DE3922983A1

DE3922983A1 - METHOD FOR CHEMICAL-THERMAL PROCESSING OF WORKPIECES, DIFFUSION COVERS PRODUCED BY THIS METHOD AND SYSTEM FOR ITS IMPLEMENTATION

Info

Publication number: DE3922983A1
Application number: DE19893922983
Authority: DE
Inventors: Anatolij Grigorievic Bozkov; Viktor Konstantinovic Sedunov; Georgij Petrovic Dolotov; Vjaceslav Vasilevic Novikov; Boris Dmitrievic Pritomanov; Gennadij Borisovic Petrov; Jurij Konstantinovic Evseev; Vladimir Georgievic Grigoriev; Stanislav Avgustovic Jurasov
Original assignee: Mo Avtomobilnyj Zavod Im I A L
Current assignee: Mo Avtomobilnyj Zavod Im I A L
Priority date: 1989-07-18
Filing date: 1989-07-12
Publication date: 1991-01-17
Also published as: GB8916425D0; FR2649723A1; FR2649723B1; GB2234266A

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf das Hüttenwesen und betrifft insbesondere ein Verfahren zur chemisch-ther mischen Bearbeitung von Werkstücken, nach diesem Verfahren hergestellte Diffusionsüberzüge und Anlagen zu seiner Durchführung.The present invention relates to metallurgy and relates in particular to a method for chemical-ther mix machining of workpieces, according to this procedure manufactured diffusion coatings and equipment for his Execution.

Die Erfindung kann im Maschinenbau beim Auftragen von verschleiß- und korrosionsbeständigen Überzügen auf Werk stücke aus Eisen- oder Aluminiumlegierungen, und z.B. in der Automobilindustrie auf Teile von Motoren und Wechselge trieben von Kraftfahrzeugen, die unter Bedingungen der Zerstörung durch Verschleiß oder durch Verschleiß und Korrosion arbeiten, angewendet werden.The invention can be used in mechanical engineering when applying wear and corrosion resistant coatings on the factory pieces of iron or aluminum alloys, and e.g. in the automotive industry on parts of engines and changeover driven by motor vehicles operating under conditions of Destruction through wear or through wear and tear Corrosion work, are applied.

Besonders breite Anwendung finden zur Zeit die Aufkohlung und Aufstickung der Oberfläche von Gegenständen aus einer Gasatmosphäre, was im Vergleich zur Sättigung der Oberflä che der Werkstücke aus Cyanverbindungen enthaltenden Salz bädern ökonomisch zweckmäßiger ist. Diese Verfahren gewähr leisten die Ausbildung von Diffusionsüberzügen aus der Carbonitridphase, die durch eine hohe Verschleißbeständig keit gekennzeichnet sind, jedoch keine ausreichende Korro sionsbeständigkeit aufweisen.Carburizing is currently used particularly widely and embroidering the surface of objects from a Gas atmosphere, which is compared to the saturation of the surface surface of the workpieces made from salt containing cyan compounds bathing is economically more expedient. Grant these procedures perform the formation of diffusion coatings from the Carbonitride phase, which is resistant to wear are marked, but not sufficient corrosion resistance to sion.

Es ist ein Verfahren zur chemisch-thermischen Bearbeitung der Oberfläche von Gegenständen aus Eisenlegierungen be kannt, das die Wärmebehandlung in der Atmosphäre eines katalytischen Gases (exothermes oder endothermes Gas, Stickstoff) und Ammoniak bei einer Temperatur von 550 bis 800°C bis zur Bildung eines Gefüges der Carbonitrid phase auf der Oberfläche mit wiederholter kurzzeitiger Wärmebehandlung in W/Ö-Emulsion und in oxidierender Atmos phäre (bis zu 60 s) vorsieht (GB-A 21 38 028). Infolge einer wiederholten Schnellerwärmung und Abkühlung vollzie hen sich eine Dissoziation von Carbonitrid aus dem Carbo nitridgefüge mit einer Dicke bis zu 1µm und eine Oxida tion von Eisen zu Fe₃O₄. Zur Durchführung dieses Verfah rens wird eine Anlage beschrieben, die in der Reihenfolge der technologischen Vorgänge angeordnet und durch ein Transportsystem miteinander verbunden einen Ofen zur Wärme behandlung der Gegenstände, eine Oxidationskammer und eine Kühlkammer enthält. Auf der Oberfläche der auf diese Weise behandelten Gegenstände bildet sich ein Diffusionsüberzug, der zwei Gefügebestandteile aufweist, von denen der von der Oberfläche aus erste Gefügebestandteil ein porenfreies Gefüge aufweist und aus Fe₃O₄ besteht, während sich der zweite Gefügebestandteil aus Eisencarbonitrid vom Typ Fe_2-3(NC) bei einem Massenverhältnis von jeweils 1 : 24 zusammensetzt. Ein Überzug mit einer solchen Zusam mensetzung kann lediglich gewährleisten, daß den Werkstüc ken infolge der geringen Dicke des ersten Gefügebestandteils eine geringe Verschleiß- und Korrosionsbeständigkeit verlie hen wird. Unter den Bedingungen dieses Verfahrens, das außerdem durch eine geringe Leistung gekennzeichnet ist, kann die Dicke dieses Bestandteils nicht geregelt werden.It is a method for the chemical-thermal processing of the surface of objects made of iron alloys be known that heat treatment in the atmosphere of a catalytic gas (exothermic or endothermic gas, nitrogen) and ammonia at a temperature of 550 to 800 ° C until the formation of a Structure of the carbonitride phase on the surface with repeated brief heat treatment in a W / O emulsion and in an oxidizing atmosphere (up to 60 s) (GB-A 21 38 028). As a result of repeated rapid heating and cooling, carbonitride dissociates from the carbonitride structure with a thickness of up to 1 μm and oxidation of iron to Fe ₃ O ₄ . To carry out this procedure, a system is described which is arranged in the order of the technological processes and is connected to one another by a transport system and contains a furnace for heat treatment of the objects, an oxidation chamber and a cooling chamber. A diffusion coating is formed on the surface of the objects treated in this way, which has two structural components, of which the first structural component from the surface has a pore-free structure and consists of Fe ₃ O ₄ , while the second structural component consists of iron carbonitride of the Fe type _2-3 (NC) with a mass ratio of 1:24 each. A coating with such a composition can only ensure that the work pieces are given a low wear and corrosion resistance due to the small thickness of the first structural component. Under the conditions of this process, which is also characterized by poor performance, the thickness of this component cannot be regulated.

Es ist ein Verfahren zur chemisch-thermischen Bearbeitung von Gegenständen aus Eisenlegierungen bekannt, das ihre Wärmebehandlung in einer stickstoffhaltigen Atmosphäre bei einer Temperatur von höchstens 680°C, vorzugsweise 600 bis 680°C, das Polieren und Halten der Gegenstände im Wasserdampfmedium bei einer Temperatur von 400 bis 680°C vorsieht, was eine unmittelbare Umwandlung des Stickstoffaustenits zu Bainit ermöglicht (DE-A 32 25 686). Als stickstoffhaltige Atmosphäre wird ein Gasgemisch ver wendet, das 40 bis 70 Masse-% Ammoniak enthält. Der auszu bildende Diffusionsüberzug besteht aus drei Gefügebestand teilen, wobei der von der Oberfläche aus erste Gefügebe standteil ein porenfreies Gefüge aus Fe₃O₄, der zweite ein Gefüge von einer Carbonitridphase vom Typ Fe_2-3(NC) und der dritte ein Bainitgefüge bilden. Das Polieren führt zur Erhöhung der Verschleißbeständigkeit des Überzugs, der jedoch infolge der geringen Dicke des ersten Gefüge bestandteils eine geringe Korrosionsbeständigkeit aufweist. Das mehrfache Erhitzen führt außerdem zu einer Verformung der Gegenstände und als Folge davon zu einer Verminderung der Ermüdungsfestigkeit.A method for the chemical-thermal processing of objects made of iron alloys is known, which involves their heat treatment in a nitrogen-containing atmosphere at a temperature of at most 680 ° C., preferably 600 to 680 ° C., the polishing and holding of the objects in the water vapor medium at a temperature of Provides 400 to 680 ° C, which enables a direct conversion of nitrogen austenite to bainite (DE-A 32 25 686). A gas mixture containing 40 to 70% by mass of ammonia is used as the nitrogen-containing atmosphere. The diffusion coating to be formed consists of three structural components, the first structural component from the surface forming a pore-free structure made of Fe ₃ O ₄ , the second forming a structure of a carbon nitride phase of the type Fe _2-3 (NC) and the third forming a bainite structure . The polishing leads to an increase in the wear resistance of the coating, which, however, has a low corrosion resistance due to the small thickness of the first structure. The multiple heating also leads to a deformation of the objects and, as a result, to a reduction in the fatigue strength.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur chemisch-thermischen Bearbeitung von Werkstücken durch Ausarbeitung einer entsprechenden Verfahrensführung zu entwickeln, das durch eine hohe Fertigungsgerechtigkeit bei minimalem Arbeits- und Energieaufwand gekennzeichnet ist. Dabei können nach diesem Verfahren hinsichtlich des Gefüges neue Diffusionsüberzüge auf Gegenständen aus Eisen- oder Aluminiumlegierungen hergestellt werden, wobei auf diese Weise den zu bearbeitenden Gegenständen ein hoher Komplex von physikalisch-mechanischen Eigenschaften ver liehen wird. The invention has for its object a method for chemical-thermal processing of workpieces Development of a corresponding procedure develop that through a high level of manufacturing fairness labeled with minimal effort and energy is. According to this procedure, the Structured new diffusion coatings on objects made of iron or aluminum alloys are manufactured, with on this way the objects to be processed are high Complex of physical-mechanical properties ver will borrow.

