AT166038B - Härteverfahren zur Erhöhung der Kernfestigkeit und der Kernzähigkeit von Stählen - Google Patents

Description

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  Härteverfahren zur Erhöhung der   Kernfestigkeit   und der Kerbzähigkeit von Stählen   Es ist bekannt, die Diffusion von Stickstoff und Kohlenstoff in die Oberfläche von Objekten aus Eisen oder Stahl in Cyanbädern durch Einwirkung. von elektrischen Strömen zu beschleunigen. 



  Es wurde nun gefunden, dass bei Temperaturen um den Al-Punkt durch Schaltung der in den Cyanbädern zu behandelnden Objekte als Anode in einen Gleichstromkreis, insbesondere bei unlegierten Stählen und Mangan-Siliziumstählen, erböhte Kemfestigkeiten erzielt werden können, wobei allerdings in den meisten Fällen gleichzeitig eine stark erhöhte Sprödigkeit auftritt, welche den Wert dieser Härtemethode für die meisten Anwendungsgebiete sehr verringert. 



  Das Härteverfahren gemäss der Erfindung zur Erhöhung der Kemfestigkeit und der Kernzähigkeit von Stählen besteht im wesentlichen darin, dass man den zu vergütenden Stahl über den magnetischen Umwandlungspunkt (A2Punkt) erhitzt und auf den Stahl während des Abschreckvorganges Gleich-bzw. Wechselströme oder deren Kraftfelder einwirken lässt. 



  Den Ausgangspunkt der Erfindung bildete die überraschende Feststellung, dass die bekannte Erzeugung von l. trid- bzw. Nitrozementationsschichten auf den Härteobjekten für sich allein schon zu einer beträchtlichen Erhöhung der Kernfestigkeit und der Härtetiefe im Vergleich zu den normalen Werten des Grundmaterials führt. Dies ist wohl dadurch zu erklären, dass hochgekohlte oder nitrierte Stähle gegenüber niedriggekohlten bzw. stickstofffreien Stählen eine erhebliche thermoelektrische Spannung aufweisen. Eine auf dem Härteobjekt erzeugte Nitrid-bzw. Nitrozementationsschicht bildet demnach mit dem unverändert gebliebenen Kernmaterial ein Thermoelement, welches wegen seines ausserordentlich geringen inneren Widerstandes Ströme in der Grössenordnung von Hunderten von Amperes liefert.

   Diese Ströme bzw. deren Felder sind nach dieser Theorie die Ursache der bei der Härtung solcher Objekte auftretenden, die normalen Werte des Grundmaterials bei weitem übersteigenden Kernfestigkeiten und Härtetiefen. 



  Die vorstehend erläuterte Theorie liess erwarten, dass die Beeinflussung des Kernmaterial künstlich in der Wf"se gefötdert werden kann, dass man   nach Erhitzung des Objektes über den magnetischen Umwandlungspunkt auf das Objekt während des Abschreckvorganges, also beim Übergang vom unmagnetischen in den magnetischen Zustand, elektrische Ströme oder deren Kraftfelder einwirken lässt. Dieser Gedankengang der Erfindung wurde, wie später noch an Beispielen gezeigt werden soll, durch praktische Versuche bestätigt. 



   Die Anwendung von Gleichfeldern während des Abschreckvorganges ist für die Herstellung von Magneten schon vorgeschlagen worden, doch handelt es sich hiebei um eine nur unterhalb des magnetischen Umwandlungspunktes mögliche Feldeinwirkung zwecks magnetischer Polarisation des Stahles. Anderseits wurden auch schon Wechselfelder beim Abschrecken von Stählen 
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 für den Ablauf des   Hartucgsvorganges   (der ja als   Kristallisationsprozess   aufzufassen ist) massgebliche Komponenten in verschiedenem Sinne beeinflusst werden, so z. B. die    Keimzahl,'die   
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   Bei der Härtung unter dem   Einfluss   elektrischer Ströme oder deren Felder ist es, wie bereits erwähnt, von Bedeutung, die   Härtetemperatur   der Stähle so zu wählen, dass sie oberhalb des magnetischen Umwandlungspunktes liegt, und als Abschreckmedium weder Wasser noch Öl, sondern eine wässerige Lösung, z. B. von Natriumnitrit oder Natronlauge, oder eine Salz-   schmelze für   Stufen (Thermal) härtung zu verwenden, welche den elektrischen Strom gut leitet. 



   Beispiele :
A. Es wurden Rundstähle mit einem Durchmesser von 20 nun und einer Länge von 10 mm aus einem Stahl mit   0'45%   C,   0-50% Mn   und   0-20% Si   in einem Flachzementierbad bei 720  C während   2l   Stunden nitriert und sodann abgeschreckt. Die erzielte Kernfestigkeit betrug   100-110 kM2.   



   Wird das Abschrecken gemäss der Erfindung in einem starken Gleichstromfeld von einer über dem magnetischen Umwandlungspunkt liegenden Temperatur, z. B. von 770  C, durchgeführt, dann steigt die Kernfestigkeit auf
135   kgfmm2   an. 



   B. Bolzen für Wälzlager von Lokomotiven mit einem Durchmesser von 14 mm wurden aus einem
Stahl mit 0-60% C,   0-50% Mn   und   0-20% Si   gefertigt. 



   Eine Serie dieser Bolzen wurde 2 Stunden in einem Flachzementierbad bei 700-720  C be- handelt und von der üblichen Härtetemperatur des Stahles abgeschreckt. Die Oberflächenhärte betrug über 70 RC, die Kernhärte 62-64 RC, der Kerbschlagwert   0-25-0-50 mag.   
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