DK174707B1 - Indsætningshærdning af rustfrit stål - Google Patents
Indsætningshærdning af rustfrit stål Download PDFInfo
- Publication number
- DK174707B1 DK174707B1 DK200201108A DKPA200201108A DK174707B1 DK 174707 B1 DK174707 B1 DK 174707B1 DK 200201108 A DK200201108 A DK 200201108A DK PA200201108 A DKPA200201108 A DK PA200201108A DK 174707 B1 DK174707 B1 DK 174707B1
- Authority
- DK
- Denmark
- Prior art keywords
- stainless steel
- gas
- article
- layer
- nitrogen
- Prior art date
Links
- 239000007789 gas Substances 0.000 title claims abstract description 36
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 31
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 title claims abstract description 31
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 26
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 25
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 title claims abstract description 12
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 10
- 239000002184 metal Substances 0.000 title claims abstract description 10
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 title claims abstract description 8
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims description 32
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 title claims description 17
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 48
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 24
- 229910000963 austenitic stainless steel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 14
- 125000004433 nitrogen atom Chemical group N* 0.000 claims abstract description 8
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 32
- 239000002023 wood Substances 0.000 claims description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 2
- 238000009713 electroplating Methods 0.000 claims 2
- 230000003213 activating effect Effects 0.000 claims 1
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 19
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 abstract description 9
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 abstract description 9
- 239000010959 steel Substances 0.000 abstract description 9
- KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N Palladium Chemical compound [Pd] KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 8
- KJTLSVCANCCWHF-UHFFFAOYSA-N Ruthenium Chemical compound [Ru] KJTLSVCANCCWHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 4
- 229910052763 palladium Inorganic materials 0.000 abstract description 4
- 229910052707 ruthenium Inorganic materials 0.000 abstract description 4
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 abstract description 3
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 abstract description 3
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 3
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 40
- 230000018199 S phase Effects 0.000 description 24
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical group N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 18
- 238000006396 nitration reaction Methods 0.000 description 14
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 8
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 8
- 229910000069 nitrogen hydride Inorganic materials 0.000 description 8
- 238000011282 treatment Methods 0.000 description 8
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 7
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 6
- -1 chromium carbides Chemical class 0.000 description 6
- 238000005255 carburizing Methods 0.000 description 5
- 238000000399 optical microscopy Methods 0.000 description 5
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 4
- 150000001247 metal acetylides Chemical class 0.000 description 4
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 description 4
- 238000007747 plating Methods 0.000 description 4
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 3
- 229910001566 austenite Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 3
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 3
- 238000005121 nitriding Methods 0.000 description 3
- QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N nitrogen group Chemical group [N] QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 3
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 3
- 229910000859 α-Fe Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910000851 Alloy steel Inorganic materials 0.000 description 2
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N Hydrogen peroxide Chemical compound OO MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 2
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 2
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 238000003780 insertion Methods 0.000 description 2
- 230000037431 insertion Effects 0.000 description 2
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 2
- 238000005468 ion implantation Methods 0.000 description 2
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 description 2
- 230000003313 weakening effect Effects 0.000 description 2
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PXGOKWXKJXAPGV-UHFFFAOYSA-N Fluorine Chemical compound FF PXGOKWXKJXAPGV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000760 Hardened steel Inorganic materials 0.000 description 1
- VCUFZILGIRCDQQ-KRWDZBQOSA-N N-[[(5S)-2-oxo-3-(2-oxo-3H-1,3-benzoxazol-6-yl)-1,3-oxazolidin-5-yl]methyl]-2-[[3-(trifluoromethoxy)phenyl]methylamino]pyrimidine-5-carboxamide Chemical compound O=C1O[C@H](CN1C1=CC2=C(NC(O2)=O)C=C1)CNC(=O)C=1C=NC(=NC=1)NCC1=CC(=CC=C1)OC(F)(F)F VCUFZILGIRCDQQ-KRWDZBQOSA-N 0.000 description 1
- 206010070834 Sensitisation Diseases 0.000 description 1
- 238000004125 X-ray microanalysis Methods 0.000 description 1
- 238000005299 abrasion Methods 0.000 description 1
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 description 1
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 1
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 1
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 1
- 125000004432 carbon atom Chemical group C* 0.000 description 1
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 229910001039 duplex stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 1
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 description 1
- 150000004820 halides Chemical class 0.000 description 1
- 229910052736 halogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002367 halogens Chemical class 0.000 description 1
- 238000013383 initial experiment Methods 0.000 description 1
- 238000005342 ion exchange Methods 0.000 description 1
- 229910001337 iron nitride Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000734 martensite Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001105 martensitic stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- CKFGINPQOCXMAZ-UHFFFAOYSA-N methanediol Chemical compound OCO CKFGINPQOCXMAZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 231100000989 no adverse effect Toxicity 0.000 description 1
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 1
- 238000004881 precipitation hardening Methods 0.000 description 1
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 1
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 1
- 230000008313 sensitization Effects 0.000 description 1
- 239000006104 solid solution Substances 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 238000004448 titration Methods 0.000 description 1
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Solid-Phase Diffusion Into Metallic Material Surfaces (AREA)
Description
l DK 174707 B1
Opfindelsen angår en fremgangsmåde ifølge den indledende del af krav og et rustfrit stålemne ifølge krav 8.