Aufgabe der Erfindung ist es auch, eine Anlage zur Durch führung dieses Verfahrens durch einen entsprechenden Aufbau der Elemente der Anlage zu entwickeln, die eine hohe Leistung und eine gute Betriebszuverlässigkeit bei stabiler Qualität der Überzüge auf den zu bearbeitenden Gegenständen aufweist.The object of the invention is also a system for through implementation of this procedure through an appropriate structure to develop the elements of the plant that have high performance and good operational reliability with stable quality which has coatings on the objects to be processed.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß ein Verfahren zur chemisch-thermischen Bearbeitung von Werkstücken, die eine Wärmebehandlung der Werkstücke in einer stickstoffhal tigen Atmosphäre bei einer Temperatur von nicht mehr als 680°C, ihr Halten in einer oxidierenden Atmosphäre bei der genannten Temperatur und ihre Abkühlung umfaßt, vorge schlagen wird, bei dem erfindungsgemäß die Wärmebehandlung bis zur Bildung eines Gefüges der Carbonitrid- oder Oxini tridphase auf den Werkstücken durchgeführt wird, das eine Dicke von mindestens 5 µm aufweist, wonach vor dem Halten in der oxidierenden Atmosphäre auf den Teilen ein feinpori ges Gefüge ausgebildet wird, das nach dem Abkühlen mit Öl gefüllt wird, das 0,5 bis 10,0 Masse-% Schwefel enthält.This object is achieved in that a method for chemical-thermal processing of workpieces a heat treatment of the workpieces in a nitrogen hal atmosphere at a temperature of no more than 680 ° C, keeping them in an oxidizing atmosphere of said temperature and their cooling includes, pre will beat, according to the invention, the heat treatment until a structure of carbonitride or oxini is formed tridphase is carried out on the workpieces, the one Has a thickness of at least 5 microns, after which hold in the oxidizing atmosphere on the parts a fine pore ges structure is formed, which after cooling with Oil is filled that contains 0.5 to 10.0% by mass of sulfur.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren können Diffusionsüber züge mit einem Gefüge hergestellt werden, das sich von den bekannten Gefügen unterscheidet und den Diffusions überzügen eine gute Verschleiß- und Korrosionsbeständigkeit und eine gute Ermüdungsfestigkeit verleiht. Außerdem weist dieses Verfahren eine hohe Fertigungsgerechtigkeit und einen geringen Energie- und Arbeitsaufwand auf, weil ein mehrfach wiederholtes Erhitzen der Werkstücke, das zu ihrer Verformung führt, sowie mechanische Zwischenarbeits gänge, wie Feinbearbeitung und Polieren, ausgeschlossen sind.Diffusion over trains with a structure that differs from distinguishes the known structure and diffusion have good wear and corrosion resistance and gives good fatigue strength. Also points this process has a high manufacturing fairness and a small amount of energy and labor because a Repeatedly heating the workpieces, that too leads to their deformation, as well as mechanical intermediate work gears, such as finishing and polishing, excluded are.

Es wird vorgeschlagen, die Ausbildung eines porigen Gefüges auf Gegenständen durch isothermes Halten bei 400 bis 500°C in einer Schutzgasatmosphäre, wie Stickstoff oder Stickstoff und Ammoniak, bei einem Masseverhältnis von 90,0-99,9 : 0,1- 10,0 durchzuführen. Unter diesen Bedingungen lassen sich Porosität und Dicke des herzustellenden porigen Gefüges leicht regeln.It is suggested the formation of a porous structure on objects by isothermal holding at 400 to 500 ° C in a protective gas atmosphere, such as nitrogen or nitrogen and ammonia, with a mass ratio of 90.0-99.9: 0.1- 10.0 to perform. Under these conditions Porosity and thickness of the porous structure to be produced easy to regulate.

Zur Herstellung eines Gefügebestandteils aus einer Carbo nitridphase mit optimaler Dicke ist die Wärmebehandlung zweckmäßigerweise 2 bis 5 Stunden bei 570 bis 680°C durch zuführen.For the production of a structural component from a carbo The nitride phase with optimal thickness is the heat treatment expediently at 570 to 680 ° C for 2 to 5 hours respectively.

Zur Herstellung eines Gefügebestandteils aus einer Oxinitrid phase wird empfohlen, die Temperatur der Wärmebehandlung 2 bis 5 Stunden in einem Bereich von 450 bis 570°C auf rechtzuerhalten. Zur Gewährleistung einer maximalen Ge schwindigkeit der Ausbildung einer Carbonitrid- oder einer Oxinitridphase wird zweckmäßigerweise die Wärmebehandlung in einer stickstoffhaltigen Atmosphäre durchgeführt, die aus Endogas und Ammoniak bei einem Masseverhältnis von je weils 30-50 : 50-70 besteht.For the production of a structural component from an oxynitride phase is recommended the temperature of the heat treatment 2 to 5 hours in a range of 450 to 570 ° C right to maintain. To ensure maximum Ge speed of formation of a carbonitride or a The oxinitride phase is expediently the heat treatment performed in a nitrogenous atmosphere, the from endogas and ammonia with a mass ratio of each because there is 30-50: 50-70.

Zur Durchführung der Oxidation bei einer optimalen Verfahrens führung sind die Werkstücke vorzugsweise in einer oxidieren den Atmosphäre zu halten, die Sauerstoff, Stickstoff und Am niak bei folgendem Verhältnis in Masse-% enthält:
Sauerstoff 0,2 bis 22,0
Ammoniak 0,05 bis 3,0
Stickstoff bis auf 100.To carry out the oxidation with an optimal process control, the workpieces should preferably be kept in an oxidizing atmosphere which contains oxygen, nitrogen and ammonia in the following ratio in mass%:
Oxygen 0.2 to 22.0
Ammonia 0.05 to 3.0
Nitrogen up to 100.

Zur wirksamen Füllung der Poren des auf den Werkstücken gebildeten porigen Gefüges mit Öl, das 0,5 bis 10 Masse-% Schwefel enthält, wird das Anlassen der Werkstücke im genannten Öl 20 bis 40 Minuten bei 120 bis 140°C durchge führt. Zur Beschleunigung der Wärmebehandlung werden die Werkstücke vorzugsweise vorher bei 350 bis 400°C gehalten, wodurch eine teilweise Oberflächenoxidation gewährleistet wird.For the effective filling of the pores on the workpieces formed porous structure with oil, the 0.5 to 10 mass% Contains sulfur, the tempering of the workpieces in the mentioned oil for 20 to 40 minutes at 120 to 140 ° C leads. To accelerate the heat treatment, the Workpieces preferably previously held at 350 to 400 ° C, which ensures partial surface oxidation becomes.

Die Aufgabe der Erfindung wird auch dadurch gelöst, daß zwei Diffusionsüberzüge ausgebildet werden. Der Diffusions überzug, der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren auf Werkstücken aus Aluminiumlegierungen hergestellt wird, besteht aus kristallinen Gefügen von Al₂O₃ und einer Oxinitridphase vom Typ (AlMe)_2-3(NO), worin Me Metall bedeutet, und an der Phasengrenze die Gefüge dieser Phasen mit Öl gefüllt sind, das 0,5 bis 10,0 Masse-% Schwefel enthält. Der Diffusionsüberzug, der nach dem erfindungsgemä ßen Verfahren auf Werkstücken aus Eisenlegierungen herge stellt wird, besteht aus drei Gefügeschichten, von denen die von der Oberfläche des Überzuges aus zweite Gefüge schicht ein porenfreies Gefüge der Carbonitridphase vom Typ Fe_2-3(NC) und die dritte Gefügeschicht ein Bainit gefüge aufweisen. Erfindungsgemäß weist die von der Ober fläche aus erste Gefügeschicht ein feinporiges Gefüge, im wesentlichen aus Fe₃O₄, auf, dessen Poren mit einem Öl, das 0,5 bis 10 Masse-% Schwefel enthält, gefüllt sind, wobei das Verhältnis zwischen der Dicke der ersten und zweiten Gefügeschicht in einem Bereich von 1 : 2-10 liegt. Durch die Verwendung der Diffusionsüberzüge mit einem solchen Gefüge und einer solchen Zusammensetzung kannThe object of the invention is also achieved in that two diffusion coatings are formed. The diffusion coating, which is produced by the method according to the invention on workpieces made of aluminum alloys, consists of crystalline structures of Al ₂ O ₃ and an oxynitride phase of the type (AlMe) _2-3 (NO), in which Me means metal, and at the phase boundary Structures of these phases are filled with oil that contains 0.5 to 10.0% by mass of sulfur. The diffusion coating, which is produced on workpieces made of iron alloys by the method according to the invention, consists of three structural layers, of which the second structure from the surface of the coating consists of a pore-free structure of the carbonitride phase of the type Fe _2-3 (NC) and the third structure has a bainite structure. According to the invention, the surface of the first structure has a fine-pored structure, essentially of Fe ₃ O ₄ , the pores of which are filled with an oil containing 0.5 to 10% by mass of sulfur, the ratio between the The thickness of the first and second structural layers is in a range of 1: 2-10. By using the diffusion coatings with such a structure and composition

- The fatigue strength is increased by 50%, whereby the mass of objects is reduced and iron parts be saved;
- the index of corrosion resistance, the one similar index of galvanic coatings, the chemical nickel plating and hard chrome plating increases, significantly increased, the manufacture a series of low-carbon workpieces Steel instead of stainless steels becomes;
- Increased the wear resistance index which means e.g. the use of more expensive Bronze and brass bushes in plain bearings eliminated becomes.

