DE2216688C3

DE2216688C3 - Verfahren zum Aufkohlen von Werkstücken aus Stahl, Wolfram und Molybdän mittels Kohlenstoff abgebender Gase in einer beheizbaren Vakuumkammer

Info

Publication number: DE2216688C3
Application number: DE2216688A
Authority: DE
Inventors: Ernest C. Providence R.I. Gronquist jun.; Donald A. Taft
Original assignee: Ci Hayes Inc Cranston Ri Us
Current assignee: Ci Hayes Inc Cranston Ri Us
Priority date: 1971-06-23
Filing date: 1972-04-07
Publication date: 1984-03-22
Also published as: IT959314B; FR2154398B1; IL38822A; ES404017A1; SU663316A3; CS168596B2; GB1382075A; SE383001B; DE2216688B2; US3796615A; JPS5129703B1; USRE29881E; FR2154398A1; DE2216688A1; IL38822A0; CA969841A

Description

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Die Erfindung Detrifft ein Verfahren zum Aufkohlen von Werkstücken aus Stuhl, Wti/ram und Molybdän mittels Kohlenstoff abgebende; Gase in einer beheizbaren Vakuumkammer, die nach dm Einführen der Werkstücke evakuiert und anschließend aufgeheizt wird und in die nach einer vorbestimmten Entgasungszeit das Kohlenstoff abgebende Gas eingeleitet wird.

Bei einem bekannten Verfahren der genannten Art (CA-PS 6 92 161) wird die Vakuumkammer nach Entgasung des Werkstückes bei einem möglichst hohen Vakuum einmalig mit dem Kohlenstoff abgebenden Gas gefüllt, und zwar mit einem Druck, der etwa bei 375 mm Hg oder höher liegen soll. Die Aufkohlungszeit liegt bei einer Stunde. Es ist dabei weiter bekannt, im Anschluß an die Einwirkung des Kohlenstoff abgebenden Gases eine Diffusionsperiode vorzusehen, während der in der Kammer wieder ein möglichst hohes Vakuum eingestellt wird.

Es ist weiter ein Aufkohlungsverfahren bekannt (US-PS 17 68 317), das unter Atmosphärendruck durchgeführt wird. Hierbei wird ein ständiger Strom von Kohlenstoff abgebendem Gas über das Werkstück hinweggeführt. Die Zufuhr dieses Gases wird jeweils unterbrochen, wenn eine Rußablagerung auf dem Werkstück auftritt bzw. zu erwarten ist Nach Unterbrechung der Zufuhr des Kohlenstoff abgebenden Gases wird die das Werkstück aufnehmende Retorte entweder mit der sich dann einstellenden Atmosphäre gehalten oder es wird ein oxidierendes bzw. neutrales Gas in die Retorte eingeleitet

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren der eingangs erwähnten Art zu schaffen, mit dem die Aufkohlung in wesentlich kürzerer Zeit durchführbar ist als mit dem bekannten Verfahren und bei dem die Aufkohlung sehr exakt steuerbar ist.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß das Gas in einer solchen Menge eingeleitet wird, daß der Partialdruck des Kohlenstoffes gleich dem Sättigungsdruck des Kohlenstoffes in der Kammer oder kleiner als dieser ist und daß während der Aufkohlung die Vakuumkammer in periodischen Abständen evakuiert und anschließend wieder bis zu dem vorbestimmten Druck mit dem Gas gefüllt wird.

Vorzugsweise wird im Anschluß an die auf eine Gaseinleitung folgende Evakuierung jeweils eine Diffusionsperiode vorgesehen.

