DE10156326B4 - Process for surface decoration and surface hardening of ferrometallic parts - Google Patents

Process for surface decoration and surface hardening of ferrometallic parts Download PDF

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Abstract

Verfahren zur Oberflächendekoration und zum Oberflächenhärten von ferrometallischen Teilen, bei welchem die zu härtenden Teile in einem kohlenstoffabgebenden, kalziumphosphathaltigen, sauerstoffarmen Medium mindestens bis zur Austenitisierungstemperatur erwärmt und anschließend in Wasser abgeschreckt werden, dadurch gekennzeichnet, dass die folgenden Verfahrensschritte ausgeführt werden:
– Umhüllen (2) der Teile mit gitterförmigen Schalelementen aus weitgehend inertem Material mit zahlreichen Gittermaschen, wobei zwischen den Schalelementen und den zu härtenden Oberflächenabschnitten der Teile ein Abstand von 0,5 bis 3 mm belassen wird;
– Einbetten (3) der umhüllten Teile in einem Kohlegemischgranulat aus Holzkohle und tierischer Kohle in einem weitgehend luftdicht abgeschlossenen Einsatzbehälter, wobei das Kohlegemischgranulat auch in den Abstand zwischen den Schalelementen und den zu härtenden Oberflächenabschnitten der Teile eingebracht wird;
– gleichmäßiges Erwärmen (4) des gefüllten Einsatzbehälters auf eine Zieltemperatur oberhalb der Austenitisierungstemperatur;
–Aufrechterhalten (5) der Zieltemperatur für eine vorgegebene Austenitisierungszeit, die in Abhängigkeit von der Masse und der gewünschten Aufkohlungstiefe der zu härtenden Teile bestimmt ist;
– schnelles Abkühlen (6) des Einsatzbehälters auf eine Stabilisierungstemperatur, die gleich der Austenitisierungstemperatur ist oder bis 100 K unter dieser liegt;
– Aufrechterhalten dieser Stabilisierungstemperatur für 10 bis 30 Minuten;
– Positionieren der verschlossenen Öffnung des Einsatzbehälters unmittelbar an der Wasseroberfläche eines Abschreckbades;
– Abschrecken (7) der zu härtenden Teile durch Öffnen und Entleeren des Einsatzbehälters in das Abschreckbad, wobei die Teile mit den Schalelementen und dem Kohlegemischgranulat in das Abschreckbad fallen.
Process for the surface decoration and surface hardening of ferrometallic parts, in which the parts to be hardened are heated in a carbon-donating, calcium-phosphate-containing, low-oxygen medium at least to the austenitizing temperature and then quenched in water, characterized in that the following process steps are carried out:
- Enveloping (2) the parts with lattice-like formwork elements made of largely inert material with numerous lattice meshes, a distance of 0.5 to 3 mm being left between the formwork elements and the surface sections of the parts to be hardened;
- Embedding (3) the coated parts in a coal mixture granulate of charcoal and animal coal in a largely airtight container, the coal mixture granules also being introduced into the distance between the formwork elements and the surface sections of the parts to be hardened;
- Uniform heating (4) of the filled insert container to a target temperature above the austenitizing temperature;
- Maintaining (5) the target temperature for a given austenitizing time, which is determined as a function of the mass and the desired carburizing depth of the parts to be hardened;
- Rapid cooling (6) of the insert container to a stabilizing temperature which is equal to the austenitizing temperature or is up to 100 K below this;
Maintaining this stabilization temperature for 10 to 30 minutes;
- Positioning the closed opening of the insert container directly on the water surface of a quench bath;
- Quenching (7) the parts to be hardened by opening and emptying the insert container into the quenching bath, the parts with the formwork elements and the carbon mixture granulate falling into the quenching bath.

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Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Oberflächendekoration und zum Oberflächenhärten von ferrometallischen Teilen, bei welchem die zu härtenden Teile in einem kohlenstoffabgebenden, kalziumphosphathaltigen, sauerstoffarmen Medium im Bereich der Austenitisierungstemperatur des jeweiligen ferrometallischen Werkstoffs erwärmt und anschließend in sauerstoffreichem Wasser abgeschreckt werden. Die Oberflächenbehandlung erfolgt dabei durch Ausbildung interferierender Korrosionsschutzschichten.The present invention relates to a method of surface decoration and for surface hardening of ferrometallic parts, in which the parts to be hardened are in a carbon-emitting Calcium phosphate-containing, low-oxygen medium in the range of the austenitizing temperature of the respective ferrometallic material heated and then in oxygen-rich water. The surface treatment takes place through the formation of interfering corrosion protection layers.

Das hier beschriebene Verfahren beruht letztlich auf einem Austenitisierungsvorgang mit gezielter Abkühlung. Solche Verfahren sind auch unter den Begriffen Bunthärten bzw. Bunteinsatzhärten bekannt. Sie werden beispielsweise beim Härten von Waffenteilen und deren gleichzeitiger ästhetischer Gestaltung verwendet. Buntgehärtete Teile werden insbesondere an Jagd- und Sportwaffen eingesetzt, bei denen die optische Gestaltung eine wichtige Rolle spielt. Das Verfahren lässt sich aber auch bei anderen Eisenteilen einsetzen, selbst wenn es vorrangig um die Erzielung einer ästhetischen Wirkung durch spezielle Farbgebung (Marmorierung) und kaum um die Erhöhung des Härtegrades dieser Teile geht.The procedure described here is ultimately based on an austenitization process with targeted cooling. Such Processes are also known under the terms colored hardness or colored case hardening. They are used, for example, when hardening of weapon parts and their simultaneous aesthetic design. colorful Hardened Parts are used especially on hunting and sports weapons, at where the optical design plays an important role. The procedure let yourself but also for other iron parts, even if it is primarily about achieving an aesthetic Effect through special coloring (marbling) and hardly at all increase the degree of hardness this part goes.

In der EP 0 647 726 A1 , ist ein Verfahren zum Behandeln von Teilen angegeben, bei welchem die Teile in einem Ofen bei Härtetemperaturen durch Einleiten eines Reaktionsgases gehärtet und homogen gebläut werden. Allgemein ist es bekannt, dass Eisenwerkstoffe durch Temperaturbehandlung gehärtet werden können, wenn geeignete Reaktionsbedingungen geschaffen werden, die eine Gefügeveränderung zulassen. Es gibt generell verschiedene Verfahren, die Oberflächenhärte von ferrometallischen Teilen zu erhöhen.In the EP 0 647 726 A1 , A method for treating parts is specified, in which the parts are hardened in an oven at hardening temperatures by introducing a reaction gas and blued homogeneously. It is generally known that ferrous materials can be hardened by temperature treatment if suitable reaction conditions are created which allow a structural change. There are generally various methods for increasing the surface hardness of ferrometallic parts.

