CH277400A - Process for increasing the resistance of the surface of steel parts to wear, especially at high temperatures. - Google Patents

Process for increasing the resistance of the surface of steel parts to wear, especially at high temperatures.

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CH277400A
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CH
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metallic coating
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coating
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metallic
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German (de)
Inventor
Aktiengesellschaft Gebr Boe Co
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Boehler & Co Ag Geb
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C12/00—Solid state diffusion of at least one non-metal element other than silicon and at least one metal element or silicon into metallic material surfaces

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  • Solid-Phase Diffusion Into Metallic Material Surfaces (AREA)

Description

  

  
 



  Verfahren zur Erhöhung des Widerstandes der   Oberíläehe    von Stahlteilen gegen Verschleiss, insbesondere bei hohen Temperaturen.



   Es sind eine Reihe von Massnahmen bekanntgeworden, um die Lebensdauer von   Itonstruktionsteilen    zu verlängern, die starken   Versehleissbeallspruehungen,    insbesondere bei sehr hohen Temperaturen, ausgesetzt sind und teilweise sogar durch   Ausbrennun gen    oder   Ausschmdzungen    im Betrieb zerstört werden.



   Man hat zunächst versucht, die Wider  standsfähigkeit    durch Verwendung hochlegierter Werkstoffe, die ausserdem auf hohe Festigkeiten vergütet wurden, zu steigern.



  Andere Massnahmen zielten auf eine besondere Oberflächenbehandlung hin, indem man vor allem verschiedene widerstandsfähige   Metall-    schichten in verschiedener Art   und    Weise auf die Oberfläche aufbrachte.



   In diesem Zusammenhang sind Verfahren für das Eindiffundieren von Metallen wie Chrom oder Wolfram bekanntgeworden. Diese konnten aber nicht in solchen Fällen ver  N-endet    werden, in denen es neben hohem mechanischem Verschleiss auf besondere Hitzebeanspruchung ankommt, sondern sie bewährten sieh vorwiegend für spanabhebende Werkzeuge, Messgeräte und dergleichen. Besonders durch die Beanspruchung von Stählen in den Verbrennungskammern, bei Leit- und Laufteilen moderner   Abgasturbinen,    sowie im Innern der Läufe luftgekühlter   Sehnellfeuer-      schusswaffen    konnte eine vorzeitige Abnützung, Ausbrennung und   Aussehmelzung    nicht vermieden werden.



   Das Verfahren der vorliegenden Erfindung ermöglicht es nun, in oder auf solchen derartig beanspruchten Teilen Oberflächen  schichten    herzustellen, die sieh durch beson  d ers    hohen Widerstand gegen Ausbrennungen und Verschleiss auszeichnen.



   Erfindungsgemäss erhält die Oberfläche der Stahlteile einen Überzug, der mindestens ein karbid- und nitridbildendes Metall, wie z. B. Niob, Tantal, Vanadin, Titan, Chrom, Molybdän und Wolfram, enthält. Das Aufbringen dieses Überzuges kann in an sich bekannter Weise, z. B. durch Abscheidung auf   clektrolytisehem    Wege, erfolgen. Anschliessend wird der Überzug mit dem Stahlteil durch Diffusion innig verbunden und durch Eindiffundieren mindestens eines Nichtmetalles gehärtet und hierdurch verschleissfest gemacht. Das Härten der Oberflächenschicht kann z. B. durch Zementieren, Nitrieren oder durch gleichzeitiges Zementieren und Nitrieren erfolgen, wobei dann die unmittelbar dem Verschleiss ausgesetzte Schicht vorwiegend aus Karbiden, Nitriden oder aus Karbiden und Nitriden der genannten Metalle besteht.



   Die Zähigkeit der verschleissfesten Schicht kann dadurch verbessert werden, dass der metallische   Überzug    noch Zusätze von Metallen erhält, die im Stahl kein Karbid bilden, wie z. B. von Kupfer, Kobalt und Nickel. Auch   diese    Metalle können einzeln oder zu mehreren zur Anwendung kommen. Das Zusetzen der  selben kann ebenfalls durch   Absehneidung    in an sich bekannter Weise erfolgen, und   zvar    vor, gleichzeitig mit oder nach der   Abseheü      dung    der   Überzüge,    die karbid- und nitridbildende Metalle enthalten. Beim Diffusionsvorgang können die Metalle, welche im Stahl kein Karbid bilden, sowohl in die karbid- und nitridbildende Metalle enthaltende Schicht als auch in den Stahlteil diffundieren.



   Es ist möglich, den Diffusionsvorgang und die durch Eindiffundieren mindestens eines Nichtmetalles erfolgende Härtung der Oberflächenschicht in einem Arbeitsgang durchzuführen.



   Diese Oberflächenbehandlung kann in an sich bekannter Weise mit Hilfe von gasförmigen, flüssigen oder festen Härtungsmitteln erfolgen.   



  
 



  Process to increase the resistance of the surface of steel parts to wear, especially at high temperatures.



   A number of measures have become known to extend the service life of construction parts which are exposed to severe damage caused by damage, especially at very high temperatures, and which are sometimes even destroyed by burn-out or burn-out during operation.



   Attempts were first made to increase the resistance by using high-alloy materials that were also tempered to high strengths.



  Other measures aimed at a special surface treatment, primarily by applying different resistant metal layers to the surface in different ways.



   In this context, processes for the diffusion of metals such as chromium or tungsten have become known. However, these could not be N-ended in those cases in which, in addition to high mechanical wear and tear, special heat stress is important, but rather they have proven themselves primarily for cutting tools, measuring devices and the like. Due to the stress on steels in the combustion chambers, on the guide and barrel parts of modern exhaust gas turbines, as well as on the inside of the barrels of air-cooled tendon firearms, it was impossible to avoid premature wear and tear, burn-out and disintegration.



