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Die vorliegende Anmeldung betrifft ein Kettenelement, welches als, insbesondere in Kettenantrieben verwendete, Kette oder als Teil einer solchen Kette wie z. B. ein Kettenbolzen ausgebildet ist, sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung.
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Gebiet der Erfindung
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Hintergrund der Erfindung
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Gattungsgemäße Kettenelemente werden z. B. als Kettenantriebe oder Teile entsprechender Kettenantriebe zur Übertragung von Kräften verwendet und kommen in einer Vielzahl an unterschiedlichen Gebieten der Technik, wie beispielsweise im Bereich der Kraftfahrzeugtechnik, zum Einsatz.
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Kettenelemente sind aufgrund der bei deren Betrieb herrschenden hohen mechanischen Beanspruchungen üblicherweise aus mechanisch besonders beanspruchbaren Stählen gebildet. Weiterhin ist es bekannt, Kettenelemente, insbesondere in den andere Kettenelemente oder sonstige Bauteile kontaktierenden Bereichen, mit einer die mechanischen Eigenschaften beeinflussenden Oberflächenmodifizierung, insbesondere Oberflächenhärtung zu versehen, worunter beispielsweise eine verschleißfeste und gegenüber korrosiven Medien stabile Beschichtung zu verstehen ist. Eine entsprechende Oberflächenmodifizierung, das heißt insbesondere die Ausbildung einer besonderen Randschicht, kann beispielsweise dazu dienen, dem das Kettenelement bildenden Grundmaterial im Bereich seiner Oberfläche ein verändertes Eigenschaftsspektrum zu verleihen. So kann beispielsweise ein Material, insbesondere ein Stahl, mit einer bestimmten Festigkeit und Zähigkeit mit einer besonders verschleißfesten und korrosionsstabilen Randschicht versehen und so gezielt in seinen mechanischen Eigenschaften verändert werden. Bekannte Verfahren zur Modifizierung der Oberfläche von Stählen, das heißt zur Ausbildung entsprechender Randschichten sind beispielsweise Aufkohlen (Carburieren), Nitrieren und/oder die Aufbringung von auf Titan oder Molybdän basierenden Beschichtungen.
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Allerdings sind die durch entsprechende Prozesse ausgebildeten Randschichten im Hinblick auf die besonders verschleißintensiven und gegebenenfalls zusätzlich korrosiv wirkenden Bedingungen im Anwendungsbereich entsprechender Kettenelemente, welche sich z. B. durch Kontaminierung mit Schmiermitteln oder Schmiermittelrückständen oder Verbrennungsrückständen von Verbrennungsmotoren ergeben, für die spätere Anwendung häufig nicht oder nur bedingt zufriedenstellend.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, ein, insbesondere im Hinblick auf Verschleißfestigkeit und Korrosionsbeständigkeit verbessertes, Kettenelement anzugeben.
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Zur Lösung des Problems ist bei einem Kettenelement der eingangs genannten Art erfindungsgemäß vorgesehen, dass es eine durch wenigstens eine Maßnahme zur Diffusion von Kohlenstoff (C), Stickstoff (N) und Vanadium (V) in oberflächennahe Bereiche des Kettenelements gebildete Kohlenstoff, Stickstoff und Vanadium enthaltende Randschicht aufweist.
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Das erfindungsgemäße Kettenelement weist durch die durch die wenigstens eine Maßnahme zur Diffusion von Kohlenstoff, Stickstoff und Vanadium in oberflächennahe Bereiche des Kettenelements gebildete Kohlenstoff, Stickstoff und Vanadium enthaltende Randschicht ein verbessertes Eigenschaftsprofil auf. Durch die Ausbildung der Kohlenstoff, Stickstoff und Vanadium enthaltenden Randschicht weist das erfindungsgemäße Kettenelement sowohl im Hinblick auf seine mechanischen Eigenschaften, wie insbesondere Oberflächenhärte, wobei weiterhin regelmäßig eine ausreichende Duktilität gewährleistet ist, Verschleißfestigkeit, Überrollfestigkeit etc., als auch auf seine Korrosionsbeständigkeit gegenüber korrosiven Medien, das heißt insbesondere den eingangs genannten Schmiermitteln wie, insbesondere degradierten, Schmierölen oder Schmierfetten etc., ein hervorragendes Eigenschaftsprofil auf.
