DD140676B1 - Pulverfoermiges boriermittel - Google Patents

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein pulverförmiges Boriermittel zum Borieren von Stählen und Eisenwerkstoffen, das aus borabgebenden Mitteln, Aktivatoren und Zusätzen 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 Boriermittel 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 Nachteil 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 und Zeiten von der Oberfläche ausgehend eine zweite borreiche Phase, die aus FeB besteht. Diese zweite Phase ist aber aus technischen Gründen unerwünscht, da sie zwar eine größere Härte besitzt und außerdem unverhältnismäßig spröder als Fe2B ist. Spannungen zwischen den verschiedenen Phasen verursachen jedoch spätestens bei mechanischer Beanspruchung der borierten Werkstücke Rißbildungen und Abplatzungen innerhalb der Boridschichten.

Es sind weiterhin Boriermittel bekannt geworden, denen nicht reaktionsfähige, feuerfeste Füllstoffe. z.B. mineralische Zusatzstoffe,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 Glühbedingungen technologisch entfeinen: werden und gleichzeitig die Bildung einphasiger Fe2-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 Boriermitteis das Borpotential, welches auf den zu borierenden Werkstoff wirkt, wesentlich gesenkt wird und die Sicherheit der Bildung einphasiger, homogener Fe2"B-Schichten auch bei großer Schichtdicke zu erhöhen.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß das Boriermittel 20 bis 60 Gew.-% reaktionsfähige Fe oder Fe-Verbindungen enthält.

Das Boriermittei enthält 20 bis 60 Gew.-% reaktionsfähige Eisen- oder Stahlpulver oder Oxide des Stahls, wie Walzzunder.

Mit der erfindungsgemäßen Zusammensetzung des Boriermittels gelingt es, das reaktionsfähige Borpotential dadurch zu senken, daß zusätzlich mit Bor reaktionsfähige Stoffe, wie Stahl-Eisenpulver oder Eisenoxide, wie Waizzunder eingebracht werden, 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.

209

Ausführungsbeispiel'

Das erfindungsgemäße Boriermittel wird nachstehend anhand von vier Rezepturen erläutert, mit denen Stahl- und Eisenwerkstoffe boriert wurden. Bei allen angeführten Beispielen beträgt die Glühtemperatur 950 ⁰C und die Haltezeit 5 h.

Beispiel 1:

Eine Stahlprobe der Marke C45 wurde mit einem Boriermittel folgender Zusammensetzung boriert: 55,60 Gew.-% Zunder 5,50 Gew.-% Talkum 27,90 Gew.-% B₄C 5,50 Gew.-% KBF₄ 5,50 Gew.-% Borax.

Die Fe2B-Schichtdicke betrug 0,204 mm, wobei diese Schicht mit dem Grundwerkstoff gleichmäßig verzahnt war.

Beispiel 2:

Eine Stahlprobe der Marke C 45 wurde mit einem Soriermittel folgender Zusammensetzung boriert: 44,00 Gew.-% Zunder 8,50 Gew.-% Kalk 33,90 Gew.-?·*, B₄C 6,80 Gew.-% KBF₄ 6,80 Gew.-% Borax. Die Fe28-Sch;chtdicke betrug 0,177 mm.

Beispiel 3:

Eine Stahlprobe der Marke C 45 wurde mit einem Boriermittel folgender Zusammensetzung boriert: 20,70 Gew.-% Zunder 31,10 Gew.-% Zement 34,40 Gew.-% B₄C 6,90 Gew.-% KBF₄ 6,90 Gew.-% Borax. Die Fe2B-Schichtdicke betrug 0,138 mm.

Beispiel 4:

Eine Stahlprobe der Marke C 45 wurde mit einem Boriermittel folgender Zusammensetzung boriert:

28.4 Gew.-% Fe-Pulver 10,7 Gew.-% Kalk

43.5 Gew.-% B₄C 8,7 Gew.-% KBF₄ 8,7 Gew.-% Borax.

Die Fe2B-Schichtdicke betrug 0,165 mm. Statt Kalk oder Zement kann auch Gips oder Kreide einzeln oder gemischt eingesetzt werden.

Claims (2)

1. Erfind ungsansprüche:

   1. Pulverförmiges Boriermittel zum Borieren von Stahl- und Eisenwerkstoffen, das aus borabgebenden Mitteln, Aktivatoren und Zusätzen, wie 5 bis 30 Gew.-?4 mineralischen Zusatzstoffen, besteht, dadurch gekennzeichnet,

   daß das Boriermittel 20 bis 60 Gew.-% reaktionsfähiges Fe oder Fe-Verbindungen enthält.
2. 2. Pulverförmiges Boriermittel nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet,

   daß es 20 bis 60 Gew.-% reaktionsfähiges Eisen- oder Stahlpulver oder Oxide des Stahls, wie Walzzunder enthält.