Zur Lösung der gestellten Aufgabe wird auch eine Anlage zur Durchführung des genannten Verfahrens vorgeschlagen, die in der Reihenfolge der technologischen Vorgänge angeord net und durch ein Transportsystem miteinander verbunden einen Ofen zur Wärmebehandlung der Werkstücke, eine Oxida tionskammer und eine Kühlkammer umfaßt, wobei erfindungsge mäß zwischen dem Ofen und der Oxidationskammer in Bewegungs richtung der Werkstücke eine mit diesen hermetisch verbun dene Kammer zum isothermen Halten angeordnet ist, während nach der Kühlkammer eine Kammer zum Anlassen der Werkstücke vorgesehen ist. Eine solche Anlage gewährleistet beim erfindungsgemäßen Verfahren einen geschlossenen technolo gischen Kreislauf und eine stabile Qualität der Diffusions überzüge auf den zu bearbeitenden Werkstücken, wobei die Wirksamkeit dieser Anlage 96% beträgt. Zu einer Erhöhung der Leistung ist vor dem Ofen zur Wärmebehandlung eine Kammer zum thermischen Halten der Formteile angeordnet.A system is also used to solve the task proposed to carry out said method, which are arranged in the order of technological processes net and connected by a transport system an oven for heat treatment of the workpieces, an oxide tion chamber and a cooling chamber, wherein fiction between the furnace and the oxidation chamber in motion direction of the workpieces hermetically connected to them whose chamber is arranged for isothermal holding while after the cooling chamber a chamber for tempering the workpieces is provided. Such a system ensures at The inventive method a closed technolo cycle and a stable quality of diffusion coatings on the workpieces to be machined, the Effectiveness of this system is 96%. To an increase the output is one before the heat treatment furnace Chamber for thermal holding the molded parts arranged.

Nachstehend wird ein konkretes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung angeführt, die eine schematische Darstellung der erfindungs gemäßen Anlage zur Durchführung des Verfahrens zur chemisch- thermischen Bearbeitung von Werkstücken in Draufsicht mit einem Ausbruch zeigt.A concrete embodiment of the present invention with reference to the drawing cited, which is a schematic representation of the Invention appropriate system for carrying out the process for chemical Thermal processing of workpieces in top view with an outbreak shows.

Die erfindungsgemäße Anlage zur Durchführung des Verfahrens (siehe Zeichnung) umfaßt in der Reihenfolge der technolo gischen Vorgänge angeordnet eine Vorrichtung 1 zum Legen der Werkstücke auf Untersätze 2, eine Vorrichtung 3 zum Waschen der Werkstücke, eine Kammer 4 zum vorangehenden thermischen Halten der Werkstücke, eine Übergabeschleuse 5, einen Ofen 6 zur Wärmebehandlung der Werkstücke mit einer Öffnung 7 zum Austragen derselben, die mit einem Schieber 8 versehen ist und an die an ihrem Eingang eine Kammer 9 zum isothermen Halten der Teile hermetisch angeschlossen ist. Hinter der Kammer 9 ist eine mit dieser in einem gemeinsa men Gehäuse 10 montierte und durch einen Schieber 11 ge trennte Oxidationskammer 12 angeordnet, die am Austritt einen Schieber 13 aufweist. Der Ofen 6 und die Kammern 4, 9 und 12 weisen eine Auskleidung 14 auf, sind mit Ausnahme der Kammer 4 hermetisch abgeschlossen und mit Erwärmungs einrichtungen (nicht dargestellt) versehen. Hinter der Kammer 12 ist eine Kühlkammer 15 angeordnet. Die Bewegung der Untersätze 2 wird mittels Verschiebevorrichtungen - Stoßvorrichtungen 16 und Bandförderer 17 - vorgenommen. Der Ofen 6 und die Kammern 9 und 12 sind mit Stutzen 18, 19 und 20 jeweils zum Zuführen von stickstoffhaltiger, von Schutz- und oxidierender Atmosphäre versehen. Hinter der Kammer 15 sind aufeinanderfolgend eine Kammer 21 zum Anlassen der Werkstücke und eine Vorrichtung 22 zur Entleerung der Untersätze 2 angeordnet. Die Anlage besitzt ein Steuersystem und erforderliche elektro-mechanische und Energieausrüstungen (in der Zeichnung nicht wiedergegeben). Nachstehend werden die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Anlage sowie die Besonderheiten des erfindungsgemäßen Verfahrens beschrieben.The system according to the invention for carrying out the method (see drawing) comprises, in the order of the technological processes, a device 1 for placing the workpieces on supports 2 , a device 3 for washing the workpieces, a chamber 4 for the preceding thermal holding of the workpieces, one Transfer lock 5 , a furnace 6 for heat treatment of the workpieces with an opening 7 for discharging them, which is provided with a slide 8 and to which at its entrance a chamber 9 for isothermally holding the parts is hermetically connected. Behind the chamber 9 is mounted with this in a common housing 10 and separated by a slide 11 ge separated oxidation chamber 12 which has a slide 13 at the outlet. The oven 6 and the chambers 4 , 9 and 12 have a lining 14 , are hermetically sealed with the exception of the chamber 4 and provided with heating devices (not shown). A cooling chamber 15 is arranged behind the chamber 12 . The movement of the pedestals 2 is carried out by means of displacement devices - pushing devices 16 and belt conveyors 17 . The furnace 6 and the chambers 9 and 12 are each provided with connecting pieces 18 , 19 and 20 for supplying nitrogen-containing, protective and oxidizing atmospheres. A chamber 21 for starting the workpieces and a device 22 for emptying the pedestals 2 are arranged in succession behind the chamber 15 . The system has a control system and the necessary electro-mechanical and energy equipment (not shown in the drawing). The mode of operation of the system according to the invention and the special features of the method according to the invention are described below.