Vorzugsweise sollte die Vakuumkammer vor der Gaseinleitung und während der Diffusionsperioden bis auf ein Vakuum von mindestens 0,1 mm Hg evakuiert werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist im nachstehenden im einzelnen beschrieben und mit Ausführungsbeispielen erläutert Wesentliche Daten des erfindungsgeinäßen Verfahren sind in der Zeichnung dargestellt

F i g. 1 zeigt ein Diagramm eines typischen Ablaufes des Verfahrens gemäß der Erfindung,

F i g. 2 zeigt in einem Diagramm den Kohlenstoffgehalt erfindungsgemäß behandelter Werkstücke in Abhängigkeit vom Druck des Aufkohlungsgases in der Vakuumkammer und der Anzahl der Aufkohlungspulse während eines Aufkohlungszyklus,

F i g. 3 zeigt in einem Diagramm den Kohlenstoffgehalt behandelter Werkstücke in Abhängigkeit vom absoluten Druck in der Vakuumkammer,

Fig.4 zeigt in einem Diagramm die erzielte Randzonentiefe der Aufkohlung in Abhängigkeit von der Anzahl der Aufkohlungspulse,

Fi g. 5 bis 12 zeigen Mikrofotografien von Schnittbildern verschiedener Werkstücke, die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren unter unterschiedlichen Bedingungen behandelt worden sind.

Für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens können bekannte Vakuumöfen mit beheizbaren Vakuumkammern verwendet werden.

Das Diagramm nach F i g. 1 stellt beispielhaft den Ablauf eines erfindungsgemäßen A ufkohlungs-Zyklus dar. Die Mittellinie in Fig. 1 verdeutlicht den Atmosphärendruck und die Raumtemperatur. Oberhalb der Mittellinie sind die Temperaturen des Ofens während des Aufkohlungsprozesses aufgetragen und unterhalb der Mittellinie die absoluten Drücke bzw. das Vakuum. Die Temperatur und das Vakuum sind jeweils über der Zeit aufgetragen.

Vor Beginn eines Aufkohlungs-Zyklus ist es wichtig, daß die Vakuumkammer des Vakuumofens einschließlich der Heizelemente und anderer sich in der Vakuumkammer befindenden Teile sowie die Werkstükke entgast und desoxidiert werden, so daß sich in der Vakuumkammer während des Aufkohlungsprozesses keine Verunreinigungen befinden. Nachdem ein vorbestimmtes Vakuum erreicht ist, wird die Heizung eingeschaltet Die Ofentemperatur ist vorgewählt und sollte bei einem normalen Aufkohlungszyklus 1038° C betragen, da die Gegenstände bei dieser Temperatur leicht entgast und desoxidiert werden und das Werkstück beschleunigt Kohlenstoff absorbiert Da die optimale Temperatur materialabhängig ist kann auch bei anderen Temperaturen einschließlich höherer Temperaturen gearbeitet werden. Zum Beispiel kann Molybdän bei einer Aufkohlungstemperatur in der Größenordnung von 1482⁰C und 1649°C behandelt werden. Wolfram erfordert eine noch höhere Temperatur. Es sei abschließend bemerkt, daß die Temperaturen in dem Ofen im allgemeinen beachtlich höher sind als die Temperaturen, bei denen bei bekannten Aufkoh-

längsverfahren gearbeitet wird.

In den meisten Fällen wird eine Ausgasungszeit von 15 bis 30 Minuten bei ca. 0,1 mm Hg-Säule genügen, um alle Oxidationsgase und andere Verunreinigungen zu entfernen. Nach Beendigung der Ausgasungsperiode beginnt der Aufkohlungsprozeß.

Das in F i g. 1 dargestellte Diagramm eines Arbeitszyklus zeigt den Beginn des Auspumpens bei Atmosphärendruck und 223° C In ca. 15 Minuten Ist die Vakuumkammer bis auf einen Druck von 0,1 mm Hg-Säule evakuiert Sodann werden die Heizelemente eingeschaltet und in etwa 15 Minuten ist die vorgegebene Arbeitstemperatur von 1038°C erreicht Das Ausgasen findet in weiteren 15 Minuten statt, wobei die Vakuumkammer auf einen Druck von ca. 0,1 mm Hg-Säule gehalten wird. Insgesamt umfaßt dieser Reinigungs- oder Ausgasungsabschnitt des Arbeitszyklus 30 Minuten.

