DE3926733C2 - - Google Patents
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- DE3926733C2 DE3926733C2 DE19893926733 DE3926733A DE3926733C2 DE 3926733 C2 DE3926733 C2 DE 3926733C2 DE 19893926733 DE19893926733 DE 19893926733 DE 3926733 A DE3926733 A DE 3926733A DE 3926733 C2 DE3926733 C2 DE 3926733C2
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
- C21D1/74—Methods of treatment in inert gas, controlled atmosphere, vacuum or pulverulent material
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C8/00—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals
- C23C8/06—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using gases
- C23C8/08—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using gases only one element being applied
- C23C8/10—Oxidising
- C23C8/12—Oxidising using elemental oxygen or ozone
- C23C8/14—Oxidising of ferrous surfaces
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bildung einer
Oxidschicht, die hauptsächlich aus Eisenoxid besteht, auf einem
randentkohlungsfreien Gegenstand aus einem härtbaren oder
vergütbaren Stahl und die Anwendung dieses Verfahrens auf
Lochdorne.
Lochdorne zum Warmlochen von Blöcken zu Rohrluppen kommen
überwiegend mit einer werkstoffeigenen Oxidschicht zum Einsatz.
Auflageschichten aus Fremdmetalloxiden, wie Emails oder Gläser
haben sich nicht bewährt. Die Oxidschicht unterbricht den
metallischen Kontakt zwischen Lochdorn- und Rohrwerkstoff und
verhindert ein Warmverschweißen beider Werkstoffe während des
Lochens.
Lochdorne werden in den meisten Fällen aus Warmarbeitsstahl
hergestellt. Zur Erzeugung einer werkstoffeigenen Oxidschicht
werden die Lochdorne vor ihrem ersten Einsatz einer verzundernden
Glühung unterworfen. Glühprozesse in oxidierenden Gasatmosphären
führen beim Stahl jedoch nicht nur zu einer
Oberflächen-Verzunderung, sondern gleichzeitig auch zu einer
Randentkohlung am Lochdorn (A. Leutgöb und H. Trenkler, Arch.
Eisenhüttenwes. 45 (1974), S. 871-880). Die Randentkohlung
verschlechtert die Werkstoffeigenschaft im oberflächennahen Bereich
und macht je nach Absenkung des Kohlenstoffgehaltes eine
abschließende Härtung und Vergütung der Randzone unmöglich.
Bei bisher üblichen verzundernden Glühbehandlungen wurde die
Entkohlung entweder dadurch gering gehalten, daß die
vorgeschriebene Härtetemperatur weit unterschritten und eine
geringere Glühfestigkeit in Kauf genommen wurde, oder daß nach
vorschriftsmäßiger Härtung eine weiche entkohlte Randzone
zugelassen wurde.
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht nun darin,
Stahlgegenstände, wie Lochdorne randentkohlungsfrei zu verzundern.
Aus der AT-PS 2 17 819 ist ein oxidierendes Glühen von
Stahlgegenständen zur Verbesserung ihres Oberflächenwiderstands
gegen Korrosion und Oxidation bekannt, bei dem die Gegenstände
in praktisch reinem Sauerstoff im Temperaturbereich von
400 bis 1000°C in einem Vakuum von 0,1 bis 40 mbar zur
Ausbildung einer 2 bis 30 um dicken Oxidschicht erhitzt werden.
Wie sich herausgestellt hat, entsteht bei Durchführung dieses
bekannten Verzunderungsverfahrens aber eine unerwünschte
Randentkohlung.
Zur Lösung der vorgenannten Aufgabe wird nun erfindungsgemäß
vorgeschlagen, daß der Stahlgegenstand in einer inerten
Glühgasatmosphäre auf Härtetemperatur erhitzt und unmittelbar
anschließend unter reinem Sauerstoff von Atmosphärendruck (1 bar)
solange geglüht wird, bis sich eine Zunderschicht in der
gewünschten Stärke ausgebildet hat, worauf der Stahlgegenstand zur
Ausbildung von Härtungsgefüge auf Raumtemperatur abgeschreckt und
gegebenenfalls zur Ausbildung von Vergütungsgefüge angelassen
wird.
Im Unterschied zu dem bekannten Verfahren gemäß AT-PS 2 17 819
gelingt es mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens eine
randentkohlungsfreie Verzunderung der Oberfläche der
Stahlgegenstände in ausreichender Stärke bis 100 um
zu erzeugen.
