DE2943585C2 - Verfahren zum Beschichten der Oberfläche eines Stahlwerkstücks - Google Patents

Verfahren zum Beschichten der Oberfläche eines Stahlwerkstücks

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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Beschichten der Oberfläche eines Stahlwerkstücks, insbesondere eines Sägezahndrahtes für Kardenbeschläge, mit einer Abscheidung von Titanborid, Titannitrid und/oder Titankarbid aus einer Gasphase, die einen Titanspender und einen Bor-, Stickstoff- und/oder Kohlenstofflieferanten enthält, bei erhöhter Temperatur, wobei vor der Abscheidung eine Oberflächenschicht des Stahlwerkstücks aufgekohlt wird.
Es sind bereits Stahlwerkstücke bekannt, die 0,28 bis 0,33% C neben bis zu 2% Legierungsbestandteilen enthalten und die in der Grenzzone zwischen Stahlsubstrat und TiC-Schicht eine Zwischenschicht aufweisen, deren C-Gehalt nach Beschichtung höher ist als vor der Karburierung (US-PS 36 84 585). Es hat sich gezeigt, daß eine derartige Beschichtung zwar hart und verschleißfest ist, jedoch bei Biegebeanspruchungen des Werkstückes leicht rissig wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, welches die Bildung von Rissen in der harten Oberflächenschicht praktisch vermeidet, selbst wenn das Werkstück gebogen wird, wie es bei Sägezahndrähten beim Aufbringen auf einen Walzenkörper geschieht.
Die Lösung dieser Aufgabe ist darin zu sehen, daß die Oberfläche des Stahlwerkstücks soweit aufgekohlt wird, daß sie nach dem Abscheiden der dünnen Schicht einen Kohlenstoffgehalt hat, der mindestens 20% höher ist als der Kohlenstoffgehalt vor der Aufkohlung, und der mindestens 0,75% beträgt.
Die Erfindung ist im folgenden an einem Ausführungsbeispiel anhand einer Zeichnung näher beschrieben.
Die einzige Figur zeigt ein Schliffbild eines Stahlwerkstücks mit einer harten Oberflächenschicht in 500facher 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 auf eine Temperatur von 900% 1000° C aufgeheizt und ein kohlenstoffreiches Gas, etwa Äthylen
ίο oder Methan, in den Tiegel hineingegeben. Die Behandlungsdauer in dieser ersten Verfahrensstufe, in der eine Eindiffundierung des Kohlenstoffes aus dem Äthylen oder Methan 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. Methan 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 μπι.
Es hat sich gezeigt, daß trotz der Anwesenheit eines
jo Kohlenstcfflieferanten in der Atmosphäre des Glühofens der 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 μπι ist, da sonst Rißbildungen in der Titankarbidschicht beim Biegen des Sägezahndrahtes auftreten können, insbesondere in den Fußbereichen der Sägezähne.
Aus der Zeichnung eines Schliffbildes· in 500facher Vergrößerung erkennt man deutlich die zwischen der Masse des Sägezahndrahtes und der Titankarbidschicht gebildete Zwischenschicht, die eine Schichtstärke zwischen 1 und 100 μπι 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.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

  1. Patentanspruch:
    Verfahren zum Beschichten der Oberfläche eines stählernen Werkstückes, insbesondere eines Sägezahndrahtes für Kardenbeschläge, mit einer Abscheidung von Titanborid, Titannitrid und/oder Titankarbid aus einer Gasphase, die einen Titanspender und einen Bor-, Stickstoff- und/oder Kohlenstofflieferanten enthält, bei erhöhter Temperatur, wobei vor der Abscheidung eine Oberflächenschicht des Werkstückes aufgekohlt wird, d a durch gekennzeichnet, daß die Oberfläche des Werkstückes so weit aufgekohlt wird, daß sie nach dem Abscheiden der dünnen Schicht einen Kohlenstoffgehalt hat, der mindestens 20% höher ist als der Kohlenstoffgehalt vor der Aufkohlung, und der mindestens 0,75% beträgt.
DE19792943585 1979-10-29 1979-10-29 Verfahren zum Beschichten der Oberfläche eines Stahlwerkstücks Expired DE2943585C2 (de)

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