DD140676A1 - Pulverfoermiges boriermittel - Google Patents

Abstract

Die erfindung betrifft ein pulverfoermiges Boriermittel zum Borieren von Staehlen und Eisenwerkstoffen, das aus borabgegebenden Mitteln, Aktivatoren und Zusaetzen besteht. Die Erfindung bezweckt die Zusammensetzung des Boriermittels so zu veraendern, dass die Gluehbedingungen technologisch entfeinert werden und die Sicherheit der Bildung einphasiger Fe ind2 B-Schichten mit grosser Schichtdicke erhoeht wird. Ziel der Erfindung ist es, durch Zugabe reaktionsfaehiger Fuellstoffe das auf den Werkstoff wirkende Borpotential wesentlich zu reduzieren und die Bildung unerwuenschter FeB-Schichten zu unterdruecken. Das erfindungsgemaesse Boriermittel enthaelt 20 bis 60% reaktionsfaehige Fe oder Fe-Verbindungen und 5 bis 30% mineralische Zusatzstoffe. Als Fe-Verbindungen werden Stahl- oder Eisenpulver oder Eisenoxide, wie Walzzunder verwendet. Als Zusatzstoffe werden Talkum, Kalk, Zement Gips oder Kreide eingesetzt. Die Zusammensetzung wird in vier Modifikationen beschrieben.

Description

PA 107

Erfinder: . \

Horst Kemnitz

Beate Morgenstern, Dipl.-Chem.

Vertreter: . . IPC: C 23 C, 9/04

Ernst-Karl Vollbrecht

Büro für Schutzrechte

VEB Stahl- und Walzwerk

"Wilhelm Florin" im

VEB Qualitäts- und Edelstahl-Kombinat

1422. H ennig sdo rf

Veltener Straße '

Titel der Erfindung; Pulverförmiges Boriermittel

A nwendun^sgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein pulverförmiges Boriermittel zum Borieren von Stählen und Eisenwerkstoffen, das aus borabgebenden Mitteln, Aktivatoren und Zus ätzen besteht.

Zum Härten der Oberfläche von Stahlteilen werden neben den bekannten Oberflächen-Härteverfahren auch Diffusionsverfahren wie z. B. Nitrieren und Borieren angewendet.

Beim Borieren werden gasförmige, flüssige und pulverförmige Boriermittel eingesetzt, mit denen durch thermisch-chemische Diffusion auf der Oberfläche von Stahlteilen eine verschleißfeste Boridschicht gebildet wird.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Es sind bereits Boriermi.ttel bekannt, die aus borabgebenden Mitteln,'wie Borcarbid, Ferrobor oder Borax bestehen.

Die zu borierenden Stahlteile werden hierbei in derartigen pulverförmigen Boriermitteln geglüht, wobei an der Oberfläche verschleißfeste, harte Boridschichten gebildet werden. Ein wesentlicher Fachteil der bekannten Borierverfahren besteht in der Bildung einer mehrphasigen Boridschicht. So folgt auf die anfängliche Bildung von Fe₂B bei der Borierung von Eisen nach Überschreiten werkstoffspezifischer !Temperaturen un Zeiten von der Oberfläche ausgehend eine zweite borreichere Phase, die aus FeB besteht. Diese zweite Phase ist aber aus technischen Gründen unerwünscht, da sfe zwar eine größere Härte besitzt und außerdem unverhältnismäßig spröder als ^e^ -*-^s^· Spannungen zwischen den verschiedenen Phasen Verursachen jedoch spätestens bei mechanischer Beanspruchung der borierten Werkstücke Hißbildungen und Ibplatzungen innerhalb der Boridschichten,,

Es sind weiterhin Boriermittel bekannt geworden, denen nicht reaktionsfähige, feuerfeste Füllstoffe zugemischt wurden, um das Borpotential des Boriermittels zu senken und damit die Bildung der unerwünschten spröden FeB-Schichten zu unterdrücken.

Ziel der Erfindung

Die.Erfindung bezweckt die Nachteile der bekannten Boriermittel zu vermeiden und die Zusammensetzung des Boriermittels so zu verändern, daß die ölühbedingungen technologisch entfeinert werden und gleichzeitig die Bildung einphasiger Fe^B-Schichten stabilisiert wird.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde Boriermittel so zu modifizieren, daß durch Zugabe reaktionsfähiger Füllstoffe zu den borabgebenden Stoffen des Boriermittels, das Borpotential welches auf den zu borierenden Werkstoff wirkt, wesentlich gesenkt wird und die Sicherheit der Bildung einphasiger, homogener Feg-B-Schichten auch bei großer Schichtdicke zu erhöhen-.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß das Boriermittel 20 - 60 Gew. % reaktionsfähige Fe oder le-Verbindungen und 5 ~ 30 Gew. % mineralische Zusatzstoffe enthält.