Termokemisk overfladebehandling af stål ved hjælp af carbon- eller nitrogenbærende 5 gaser er velkendte processer og kaldes indsætningshærdning, karburering (kulstofindsætning) eller nitrering. Karbonitreiing er en proces, hvor der anvendes en gas, som bærer både carbon og nitrogen. Disse processer anvendes traditionelt til at øge hårdheden og slidstyrken af emner af jem eller lavt-legeret stål. Stålartiklen udsættes for en carbon- og/eller nitrogenbærende gas ved en forhøjet temperatur i en periode, idet gas- 10 sen dekomponerer og carbon- og/eller nitrogenatomer diffunderer gennem ståloverfladen ind i stålmaterialet. Det yderste materiale tæt på overfladen omdannes til et lag med øget hårdhed, og tykkelsen af dette lag afhænger af behandlingstemperaturen og behandlingstiden.
15 Rustfrit stål har gode korrosionsegenskaber, men er forholdsvis blødt og har dårlig slidstyrke, især over for adhæsivt slid. Der er derfor et behov for at øge overfladeegenska-beme af rustfrit stål. Gaskarburering, nitrering og karbonitrering af rustfrit stål indebærer visse vanskeligheder, idet passivlaget, der er årsagen til de gode korrosionsegenskaber, virker som et barrierelag, der forhindrer carbon- og/eller nitrogenatomer i at dif- 20 fundere gennem overfladen. De forhøjede behandlingstemperaturer fremmer også dannelsen af chromkarbider eller chromnitrider. Dannelsen af chromkarbider og/eller chromnitrider reducerer det frie indhold af chrom i materialet, hvorved korrosionsegen-skabeme svækkes.
25 Der er foreslået adskillige metoder til indsætningshærdning af rustfrit stål, hvor disse ulemper minimeres eller reduceres.
Det er kendt, at en forbehandling i en halogenholdig atmosfære tilvejebringer en effektiv aktivering af overfladen.
30 2 DK 174707 B1
Fra EP 0588458 kendes en fremgangsmåde, hvor fluor anvendes som en aktiv komponent i en gasforbehandling, idet den rustfri ståloverflades passivlag omdannes til et flu-orholdigt overfladelag, der er permeabelt for carbon- og nitrogenatomer.
5 Plasmaassisteret termokemisk behandling og ionimplantering er også blevet foreslået. I dette tilfælde fjernes det rustfrie ståls passivlag ved katodeforstøvning, som er en integreret del af processen.
Fra EP 0248431 Bl kendes en fremgangsmåde, hvor et emne af austenitisk rustfrit stål 10 belægges elektrolytisk med jern før gasnitrering. Nitrogenatomeme kan diffundere gennem jemlaget og ind i det austenitiske rustfrie stål. Efter gasnitreringen fjernes jemlaget, og en hærdet overflade er opnået. Ifølge dette patents eneste eksempel udføres processen ved 575°C i 2 timer. Ved denne temperatur dannes chromnitrider, hvorved korros ionsegenskabem e svækkes.
15
Fra EP 1095170 kendes en karbureringsproces, hvor et emne af rustfrit stål belægges elektrolytisk med et jemlag før karburering. Et passivlag undgås, og karbureringen kan udføres ved en forholdsvis lav temperatur uden dannelse af karbider.
20 Fra NL 1003455 kendes en fremgangsmåde, hvor et emne af jem eller lavtlegeret stål belægges med et katalytisk lag af f.eks. nikkel før gasnitrering. Nikkel beskytter jernet mod at oxidere og tjener som en katalytisk overflade med henblik på dekomponeringen af NH3-gas. Processen kan udføres ved temperaturer under 400°C, og formålet er at opnå et porefrit jemnitridlag.
