DE1925486C3 - Anwendung der lonitrierung auf Miniaturkugeln - Google Patents
Anwendung der lonitrierung auf MiniaturkugelnInfo
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Description
55
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine nwendung des an sich bekannten Verfahrens zur
itrierung der Oberfläche von Stahlkörpern in einer ickstoffhaltigen Gasatmotphäre unter der Einwiring
einer elektrischen Glimmentladung, die einerits ein Ionenbombardement auf die Oberfläche der
ahlkörper verursacht, das dieselben erhitzt, andererits atomaren Stickstoff in der Gasatmosphäre ersugt,
der auf die Stahlkörpcr-Oberflächen einwirkt, id außerdem durch Abstauben und Aufstäuben
metallischer Teile an der Oberfläche einen Stoffaustauich
bewirkt, welche Vorgänge eine Nitrierschicht auf den Stahlkörper-Oberflächen zur Folge haben.
Angewendet wird das Verfahren auf MiniaMirkugeln
aus Stahl, insbesondere aus rostfreiem Stahl, für hohe Beanspruchungen, also beispielsweise auf Kugeln für
Kugellager und andere Zwecke. Bei hohen mechanischen Beanspruchungen derartiger Miniaturkugeln
ist es erwünscht, dieselben ganz oder mindestens an der Oberfläche zu härten, um sie z. B. verschleißfester
zu machen. Je kleiner die Dimensionen sind, um so größer sind meist die mechanischen Beanspruchungen
an der Oberfläche; beispielsweise ist bei Kugeln mit einem Durchmesser kleiner als etwa
1,5 mm der Auflagepunkt bei Bewegungen auf einer ebenen Unterlage sehr klein, so daß ohne gehärtete
Oberfläche ein rascher Verschleiß zu befürchten ist. Bei der Verwendung von Stahlkugeln beispielsweise
in Kugelschreibern ist die Abnützung beim Gebrauch so erheblich, daß auch hierfür eine Oberflächenhärtung
unbedingt erforderlich ist.
Es existieren bekanntlich eine ganze Reihe von Härtungsverfahren für Werkstücke aus Stahl bzw.
aus rostfreiem Stahl. So kann beispielsweise durch Erhitzen von Kugeln auf etwa 1000° C und anschließendes
Abschrecken in einem ölbad eine beträchtliche Oberflächenhärte erzeugt werden. Diese
Härtung durch Abschrecken ist schon für größere Werkstücke nur schwierig zu beherrschen, für Kleinteile
und Miniaturkugeln führt eine solche Härtung aber zu unbefriedigenden Eigenschaften der gehärteten
Körper, da die sich bildende harte Oberflächenschicht meist spröde und ungleichmäßig ist, abgesehen
von der Tatsache, daß höhere Härtegrade als etwa 500 bis 800 Vickers nur schwer zu erreichen
sind. Dementsprechend haben sich auch derart gehärtete Stahlkugeln, beispielsweise bei der Verwendung
von Kugelschreibern, nicht gut bewährt, auch wenn sie aus rostfreiem Stahl hergestellt wurden,
da ihre Abriebfestigkeit beim Gebrauch nicht genügend groß war.
