DE10325986B3

DE10325986B3 - Method for edge zone hardening of a one-piece workpiece

Info

Publication number: DE10325986B3
Application number: DE10325986A
Authority: DE
Inventors: Gustav Dipl.-Ing. Hanisch; Reinhard Lubrig
Original assignee: DaimlerChrysler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2003-06-07
Filing date: 2003-06-07
Publication date: 2004-12-09
Anticipated expiration: 2023-06-08
Also published as: WO2004108972A1

Abstract

Das Verfahren dient zum Randzonenhärten eines einteiligen Werkstücks (10) mittels einer Wärmebehandlung. Hierbei ist vorgesehen, dass das Werkstück (10) einem ersten Anlasshärteprozess (A) unterzogen wird, unter Ausbildung eines ersten Randzonenhärtegrads, und dass anschließend mindestens ein Werkstückteilbereich (14) einem zweiten Anlasshärteprozess (B) unterzogen wird, unter Ausbildung eines zweiten, unterschiedlichen Randzonenhärtegrads.The method is used for edge zone hardening of a one-piece workpiece (10) by means of a heat treatment. Here, it is provided that the workpiece (10) is subjected to a first tempering process (A), forming a first Randzonenhärtegrads, and then at least one workpiece part region (14) is subjected to a second tempering process (B), forming a second, different Randzonenhärtegrads ,

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Randzonenhärten eines einteiligen Werkstücks mittels einer Wärmebehandlung, wobei das Werkstück einem ersten Anlasshärteprozess unterzogen wird, unter Ausbildung eines ersten Randzonenhärtegrads, und wobei anschließend mindestens ein Werkstückteilbereich einem zweiten Anlasshärteprozess unterzogen wird, unter Ausbildung eines zweiten, unterschiedlichen Randzonenhärtegrads, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The The invention relates to a method for edge zone hardening of a one-piece workpiece by means of a heat treatment, the workpiece being a first tempering process subjected to a first Randzonenhärtegrads, and subsequently at least one workpiece part area a second tempering process undergoes a second, different Border zone hardness degree, according to the generic term of claim 1.

Verfahren zum Randzonenhärten von Werkstücken sind bekannt. Beispielsweise offenbart die DE 198 36 247 C2 ein Verfahren zum Herstellen eines Nockens aus einem härtbaren Stahl. Der Nocken wird in einem zweistufigen Erwärmungsverfahren durch Induktionshärten randschichtgehärtet und anschließend abgeschreckt. Hierbei entsteht in der Randschicht des Nockens eine erwünschte Umwandlung in ein martensitisches Gefüge, das durch eine verhältnismäßig hohe Härte und eine entsprechend niedrige Zähigkeit gekennzeichnet ist. Nach dem Randschichthärten wird der Nocken in einem Ofen bei einer Temperatur unter 190 °C oder induktiv bei kurzfristig höheren Temperaturen thermisch entspannt.Process for edge zone hardening of workpieces are known. For example, the DE 198 36 247 C2 a method for producing a cam of a hardenable steel. The cam is surface hardened by induction hardening in a two step heating process and then quenched. This results in the edge layer of the cam a desired transformation into a martensitic microstructure, which is characterized by a relatively high hardness and a correspondingly low toughness. After surface hardening, the cam is thermally expanded in a furnace at a temperature below 190 ° C or inductively at short-term higher temperatures.

Ein Verfahren mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 ist aus der WO 03/025233 A1 bekannt.On Method with the features of the preamble of claim 1 known from WO 03/025233 A1.

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren der eingangs genannten Art vorzuschlagen, das eine in Bezug auf die Beanspruchung des Werkstücks angepasste Wärmebehandlung beinhaltet.It Object of the invention, a method of the aforementioned To propose a type adapted to the load of the workpiece heat treatment includes.

Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Anlasshärteprozess ein Selbstanlasshärteprozess mit Restwärmeausnutzung ist, dass der zweite Anlasshärteprozess eine Aufheizphase auf eine werkstoffabhängige Härtetemperatur, eine Verzögerungsphase mit einer Abkühlung auf eine Übergangstemperatur, eine Abkühlphase bis auf eine werkstoffabhängige Anlasstemperatur und eine Anlassphase bis auf Raumtemperatur enthält, dass die Abkühlphase eine erzwungene Abschreckkühlphase auf eine Restwärmetemperatur ist und die Anlassphase eine nicht erzwungene Abkühlphase unter Raumtemperatur ist, dass die Härtetemperatur oberhalb der werkstoffabhängigen AC3-Temperatur liegt und die Restwärmetemperatur 200°C bis 300°C beträgt, dass die Dauer der Aufheizphase von der Raumtemperatur auf die Härtetemperatur 4 Sekunden bis 9 Sekunden, der Abschreckverzögerungsphase 0,5 Sekunden bis 1,0 Sekunden und der Abkühlphase auf die Restwärmetemperatur 2 Sekunden bis 6 Sekunden beträgt, und dass der erste Anlasshärteprozess eine Aufheizphase mit einer Dauer von 4 Sekunden bis 9 Sekunden, eine Abkühlphase mit einer Dauer von 2 Sekunden bis 6 Sekunden und eine Anlassphase mit einer Dauer von 1 Stunde bis 3 Stunden enthält. Dabei kann die Restwärmetemperatur insbesondere 260°C bis 280°C betragen.The Task is solved by a method having the features of claim 1. The method according to the invention is characterized in that the second tempering process a self-tempering process with residual heat utilization is that the second tempering process a heating phase to a material-dependent hardening temperature, a deceleration phase with a cool down to a transition temperature, a cooling phase except for a material-dependent Tempering temperature and a tempering phase to room temperature that contains the cooling phase a forced quench cooling phase to a residual heat temperature and the starting phase is an uncontrolled cooling phase below room temperature is that the hardening temperature above the material-dependent AC3 temperature is and the residual heat temperature 200 ° C to 300 ° C is that the duration of the heating phase from the room temperature to the hardening temperature 4 seconds to 9 seconds, the quench delay phase 0.5 seconds to 1.0 seconds and the cooling phase to the residual heat temperature 2 seconds to 6 seconds, and that the first tempering process a heating up period of 4 seconds to 9 seconds, a cooling phase with a duration of 2 seconds to 6 seconds and a starting phase with lasting from 1 hour to 3 hours. In this case, the residual heat temperature especially 260 ° C up to 280 ° C be.

Das Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 ist insbesondere dann von Vorteil, wenn das Werkstück in verschiedenen Teilbereichen Betriebsbeanspruchungen unterschiedlicher Größe und/oder Art ausgesetzt wird. Insbesondere können Werkstück teilbereiche derart wärmebehandelt werden, dass sie eine verhältnismäßig hohe Oberflächenhärte aufweisen, während andere Werkstückteilbereiche mittels einer geeigneten Wärmebehandlung eine erhöhte Zähigkeit erhalten. Hierdurch ist es möglich, ein Werkstück zu schaffen, das bereichsdifferenziert betriebsoptimierte Materialeigenschaften aufweist, wobei das Werkstück gleichzeitig ein einteiliges Bauteil sein kann.The A method with the features of claim 1 is in particular then beneficial if the workpiece different operating stresses in different subareas Size and / or Kind is exposed. In particular, workpiece partial areas can be heat-treated in this way be that they are a relatively high Have surface hardness, while other work piece sections by means of a suitable heat treatment an increased toughness receive. This makes it possible a workpiece creating area-differentiated operationally optimized material properties, where the workpiece can be a one-piece component at the same time.