Die Formteile, die einer chemisch-thermischen Bearbeitung ausgesetzt werden, werden mittels der Vorrichtung 1 auf die Untersätze 2 gelegt und mittels des Bandförderers 17 in die Vorrichtung 3 zum Waschen eingeführt. Dann werden die Formteile mittels des Bandförderers 17 in die Kammer 4 zum Vorwärmen und Oxidieren im Luftmedium bei 350 bis 400°C zwecks Vorbereitung der Oberfläche der Teile zur weiteren Sättigung eingeführt. Dieser Arbeitsgang ist nicht obligatorisch, da er lediglich eine Erhöhung der Leistung des technologischen Prozesses bezweckt. Aus der Kammer 4 werden die Untersätze 2 mit den Teilen mittels des Bandförderers 17 in die Schleuse 5 übertragen und von dort mittels einer Stoßvorrichtung 16 dem Ofen 6 zur Wärmebehandlung zugeführt, in den über den Stutzen 18 eine stickstoffhaltige Atmosphäre zugeleitet wird, die vorzugsweise aus endothermem Gas und Ammoniak bei einem Massenverhältnis von jeweils 30-50 : 50-70 besteht, obwohl auch ein exothermes Gas und Stickstoff verwendet werden können. Die Formteile aus Eisenlegierungen werden einer 2- bis 5stündigen Wärmebehandlung bei 570 bis 680°C unter zogen, wobei auf der Oberfläche zwei Gefügebestandteile, und zwar ein porenfreies Gefüge von Carbonitridphasen vom Typ Fe_2-3(NC) und ein Stickstoffaustenitgefüge ausgebildet werden. Das Verfahren wird bis zur Bildung einer mindestens 5 µm, vorzugsweise ab 10 µm dicken Gefü geschicht der Carbonitridphase durchgeführt. Die Formteile aus Aluminiumlegierungen werden einer 2- bis 5-stündigen Wärmebehandlung vorzugsweise bei 450 bis 570°C unter Bildung einer Gefügeschicht ausgesetzt, die vorzugsweise aus Oxinitridphasen besteht und eine Dicke von mindestens 5 µm aufweist. Aus dem Ofen 6 wird der Untersatz 2 mit den Teilen mittels der Stoßvorrichtung 16 und des Band förderers 17 über die Öffnung 7 bei geöffnetem Schieber 8 in die Kammer 9 zum isothermen Halten eingeführt. Bei geschlossenen Schiebern 8 und 11 wird die völlig hermetisch abgeschlossene Kammer 9 mit einer Schutzgasatmosphäre gefüllt, die vorzugsweise aus Stickstoff und Ammoniak bei einem Massenverhältnis von 90,0-99,9 : 0,1-10,0, oder aus Stickstoff besteht. Das isotherme Halten der Formteile erfolgt bei 400 bis 500°C bis zur Bildung eines feinpori gen Gefüges; die Ausbildung dieses Gefüges auf der Oberflä che der Werkstücke aus Eisenlegierungen unterscheidet sich jedoch von der Ausbildung des Gefüges aus Teilen aus Aluminiumlegierungen. Im ersten Fall erfolgt eine Dissoziation von Carbonitriden, die Bildung von Moleku larstickstoff und seine Entfernung aus der Phase. Es bildet sich die erste Gefügeschicht, die sich oberhalb der zwei ten Gefügeschicht aus Carbonitridphasen befindet und ein poriges Gefüge mit gleichmäßig über die Dicke verteilten Poren aufweist. Das Verhältnis zwischen der ersten und der zweiten Gefügeschicht beträgt 1 : 2-10. Durch Änderung der Zusammensetzung der Schutzgasatmosphäre kann die Poro sität der ersten Gefügeschicht geregelt werden. Der unter schiedliche Grad der Porosität dieses Gefügebestandteils ist zur Erzielung optimaler Eigenschaften der Oberfläche für verschiedene Betriebsbedingungen der Werkstücke not wendig (durch eine stärker entwickelte Porosität werden z.B. die tribologischen Eigenschaften der Oberfläche ver bessert, während eine weniger ausgeprägte Porosität die Korrosionsbeständigkeit vergrößert). Bei weniger als 10 Masse-% Ammoniak in der Schutzgasatmosphäre kann der Ausbildungsgrad der Porosität der ersten Gefügeschicht geregelt werden. Bei der Behandlung von Werkstücken aus Aluminiumlegierungen wird die Dicke des Oxinitridgefüges vergrößert und ein undichtes kristallines Gefüge vom Typ des Aluminiumoxids ausgebildet, wobei über die Phasengrenze im Gefüge dieser Phasen Fehler in Form kleiner Poren ent stehen. Nach der Beendigung des isothermen Haltens werden die Untersätze 2 mit den Teilen mittels der Stoßvorrich tung 16 und des Bandförderers 17 bei geöffnetem Schieber 11 in die Oxidationskammer 12 geführt. Die Schieber 11 und 13 sperren jeweils den Ein- und Ausgang der Kammer 12 ab. Über den Stutzen 20 wird eine oxidierende Atmosphäre in diese Kammer 12 geleitet, wobei als solche ein Gemisch aus Stickstoff, Sauerstoff und Ammoniak bei einem Verhält nis von 0,2 bis 22,0 Masse-% Sauerstoff, 0,05 bis 3,0 Masse-% Ammoniak und bis auf 100 Masse-% Stickstoff einge setzt wird. The molded parts which are subjected to chemical-thermal processing are placed on the bases 2 by means of the device 1 and introduced into the device 3 for washing by means of the belt conveyor 17 . The molded parts are then introduced by means of the belt conveyor 17 into the chamber 4 for preheating and oxidizing in the air medium at 350 to 400 ° C. in order to prepare the surface of the parts for further saturation. This step is not mandatory as it only aims to increase the performance of the technological process. From the chamber 4 , the pedestals 2 are transferred with the parts by means of the belt conveyor 17 into the lock 5 and from there fed to the furnace 6 for heat treatment by means of a pusher device 16 , into which a nitrogen-containing atmosphere is fed via the nozzle 18 , which is preferably from endothermic There is gas and ammonia at a mass ratio of 30-50: 50-70 each, although an exothermic gas and nitrogen can also be used. The molded parts made of iron alloys are subjected to a 2- to 5-hour heat treatment at 570 to 680 ° C, whereby two structural components, namely a non-porous structure of carbon nitride phases of the type Fe _2-3 (NC) and a nitrogen austenite structure, are formed on the surface. The process is carried out until an at least 5 μm, preferably from 10 μm thick structure layer of the carbonitride phase is formed. The molded parts made of aluminum alloys are subjected to a heat treatment for 2 to 5 hours, preferably at 450 to 570 ° C., to form a structure which preferably consists of oxynitride phases and has a thickness of at least 5 μm. From the oven 6 , the base 2 with the parts is inserted by means of the pusher 16 and the belt conveyor 17 through the opening 7 with the slide 8 open into the chamber 9 for isothermal holding. When the slides 8 and 11 are closed, the completely hermetically sealed chamber 9 is filled with a protective gas atmosphere, which preferably consists of nitrogen and ammonia in a mass ratio of 90.0-99.9: 0.1-10.0, or of nitrogen. The isothermal holding of the molded parts takes place at 400 to 500 ° C until a fine-pored structure is formed; However, the formation of this structure on the surface of the workpieces made of iron alloys differs from the formation of the structure made of parts made of aluminum alloys. In the first case there is a dissociation of carbonitrides, the formation of molecular nitrogen and its removal from the phase. The first structure layer is formed, which is located above the second structure layer of carbonitride phases and has a porous structure with pores distributed uniformly over the thickness. The ratio between the first and the second structural layer is 1: 2-10. The porosity of the first structural layer can be regulated by changing the composition of the protective gas atmosphere. The different degree of porosity of this structural component is necessary to achieve optimal surface properties for different operating conditions of the workpieces (a more developed porosity improves the tribological properties of the surface, for example, while a less pronounced porosity increases the corrosion resistance). With less than 10% by mass of ammonia in the protective gas atmosphere, the degree of formation of the porosity of the first structural layer can be regulated. In the treatment of workpieces made of aluminum alloys, the thickness of the oxynitride structure is increased and a leaky crystalline structure of the aluminum oxide type is formed, errors in the form of small pores arising over the phase boundary in the structure of these phases. After the completion of the isothermal hold, the pedestals 2 with the parts by means of the device 16 Stoßvorrich and the belt conveyor 17 with the slide 11 open into the oxidation chamber 12 out. The slides 11 and 13 each block the entrance and exit of the chamber 12 . About the nozzle 20 , an oxidizing atmosphere is passed into this chamber 12 , as such a mixture of nitrogen, oxygen and ammonia at a ratio of 0.2 to 22.0 mass% oxygen, 0.05 to 3.0 mass -% ammonia and up to 100 mass% nitrogen is used.

Die Oxidation erfolgt bei einer Temperatur, die der Tempe ratur der Wärmebehandlung entspricht. Für Werkstücke aus Eisenlegierungen wird eine Temperatur von 570 bis 680°C aufrechterhalten, wobei das in der ersten feinporigen Ge fügeschicht enthaltene Eisen zu Fe₃O₄ oxidiert, d.h. es erfolgt eine Art Plattierung der Porenoberfläche mit einem Oxidfilm, der geringe innere Spannungen und keine Rißneigung aufweist. Dies trägt zu einer bedeutenden Vergrößerung der Korrosionsbeständigkeit bei.The oxidation takes place at a temperature which corresponds to the temperature of the heat treatment. For workpieces made of iron alloys, a temperature of 570 to 680 ° C is maintained, the iron contained in the first fine-pored Ge added layer oxidizing to Fe ₃ O ₄ , ie there is a kind of plating of the pore surface with an oxide film that has low internal stresses and none Has a tendency to crack. This contributes to a significant increase in corrosion resistance.

Die Werkstücke aus Aluminiumlegierungen werden bei 450 bis 570°C oxidiert, wobei eine endgültige Ausbildung eines Diffusionsüberzuges erfolgt, der aus kristallinen Gefügen von Al₂O₃ und einer Oxinitridphase vom Typ (AlMe)_2-3(NO) besteht. Nach Beendigung der Oxidation wird der Schieber 13 geöffnet, die Untersätze 2 mit den Teilen werden mittels der Stoßvorrichtung 16 in die Kühl kammer 15 bewegt, wo eine rasche Abkühlung der Teile in Wasser oder in einem Wasser-Luft-Gemisch erfolgt. Auf Teilen aus Eisenlegierungen wird in der dritten Gefü geschicht das austenitische Gefüge zu Beinit umgewandelt. Anschließend werden die Teile über den Bandförderer 17 in die Kammer 21 zum Anlassen geführt, das vorzugsweise bei 120 bis 140°C innerhalb von 20 bis 40 Minuten in Öl erfolgt, das 0,5 bis 10 Masse-% Schwefel enthält.The workpieces made of aluminum alloys are oxidized at 450 to 570 ° C, whereby a final diffusion coating is formed, which consists of crystalline structures of Al ₂ O ₃ and an oxynitride phase of the type (AlMe) _2-3 (NO). After completion of the oxidation, the slide 13 is opened, the pedestals 2 with the parts are moved by means of the pushing device 16 into the cooling chamber 15 , where the parts cool rapidly in water or in a water-air mixture. On parts made of iron alloys, the austenitic structure is converted to legite in the third structure. The parts are then fed via the belt conveyor 17 into the chamber 21 for tempering, which preferably takes place at 120 to 140 ° C. within 20 to 40 minutes in oil which contains 0.5 to 10% by mass of sulfur.