Es wurde auch bereits behauptet, daß bei derart gehärteten Miniaturkugeln aus rostfreiem Stahl die
Härte der Außenseite durch vielstündige Behandlung in einer Atmosphäre von Ammoniakgas bei Temperaturen
von 500 bis 5500C erhöht werden kann. Dieses bekannte Verfahren der Gasnitrierung kann
aber für rostfreie Stähle nur dann angewendet werden, wenn vorher eine komplizierte Entpassiviemng
der Oberflächen vorgenommen wird, die höchst umständlich ist und kaum gleichmäßig entpassivierte
Oberflächen liefert. Nur wenn die Entpassivierung gelingt, ermöglicht die Gasnitrierung eine weitere
Steigerung der Oberflächenhärte auf etwa 1000 bis 1100 Vickers, liefert aber bekanntlich sehr spröde
und leicht absplitternde Oberflächenschichten, was bei Kugeln zur Verwendung in Kugelschreibern odei
auch bei Kleinteilen für andere Zwecke einen bedeutenden Nachteil darstellt. Um derartige gasnitrierte
rostfreie Stahlkugeln für die Verwendung bei Kugelschreibern geeigneter zu machen, ist weiterhin vor
geschlagen worden, vor der Nitrierbehandlung du Oberfläche der betreffenden Kugeln mit einem Muste:
aus dicht benachbarten Vertiefungen zu versehen unc die Gasnitrierung dann solange fortzusetzen, bis eini
Schichtdicke erzielt ist, die alle Oberflächenvertiefun gen übertrifft. Auf diese Weise wird zwar eine guti
Griffigkeit solcher Slahlkugeln beim Gebrauch er
'.ielt, aber die der Schreibfläche zugekehrte Kugel- F i g. 2 eine Mikrofotografie eines Schliffbildes der
Dberfläche ist durch das Oberflächenmuster stark ver- äußeren Schicht eines Querschnitts entsprechend der
ringen, was trotz der gesteigerten Härte wieder eine Fig. 1, etwa 1000fach vergrößert,
ungenügende Gebrauchsdauer zur Folge hat. Außer- Fi g. 3 bis 6 je eine im Maßstab 15:1 vergrößerte
dem hat die Erfahrung gezeigt, daß derartige Kugeln 5 Fotografie des Aussehens handelsüblicher Stahl-
bei der Verwendung in Kugelschreibern sehr empfindlich
gegen sowohl beim Nichtgebrauch als auch beim Gebrauch des Kugelschreibers sich absetzenden
Staub sind, denn die feinen, sehr harten Staubpartikeln sammeln sich in den Vertiefungen und
bewirken beim Durchlauf der betreffenden Kugel durch die Kugelpfanne im Kugelschreiber eine Verletzung
sowohl der Kugeloberfläche als auch der Gleitflächen in der Kugelpfanne.
kugeln von 1,5 mm Durchmesser höchster Qualität aus rostfreiem Stahl mit gehärteter Oberfläche nach
Schlagbeanspruchung der einzelnen Kugeln durch einen aus 5 bzw. 10 bzw. 15 bzw. 20 cm Höhe frei
fallenden Stahlkörper von 100 g Gewicht,
F i g. 7 bis 10 je eine im Maßstab 15:1 vergrößerte Fotografie des Aussehens von Kugeln aus ähnlichem
Material wie bei Fig. 3 bis 6 nach der erfindungsgemäßen Behandlung der Oberfläche und nach iden-
Sowohl für Miniaturkugeln zur Verwendung in 15 tischer Schlagbeanspruchung,
Lagern oder Kugelschreibern als auch für andere Fig. 11 und 12 je eine im Maßstab 4:1 vergrö-
hoch belastete Kleinteile wurde es oisher als Mangel ßerte Fotografie von zwei Sorten Stahlkugeln nach
betrachtet, daß die Gasnitrierung wegen der erforder- einer Prüfung auf Korrosionsfestigkeit,
liehen Entpassivierung recht kompliziert ist und eine Obwohl sich die nachstehende Beschreibung und
weitere Steigerung der Oberflächenhärte über die 20 die erläuterten Ausführungsbeispiele lediglich auf
durch Gasnitrierung gelegentlich erzielbaren Werte Miniaturkugeln mit einem Durchmesser unterhalb
hinaus nicht möglich erschien.
Die vorliegende Erfindung bezweckt eine Beseitigung dieses Mangels durch Anwendung des Verfahrens
zur Nitrierung der Oberfläche von Stahlkörpern 25
in einer Gasatmosphäre unter der Einwirkung einer
elektrischen Glimmentladung, die einerseits ein
Ionenbombardement auf die Oberfläche vier Stahlkörper verursacht, das dieselben erhitzt, andererseits
atomaren Stickstoff in der Gasatmosphäre erzeugt, 30 freiem Stahl jeweils 1,1 rom lange Stücke abgeschnitder auf die Stahlkörper-Oberfläche einwirkt, und ten, zwischen den rotierenden Tellern einer Schleifaußerdem durch Abstäuben und Aufstäuben metal- maschine unter Druck während genügend langer Zeit lischer Teile an der Oberfläche einen Stoffaustausch in angenähert runde Rohlinge umgeformt und aus bewirkt, welche Vorgänge eine Nitrierschicht auf den diesen dann in weiteren Schleifprozessen die ge-Stahlkörper-Oberfiächen zur Folge haben. Dieses 35 wünschten Miniaturkugeln hergestellt. Von Bedcu-Vcrfahren ist als Ionitrierung bekannt, vor allem tung ist lediglich, daß die mit polierter Oberflächedurch die weiter unten angegebenen Patente der versehenen Stahlkugeln aus rostfreiem Stahl vor der Anmelderin, aber auch durch die USA.-Patentschrift Ionitrierung gut gereinigt und von allen Fettspuren 3108 900, wurde aber bisher nicht geeignet ge- an der Oberfläche befreit werden, beispielsweise halten für die gleichzeitige Behandlung einer Viel- 40 durch Waschen während einiger Minuten in einem zahl von Miniaturkugeln. Die erfindungsgemäße An- Bad aus Trichlorethylen.
