DD140676B1

DD140676B1 - POWDERFUL BORING AGENT

Info

Publication number: DD140676B1
Application number: DD20974278A
Authority: DD
Inventors: Horst Kemnitz; Beate Morgenstern
Original assignee: Horst Kemnitz; Beate Morgenstern
Priority date: 1978-12-14
Filing date: 1978-12-14
Publication date: 1983-06-08
Also published as: DD140676A1

Description

Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention

Die Erfindung betrifft ein pulverförmiges Boriermittel zum Borieren von Stählen und Eisenwerkstoffen, das aus borabgebenden Mitteln, Aktivatoren und Zusätzen besteht.The invention relates to a powdered boriding agent for boriding steels and iron materials, which consists of boron-donating agents, activators and additives.

Zum Härten der Oberfläche von Stahlteilen werden neben den bekannten Oberflächen-Härteverfahren auch Diffusionsverfahren wie z.B. Nitrieren und Borieren angewendet.For hardening the surface of steel parts, in addition to the known surface hardening methods, diffusion methods such as e.g. Nitriding and boriding applied.

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.Boriding involves the use of gaseous, liquid and pulverulent boriding agents with which a wear-resistant boride layer is formed by thermal-chemical diffusion on the surface of steel parts.

Charakteristik der bekannten technischen LösungenCharacteristic of the known technical solutions

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.Boriding agents are already known which consist of boron-donating agents, such as boron carbide, ferroboron or borax. The steel parts to be boronized are in this case calcined in such pulverulent boriding agents, wherein wear-resistant, hard boride layers are formed on the surface. A major disadvantage of the known Borierverfahren is the formation of a multiphase Boridschicht. Thus, upon initial formation of Fe2B in the iron boron, after exceeding material-specific temperatures and times from the surface, a second boron-rich phase consisting of FeB follows. However, this second phase is undesirable for technical reasons because, although it has a higher hardness and also disproportionately brittle than Fe2B. However, stresses between the various phases cause cracking and flaking within the boride layers at the latest when mechanical stress on the boronized workpieces occurs.

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.Boriding agents have also become known, which are non-reactive, refractory fillers. e.g. mineral additives were added to lower the boron potential of the boriding agent and thus to suppress the formation of unwanted brittle FeB layers.

Ziel der ErfindungObject of the invention

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.The invention aims to avoid the disadvantages of the known Boriermittel and to change the composition of Boriermittels so that the annealing conditions technologically remove: and at the same time the formation of single-phase Fe2-B layers is stabilized.

Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention

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.The invention has for its object to modify Boriermittel so that by adding reactive fillers to the boron-emitting substances Boriermitteis the boron potential, which acts on the material to be bored, is substantially reduced and the safety of the formation of single-phase, homogeneous Fe2 "B layers to increase even with large layer thickness.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß das Boriermittel 20 bis 60 Gew.-% reaktionsfähige Fe oder Fe-Verbindungen enthält.According to the invention, this object is achieved in that the boriding agent contains 20 to 60 wt .-% of reactive Fe or Fe compounds.

Das Boriermittei enthält 20 bis 60 Gew.-% reaktionsfähige Eisen- oder Stahlpulver oder Oxide des Stahls, wie Walzzunder.The Boriermittei contains 20 to 60 wt .-% reactive iron or steel powder or oxides of steel, such as mill scale.

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.With the composition of the boriding agent according to the invention, it is possible to reduce the reactive boron potential by additionally introducing boron-reactive substances, such as steel iron powder or iron oxides, such as Waizzunder, which undergo chemical compounds with boron and therefore the boron supply for the steel parts to be hardened minimize. The addition of non-reactive mineral additives, such as talc, lime, cement, gypsum or chalk, and the choice of their quantity, control this "dilution effect".

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Ausführungsbeispiel'Embodiment '

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.The boriding agent according to the invention is explained below with reference to four formulations with which steel and iron materials were borated. In all the examples given, the annealing temperature is 950 ⁰ C and the holding time 5 h.

Example 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.A steel sample of brand C45 was borated with a boriding agent of the following composition: 55.60% by weight scale 5.50% by weight talc 27.90% by weight B ₄ C 5.50% by weight KBF ₄ 5 50% by weight borax.

Die Fe2B-Schichtdicke betrug 0,204 mm, wobei diese Schicht mit dem Grundwerkstoff gleichmäßig verzahnt war.The Fe2B layer thickness was 0.204 mm, this layer being evenly interlocked with the base material.

Example 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.A steel sample of brand C 45 was borated with a sorber composition of the following composition: 44.00% by weight scale 8.50% by weight lime 33.90% by weight, B ₄ C 6.80% by weight KBF ₄ 6.80% by weight borax. The Fe28 thickness was 0.177 mm.

Example 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.A steel sample of the brand C 45 was borated with a boriding agent of the following composition: 20.70% by weight of scale 31.10% by weight of cement 34.40% by weight of B ₄ C 6.90% by weight of KBF ₄ 6 , 90 wt .-% borax. The Fe2B layer thickness was 0.138 mm.

Example 4:

Eine Stahlprobe der Marke C 45 wurde mit einem Boriermittel folgender Zusammensetzung boriert:A C 45 brand steel sample was borated with a boriding agent of the following composition:

28.4 Gew.-% Fe-Pulver 10,7 Gew.-% Kalk28.4% by weight Fe powder 10.7% by weight lime

43.5 Gew.-% B₄C 8,7 Gew.-% KBF₄ 8,7 Gew.-% Borax.43.5% by weight B ₄ C 8.7% by weight KBF ₄ 8.7% by weight borax.

Die Fe2B-Schichtdicke betrug 0,165 mm. Statt Kalk oder Zement kann auch Gips oder Kreide einzeln oder gemischt eingesetzt werden.The Fe2B layer thickness was 0.165 mm. Instead of lime or cement, gypsum or chalk can also be used individually or mixed.

Claims

In accordance with claims:

1. A powder boriding agent for boriding steel and iron materials, consisting of boron-donating agents, activators and additives, such as 5 to 30% by weight of mineral admixtures, characterized in that

the boriding agent contains from 20 to 60% by weight of reactive Fe or Fe compounds.

2. Powdered boriding agent according to item 1, characterized

that it contains 20 to 60 wt .-% reactive iron or steel powder or oxides of steel, such as mill scale.