25
Formålet med opfindelsen er at anvise en ny og forbedret fremgangsmåde til indsætningshærdning af rustfrit stål. Formålet er ifølge opfindelsen opnået ved en fremgangsmåde ifølge den indledende del af krav 1, hvor toplaget er et metal, der er katalyserende for dekomponeringen af gassen, der bærer carbon- og/eller nitrogenatomeme, og er 30 et lag af nikkel, ruthenium, palladium eller kobolt. Metallaget beskytter den rustfrie 3 DK 174707 B1 ståloverflade mod oxidation og virker som en katalytisk overflade for dekomperingen af gassen.
Som følge heraf kan procestemperaturen holdes under den temperatur, hvor karbider 5 og/eller nitrider dannes, og processen kan fuldføres inden for en rimelig tid. Efter den termokemiske behandling kan det katalytiske metallag fjernes, så at den hærdede overflade af det rustfrie stål blotlægges og repassi verer.
Når carbonatomer, nitrogenatomer eller begge diffimderer ind i rustfrit stål, dannes den 10 metastabile S-fase. S-fase kaldes også "udvidet austenit" og har carbon og/eller nitrogen i en fast opløsning ved en øvre stabil temperatur på omkring 450°C, når den er nitrogenstabiliseret, og omkring 510°C, når den er carbonstabiliseret. Processen ifølge opfindelsen kan således udføres ved temperaturer op til 450°C og 510°C for at opnå S-fase.
15
Hidtil er S-fase i rustfrit stål næsten udelukkende blevet opnået ved plasmaassisterede processer eller processer baseret på ionimplantering. Forsøg har vist, at dannelsen af S-fase ved overfladen ikke har nogen negativ indflydelse på det rustfrie ståls korrosionsmodstand. Med nitrogenstabiliserede S-faser opnås en forbedring af korrosionsmod-20 standen.
Når rustfrit stål behandles med fremgangsmåden ifølge opfindelsen, forbedres hårdheden og slidstyrken væsentligt, uden at korrosionsegenskabeme påvirkes negativt. Ved at undgå jem i toplaget undgås det, at det rustfrie stålemne bliver kontamineret som 25 følge af, at jernatomer er diffunderet ind i det rustfrie stålemne, mens dette har været belagt med et j emlag. En sådan kontaminering ødelægger de korrosionsmæssige egenskaber.
Metallaget kan ifølge opfindelsen være et nikkellag. Nikkel er let at påføre og bidrager 30 særdeles godt til dekomponeringen af carbon- eller nitrogenindeholdende gasser. Nikkel er desuden let at fjerne, f.eks. ved ætsning efter den termokemiske behandling.
4 DK 174707 B1
Ifølge en foretrukken udførelsesform overskrider den beregnede gennemsnitlige tykkelse af nikkellaget ikke 300 nanometer, fortrinsvis 200 nanometer. Et nikkellag af denne tykkelse er tilstrækkeligt til at forhindre oxidation og tillade carbon og/eller ni-5 trogen at diffundere gennem nikkellaget ind i det rustfrie stål til dannelse af et tilfredsstillende S-faselag.
Ifølge en yderligere udførelsesform for opfindelsen kan nikkellaget på overfladen af emnet af rustfrit stål belægges kemisk eller elektrolytisk, f.eks. i et Wood’s nikkelbad.
10
Ifølge en foretrukken udførelsesform er emnet fremstillet af austenitisk rustfrit stål, f.eks. AISI304 eller AISI316.
Ifølge en anden udførelsesform for opfindelsen indeholder gassen carbon, f.eks. CO, og 15 procestemperaturen holdes under 510°C. Når der anvendes en temperatur tæt på, men ikke over 510°C og CO som gas, kan en tilstrækkelig tykkelse af S-faselaget opnås ved overfladen af et emne af rustfrit stål inden for en rimelig tid, f.eks. seks timer.
Ifølge en udførelsesform for opfindelsen anbringes det katalytiske metallag kun til dele 20 af det rustfrie stålemnes overflade. Dette kan være fordelagtigt, hvis det indsætningshærdede stålemne skal svejses sammen med andre emner, Da den indsætningshærdede overflade ikke er egnet til svejsning som følge af sensibilisering, kan de ikke-indsætningshærdede områder anvendes til dette formål.