in einer Gasatmosphäre unter der Einwirkung einer
elektrischen Glimmentladung, die einerseits ein
Ionenbombardement auf die Oberfläche vier Stahlkörper verursacht, das dieselben erhitzt, andererseits
atomaren Stickstoff in der Gasatmosphäre erzeugt, 30 freiem Stahl jeweils 1,1 rom lange Stücke abgeschnitder auf die Stahlkörper-Oberfläche einwirkt, und ten, zwischen den rotierenden Tellern einer Schleifaußerdem durch Abstäuben und Aufstäuben metal- maschine unter Druck während genügend langer Zeit lischer Teile an der Oberfläche einen Stoffaustausch in angenähert runde Rohlinge umgeformt und aus bewirkt, welche Vorgänge eine Nitrierschicht auf den diesen dann in weiteren Schleifprozessen die ge-Stahlkörper-Oberfiächen zur Folge haben. Dieses 35 wünschten Miniaturkugeln hergestellt. Von Bedcu-Vcrfahren ist als Ionitrierung bekannt, vor allem tung ist lediglich, daß die mit polierter Oberflächedurch die weiter unten angegebenen Patente der versehenen Stahlkugeln aus rostfreiem Stahl vor der Anmelderin, aber auch durch die USA.-Patentschrift Ionitrierung gut gereinigt und von allen Fettspuren 3108 900, wurde aber bisher nicht geeignet ge- an der Oberfläche befreit werden, beispielsweise halten für die gleichzeitige Behandlung einer Viel- 40 durch Waschen während einiger Minuten in einem zahl von Miniaturkugeln. Die erfindungsgemäße An- Bad aus Trichlorethylen.
wendung ist dadurch gekennzeichnet, daß das Ver- Das Verfahren der sogenannten Ionitrierung ist
fahren gleichzeitig auf eine Vielzahl von Miniatur- durch die Arbeiten und Schutzrechtc der Anmeldekugeln
aus hochlegierten, z. B. rostfreien Stählen. rin ebenfalls bekannt. Bei der vorliegenden Anwenohne
vorherige Entpassivierung, angewendet wird 45 dung der Ionitrierung befinden sich die Kugeln in
und eine duktile splitterfeste Haut mit mindestens einem Behälter, in welchem eine stickstoffhaltige
von etwa 1,5 mm beziehen, ist die Erfindung hierauf nicht beschränkt, sondern umfaßt auch andere Kleinieile
aus rostfreiem oder hicrmii verwandtem Stahl. Die Herstellung der Miniaturkugeln aus rostfreiem
Stahl bis zu ihrer Behandlung unter Anwendung des Verfahrens der sogenannten Ionitrierung ist allgemein
bekannt; hierbei werden beispielsweise von zylindrischen Stäben von etwa 1.1 mm Durchmesser aus rost-
1400 Vickershärtegraden und höchstens 0,02 mm Dicke auf der gesamten Oberfläche aller Kugeln erzeugt
wird.