In diesem Stadium erfolgt die endgültige Ausbildung der Diffusionsüberzüge auf den Teilen aus Eisen- oder Alumi niumlegierungen. Die Poren werden mit dem genannten Öl gefüllt, wobei der sich auf der Porenfläche absetzende Schwefel die Verschleißbeständigkeit der Werkstücke unter den Bedingungen der Trockenreibung und der Mischreibung (einer Kombination von Trocken- und Feststoffreibung) bedeutend erhöht. Aus der Kammer 21 werden die Untersätze 2 mit den Teilen über den Bandförderer 17 der Vorrichtung 22 zur Entnahme geführt. Der Zyklus der chemisch-thermi schen Bearbeitung wird dann wiederholt.At this stage, the final formation of the diffusion coatings on the parts made of iron or aluminum alloys takes place. The pores are filled with the oil mentioned, the sulfur settling on the pore surface significantly increasing the wear resistance of the workpieces under the conditions of dry friction and mixed friction (a combination of dry and solid friction). The trays 2 with the parts are guided out of the chamber 21 via the belt conveyor 17 of the device 22 for removal. The cycle of chemical-thermal processing is then repeated.

Die auf Formteilen aus Aluminiumlegierungen erhaltenen Diffusionsüberzüge bestehen aus kristallinen Gefügen aus Al₂O₃ und einer Oxinitridphase vom Typ (AlMe)_2-3(NO) , worin Me Metall bedeutet, wobei über die Phasengrenze die Gefüge dieser Phasen mit Öl gefüllt sind, das 0,5 bis 10 Masse-% Schwefel enthält.The diffusion coatings obtained on moldings made from aluminum alloys consist of crystalline structures made of Al ₂ O ₃ and an oxynitride phase of the type (AlMe) _2-3 (NO), in which Me means metal, the structures of these phases being filled with oil via the phase boundary Contains 0.5 to 10 mass% sulfur.

Die auf Formstücken aus Eisenlegierungen erhaltenen Diffu sionsüberzüge bestehen aus drei Gefügeschichten, von denen die von der Oberfläche des Diffusionsüberzuges aus erste Gefügeschicht ein feinporiges Gefüge im wesentlichen aus Fe₃O₄ aufweist, dessen Poren mit Öl gefüllt sind, das 0,5 bis 10 Masse-% Schwefel enthält. Die zweite Gefüge schicht ist ein porenfreies Gefüge einer Carbonitridphase, vorzugsweise vom Typ Fe_2-3(NC), und die dritte Gefüge schicht weist ein Bainitgefüge auf.The diffusion coatings obtained on fittings made of iron alloys consist of three structural layers, of which the first structural layer from the surface of the diffusion coating has a fine-pored structure essentially of Fe ₃ O ₄ , the pores of which are filled with oil that is 0.5 to 10 mass -% contains sulfur. The second structure layer is a pore-free structure of a carbonitride phase, preferably of the Fe _2-3 (NC) type, and the third structure layer has a bainite structure.

Die erhaltenen Diffusionsüberzüge wurden auf Verschleißbe ständigkeit, Ansprengbarkeit, Korrosionsbeständigkeit und Ermüdungsfestigkeit geprüft.The diffusion coatings obtained were subjected to wear durability, sprayability, corrosion resistance and fatigue strength tested.

Die Prüfungen der Verschleißfestigkeit erfolgten nach der Methode der Bewertung der Abreibbarkeit der Oberfläche bei Gleitreibung mit einer Belastung von 5 kp.The wear resistance tests were carried out after Method of evaluating the abrasion of the surface with sliding friction with a load of 5 kp.

Die Dauer einer Prüfung (Bildung einer Kugelkalotte) umfaßte die Zeit, in der die Scheibe 30 000 Umdrehungen ausführte. Die Scheibe hatte folgende Abmessungen: Durchmesser 30 mm, Dicke 2,5 mm. Die Drehzahl der Scheibe betrug bei der Prüfung 860 U/min. Die Abkühlung erfolgte mit einer 0,5%igen K₂CrO₃-Lösung in destilliertem Wasser. Die Zuführungsge schwindigkeit der Kühlflüssigkeit betrug 0,8 l/min. An jedem Probeteil verschlissen je 5 Kugelkalotten.The duration of a test (formation of a spherical cap) comprised the time in which the disk made 30,000 revolutions. The disc had the following dimensions: diameter 30 mm, thickness 2.5 mm. The speed of the disk during the test was 860 rpm. The cooling was carried out with a 0.5% K ₂ CrO ₃ solution in distilled water. The feed rate of the cooling liquid was 0.8 l / min. 5 spherical caps worn on each test part.

Die Prüfungen auf Korrosionsbeständigkeit wurden in einer Kammer mit Salznebel unter periodischer Zerstäubung der Salzlösung (3%) durchgeführt, die alle 14 Minuten eine Minute lang erfolgte.The tests for corrosion resistance were carried out in one Chamber with salt spray with periodic atomization of the Saline solution (3%) performed every 14 minutes Minute.

Ein Strahl dieser Lösung wurde aus einem Zerstäuber unter einem 45°-Winkel zur Oberfläche der Teile geleitet, die im Abstand von 200 mm von der Düse angeordnet waren, wobei die Lösung nicht unmittelbar auf die zu prüfenden Teile gelangen konnte.A jet of this solution was taken from an atomizer directed at a 45 ° angle to the surface of the parts that were arranged at a distance of 200 mm from the nozzle, where the solution does not apply directly to the parts to be tested could get.

Die Prüfungen erfolgten bei 24 bis 26°C. Die Korrosionsbe ständigkeit wurde durch die Zeit der Entstehung von Korro sionsherden bei der Sichtprüfung der Teile mit bloßem Auge bei Tageslicht bestimmt.The tests were carried out at 24 to 26 ° C. The corrosion Persistence was created by the time of the creation of Korro sion stoves when visually inspecting the parts with bare Eye determined in daylight.

Die Prüfungen der Ermüdungsfestigkeit und der Ansprengbar keit erfolgte nach bekannten Methoden.Fatigue and peelability tests speed was carried out according to known methods.

Nachstehend werden konkrete Beispiele zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens bei unterschiedlichen Temperatur- und Zeitverhältnissen, sowie für Diffusions überzüge angeführt, die nach diesem Verfahren auf Teilen aus Aluminium- oder Eisenlegierungen erhalten werden. Below are concrete examples of how to do this of the method according to the invention in different Temperature and time conditions, as well as for diffusions coatings cited by this process on parts can be obtained from aluminum or iron alloys.

example 1

Der Kolben eines V-Motors aus einer Aluminiumlegierung, der 10 Minuten in der Vorrichtung 3 mit einer Alkalilösung entfettet wurde, wird einer Wärmebehandlung in einem Ofen 4 unterzogen. Die Behandlung erfolgt 4,5 Stunden in einer stickstoffhaltigen Atmosphäre, die aus 50 Masse-% Ammoniak und 50 Masse-% Endogas besteht, bei 570°C bis zur Bildung eines Gefüges der Oxinitridphase mit einer Dicke von 10 µm. Der bearbeitete Kolben wird in der Kammer 9 untergebracht und 0,5 Stunden isotherm in einer Schutzgasatmosphäre aus 0,1 Masse-% Ammoniak und 99,9 Masse-% Stickstoff bei 500°C gehalten. Dabei bildet sich ein undichtes kristallines Gefüge vom Typ von Aluminiumoxiden, und die Dicke des Oxinitridgefüges nimmt zu, wobei an der Phasengrenze in den Gefügen dieser Phasen Fehler in Form von kleinen Poren entstehen. Aus der Kammer 9 wird der Kolben in die Kammer 12 geführt und bei 570°C in einer oxidierenden Atmosphäre, die aus 10,5 Masse-% Sauerstoff, 1,0 Masse-% Ammoniak und 88,5 Masse-% Stickstoff besteht, gehalten. Anschließend wird der Kolben durch Zerstäuben von warmem Wasser von 95°C in der Kammer 15 rasch abgekühlt und in der Kammer 21 30 Minuten bei 120°C in Öl angelassen, das 2 Masse-% Schwefel enthält.The piston of a V-engine made of an aluminum alloy, which was degreased for 10 minutes in the device 3 with an alkali solution, is subjected to a heat treatment in an oven 4 . The treatment is carried out for 4.5 hours in a nitrogen-containing atmosphere consisting of 50% by mass of ammonia and 50% by mass of endogas at 570 ° C. until a structure of the oxynitride phase with a thickness of 10 μm is formed. The processed flask is housed in chamber 9 and isothermally held at 500 ° C. for 0.5 hours in a protective gas atmosphere composed of 0.1% by mass of ammonia and 99.9% by mass of nitrogen. In the process, a leaky crystalline structure of the aluminum oxide type is formed and the thickness of the oxynitride structure increases, errors in the form of small pores occurring at the phase boundary in the structures of these phases. From the chamber 9 , the flask is guided into the chamber 12 and kept at 570 ° C. in an oxidizing atmosphere consisting of 10.5 mass% oxygen, 1.0 mass% ammonia and 88.5 mass% nitrogen . The flask is then rapidly cooled by atomizing warm water at 95 ° C. in the chamber 15 and left in the chamber 21 for 30 minutes at 120 ° C. in oil which contains 2% by mass of sulfur.