Bei A. N. Minkewitsch, „CHEMISCH-THERMISCHE OBERFLÄCHENBEHANDLUNG VON STAHL", erschienen im VEB Verlag Technik Berlin 1953, Seiten 91–104, wird das Einsetzen von Stahl in festen Kohlungsmitteln zum Zwecke der Materialhärtung beschrieben. Als Grundbestandteil für ein festes Kohlungsmittel wird Holzkohle angegeben. Dem Kohlungsgemisch werden noch so genannte Beschleuniger wie Bariumkarbonat oder Natriumkarbonat sowie andere Bestandteile hinzugefügt. Das in dieser Druckschrift beschriebenen Verfahren ist jedoch ausschließlich auf die Erhöhung der Oberflächenhärte durch das Einsetzen von Stahl in festen Kohlungsmitteln ausgerichtet. Auf die Erzielung einer optisch ansprechenden Gestaltung durch spezielle Farbgebungen, geht die Druckschrift nicht ein.At A. N. Minkewitsch, “CHEMICAL-THERMAL SURFACE TREATMENT VON STAHL ", published by VEB Verlag Technik Berlin 1953, pages 91-104, is the use of steel in solid carbons for the purpose the material hardening described. As a basic component for a solid carburizing agent charcoal is given. So-called coal mixes are also called Accelerators such as barium carbonate or sodium carbonate and others Components added. The method described in this document is, however, only based on the increase the surface hardness the insertion of steel in solid carbons. To achieve a visually appealing design through special coloring, the publication is not received.

In der AT 150 984 wird ein Verfahren zum Einsatzhärten von korrosionsbeständigem Chromstahl mit einem Chromgehalt von 8% bis 20% und einem Kohlenstoffgehalt von 0 bis 25% offenbart, welches ebenfalls auf die Erhöhung der Oberflächenhärte abzielt. Dabei wird als Kohlungsmittel eine Kohle verwendet, die ein hohes Absorptionsvermögen besitzt. Die Möglichkeit einer gezielten Farbgestaltung der gehärteten Oberflächen wird nicht behandelt.AT 150 984 describes a procedure for case hardening of corrosion resistant Chromium steel with a chromium content of 8% to 20% and a carbon content from 0 to 25%, which is also due to the increase in Targets surface hardness. Coal is used as the coaling agent, which has a high absorbance has. The possibility a targeted color design of the hardened surfaces not treated.

Neben dem technischen Aspekt der Erhöhung der Oberflächenhärte spielt bei der Oberflächenbehandlung von bestimmten ferrometallischen Teilen auch ein ästhetischer Effekt eine Rolle. Sichtbare Eisenteile sollen je nach Anwendungsfall ein ansprechendes Erscheinungsbild erhalten. Beim sogenannten Bläuen oder Anlaufen färben sich die Metalloberflächen leicht bläulich. Wenn Eisenteile bei erhöhter Temperatur atomsphärischer Luft ausgesetzt werden, bilden sich an den Oberflächen der Teile Schichten aus Oxiden, Sulfiden, Karbonaten und ggf. Chloriden. Diese Blaufärbung wird gelegentlich bewusst hervorgerufen, um ein entsprechendes Aussehen zu erzielen.In addition to the technical aspect of increase the surface hardness plays in surface treatment of certain ferrometallic parts also an aesthetic one Effect a role. Visible iron parts should depend on the application get an attractive appearance. With the so-called bluing or Coloring tarnish the metal surfaces slightly bluish. If iron parts at elevated Temperature more spherical Exposed to air form on the surfaces of the Part layers of oxides, sulfides, carbonates and possibly chlorides. This blue color is occasionally evoked to look like it to achieve.

Im Gegensatz dazu wird beim sogenannten Bunteinsatzhärten (Bunthärten) eine Farbgebung angestrebt, bei welcher unterschiedliche Farben (z.B. Gelb, Rotbraun, Blau, Grau) vorhanden sind und diese Farben in einer marmorähnlichen Struktur auf der Oberfläche der Teile verteilt sind. Das Farbspektrum und die Farbstruktur können über die Prozessparameter beeinflusst werden.In contrast, in so-called multi-color hardening (colored hardening) one Coloring aimed at, in which different colors (e.g. yellow, Reddish brown, blue, gray) are present and these colors in a marble-like Structure on the surface the parts are distributed. The color spectrum and the color structure can be adjusted using the Process parameters can be influenced.

Das sogenannte Bunthärten wird heutzutage kaum noch eingesetzt, da es technologisch schwer zu beherrschen ist und in der Vergangenheit vor allem unter Nutzung von Erfahrungswissen ausgeführt wurde. Es sind daher nur wenige Dokumente erhalten, die Einzelheiten solcher Bunthärteverfahren beschreiben. In dem Buch „Die Moderne Gewehrfabrikation", Friedrich Brandeis, Bernhard Friedrich Voigt Verlag, 1881, Seite 345 ff., wird erläutert, dass zum Verstählen oder Einsetzen (d.h.. Bunthärten) tierische Kohle (hauptsächlich verkohltes Leder) verwendet wird. Das Einsetzen geschieht demnach in speziellen Eisenkästen, die mit dieser Kohle gefüllt werden. Der verschlossene Einsetzkasten wird dann erwärmt, wobei eine gleichmäßige Erwärmung erfolgen soll. Schließlich sollen die Teile einschließlich der Lederkohle in ein Abschreckbad ausgeworfen werden, um die Teile dort abzuschrecken. Diese alte Druckschrift gibt auch an, dass die Farbgebung von verschiedensten Faktoren abhängt und es langjähriger Erfahrung bedarf, um ansehnliche Ergebnisse zu erzielen. Ein sicher nacharbeitbares Verfahren ist aus diesem Stand der Technik jedoch nicht zu entnehmen.The so-called colored hardening is Hardly used nowadays because it is technologically difficult to master is and in the past above all using experience was executed. Few documents have been preserved, the details of such Colorful hardening process describe. In the book “Die Modern Rifle Manufacturing ", Friedrich Brandeis, Bernhard Friedrich Voigt Verlag, 1881, page 345 ff., Explains that for steeling or Insertion (i.e. colored hardness) animal coal (mainly charred Leather) is used. The insertion occurs accordingly in special Iron boxes, who filled with this coal become. The sealed insert box is then heated, whereby uniform heating is to take place. Finally should include the parts The leather coal is ejected into a quench bath to the parts to deter there. This old publication also states that the Coloring depends on various factors and it has many years of experience needed to get good results. A sure reworkable However, no method can be inferred from this prior art.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht somit darin, ein Verfahren zur Oberflächendekoration und zum Härten von ferrometallischen Teilen anzugeben, mit welchem das sogenannte Bunthärten einfach und mit im Wesentlichen gut vorhersehbaren Ergebnissen ausgeführt werden kann. Insbesondere soll es ermöglicht werden, den zu härtenden Teilen an sämtlichen gewünschten Oberflächenabschnitten einerseits einen ausreichenden Härtegrad zu verleihen und andererseits eine mehrfarbige dekorative Oberflächengestaltung zu geben.The object of the present invention therefore consists in a method of surface decoration and for hardening of ferrometallic parts with which the so-called colorful hardships simple and predictable with essentiallyachievable results can. In particular, it should make it possible the parts to be hardened on all desired surface sections on the one hand a sufficient degree of hardness lend and on the other hand a multicolored decorative surface design to give.