Ferner betrifft die Erfindung Miniaturkugeln aus
hochlegierten, beispielsweise rostfreien Stählen mit
einer gehärteten äußeren Nitrierschicht auf einem
weicheren Kernmaterial, gekennzeichnet durch eine
sehr dünne, nicht mehr als 0,0? mm in das Kernmaterial sich erstreckende, Metallnitride enthaltende 55 dort durch die auf sie wirkenden Zentrifugalkräfte Schicht, die mindestens 1400 Vickershärtegrade be- festgehalten weiden. Die Innenwand mit dieser Kugelsitzt, mit einer Zwischenzone in das Kernmaterial schicht bildet die Kathode einer elektrischen Glimm-
hochlegierten, beispielsweise rostfreien Stählen mit
einer gehärteten äußeren Nitrierschicht auf einem
weicheren Kernmaterial, gekennzeichnet durch eine
sehr dünne, nicht mehr als 0,0? mm in das Kernmaterial sich erstreckende, Metallnitride enthaltende 55 dort durch die auf sie wirkenden Zentrifugalkräfte Schicht, die mindestens 1400 Vickershärtegrade be- festgehalten weiden. Die Innenwand mit dieser Kugelsitzt, mit einer Zwischenzone in das Kernmaterial schicht bildet die Kathode einer elektrischen Glimm-
Gasalmosphärc geschaffen wird, beispielsweise ein Gemisch aus Wasserstoff- und Stickstoffgas im Verhältnis
80:20. oder Ammoniakgas aus Flaschen. Eine große Anzahl von Miniaturkugeln befindet sich
in diesem Behälter in einer Schale mit gekrümmten Wandungen, die in rasche Rotation versetzt werden
kann, so daß sich die Kugeln längs der Innenfläche dieser Schale in einer einzigen Schicht ausbreiten und
von nicht weniger als 900 Vickershärtegraden übergeht, unter der Wirkung von Druckkräften den Verformungen
des Kernmaterials rißfrei folgt, Stoßbelastungen gegenüber splitterfest ist und eine glatte
porenfreie Außenfläche aufweist.
Die Erfindung ist nachstehend in einigen Ausführungsbeispielcn
an Hand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt
Fig. 1 eine Mikrofotografie eines Querschnitts
durch eine erfindungsgemäßc Miniaturkugel von etwa I mm Durchmesser, etwa 10Ofach vergrößert,
ι η'ladung, so daß auf die Oberfläche der Kugeln
durch du1; lononborharcienienl deren Erhitzung bi;
üui beispielsweise 520; C erfolgen k;mn. In der stick·
stoll'haltigcn Gasatmosphärc entsteht durch die elektrische Glimmentladung in bekannter Weise atomare]
Stickst.-if, der auf die erhitzte Oberfläche der Kugelr
einwirkt. Außerdem tritt in einer solchen Glimmentladung
die Abstäubung von Metalltcilchcn vor der Kugeloberflächc ein, gleichzeitig aber auch eini
Aufstäubung entsprechender Metallpartikel, so da£ ein Stoffaustausch an der Oberfläche stattfindet
Durch geeignete Wahl des Gasdruckes und der Betriebsspannung
kann das Ausmaß der Abstäubung der gebildeten Oberflächenschicht beeinflußt werden;
beispielsweise kann bei einem Gasdruck im Bereich von 0,1 bis 0,5 mm Hg bei einer Betriebsspannung
von 600 bis 1000 Volt eine so starke Abstäubung bewirkt werden, so daß trotz des Eindiffundierens
von Stickstoff in die Kugeloberfläche keine Vergrößerung des Durchmessers erfolgt, wie dies bei anderen
X 40 Cr 13 und werden nur relativ kurz, also nur
wenige Stunden bei Temperaturen behandelt, die etwas unterhalb oder etwas oberhalb von 500° C gelegen
sein sollen.
Die in F i g. 1 und 2 als Mikrofotografien wiedergegebenen Querschnitte stammen von einer derartigen
Kugel von etwa 1,05 mm Durchmesser, die während 3 Stunden bei etwa 490° C behandelt wurde.
