DE2715745A1 - Oberflaechengehaertete stahlerzeugnisse und verfahren zu ihrer herstellung - Google Patents
Oberflaechengehaertete stahlerzeugnisse und verfahren zu ihrer herstellungInfo
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Description
ΡΛΤ 1-,NiTANWA:.TL A. GRUNBCKKR
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H. K
IVi-I. JG
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K. SCHUMANN
Ort HPH MAT ·»!-*_■ M-hä
P. H. JAKOB
DIPL.-ΙΝΓΪ
C3. BEZOLD
8 MÜNCHEN d'2
7. April 197/ P 11 526-Woo
NISSAN IiOTOR COI-IPAInY, LIMITED
No. 2, Takara-machi,
Kanagawa-ku, Yokohama City, Japan
No. 2, Takara-machi,
Kanagawa-ku, Yokohama City, Japan
Oberflächengehärtete Stahlerzeiignisse und Verfahren zu
ihrer Herstellung
Die Erfindung betrifft die Nitrierung (Nitrierhärtung) von StahlerzGUgnissen, sie betrifft insbesondere ein
Stahlerzeugnis, das mit einem getrennten Erzeugnis in Eingriff stehen soll (dazu passen soll) unter Ausbildung
eines gleitenden oder rollenden Oberflächen-Oberflächen-Kontakts,
sowie ein verbessertes Nitrierverfahren zur Herstellung desselben.
Die Härtung des Oberflächenbereiches von Stahlerzeugnissen
kann erzielt werden durch Eindiffundieren von Stickstoff in den Oberflächenbereich bd erhöhten Temperaturen. Dieses
Verfahren ist unter der Bezeichnung "Nitrierung" bzw. 11Nitrierhärtung"
bekannt. Ira Prinzip handelt es sich bei der Nitrierung um eine Kaltverfestigung von Stahl, die auf
die Bildung von stabilen Verbindungen (Nitriden) zurückzuführen ist. Die übliche Quelle für aktiven Stickstoff
709843/080$
N (oat») saaue? telex of.-rrsno teles«/·μμι: μονλ«·λτ telc-kooe»ι:π
für öle Nitrierung ist. Ai^uioniakgay. Bei der Niurierungstemperatur
zersetzt sich mindestens ein Teil des Ammoniakgases
an der Oberfläche des Stahls unter Freisetzung von aktivem
Stickstoff. Der freigesetzte Stickstoff dringt ein ur.d diffundiert
in den Stahl, so daß dor Stahl von dor Oberfläche
her allmählich nitriert wird.
Wenn die Nitrierung bei einem Stahlt-.rzeugnis durchgeführt
wird, das mit einen getrennten Erzeugnis in der Weise in
Eingriff stehen soll (diesem entsprechen soll), daß ein gleitender oder rollender Oberflächen-Oberil&chen-Kontakt
entsteht, besteht das Problem, daß das nitrierte Erzeugnis eher schlechte Eigenschaften hat In bezug auf das glatte
Eingreifen (Passen) in das entsprechende Gegenstück, insbesondere während der Anfangsstufo der Verwendung, unabhängig
davon, ob es sich dabei um den Eingriff in Form eines Reibkontaktes wie im Falle von Laufbuchsen oder in
Form eines Ineinandergreif-Kontakts wie im Falle von Zahnrädern (Getrieben) handelt.
Ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Stahlerzeugnis
anzugciben, das in ein anderes (getrenntes) Erzeugnis
so eingreift, daß ein gleitender oder rollender Oberflächen-Oberflächen-Kontakt
entsteht und das eine gutη Verschleißfestigkeit
zusammen mit dor'Eigenschaft aufweist,
von Beginn der Verwendung an glatt in das entsprechende Gegenerzeugr.is
einzugreifen (zu passen). Ziel der Erfindung ist es ferner, ein verbessertes Nitrierverfahren zur Herstellung des
oben genannton Stahlerzeugnisses anzugeben.
Das erfindungsgemäße Stahlerzeugnis weist eine Nitrio;;chicht,
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bad
die einen Oberflächen! >areich da.^ Erzeugnisses bildet, imfl
eine oxydierte Schicht auf, welche den äußersten Teil der
Nitridschicht darstellt..
Bei dem hier verwendeten Ausdruck "Nitridschicht" bandelt
es sich um eine Schicht, in der MüLallnitride vorhanden
sind als Folge der Nitrierung oder Weichnitrierurig des
Stahlerzeugnisses. Die Metallnitride können auch in der oxydierten Schicht enthalten sein. Die Dicke der oxydierten
Schicht liegt vorzugsweise innerhalb des Bereiches von etwa
1 bis etwa 10/Utn.