Diese Aufgabe wird durch das erfindungsgemäße Verfahren gelöst, welches die folgenden Schritte umfasst:

  • – Umhüllen der Teile mit gitter- oder gazeförmigen Schalelementen aus weitgehend inertem Material mit zahlreichen Gittermaschen, wobei zwischen den Schalelementen und den zu härtenden Oberflächenabschnitten der Teile ein Abstand von 0,5 bis 3 mm belassen wird;
  • – Einbetten der umhüllten Teile in einem Kohlegemischgranulat aus Holzkohle und tierischer Kohle (Knochenkohle) in einem weitgehend luftdicht abgeschlossenen Einsatzbehälter, wobei das Kohlegemischgranulat auch in den Abstand zwischen den Schalelementen und den zu härtenden Oberflächenabschnitten der Teile eingebracht wird;
  • – gleichmäßiges Erwärmen des gefüllten Einsatzbehälters auf eine Zieltemperatur oberhalb der Austenitisierungstemperatur;
  • – Aufrechterhalten der Zieltemperatur für eine vorgegebene Austenitisierungszeit, die in Abhängigkeit von der Masse und dem ferrometallischen Werkstoff der zu härtenden Teile bestimmt ist;
  • – schnelles Abkühlen des Einsatzbehälters auf eine Stabilisierungstemperatur, die gleich der Austenitisierungstemperatur ist oder bis 100 K unter dieser liegt,
  • – Aufrechterhalten dieser Stabilisierungstemperatur für 10 bis 30 Minuten;
  • – Positionieren der verschlossenen Öffnung des Einsatzbehälters unmittelbar an der Wasseroberfläche eines Abschreckbades;
  • – Abschrecken der zu härtenden Teile durch Öffnen und Entleeren des Einsatzbehälters in das Abschreckbad, wobei die Teile mit den Schalelementen in das Abschreckbad fallen.
This object is achieved by the method according to the invention, which comprises the following steps:
  • - Encasing the parts with lattice or gauze-shaped formwork elements made of largely inert material with numerous lattice meshes, a distance of 0.5 to 3 mm being left between the formwork elements and the surface sections of the parts to be hardened;
  • - Embedding the coated parts in a coal mixture granulate made of charcoal and animal coal (bone coal) in a largely airtight sealed container, the coal mixture granules also being introduced into the distance between the formwork elements and the surface sections of the parts to be hardened;
  • - uniform heating of the filled insert container to a target temperature above the austenitizing temperature;
  • - Maintaining the target temperature for a predetermined austenitization time, which is determined depending on the mass and the ferrometallic material of the parts to be hardened;
  • Rapid cooling of the insert container to a stabilization temperature which is equal to the austenitizing temperature or is up to 100 K below this,
  • Maintaining this stabilization temperature for 10 to 30 minutes;
  • - Positioning the closed opening of the insert container directly on the water surface of a quench bath;
  • - Quenching the parts to be hardened by opening and emptying the insert container into the quenching bath, the parts with the formwork elements falling into the quenching bath.

Es hat sich gezeigt, dass bei Ausführung der genannten Verfahrensschritte nachvollziehbare Ergebnisse beim Bunthärten erzielt werden können. Es entstehen gleichmäßige Oberflächendekorationen und ausreichende Härtegrade bei den ferrometallischen Teilen.It has been shown that when the aforementioned Process steps understandable results in colored hardening can be. Uniform surface decorations and sufficient degrees of hardness for the ferrometallic parts.

Die Verwendung von gitterförmigen Schalelementen, welche die zu härtenden Teile umhüllen, hat zur Folge, dass im Moment des Entleerens des Einsatzbehälters in das Abschreckbad die Kohlegemischpartikel ausreichend lange an den zu härtenden Teilen anhaften, um im Abschreckbad die gewünschten chemi schen Reaktionen auszulösen, die die angestrebte Farbgebung hervorrufen. Außerdem ist es vorteilhaft, durch die Positionierung der Öffnung des Einsatzbehälters unmittelbar an der Wasseroberfläche des Abschreckbades den Zeitraum sehr klein zu halten, in welchem die zu härtenden Teile der Atmosphäre ausgesetzt sind. Da der Einsatzbehälter während der Erwärmung der Teile im Wesentlichen luftdicht abgeschlossen ist und das Kohlungsgranulat eine inerte Atmosphäre innerhalb des Einsatzbehälters erzeugt, können die Teile trotz erhöhter Temperatur nicht mit Sauerstoff reagieren, was für den Härteprozess wesentlich ist. Andernfalls wird dadurch eine ausschließliche Farbreaktion mit dem Sauerstoff des Abschreckwassers ermöglicht und Zunderbildung vermieden.The use of grid-shaped formwork elements, which the ones to be hardened Wrapping parts with the result that at the moment the insert container is emptied into the quench bath holds the coal mixture particles long enough to be hardened Adhere parts to the desired chemical reactions in the quench bath trigger, which cause the desired coloring. It is also advantageous by positioning the opening of the insert container immediately on the water surface of the quench bath to keep the period in which the ones to be hardened Parts of the atmosphere are exposed. Since the insert container during the heating of the Parts are essentially airtight and the coal granulate an inert atmosphere inside the insert container generated, can the parts despite increased Temperature does not react with oxygen, which is essential for the hardening process. Otherwise, an exclusive color reaction with the This enables oxygen in the quenching water and prevents scaling.

Insbesondere bei der Verwendung von Teilen mit einem geringen Kohlestoffanteil im Eisenmaterial ist es vorteilhaft, die zu härtenden Teile vor dem eigentlichen Bunthärten einem Aufkohlungsprozess zu unterziehen, in dem die Teile in einem Aufkohlungsbehälter mit Aufkohlungsgranulat umgeben werden und auf eine Aufkohlungstemperatur von 900°C bis 960°C erwärmt und anschließend langsam abgekühlt werden. Daran schließen sich die o.g. Verfahrensschritte zur Durchführung des Bunthärtens an. Es lassen sich dadurch besonders hohe Härtegrade und Aufkohlungstiefen erzielen, die bei den genannten Materialien allein bei Ausführung des Bunthärtens nicht möglich wären. Bei abgewandelten Ausführungsformen können die Aufkohlungsschritte auch unmittelbar in das Bunthärteverfahren integriert werden.Especially when using Parts with a low carbon content in the iron material it is advantageous to harden the Parts before the actual color hardening undergo a carburizing process in which the parts in one Aufkohlungsbehälter be surrounded with carburizing granules and to a carburizing temperature from 900 ° C up to 960 ° C heated and subsequently cooled slowly become. Close to that the above Process steps to carry out the color hardening. This enables particularly high degrees of hardness and carburization depths achieve that with the materials mentioned only when executing the colorful cure not possible would. In modified embodiments can the carburizing steps also directly into the colored hardness process to get integrated.