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Mithin kann das erfindungsgemäße Kettenelement z. B. ohne Weiteres unter den dort regelmäßig mechanisch wie auch korrosiv hoch beanspruchenden Betriebsbedingungen als Teil des Antriebsstrangs moderner Kraftfahrzeuge eingesetzt werden, wo es sich durch seine im Vergleich zu konventionellen Kettenelementen verbesserte Standzeit auszeichnet. Dies begründet sich insbesondere durch die vorgenannte erhöhte Verschleißfestigkeit gegenüber von im Betrieb des Kraftfahrzeugs entstehenden, aus Komponenten des Antriebsstrangs durch Verschleiß entstammenden abrasiven Partikeln wie auch der erhöhten Korrosionsbeständigkeit gegenüber der durch degradierte Schmiermittel bedingten korrosiven Umgebung der Kohlenstoff, Stickstoff und Vanadium enthaltenden Randschicht des erfindungsgemäßen Kettenelements.
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Da die Kohlenstoff, Stickstoff und Vanadium enthaltende Randschicht nur in oberflächennahen Bereichen des erfindungsgemäßen Kettenelements ausgebildet ist, bleibt das übrige, das erfindungsgemäße Kettenelement bildende Grundmaterial, bei welchem es sich in der Regel um einen Stahl wie z. B. SAE 1010, SAE 1012, SAE 8620, DIN 16MnCr5 handelt, bzw. dessen Grundgefüge, in seinen Eigenschaften im Wesentlichen unverändert. Bevorzugt wird als Grundmaterial ein Werkstoff, d. h. insbesondere ein Stahl mit einem Kohlenstoffgehalt von ca. 0,8 Gew.-% verwendet. Das das Kettenelement bildende Grundmaterial kann beispielsweise auch aus Stählen vom Typ CK75 oder 100Cr6 gebildet sein.
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Die Kohlenstoff, Stickstoff und Vanadium enthaltende Randschicht lässt sich von dem übrigen Material des Kettenelements gedanklich derart abgrenzen, dass diese einen im Vergleich zu dem das Kettenelement bildenden Grundmaterial höheren Anteil an Kohlenstoff, Stickstoff und Vanadium aufweist, was sich z. B. anhand von Schliffbildern darstellen lässt. Gleichermaßen lässt sich derart erläutern, was erfindungsgemäß unter einem oberflächennahen Bereich des Kettenelements zu verstehen ist, nämlich jener Bereich der Oberfläche des Kettenelements, in welchem die Kohlenstoff, Stickstoff und Vanadium enthaltende Randschicht ausgebildet ist.
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Die Kohlenstoff, Stickstoff und Vanadium enthaltende Randschicht ist erfindungsgemäß durch wenigstens eine Maßnahme zur Diffusion von Stickstoff und Vanadium in oberflächennahe Bereiche des Kettenelements ausgebildet. Mithin kann in Abhängigkeit der jeweiligen im Rahmen der Maßnahme zur Diffusion von Kohlenstoff, Stickstoff und Vanadium in oberflächennahe Bereiche des Kettenelements konkret ausgewählten bzw. verwendeten Prozessparameter wie z. B. Temperatur, Druck, Dauer etc. gezielt Einfluss auf die auszubildende bzw. ausgebildete Kohlenstoff, Stickstoff und Vanadium enthaltende Randschicht des Kettenelements genommen werden. Insbesondere sind derart die Eindringtiefe der Kohlenstoff- und/oder Stickstoff- und/oder Vanadiumatome respektive Kohlenstoff- und/oder Stickstoff- und Vanadiumverbindungen sowie die Konzentration der Kohlenstoff-, Stickstoff- und/oder Vanadiumatome respektive Kohlenstoff-, Stickstoff- und Vanadiumverbindungen wie insbesondere Vanadiumcarbonitridverbindungen mit gegebenenfalls unterschiedlichen Zusammensetzungen in der Kohlenstoff, Stickstoff und Vanadium enthaltenden Randschicht prozesstechnisch beeinflussbar bzw. kontrollierbar.
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Wie im Weiteren noch erläutert wird, kann die Kohlenstoff, Stickstoff und Vanadium enthaltende Randschicht insbesondere über thermochemische Verfahren zur Diffusion von Kohlenstoff, Stickstoff und Vanadium, das heißt zur Diffusion von Kohlenstoff-, Stickstoff- und Vanadiumatomen sowie gegebenenfalls Kohlenstoff-, Stickstoff- und Vanadiumverbindungen, in oberflächennahe Bereiche des Kettenelements ausgebildet werden.