Das einen weiteren Gegenstand der Erfindung bildende verbesserte
Nitrierverfahron zur Herstellung des vorstehend beschriebenen Stahlerzeugnisses ist dadurch gekennzeichnet,
daß man ein Stahlerzeugnis in einer 1 bis 10 Vol.%
Sauerstoff enthaltenden Ammoniakgasatmosphäre erhitzt. Zur Erzielung der Anwesenheit von Sauerstoff in der Ammoniak·
gasötmosphäre kann Luft verwendet werden. In diesem Falle
beträgt die Luftmenge in dem Awmoniakgas 5 bis 50 Vol%.
Nach diesem Verfahren kann eine Nitrierung (Nitrierhärtung) des Stahlerzeugnisser; und eine Oxydation eines Oberflächenabschnittes
des nitrierten Bereiches gleichzeitig erzielt
werden. Dies hat für die großtechnische Anwendung des Verfahrens große Vorteile. Die Oberflächenoxydation kann erfindungsgemäß
auch dadurch erzielt werden, daß man ein Stahlerzeugnis, das bereits in eii^.er keinen oder weniger
als 1 Vol.7, Sauerstoff (oder variier alt; 5 Vol.% Luft) enthaltenden
Aff'iioniakga'ο ^ruosphärii nitriert oder v;eich-nitriert
worden ist,.incbr vorn Lohaiui herchriebenc-n . Sauerstoff enthaltenen Amiiioni.iikfjasatwo^phcire erhitzt.
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In d:i cserr. Faj.lc. hormon, clic bf.it1 cn Erhitzungsstuf'ea 'Pachainander
(ohne zv/.'ue r.enzeiL.l.Lcna;. Abkühlen 'Or. Erzeugnisses zwischen
d;-»n beiden Er hit rungs: stufen) durchgeführt v/erden, wobei man mit d;;r Zugabe des SiiU^rstoffn orlc.v der Lu it', zu dsm
kontinuierlich ^gofüh^ten Ammoniak am 3ndö der ernten Erhitzii
stufe beginnt, während dar» Erhitzen fortgesetzt wird. Es ist
aber auch möglich, die beiden ErhiLzun^sstufen mit einem
ZeiLctbotand Gä/'v;ischc?.n durchzüfüliren, ?;ο daß dar; Erzeugnis
einmal von dem Ariimonial-. getrennt und/oder gekühlt wird.
Das Erhitzen in 1 bis 10 Vol./!, Sciuerstoff (oder 5 bis 50
Vol.% Luft) enthaltendem /\i:imoniak wird vorzugsweise bei
einer Temperatur innerhalb des Bereichss von 450 bis 650 C
durchgeführt.
Die erfindungsgeroäß hergestellte oxydierte Schicht wird
leicht abgerieben im Vergleich zv. einer nach einem üblichen Nitrierverfahren erzeugten Nitridschicht. Das erfindungsgeniäße
Stahlerzeugnis paßt sich glatt in ein anderes (davon
getrenntes) Erzeugnis ein, praktisch von Beginn der Verwendim;;
an, aufgrund dieser Eigenschaft der oxydierten Schicht. Da durch den Abrieb der oxydierten Schicht die härtere
Nitridschicht freigelegt wird, waist das Stahlerzeugnis
während seiner Verwendung eine gute Verschleißfestigkeit
auf.
Ein bevorzugLü:i- Gedanke· der Erfindung liegt in einem oberf
iachengehärteten Stahlctzeugnii., das in ein anderes (davon
get:. romites) Evzeugru τ :;o eingreifen (passen) soll, daß ein
gleitender c ]■-. ν roliciuk'r Oberi i 'riehen- Obej-f lachen-Kontakt
et.T.'.U: wird, .Λ-:; ch Erhii'.von des St uh ler ?. ei ι .'',nis se s in L bis
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10 Vol./i Sauerstoff enthaltendem Amrnr.-niakgas. Das behandelte
Erzeugnis weist als äußersten Abschnitt einer Nitridschicht: eine oxydierte Schicht auf. Die oxydierte Schicht reibt
sich leichter ab pls die Nitridschicht, t:o daß das Erzeugnis die Eigenschaft hat, praktisch von Beginn seiner Verwendung an glatt in ein anderes (davon getrenntes) Erzeugnis sich einzupassen, und außerdem weist es eine gute Verschleißfestigkeit während der nachfolgenden Verwendung auf.
sich leichter ab pls die Nitridschicht, t:o daß das Erzeugnis die Eigenschaft hat, praktisch von Beginn seiner Verwendung an glatt in ein anderes (davon getrenntes) Erzeugnis sich einzupassen, und außerdem weist es eine gute Verschleißfestigkeit während der nachfolgenden Verwendung auf.
Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die beiliegenden
Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Fig« 1 ein Diagramm, weiches die Abhängigkeit der Dicke einer
in einem nitrierten Stahlerzeugnis gebildeten oxydierten Schicht von der Menge der in dem für die Nitrierung
verwendeten Ammoniak vorhandenen Luft, die experimentiell
bei drei verschiedenen Stahltypen ermittel wurde, zeigt;
Fig. 2 die Abhängigkeit der Dicke der oxydierten Schicht von der Erhitzungstemperacurj
Fig. 3 die Abhängigkeit der Dicke der oxydierten Schicht von
der Erhitzungszeit;
Fig. 4 ein Diagramm, welches das Programm eines Langzeitversuchs
zeigt, der mit erfindungsgemäßen Automobilgetrieben
durchgeführt wurde;
durchgeführt wurde;
Fig. 5 ein Diagramm,welches das Ergebnis des oben genannten
Langzeitversuchs angibt, und
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Fig. 6 υ lid 7 jeweils Mikro[ kotographion. welche die Mikrostrukturen
von r.vc?i verschieden' .nitrierten und oxydierten
SUihleu r.ls Beispiele für n^ch dem erfindungs
gemäßen Ve rf ?,h:>: cn hergestellte Produkte zeigen.
Wenn die Nitrierung von St;,hl mit er Verwendung eines Getragenes
aus .Ammoniakgas und Luft (oder Sauerstoff) durchgcführ'.:.
v.'ird, v/ird eine oxydierte Schicht bis zu einer bestimmten
Dicke auf der nitrierten Oberfläche gebildet. Die Dicke der oxydierten Schicht hängt in erster Linie von der Menge der
Luft oder des Sauerstoffs ab, die dem Ammoniak zugesetzt sind. Die Abhängigkeit wurde experimentie11 für verschiedsxie
Stähle trmittclt« So zeigt beispielsweise die Fig. 1 der beiliegenden Zeichnungen die Versuchsergebnisse, die mit
drei Stahltypen, nämlich einem Kohlenstoff-Baustahl SS41,
einem Chromstahl SCr4 und einem wärmebeständigen Stahl (Nickel-Chrom-Stahl) SUK-3 erhalten wurden, wenn die Nitrierung
(begleitet von einer Oberflächenoxydation) 90 min lang
bei 570 C durchgeführt wurde. Wie daraus zu ersehen ist, nimmt die Dicke der oxydierten Schicht nahezu direkt proportional
zur Menge der dem Ammoniak zugesetzten Luft zu, so lange die Luftia-.mge oberhalb eines kritischen Wertes
liegt, utid es ist schwierig, eine oxydierte Schicht einer
beträchtlichen Dicke zu erzeugen, wenn die Luftmenge unterhalb
diese:; Wertes liegt. Der untere Grenzwert der Luftwege in A:fi'T;oriak wird aufgrund dieser Vcrsuchsergebnisr-e
i-::finduri,'-.i;;;^n!üß auf 5 Vol./. (die? entspricht 1 Vol.% im
F-.Π ο cV·'- Vcrwencinu;; von Sauerstoff) festgesetzt» Der obere
fr.·,
J1Kt. .-!vi 50 VoW,'; (jO Vol.% für Sauer-
? ι 0 R06
BAD ORIGINAL
stoff dam /Υιΐν,αυηϊέίΙς. la einer größeren Menge zugesetzt wird.
Zweitens wird dio Zersetzimg des Ammonia! s übp.ru;ü.ßig stark
gefördert unter BiJ dung einer großen Menge Wasserdampf,
v?enn mehr als I>O % Luft (mehr- als IO % Saicrstoff) Jn dem
Ammoniak vorhanden sind, was aazv. führt, d-ß die nitrierte.
Oberfläche ihre Glätte verliert und die Gebrauchsdauer
(Lebensdauer) des Nitriorungsofins verkürzt wird.