Die Außenschicht dieser Kugel zeigt eine Härte von
Nitrierverfahren unvermeidlich ist. Um zu erreichen, io 1510 Vickers, bestimmt durch eine Mikrohärtedaß
sämtliche Teile der Oberfläche aller Kugeln in messung mit HV 0,2 kg. Die harte, Metallnitride entgleicher
Weise behandelt werden, wird die Rotation haltende äußere Schicht erstreckt sich gemäß Fig. 2
der die Kugeln tragenden Schalen zyklisch ver- etwa 0,01 mm von der Oberfläche aus in den Kern
ändert, so daß die Kugelschicht in bestimmten Zeit- und geht in das Kernmaterial mit einer deutlich sichtabsländen
zusammenfällt und bei erneuter Steigerung 15 baren Zwischenzone über. Diese Zwischenzone weist
der Rotationsgeschwindigkeit sich wieder bildet, wo- ebenfalls eine Dicke von etwa 0,01 mm auf, hat einen
bei aber die Lage der einzelnen Kugeln innerhalb der geringeren Stickstoffgehalt ate die Randzone und
Schicht willkürlich verändert ist. nähert sich in ihren Eigenschaften nach innen zu
Zur Schaffung einer für diese Ionisierung geeigne- mehr und mehr dem Kernmaterial. Das Kernmaterial
ten Glimmentladung ist ein sogenannter Anlaufvor- 20 selbst sollte eine Härte von nicht weniger als
gang notwendig, der beispielsweise in der deutschen 900 Vickers aufweisen; für die Stahlkugel gemäß
Patentschrift 10 58 806 näher beschrieben ist. Es ist Fig. 1 und 2 betrug die Kernhärte 980 Vickers. Bei
von Vorteil, wenn die Energie der Glimmentladung der Prüfung derart durch Ionitrierung gehärteten Kuauf
die Innenfläche der rotierenden Schale konzen- geln aus rostfreiem Stahl konnte nachgewiesen wertriert
ist, wozu geeignete Maßnahmen bereits in der 25 den, daß die dünne, Metallnitride enthaltende Außendeutschen
Patentschrift 1156 624 beschrieben sind. schicht bei konstanten hohen Druckkräften den Ver-Bcsonders
zu Beginn der Ionitrierung einer Vielzahl formungen des Kernmaterials folgen kann, ohne daß
von Stahlkugeln können durch winzige Verunreini- Risse auftreten. Gegenüber Stoßbelastungen haben
gungen an der Kugeloberfläche oder durch Gasaus- sich derartige Kugeln als äußerst splitterfest erwiesen,
brüche aus dem Kernmaterial unerwünschte Störun- 30 im Gegensatz zu Kugeln aus entsprechenden rostgen
der Glimmentladung stattfinden, deren Beseiti- freien Stählen, die mittels Gasnitrierung gehärtet
gung durch kurzzeitige Abschaltung der Stromzufüh- werden.
rung zweckmäßig ist, wie dies beispielsweise in Die viel größere Splitterfestigkeit bei Schlagbean-
den deutschen Patenten 10 29 641, 12 75 228 und spruchung von Kugeln aus rostfreiem Stahl von
12 75 229 beschrieben ist. Bei der Konstruktion des 35 1,5 mm Durchmesser nach erfolgter Ionitrierung im
Behälters müssen zur Aufrechterhaltung eines zuver- Vergleich zu handelsüblichen rostfreien Stahlkugeln
lassen Betriebes die Stromdurchführur.gen und höchster Qualität mit gehärteter Oberfläche zeigen
auch die Durchführung der Drehachse durch die die F i g. 3 bis 10. Es wurde auf jede einzelne der
Behälterwandung die Gesichtspunkte berücksichtigt Kugeln ein Stahlkörper von 100 g Gewicht frei aus
werden, die beispielsweise aus dem deutschen Patent 40 verschiedenen Höhen fallen gelassen, und zwar
14 40658 ersichtlich sind.
14 40658 ersichtlich sind.
Bei der Anwendung des oben beschriebenen Verfahrens der Ionitrierung auf eine Vielzahl von Kugeln
aus rostfreiem Stahl, beispielsweise der handelsüblichen Qualität X 40 Cr 13, gelingt es, eine gehärtete
Haut auf dem Stahlkern zu erzeugen, die eine Härte von mindestens 1400, falls erwünscht aber
auch bis 1600 Vickers Härtegrade aufweist. Eine Mikrofotografie des Querschnittes durch eine derart
behandelte Kugel gemäß den F i g. 1 und 2 zeigt, daß so gehärteten Oberflächen und Deformationen des
diese gehärtete Haut keine größere Dicke als 0,02 mm Kernmaterials (F i g. 5 und 6). Dagegen verursachen
die gleichgroßen Schlagbeanspruchungen bei den
ionitrierten rostfreien Stahlkugeln keinerlei Absplitterungen oder bleibende Deformationen, da die duktile
ionitrierte Oberfläche den elastischen Deformationen des Kernmaterials rißfrei folgen.