Mittels einer Restwärmeausnutzung lassen sich in dem entsprechenden Werkstückteilbereich Materialeigenschaften einstellen, die durch eine relativ hohe Zähigkeit und eine verhältnismäßig geringe Härte in der Randschicht gekennzeichnet sind. Bei einem Selbstanlasshärteprozess wird das Werkstück bzw. der Werkstückteilbereich nicht wie bei einem üblichen Härteprozess von einer materialabhängigen Härtetemperatur auf die Raumtemperatur mittels einer Abschreckbehandlung abgekühlt, sondern es erfolgt eine Abschreckbehandlung von der Härtetemperatur auf eine vorgegebene Restwärmetemperatur, von welcher das Werkstück bzw. der Werkstückteilbereich unter der Umgebungsluft, d. h. ohne eine Abschreckbehandlung, bis auf die Raumtemperatur abkühlen kann.through a residual heat utilization can be in the corresponding part of the workpiece material properties Adjust by a relatively high toughness and a relatively low hardness in the Randschicht are marked. In a self-tempering process is the workpiece or the workpiece part area not like a usual one hardening process from a material-dependent hardening temperature cooled to the room temperature by means of a quenching treatment, but There is a quenching treatment of the hardening temperature to a predetermined Residual heat temperature, from which the workpiece or the workpiece part area under the ambient air, d. H. without a quenching treatment, until cool to room temperature can.

Dabei ist der zweite Anlasshärteprozess insbesondere ein Selbstanlasshärteprozess mit Restwärmeausnutzung, wobei zwischen dem Ende der Aufheizphase und dem Einsetzen der Abkühlphase bzw. Abschreckkühlphase eine Verzögerungsphase eingehalten wird, während welcher das Werkstück bzw. der Werkstückteilbereich von der Härtetemperatur auf eine Übergangstemperatur abkühlen kann. Die Übergangstemperatur ist jedoch nur geringfügig kleiner als die Härtetemperatur. Durch diesen zeitlichen Verzug des Beginns der Abkühlphase bzw. der Abschreckkühlphase wird ein erwünschter Ausgleich bzw. Verflachung des Temperaturgradienten zwischen der entsprechenden Oberfläche des Werkstückteilbereichs und dem zugehörigen Kern erzielt. Somit wird ein flacherer Übergang des Härtegrads von der Oberfläche des entsprechenden Werkstückteilbereichs zum zugehörigen Kern erreicht, was im Allgemeinen einer grundsätzlich nicht erwünschten Entstehung von Härterissen in diesem Werkstückteilbereich entgegenwirkt.In this case, the second tempering process is in particular a Selbstanlasshärteprozess with residual heat utilization, between the end of the heating phase and the onset of Abkühlkühl or quench cooling phase, a delay phase is met, during which the workpiece or the workpiece portion of the hardening temperature can cool to a transition temperature. However, the transition temperature is only slightly lower than the hardening temperature. By this time delay of the beginning of the cooling phase or the quench cooling phase, a desired compensation or flattening of the temperature gradient between the corresponding surface of the workpiece portion and the associated core is achieved. Thus, a shallower transition of the degree of hardness reaches from the surface of the corresponding workpiece portion to the associated core, which generally counteracts a fundamentally undesirable emergence of hardening cracks in this workpiece part area.

Bei der Restwärmetemperatur handelt es sich um eine Anlasstemperatur, von welcher das Werkstück bzw. der Werkstückteilbereich nach abgeschlossener Abschreckkühlphase an der Umgebungsluft weiter auf Raumtemperatur abgekühlt wird. Bei einem traditionellen Anlassen eines Werkstücks werden dagegen Anlasstemperaturen von 180 °C eingestellt. Die nun vergleichsweise hohe Anlasstemperatur begünstigt Diffusionsvorgänge im entsprechenden Randbereich des Werkstücks, wodurch eine erwünschte Materialentspannung und die Ausbildung eines verhältnismäßig zähen Martensits gefördert wird.at the residual heat temperature it is a tempering temperature, from which the workpiece or the workpiece part area after completed quench cooling phase is further cooled to room temperature in the ambient air. at In contrast, a traditional tempering of a workpiece becomes tempering temperatures set from 180 ° C. The now comparatively high tempering temperature promotes diffusion processes in the corresponding Edge area of the workpiece, making a desired Material relaxation and the formation of a relatively tough martensite promoted becomes.