Die Dicke der oxydierten Schicht hängt auch von den Erhitzungsbadingu-igen
ob. Die Fig. 2 zeigt dio Versuchsp.rgebnisse.
die mit den drei oben genannten Stahltypen erzielt wurden
beim Variieren der Erhitzungstemperatur, während die Luftmenge
in dem Ammoniak bsi 10 VoI,% und die Erhiczungszeit
bei 90 min konstant gehalten wurden. Unter diesen Bedingungen kann die oxydierte Schicht bis zu einer geeigneten Dicke
mit guten physikalischen Eigenschaften erzeugt werden, indem man die Erhitzungntemperatur innerhalb des Bereiches
von etwa 500 bis etwa 650 C ausv.'ähit. Im u 11 gemeinen ist
es unerwünscht, die Erh.i tzungstferr.peratur auf weniger als 450 C
herabzusetzen, weil \vedi?r die oxydierte Schicht noch die darunterliegende
Nitridßchicht eine ausreichende Dicke besitzt und deshalb das Produkt' keine ausreichend hohe Verschleißfestigkeit
aufweist. E'" ist auch unerwünscht, die Erhitzung:;"
temperatur auf' einen Wert oberhalb etwa 650 C zu erhöhen, v?eil
dies zu einer Verringerung der Harte der Nitridschicht, d. h. einer Verringerung der Verschleißfestigkeit des Produktes,
führt.
Die Dicke dci: oxydiert-. iSchicht; nimmt mit zunehmender Nitrit-Tungsdauer
(und 0xyini.ioo^dau2r) zu. Wena die oben genannten
ri.i.'.'i Stahl type-η unter !;>t;sabo von 10 Vol. "L Luft zu Am
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bsi 570"C behandelt wurden, variierte die Dicke, der oxydierten
Schichten >ait der Änderung der Eriiit7:un5,y:.clt wie in
Fig. 3 angegeben.
Dementsprechend ki/rm die Bildung der oxydierten Schicht gesteuert
werden zur Erzeugung einer Dicke, die geeignet ist, um den behandelten Stahlerzcmgnis die Eigenschaft zu verleihen,
daß es gl.'iuc in ein anderes (davon getrenntes) Erzeugnis
paßt bei einer gleichzeitig hohen Verschleiß!:astig··
kait, in-dem man die Mc:na<;.c der Luft oder des Sauerstoffs in
dem Ammoniak, die i.?rhitzui)~stcmperatur und die Erhitzungezeit
in verschiedenen Kombinationen festlegt. Eine optimale
Dicke der oxydierten Schicht liegt in der Regel innerhalb des Bereiches von etwa 1 bis etwa 10 ,um.
Die Erfindung wird durch die folgenden Beispiele nähe·: erläutert,
ohne jedoch darauf beschränkt zu sein.
=ispiel 1
Bei dem Stahler^eugnis dieses Beispiels, das nitriert v.nd
oxydiert wurde, handelte es sich uir ein Automobilgotricbe.
Früher v/urden die; dafür verwendeten Zahnräder in dar Regel
aus Ciinsatzhärtbaren Stählen durch Carburierung, Abschreckungshärtung
und Tetnperung hergestellt. Heutzutage werden Baustähle mit Tiefen-Härtungseigenschaften (z<
B. ein hochfester Chromstahl SCr4) im allgemeinen als Material für
inneren Zahnrader (Kupp Lungshülsen) von Automobilkraftübertr/.jungen
verv;endet und einer nitrierung; τη it Ainmoiiiokgas
unterworfen, urn die Vcischleißf«stigknit der Getriebe b^'-v.'. Zahnrädr-i· bei hoher Geschwindigkeit ?.<λ
709843/0806 -
BAD OBlGlNAL
Ai
Bei den konventionellen Nitrlerverfahrer» wird dem Ananoniakgas
nicht absichtlich Luft oder Sauerstoff zugespitzt, sondern Luft ist manchmal in einer Menge von weniger als 5 Vol.%
des Ammoniaks vorhanden (d. h. die vorhandene Sauerstoffmenge
beträgt vrenigjr als 1 Vol.%, abezogen auf das Ammoniak).
Das nach einem konventionellen Nitrierverfahren gehärtete
innere Zahnrad (Hohlrad) greift wegen der zu großen Härte der Nitvidschicht zu Beginn der Verwendung nicht glatt in
die äußeren Zahnräder der Kraftübertragung ein. Wenn ein
nitriertes Zahnrad in carburierte Zahnräder eingreift, ist ein glattes Schalten r.ur möglich, nach dem eine Glättung
(z. B. in Form eines Prüfetandtests) für eine beträchtliche
Zeitdauer durchgeführt woi-den ist. Im Falle von Hochpräzisionszahnrädern
bzw. -getrieben führt eine hohe Härte der Nitridschicht manchmal dazu, daß die Zahnradoberflächen
Kratzer erhalten, was zu Schwierigkeiten beim Schalten führt.
