DE2943585A1

DE2943585A1 - Verfahren zum erhoehen der haerte und verschleissfestigkeit der oberflaeche eines staehlernen werkstuecks

Info

Publication number: DE2943585A1
Application number: DE19792943585
Authority: DE
Inventors: Antrag Auf Nichtnennung
Original assignee: Hollingsworth GmbH
Current assignee: Hollingsworth GmbH
Priority date: 1979-10-29
Filing date: 1979-10-29
Publication date: 1981-04-30
Also published as: DE2943585C2; CH644404A5

Description

Verfahren zum Erhöhen der Härte und Verschleiß-
festigkeit der Oberfläche eines stählernen Werkstücks Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erhöhen der Härte und Verschleißfestigkeit der Oberfläche eines stählernen Werkstücks, insbesondere eines Sägezahndrahtes für Kardenbeschläge, in dem Titanborid, Titannitrid und/oder Titankarbid aus der Gasphase, die einen Titanspender und einen Bor-, Stickstoff- und/oder Kohlenstofflieferanten enthält, bei erhöhter Temperatur als dünne Schicht auf dem Werkstück abgeschieden wird.
Bei einen bekannten derartigen Verfahren wird die Oberfläche eines Sägezahndrahtes karbonitriert. Es hat sich gezeigt, daß derart gehärtete Sägezahndrähte verhältnismänig spröde sind und daß die gehärtete Schicht leicht rissig wird und daher nicht die erwartete Lebensdauer mit sich bringt.
Es ist auch bereits bekannt, anstelle eines Kohlenstoffstahls als Basismaterial für einen Sägezahndraht ein synthetisches Harz zu verwenden und nach Ausformung desselben zu einer Sägezahndrahtform,die Oberfläche mit einer harten Schicht zu überziehen (US-PS 3 387 338).
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Erhöhen der Härte und Verschleißfestigkeit der Oberfläche eines stählernen Werkstückes zu schaffen, das eine Bildung von Rissen in der harten Oberflächenschicht praktisch vermeidet, selbst wenn das Werkstück verbogen wird, wie es etwa bei Sägezahndrähten beim Aufbringen auf einen Walzenkörper vorkommt.
Die Lösung dieser Aufgabe ist darin zu sehen, daß die Oberfläche des Werkstückes vor dem Abscheiden der dünnen Schicht bei erhöhter Temperatur soweit aufgekohlt wird, daß die Oberfläche nach dem Abscheiden der dünnen Schicht noch einen höheren Kohlenstoffgehalt hat als vor der Aufkohlung.
Vorzugsweise sind die Verfahrensbedingungen so gewählt, daß die Oberfläche des Werkstückes soweit aufgekohlt wird, daß sie nach dem Abscheiden der dünnen Schicht einen um mindestens 20 % höheren Kohlenstoffgehalt hat als vor der Aufkohlung.
Es ist vorteilhaft, wenn die Oberfläche des Werkstückes soweit aufgekohlt wird, daß sie nach dem Abscheiden der dünnen Schicht mindestens 0,75 % Kohlenstoff enthält.
Das Aufkohlen und das Abscheiden der dünnen Schicht können bei ein und derselben Temperatur durchgeführt werden.
Vorzugsweise wird die dünne Schicht bis zu einer Schichtstärke von höchstens 10 A abgeschieden.
Das Aufkohlen und das Abscheiden der dünnen Schicht können in demselben Behandlungsraum erfolgen.
Die Erfindung ist im folgenden an einem Ausführungsbeispiel in Verbindung mit einer Zeichnung näher beschrieben.
Die einzige Figur zeigt ein Schliffbild eines stählernen Werkstückes mit einer harten Oberflächenschicht in 500-facher Vergrößerung.
Beispiel: Es wird ein Sägezahndraht aus einem Stahl mit einem Kohlenstoffgehalt von 0,6 % in einer Länge von 100 m auf einen Trägerkörper aufgewickelt und das Ganze sodann in den Tiegel eines Glühofens gegeben. Nach dem Evakuieren des Tiegels wird dieser in dem Glühofen af eine Temperatur von 900 - 10000C aufgeheizt und ein kohlenstoffreiches Gas, etwa Äthylen oder Metan, in den Tiegel hineingegeben. Die Behandlungsdauer in dieser ersten Verfahrensstufe, in der eine Eindiffundierung des Kohlenstoffes aus dem Äthylen oder Metan in die Oberfläche des Grundmaterials erfolgt, ist zwischen 30 und 60 Minuten. Nach dieser Zeit ist der Kohlenstoffgehalt in der Oberfläche des Grundwerkstoffes des Sägezahndrahtes auf etwa 0,75 bis 0,78 % angestiegen.
Anschließend wird in den Tiegel Titantetrachlorid hinzugegeben, evtl. noch Wasserstoff als Trägermedium hierfür. Bei der in dem Glühofen herrschenden hohen Temperatur erfolgt eine Titankarbidabscheidung auf der Oberfläche des Sägezahndrahtes. Das in der Atmosphäre des Tiegels noch enthaltene Äthylen bzw. Metan bildet dabei den Kohlenstofflieferanten.
Die Behandlungsdauer für die Abscheidung der Titankarbidschicht beträgt etwa 1,5 bis 2 Stunden, und die dabei erzielte Schichtdicke der Titankarbidschicht liegt zwischen 1 und 10 .
Es hat sich gezeigt, daß trotz der Anwesenheit eines Kohlenstofflieferanten in der Atmosphäre des Glühofens r r Kohlenstoffgehalt der aufgekohlten Zwischenschicht zurückgeht, und zwar auf etwa 0,7 bis 0,75 %. Dieser Kohlenstoffgehalt in der Zwischenschicht liegt höher als der Kohlenstoffgehalt in der Masse des Sägezahndrahtes. Die auf diese Weise gebildete Zwischenschicht mit erhöhtem Kohlenstoffgehalt vermeidet Rißbildungen in der eigentlichen Titankarbidschicht, so daß der fertigbeschichtete Sägezahndraht Biegungen aushalten kann, wie sie etwa bei dem Abwickeln von dem Trägerkörper und beim anschließenden Aufwickeln auf eine Walze vorkommen.
Es ist wesentlich, daß die Titankarbidschicht nicht dicker als 10 » ist, da sonst Rißbildungen in der Titankarbidschicht beim Biegen des Sägezahndrahtes auftreten können, insbesondere in den Fußbereichen der Sägezähne.
Aus der Zeichnung eines Schliffbiides in 500-facher Vergrößerung erkennt man deutlich die zwischen der Masse des Sägezahndrahtes und der Titankarbidschicht gebildete Zwischenschicht, die eine Schichtstärke zwischen 1 und 100 z haben kann.
Das Aufkohlen des Sägezahndrahtes und das Abscheiden der Titankarbidschicht können bei derselben Temperatur und in demselben Behandlungsraum durchgeführt werden, so daß sich ein einfacher Verfahrensablauf ergibt.