Nunmehr beginnt der Aufkohlungszyklus, in dem die Vakuumkammer bis auf einen absoluten Druck von ca. 50 mm Hg-Säule mit kohlenstoffabgebendem Gas gefüllt wird, das Methan (CH₄) enthält (Puls A\ Dieser FüUvorgang dauert ca. 2 Minuten. Das kohlenstoffhaltige Gas könnte nunmehr sofort aus der Vakuumkammer wieder abgepumpt werden. Vorzugsweise ist jedoch, wie in F i g. 1 dargestellt, eine Absorptions-Periode von 2 Minuten vorgesehen, bevor der Abpumpvorgang wieder einsetzt Das Abpumpen der kohlenstoffhaltigen Atmosphäre dauert ca. 2 Minuten, bis ein Vakuum von 0,1 mm Hg-Säule wieder erreicht ist Da aus der kohlenstoffhaltigen Atmosphäre bereits Kohlenstoff von der Oberfläche des Werkstückes absorbiert worden ist beginnt nun eine sogenannte Diffusions-Periode für ca. 5 Minuten, in der der Druck in der Kammer auf nahezu 0,1 mm Hg-Säule gehalten wird. Der Puls A ist dann beendet und es folgt ein weiterer Puls B, dessen Ablauf im wesentlichen dem des Pulses A entspricht und an den sich ein drittel¹ Puls C anschließt Nach Ende der Diffusionsperiode des Pulses C wird Stickstoff in die Vakuumkammer geleitet, bis ein reduziertes Vakuum von ca. 305 mm Hg-Säule erreicht ist Damit ist der Aufkohlungsprozeß abgeschlossen.

Das Werkstück kann anschließend einer Kornrückfeinung unterworfen werden. Zu diesem Zweck wird die Temperatur in der Vakuumkammer auf einen Wert von etwa 538° C bei einem Druck von ΐ05 mm Hg-Säule abgesenkt. Danach wird die Temperatur bis auf einen Wert von etwa 816° C angehoben und anschließend wird die Vakuumkammer erneut bis auf ca. 0,1 mm Hg-Säule evakuiert Nach etwa 15 Minuten wird erneut Stickstoff eingeleitet, bis sich das Vakuum auf einen Wert von 305 mm Hg-Säule eingestellt hat Unter Beibehaltung dieses Unterdruckes von ca. 305 mm Hg-Säule in dem Ofeninneren wird das Werkstück in ein Öl-Bad eingegeben und dadurch in üblicher Weise gehärtet

Die Tiefe der Aufkohlungszone wird im wesentlichen durch die Anzahl der Pulse bestimmt. Der prozentuale Anteil des Kohlenstoffes, der in der aufgekohlten Randzone des Werkstückes enthalten ist, kann durch den absoluten Druck in der Vakuumkammer vorbestimmt werden. In diesem Zusammenhang sei erwähnt, daß durch Veränderung des absoluten Druckes in der Heizkammer und durch Veränderung der Anzahl der Pulsierungsstöße während eines Aufkohlungszyklus der prozentuale Anteil des Kohlenstoffes in der gehärteten Randzone des Werkstückes bis zum Sättigungsverhältnis von 22% variiert werd jn kann.

Wie erwähnt ist die von dem behandelten Werkstück absorbierte Kohlenstoffmenge direkt proportional dem absoluten Druck in der Heizkammer. Diese Gesetzmäßigkeiten werden in den F i g. 2 und 3 näher dargestellt Die Ergebnisse in Fig.2 wurden an Hand von sechs Stahlplatten von annähernd 0,13 mm Dicke und mit 0,08% Kohlenstoff bei einer Aufkohlungstemperatur von 1038° C erzielt Der absolute Druck in der Vakuumkammer wurde variiert und jedes Stück wurde einer Anzahl von Pulsen mit dem kohlenstoffabgebenden Gas ausgesetzt Die Diffusions-Periode eines jeden Pulses betrug annähernd 5 Minuten. Wie aus Fig.2 hervorgeht, nimmt bei steigendem absoluten Druck in der Vakuumkammer die prozentuale Absorption von Kohlenstoff durch das Material bis zu einem Sättigungswert von ca. 2,2% zu. Es ist weiter ersichtlich, daß die prozentual absorbierte Kohlenstoffmenge ebenfalls der Anzahl der Pulse in einem Aufkohlungszyklus proportional ist