Der nach diesem Verfahren auf dem Kolben erhaltene Diffusions überzug besteht aus kristallinen Gefügen von Al₂O₃ und einer Oxinitridphase vom Typ (AlMe)_2-3(NO). Über die Phasengrenze sind die Gefüge dieser Phasen mit Öl gefüllt, das 2 Masse-% Schwefel enthält. Die Dicke des Überzugs beträgt 12 µm.
Verschleißbeständigkeit, 10^-3 mm 102
Ansprengbarkeit, h 0,25. The diffusion coating obtained on the flask by this process consists of crystalline structures of Al ₂ O ₃ and an oxynitride phase of the type (AlMe) _2-3 (NO). Above the phase boundary, the structure of these phases is filled with oil that contains 2% by mass of sulfur. The thickness of the coating is 12 µm.
Wear resistance, 10 ^-3 mm 102
Sprangeability, h 0.25.

Example 2

Eine aus einer Aluminiumlegierung bestehenden Dichtung für einen Motor, die in der Vorrichtung 3 mit einer Alkali lösung 10 Minuten entfettet wurde, wird einer Wärmebehand lung im Ofen 6 unterzogen. Die Behandlung erfolgt 2 Stunden in einer stickstoffhaltigen Atmosphäre, die aus 70 Masse-% Ammoniak und 30 Masse-% Endogas besteht bei 450°C bis zur Bildung eines Gefüges der Oxinitridphase mit einer Dicke von 5 µm. Die bearbeitete Dichtung wird in der Kammer 9 untergebracht und 20 Minuten bei 400°C in einer Schutz gasatmosphäre, die aus 10 Masse-% Ammoniak und 90 Masse-% Stickstoff besteht, isotherm gehalten. Es bildet sich ein undichtes kristallines Gefüge vom Typ von Aluminium oxiden. Die Dicke des Oxinitridgefüges nimmt zu, wobei sich über die Phasengrenze in den Gefügen dieser Phasen Fehler in Form von kleineren Poren bilden. Die Dichtung wird aus der Kammer 9 in die Kammer 12 gebracht, wo sie in einer oxidierenden Atmosphäre, die aus 0,2 Masse-% Sauerstoff, 0,05 Masse-% Ammoniak und 99,75 Masse-% Stick stoff besteht, bei 450°C gehalten wird. Die Abkühlung erfolgt wie in Beispiel 1, während die Dichtung 20 Minuten bei 130°C in Öl angelassen wird, das 3 Masse-% Schwefel enthält.A seal made of an aluminum alloy for a motor, which was degreased in the device 3 with an alkali solution for 10 minutes, is subjected to a heat treatment in the furnace 6 . The treatment is carried out for 2 hours in a nitrogen-containing atmosphere which consists of 70% by mass ammonia and 30% by mass endogas at 450 ° C. until a structure of the oxynitride phase with a thickness of 5 μm is formed. The processed seal is housed in the chamber 9 and isothermally kept at 400 ° C for 20 minutes in a protective gas atmosphere consisting of 10% by mass ammonia and 90% by mass nitrogen. A leaky crystalline structure of the aluminum oxide type is formed. The thickness of the oxynitride structure increases, with defects in the form of smaller pores forming in the structures of these phases over the phase boundary. The seal is brought from chamber 9 into chamber 12 , where it is in an oxidizing atmosphere consisting of 0.2% by mass of oxygen, 0.05% by mass of ammonia and 99.75% by mass of nitrogen, at 450 ° C is maintained. The cooling is carried out as in Example 1, while the seal is left in oil containing 3% by mass of sulfur at 130 ° C. for 20 minutes.

Der auf der Dichtung erhaltene Diffusionsüberzug besteht aus kristallinen Gefügen von Al₂O₃ und einer Oxinitrid phase vom Typ (AlMe)_2-3(NO). Über die Phasengrenze sind die Gefüge dieser Phasen mit Öl gefüllt, das 3 Masse-% Schwefel enthält. Die Dicke dieses Überzugs beträgt 6 µm.
Verschleißbeständigkeit, 10^-3 mm 162
Ansprengbarkeit, h 0,2. The diffusion coating obtained on the seal consists of crystalline structures of Al ₂ O ₃ and an oxynitride phase of the type (AlMe) _2-3 (NO). Above the phase boundary, the structure of these phases is filled with oil that contains 3% by mass of sulfur. The thickness of this coating is 6 µm.
Wear resistance, 10 ^-3 mm 162
Sprangeability, h 0.2.

Example 3

Das aus einer Aluminiumlegierung hergestellte Gehäuse einer Wasserpumpe wird einer wie in Beispiel 2 beschrie benen chemisch-thermischen Bearbeitung unterzogen, mit der Ausnahme, daß die Wärmebehandlung 5 Stunden dauert, eine oxidierende Atmosphäre verwendet wird, die 2,0 Masse-% Sauerstoff, 2,0 Masse-% Ammoniak und 96 Masse-% Stickstoff enthält, und das Anlassen dieses Pumpengehäuses bei 140°C 40 Minuten lang in Öl erfolgt, das 8 Masse-% Schwefel enthält. Der auf dem Pumpengehäuse ausgebildete Diffusions überzug besteht aus kristallinen Gefügen von Al₂O₃ und einer Oxinitridphase vom Typ (AlMe)2-3(NO), wobei die Gefüge dieser Phasen über die Phasengrenze mit Öl gefüllt sind, das 8 Masse-% Schwefel enthält. Die Dicke des Überzugs beträgt 9,0 µm, die Dicke des sich bei der Wärmebehandlung bildenden Oxinitridgefüges beträgt 8,5 µm.
Verschleißbeständigkeit, 10^-3 mm 141
Ansprengbarkeit, h 0,2.The housing of a water pump made of an aluminum alloy is subjected to a chemical-thermal processing as described in Example 2, with the exception that the heat treatment takes 5 hours, an oxidizing atmosphere is used which contains 2.0% by mass of oxygen, 2. Contains 0% by mass of ammonia and 96% by mass of nitrogen, and this pump housing is started at 140 ° C for 40 minutes in oil containing 8% by mass of sulfur. The diffusion coating formed on the pump housing consists of crystalline structures of Al ₂ O ₃ and an oxynitride phase of the type (AlMe) 2-3 (NO), the structures of these phases being filled with oil over the phase boundary, the 8% by mass sulfur contains. The thickness of the coating is 9.0 µm, the thickness of the oxynitride structure which forms during the heat treatment is 8.5 µm.
Wear resistance, 10 ^-3 mm 141
Sprangeability, h 0.2.

Example 4

Aus einer Aluminiumlegierung hergestellte Zerstäubernadeln, Stangen und Stifte werden einer wie in Beispiel 1 beschrie benen chemisch-thermischen Bearbeitung unterzogen, mit der Ausnahme, daß das isotherme Halten 40 Minuten bei 400°C und die Wärmebehandlung 2 Stunden unter Verwendung einer oxidierenden Atmosphäre erfolgt, die aus 0,75 Masse-% Sauerstoff, 0,5 Masse-% Ammoniak und 98,75 Masse-% Stick stoff besteht. Das Anlassen erfolgt 20 Minuten lang bei 130°C in Öl, das 5 Masse-% Schwefel enthält. Die Dicke des bei der Wärmebehandlung entstandenen Oxinitridgefüges beträgt 8,0µm. Der auf den Teilen ausgebildete Diffusions überzug besteht aus kristallinen Gefügen aus Al₂O₃ und einer Oxinitridphase vom Typ (AlMe)_2-3(NO). Über die Phasengrenze sind die Gefüge dieser Phasen mit Öl gefüllt, das 5 Masse-% Schwefel enthält. Die Dicke des Überzugs beträgt 9,5 µm.
Verschleißbeständigkeit, 10^-3 mm 127
Ansprengbarkeit, h 0,25.Atomizer needles, rods and pins made of an aluminum alloy are subjected to a chemical thermal processing as described in Example 1, except that the isothermal hold is 40 minutes at 400 ° C and the heat treatment is 2 hours using an oxidizing atmosphere which consists of 0.75% by mass of oxygen, 0.5% by mass of ammonia and 98.75% by mass of nitrogen. The tempering is carried out for 20 minutes at 130 ° C in oil containing 5% by mass of sulfur. The thickness of the oxynitride structure resulting from the heat treatment is 8.0 µm. The diffusion coating formed on the parts consists of crystalline structures made of Al ₂ O ₃ and an oxynitride phase of the type (AlMe) _2-3 (NO). Above the phase boundary, the structure of these phases is filled with oil that contains 5% by mass of sulfur. The thickness of the coating is 9.5 µm.
Wear resistance, 10 ^-3 mm 127
Sprangeability, h 0.25.