Es ist besonders vorteilhaft, wenn die Schalelemente durch eine Edelstahlgaze gebildet werden, wobei die Gittermaschen einen Öffnungsdurchmesser von etwa 1 mm bis 3 mm aufweisen sollten. Die zu härtenden Teile werden in das Gewebe aus Edelstahl eingewickelt, wobei auch hier der Abstand zwischen dem Schalelement und den zu härtenden Teilen aufrechterhalten wird. Das Edelstahlnetz weist üblicherweise eine ausreichende Eigenstabilität auf, um diesen Abstand sicherzustellen, wenn es lose um die Teile gelegt wird. Bei höheren Genauigkeitsanforderungen können aber auch Abstandselemente verwendet werden, die einen definierten Abstand zwischen der Gaze und den Oberflächen der Teile sicherstellen. Es können aber auch Wickelvorrichtungen verwendet werden, die beispielsweise durch geeignete Formen das automatisierte Einwickeln der Teile und das Aufrechterhalten des nötigen Abstands gewährleisten, beispielsweise durch unmittelbares Einbringen einer vorgegebenen Schichtdicke von Kohlegranulat zwischen Schalelement und Eisenteil. Je nach verwendetem Kohlegranulat (Granulatgröße) ist es ohne weiteres möglich, nach dem Umwickeln der Teile mit dem Edelstahlnetz die einzelnen Kohlekörner durch die Netzmaschen rieseln zu lassen, um den Abstand zwischen Schalelement und Teiloberfläche ausreichend mit dem Kohlegemisch zu verfüllen. Das Kohlegemisch kann aber auch während des Umhüllvorgangs eingebracht werden.It is particularly beneficial if the formwork elements are formed by a stainless steel gauze, whereby the mesh has an opening diameter should have from about 1 mm to 3 mm. The ones to be hardened Parts are wrapped in the stainless steel mesh, too here the distance between the formwork element and those to be hardened Sharing is maintained. The stainless steel mesh usually shows sufficient inherent stability on to ensure this distance if it is loose around the parts is placed. At higher Accuracy requirements can but also spacer elements can be used that have a defined Ensure clearance between the gauze and the surfaces of the parts. It can but also winding devices are used, for example through suitable forms the automated wrapping of the parts and maintaining the necessary Ensure distance for example, by directly introducing a predetermined one Coal granulate layer thickness between formwork element and iron part. ever after used carbon granulate (granulate size) it is possible without further ado the individual carbon grains through the wrapping of the parts with the stainless steel net let the net mesh trickle to the distance between formwork element and partial surface fill sufficiently with the coal mixture. The coal mixture can but also during of the wrapping process be introduced.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform besteht der Einsatzbehälter vollständig aus Edelstahl. Dieses Material eignet sich besonders, da bei Edelstahl auch bei den erforderlichen Austenitisierungstemperaturen keine nennenswerten Materialausgasungen oder Oxidationsreaktionen erfolgen die das Verfahren beeinträchtigen würden. Bei abgewandelten Ausführungsformen könnten andere Materialien ebenso verwendet werden. Beispielsweise würden sich Keramikbehälter eignen. Die gleichen Kriterien gelten hinsichtlich der Materialauswahl für die Schalelemente, wobei sich insbesondere flexible Schalelemente eignen, um an unterschiedliche Formen von zu härtenden Teilen angepasst zu werden. Wenn jedoch bei größe ren Teilestückzahlen gleichbleibende Formen vorhanden sind, können die Schalelemente auch aus härteren Materialen mit angepasster Formgebung bestehen. Beispielsweise wäre es denkbar, spezielle Hülsen aus Keramikmaterialen oder Edelstahl herzustellen, die ebenfalls zahlreiche Gittermaschen bzw. Löcher aufweisen und an die spezielle Form der zu härtenden Teile angepasst sind. Besonders gute Ergebnisse sowohl hinsichtlich des Härtens als auch hinsichtlich der Oberflächengestaltung werden erzielt, wenn das Kohlegemisch ein Mischungsverhältnis von Knochenkohle zu Holzkohle wie 40:60 bezogen auf die Masseanteile besitzt.According to a preferred embodiment, the insert container is made entirely of stainless steel. This material is particularly suitable because Even at the required austenitizing temperatures, there is no significant outgassing of material or oxidation reactions that would impair the process. In modified embodiments, other materials could also be used. For example, ceramic containers would be suitable. The same criteria apply to the material selection for the formwork elements, with flexible formwork elements being particularly suitable for adapting to different shapes of parts to be hardened. However, if there are constant shapes at larger parts numbers, the formwork elements can also consist of harder materials with an adapted shape. For example, it would be conceivable to produce special sleeves made of ceramic materials or stainless steel, which also have numerous meshes or holes and are adapted to the special shape of the parts to be hardened. Particularly good results in terms of both hardening and surface design are achieved if the coal mixture has a mixing ratio of bone coal to charcoal such as 40:60 based on the mass fraction.

Vorzugsweise wird das Wasser im Abschreckbad, in welchem die Teile abgeschreckt werden, vor dem Abschrecken auf 8°C bis 10°C temperiert und mit Sauerstoff angereichert. Vorzugsweise wird technischer Sauerstoff fein verteilt in das Abschreckbad eingeleitet, bis es dort zu einer Sauerstoffanreicherung von etwa 150–200 kommt. Durch die Menge des zugeführten Sauerstoffs ist es außerdem möglich, die entstehenden Farben auf der Oberfläche der zu härtenden Teile zu beeinflussen. Wenn etwa 5–10 1 Sauerstoff pro Minute in eine Wassermenge von etwa 70 1 eingeleitet werden, stellt sich nach einigen Minuten eine Sauerstoffkonzentration ein, die vor allem die Ausbildung von Brauntönen auf den Oberflächen der Teile zur Folge hat. Wird die Sauerstoffzufuhr bei gleichen Rahmenbedingungen auf 10–30 1 pro Minute erhöht, werden vor allem blaue und violette Farbgebungen erreicht. Der für die Erzielung der gewünschten Farbreaktion in Prozent angegebene Sauerstoffgehalt bezieht sich auf den Sauerstoffgehalt des Abschreckwassers ohne Anreicherung, was 100% Sauerstoffgehalt entspricht.Preferably the water in the quench bath in which the parts are quenched prior to quenching 8 ° C to 10 ° C tempered and enriched with oxygen. Technical oxygen is preferred finely divided into the quenching bath until there is a Oxygenation of about 150-200 comes. Through the crowd of the fed It is also oxygen possible, the resulting colors on the surface of the to be hardened Affect parts. When about 5-10 liters of oxygen per minute are introduced into a volume of water of about 70 liters, adjusts itself a few minutes, an oxygen concentration that, above all the formation of brown tones on the surfaces which results in parts. If the oxygen supply is the same Framework conditions on 10-30 Increased 1 per minute, mainly blue and violet colors are achieved. The one for achieving the desired one Color reaction in percent oxygen content refers on the oxygen content of the quenching water without enrichment, which corresponds to 100% oxygen content.

Zur Erzielung gleichmäßiger Farbgebungen ist es vorteilhaft, die zu härtenden Teile vor dem Bunthärten zu polieren oder durch Glasperlenstrahlen (Körnung 0 – 50 μm) zu behandeln und sorgfältig zu entfetten. Als Poliermittel können Polierscheiben eingesetzt werden. Gute Entfettungsergebnisse werden erzielt, wenn die Teile im Ultraschallbad mit Azeton, Isopropanol oder Sodalösung behandelt werden.To achieve uniform colors it is advantageous to harden the Parts before color hardening polish or treat with glass bead blasting (grain size 0 - 50 μm) and degrease carefully. Can be used as a polishing agent Polishing discs are used. Good degreasing results are achieved if the parts are treated in an ultrasonic bath with acetone, isopropanol or soda solution become.