   The method of the present invention now makes it possible to produce surface layers in or on such stressed parts that are characterized by particularly high resistance to burnout and wear.



   According to the invention, the surface of the steel parts is given a coating that contains at least one carbide- and nitride-forming metal, such as. B. niobium, tantalum, vanadium, titanium, chromium, molybdenum and tungsten contains. This coating can be applied in a manner known per se, for. B. by deposition in clektrolytic ways. The coating is then intimately connected to the steel part by diffusion and hardened by diffusion of at least one non-metal and thereby made wear-resistant. The hardening of the surface layer can e.g. B. by cementing, nitriding or by simultaneous cementing and nitriding, in which case the layer directly exposed to wear consists primarily of carbides, nitrides or carbides and nitrides of the metals mentioned.



   The toughness of the wear-resistant layer can be improved by adding metals to the metallic coating that do not form carbide in the steel, such as e.g. B. of copper, cobalt and nickel. These metals can also be used individually or in groups. The addition of the same can also be done by cutting off in a manner known per se, and zvar before, at the same time with or after the Abseheü training of the coatings that contain carbide- and nitride-forming metals. During the diffusion process, the metals which do not form carbide in steel can diffuse into the layer containing carbide and nitride-forming metals as well as into the steel part.



   It is possible to carry out the diffusion process and the hardening of the surface layer, which takes place by diffusing in at least one non-metal, in one operation.



   This surface treatment can be carried out in a manner known per se with the aid of gaseous, liquid or solid hardeners.

Claims (1)

PATENTANSPRUCH: Verfahren zur Erhöhung des Widerstandes der Oberfläche von Stahlteilen gegen Verschleiss, insbesondere bei hohen Temperaturen, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche einen mindestens ein karbid- und nitridbildendes Metall enthaltenden Überzug erhält, dieser tiberzug mit dem Stahlteil durch Diffusion innig verbunden und durch Eindiffun- dieren mindestens eines Nichtmetalles gehärtet wird. PATENT CLAIM: Method for increasing the resistance of the surface of steel parts to wear, especially at high temperatures, characterized in that the surface receives a coating containing at least one carbide- and nitride-forming metal, this coating is intimately connected to the steel part by diffusion and at least by diffusion of a non-metal is hardened. UNTERANSPRÜCHE: 1. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass ein metallischer Überzug hergestellt wird; der Niob enthält. SUBCLAIMS: 1. The method according to claim, characterized in that a metallic coating is produced; which contains niobium. 2. Verfahren nacY1JFatentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass'ein metallischer Überzug hergestellt wird, der Tanta] enthält. 2. Method according to patent claim, characterized in that a metallic coating is produced which contains Tanta]. 3. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass ein metallischer Überzug hergestellt wird, der Vanadin enthält. 3. The method according to claim, characterized in that a metallic coating is produced which contains vanadium. 4. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass ein metallisdicr r > Tberzug hergestellt wird, der Titan enthält. o. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass ein metallischer verzug hergestellt wird, der Chrom enthält. 4. The method according to claim, characterized in that a metallic coating is produced which contains titanium. o. Method according to claim, characterized in that a metallic delay is produced which contains chromium. 6. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass ein metallischer Überzug hergestellt wird, der Molybdän enthält. 6. The method according to claim, characterized in that a metallic coating is produced which contains molybdenum. 7. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekemazeiehnet, dass ein metallischer Überzug hergestellt wird, der Wolfram enthält. 7. The method according to claim, characterized gekemazeiehnet that a metallic coating is produced which contains tungsten. 8. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass ein metallischer Überzug hergestellt wird, der ausserdem noch einen Zusatz mindestens eines Metalles erhält, das im Stahl kein Karbid bildet. 8. The method according to claim, characterized in that a metallic coating is produced which also contains an addition of at least one metal that does not form carbide in steel. 9. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass ein metallischer Oberzug hergestellt wird, der ausserdem noch einen Zusatz von Kupfer erhält. 9. The method according to claim, characterized in that a metallic coating is produced, which also contains an addition of copper. 10. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass ein metallischer Überzug hergestellt wird, der ausserdem noch einen Zusatz von Nickel erhält. 10. The method according to claim, characterized in that a metallic coating is produced, which also contains an addition of nickel. 11. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass ein metallischer Überzug hergestellt wird, der ausserdem noch einen Zusatz von Kobalt erhält. 11. The method according to claim, characterized in that a metallic coating is produced, which also contains an addition of cobalt. 12. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der metallische Überzug auf elektrolytischem Wege hergestellt wird. 12. The method according to claim, characterized in that the metallic coating is produced electrolytically. 13. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der metallische Überzug zementiert wird. 13. The method according to claim, characterized in that the metallic coating is cemented. 14. Verfahren nadi Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der metallische Überzug nitriert wird. 14. The method according to claim, characterized in that the metallic coating is nitrided. 15. Verfahren nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass der metallische Überzug gleichzeitig zementiert und nitriert wird. 15. The method according to claim, characterized in that the metallic coating is cemented and nitrided at the same time. 16. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet dass die durch Diffusion erfolgende innige Verbindung des me- tallischen Überzuges mit dem Stahlteil und das Rindiffmldieren mindestens eines Nichtmetalles zum Härten des metallischen Überzuges in einem Arbeitsgang durchgeführt werden. 16. The method according to claim, characterized in that the intimate connection of the metallic coating with the steel part, which takes place by diffusion, and the rind infusion of at least one non-metal for hardening the metallic coating are carried out in one operation.
CH277400D 1948-01-08 1948-01-08 Process for increasing the resistance of the surface of steel parts to wear, especially at high temperatures. CH277400A (en)

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