DE1092272B

DE1092272B - Process for surface refinement of metallic workpieces by diffusing in nitrogen

Info

Publication number: DE1092272B
Application number: DEB27390A
Authority: DE
Inventors: Dr Erich Fitzer
Original assignee: Gebrueder Boehler and Co AG
Current assignee: Gebrueder Boehler and Co AG
Priority date: 1952-09-12
Filing date: 1953-09-09
Publication date: 1960-11-03

Description

Verfahren zur Oberflächenveredlung metallischer Werkstücke durch Eindiffundieren von Stickstoff Es ist bekannt, die Oberfläche von metallischen Werkstücken durch Eindiffundieren von Stickstoff und durch die damit verbundene Nitridbildung härter und verschleißfester zu machen.Process for the surface refinement of metallic workpieces by diffusing in of nitrogen It is known to pass through the surface of metallic workpieces Diffusion of nitrogen and the associated nitride formation harder and to make it more wear-resistant.

Ferner ist es bekannt, durch Eindiffundieren besonders zur Nitridbildung befähigter Elemente in die Oberfläche von Werkstücken aus Eisen oder Stahl sowie durch Nitrieren der angereicherten Schicht sehr harte und gegen Abrieb beständige Oberflächen zu erzielen.It is also known that by diffusing in, in particular, for nitride formation capable elements in the surface of workpieces made of iron or steel as well very hard and abrasion-resistant due to nitriding of the enriched layer To achieve surfaces.

Die Anwendung dieser Verfahren ist jedoch umständlich und außerdem mit hohen Kosten verbunden, weil die örtliche Trennung der Anlage für die Diffusionsbehandlung von jener für die Nitrierung Transportkosten für das Behandlungsgut und hohen Verbrauch an Hilfsstoffen zur Folge hat.However, the use of these methods is cumbersome and moreover associated with high costs, because the local separation of the plant for the diffusion treatment of those for nitration, transport costs for the material to be treated and high consumption of auxiliary materials.

Es wurde daher bereits vorgeschlagen, den Diffusionsvorgang der zur Nitridbildung geeigneten Elemente in die Werkstückoberfläche und die Nitrierung der Oberflächenschicht in einem eine Nitrierbehandlung ermöglichenden Salzbad, somit also in einem Arbeitsgang, durchzuführen.It has therefore already been proposed to use the diffusion process for Nitrid formation suitable elements in the workpiece surface and the nitriding of the surface layer in a salt bath that enables nitriding treatment, thus in one step.

Dieses Verfahren hat jedoch den Nachteil, daß die Diffusions- und Nitrierbehandlung bei der gleichen Temperatur erfolgen muß, und den weiteren Nachteil, daß das zur Verwendung kommende Salzbad an das Werkstück Stickstoff abgeben muß und daher allmählich verbraucht wird.However, this method has the disadvantage that the diffusion and Nitriding treatment must be carried out at the same temperature, and the further disadvantage that the salt bath to be used must give off nitrogen to the workpiece and therefore gradually consumed.

Erfindungsgemäß werden diese Nachteile dadurch vermieden, daß in ein und derselben Vorrichtung in einer ammoniakhaltigen Atmosphäre sowohl die Diffusion der nitridbildenden Elemente in die Metalloberfläche als auch die Nitrierung der damit angereicherten Schicht erfolgt. Das Eindiffundieren der nitridbildenden Elemente, wie Wolfram oder Molybdän, die in beliebiger Weise auf das Behandlungsgut aufgebracht werden können, erfolgt in einem inerten Salzbad.According to the invention these disadvantages are avoided in that in a and the same device both diffusion in an ammonia-containing atmosphere the nitride-forming elements in the metal surface as well as the nitriding of the thus enriched layer takes place. The diffusion of the nitride-forming elements, such as tungsten or molybdenum, which are applied to the item to be treated in any way can be done in an inert salt bath.