Die durch Ionitrierung gehärteten Kugeln mit dei duktilen, splitterfesten, dünnen Haut besitzen ein«
praktisch glatte Oberfläche. Durch einen kurzzeitiger
aber duktil und splitterfest. Es war bisher nicht be- 60 Läpp- oder Poliervorgang kann die Oberfläche wie
kannt, daß derart vorteilhafte Eigenschaften der der auf Hochglanz poliert werden.
Oberflächenschicht von Stahlkugeln aus rostfreiem Nach den bisherigen Untersuchungen werden di<
Oberflächenschicht von Stahlkugeln aus rostfreiem Nach den bisherigen Untersuchungen werden di<
Stahl ohne jede vorherige Entpassivierung erzielbar unterschiedlichen Eigenschaften, die sich bei der Be
sind, wenn das Verfahren der Ionitrierung auf solche handlung gleicher Stahlkugeln mit dem Verfahrei
Kleinteile angewendet wird. Die hierfür verwendeten 65 der Ionitrierung bzw. der normalen Gasnitrierun]
normalen, bereits gehärteten rostbeständigen Stahl- ergeben, von der Art der Bildung der harten Nitrid
kugeln bestehen zweckmäßigerweise aus Chrom- verursacht Bei der Gasnitrierung werden diese har
Nickel-Stählen etwa der handelsüblichen Qualität ten Nitride durch Diffusion von molekularem Stick
Fig.:
Höhe:
Höhe:
3 und 7
5 cm
5 cm
4 und 8
10 cm
10 cm
5 und 9
15 cm
15 cm
6 und 10 20 cm
Bei den auf herkömmliche Weise gehärteten rostfreien Stahlkugeln bewirkt bereits eine Fallhöhe von
10 cm (F i g. 4) sichtbare Deformierungen, und größere
Fallhöhen ergeben sogar Absplitterungen der
aufweist; bei kürzerer Behandlungszeit oder stärkerer Abstäubung kann die Schichtdicke auch noch verringert
werden, was für manche Anwendungszwecke vorteilhaft ist.
Gegenüber den durch Gasnitrierung erzeugten, gehärteten Schichten auf rostfreien Stahlkugeln wird
also eine wesentlich größere Härte erzielt; darüber hinaus ist die mittels der Ionitrierung erzeugte Haut
stoff vorzugsweise an den Korngrenzen gebildet. Bei der Ionitrierung dagegen findet infolge der Ionisierung
des Behandlungsgases eine interkristalline Diffusion von atomarem Stickstoff statt.
Die durch Anwendung der Ionitrierung gehärteten Stahlkugeln zeigen, beispielsweise bei der Verwendung
in Kugelschreibern, eine wesentlich größere Lebensdauer als alle anderen, bisher bekanntgewordenen
gehärteten Stahlkugeln. Irgendwelche Mangel bezüglich unzureichender Griffigkeit solcher Kugeln
sind nicht zu bemerken. Die verbesserten Eigenschaften sind natürlich nicht nur für Kugeln von Vorteil,
sondern für alle Kleinteile aus rostfreiem Stahl, die starken mechanischen Beanspruchungen unterliegen.