Ein inneres Zahnrad (Kupplungshülse) aus SCr4 für eine Automobil-Kraftübertragung wurde in gewissen Mengen hergestellt
und in zwei Gruppen unterteilt. Die Zahnräder der
erstem Gruppe wurden einem konventionellen Nitrierverfahren unterworfen, bei dem die Zahnräder 90 min lang in Ammoniakgas
auf 370 C erhitzt wurden. In diesem Falle enthielt das Ammoniakgas 1 Vol.% Luft. Die Zahnräder einer zweiten Gruppe
wurden bei der gleichen Temperatur für den gleichen
Zeitr.nr, behawieit, diesmal waren jedoch 6 Vol.% Luft in
dem /vauioi-'iakga:; enthalten. Als Ergebnis erhielt man eine
oxydi·.'.χif ScIiIr])I einer Dicke von c\ v'ä 4 ,um in dem OberfläcV.Xu,-reich
Cc-r Kitrid.vchicht.
7 0(i 843/0806
BAD ORIGINAL
Die behandelten Zchiirader der beiden Gruppen v.urden einzeln
niit äußeren Zahnrädern i.n Eingriff gebracht s die in ein·?« konventionellen
Carb^rierungsvorf alr-ron hergestellt v;ordan warevi,
\mter Bildung einer Kraftübertragung. Jede Kraftübertragung
wurde einem Prüist.anotest als Glättung unterworfen, wobei
die Getriebeschaltung und die Laufgeschwindigkeit (Fshrzeuggeschwindigkeit)
wie in Fig. 4 angegeben eingestellt vurder,„
Bei der ersten Gruppe von Zahnrädern bzw. Getrieben (nitriert nach dem konventionellen Verfahren) vjurde eine glatte Getriebeschaltung
erzielt, wenn diese Operation etwa 50 Zyklen erreichte,
das gleiche Ergebnis wurde jedoch bei der z\7eiten Gruppe von Zahnrädern bzw. Getrieben (erfindungsgemäß behandelt)
erzielt, wenn man die Glättungtoperation nur für 10 Zyklen durchführte.
Dann wurde der Prüfstandversuch (gemäß dem Programm der Fig.
4) bis zu 500 Zyklen als Dauerlauftest durchgeführt und der Verschleiß der einzelnen inneren Zahnräder wurde, gemessen
anhand der abgeriebenen Dicke.geprüft. Das dabei erhaltene
Ergebnis ist in der Fig. 5 dargestellt, in der dieKurven I und II die erste bzw. die zweite Gruppe von inneren Zahnrädern
darstellen. Die zweite Gruppe von Zahnrädern wies in der Anfcngsslr..
fe der Verv?endung einen größeren Abrieb auf als die erste Grmro.vnY.r,v
rädern, die auf konventionelle Weise nitriert worden waren. Die zweite Gruppe wies jedoch während des nachfolgenden kontinuierlichen
Betriebs einen geringeren Abrieb und einen geringeren Gesatntabrieb nach Beendigung des Teste auf als die
erste Gruppe. Ein solcher Unterschied in bezug auf den Abrieb
J ' 1. ein Beweis dnfi.ir. daß dir·, o-.ydierte Sdicht dor er-.',L
cn Gruppe von ".,-.inii;' ' -<·■■ wahrend uc.r Anfandst t.ufe υ or Ver-
\,vnd n;·'.<■··. nbi ■.:;·.! elx η w
< <\' iod zur Vcib^sr-ciun?, des f-l/uu-.n
7i: ν 84 3/0806 ■
Eingreifens der inneren Zahnräder in die äußeren Zahnräder diente. Während des DauerlaufVersuchs konnte jede Getriebeschaltung
in der Kraftübsrtraguig, welche die zweite Gruppe
von Zahnrädern aufwies, sehr glatt durchgeführt werden.
Wenn die 90-minütige Wärmebehandlung bei 570 C bei dem
gleichen inneren Zahnrad unter Erhöhung der in dem Ammoniakgas
vorhandenen Luftmenge auf 20 Vol.% durchgeführt wurde, hatte die oxydierte Schicht eine Dicke von etvra 7/iim. Die
Eingreifeigenschaften und die Verschleißfestigkeit des Zahnrades
waren von denjenigen der oben beschriebenen zweiten Gruppe nicht stark verschieden.
Bei den inneren Zahnrädern (Hohlrädern) von Automobilkraftübertragungen
wurde klargestellt, daß die erfindungsgemäße
Nitrierungs-Oxydierungs-Behandlung vorzugsweise durchgeführt wird durch Zugabe von 5 bis 10 Vol.% Luft zu Ammoniakgas,so
daß die oxydierte Schicht bis zu einer Dicke von etwa 2 bis etwa 5yum gebildet werden kann.