25 De følgende eksempler med tilhørende figurer forklarer opfindelsen.
I de følgende eksempler blev skiveformede emner af rustfrit stål med en diameter på 2 cm og en tykkelse på 0,35 cm alle forbehandlet på følgende måde.
30 Depassivering i en opløsning af 100 ml 15% w/w saltsyre + l ml 35% hydrogenperoxid i 15 sekunder.
5 DK 174707 B1
Elektrolytisk udfældning af et katalytisk nikkel lag, tykkelse < 200 nanometer (beregnet gennemsnit) i et Wood's nikkelbad, som er en sur halogenid-indeholdende elektrolyt.
5 Indsætningshærdningen blev udført i en ovn, der blev gennemstrømmet med ren NH3 eller ren CO.
Eksempel 1 10 Nitrerjng i ren NH3-gas, austenitisk rustfrit stål AISI304
Austenitisk rustfrit stål AISI 304 blev nitreret i ren NH3-gas (maksimalt nitreringspo-tentiale) i 17 timer og 30 minutter ved 429°C. Opvarmning til nitreringstemperaturen blev udført i en hydrogenatmosfære (H2), hvorefter tilførslen af hydrogengas blev af-> brudt, og nitreringsgas blev tilført Afkøling til stuetemperatur blev udført i en argon-gas (Ar) på mindre end 10 minutter. Emnet blev analyseret ved hjælp af lysoptisk mikroskopi og røntgenmikroanalyse (electron probe micro-analysis) (ΕΡΜΑ). Det dannede lag var nitrogen-S-fase og havde en maksimal lagtykkelse på 9 μπι. Den maksimale koncentration af nitrogen i S-fasen var mere end 20 atom%. Analysen viste, at der ikke 20 blev udfældet nogen nitrider.
Eksempel 2:
Nitrering i ren NH3-gas, austenitisk rustfrit stål AISI 316, figur 1 og 2 25
Austenitisk rustfrit stål AISI 316 blev behandlet som beskrevet i eksempel 1, men ved en temperatur på 449eC i 20 timer. Emnet blev analyseret med lysoptisk mikroskopi (LOM), røntgendiffraktionsanalyse (XRD) og mikrohårdhedsmålinger. LOM-resulta-teme er vist i figur 1. Det dannede lag bestod af nitrogen-S-fase og havde en lagtykkel-30 se på 12 fim. Mikrohårdheden blev målt til mere end 1500 HV (belastning 100 g). Det 6 DK 174707 B1 ubehandlede rustfrie stål havde en hårdhed på mellem 200 og 300 HV. Ingen nitrider blev udfældet.
Et emne af austenitisk stål, der blev opvarmet i ammoniak til 480°C og holdt ved denne 5 temperatur i 21 timer, viste udvikling af chromnitrider ON (og ferrit) tæt på overfladen samt lokalt i S-faselaget (de mørke områder i figur 2). Dette resultat indikerer, at en høj temperatur på 480°C bør undgås for at opnå monofase-S-faselag.
Eksempel 3: 10
Karburering i ren CO-gas, austenitisk rustfrit stål AISI316, figur 3
Austenitisk rustfrit stål AISI 316 blev karbureret i ren CO-gas i 6 timer ved 507°C for at danne carbon-S-fase. Opvarmningen blev udført i en hydrogenatmosfære (H2), indtil 15 karbureringstemperaturen var opnået, hvorefter tilførslen af hydrogen blev afbrudt og CO-gas blev tilført. Afkøling til stuetemperatur blev udført i argongas (Ar) på mindre end 10 minutter. Emnet blev analyseret ved hjælp af optisk mikroskopi, røntgendiffraktionsanalyse og mikrohårdhedsmålinger. LOM-resultateme er vist i figur 3. Det dannede lag var carbon-S-fase med en lagtykkelse på 20 μιη (se figur 3). Mikrohårdheden af 20 overfladen var mere end 1000 HV (belastning 100 g). Ingen karbider blev udfældet.
Eksempel 4:
Karburering + nitrering, austenitisk rustfrit stål AISI 316 25
Austenitisk rustfrit stål AISI 316 blev karbureret som beskrevet i eksempel 3, men ved temperaturen 500°C i 4 timer. Herefter blev emnet nitreret som beskrevet i eksempel 1, men ved en temperatur på 440°C i 18 timer og 30 minutter. Der blev således anvendt to separate termokemiske processer, hvor der ved den ene blev indsat carbon og ved den 30 anden indsat nitrogen. Emnet blev analyseret ved hjælp af lysoptisk mikroskopianalyse og mikrohårdhedsmålinger. Det dannede lag var carbon-S-fase og nitrogen-S-fase.