Insbesondere weisen ionitrierte Kugeln aus einem
Stahl jener Gruppe, der auch rostfreie Stähle angehören, eine höhere Korrosionsfestigkeit auf. Beispielsweise
zeigt die F i g. 11 das Aussehen von handelsüblichen Kugeln höchster Qualität mit gehärteter
Oberfläche nach einer Korrosionsprüfung in künstlichem Meerwasser gemäß DIN 50900 und 509Oi
(deutsche Industrienorm 50 900 und 50 905) bei einem pH-Wert von 7 bis 8 nach 21 Stunden. Es
waren 14 von 50 Kugeln zu mehr als der Hälfte ihrei Oberfläche mit einer rostbraunen bzw. graublaugrünen Schicht überzogen. Mehr als die Hälfte allei
Kugeln zeigte mehr oder weniger ausgedehnte Be· deckungen mit Eisen(III)-oxyd-hydrat; ein weiteres
Viertel wies eine Vielzahl kleinerer Korrosionsstellen auf. Im Gegensatz hierzu waren ionitrierte rostfreie
Stahlkugeln nach 21 Stunden einer gleichen Korrosionsbehandlung noch in sehr gutem Zustand, wie
Fig. 12 zeigt; nur bei wenigen Kugeln waren kleine, trübe Stellen vorhanden. In der Korrosionsfiüssigkeit
war nach 21 Stunden Versuchsdauer bei den ionitrierten Kugeln eine Menge von 0,0025 mg Eisen feststellbar,
bei den handelsüblichen Kugeln dagegen 0,075 mg Eisen.
Hierzu 4 Blatt Zeichnungen
Claims (6)
1. Anwendung des an sich bekannten Verfahrens zur Nitrierung der Oberfläche von Stahlkörpern
in einer stickstoffhaltigen Gasatmosphäre unter der Einwirkung einer elektrischen Glimmentladung,
die einerseits ein Ionenbombardement auf die Oberfläche der Stahlkörper verursacht,
das dieselben erhitzt, andererseits atomaren Stickstoff in der Gasatmosphäre erzeugt, der auf
die Stahlkörper-Oberflächen einwirkt, und außerdem durch Abstäuben und Aufstäuben vnetallischer
Teile an der Oberfläche einen Stoffaustausch bewirkt, welche Vorgänge eine Nitrierschicht
auf den Stahlkörper-Oberflächen zur Folge haben, dadurch gekennzeichnet, daß das Verfahren gleichzeitig auf eine Vielzahl
von Miniaturkugeln aus hochlegierten, z. B. rostfreien Stählen, ohne vorherige Entpassivierung.
angewendet wird und eine duktile, splitterfeste Kaut mit mindestens 1400 Vickersliärtegraden
und höchstens 0,02 mm Dicke auf der gesamten Oberfläche aller Kugeln erzeugt wird.
2. Miniaturkugeln aus hochlegierten, beispie'.sweise
rostfreien Stählen mit einer gehärteten äußeren Nitrierschicht auf einem weicheren Kernmaterial,
gekennzeichnet durch eine sehr dünne, nicht mehr als 0,02 mm in das Kernmaterial sich
erstreckende, Metallnitride enthaltende Schicht, die mindestens 1400 Vickershärtegrade besitzt,
mit einer Zwischenzone in das Kernmaterial von nicht weniger als 900 Vickershärtegraden übergeht,
unter der Wirkung von Druckkräften den Verformungen des Kernmaterials rißfrei folgt,
Stoßbelastungen gegenüber splitterfest ist und eine glatte, porenfreie Außenfläche aufweist.
3. Miniaturkugeln nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine Härte der Schicht im Bereich
von 1450 bis 1600 Vickers.
4. Miniaturkugeln nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine Zwischenzone von mehr als
0,01 mm Dicke.
5. Miniaturkugeln nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch ein Kernmaterial aus gehärtetem
rostfreiem Stahl mit einer Härte im Bereich von 950 bis 1100 Vickers.
6. Miniaturkugeln nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine bleibende Verformung des
Durchmessers von weniger als 0,1% bei einer 5" Stoßbelastung durch einen mit einer Geschwindigkeit
von 2 m pro see auftreffenden Stahlkörper
von 100 g Gewicht.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CH754568A CH503124A (de) | 1968-05-21 | 1968-05-21 | Verfahren zur Nitrierung der Oberfläche von Stahlkörpern |
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Publication Number | Publication Date |
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DE1925486B2 DE1925486B2 (de) | 1975-04-10 |
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GB8619436D0 (en) * | 1986-08-08 | 1986-09-17 | Verdict Ion Technology Ltd | Tooling |
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- 1969-05-20 FR FR6916263A patent/FR2008993A1/fr not_active Withdrawn
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
SH | Request for examination between 03.10.1968 and 22.04.1971 | ||
C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
E77 | Valid patent as to the heymanns-index 1977 | ||
EHJ | Ceased/non-payment of the annual fee |