DE4327440A1 - Verfahren zur thermochemisch-thermischen Behandlung von Einsatzstählen, Vergütungsstählen und Wälzlagerstählen - Google Patents
Verfahren zur thermochemisch-thermischen Behandlung von Einsatzstählen, Vergütungsstählen und WälzlagerstählenInfo
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Description
- - Ein erster Verfahrensschritt besteht aus einem Karbonitrieren bei einer Temperatur von 780 bis 1050°C, wobei in der Randzone eine Auf kohlung und Aufstickung auf 0,4 bis 1,2 Gewichtsprozent Kohlenstoff und 0,1 bis 0,8, vorzugsweise 0,3 bis 0,7 Gewichtsprozent Stickstoff eingestellt wird. Die hohen Temperaturen sorgen dafür, daß der Auste nit in der Randzone ein entsprechend hohes Lösungsvermögen sowohl für Kohlenstoff als auch für Stickstoff aufweist. Die Anreicherung der Diffusionselemente Stickstoff und Kohlenstoff hat dabei so zu erfol gen, daß deren Löslichkeit im Austenit nicht überschritten wird, d. h. das Kohlenstoffpotential in der Atmosphäre ist dabei entsprechend der S-E-Linie im Eisenkohlenstoff-Diagramm abzustimmen. Entsprechendes gilt für das Stickstoffangebot gemäß dem Zustandsdiagramm Eisen-Stick stoff. Die Haltezeit während des Karbonitrierens, die ein bis vier Stunden betragen kann, richtet sich nach der gewünschten Einhärtetie fe, deren Obergrenze bei einem Millimeter liegen kann. Erreicht wird die chemische Zusammensetzung der Randzone durch Diffusion von Kohlen stoff und Stickstoff bei den genannten Temperaturen in bekannter Weise unter Verwendung eines Arbeitsgases, das sowohl kohlenstoffabgebende Komponenten als auch stickstoffabgebende Komponenten enthält.
- - An das Karbonitrieren schließt sich als zweiter Verfahrensschritt eine schnelle Unterkühlung des Härtegutes durch Abschrecken in ge eigneten Medien an. Die Abschreckung soll, beispielsweise in einem Ölbad, auf Temperaturen deutlich unter dem Martensitstartpunkt der Randzone erfolgen. Dadurch wird der Diffusionsvorgang der Eisenbeglei ter Stickstoff und Kohlenstoff unterbrochen und die Zementitausschei dung an den Austenitkorngrenzen unterdrückt und es entsteht ein Gefüge, das sich aus Kohlenstoff und Stickstoff enthaltendem Martensit und einem Restaustenitanteil bis zu 50% zusammensetzt. Die Oberflä chenhärten liegen dabei zwischen 55 und 65 Härte Rockwell. Ziel der gleichzeitigen Anreicherung mit Kohlenstoff und Stickstoff ist im vorliegenden Fall eine Erhöhung der Anlaßbeständigkeit besagten Einsatzstahles gegenüber dem Einsatzhärten.
- - An das Karbonitrieren schließt sich als dritter Verfahrensschritt eine Wärmebehandlung an, im Zuge derer der Werkstoff bei 400 bis 660°C, d. h. über der nachfolgenden Nitrocarburiertemperatur, ange lassen wird. Die Aufheizgeschwindigkeit liegt dabei bis 50°C pro Minute und die Haltezeit beträgt etwa 1 bis 2 Stunden. Nach dem An lassen schließt sich als vierter Verfahrensschritt eine Abkühlung auf Raumtemperatur an, wobei die Abkühlgeschwindigkeit so gewählt wird, daß durch die Abkühlung keine neuen Spannungen im Bauteil erzeugt werden. Durch das Anlassen bei einer Temperatur über der Nitrokarbu riertemperatur wird erreicht, daß sich der durch das Karbonitrieren im Randbereich des Werkstückes eingestellte Gefügezustand beim nachfol genden Nitrokarburieren durch Temperatureinflüsse nicht mehr verän dert. Da jede Änderung des Gefügezustandes mit einer Volumenvergröße rung bzw. -verkleinerung verbunden ist, wird eine derartige Volumen änderung beim nachfolgenden Nitrokarburieren nahezu ausgeschlossen.
- - Nach der Anlaßbehandlung werden die durch die vorhergehenden Behand lungsstufen Karbonitrieren und Anlassen eingetretenen Form- und Maß änderungen der Teile durch einen spangebenden Formgebungsprozeß als fünften Verfahrensschritt korrigiert, um die zu nitrokarburierenden Teile auf das Fertigteilendmaß zu bringen. Gegebenenfalls ist dabei ein durch die Stickstoff- und Kohlenstoffaufnahme beim Nitrokarburie ren eintretendes Volumenwachstum maßlich zu berücksichtigen.
- - Nach der spanenden Formgebung schließt sich als sechster Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens das Nitrokarburieren an. Ziel ist der Aufbau einer bis zu 20 µm dicken, geschlossenen Verbindungsschicht. Hierzu werden die geschliffenen Teile bei Temperaturen von 400 bis 620°C, 60 bis 300 Minuten lang behandelt. Die Abkühlung des Nitrier gutes als letzter Schritt des Verfahrens kann unter Schutzgas im Ofen, bzw. durch Abschreckung in Öl oder wäßrigen Medien erfolgen.
2 Abkühlen
3 Anlassen
4 Abkühlen
5 spanende Formgebung
6 Nitrokarburieren
7 Abkühlen
8 Verbindungsschicht
9 Diffusionsschicht
10 Ausgangswerkstoff
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