7 DK 174707 B1
Lagtykkelsen var maksimalt 35 μηι. Det yderste lag var nitrogen-S-fase, og det inderste lag var carbon-S-fase. Mikrohårdheden var mere end 1500 HV. Hverken nitrider eller carbider blev udfældet.
5 Eksempel 5:
Nitrering i ren NH3-gas, duplex rustfrit stål A1SI329, figur 4 og 5
Prøveemner blev nitreret i 23 timer og 20 minutter ved 400°C. Metallurgiske undersø-10 gelser af de nitrerede emner involverede røntgendiffraktionsanalyse (XRD) og lysoptisk mikroskopianalyse (LOM). Det rustfrie stål AISI 329 er et duplexstål bestående af ferrit og austenit. Efter nitrering ved 400°C blev ferrit omdannet til austenit (og S-fase) i den indsætningshærdede zone. Et LOM-billede af emnet efter behandling ved 400°C er vist i figur 4; det tilsvarende XRD-diagram er vist i figur 5. Det fremgår tydeligt, at 15 S-fasen er udviklet langs overfladen af duplexståiet.
Eksempel 6:
Nitrering i ren NH3-gas, austenitisk rustfrit stål AISI 316, figur 6 20
Emnet af AISI 316-stål blev behandlet ved 400°C, 425°C og 450°C i 23 timer og 20 minutter. Diffraktionsmønsteret vist i figur 6 viser klart, at S-fasen er den eneste fase, der dannes under nitreringen.
25 Indsætningshærdningstemperaturen af de ovenfor nævnte eksempler er mellem 400°C og 507°C. Det er dog sandsynligt, at S-fasen også kan opnås ved lavere temperaturer, f.eks. 300°C eller 350°C ved høje nitrerings-/karbureringspotentialer inden for et rimeligt tidsrum.
30 Indledende forsøg har vist, at S-fasen også kan opnås med AISI 420, der er et martensi-tisk rustfrit stål, og AISI 17-4 PH, der er et martensitisk stål til udfældningshærdning.
8 DK 174707 B1
Forsøg har fastslået, at nitreringsbehandlingeme, der er udført i en lille laboratorieovn, let kan overføres til en industriel ovn.
5 I eksemplerne blev det katalytiske nikkellag elektrolytisk udfældet i et Wood's nikkelbad. Alternativt kan kemisk nikkelplettering, f.eks. kontaktplettering, anvendes.
Andre metaller, f.eks. ruthenium, palladium og kobolt, der alle er katalytiske for de-komperingen af NH3-gas og CO-gas, kan også anvendes. Palladium og ruthenium kan 10 udfældes ved ionbytningsplettering.
Fremgangsmåden ifølge opfindelsen er egnet til "in j/7«"-nitrering eller -karburering i et anlæg. Rustfrie stålrør og -tanke kan nikkelpletteres før installation. Efter installationen kan dele af systemet, der udsættes for slid, blive opvarmet og gennemstrømmet 15 med NH3 eller andre nitrogen- eller carbonindeholdende gasser.
En meget egnet fremgangsmåde til påføring af et lag af elektrolytisk nikkel på dele af en overflade er børsteplettering.
Claims (8)
1. Fremgangsmåde til indsætningshærdning af et rustfrit stålemne ved hjælp af gas, 5 der omfatter carbon og/eller nitrogen, hvor carbon- og/eller nitrogenatomer diffunderer gennem emnets overflade, hvilken fremgangsmåde omfatter aktivering af emnets overflade, påføring af et toplag på den aktiverede overflade for at forhindre repassivering, kendetegnet ved, at toplaget omfatter komponenter, der er katalytiske for dekompone-ringen af gassen. 10
2. Fremgangsmåde ifølge krav 1, hvor toplaget er et nikkellag.
3. Fremgangsmåde ifølge krav 2, hvor den maksimale gennemsnitstykkelse af nikkellaget er 300 nanometer, fortrinsvis 200 nanometer. 15
4. Fremgangsmåde ifølge krav 2 eller 3, hvor nikkellaget påføres ved en kemisk eller elektrolytisk pletteringsproces, f.eks. ved elektroplettering i et Wood's nikkelbad.