Bei der Dauer der Aufheizphase von der Raumtemperatur auf die Härtetemperatur, der Abschreckverzögerungsphase und der Abkühlphase auf die Restwärmetemperatur beziehen sich die genannten Werte auf den zweiten Anlasshärteprozess, mittels welchem in Kombination mit dem ersten Anlasshärteprozess eine differenzierte Härteprozessführung an einem einteiligen Werkstück möglich ist. Die Festlegung der genauen Zeitwerte der einzelnen Phasen hängt vom Werkstückmaterial und der geometrischen Werkstückausgestaltung ab.at the duration of the heating phase from the room temperature to the hardening temperature, the quenching delay phase and the cooling phase the residual heat temperature The values referred to refer to the second tempering process, by means of which in combination with the first tempering process a differentiated Hardness process management on a one-piece workpiece possible is. Determining the exact time values of the individual phases depends on the Workpiece material and the geometric workpiece design from.

Mit Vorteil erfolgt der erste Anlasshärteprozess in einem ersten Werkstückteilbereich und der zweite Anlasshärteprozess in einem anderen, zweiten Werkstückteilbereich. Somit werden die Werkstückteilbereiche jeweils einem speziell ausgelegten Anlasshärteprozess unterzogen, mittels welchem die werkstückteilbereichsspezifischen Materialeigenschaften in der Randzone des Werkstücks erzeugt werden können. Dabei wird ferner vermieden, dass ein Werkstückteilbereich mehreren Anlasshärteprozessen ausgesetzt wird.With Advantage is the first tempering process in a first Workpiece portion and the second tempering process in another, second workpiece part area. Thus, the workpiece part areas become each subjected to a specially designed tempering hardening process, by means of which is the workpiece part area specific Material properties in the edge zone of the workpiece can be generated. there Furthermore, it is avoided that a workpiece subregion multiple tempering processes is suspended.

Das Werkstück oder der erste Werkstückteilbereich wird vorzugsweise beim ersten Anlasshärteprozess während der Aufheizphase auf eine Härtetemperatur oberhalb der AC3-Temperatur erwärmt, anschließend während der Abkühlphase auf Raumtemperatur abgekühlt und daraufhin während der Anlassphase auf eine Anlasstemperatur von 180 °C erwärmt. Hierbei handelt es sich um ein traditionelles Randzonenhärten mit einer sich hieran anschließenden Anlassphase (Anlasshärteprozess), bei welchem eine Anlassbehandlung bei ca. 180 °C erfolgt. Die Anlassbehandlung wird deshalb durchgeführt, weil die gehärtete Randschicht des ersten Werkstückteilbereichs in Abhängigkeit des C-Gehalts eine entsprechend hohe Härte und geringe Zähigkeit bei oft verhältnismäßig hohen Eigenspannungen aufweist. Die Härteschicht neigt dadurch zu nicht erwünschten Rissen und ist relativ bruchempfindlich. Insbesondere statisch vorgespannte Werkstücke werden deshalb zur Absicherung gegen verspätete Rissbildungen in der Randschicht und zur Erreichung eines hohen Bruchmoments nach der Härtephase (Aufheizphase auf Härtetemperatur und Abkühlphase auf Raumtemperatur) üblicherweise 2 Stunden bei 180 °C angelassen. Dies führt dazu, dass der tetragonale Martensit des Härtegefüges in einen weniger spannungsbehafteten und zäheren Anlassmartensit umgewandelt wird. Dabei kann der Härtewert um ca. 1 bis 2 HRC im Bereich des Härtegefüges abfallen.The workpiece or the first workpiece part area is preferably used during the first tempering process during the Heating up to a hardening temperature heated above the AC3 temperature, then during the cooling phase cooled to room temperature and then while the starting phase heated to a tempering temperature of 180 ° C. in this connection it is a traditional edge zone hardening with one on it subsequent Starting phase (tempering process), in which a tempering treatment takes place at about 180 ° C. The tempering treatment is therefore carried out because the hardened Edge layer of the first workpiece part area dependent on the C content a correspondingly high hardness and low toughness at often relatively high Has residual stresses. The hardening layer thereby tends to unwanted cracks and is relatively fragile. In particular, statically prestressed workpieces are therefore used to protect against late cracking in the surface layer and to achieve a high breaking moment after the hardening phase (Heating up to hardening temperature and cooling phase to room temperature) usually 2 hours at 180 ° C started. this leads to that the tetragonal martensite of the hardness structure in a less tensioned and tougher Temper martensite is converted. The hardness value fall by approx. 1 to 2 HRC in the area of the hardness structure.