Um Härtespannungen der behandelten Teile und eine Beschädigung der die Farbgebung bewirkenden Oberflächenschichten zu vermeiden, ist es besonders zweckmäßig, die gehärteten Teile nach dem Abschreckvorgang bei etwa 150°C zu trocknen und anschließend mit einer transparenten Lackschicht zu versehene die gleichzeitig die Farbbrillanz steigert. Während des Trocknungsvorgangs bei der genannten Temperatur kommt es gleichzeitig zu einer gewissen Gefügenormalisierung und damit zur Entspannung der Materialien. Die Schutzschicht kann beispielsweise aus einem transparenten, kratzfesten Thermolack bestehen.To hardness tensions of the treated Parts and damage to avoid the surface layers causing the coloring, it is particularly convenient to hardened Dry parts after quenching at about 150 ° C and then with to be provided with a transparent lacquer layer which at the same time Color brilliance increases. While the drying process at the temperature mentioned occurs at the same time to a certain structural normalization and thus to relax the materials. The protective layer can for example, consist of a transparent, scratch-resistant thermal lacquer.

Vorzugsweise erfolgt die Wärmebehandlung der zu härtenden Teile in einem möglichst gleichmäßig beheizten Ofen, wobei insbesondere elektrisch beheizte Umluftöfen vorteilhaft sind. Außerdem ist es zweckmäßig, den Ofen vor dem Einbringen des befüllten Einsatzbehälters bereits auf eine Temperatur von etwa 50–100 K unter der Austenitisierungstemperatur vorzuwärmen. Weitere Vorteile, Einzelheiten und Weiterbildungen ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens, unter Bezugnahme auf die Zeichnung.The heat treatment of the to be hardened Divide in one if possible evenly heated Oven, in particular electrically heated convection ovens advantageous are. Moreover it is appropriate to Oven before loading the filled one setter already at a temperature of about 50-100 K below the austenitizing temperature preheat. Further advantages, details and further developments result from the following description of a preferred embodiment of the method according to the invention, with reference to the drawing.

Die einzige Figur zeigt einen Ablaufplan einer bevorzugten Ausführungsform eines Verfahrens zur Oberflächendekoration und zum Härten von ferrometallischen Teilen.The only figure shows a schedule a preferred embodiment a method of surface decoration and for hardening of ferrometallic parts.

Vor dem Beginn des eigentlichen Bunthärteverfahrens erfolgt normalerweise eine Vorbehandlung der zu härtenden Teile im Schritt 1. Dazu werden die Teile hochglänzend poliert und/oder glasperlengestrahlt, da eine spätere mechanische Oberflächenbehandlung nicht mehr möglich ist. Andernfalls würden die aufgebrachten Farbschichten zerstört werden. Außerdem müssen die Teile sorgfältig entfettet werden. Dazu können sie beispielsweise in einem Ultraschallbad mit Azeton, Isopropanol oder l0%iger Sodalösung entfettet und mit destilliertem (deionisiertem) Wasser nachbehandelt werden. Zufriedenstellende Ergebnisse werden erzielt, wenn das Ultraschallbad auf etwa 60°C bis 80°C erwärmt wird und die Entfettung etwa 15 bis 20 Minuten ausgeführt wird. Nach dem Entfetten müssen die Teile getrocknet werden, beispielsweise in einem Umluftofen bei Temperaturen von etwa 30°C bis 60°C.Before the start of the actual colouration process pretreatment of the items to be hardened is normally carried out Parts in step 1. For this purpose, the parts are polished to a high gloss and / or glass bead blasted, there a later one mechanical surface treatment not possible anymore is. Otherwise, would the applied layers of paint are destroyed. They also have to Share carefully be degreased. You can do this for example in an ultrasonic bath with acetone, isopropanol or 10% soda solution degreased and aftertreated with distilled (deionized) water become. Satisfactory results are achieved when the ultrasonic bath to about 60 ° C up to 80 ° C heated and the degreasing is carried out for about 15 to 20 minutes. After degreasing the parts are dried, for example in a forced air oven at temperatures of around 30 ° C up to 60 ° C.

Im Schritt 2 werden an den zu härtenden Teilen Schalelemente angebracht, die später das Kohlegranulat für eine gewisse Zeit an der Oberfläche der Teile für chemische Reaktionen festhalten sollen. Gleichzeitig dürfen sie das Eindringen des Wassers als Abschreckmedium nicht wesentlich verzögern. Die Schalelemente werden so an den Teilen angeordnet, dass beim Abschreckvorgang die einzelnen Bereiche der Teile möglichst gleichmäßig und schnell abkühlen, um das Auftreten durch das Leidenfrostsche Phänomen bedingter, sogenannter Weichfleckigkeit zu vermeiden. Dazu muss das Abschreckwasser schnell und gleichmäßig an die Oberfläche der Teile geführt werden. Gleichzeitig müssen die Schalelemente eine ausreichende Haftung des Kohlegranulats gewährleisten, damit die Metall oxydschichten ausgebildet werden können, die für die Farbgebung verantwortlich sind. Als Schalelemente kommen unterschiedliche Hilfsmittel in Frage, beispielsweise Lochbleche aus Edelstahl, die Löcher mit einem Durchmesser von 1 mm bis 3 mm besitzen. Solche Lochbleche eignen sich vor allem zur Anbringung an zu härtenden Teilen mit regelmäßigen, sichtbaren Außenflächen. Wenn Teile behandelt werden sollen, die relativ unregelmäßige Formen besitzen, beispielsweise zu härtende Waffenteile, ist es häufig zweckmäßiger, Edelstahlgewebe oder Edelstahlgaze als Schalelemente zu verwenden. Derartige Gewebe sind flexibel und können einfach an beliebige Formen angepasst werden. In allen Fällen muss darauf geachtet werden, dass die Schalelemente zumindest in den zu härtenden Bereichen von der Oberfläche der Teile beabstandet sind, um zumindest eine dünne Schicht des Kohlegranulats zwischen die Schalelemente und die Oberfläche der Teile einzubringen und ein Abwaschen durch Blasenbildung beim Abschreckvorgang zu vermeiden.In step 2, formwork elements are attached to the parts to be hardened, which are later to hold the carbon granulate for a certain time on the surface of the parts for chemical reactions. At the same time, they must not significantly delay the ingress of water as a quenching medium. The formwork elements are arranged on the parts in such a way that the individual areas of the parts cool down as evenly and quickly as possible during the quenching process in order to avoid the occurrence of so-called soft spots caused by the Leidenfrost phenomenon. To do this, the quenching water must be led to the surface of the parts quickly and evenly. At the same time, the formwork elements must ensure sufficient adhesion of the carbon granulate so that the metal oxide layers can be formed, which are responsible for the coloring. Different aids are possible as formwork elements, for example perforated sheets made of stainless steel, which have holes with a diameter of 1 mm to 3 mm. Such perforated sheets are particularly suitable for attachment to parts to be hardened with regular, visible outer surfaces. If parts that have relatively irregular shapes are to be treated, for example weapon parts to be hardened, it is often more expedient to use stainless steel mesh or stainless steel gauze as formwork elements. Such fabrics are flexible and can be easily adapted to any shape. In all cases, care must be taken to ensure that the formwork elements are spaced from the surface of the parts, at least in the areas to be hardened, in order to insert at least a thin layer of carbon granulate between the formwork elements and the surface of the parts and to avoid washing off due to bubbles during the quenching process ,