Aus F i g. 3 erkennt man, daß die prozentual von dem Werkstück absorbierte Kohlenstoffmenge proportional dem absoluten Druck des kohlenstoffatgebenden Gases in der Vakuumkammer ist Diese Beziehung geht schon aus den Darstellungen gemäß F i g. 2 hervor. Aus F i g. 3 ist jedoch ersichtlich, welche gewünschten prozentualen Kohlenstoffanteile in der aufgekohlten Randzone des Werkstückes mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erzielt werden können, indem der absolute Druck in der Vakuumkammer nach der Rückfüllung mit kohienstoffabgebendem Gas vorbestimmt wird. In Fig.4 ist die Abhängigkeit der Randzonentiefe von der Pulszahl wiedergegeben.

An Hand der nachfolgend beschriebenen Beispiele wird gezeigt wie der absolute Druck in der Vakuumkammer variiert werden muß, um eine aufgekohlte Randzone mit den gewünschten Ergebnissen zu erhalten. Die Beispiele, die nur eine kleine Auswahl der Möglichkeiten darstellen, sollen weitere Merkmale der Erfindung verdeutlichen.

Beispiel 1

Es wird Bezug genommen auf die Mikrofotografie gemäß F i g. 5. Das Schiiffbild der Randzone wurde von einem nach dem Verfahren behandelten Exzenter erhalten, der aus einem Stahl mit 0,08—0,13% C; 03-0,6% Mn; max. 0,05% Si; max. 0,04% P; Rest Fe besteht Während des Aufkohlungszyklus wurden die nachfolgenden Bedingungen eingehalten und folgende Ergebnisse erzielt:

Anzahl der Pulse mit kohienstoffabgebendem Gas und
Diffusionsperiode
Fülldruck
Temperatur

Beim Werkstück erzielte effektiv aufgekohlte Ranc^one

Nach der Wärmebehandlung
erhaltene Härte

drei bei 5 Minuten

60 mm Hg-Säule
1038°C
0,508 mm

Randzoiier;- "rtockwell-

tiefe (mm) C-Härte

0,051 61,1

0,254 56,5

0,508 58,0

0,762 50,8

Beispiel 2

Es wird Bezug genommen auf die Mikrofotografie gemäß Fig.6, die das Schnittbild eines aufgekohlten Polschuhes aus einem Siliciumstahl mit 2,5% Si; max. 0,5 C; Rest Fe zeigt Die mit dem Aufkohlungsprozeß erzielten Werte sind wie folgt:

FOIIdruck

Temperatur Beim Werkstück erzielte

effektiv aufgekohlte

Randzone

Nach der Wärmebehandlung erhaltene Härte

Anzahl der Pulse mit kohlen-	drei bei 5	Minuten	Rockwell·
stoffabgebendem Gas und			C-Härte
Diffusionsperiode			64,5
Fülldruck	60 mm Hg-Säule	61,5
Temperatur	1038⁰C	574
Beim Werkstück erzielte effek	0330 mm	49^
tiv aufgekohlte Randzone
Nach der Wärmebehandlung	Randzonen-
erhaltene Härte	tiefe (mm)
	0,051
	0.127
	0.254
	0,381

Beispiel 3

Es wird Bezug genommen auf die Mikrofotografie gemäß F i g. 7. Diese zeigt einen aufgekohlten Gegenstand aus Stahl mit 0,19-0,25% C; 135-1,65% Mn; max. 0,15-030 Si; max. 0.035% P; max. 0,035% S; Rest Fe, der durch folgenden Aufkohlungsprozeß erhalten wurde:

Anzahl der Pulse mit	10 bei 5 M	irsiten	Rockwell- C-Härte	%C
kohlenstoffabgebenden			53,2
Gas und Diffusions			543	0,74
periode			58,0	046
Fülldruck	25 mm Hg-Säule
Temperatur	1038⁰C
Beim Werkstück erzielte	0408 mm
effektiv aufgekohlte
Randzone
Nach der Wärmebehand lung erhaltene Härte	Rand zonen tiefe i[mm)
	0,051
	0,254
	0408
Beispiel 4

Es wird Bezug genommen auf die Mikrofotografie gemäß F i g. 9, die einen Teil eines Getriebe-Zahnrades aus einem Stahl, wie er in Beispiel 3 angegeben ist, nach der Aufkohhing zeigt Während des Aufkohlungszyklus wurden folgende Bedingungen eingehalten und dabei folgende Ergebnisse erzielt:

Anzahl der Pulse mit kohlenstoffabgebendem Gas und Diffusionsperiode

!0 bei 5 Minuten

54 mm Hg-Säule 1038⁰C 0408 mm

Randzonentiefe (mm)

Rockwell-C-Härte

0,051 54,2

0.254 56,2 1,84

0408 55,5 1.44

Beispiel 5

Die Mikrofotografie gemäß F i g. 8 zeigt ein Zahnrad aus einem Stahl, wie er in Beispiel 3 angegeben ist, das ähnlich uciTi «j'gckouiicn Zshürsd in Bcispis! 4 und der dargestellten Fig.9 ist In dem vorliegenden Beispiel wurde der Aufkohlungsprozeß ohne Anwendung der Pulse mit kohlenstoffabgebendem Gas durchgeführt In der Vakuumkammer wurde bei 1038°C ein Aufkohlungsdruck von 45 mm Hg-Säule aufrechterhalten. Le-

diglich zu Beginn wurde das aufkohlende Gas in die Heizkammer eingeführt und verblieb dort für 70 Minuten. Nach dem Evakuieren des kohlenstoffhaltigen Gases ^a der Kammer wurde der aufgekohlte Gegenstand untersucht und eine effektive Randzonen-

dicke von 0,254 mm festgestellt Ein merkbarer Anstieg des prozentualen Kohlenstoffgehütes in dem Werkstück konnte nicht beobachtet werden.

Beispiel 6

Die Versuche, wie sie für das vorliegende Beispiel 6 und das nachfolgend beschriebene Beispiel 7 durchgeführt wurden, sollen die Beziehungen zwischen der erzielbaren Randzonentiefe und der Anzahl der pro Aufkohlungszyklus benutzten Pulse verdeutlichen. In Fig. 11 ist ein Gegenstand aus einem Stahl 0,14— 0.20% C; 1,00-130% Mn; max. 0,40% P; max. 0,08-0,13% S; Rest Fe nach der Aufkohlung dargestellt, wobei die Ergebnisse unter folgenden Bedingungen erzielt wurden:

Anzahl der Pulse mit kohlen	60	Beispiel	drei bei 5 Minuten	7	% C	^r
stoffabgebendem Gas und				Ϊ
Diffusionsperiode			036
50 Fülldruck			0,77
Temperatur		0,45
Beim Werkstück erzielte effek	20 mm Hg-Säule		1
tiv aufgekohlte Randzone	1038⁰C		sX
55 Vergleich der Randzonentiefe	0,635 mm	5*- ft
und des % C
	Randzonen
	tiefe (mm)	§
0,254
O4O8
0,762 .