Ein hochfester Bau-Chromstahl SCr4 wurde in einem 6 Vol.% Luft enthaltenden Ammoniakgasstrum 90 min lang auf 570 C
erhitzt. Die Fig. 6 zeigt in Form einer Mikrophotographie in 400-facher Vergrößerung die MikroStruktur eines Oberflächenbereiches
des behandelten Stahls. Eine Nitridschicht 10 wurde mit einer Dicke von etwa 15yUm, von der Oberfläche
ab gemessen, gebildet und eine etwa 5/Um dicke oxydierte
Schicht 20 besetzte einen Oberflächenbereich der Nicridschicht
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- ΨΤ -
10. Die Bezugsziffer 30 zeigt eine Diffusioncschicht an
und die Bezugsziffer 40 zeigt das Grundmaterial(Trägermaterial)
an.
Der Chromstahl des Beispiels 2 wurde nitriert durch Erhitzen in einem 1 Vol.% Luft enthaltenden Ammoniakgasstrom
auf eine Temperatur von 570 C für einen Zeitraum von 60 min. Dann wurde die Luftmenge in dem Ammoniak
auf 50 Vol.% erhöht und das Erhitzen vmrde weitere 15 min
lang bei 570 C durchgeführt. Die Fig. 7 zeigt in Form einer Mikrophotographie in 400-facher Vergrößerung die
MikroStruktur eines Oberflächenbereiches des so behandelten Stahls. Die Dicke der oxydierten Schicht 20 betrug
etwa 7,5 ,um und die Gesamtdicke der Nitridschicht 10 (einschließlich der oxydierten Schicht 20) betrug
etwa 15 ,um.
Die Erfindung wurde zwar vorstehend unter Bezugnahme auf bevorzugte Ausführungsformen näher erläutert, es
ist jedoch für den Fachmann selbstverständlich, daß sie darauf keineswegs beschränkt ist, sondern daß diese
in vielfacher Hinsicht abgeändert und modifiziert werden können, ohne daß dadurch der Rahmen der vorliegenden
Erfindung verlassen wird.
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Leerseite
Claims (8)
1. Stahlerzeugnis, das mit einem anderen (davon getrennten)
Erzeugnis in Eingriff steht zur Herstellung eines Oberflächen
Ober.flächeri-Koiitakts, gekennzeichnet durch
eine Nitridschacht, die einen Oberflächenbereich des Stahlerzeugnissts
bildet, und eine oxydierte Schicht, welche den äußersten Teil der Nitridschicht bildet.
2. Stahlerzeugnis nach Anbruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die oxydierte Schicht eine Dicke aufweist, die innerhalb des Bereiches von etwa 1 bis etvra IO ,um liegt.
3.' Verfahren sura Härten eines Stahlerzeugnisses, das mit
einem anderen (davon getrennten) Erzeugnis in Eingriff stehen soll zur Herstellung eines Oberflachen-Oberflächen-Kontaktε,
das eine gute Verschleißfestigkeit und die Eigenschaft aufweist,
glatt in das andere (davon getrennte) Erzeugnis iia
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ORIGINAL INSPECTED
wesentlicher! von üeglrm der Verwendung an zu nassen. insi">o<-o;"i~
dere nach den Anspruch« 1 vniu 2, dadurch gekannte3 dmei"., da(3
man ein Stahlerzeugnis in einer I bis 10 Vol.% Sauerstoff crthaltenden
Λνπ-noaiakgafiatnosphäre erhitzt, so daß ein Obertiächenboreich
des Stahlersougnicces nitriert wird unter L-ildu^ic:
eine r oxydierten Schicht als äußerstem Teil der nitrierten
Schicht.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß
man eine Ainmoniakgasatmosphäre verwendet, die 5 bis 50 Vol.7c
Luft als Sauerstoffquelle enthält.
5. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß man das Stahlerzeugnis vor Durchführung der in Anspruch 3 angegebenen
Verfahrensstufe in einer weniger als 1 Vol.% Sauerstoff enthaltenden Ammoniakgasatmosphäre erhitzt.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß man die beiden Erhitzungsstufen nacheinander ohne Unterbrechung
des Erhitzens und des Kontakts des Stahlerzeugnisses mit dtrn
Ammoniakgas durchführt.
7. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß
man die beiden Erhitzungsstufen mit einem Zeitabstand dazwischen durchführt, wobei das Stahlerzeugnis einmal abgekühlt.
und von dem Aminoniakgas getrennt wird.
8. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 3 bis
7, dadurch gekennzeichnet, daß man das Erhitzen bei einer Temperatur
innerhalb des Bereichen von 450 bis 650 C durchführt.