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Als entsprechende Maßnahme zur Diffusion von Kohlenstoff, Stickstoff und Vanadium in oberflächennahe Bereiche des Kettenelements kommen insbesondere thermochemische Behandlungen des Kettenelements in Frage, das heißt die Eindiffusion von Kohlenstoff, Stickstoff und Vanadium zur Ausbildung der Kohlenstoff, Stickstoff und Vanadium enthaltenden Randschicht beruht vorteilhaft auf einer thermochemischen Behandlung wie Nitrovanadieren und/oder Nitrocarbovanadieren des Kettenelements.
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Ob Nitrovanadieren oder Nitrocarbovanadieren des Kettenelements zur Ausbildung der Kohlenstoff, Stickstoff und Vanadium enthaltenden Randschicht erfolgt, bemisst sich insbesondere nach dem ursprünglichen Kohlenstoffgehalt und/oder Stickstoffgehalt des das Kettenelement bildenden Grundmaterials.
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Die Kohlenstoff, Stickstoff und Vanadium enthaltende Randschicht weist z. B. eine Härte von 1000–3500 HV (Härte Vickers), insbesondere größer 3000 HV, auf. Die sonach hohe Härte der Kohlenstoff, Stickstoff und Vanadium enthaltenden Randschicht trägt wesentlich zu der verbesserten Verschleißfestigkeit des erfindungsgemäßen Kettenelements bei. Selbstverständlich kann die Härte der Kohlenstoff, Stickstoff und Vanadium enthaltenden Randschicht in Ausnahmen auch unterhalb 1000 HV sowie oberhalb 3500 HV liegen.
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Insbesondere ist es möglich, dass die Harte der Kohlenstoff, Stickstoff und Vanadium enthaltenden Randschicht, insbesondere linear, von außen nach innen, das heißt in Richtung des Inneren des Kettenelements abnimmt. Mit anderen Worten kann ein gewisser, sich von der Oberfläche in das Kettenelement erstreckender Härtegradient innerhalb der Kohlenstoff, Stickstoff und Vanadium enthaltenden Randschicht gegeben sein.
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Die Kohlenstoff, Stickstoff und Vanadium enthaltende Randschicht weist beispielsweise eine Schichtdicke von 1 bis 25 μm, bevorzugt von 1 bis 10 μm, auf. Wie erwähnt, kann die Schichtdicke der Kohlenstoff, Stickstoff und Vanadium enthaltenden Randschicht insbesondere über eine Auswahl und Einstellung der im Rahmen der Ausbildung der Kohlenstoff, Stickstoff und Vanadium enthaltenden Randschicht angewandten Prozessparameter beeinflusst werden. Selbstverständlich kann die Schichtdicke der Kohlenstoff, Stickstoff und Vanadium enthaltenden Randschicht in Ausnahmen auch unterhalb 1 μm sowie oberhalb 25 μm liegen.
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Das erfindungsgemäße Kettenelement ist insbesondere ein Kettenbolzen zum Verbinden wenigstens zweier Kettenglieder einer Kette. Kettenbolzen sind regelmäßig hoch beanspruchte Komponenten einer Kette, so dass die erfindungsgemäße Ausbildung einer durch wenigstens eine Maßnahme zur Eindiffusion von Kohlenstoff, Stickstoff und Vanadium in oberflächennahe Bereiche des Kettenbolzens gebildeten Kohlenstoff, Stickstoff und Vanadium enthaltenden Randschicht besonders zweckmäßig ist.
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Grundsätzlich gelten sämtliche Ausführungen zum erfindungsgemäßen Kettenelement analog für den erfindungsgemäßen Kettenbolzen.
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Daneben betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Kettenelements, insbesondere eines Kettenbolzens zum Verbinden wenigstens zweier Kettenglieder, mit einer Kohlenstoff, Stickstoff und Vanadium enthaltenden Randschicht, gekennzeichnet durch die Schritte Bereitstellen des Kettenelements, Durchführen wenigstens einer Maßnahme zur Diffusion von Kohlenstoff, Stickstoff und Vanadium in oberflächennahe Bereiche des Kettenelements zur Ausbildung der Kohlenstoff, Stickstoff und Vanadium enthaltenden Randschicht.