Das Werkstück kann aus einem härtbaren Stahl und insbesondere aus dem Stahl Cf53 hergestellt sein. Bei dem Stahl Cf53 handelt es sich um einen flamm- und induktionshärtbaren Stahl. Bei einem derartigen Werkstoff kann die Randschichthärte im zweiten Werkstückteilbereich mittels des zweiten Anlasshärteprozesses auf höchstens 60 HRC begrenzt werden. Der in dieser Weise wärmebehandelte zweite Werkstückteilbereich entspricht hinsichtlich seiner Materialeigenschaften in der Härteschicht denjenigen eines niedrig kohlenstoffhaltigen Vergütungs stahls, wie z. B. dem 38MnS6. Bei einer entsprechenden Wärmebehandlung von Serienwerkstücken können besonders vorteilhaft Induktionswärmebehandlungseinrichtungen zum Einsatz kommen. Ein Serienwerkstück kann beispielsweise ein Gelenkgehäuse für ein Fahrzeug sein, wobei der erste Werkstückteilbereich ein Glockenbereich mit Kugellaufbahnen und der zweite Werkstückteilbereich ein Zapfenbereich ist. Dabei ist in den Kugellaufbahnen des Gelenkgehäuses zur Erreichung einer hohen Verschleißfestigkeit eine möglichst große Oberflächenhärte gefordert. Im Zapfenbereich des Gelenkgehäuses, der aus demselben Werkstoff wie die Kugellaufbahnen des einteiligen Gelenkgehäuses besteht, führt allerdings eine große Oberflächenhärte zu einer verzögerten Rissbildung und damit zu einem nicht erwünschten Schadensfall. Somit muss die Zähigkeit der Härteschicht im Zapfenbereich deutlich höher ausgebildet sein als die Zähigkeit in der Härteschicht der Kugellaufbahnen. Dagegen kann die Oberflächenhärte im Zapfenbereich geringer als diejenige der Kugellaufbahnen ausgebildet sein. Zur Erzielung eines verhältnismäßig flachen Härteverlaufs im Zapfenbereich im Übergang von der Härteschicht zum unbeeinflussten Kern wird der Zapfenbereich des Gelenkgehäuses dem zweiten Anlasshärteprozess unterworfen. Hierdurch wird es möglich, im Zapfenbereich eines Gelenkgehäuses aus dem Werkstoff Cf53 die notwendige Zähigkeit der Härteschicht zur Gewährleistung eines Bruchmoments von > 5000 Nm unter Vorspannung indirekt mittels einer erwünschten Absenkung der Oberflächenhärte auf einen Wert < 60 HRC zu erzielen. Dagegen wird der Glockenbereich des Gelenkgehäuses gemäß dem ersten Anlasshärteprozess wärmebehandelt, unter Erzielung einer Oberflächenhärte, die bei dem Werkstoff Cf53 Härtewerte von 63 HRC erreicht. Es ist somit vorteilhaft möglich, ein Gelenkgehäuse aus ein und demselben Werkstoff herzustellen und mittels Anwendung von geeigneten Anlasshärteprozessen in unterschiedlich beanspruchten Werkstückteilbereichen betriebs günstige Materialwerte an der entsprechenden Werkstückoberfläche hinsichtlich der Härte und der Zähigkeit zu erzeugen. Deshalb kann auf geschweißte Varianten von Gelenkgehäusen verzichtet werden. Ferner kann bei Einsatz der Induktionswärmebehandlungstechnik ein traditionelles Ofenanlassen wegfallen, was zu erheblichen Kosteneinsparungen beim Serienhärten führt.The workpiece may be made of a hardenable steel and in particular of steel Cf53. The steel Cf53 is a flame and induction hardenable steel. With such a material, the surface layer hardness in the second workpiece part region can be limited to at most 60 HRC by means of the second tempering process. The heat treated in this way second workpiece portion corresponds in terms of its material properties in the hardening layer those of a low-carbon tempering steel, such as. B. the 38MnS6. With a corresponding heat treatment of series workpieces induction heat treatment devices can be used particularly advantageously. A serial work piece can be, for example, a joint housing for a vehicle, wherein the first workpiece part area is a bell area with ball tracks and the second workpiece part area is a pin area. It is required in the ball raceways of the joint housing to achieve a high wear resistance the highest possible surface hardness. In the journal region of the joint housing, which consists of the same material as the ball raceways of the one-piece joint housing, however, a high surface hardness leads to a delayed cracking and thus to an undesirable damage. Thus, the toughness of the hardening layer in the journal area must be made significantly higher than the toughness in the hardening layer of the ball raceways. In contrast, the surface hardness in the journal area may be less than that of the ball raceways. To achieve a relatively flat hardness profile in the journal region in the transition from the hardening layer to the uninfluenced core, the journal region of the joint housing is subjected to the second tempering process. This makes it possible, in the journal area of a joint housing of the material Cf53, to achieve the necessary toughness of the hardening layer to ensure a breaking moment of> 5000 Nm under prestressing indirectly by means of a desired lowering of the surface hardness to a value of <60 HRC. In contrast, the bell region of the joint housing is heat-treated according to the first tempering process, below Achieving a surface hardness that achieves hardness values of 63 HRC for the material Cf53. It is thus advantageously possible to produce a joint housing from one and the same material and to produce suitable material values on the corresponding workpiece surface in terms of hardness and toughness by using suitable tempering processes in differently stressed workpiece subareas. Therefore, can be dispensed with welded variants of joint housings. Further, using induction heat treatment technology can eliminate traditional furnace tempering, resulting in significant cost savings in series hardening.

Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung.Further Advantages of the invention will become apparent from the description.

Die Erfindung wird anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf eine schematische Zeichnung näher erläutert.The Invention will be with reference to a preferred embodiment with reference explained in more detail on a schematic drawing.

Dabei zeigen:there demonstrate:

1 ein schematisches Temperatur-Zeit-Diagramm eines ersten Anlasshärteprozesses zum Randzonenhärten eines ersten Werkstückteilbereichs eines einteiligen Werkstücks; 1 a schematic temperature-time diagram of a first tempering hardening process for edge zone hardening of a first workpiece portion of a one-piece workpiece;

2 ein schematisches Temperatur-Zeit-Diagramm eines zweiten Anlasshärteprozesses zum Randzonenhärten eines zweiten Werkstückteilbereichs des Werkstücks der 1 und 2 a schematic temperature-time diagram of a second tempering hardening process for edge hardening of a second workpiece portion of the workpiece 1 and

3 das Werkstück der 1 in Form eines Gelenkgehäuses für ein Fahrzeug. 3 the workpiece of 1 in the form of a joint housing for a vehicle.

Die 1 und 2 zeigen unterschiedliche Anlasshärteprozesse in Form eines Zeit-Temperatur-Diagramms, welche zum Randzonenhärten von unterschiedlichen Werkstückteilbereichen eines einteiligen Werkstücks 10 gemäß 3 in Form eines Gelenkgehäuses dienen. Dabei wird ein erster Werkstückteilbereich 12 mittels des Anlasshärteprozesses A gemäß 1 wärmebehandelt, während ein zweiter Werkstückteilbereich 14 dem Anlasshärteprozess B gemäß 2 unterzogen wird. Der erste Werkstückteilbereich 12 ist ein Glockenbereich mit einer Mehrzahl an Kugellaufbahnen und der zweite Werkstückteilbereich 14 ein Zapfenbereich. An die beiden Werkstückteilbereiche 12, 14 werden unterschiedliche Anforderungen hinsichtlich der Oberflächenhärte und der Zähigkeit gestellt, wobei der Glockenbereich einer verhältnismäßig hohen Oberflächenbeanspruchung ausgesetzt ist. Zur Erfüllung dieser vielfältigen Anforderungen werden mittels der unterschiedlichen Anlasshärteprozesse A, B entsprechend angepasste Materialeigenschaften im Gelenkgehäuse 10 erzeugt.The 1 and 2 show different tempering processes in the form of a time-temperature diagram, which for edge zone hardening of different workpiece part areas of a one-piece workpiece 10 according to 3 serve in the form of a joint housing. In this case, a first workpiece part area 12 by the tempering hardening process A according to 1 heat treated while a second workpiece part area 14 the tempering hardening process B according to 2 is subjected. The first workpiece part area 12 is a bell area with a plurality of ball raceways and the second workpiece part area 14 a pin area. To the two workpiece subareas 12 . 14 There are different requirements in terms of surface hardness and toughness, the bell area is exposed to a relatively high surface stress. In order to meet these diverse requirements, suitably adapted material properties in the joint housing are achieved by means of the different tempering hardening processes A, B 10 generated.