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BAD ORIGINAL
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3880676A JPS52138027A (en) | 1976-04-08 | 1976-04-08 | Ferrous member superior in initial fitting and wear resisting property and production process therefor |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE2715745A1 true DE2715745A1 (de) | 1977-10-27 |
Family
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE19772715745 Withdrawn DE2715745A1 (de) | 1976-04-08 | 1977-04-07 | Oberflaechengehaertete stahlerzeugnisse und verfahren zu ihrer herstellung |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4131492A (de) |
| JP (1) | JPS52138027A (de) |
| DE (1) | DE2715745A1 (de) |
| GB (1) | GB1522447A (de) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0077627A2 (de) * | 1981-10-15 | 1983-04-27 | LUCAS INDUSTRIES public limited company | Bestandteile aus Korrosionsbeständigem Stahl und Verfahren zur Herstellung |
| EP0122762A1 (de) * | 1983-04-14 | 1984-10-24 | LUCAS INDUSTRIES public limited company | Bauteile aus korrosionsbeständigem Stahl und Verfahren zu deren Herstellung |
| DE3502143A1 (de) * | 1984-01-23 | 1985-08-01 | Nippon Piston Ring Co., Ltd., Tokio/Tokyo | Stahlkolbenring |
| FR2588281A1 (fr) * | 1985-10-08 | 1987-04-10 | Air Liquide | Procede de traitement thermique pour la realisation de pieces en acier resistant a la corrosion |
| EP0229325A2 (de) * | 1981-10-15 | 1987-07-22 | LUCAS INDUSTRIES public limited company | Verfahren zur Herstellung korrosionsbeständiger Werkstücke aus Stahl |
| WO1991004351A1 (en) * | 1989-09-22 | 1991-04-04 | Ashland Oil, Inc. | Process for protective finishing of ferrous workpieces |
| DE10127020A1 (de) * | 2001-06-01 | 2002-12-12 | Federal Mogul Friedberg Gmbh | Kolbenring mit einer Oxid-Nitrid-Verbundschicht |
| US7179341B2 (en) * | 2002-09-20 | 2007-02-20 | Mitsubishi Materials Corporation | Integrated sprocket and housing and manufacturing method therefor |
Families Citing this family (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4334552A (en) * | 1980-04-11 | 1982-06-15 | Hr Textron Inc. | Diverter valve |
| JPS6313844Y2 (de) * | 1981-02-27 | 1988-04-19 | ||
| ZA827448B (en) * | 1981-10-15 | 1983-08-31 | Lucas Ind Plc | Corrosion resistant steel components and method of manufacture thereof |
| JPS5866001U (ja) * | 1981-10-26 | 1983-05-04 | 株式会社神戸製鋼所 | 竪型圧延機 |
| US4756774A (en) * | 1984-09-04 | 1988-07-12 | Fox Steel Treating Co. | Shallow case hardening and corrosion inhibition process |
| JPS61186469A (ja) * | 1985-02-15 | 1986-08-20 | Tokyo Netsu Shiyori Kogyo Kk | 複合熱処理方法 |
| US5037491A (en) * | 1986-02-28 | 1991-08-06 | Fox Patrick L | Shallow case hardening and corrosion inhibition process |
| JPS62251525A (ja) * | 1986-04-23 | 1987-11-02 | Ntn Toyo Bearing Co Ltd | プランジング型等速ジヨイントの外輪 |
| GB2208658B (en) * | 1987-07-17 | 1992-02-19 | Lucas Ind Plc | Manufacture of corrosion resistant steel components |
| JPH05148612A (ja) * | 1991-11-25 | 1993-06-15 | Nippon Piston Ring Co Ltd | ピストンリングの製造方法 |
| DE50001540D1 (de) * | 2000-02-04 | 2003-04-30 | Ipsen Int Gmbh | Verfahren zum Nitrieren und/oder Nitrocarburieren von höher legierten Stählen |
| WO2002009903A1 (fr) * | 2000-08-01 | 2002-02-07 | Aisin Aw Co., Ltd. | Roue d'engrenage, procede et dispositif pour realiser la finition de la face dentee de cette roue d'engrenage |
| DE10062431A1 (de) * | 2000-12-18 | 2002-06-20 | Continental Teves Ag & Co Ohg | Hydraulischer Kolben sowie Verfahren zu seiner Oberflächenbehandlung |
| JP5317552B2 (ja) * | 2008-06-26 | 2013-10-16 | オーエスジー株式会社 | 転造ダイス |
| KR101327136B1 (ko) * | 2011-09-19 | 2013-11-07 | 기아자동차주식회사 | 고강도 변속기기어 및 그 제조방법 |