Example 5

Aus niedriggekohltem Stahl hergestellte Bremszylinder und Dichtungsringe, die 15 Minuten in der Vorrichtung 3 mit einer Alkalilösung entfettet wurden, werden zur Vorwär mung und zur Oxidation im Luftmedium bei 350°C in die Kammer 4 eingebracht. Anschließend werden die Teile dem Ofen 6 zugeführt, wo ihre Wärmebehandlung in einer stick stoffhaltigen Atmosphäre, die aus 50 Masse-% Ammoniak und 50 Masse-% Endogas besteht, innerhalb von 5 Stunden bei 650°C bis zur Bildung einer Carbonitridphase von 25 µm Dicke und eines Stickstoff-Austenit-Gefüges erfolgt. Die Teile werden wie in Beispiel 1 in Kammer 9 isotherm gehalten. Als Ergebnis bildet sich ein feinporiges Gefüge aus, das sich oberhalb der Carbonitridphase befindet. Weiter wird wie in Beispiel 1 verfahren. Ein Unterschied liegt dabei darin, daß die Teile bei 650°C in oxidieren der Atmosphäre gehalten werden. Nach der Oxidation besteht das feinporige Gefüge vorwiegend aus Fe₃O₄. Die Teile werden wie in Beispiel 1 in Kammer 15 abgekühlt und in Kammer 21 angelassen.Brake cylinders and sealing rings made of low-carbon steel, which were degreased for 15 minutes in the device 3 with an alkali solution, are introduced into the chamber 4 for preheating and for oxidation in the air medium at 350 ° C. The parts are then fed to the furnace 6 , where their heat treatment in a nitrogen-containing atmosphere consisting of 50% by mass of ammonia and 50% by mass of endogas takes place within 5 hours at 650 ° C. until a carbonitride phase of 25 μm thick is formed and a nitrogen-austenite structure. The parts are kept isothermal in chamber 9 as in Example 1. The result is a fine-pored structure that is located above the carbonitride phase. The procedure is as in Example 1. One difference is that the parts are kept at 650 ° C in oxidizing the atmosphere. After the oxidation, the fine-pored structure mainly consists of Fe ₃ O ₄ . The parts are cooled in chamber 15 as in Example 1 and tempered in chamber 21 .

Der auf den genannten Teilen ausgebildete Diffusionsüber zug besteht aus drei Gefügeschichten, aus einem ersten, porigen Gefüge, das im wesentlichen aus Fe₃O₄ besteht und dessen Poren mit Öl gefüllt sind, das 2 Masse-% Schwefel enthält, aus einem zweiten porenfreien Gefüge der Carboni tridphase vom Typ Fe_2-3(NC) und einem dritten Bainitgefüge, das aus einer austenitischen Phase besteht. Die Dicke des Diffusionsüberzugs beträgt 400 µm, wobei die Dicke der ersten Gefügeschicht 5 µm und die der zweiten Gefügeschicht 20 µm betragen.
Verschleißbeständigkeit, 10^-3 mm 52
Korrosionsbeständigkeit, h 108
Ansprengbarkeit, h 0,60
Ermüdungsfestigkeit, MPa 1110.The diffusion coating formed on the parts mentioned consists of three structural layers, a first, porous structure, which consists essentially of Fe ₃ O ₄ and whose pores are filled with oil that contains 2% by mass of sulfur, from a second non-porous structure the carbonitride phase of type Fe _2-3 (NC) and a third bainite structure, which consists of an austenitic phase. The thickness of the diffusion coating is 400 μm, the thickness of the first structural layer being 5 μm and that of the second structural layer 20 μm.
Wear resistance, 10 ^-3 mm 52
Corrosion resistance, h 108
Sprangeability, h 0.60
Fatigue strength, MPa 1110.

Example 6

Aus Stahl hergestellte und 10 Minuten in der Vorrichtung 3 mit einer Alkalilösung entfettete Leitspindeln und Werkzeug schlitten werden zur Vorwärmung und zur Oxidation im Luft medium bei 400°C in die Kammer 4 eingebracht. Anschließend werden die Teile in den Ofen 6 eingebracht, in dem die Wärmebehandlung in einer stickstoffhaltigen Atmosphäre, die aus 70 Masse-% Ammoniak und 30 Masse-% Endogas besteht, bei 570°C innerhalb von 2 Stunden bis zur Bildung einer 6 µm dicken Carbonitridphase und eines Stickstoffaustenit gefüges erfolgt. Die weitere Bearbeitung der Teile erfolgt wie in Beispiel 2 beschrieben, mit der Ausnahme, daß die Teile bei 570°C in einer oxidierenden Atmosphäre gehalten werden. Als Ergebnis des isothermen Haltens bildet sich ein poriges Gefüge, das sich oberhalb der Carbonitridgefüge schicht befindet; nach der Oxidation besteht dieses Gefüge vorwiegend aus Fe₃O₄. Der auf den Teilen ausgebildete Diffusionsüberzug weist ein wie in Beispiel 5 beschriebe nes Gefüge auf, mit der Ausnahme, daß die Poren der ersten Gefügeschicht mit Öl gefüllt sind, das 3 Masse-% Schwefel enthält. Die Dicke des Diffusionsüberzugs beträgt 60 µm, wobei die Dicke der ersten Gefügeschicht 2 µm und die der zweiten Gefügeschicht 6 µm betragen.
Verschleißbeständigkeit, 10^-3 mm 87
Korrosionsbeständigkeit, h 72
Ansprengbarkeit, h 0,5
Ermüdungsfestigkeit, MPa 915.Made of steel and 10 minutes in the device 3 degreased with an alkali solution guide spindles and tool slides are introduced for preheating and oxidation in the air medium at 400 ° C in the chamber 4 . The parts are then introduced into the furnace 6 , in which the heat treatment in a nitrogen-containing atmosphere consisting of 70% by mass ammonia and 30% by mass endogas at 570 ° C. within 2 hours until a 6 μm thick carbonitride phase is formed and a nitrogen austenite structure. The further processing of the parts is carried out as described in Example 2, with the exception that the parts are kept at 570 ° C. in an oxidizing atmosphere. As a result of the isothermal hold, a porous structure is formed, which is located above the carbonitride structure; after oxidation, this structure consists mainly of Fe ₃ O ₄ . The diffusion coating formed on the parts has a structure as described in Example 5, with the exception that the pores of the first structural layer are filled with oil which contains 3% by mass of sulfur. The thickness of the diffusion coating is 60 μm, the thickness of the first structural layer being 2 μm and that of the second structural layer 6 μm.
Wear resistance, 10 ^-3 mm 87
Corrosion resistance, h 72
Sprinkling ability, h 0.5
Fatigue strength, MPa 915.

Example 7

Aus Stahl hergestellte und 10 Minuten in der Vorrichtung 3 mit einer Alkalilösung entfettete Ventilhebel und Stoßdämp ferstangen werden in den Ofen 6 eingebracht, wo sie 5 Stunden bei 600°C in einer stickstoffhaltigen Atmosphäre, die aus 60 Masse-% Ammoniak und 40 Masse-% Endogas besteht, bis zur Bildung einer Carbonitridphase von 28 µm Dicke und eines Stickstoffaustenitgefüges wärmebehandelt werden. Die weitere Bearbeitung erfolgt wie in den Beispielen 1 und 3 beschrieben, mit der Ausnahme, daß die Teile in einer oxidierenden Atmosphäre bei 600°C gehalten werden. Als Ergebnis des isothermen Haltens bildet sich ein pori ges Gefüge, das sich oberhalb des Carbonitridgefüges befindet. Nach der Oxidation besteht dieses Gefüge vorwiegend aus Fe₃O₄. Der auf den Teilen ausgebildete Diffusionsüberzug besitzt ein wie in Beispiel 5 beschriebenes Gefüge, mit der Ausnahme, daß die Poren der ersten Gefügeschicht mit Öl gefüllt sind, das 3 Masse-% Schwefel enthält. Die Dicke des Diffusionsüberzugs beträgt 142 µm, wobei die Dicke der ersten Gefügeschicht 3 µm und die der zweiten Gefüge schicht 28 µm beträgt.
Verschleißbeständigkeit, 10^-3 mm 78
Korrosionsbeständigkeit, h 95
Ansprengbarkeit, h 0,5
Ermüdungsfestigkeit, MPa 990.Valve levers and shock absorbers made of steel and defatted for 10 minutes in device 3 with an alkali solution are introduced into furnace 6 , where they are held for 5 hours at 600 ° C. in a nitrogen-containing atmosphere consisting of 60 mass% ammonia and 40 mass% Endogas exists until a carbonitride phase of 28 µm thickness and a nitrogen austenite structure are heat treated. Further processing is carried out as described in Examples 1 and 3, with the exception that the parts are kept in an oxidizing atmosphere at 600 ° C. As a result of the isothermal hold, a porous structure is formed, which is located above the carbonitride structure. After oxidation, this structure mainly consists of Fe ₃ O ₄ . The diffusion coating formed on the parts has a structure as described in Example 5, with the exception that the pores of the first structure layer are filled with oil which contains 3% by mass of sulfur. The thickness of the diffusion coating is 142 μm, the thickness of the first structural layer being 3 μm and that of the second structural layer being 28 μm.
Wear resistance, 10 ^-3 mm 78
Corrosion resistance, h 95
Sprinkling ability, h 0.5
Fatigue strength, MPa 990.

