von 450 bis 650 C der ^J®L_leSfekeit und Ermüdungseigenschaften, dem

mit einem stickstoffhaltigen und gegebenenfalls schleibtestigKeii """ ^{B 6}

KoW=„mor.o,,d en.h.l.ende» Behandlung^ „ S*^*^*g^