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Dabei wird als Maßnahme zur Diffusion von Kohlenstoff, Stickstoff und Vanadium in oberflächennahe Bereiche des Kettenelements zur Ausbildung der Kohlenstoff, Stickstoff und Vanadium enthaltenden Randschicht bevorzugt ein thermochemisches Nitrovanadieren und/oder ein, gegebenenfalls nachfolgendes, thermochemisches Nitrocarbovanadieren des Kettenelements durchgeführt.
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Nitrovanadieren bzw. auch Nitrocarbovanadieren können jeweils als so genannte Duplexverfahren durchgeführt werden. Hierbei erfolgt zunächst, beispielsweise durch ein vorgeschaltetes, z. B. in einem Stickstoff oder Stickstoffverbindungen enthaltenden Gas, Salzbad oder Plasma durchgeführtes Nitrieren eine Ausbildung einer Stickstoff enthaltenden Randschicht oder ein vorgeschaltetes, z. B. in einem Stickstoff und Kohlenstoff oder Stickstoff- und Kohlenstoffverbindungen enthaltenden Gas, Salzbad oder Plasma durchgeführtes Nitrocarburieren eine Ausbildung einer Stickstoff und Kohlenstoff enthaltenden Randschicht, welche über ein weiteres Beschichtungsverfahren wie insbesondere physikalische Gasphasenabscheidung (PVD-Verfahren) oder chemische Gasphasenabscheidung (CVD-Verfahren) mit Vanadium oder Vanadiumverbindungen angereichert wird, so dass sich insgesamt eine Kohlenstoff, Stickstoff und Vanadium bzw. Kohlenstoff-, Stickstoff- und Vanadiumverbindungen wie z. B. Vanadiumcarbonitridverbindungen unterschiedlicher Zusammensetzungen enthaltende Randschicht ausbildet.
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Die Durchführung von Nitrovanadieren bzw. Nitrocarbovanadieren als Duplexverfahren ist insofern vorteilhaft, als sich derart vergleichsweise große Schichtdicken der Kohlenstoff, Stickstoff und Vanadium enthaltenden Randschicht ausbilden lassen. Insbesondere ist es durch den im Rahmen des Nitrovanadierens bzw. Nitrocarbovanadierens als Duplexverfahren vorgeschalteten ersten Teilschritt des Nitrierens bzw. Nitrocarburierens möglich, in einem folgenden zweiten Teilschritt z. B. über physikalische Gasphasenabscheidung Schichten mit einem hohen Vanadiumanteil und vergleichsweise hohen Schichtdicken auf der Oberfläche des vorher nitrierten bzw. nitrocarburierten Metalls, insbesondere Stahls, abzuscheiden.
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Wie erwähnt, bemisst sich die Frage, ob Nitrovanadieren oder Nitrocarbovanadieren des Kettenelements zur Ausbildung der Kohlenstoff, Stickstoff und Vanadium enthaltenden Randschicht erfolgt, insbesondere nach dem ursprünglichen Kohlenstoffgehalt und/oder Stickstoffgehalt des das Kettenelement bildenden Grundmaterials.
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Dabei zeigte es sich, dass bei Stählen mit einem vergleichsweise geringen Kohlenstoffanteil bzw. Kohlenstoffgehalt die Durchführung eines Nitrocarbovanadierens besonders geeignet ist, Kohlenstoff, Stickstoff und Vanadium enthaltende Randschichten mit vergleichsweise hohen Schichtdicken auszubilden.
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Die thermochemische Behandlung des Kettenelements zur Ausbildung der Kohlenstoff, Stickstoff und Vanadium enthaltenden Randschicht, das heißt insbesondere das thermochemische Nitrovanadieren und/oder das diesem gegebenenfalls nachfolgende thermochemische Nitrocarbovanadieren, kann bzw. können jeweils in einem Temperaturbereich von 400 bis 1300°C, insbesondere zwischen 650 und 1200°C, durchgeführt werden. Über die Temperatur bei der Durchführung der thermochemischen Behandlung, das heißt insbesondere der jeweiligen Temperatur für das thermochemische Nitrovanadieren und/oder das diesem gegebenenfalls nachfolgende thermochemische Nitrocarbovanadieren kann prozesstechnisch Einfluss auf die Eigenschaften wie z. B. Härte, Eindringtiefe, Homogenität etc. der Kohlenstoff, Stickstoff und Vanadium enthaltenden Randschicht genommen werden. Selbstverständlich können die genannten Temperaturen in Ausnahmen auch über- oder unterschritten werden.