Im nachfolgenden Schritt 3 werden die zu härtenden Teile im Einsatzbehälter angeordnet. Es ist vorteilhaft, einen zylindrischen Edelstahlbehälter als Einsatzbehälter zu verwenden, da dieser einerseits die Wärmeübertragung gut gewährleistet und die zylindrische Form andererseits eine allseitige gleichmäßige Erwärmung der eingefüllten Teile ermöglicht. Die Teile werden im Wesentlichen zentral im Behälter angeordnet und müssen allseits von dem Kohlegemisch umgeben sein, welches aus Holzkohle und tierischer Kohle besteht. Besonders zweckmäßig ist die Verwendung eines Kohlegemisches aus Knochenkohle und Holzkohle, bei einem Mischungsverhältnis von 40:60 Masseprozenten und einer Körnung des Kohlegranulats von 0,1 mm bis 2 mm. Das Kohlegranulat wird leicht verdichtet, insbesondere um sicherzustellen, dass ausreichend Kohlegranu lat zwischen das Schalelement und die Oberfläche der zu härtenden Teile gelangt. Die jedes Teil umgebende Granulatschicht sollte mindestens eine Dicke von 20 mm bis 40 mm aufweisen, um während des Härteprozesses eine ausreichende Aufkohlung in den Oberflächenschichten zu erzielen und dabei eine reduzierende Umgebung zu gewährleisten. Die verdichteten Kohleschichten können die Zufuhr von Sauerstoff wirksam verhindern. Außerdem wird durch die ausreichend dicken Kohlegranulatschichten eine unerwünschte übermäßige Erwärmung der Oberflächenbereiche der zu härtenden Teile vermieden.In step 3 below the ones to be hardened Parts in the insert container arranged. It is advantageous to use a cylindrical stainless steel container setter to be used, since this guarantees heat transfer well and the cylindrical shape, on the other hand, ensures uniform heating on all sides filled Allows parts. The parts are essentially arranged centrally in the container and must be on all sides be surrounded by the coal mixture, which consists of charcoal and animal Coal exists. It is particularly useful the use of a coal mixture of bone coal and charcoal, at a mixing ratio of 40:60 percent by weight and a grain size of the coal granulate of 0.1 mm to 2 mm. The coal granulate is slightly compacted, especially around ensure that there is sufficient coal granule between the formwork element and the surface the one to be hardened Parts arrived. The granulate layer surrounding each part should at least have a thickness of 20 mm to 40 mm in order to be sufficient during the hardening process Carburization in the surface layers to achieve and thereby ensure a reducing environment. The densified layers of coal can supply oxygen prevent effectively. Moreover is caused by the sufficiently thick layers of coal granules an undesirable excessive heating of the surface areas the one to be hardened Parts avoided.

Um später eine gleichmäßige Abschreckung einzelner Abschnitte der Teile zu ermöglichen, sollten die Teile vorzugsweise so im Einsatzbehälter angeordnet werden, dass die auftretenden Temperaturunterschiede beim Eintreten des heißen Teils in das Abschreckbad keine übermäßigen Materialspannungen erzeugen, die zu Verzugserscheinungen führen könnten. Insbesondere größere Teile werden daher so im Einsatzbehälter positioniert, dass sie mit dem Abschnitt des größeren Querschnitts zuerst in das Abschreckbad eintauchen.To evenly deter individuals later To allow sections of the parts the parts should preferably be arranged in the insert container in such a way that the temperature differences that occur when the hot part enters do not generate excessive material stress in the quench bath, which could lead to delays. In particular larger parts are therefore in the insert container positioned that with the section of the larger cross section first in immerse the quench bath.

Nach vollständiger Bestückung wird der Edelstahlbehälter mit einem Deckel aus Edelstahl verschlossen, um während der nachfolgenden Wärmebehandlung das Eindringen von Sauerstoff in den Behälter weitgehend auszuschließen und einen höheren Partialdruck im Inneren des Behälters zu erzielen.After complete assembly, the stainless steel container is also with a stainless steel lid is closed to during the subsequent heat treatment largely exclude the ingress of oxygen into the container and a higher one Partial pressure inside the tank to achieve.

Im Schritt 4 werden die Teile bis zum Erreichen einer Zieltemperatur erwärmt. Die Zieltemperatur entspricht mindestens der werkstoffspezifischen Austenitisierungstemperatur und liegt damit in der Regel oberhalb von 720°C.In step 4, the parts are up to warmed to reach a target temperature. The target temperature corresponds at least the material-specific austenitizing temperature and is usually above 720 ° C.

Im nachfolgenden Schritt 5 erfolgt die Wärmebehandlung bzw. das Austenitisieren. Bekannterweise erfolgt die Umwandlung von Ferrit in das sogenannte Austenit (γ-Eisen) oberhalb von etwa 720°C (AC1). In Abhängigkeit von der Masse und der gewünschten Aufkohlungstiefe der zu härtenden Teile wird diese Temperatur für etwa 20–60 Minuten aufrechterhalten.In step 5 below, the heat treatment or austenitizing takes place. As is known, the conversion of ferrite into the so-called austenite (γ-iron) takes place above approximately 720 ° C. (AC 1 ). Depending on the mass and the desired carburization depth of the parts to be hardened, this temperature is maintained for about 20-60 minutes.

Die Besonderheit des Bunthärtens besteht darin, dass das Teilaustenitisieren und das Aufkohlen in einer Wärmebehandlung erfolgen müssen, um die Bauteile möglichst verzugsfrei abschrecken zu können. Bei erforderlichen Aufkohlungstiefen (größer 0,05 mm) und höheren Härtewerten (größer 400 HV1), muss eine separate Aufkohlung vorher durchgeführt werden. Im Schritt 6 erfolgt eine Abkühlung der Teile auf eine Stabilisierungstemperatur, die gleich der Austenitisierungstemperatur oder bis zu 100 K geringer sein kann. Einerseits soll die Stabilisierungstemperatur so gewählt werden, dass eine vollständige Rückumwandlung des Austenits vermieden wird. Andererseits soll der Härteverzug, der beim Abschrecken eintritt, möglichst klein gehalten werden, was durch eine geringere Ausgangstemperatur erzielbar ist. Die Stabilisierungstemperatur wird für etwa 10 bis 30 Minuten aufrechterhalten, wiederum abhängig von der Masse und dem Material der zu härtenden Teile. Da die Rückumwandlung des Austenits vor allem bei langsamen Abkühlvorgängen stattfindet, soll das Abkühlen von der Zieltemperatur auf die Stabilisierungstemperatur möglichst schnell erfolgen. Beispielsweise wird dies durch ein kurzzeitiges Öffnen des Ofens erreicht.The peculiarity of colored hardening is that that partial austenitizing and carburizing in one heat treatment have to be done to the components as possible to be able to deter without warping. When carburizing depths are required (greater than 0.05 mm) and higher hardness values (greater than 400 HV1), separate carburizing must be carried out beforehand. Done in step 6 a cooling of the Parts to a stabilizing temperature that is equal to the austenitizing temperature or can be up to 100 K lower. On the one hand, the stabilization temperature so chosen be that a complete reconversion austenite is avoided. On the other hand, the delay in hardness, that occurs when quenching, if possible be kept small, which can be achieved by a lower starting temperature is. The stabilization temperature is maintained for about 10 to 30 minutes again dependent the mass and the material of the parts to be hardened. Because the reverse conversion of austenite takes place especially during slow cooling processes cooling down from the target temperature to the stabilization temperature if possible done quickly. For example, this can be done by opening the Oven reached.