5. Fremgangsmåde ifølge et hvilket som helst af de foregående krav, hvor emnet er af 20 austenitisk rustfrit stål.
6. Fremgangsmåde ifølge et af kravene 1 - 5, hvor den anvendte gas indeholder carbon, fortrinsvis CO, og hvor temperaturen holdes under 510°C.
7. Fremgangsmåde ifølge et hvilket som helst af de foregående krav, hvor det katalyti ske metallag kun er påført dele af det rustfrie stålemnes overflade.
8. Rustfrit stålemne behandlet ved en fremgangsmåde ifølge et hvilket som helst af de foregående krav. 30
Priority Applications (13)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DK200201108A DK174707B1 (da) | 2002-07-16 | 2002-07-16 | Indsætningshærdning af rustfrit stål |
| DK03737943T DK1521861T3 (da) | 2002-07-16 | 2003-07-15 | Indsætningshærdning af rustfrit stål |
| AT03737943T ATE373115T1 (de) | 2002-07-16 | 2003-07-15 | Einsatzhärten von rostfreiem stahl |
| CA002492506A CA2492506C (en) | 2002-07-16 | 2003-07-15 | Case-hardening of stainless steel |
| ES03737943T ES2292983T3 (es) | 2002-07-16 | 2003-07-15 | Cementacion en caja de acero inoxidable. |
| PT03737943T PT1521861E (pt) | 2002-07-16 | 2003-07-15 | Cementação de aço inoxidável |
| PCT/DK2003/000497 WO2004007789A2 (en) | 2002-07-16 | 2003-07-15 | Case-hardening of stainless steel |
| DE60316294T DE60316294T2 (de) | 2002-07-16 | 2003-07-15 | Einsatzhärten von rostfreiem stahl |
| JP2005505056A JP2005533185A (ja) | 2002-07-16 | 2003-07-15 | ステンレス鋼の表面硬化 |
| KR1020057000791A KR20050029214A (ko) | 2002-07-16 | 2003-07-15 | 스테인레스강의 표면 경화 처리 방법 |
| AU2003245864A AU2003245864A1 (en) | 2002-07-16 | 2003-07-15 | Case-hardening of stainless steel |
| EP03737943A EP1521861B1 (en) | 2002-07-16 | 2003-07-15 | Case-hardening of stainless steel |
| US10/521,612 US7431778B2 (en) | 2002-07-16 | 2003-07-15 | Case-hardening of stainless steel |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DK200201108 | 2002-07-16 | ||
| DK200201108A DK174707B1 (da) | 2002-07-16 | 2002-07-16 | Indsætningshærdning af rustfrit stål |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DK174707B1 true DK174707B1 (da) | 2003-09-29 |
Family
ID=28051667
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DK200201108A DK174707B1 (da) | 2002-07-16 | 2002-07-16 | Indsætningshærdning af rustfrit stål |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DK (1) | DK174707B1 (da) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2322687A1 (en) * | 2003-12-23 | 2011-05-18 | Rolls-Royce Corporation | Method for carburizing steel components |
-
2002
- 2002-07-16 DK DK200201108A patent/DK174707B1/da not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2322687A1 (en) * | 2003-12-23 | 2011-05-18 | Rolls-Royce Corporation | Method for carburizing steel components |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CA2492506C (en) | Case-hardening of stainless steel | |
| CN102471864B (zh) | 一种在渗碳、渗氮和/或氮碳共渗之前活化钝态铁的或者非铁的金属制品的方法 | |
| RU2600789C2 (ru) | Способ закалки на твердый раствор деформированной при низких температурах заготовки из пассивного сплава и деталь, закаленная на твердый раствор с помощью способа | |
| EP3175012B1 (en) | Enhanced activation of self-passivating metals | |
| DK2841617T3 (da) | Fremgangsmåde til indsætningshærdning af et kolddeformeret emne af en passiv legering, og en del, der er indsætningshærdet ved fremgangsmåden | |
| CN112236540A (zh) | 自钝化金属的化学活化 | |
| EP1712658B1 (en) | Method for surface treatment of metal material | |
| KR20170100939A (ko) | 스테인레스강의 표면 경화 처리 방법 | |
| US20100037991A1 (en) | Diffusion promoters for low temperature case hardening | |
| Kumar et al. | Surface hardening of AISI 304, 316, 304L and 316L ss using cyanide free salt bath nitriding process |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PBP | Patent lapsed |
Ref document number: DK |