Beim ersten Anlasshärteprozess A entsprechend 1 wird das Gelenkgehäuse 10 im Glockenbereich 12 mittels einer Induktionswärmebehandlungseinrichtung (nicht in den Figuren dargestellt) von der Raumtemperatur T0 im Rahmen einer Aufheizphase A1 auf eine materialabhängige Härtetemperatur T1 erwärmt, wobei die Härtetemperatur T1 oberhalb der AC3-Temperatur liegt. Die Aufheizphase A1 erfolgt innerhalb von 4 bis 9 Sekunden. Anschließend wird während einer Abkühlphase A3 der Glockenbereich 14 des Gelenkgehäuses 10 innerhalb von 2 bis 6 Sekunden auf Raumtemperatur abgeschreckt, unter Ausbildung eines tetragonalen Martensits in der Randzone des Glockenbereichs 12. Schließlich wird während einer Anlassphase A4 für die Dauer von 1 bis 3 Stunden der Glockenbereich 12 auf eine Anlasstemperatur T4 von ca. 180 °C erwärmt, zur Umwandlung des tetragonalen Martensits in der Randzone des Glockenbereichs 12 in einen weniger spannungsbehafteten und zäheren Anlassmartensit. Durch die Anlassphase A4 erfolgt in dieser Randzone ein Härteabfall um ca. 1 bis 2 HRC.At the first tempering process A accordingly 1 becomes the joint housing 10 in the bell area 12 heated by an induction heat treatment device (not shown in the figures) from the room temperature T0 in the course of a heating phase A1 to a material-dependent hardening temperature T1, wherein the hardening temperature T1 is above the AC3 temperature. The heating phase A1 takes place within 4 to 9 seconds. Subsequently, during a cooling phase A3, the bell area 14 of the joint housing 10 quenched to room temperature within 2 to 6 seconds to form a tetragonal martensite in the rim area of the bell area 12 , Finally, during a tempering phase A4, the bell area will last for 1 to 3 hours 12 heated to a tempering temperature T4 of about 180 ° C, for the conversion of the tetragonal martensite in the edge zone of the bell area 12 into a less tense and tougher occasion martensite. Due to the tempering phase A4, a hardness drop of approx. 1 to 2 HRC occurs in this edge zone.

Anschließend wird der Zapfenbereich 14 dem zweiten Anlasshärteprozess B mittels der Induktionswärmebehandlungseinrichtung unterzogen. Der Zapfenbereich 14 wird während einer Aufheiz phase B1 von der Raumtemperatur T0 innerhalb von 4 bis 9 Sekunden auf eine werkstoffabhängige Härtetemperatur T1, die ebenfalls oberhalb der AC3-Temperatur liegt, erwärmt, anschließend während einer Verzögerungsphase B2 für 0,5 bis 1,0 Sekunden auf eine Übergangstemperatur T2 abgekühlt, wobei die Übergangstemperatur T2 nur unwesentlich unterhalb der Härtetemperatur T1 liegt. Hieran anschließend wird während einer Abkühlphase B3, die eine erzwungene Abschreckkühlphase darstellt, innerhalb von 2 bis 6 Sekunden der Zapfenbereich 14 auf eine Restwärmetemperatur von 260 °C bis 280 °C abgekühlt und anschließend an der Umgebungsluft auf Raumtemperatur T0 abkühlen gelassen.Subsequently, the pin area 14 the second tempering process B by means of the induction heat treatment device. The pin area 14 is heated during a heating phase B1 from the room temperature T0 within 4 to 9 seconds to a material-dependent hardening temperature T1, which is also above the AC3 temperature, then during a deceleration phase B2 for 0.5 to 1.0 seconds to a transition temperature T2 cooled, the transition temperature T2 is only slightly below the hardening temperature T1. Following this, during a cooling phase B3, which is a forced quench cooling phase, within 2 to 6 seconds, the pin area 14 cooled to a residual heat temperature of 260 ° C to 280 ° C and then allowed to cool to room temperature T0 in the ambient air.

