CH463908A - Verfahren zum Vergrössern der Nitrierhärtetiefe von Stählen - Google Patents

Description

  Verfahren zum Vergrössern der     Nitrierhärtetiefe    von Stählen    Das Verfahren des     Oberflächenhärtens    von Stählen  durch Nitrieren hat ein breites Anwendungsgebiet ge  funden und steigende Bedeutung     erlangt.    Das Auf  sticken erfolgt hierbei durch Glühen bei erhöhten Tem  peraturen in stickstoffabgebenden     Mitteln,    und zwar  entweder Gasen oder Bädern, um eine mit Stickstoff  angereicherte Oberfläche auf den Werkstücken zu er  zielen.  



  Es ist bekannt,     da.ss    die Stahlzusammensetzung, und  zwar insbesondere der Gehalt an sogenannten     Nitrid-          bildnern,    von Einfluss auf die in der an Stickstoff ange  reicherten Schicht zu erzielende Härte ist. Es ist     ferner     bekannt, dass die     Nitrierhärtetiefe    beeinflusst werden  kann durch die     Nitrierzeit    und die     Nitriertemperatur.     



  Beim Nitrieren wird so vorgegangen, dass das Werk  stück, beispielsweise ein Bauteil, vor dem Nitrieren  vergütet wird, um eine bestimmte Kernfestigkeit zu er  zielen. Unter Vergütung wird in diesem Zusammenhang  eine Wärmebehandlung verstanden, die sich aus Härten  und Anlassen zusammensetzt, wobei das Härten zur       Martensitbildung    führt. Es ist bekannt, dass die     Nitrier-          härtetiefe    in ganz engen Grenzen durch das Anlassen  nach dem Härten verändert werden kann, und zwar  nimmt die     Nitrierhärtetiefe    mit steigender     Anlasstem-          peratur    und dementsprechend fallender Vergütungs  festigkeit ab.  



  Zweck der Erfindung ist es, eine Vergrösserung der       Nitrierhärtetiefe    von     Stählen    zu erzielen. Gelöst wird  diese Aufgabe erfindungsgemäss dadurch, dass der Stahl  vor dem Nitrieren durch     Austenitisieren    oberhalb der       Ac3-Temperatur    mit nachfolgendem     isothermem    oder  kontinuierlichem Umwandeln im Bildungsbereich der  Zwischenstufen vergütet wird.

   Das     Umwandeln    kann  so durchgeführt werden, dass der nach der     Austenitisie-          rung    vorliegende     Austenit    möglichst vollständig in das       Zwischenstufengdfüge        (Bainit)    überführt wird. Die     Ni-          trierhärtetiefe    kann bestimmt werden als die durch die       Nitrierbehandlung    erzeugte Härte     in    einem bestimmten  Abstand von der     Probenoberfläche.    Es konnte festge-    stellt werden, dass durch die Wärmebehandlung gemäss  der Erfindung, z.

   B. in einem Abstand von 0,2 mm von  der Oberfläche, eine um mehr als 100     HV3o    höhere  Härte erzielt werden kann.  



  Das Verfahren gemäss der Erfindung ist vorzugs  weise anwendbar auf die     Nitrierstähle.    Das sind solche  Stähle, die     infolge    eines Gehaltes an     Nitridbildnern    für  das Nitrieren besonders geeignet sind und daher für  diesen Zweck vornehmlich verwendet werden. Diese  Stähle enthalten bei einem Kohlenstoffgehalt zwischen  0,2 und 0,45 % an     Karbidbildnern    bis zu 4 % Chrom, bis  zu 2 % Aluminium, bis zu 0,5 %     Vanadium    und bis zu  1 %     Molybdän,    und zwar können diese     Nitridbildner          einzeln    oder     zu    mehreren vorhanden sein.

   Ausserdem  ist es möglich, noch     Niob/Tantal    und/oder Titan vor  zusehen. Gelegentlich enthalten diese Legierungen auch  bis zu 2 % Nickel. Vorzugsweise haben diese Stähle etwa  folgende Zusammensetzung:  <B>0,25-0,35%</B> Kohlenstoff  <B>1,00-3,00%</B> Chrom  <B>0,80-1,30%</B> Aluminium  0,10-0,20%     Vanadium     <B><I>0,10-0,50%</I></B>     Molybdän.     



  Die Temperaturen für die Wärmebehandlung sind  abhängig von der Zusammensetzung der Stähle. Wie  diese sogenannte     Zwischenstufenvergütung    durchzufüh  ren ist, lässt sich aus den an sich bekannten     Zeittempera-          turumwandlungsschaubildern    ableiten. Das     Austenitisie-          ren    findet oberhalb des     Ac3-Punktes,    z. B. bei über  800  C, statt, im allgemeinen wird eine Temperatur von  900  C und mehr angewendet. Aus dieser     Austenitisie-          rungstemperatur    kann auf eine Temperatur abgekühlt  werden, die zwischen 300 und 600 C liegt.