Im Schritt 7 werden die behandelten Teile anschließend in einem Abschreckbad abgeschreckt. Die gewünschten Farbgebungen auf der Oberfläche entstehen während dieses Abschreckvorgangs. Dabei bilden sich Metalloxydschichten aus, bei denen es zu Interferenzerscheinungen des Lichts an der polierten Bauteilfläche kommt, die durch unterschiedliche Schichtdicken als Farbverläufe mit marmorartiger Struktur sichtbar werden. Beim Abschrecken muss es vermieden werden, dass die Teile mit Luftsauerstoff in Verbindung kommen, was eine sofortige Oxydation an der Oberfläche zur Folge hätte (Verzundern). Dazu wird der Einsatzbehälter mit seiner Öffnung unmittelbar über der Wasseroberfläche des Abschreckbades positioniert. Die Öffnung des Einsatzbehälters wird dann durch Entfernen des Deckels freigegeben, so dass die im Einsatzbehälter enthaltenen Teile, die daran befestigten Schalelemente und das Kohlegranulat unverzögert in das Abschreckbad fallen. Im Abschreckbad kommt es an der Oberfläche der heißen Teile zu den gewünschten chemischen Reaktionen, die die Metalloxydschichten ausbilden. Um die speziellen Farbeffekte zu erzielen, muss das Kohlegranulat dabei zumindest während der ersten Abkühlzeit an der Oberfläche der Teile gehalten werden bevor es abgewaschen wird, was durch die Schalelemente sichergestellt ist.In step 7, the treated parts are then quenched in a quenching bath. The desired colors on the surface are created during this quenching process. This creates metal oxide layers, which cause interference effects of the light on the polished component surface, which become visible as color gradients with a marble-like structure due to different layer thicknesses. When quenching, it must be avoided that the parts come into contact with atmospheric oxygen, which would result in immediate surface oxidation (scaling). For this purpose, the insert container with its opening immediately above the water surface of the quench bath. The opening of the insert container is then released by removing the lid, so that the parts contained in the insert container, the formwork elements attached to them and the carbon granulate fall into the quenching bath without delay. In the quenching bath, the desired chemical reactions that form the metal oxide layers occur on the surface of the hot parts. In order to achieve the special color effects, the carbon granulate must be held on the surface of the parts at least during the first cooling period before being washed off, which is ensured by the formwork elements.

Um besonders gute (vielfarbige) Farbeffekte zu erzielen, ist es vorteilhaft, das Wasser des Abschreckbades mit Sauerstoff anzureichern, bevor die Teile darin abgeschreckt werden. Gute Ergebnisse werden erzielt, wenn etwa 10 – 30 1 pro Minute in ein Abschreckbad mit einer Wassermenge von 60 – 80 1 eingeleitet werden, über einen Zeitraum von etwa 3 Minuten. Zur besseren Verteilung des Sauerstoffs im Abschreckwasser können sogenannte Sprudelsteine verwendet werden, die den Sauerstoff in kleinen Gasblasen in das Wasser einleiten. Auf diese Weise kann eine Sauerstoffanreicherung von etwa 180° erreicht werden. Dieser Sauerstoffgehalt bleibt für einige Minuten weitgehend konstant, in welcher der Abschreckvorgang auszu führen ist. Das Abschreckbad hat vorzugsweise eine Temperatur von 8–10°C.To achieve particularly good (multi-colored) color effects achieve, it is advantageous to use the water of the quench bath Enrich oxygen before quenching parts. Good results are achieved when about 10-30 liters per minute in a quench bath with a water volume of 60 - 80 1 can be initiated via a period of about 3 minutes. For better oxygen distribution in the quench water So-called bubble stones are used, which in the oxygen Introduce small gas bubbles into the water. That way an oxygen enrichment of about 180 ° can be achieved. This oxygen content stays for largely constant for a few minutes during which the quenching process execute is. The quench bath is preferably at a temperature of 8-10 ° C.

Im Schritt 8 kann eine Nachbehandlung der gehärteten Teile erfolgen. Die Teile werden unmittelbar nach dem Abschreckvorgang aus dem Abschreckbad entnommen. Die Schalelemente können dann entfernt werden. Vorzugweise werden die Teile anschließend in einem Umluftofen bei etwa 150°C über 2 bis 3 Stunden getrocknet und entspannt. Eine besondere Farbbrillanz der Oberflächenschichten lässt sich erreichen, wenn eine transparente Lackschicht (z.B. Zaponlack, Thermolack) aufgetragen wird. Außerdem wird damit ein verbesserter Korrosionsschutz und eine erhöhte Abriebfestigkeit der ausgebildeten Metalloxydschichten erreicht.In step 8, post-treatment can be carried out the hardened Parts done. The parts are immediately after the quenching process removed from the quench bath. The formwork elements can then be removed. The parts are then preferably in a convection oven at about 150 ° C over 2 to Dried and relaxed for 3 hours. A special color brilliance of the surface layers can reach if a transparent lacquer layer (e.g. zapon lacquer, thermal lacquer) is applied. Moreover is an improved corrosion protection and increased abrasion resistance of the metal oxide layers formed.

Das dargestellte Verfahren kann bei abgewandelten Ausführungsformen im Detail verändert werden, wenn dies aufgrund der Eigenschaften der zu behandelnden Teile erforderlich ist.The method shown can be used modified embodiments be changed in detail, if this is necessary due to the properties of the parts to be treated is.