Example 8

Aus Stahl hergestellte Vergaserteile, die 15 Minuten in der Vorrichtung 3 mit einer Alkalilösung entfettet wurden, werden in den Ofen 6 eingebracht und in einer stickstoffhal tigen Atmosphäre, die aus 50 Masse-% Ammoniak und 50 Masse-% Endogas besteht, 2 Stunden bei 680°C bis zur Bildung einer Carbonitridphase von 10 µm Dicke und eines Stickstoff austenitgefüges wärmebehandelt. Die weitere Bearbeitung erfolgt wie in den Beispielen 1 und 4 beschrieben. Als Er gebnis des isothermen Haltens bildet sich ein poriges Gefüge. Nach der Oxidation besteht dieses Gefüge vorwiegend aus Fe₃O₄. Der auf den Teilen ausgebildete Diffusionsüber zug besitzt ein wie in Beispiel 5 beschriebenes Gefüge, mit der Ausnahme, daß die Poren der ersten Gefügeschicht mit Öl gefüllt sind, das 0,5 Masse-% Schwefel enthält. Die Dicke des Diffusionsüberzugs beträgt 240 µm, wobei die Dicke der ersten Gefügeschicht 2 µm und die der zwei ten Gefügeschicht 10 µm betragen.
Verschleißbeständigkeit, 10^-3 mm 64
Korrosionsbeständigkeit, h 95
Ansprengbarkeit, h 0,55
Ermüdungsfestigkeit, MPa 975. Carburetor parts made of steel, which were degreased for 15 minutes in the device 3 with an alkali solution, are introduced into the furnace 6 and in a nitrogen-containing atmosphere consisting of 50% by mass ammonia and 50% by mass endogas for 2 hours at 680 ° C until a carbonitride phase with a thickness of 10 µm and a nitrogen austenite structure are formed. The further processing is carried out as described in Examples 1 and 4. As a result of the isothermal hold, a porous structure is formed. After oxidation, this structure mainly consists of Fe ₃ O ₄ . The diffusion coating formed on the parts has a structure as described in Example 5, with the exception that the pores of the first structural layer are filled with oil which contains 0.5% by mass of sulfur. The thickness of the diffusion coating is 240 μm, the thickness of the first structural layer being 2 μm and that of the second structural layer being 10 μm.
Wear resistance, 10 ^-3 mm 64
Corrosion resistance, h 95
Sprinkling ability, h 0.55
Fatigue strength, MPa 975.

Example 9

Aus Stahl hergestellte und 10 Minuten in der Vorrichtung 3 mit einer Alkalilösung entfettete Ventilhebel und Stoßdämp ferstangen werden zum Vorwärmen und zum Oxidieren im Luft medium bei 400°C in die Kammer 4 eingebracht. Anschließend werden die Teile 4 Stunden im Ofen 6 bei 600°C in einer stickstoffhaltigen Atmosphäre, die 50 Masse-% Ammoniak und 50 Masse-% Endogas enthält, bis zur Bildung eines Gefü ges der Carbonitridphase von 21 µm Dicke und eines Stickstoff austenitgefüges bearbeitet. Die bearbeiteten Teile werden in der Kammer 9 untergebracht und 1 Stunde bei 480°C in ei ner aus Stickstoff bestehenden Schutzgasatmosphäre isotherm gehalten. Dabei bildet sich ein poriges Gefüge aus, das sich oberhalb der Carbonitridphase befindet. Aus der Kammer 9 werden die Teile in die Kammer 12 eingebracht, in der sie bei 600°C in einer oxidierenden Atmosphäre, die aus 0,2 Masse-% Sauerstoff, 3 Masse-% Ammoniak und 96,8 Masse-% Sticktoff besteht, gehalten werden. Danach werden die Teile in der Kammer 15 abgekühlt und 40 Minuten in Kammer 21 bei 140°C in Öl angelassen, das 10 Masse-% Schwefel enthält. Der auf den Teilen ausgebildete Diffusionsüberzug weist ein wie in Beispiel 5 beschriebenes Gefüge auf, mit der Ausnahme, daß die Poren der ersten Gefügeschicht mit Öl gefüllt sind, das 10 Masse-% Schwefel enthält. Die Dicke des Diffusionsüberzugs beträgt 106 µm, wobei die Dicke der ersten Gefügeschicht 3 µm und die der zweiten Gefüge schicht 18 µm beträgt.
Verschleißbeständigkeit, 10^-3 mm 59
Korrosionsbeständigkeit, h 95
Ansprengbarkeit, h 0,55
Ermüdungsfestigkeit, MPa 1070.Made of steel and 10 minutes in the device 3 degreased with an alkali valve lever and shock absorber are inserted for preheating and oxidizing in the air medium at 400 ° C in the chamber 4 . The parts are then processed for 4 hours in oven 6 at 600 ° C. in a nitrogen-containing atmosphere which contains 50% by mass of ammonia and 50% by mass of endogas until a structure of the carbonitride phase of 21 μm thickness and a nitrogen austenite structure are formed. The machined parts are housed in chamber 9 and kept isothermal for 1 hour at 480 ° C in a protective gas atmosphere consisting of nitrogen. This creates a porous structure that is located above the carbonitride phase. The parts are introduced from the chamber 9 into the chamber 12 , in which they are at 600 ° C. in an oxidizing atmosphere consisting of 0.2% by mass oxygen, 3% by mass ammonia and 96.8% by mass nitrogen. being held. The parts are then cooled in chamber 15 and left in chamber 21 for 40 minutes at 140 ° C. in oil which contains 10% by mass of sulfur. The diffusion coating formed on the parts has a structure as described in Example 5, with the exception that the pores of the first structure layer are filled with oil which contains 10% by mass of sulfur. The thickness of the diffusion coating is 106 μm, the thickness of the first structural layer being 3 μm and that of the second structural layer being 18 μm.
Wear resistance, 10 ^-3 mm 59
Corrosion resistance, h 95
Sprinkling ability, h 0.55
Fatigue strength, MPa 1070.

Claims

1. Process for the chemical-thermal processing of workpieces, the heat treatment of workpieces in a nitrogen containing atmosphere at a temperature of not more than 680 ° C, its holding in a oxidize the atmosphere at the stated temperature and comprises len its cool down, characterized is taken that the heat treatment to form a structure of the carbonitride or Oxinitridphase on the workpieces laid, the structure has a thickness of at least 5 microns, after which det ausgebil on the workpieces a porous structure before holding in an oxidising atmosphere, the After the parts have cooled, the pores are filled with oil containing 0.5 to 10.0% by mass of sulfur.

2. The method according to claim 1, characterized records that the formation of a porous structure on the workpieces by isothermal holding at 400 to 500 ° C in a protective gas atmosphere.

3. The method according to claim 2, characterized records that nitrogen is used as the protective gas atmosphere and ammonia at a mass ratio of 90.0-99.9: 0.1- 10.0 used.

4. The method according to claim 2, characterized records that nitrogen is used as the protective gas atmosphere used.

5. The method according to claims 1 to 4, characterized ge indicates that the heat treatment within is carried out at 450 to 570 ° C for 2 to 5 hours.

6. The method according to claims 1 to 4, characterized ge indicates that the heat treatment within is carried out at 570 to 680 ° C for 2 to 5 hours.

7. The method according to claims 1 to 6, characterized ge indicates that the heat treatment in one nitrogenous atmosphere is made from endogas and ammonia at a mass ratio of each 30-50: 50-70 exists.

8. The method according to claim 1, characterized in that the parts are kept in an oxidizing atmosphere containing oxygen, nitrogen and ammonia in the following ratio in mass%:
Oxygen 0.2 to 22.0
Ammonia 0.05 to 3.0
Nitrogen up to 100.

9. The method according to claim 1, characterized records that to fill the porous structure tempering on the workpieces with the specified oil of the workpieces in the specified oil within 20 to 40 Minutes at 120 to 140 ° C.

10. The method according to claim 1, characterized records that before the heat treatment the plant pieces are kept at 350 to 400 ° C.

11. Diffusion coating on parts made of aluminum alloys, which is produced according to the method according to one of claims 1 to 10, characterized in that it consists of crystalline structures of Al ₂ O ₃ and an oxynitride phase of the type (AlMe) _2-3 (NO) , in which Me means metal, and the structure of these phases are filled with oil containing 0.5 to 10% by mass of sulfur over the phase boundary.

12. Diffusion coating on parts made of iron alloys, which is produced according to one of claims 1 to 10 and consists of three structure layers, of which the second structure from the surface of the diffusion coating is a pore-free structure of the carbonitride phase of the type Fe _2-3 (NC) and the third microstructure has a bainite structure, characterized in that the first microstructure from the surface of the diffusion coating has a fine-pored microstructure, essentially of Fe ₃ O ₄ , the pores of which are filled with an oil which is 0.5 to Contains 10% by mass of sulfur, the ratio between the first and the second structural layer being in a range of 1: 2-10.

13. Diffusion coating according to claim 12, characterized ge indicates that the structural layer has a thickness of at least 2 µm.

14. Plant for carrying out the method according to claim 1, the arranged in the order of the technological processes and arranged by a transport system interconnected devices such as an oven ( 6 ) for heat treatment of the parts, an oxidation chamber ( 12 ) and a cooling chamber ( 15 ) , characterized in that between the furnace ( 6 ) and the oxidation chamber ( 12 ) in the direction of movement of the parts there is arranged a chamber ( 9 ) hermetically connected to them for isothermal holding, and behind the cooling chamber ( 15 ) a chamber ( 21 ) for starting the parts is provided.

15. Plant according to claim 14, characterized in that a chamber ( 4 ) for thermal holding of the parts is arranged in front of the furnace ( 6 ) for heat treatment.