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Es ist möglich, dass die thermochemische Behandlung des Kettenelements zur Ausbildung der Kohlenstoff, Stickstoff und Vanadium enthaltenden Randschicht, das heißt insbesondere das thermochemische Nitrovanadieren und/oder das diesem gegebenenfalls nachfolgende thermochemische Nitrocarbovanadieren für eine Dauer von 2 bis 24 Stunden, insbesondere 4 bis 16 Stunden, durchgeführt wird. Über die Dauer der thermochemischen Behandlung, das heißt insbesondere der jeweiligen Dauer für das thermochemische Nitrovanadieren und/oder das diesem gegebenenfalls nachfolgende thermochemische Nitrocarbovanadieren kann ebenso prozesstechnisch Einfluss auf die Eigenschaften wie z. B. Harte, Eindringtiefe, Homogenität etc. der Kohlenstoff, Stickstoff und Vanadium enthaltenden Randschicht genommen werden. Selbstverständlich kann bzw. können die thermochemischen Behandlungen in Ausnahmen auch kürzer oder länger als die genannten Zeiten erfolgen.
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Die wenigstens eine Maßnahme zur Ausbildung der Kohlenstoff, Stickstoff und Vanadium enthaltenden Randschicht wird vorteilhaft derart durchgeführt, dass sich eine Kohlenstoff, Stickstoff und Vanadium enthaltende Randschicht mit einer Schichtdicke von 1 bis 25 μm, bevorzugt von 1 bis 10 μm, ausbildet. In Ausnahmen kann die wenigstens eine Maßnahme zur Ausbildung der Kohlenstoff, Stickstoff und Vanadium enthaltenden Randschicht auch derart ausgeführt werden, dass sich entsprechende Schichtdicken unterhalb 1 μm oder oberhalb 25 μm ausbilden.
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Grundsätzlich gelten sämtliche Ausführungen zum erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung eines Kettenelements mit einer Kohlenstoff, Stickstoff und Vanadium enthaltenden Randschicht analog für das erfindungsgemäße Kettenelement sowie für den erfindungsgemäßen Kettenbolzen.
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Kurze Beschreibung der Zeichnung
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im Folgenden näher beschrieben. Es zeigen:
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1 einen charakteristischen Ausschnitt einer Kette, umfassend mehrere Kettenelemente;
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2 ein Kettenelement in Form eines Kettenbolzens zum Verbinden wenigstens zweier Kettenglieder einer Kette;
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3 eine Vergrößerung der in den 1 und 2 dargestellten Kohlenstoff, Stickstoff und Vanadium enthaltenden Randschicht;
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4 ein Diagramm zum Verlauf des Kohlenstoff-, Stickstoff- und Vanadiumgehalts einer Kohlenstoff, Stickstoff und Vanadium enthaltenden Randschicht in Abhängigkeit des Abstands zur Oberfläche eines mit einer Kohlenstoff, Stickstoff und Vanadium enthaltenden Randschicht versehenen Kettenelements; und
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5 ein Diagramm zum Verlauf der Härte einer Kohlenstoff, Stickstoff und Vanadium enthaltenden Randschicht in Abhängigkeit des Abstands zur Oberfläche eines mit einer Kohlenstoff, Stickstoff und Vanadium enthaltenden Randschicht versehenen Kettenelements.
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Ausführliche Beschreibung der Zeichnung
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1 zeigt einen charakteristischen Ausschnitt einer Kette 1, umfassend mehrere Kettenelemente 2. Die Kette 1 kann als Zahnkette ausgebildet sein und so beispielsweise zur Kraftübertragung im Antriebsstrang oder als Teil des Antriebsstranges eines Kraftfahrzeugs dienen.
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Ersichtlich umfasst die Kette 1 mehrere Kettenelemente 2 in Form von aufeinander folgend angeordneten, insbesondere laschenförmigen, Kettengliedern 3, welche über Kettenbolzen 4 miteinander verbunden sind. 2 zeigt eine gesonderte Darstellung eines Kettenelements 2 in Form eines Kettenbolzens 4 zum Verbinden wenigstens zweier Kettenglieder 3 einer Kette 1.