Es wird Bezug genommen auf die Mikrofotografie gemäß Fig. 12, die ein Werkstück aus einem Stahl entsprechend dem in Beispiel 6 aufgekohlten Werkstück zeigt, bei dem jedoch während des Aufkohlungszyklus

sechs Pulse mit aufkohlendem Gas in der Heizkamrner vorgenommen wurden. Die erzielten Ergebnisse zeigen, daß die Randzonentiefe direkt von der Anzahl der Pulse abhängt Wie aus Fig. 12 hervorgeht, ist die Randzonentiefe ca. 50% größer als die in Fig. 11 dargestellte, wobei bemerkt werden muß, daß die doppelte Anzahl von Pulse»?, pro Aufkohlungszyklus verwandt wurde. Die Bedingungen dieses Aufkohlungszyklus und die erzielten Ergebnisse sind wie folgt:

IO

Anzahl der Pulse mit kohlenstoffabgebendem Gas und Diffusionsperiode Fülldruck Temperatur

Vergleich der Randzonentiefe in % C

sechs bei 5 Minuten

20 mm Hg-Säul« 1038⁰C

Randzonentiefe (mm)

%C

0.254	1,01
0,508	0.90
0,762	0,69
1,020	0,44
1,270	0,30

20

25

In weiteren Beispielen wurde ein Gegenstand aus gesintertem, nicht rostendem Stahl aufgekohlt, und zwar vcmittels eines einmaligen Einströmens eines kohlenstoffabgebenden Gases in die Vakuumkammer bei einer Temperatur von 1038^eC Eine Diffusions-Periode von 20 Minuten bewirkte eine Randzonentiefe von 0,254 mm.

Ein Werkstück aus gesintertem Eisen mit 3% Kupfer wurde ebenfalls durch einmaliges Eingeben von kohienstoiiabgebendem Gas in die Vakuumkammer bei einer Temperatur von 1038" C aufgekohlt Bei einer Diffusions-Periode von 20 Minuten wurde eine Randzonentiefe von 0,254 mm erzielt

Dieser Prozeß erfolgte zusammen mit einer Löttechnik, bei der ein Gegenstand aus Stahl mit einem anderen Stahlgegenstand — Stahlsorte entsprechend der in Beispiel 1 angegebenen — unter Zugabe von Kupferlot in der Kammer bei einer Temperatur von zunächst «5 1121°C zusammengelötet wurde. Danach wurde die Temperatur in der Kammer auf 1038⁰C abgesenkt und der normale Aufkohlungszyklus durchgeführt

Wie aus der vorstehenden Beschreibung hervorgeht und wie es aus den angeführten Beispielen ersichtlich ist, so kann der Aufkohlungsprozeß unter den verschiedensten Aufkohlungsdrücken durchgeführt werden. Der Druck für das kohlenstoffabgebende Gas kann von 0 bis zum Sättigungsdruck in der Vakuumkammer variiert werden. Normalerweise variiert der Druck von Fall zu Fall, da die von dem Werkstück absorbierte Kohlenstoffmenge proportional dem absoluten Druck in der Aufkohlungskammer ist

Der Gesamtdruck des kohlenstoff abgebenden Gases kann zur Bestimmung des Partialdruckes des Kohlenstoffes in der Vakuumkammer während des Aufkohlungszyklus benutzt werden. Somit kann der Paitialdruck des Kohlenstoffes entsprechend der Oberflächengröße des aufzukohlenden Werkstückes variiert wer den, um so ein vorher ausgewähltes Kohlenstoff-Potential aufrechtzuerhalten. Der Fülldruck des kohlenstoffabgebenden Gases kann entsprechend eingestellt werden.

Wie bereits erwähnt, kann der Temperaturwert während des Aufkohlungszyklus ebenfalls variiert werden. Dies hängt von dem zu behandelnden Material ab. Die Temperatur in der Aufkohlungskammer kann bis zu 2760° C gesteigert werden, sofern in der Ofenanlage und dem zu behandelnden Werkstück dafür die Voraussetzungen gegeben sind.

Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung ist darin zu sehen, daß die aufgekohlte Randzonentiefe genau bestimmt und ebenfalls die prozentuale Aufkohlung des Werkstückes genau vorher festgelegt werden kann. Diese genaue Beeinflussung des Aufkohlungsprozesses wird möglich durch die Einbringung eines Kohlenstoff-Spenders, wie zum Beispiel Methangas, in die evakuierte Kammer und durch Steuerung der Äüfköuiurigskonzcritration vermittels des Druckes und der Temperatur. Da zusammen mit einer relativ hohen Temperatur ein relativ hohes Vakuum zur Anwendung kommt, kann das gewünschte Ergebnis durch einfaches Vorbestimmen der Anzahl der Pulse mit kohlenstoffabgebendem Gas, das in die Kammer eingeleitet wird, und des Fülldruckes, der nach Einlassen des Gases in die Kammer erreicht wird, erhalten werden.

Das Verfahren eignet sich sowohl für Chargenbetrieb als auch für einen kontinuierlichen Betrieb in einem Durchlaufofen mit Eingangs- und Ausgangsschleusen.

Es sei weiterhin hervorgehoben, daß die Zeit für die Aufkohlung bei einem Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung wesentlich gegenüber der erforderlichen Zeit bei den bekannten Verfahren verringert worden ist.

Hohe Temperaturen in dem Aufkohlungsprozeß sind grundsätzlich vorteilhaft, da die Kohlenstoff-Absorption ärs dem Werkstück exponential mit der Zunahme der Temperatur ansteigt

Durch das Einleiten eines Aufkohlungsgases in mehreren Pulsen und das dann folgende Evakuieren der Vakummkammer für eine bestimmte Zeit vermag der Kohlenstoff, der in der Aufkohlungs-Atmosphäre enthalten ist leichter in die Oberfläche des zu behandelnden Werkstückes einzudringen. Gleichzeitig wird eine Entfernung unerwünschter Moleküle aus der Umgebung des zu behandelnden Werkstückes bewirkt so daß nach der Evakuierung durch erneutes Einleiten einer kohlenstoffhaltigen Atmosphäre in die Vakuumkammer der Kohlenstoff des Aufkohlungsgases leichter von dem Werkstück absorbiert werden kann. Darüber hinauf verbessert das Arbeiten mit mehreren Pulsen die Verteilung des Kohlenstoffes um das zu behandelnde Werkstück, so daß bei bestimmten Werkstücken, die mit einer unregelmäßigen Oberfläche versehen sind, die Pulstechnik eine ausreichende Aufkohlung des Metalls mit dem gewünschten Endergebnis sicherstellt

Durch Anwendung der Pulstechnik und genauer Regelung des Vakuums und der Temperatur in der Vakuumkammer kann der Aufkohlungsprozeß so gesteuert werden, daß eine restliche oder zurückbleibende Absorption oder Diffusion verhindert wird, wodurch eine Aufkohlung mit vorbestimmten Charakteristiken, wie zum Beispiel Härtungstiefe, Kohlenstoffaufnahme und Härte, erzielt werden kann.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Aufkohlen von Werkstücken aus Stahl, Wolfram und Molybdän mittels Kohlenstoff abgebender Gase in einer beheizbaren Vakuumkammer, die nach dem Einführen der Werkstücke evakuiert und anschließend aufgeheizt wird und in die nach einer vorbestimmten Entgasungszeit das Kohlenstoff abgebende Gas eingeleitet wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Gas in einer solchen Menge eingeleitet wird, daß der Partialdruck des Kohlenstoffes gleich dem Sättigungsdruck des Kohlenstoffes in der Kammer oder kleiner als dieser ist und daß während der Aufkohlung die Vakuumkammer in periodischen Abständen evakuiert und anschließend wieder bis zu dem vorbestimmten Druck mit dem Gas gefüllt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Anschluß an die auf eine Gaseinleitusig folgende Evakuierung jeweils eine Diffusions-Periode vorgesehen wird.

3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Vakuumkammer vor der Gaseinleitung und während der Diffusions-Perioden bis auf ein Vakuum von mindestens 0,1 mm Hg-Säule evakuiert wird.