Claims (15)

Verfahren zur Oberflächendekoration und zum Oberflächenhärten von ferrometallischen Teilen, bei welchem die zu härtenden Teile in einem kohlenstoffabgebenden, kalziumphosphathaltigen, sauerstoffarmen Medium mindestens bis zur Austenitisierungstemperatur erwärmt und anschließend in Wasser abgeschreckt werden, dadurch gekennzeichnet, dass die folgenden Verfahrensschritte ausgeführt werden: – Umhüllen (2) der Teile mit gitterförmigen Schalelementen aus weitgehend inertem Material mit zahlreichen Gittermaschen, wobei zwischen den Schalelementen und den zu härtenden Oberflächenabschnitten der Teile ein Abstand von 0,5 bis 3 mm belassen wird; – Einbetten (3) der umhüllten Teile in einem Kohlegemischgranulat aus Holzkohle und tierischer Kohle in einem weitgehend luftdicht abgeschlossenen Einsatzbehälter, wobei das Kohlegemischgranulat auch in den Abstand zwischen den Schalelementen und den zu härtenden Oberflächenabschnitten der Teile eingebracht wird; – gleichmäßiges Erwärmen (4) des gefüllten Einsatzbehälters auf eine Zieltemperatur oberhalb der Austenitisierungstemperatur; – Aufrechterhalten (5) der Zieltemperatur für eine vorgegebene Austenitisierungszeit, die in Abhängigkeit von der Masse und der gewünschten Aufkohlungstiefe der zu härtenden Teile bestimmt ist; – schnelles Abkühlen (6) des Einsatzbehälters auf eine Stabilisierungstemperatur, die gleich der Austenitisierungstemperatur ist oder bis 100 K unter dieser liegt; – Aufrechterhalten dieser Stabilisierungstemperatur für 10 bis 30 Minuten; – Positionieren der verschlossenen Öffnung des Einsatzbehälters unmittelbar an der Wasseroberfläche eines Abschreckbades; – Abschrecken (7) der zu härtenden Teile durch Öffnen und Entleeren des Einsatzbehälters in das Abschreckbad, wobei die Teile mit den Schalelementen und dem Kohlegemischgranulat in das Abschreckbad fallen.Process for the surface decoration and surface hardening of ferrometallic parts, in which the parts to be hardened are heated in a carbon-releasing, calcium-phosphate-containing, low-oxygen medium at least to the austenitizing temperature and then quenched in water, characterized in that the following process steps are carried out: 2 ) the parts with lattice-shaped formwork elements made of largely inert material with numerous lattice meshes, a distance of 0.5 to 3 mm being left between the formwork elements and the surface sections of the parts to be hardened; - embed ( 3 ) the coated parts in a coal mixture granulate made of charcoal and animal coal in a largely airtight sealed insert container, the coal mixture granulate also being introduced into the distance between the formwork elements and the surface sections of the parts to be hardened; - even heating ( 4 ) the filled insert container to a target temperature above the austenitizing temperature; - maintain ( 5 ) the target temperature for a given austenitization time, which is determined depending on the mass and the desired carburization depth of the parts to be hardened; - rapid cooling ( 6 ) of the insert container to a stabilization temperature which is equal to the austenitization temperature or is up to 100 K below this; Maintaining this stabilization temperature for 10 to 30 minutes; - Positioning the closed opening of the insert container directly on the water surface of a quench bath; - Scare off ( 7 ) the parts to be hardened by opening and emptying the insert container into the quenching bath, the parts with the formwork elements and the carbon mixture granulate falling into the quenching bath. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zu härtenden Teile vor dem Umhüllen mit den Schalelementen in einem Aufkohlbehälter mit Aufkohlungsgranulat auf eine Aufkohlungstemperatur von 900°C bis 960°C für eine Aufkohlungszeit von 60 bis 120 Minuten Dauer erwärmt und anschließend langsam abgekühlt werden.A method according to claim 1, characterized in that the to be hardened Parts before wrapping with the formwork elements in a carburizing container with carburizing granules to a carburizing temperature of 900 ° C to 960 ° C for a carburizing time of Warmed for 60 to 120 minutes and subsequently cooled slowly become. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schalelemente durch eine Edelstahlgaze mit einem Gittermaschendurchmesser von 1 bis 3 mm gebildet werden, die um die zu härtenden Teile gewickelt wird.A method according to claim 1 or 2, characterized in that the formwork elements by a stainless steel gauze with a mesh size of 1 to 3 mm are formed, which is wrapped around the parts to be hardened. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schalelemente durch Lochbleche aus Edelstahl gebildet werden, deren Löcher einen Durchmesser von 1-3 mm aufweisen und die über Distanzstücke an den zu härtenden Teilen befestigt sind.A method according to claim 1 or 2, characterized in that the formwork elements are made of perforated stainless steel plates, their holes have a diameter of 1-3 mm and the spacers on the to be hardened Parts are attached. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schalelemente aus Keramik bestehen und an die Form der zu härtenden Teile angepasst sind.A method according to claim 1 or 2, characterized in that the formwork elements are made of ceramic and match the shape of the one to be hardened Parts are adjusted. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Teile in einen vollständig aus Edelstahl bestehenden Einsatzbehälter eingebettet werden.Method according to one of claims 1 to 5, characterized in that the parts are embedded in a completely stainless steel insert container. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Kohlegemischgranulat aus Knochenkohle und Holzkohle besteht, mit einem Mischungsverhältnis von 40:60 Masseprozent und einer Körnungsgröße von 0,5–2 mm.Method according to one of claims 1 to 6, characterized in that that the coal mixture granulate consists of bone coal and charcoal with a mixing ratio of 40:60 percent by mass and a grain size of 0.5-2 mm. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Zieltemperatur für 20–60 Minuten aufrechterhalten wird.Method according to one of claims 1 to 7, characterized in that that the target temperature for 20–60 minutes is maintained. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Abschreckbad vor dem Abschrecken der Teile auf eine Temperatur von 8°C bis 10°C abgekühlt und mit Sauerstoff angereichert wird.Method according to one of claims 1 to 8, characterized in that that the quench bath is at a temperature of before the parts are quenched 8 ° C to Cooled to 10 ° C and is enriched with oxygen. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass 10–30 Liter Sauerstoff pro Minute in 70 Liter Wasservolumen als Abschreckmedium fein verteilt eingeleitet wird, bis eine Sauerstoffanreicherung von 150–180 erreicht ist.A method according to claim 9, characterized in that 10–30 liters of oxygen per minute in 70 liters of water as a quenching medium finely divided until an oxygen concentration of 150-180 is reached. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die zu härtenden Teile vor dem Bunthärten poliert und/oder glasperlengestrahlt und entfettet . werden.Method according to one of claims 1 to 10, characterized in that that the parts to be hardened before colored hardening polished and / or glass bead blasted and degreased. become. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass mit Aceton, Isopropanol oder Sodalösung im Ultraschallbad entfettet wird.A method according to claim 11, characterized in that with Acetone, isopropanol or soda solution degreased in an ultrasonic bath. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die gehärteten Teile nach dem Abschrecken bei 150–180°C getrocknet und entspannt werden und anschließend mit einer transparenten Korrosionsschutzschicht überzogen werden.Method according to one of claims 1 to 12, characterized in that that the hardened parts dried at 150-180 ° C after quenching and be relaxed and then with a transparent Corrosion protection layer covered become. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Erwärmung der zu härtenden Teile in einem gleichmäßig beheizten Ofen erfolgt, der vor dem Einbringen des mit den Teilen befüllten Einsatzbehälters auf eine Temperatur von 50–100 K unterhalb der Austenitisierungstemperatur vorgewärmt wird.Method according to one of claims 1 to 13, characterized in that that the warming of the to be hardened Parts in an evenly heated Oven takes place before opening the insert container filled with the parts a temperature of 50-100 K is preheated below the austenitizing temperature. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Einsatzbehälter vor dem Entleeren mit seiner Öffnung 1–5 cm oberhalb der Wasseroberfläche des Abschreckbades positioniert wird.Method according to one of claims 1 to 14, characterized in that that the insert container before emptying with its opening 1–5 cm above the water surface the quench bath is positioned.
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