Das Boriermittel enthält 20 - 60 Gew. % reaktionsfähiges Eisen- oder Stahlpulver oder Oxide des Stahls, wie Walzzunder, Das Boriermittel enthält weiterhin 5 - 30 Gew. % mineralische Zusatzstoffe, wie Talkum, Zement, Kalk, Gips oder'Kreide..

Mit der erfindungsgemäßen Zusammensetzung des Boriermittels gelingt es das reaktionsfähige Borpotential dadurch zu senken, daß zusätzlich mit Bor reaktionsfähige Stoffe, wie Stahl-Eisenpulver oder Bisenoxide, wie 7/alzzunder eingebracht v/erden, die mit Bor chemische Verbindungen eingehen und daher das Borangebot für die zu härtenden Stahlteile minimieren. Durch den Zusatz nichtreaktionsfähiger mineralischer Zusatzstoffe, wie Talkum, Kalk, Zement, Gips oder Kreide und die Wahl ihrer Menge wird dieser "Verdünnungseffekt" gesteuert.

Ausführun^sbeispiel

Das erfindungsgemäße Boriermittel wird nachstehend anhand von vier Rezepturen erläutert, mit denen Stahl- und Eisenwerkstoffe boriert wurden. Bei allen angeführten Beispielen.beträgt die Glühtemperäur 950° C und die Ealtezeit 5 Stunden,

Beispiel 1:

Eine Stahlprobe der Marke C 45 wurde mit einem Boriermittel folgender Zusammensetzung boriert; 55,60 Gew. % Zunder

5,50 " % Talkum

27,90 ⁿ %' B₁₁C- . 5,50 « %

5,50 » %

Die FegB-Schichtdicke betrug 0,204 mm, wobei diese

Schicht mit dem Grundwerkstoff gleichmäßig verzahnt

war. ·

KBF₄ Borax

Beispiel 2; Beispiel 3'

Beisniel 4;

Eine St^hlprobe der Marke C 45 wurde mit einem Boriermittel folgender Zusammensetzung boriert; 44,00 Gew. % Zunder , % Kalk

8,50 »

33,30 »

6,80 "

6,80 "

B₄C

EBF

Borax

Die· Fe₂B-Schichtdicke betrug 0,177 mm

Eine Stahlprobe der Marke C 45 wurde mit einem Boriermittel folgender Zusammensetzung boriert: 20,70 Gew. % Zunder 31,10 " % Zement 34,40 " %

6,90 " %

6,90 ^M %

Die FepB-Schichtdicke betrug 0,138 mm..

B₄C

EBF₄

Borax

Eine Stahlprobe der Marke C 45 wurde mit einem Boriermittel folgender Zusammensetzung boriert: 28,4 Gew. % Fe-PuIver % Kalk

10,7 43. ,5

8,7

8,7

»t

B₄C KBF,

Borax

Die Fe₂B-Schichtdicke betrug 0,165 mm

Statt Kalk oder Zement kann auch Gips oder Kreide einzeln oder Gemisch eingesetzt werden.

Claims (3)

1. Erfindungsanspruch

   1. Pulverförmiges Boriermittel zum Borieren von Stahl- und Eisenwerkstoff, das aus borabgebenden Mitteln, Aktivatoren und Zusätzen besteht, dadurch gekennzeichnet, daß das Boriermittel 20 - 60 Gew.. % reaktionsfähiges Fe oder Fe-Yerbindungen und 5 ~ 30 Gew. % mineralische Zusatzstoffe enthält.
2. 2. Pulverförmiges Boriermittel nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß es 20 - 60 Gew. % reaktionsfähiges Eisenoder Stahlpulver, oder Oxid© des Stahls, wie 7/alzzunder enthält.
3. 3. Pulverförmiges Boriermittel.nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß es 5 ~ 30 Gew. % mineralische Zusatzstoffe wie Talkum, Zement, Kalk, Gips oder Kreide einzeln oder im Gemisch enthält.