| DE102014004311A1 (de) * | 2014-03-25 | 2015-10-01 | Andreas Stihl Ag & Co. Kg | Kette für ein Arbeitsgerät, Verfahren zur Herstellung eines Bolzens für eine Kette und Verfahren zur Herstellung eines Treibglieds für eine Kette |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2513302A (en) * | 1945-02-17 | 1950-07-04 | Armco Steel Corp | Black oxide coated nitrided stainless steel product |
| US3802933A (en) * | 1970-03-04 | 1974-04-09 | Surface Technology Corp | Composite nitrided materials |
| GB1351234A (en) * | 1970-07-21 | 1974-04-24 | Nissan Motor | Process for forming a soft nitride layer in a metal surface |
| US4017336A (en) * | 1972-04-05 | 1977-04-12 | Exxon Reseaarch And Engineeering Company | Surface treatment of metals |
| RO74414A2 (ro) * | 1974-03-23 | 1981-09-24 | Institutul De Cercetari Si Proiectari Tehnologice Pentru Sectoare Calde,Ro | Procedeu de nitrurare ionica |
| US3943010A (en) * | 1974-06-12 | 1976-03-09 | Allegheny Ludlum Industries, Inc. | Process for producing austenitic ferrous alloys |
-
1976
- 1976-04-08 JP JP3880676A patent/JPS52138027A/ja active Granted
-
1977
- 1977-04-06 US US05/785,235 patent/US4131492A/en not_active Expired - Lifetime
- 1977-04-07 DE DE19772715745 patent/DE2715745A1/de not_active Withdrawn
- 1977-04-07 GB GB14874/77A patent/GB1522447A/en not_active Expired
Cited By (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4596611A (en) * | 1981-10-15 | 1986-06-24 | Lucas Industries | Corrosion resistant steel components and method of manufacture thereof |
| EP0077627A3 (en) * | 1981-10-15 | 1984-10-10 | Lucas Industries Public Limited Company | Corrosion resistant steel components and method of manufacture |
| EP0229325A3 (en) * | 1981-10-15 | 1988-09-21 | Lucas Industries Public Limited Company | Corrosion resistant steel components and method of manufacture |
| EP0229325A2 (de) * | 1981-10-15 | 1987-07-22 | LUCAS INDUSTRIES public limited company | Verfahren zur Herstellung korrosionsbeständiger Werkstücke aus Stahl |
| EP0077627A2 (de) * | 1981-10-15 | 1983-04-27 | LUCAS INDUSTRIES public limited company | Bestandteile aus Korrosionsbeständigem Stahl und Verfahren zur Herstellung |
| US4563223A (en) * | 1983-04-14 | 1986-01-07 | Lucas Industries | Corrosion resistant steel components and method of manufacture thereof |
| EP0217420A2 (de) * | 1983-04-14 | 1987-04-08 | LUCAS INDUSTRIES public limited company | Korrosionsgeschützte Werkstücke aus Stahl und Verfahren zu ihrer Herstellung |
| EP0217420A3 (en) * | 1983-04-14 | 1988-09-21 | Lucas Industries Public Limited Company | Corrosion resistant steel components and method of manufacture thereof |
| EP0122762A1 (de) * | 1983-04-14 | 1984-10-24 | LUCAS INDUSTRIES public limited company | Bauteile aus korrosionsbeständigem Stahl und Verfahren zu deren Herstellung |
| DE3502143A1 (de) * | 1984-01-23 | 1985-08-01 | Nippon Piston Ring Co., Ltd., Tokio/Tokyo | Stahlkolbenring |
| FR2588281A1 (fr) * | 1985-10-08 | 1987-04-10 | Air Liquide | Procede de traitement thermique pour la realisation de pieces en acier resistant a la corrosion |
| WO1991004351A1 (en) * | 1989-09-22 | 1991-04-04 | Ashland Oil, Inc. | Process for protective finishing of ferrous workpieces |
| DE10127020A1 (de) * | 2001-06-01 | 2002-12-12 | Federal Mogul Friedberg Gmbh | Kolbenring mit einer Oxid-Nitrid-Verbundschicht |
| US6726216B2 (en) | 2001-06-01 | 2004-04-27 | Federal-Mogul Friedberg Gmbh | Piston ring with oxide-nitride composite layer |
| DE10127020B4 (de) * | 2001-06-01 | 2004-07-08 | Federal-Mogul Friedberg Gmbh | Kolbenring mit einer Oxid-Nitrid-Verbundschicht |
| US7179341B2 (en) * | 2002-09-20 | 2007-02-20 | Mitsubishi Materials Corporation | Integrated sprocket and housing and manufacturing method therefor |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| GB1522447A (en) | 1978-08-23 |
| JPS52138027A (en) | 1977-11-17 |
| JPS554833B2 (de) | 1980-02-01 |
| US4131492A (en) | 1978-12-26 |
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