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Die die Kette 1 bildenden Kettenelemente 2, das heißt die Kettenglieder 3 und die Kettenbolzen 4 sind aus einem metallischen Werkstoff, insbesondere einem Stahl wie z. B. SAE 1010, gebildet. Die Oberfläche der Kettenelemente 2 oder eines Teils der Kettenelemente 2 wurden einer thermochemischen Oberflächenbehandlung in Form wenigstens einer Maßnahme zur Ausbildung einer Kohlenstoff, Stickstoff und Vanadium enthaltenden Randschicht 5 unterzogen.
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Konkret wurden die Kettenelemente 2 hierzu einem thermochemischen Nitrovanadieren bzw. Nitrocarbovanadieren unterzogen. Es kann sich dabei jeweils um so genannte Duplexverfahren handeln, welche unterteilt in zwei Teilschritten durchgeführt werden.
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In einem ersten Teilschritt des Duplexverfahrens erfolgt hier beim Nitrovanadieren ein Nitrieren des Kettenelements 2, das heißt das Kettenelement 2 wird zunächst bei erhöhter Temperatur von ca. 500°C einer Stickstoffatmosphäre ausgesetzt, wobei sich eine harte, Stickstoff enthaltende Randschicht ausbildet. Analog erfolgt als erster Teilschritt beim Nitrocarbovanadieren ein Nitrocarburieren des Kettenelements 2, das heißt das Kettenelement 2 wird zunächst bei erhöhten Temperaturen im Bereich von ca. 550–650°C einer Kohlenstoff und Stickstoff enthaltenden Atmosphäre ausgesetzt, wobei sich eine harte Kohlenstoff und Stickstoff enthaltende Randschicht ausbildet.
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In einem folgenden zweiten Teilschritt des Duplexverfahrens erfolgt jeweils ein Vanadieren des sonach mit einer nitrierten bzw. nitrocarburierten Oberfläche bzw. Randschicht versehenen Kettenelements 2, das heißt es erfolgt eine thermochemische Einbringung von Vanadiumatomen bzw. Vanadiumverbindungen in die mit Stickstoff bzw. Stickstoff und Kohlenstoff angereicherte Oberfläche bzw. Randschicht des Kettenelements 2, wobei sich schließlich die Kohlenstoff, Stickstoff und Vanadium enthaltende, das heißt insbesondere Vanadiumcarbonitridverbindungen mit gegebenenfalls unterschiedlichen Zusammensetzungen enthaltende Randschicht 5 bildet.
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Die Prozessdauer für die Durchführung des Nitrovanadierens bzw. Nitrocarburirens eines Kettenelements 2 kann variieren und hängt insbesondere von verschiedenen, insbesondere materialspezifischen Parametern, ab.
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Grundsätzlich ist der ursprüngliche Kohlenstoffgehalt und/oder Stickstoffgehalt des das Kettenelement 2 bildenden Grundmaterials 6 dafür maßgeblich, ob ein Nitrovanadieren oder ein Nitrocarbovanadieren des Kettenelements 2 zur Ausbildung der Kohlenstoff, Stickstoff und Vanadium enthaltenden Randschicht 5 erfolgt. Bevorzugt weist das Grundmaterial 6 einen Kohlenstoffgehalt von ca. 0,8 Gew.-% auf. Dabei zeigte es sich, dass bei Kettenelementen 2 aus Stählen mit einem vergleichsweise geringen Kohlenstoffanteil die Durchführung eines Nitrocarbovanadierens besonders geeignet ist, Kohlenstoff, Stickstoff und Vanadium enthaltende Randschichten 5 mit vergleichsweise hohen Schichtdicken auszubilden.
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Die Kohlenstoff, Stickstoff und Vanadium enthaltende Randschicht 5 weist z. B. eine Schichtdicke von ca. 10 μm auf.