   Bei der kon  tinuierlichen Umwandlung kann der Temperaturbereich  von 600     bis    300  C mit einer entsprechenden     Abkühl-          geschwindigkeit    durchlaufen werden.     Vorzugsweise    sollte  derart gearbeitet werden, dass sich eine möglichst voll  ständige Umwandlung in die Zwischenstufe ergibt.

        Von einem Stahl mit  0,34% Kohlenstoff  <B>0,25%</B>     Silizium     0,75 % Mangan  <B><I>1,15%</I></B> Chrom  0,20 %     Molybdän     <B>0,95%</B> Aluminium  Rest Eisen. mit der üblichen     Verunreinigung          sind    Proben hergestellt worden für eine     Nitrierung    ein  mal nach der in üblicher Weise durch Härten und An  lassen durchgeführten Vergütung und einmal nach einer       Zwischenstufenumwandlung    wie gemäss der     Erfindung     vorgesehen.  



  Der Stahl wurde eine halbe Stunde lang bei 925  C  geglüht und in Wasser abgeschreckt, sodann wurde er  2 Stunden bei 550  C angelassen. Nach einem Nitrieren  im     Ammoniakgasstrom    während 60 Stunden bei 520  C  ergab sich im Abstand von 0,2 mm von der Oberfläche  eine     Nitrierhärte    von rund 800     HV3o.     



  Der gleiche Stahl wurde gemäss der Erfindung vor  dem Nitrieren einer     Zwischenstufenumwandlung    unter  worfen.  



  Der Stahl wurde eine halbe Stunde lang bei 925  C  geglüht, dann auf die Temperatur von 550  C abge  kühlt und     isotherm    über 5 Stunden geglüht, wobei die  Umwandlung in der Zwischenstufe (obere) ablief. Von  der     isothermischen        Umwandlungstemperatur    (550  C)       erfolgte    die     Abkühlung    an Luft.  



  Es ergab sich durch diese Behandlung eine     Nitrier-          härtetiefe    in 0,2 mm Abstand von der     Probenober-          fläche    in Höhe von 950     HV3o.     



  Das gleiche Ergebnis wurde bei diesem Stahl er  zielt, der in der Zwischenstufe durch kontinuierliche  Abkühlung von 925  C umgewandelt worden ist. Die  Abkühlungsgeschwindigkeit von 925  C lag hier bei rund  300      C/min.       Bei einem Stahl mit 0,33 % Kohlenstoff, 1,99  Chrom, 1,17 % Aluminium und 0,26 %     Molybdän    konn  ten folgende Ergebnisse erzielt werden:  Nach     einem    Glühen von einer halben Stunde bei  925  C wurde auf 550  C abgekühlt und bei dieser Tem  peratur 5 Stunden gehalten, wobei der Stahl in die  Zwischenstufe (obere) umwandelt.

   Nach einem Nitrie  ren im     Ammoniakgasstrom    während 60 Stunden bei  520  C ergab sich im Abstand von 0,2 mm von der  Oberfläche eine     Nitrierhärte    von rund 1000     HV3o.     



  Die Erfinder haben festgestellt, dass bei der Um  wandlung in der oberen Zwischenstufe, bei den als Bei  spiel angeführten Stählen ist dies eine Temperatur von  550  C, die Härtesteigerung beim Nitrieren grösser ist als  bei der Umwandlung in der unteren     Zwischenstufe,     d. h. also bei den angeführten Stählen etwa im Bereich  von 400  C. Sinngemäss     gilt    diese Feststellung auch für  die Umwandlung in der Zwischenstufe durch konti  nuierliches Abkühlen des Stahles von     Austenitisierungs-          temperatur.    Bei der Umwandlung in der oberen Zwi  schenstufe     liegt    die     Nitrierhärtetiefe    am höchsten.

   Eine  geringere     Nitrierhärtetiefe    ergibt sich bei der Umwand  lung in der unteren Zwischenstufe.  



  Das Verfahren gemäss der Erfindung schafft also die  Möglichkeit, unter Anwendung einfacher Massnahmen       eine    Vergrösserung der     Nitrierhärtetiefe    zu erzielen,  ohne dass dabei die Kerneigenschaften des Werkstückes  in unerwünschter Weise     wesentlich    beeinträchtigt wer  den.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH Verfahren zum Vergrössern der Nitrierhärtetiefe von Stählen, dadurch gekennzeichnet, dass der Stahl vor dem Nitrieren durch Austenitisieren oberhalb der Ac3-Tem- peratur mit nachfolgendem isothernlem oder kontinuier lichem Umwandeln im Bildungsbereich der Zwischen stufen vergütet wird.