Claims

pätentansprüche 1,. Verfahren zum Erhöhen der Härte und Verschleißfestigkeit der Oberfläche eines stählernen Werkstückes, insbesondere eines Sägezahndrahtes für Kardenbeschläge, in dem Titanborid, Titannitrid und/ oder Titankarbid aus der Gasphase, die einen Titanspender und einen Bor-, Stickstoff- und/oder Kohlenstofflieferanten enthält, bei erhöhter Temperatur als dünne Schicht auf dem Werkstück abgeschieden wird, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die Oberfläche des Werkstückes vor dem Abscheiden der dünnen Schicht bei erhöhter Temperatur so weit aufgekohlt wird, daß die Oberfläche nach dem Abscheiden der dünnen Schicht noch einen höheren Kohlenstoffgehalt hat als vor der Aufkohlung.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß die Oberfläche des Werkstücks soweit aufgekohlt wird, daß sie nach dem Abscheiden der dünnen Schicht einen um mindestens 20 % höheren Kohlenstoffgehalt hat als vor der Aufkohlung.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß die Oberfläche des Werkstücks soweit aufgekohlt wird, daß sie nach dem Abscheiden der dünnen Schicht mindestens 0,75 % Kohlenstoff enthält.
4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch g e -k e n n z e i c h n e t , daß das Aufkohlen und das Abscheiden der dünnen Schicht bei derselben Temperatur durchgeführt werden.
5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch g e -k e n n z e i c h n e t , daß die dünne Schicht bis zu einer Schichtstärke von höchstens 10 abgeschieden wird.
6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, dadurch g e -k e n n z e i c h n e t , daß das Aufkohlen und das Abscheiden der dünnen Schicht in demselben Behandlungsraum erfolgen.