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Wie sich aus 4, welche ein Diagramm zum Verlauf des Kohlenstoff-, Stickstoff- und Vanadiumgehalts (y-Achse) einer mittels Nitrovanadierens gebildeten Kohlenstoff, Stickstoff und Vanadium enthaltenden Randschicht 5 in Abhängigkeit des Abstands zur Oberfläche (x-Achse) eines mit einer Kohlenstoff, Stickstoff und Vanadium enthaltenden Randschicht 5 versehenen Kettenelements 2 zeigt, ergibt, zeigt sich für den Vanadiumgehalt (vgl. 4, Linie 7, rechte y-Achse) ein vergleichsweise hoher Anteil von ca. 80 Masseprozent, welcher erst bei einem Abstand von ca. 7,5 um von der Oberfläche eines mit einer Kohlenstoff-, Stickstoff- und Vanadium enthaltenden Randschicht 5 versehenen Kettenelements 2 abfällt. Der Kohlenstoffgehalt (vgl. 4, Linie 8, linke y-Achse) beträgt in unmittelbarer Nähe zur Oberfläche ca. 8 Masseprozent, halbiert sich mit steigendem Abstand von der Oberfläche und läuft in ein auf den Kohlenstoffgehalt im Grundmaterial 6 des Kettenelements 2 zurückzuführendes Plateau. Der Stickstoffgehalt (vgl. 4, Linie 9, linke y-Achse) liegt in unmittelbarer Nähe zur Oberfläche bei ca. 3 Masseprozent, steigt im Weiteren deutlich auf ca. 17 Masseprozent an, bevor er bei Abständen von ca. 7,5 μm von der Oberfläche abfällt.
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5 zeigt ein Diagramm zum Verlauf der Härte einer mittels Nitrovanadierens gebildeten Kohlenstoff, Stickstoff und Vanadium enthaltenden Randschicht 5 in Abhängigkeit des Abstands zur Oberfläche eines mit einer Kohlenstoff, Stickstoff und Vanadium enthaltenden Randschicht 5 versehenen Kettenelements 2. Ersichtlich weist die Kohlenstoff, Stickstoff und Vanadium enthaltende Randschicht einen Härteverlauf (vgl. 5, Linie 10) in Form eines Härtegradienten auf, das heißt die Härte nimmt von Werten im Bereich von ca. 2800 HV mit zunehmendem Abstand von der Oberfläche ab und mündet bei einem Abstand von der Oberfläche im Bereich von ca. 7,5 μm in ein Plateau mit einem Wert von ca. 850 HV, welcher im Wesentlichen auf die Härte des Grundmaterials 6 des Kettenelements 2 zurückzuführen ist.
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Die Kohlenstoff, Stickstoff und Vanadium enthaltende Randschicht 5 verleiht dem Kettenelement 2 ein verbessertes Eigenschaftsprofil, wobei insbesondere die Verschleißfestigkeit bedingt durch die bei weiterhin ausreichender Duktilität hohe Härte im Bereich von knapp 3000 HV der Kohlenstoff, Stickstoff und Vanadium enthaltenden Randschicht 5 sowie die Korrosionsbeständigkeit verbessert ist.
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Die Herstellung eines Kettenelements 2, insbesondere eines Kettenbolzens 4 zum Verbinden wenigstens zweier Kettenglieder 3, mit einer Kohlenstoff, Stickstoff und Vanadium enthaltenden Randschicht 5, erfolgt über ein Verfahren mit den Schritten Bereitstellen des Kettenelements 2 und Durchführen wenigstens einer Maßnahme zur Diffusion von Kohlenstoff, Stickstoff und Vanadium in oberflächennahe Bereiche des Kettenelements 2 zur Ausbildung der Kohlenstoff, Stickstoff und Vanadium enthaltenden Randschicht 5.
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Als Maßnahme zur Diffusion von Kohlenstoff, Stickstoff und Vanadium in oberflächennahe Bereiche des Kettenelements 2 wird, wie erwähnt, bevorzugt ein thermochemisches Nitrovanadieren und/oder ein thermochemisches Nitrocarbovanadieren des Kettenelements 2 durchgeführt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Kette
- 2
- Kettenelement
- 3
- Kettenglied
- 4
- Kettenbolzen
- 5
- Randschicht
- 6
- Grundmaterial
- 7
- Vanadiumgehalt
- 8
- Kohlenstoffgehalt
- 9
- Stickstoffgehalt
- 10
- Härteverlauf
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- SAE 1010 [0009]
- SAE 1012 [0009]
- SAE 8620 [0009]
- DIN 16MnCr5 [0009]
- SAE 1010 [0038]