Gegenstand der Erfindung ist daher ein Verfahren zur Oberflächenveredlung metallischer Werkstücke durch Eindiffundieren nitridbildender Elemente und Nitrieren der damit angereicherten Schicht, und die Erfindung besteht darin, daß in ein und derselben Vorrichtung die Diffusionsbehandlung in einem inerten Salzbad vorgenommen wird, das unter einer N H3-haltigen Atmosphäre angeordnet ist, in welcher die Werkstücke nach dem Herausnehmen aus dem Salzbad unmittelbar anschließend nitriert werden.The invention therefore relates to a method for surface finishing of metallic workpieces by diffusing in nitride-forming elements and nitriding the enriched layer, and the invention consists in that in one and the same device carried out the diffusion treatment in an inert salt bath is, which is arranged under an atmosphere containing N H3, in which the workpieces be nitrided immediately after removal from the salt bath.

Die Temperatur und die Zeit der Diffusionsbehandlung richten sich vor allem nach der gewünschten Eindringtiefe und nach der Art des Grundwerkstoffes. Bei Grundwerkstoffen aus Eisen und Stahl haben sich Behandlungstemperaturen zwischen 900 und 1000° C bei einer Behandlungsdauer von 5 bis 6 Stunden als besonders günstig erwiesen. Nach erfolgter Diffusion werden die Werkstücke aus dem Bad herausgehoben und innerhalb der gleichen Vorrichtung in der gleichen ammoniakhaltigen Atmospäre bei einer Temperatur zwischen 400 und 600° C, vorzugsweise zwischen 450 und 560° C, der Nitrierung unterzogen. Die Dauer dieser Behandlung hängt von der Temperatur ab. Bei einer Temperatur von z. B. 530° C wird im allgemeinen eine Nitrierdauer von etwa 30 Stunden ausreichend sein.The temperature and the time of the diffusion treatment are directed especially according to the desired penetration depth and the type of base material. For base materials made of iron and steel, the treatment temperatures are between 900 and 1000 ° C with a treatment time of 5 to 6 hours are particularly favorable proven. After diffusion has taken place, the workpieces are lifted out of the bath and within the same device in the same ammonia-containing atmosphere at a temperature between 400 and 600 ° C, preferably between 450 and 560 ° C, subjected to nitration. The duration of this treatment depends on the temperature away. At a temperature of e.g. B. 530 ° C is generally a nitriding time of about 30 hours will be sufficient.

Beispiel Auf eine Probe aus Weicheisen mit 0,04 °/a C wurde eine etwa 0,1 mm dünne Schicht aus Molybdän aufgespritzt und in der erfindungsgemäßen Vorrichtung in der Salzschmelze bei einer Temperatur von 980° C durch 6 Stunden der Diffusionsbehandlung unterzogen. Nach dieser Behandlung wurde die Probe aus dem Bad herausgenommen und bei einer Temperatur von 530° C durch 30 Stunden in der gleichen Vorrichtung und in der gleichen ammoniakhaltigen Atmosphäre nitriert.Example On a sample of soft iron with 0.04 ° / a C was an approx 0.1 mm thin layer of molybdenum sprayed on and in the device according to the invention in the molten salt at a temperature of 980 ° C through 6 hours of diffusion treatment subjected. After this treatment, the sample was taken out of the bath and at a temperature of 530 ° C for 30 hours in the same device and nitrided in the same ammonia-containing atmosphere.

Die durch diese Behandlung erreichte Oberflächenhärte betrug bei Vickers-Härteprüfung bei 1 kg Belastung ungefähr 1300 kg/mm2.The surface hardness achieved by this treatment was in the Vickers hardness test at 1 kg load approx. 1300 kg / mm2.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. A method for the surface treatment of metallic workpieces by diffusing in nitride-forming elements and nitriding the layer enriched therewith, characterized in that the diffusion treatment is carried out in one and the same device in an inert salt bath which is arranged under an atmosphere containing NH. in which the workpieces are nitrided immediately after being removed from the salt bath.

2. The method according to claim 1, characterized in that when treating workpieces of iron and steel, the diffusion treatment between 900 and 1000 ° C and the nitriding treatment is carried out between 400 and 600 ° C. Considered publications: Swiss patent specification No. 277 400.