Entsprechend einer bevorzugten Ausführungsvariante beträgt die Härtetemperatur T1 ca. 900 °C, die Dauer der Aufheizphase A1 9 Sekunden, die Dauer der Abkühlphase A3 5 Sekunden, die Dauer der Aufheizphase B1 4 Sekunden, die Dauer der Verzögerungsphase B2 0,7 Sekunden und die Dauer der Abkühlphase B3 3 Sekunden.Corresponding a preferred embodiment is the hardening temperature T1 about 900 ° C, the duration of the heating phase A1 9 seconds, the duration of the cooling phase A3 5 seconds, the duration of the warm-up phase B1 4 seconds, the duration the delay phase B2 0.7 seconds and the duration of the cooling phase B3 3 seconds.

Claims

Process for the edge zone hardening of a one-piece workpiece ( 10 ) by means of a heat treatment, wherein the workpiece ( 10 ) is subjected to a first tempering process (A) to form a first Randzonenhärtegrads, and then at least one workpiece part area ( 14 ) a second tempering hardening process (B), forming a second, different Randzonenhärtegrads, characterized in that the second tempering hardening process (B) is a Selbstanlasshärteprozess with residual heat utilization that the second tempering hardening process (B) a heating phase (B1) to a material-dependent hardening temperature ( T1), a deceleration phase (B2) with a cooling to a transition temperature (T2), a cooling phase (B3) to a material-dependent tempering temperature (T3) and a tempering phase (B4) to room temperature (T0), that the cooling phase (B3 ) is a forced quench cooling phase to a residual heat temperature (T3) and the tempering phase (B4) is a non-forced cooling phase below room temperature (T0), the hardening temperature (T1) is above the material-dependent AC3 temperature and the residual heat temperature (T3) is 200 ° C up to 300 ° C, the duration of the heating phase (B1) depends on the room temperature (T0) to the hardening temperature (T1) 4 seconds to 9 seconds, the quenching delay phase (B2) 0.5 seconds to 1.0 seconds and the cooling phase (B3) to the residual heat temperature (T3) 2 seconds to 6 seconds, and that the first tempering process (A) contains a heating phase (A1) with a duration of 4 seconds to 9 seconds, a cooling phase (A3) with a duration of 2 seconds to 6 seconds and a tempering phase (A4) with a duration of 1 hour to 3 hours.

Method according to claim 1, characterized in that the first tempering process (A) in a first part of the work piece ( 12 ) and the second tempering process (B) in another, second part of the workpiece ( 14 ) he follows.

Method according to claim 1 or 2, characterized in that the workpiece ( 10 ) or the first workpiece part area ( 12 during the heating phase (A1) is heated to a hardening temperature (T1) above the AC3 temperature, then cooled to room temperature (T0) during the cooling phase (A3) and then during the tempering phase (A4) to a tempering temperature (T4) of 180 ° C is heated.

Method according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the workpiece from a hardenable Steel and in particular made of steel Cf53.

Method according to one of claims 2 to 4, characterized in that the surface hardness in the second workpiece part area ( 14 ) is at most 60 HRC.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the workpiece ( 10 ) is a serial work piece.

Method according to one of claims 2 to 6, characterized in that the workpiece ( 10 ) a joint housing, the first workpiece part area ( 12 ) a bell area with ball raceways and the second workpiece part area ( 14 ) is a pin area.

Method according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the heat treatment by means of an induction heat treatment device carried out becomes