Durch den Zusatz von Wasserdampf wird eine reaktionsbeschleunigende
Wirkung auf die Bildung der Zunderschicht erzielt. Dabei kann durch
das Befeuchten des Sauerstoffgases die Dicke der Zunderschicht in
weiten Grenzen variiert werden. Zweckmäßigerweise wird der
Wasserdampfanteil im Sauerstoff-Glühgasgemisch in Abhängigkeit von
der gewünschten Zunderschichtdicke voreingestellt. Für die meisten
Fälle genügt es, das Glühgasgemisch auf einen Taupunkt im Bereich
von 20 bis 60°C (entsprechend 2,3 bis 19,7 Vol.-% Wasserdampf)
zu befeuchten.
Versuche wurden an blank geschliffenen stabförmigen Proben mit den
Abmessungen 35×8×8 mm3 aus dem Stahl X 38 CrMoV 5 1 mit
folgender chemischer Zusammensetzung durchgeführt:
0,41% C, 0,94% Si, 0,35% Mn, 0,014% P, 0,001% S, 4,94% Cr, 1,29% Mo, 0,06% Ni, 0,42% V, 0,012% Al, Rest Fe.
0,41% C, 0,94% Si, 0,35% Mn, 0,014% P, 0,001% S, 4,94% Cr, 1,29% Mo, 0,06% Ni, 0,42% V, 0,012% Al, Rest Fe.
Die Proben wurden in einem elektrisch beheizten Ofen unter Argon
als Schutzgas bei 1 bar auf eine Härtetemperatur von 960°C
entkohlungs- und verzunderungsfrei aufgeheizt. Nach dem Erreichen
der Härtetemperatur wurde das Schutzgas durch in den Ofen
eingeleiteten Sauerstoff ersetzt und die Proben 15 Minuten lang
unter reinem Sauerstoff bei Atmosphärendruck geglüht. Diese
Zeitspanne entspricht etwa der Durchwärmzeit für Lochdorne. Danach
wurden die Proben an Luft auf Raumtemperatur abgekühlt, um eine
Härtung zu erreichen.
Die so behandelten Proben wiesen eine gleichmäßige gut haftende
Zunderschicht auf. Im metallographischen Querschliff zeigte sich
unter einer etwa 30 µm dicken, mehrphasigen Eisenoxidschicht ein
entkohlungsfreier Stahl mit einem bis an die Grenzfläche zum Zunder
heranreichenden Härtungsgefüge aus Martensit und Karbid.
Um eine dickere Zunderschicht bei sonst gleichem Ergebnis zu
erzielen, wurde das 15minütige Halten auf Härtetemperatur in mit
7,2 Vol.-% Wasserdampf befeuchtetem Sauerstoff (Taupunkt 40°C)
durchgeführt. In diesem Fall entstand eine mehrphasige
Zunderschicht aus Eisenoxiden mit einer Dicke von etwa 60 µm. Die
Oxidschicht war über oxidierte Korngrenzen gut auf dem Stahl
verankert. Das Stahlgefüge bestand bis zum Rand aus Martensit und
und Karbid.
Das Aufheizen auf Härtetemperatur kann auch unter anderen
Schutzgasen als Argon durchgeführt werden, z.B. unter Stickstoff.
Ferner können auch andere Metallegierungen als der vorgenannte
Stahl in gleicher Weise entkohlungsfrei verzundert und gehärtet
bzw. vergütet werden.
Mit besonderen Vorteil läßt sich das beanspruchte Verfahren auf
Lochdorne zum Warmlochen von Rohrluppen anwenden.
Claims (5)
1. Verfahren zur Bildung einer Eisenoxidschicht auf einem
randentkohlungsfreien Gegenstand aus einem härtbaren oder
vergütbaren Stahl,
dadurch gekennzeichnet, daß der
Stahlgegenstand in einer inerten Glühgasatmosphäre auf
Härtetemperatur erhitzt wird und unmittelbar anschließend unter
reinem Sauerstoff bei Atmosphärendruck (1 bar) solange geglüht
wird, bis sich eine ausreichend dicke Zunderschicht ausgebildet
hat, worauf der Stahlgegenstand zur Ausbildung von Härtungsgefüge
auf Raumtemperatur abgeschreckt und bei der Ausbildung von
Vergütungsgefüge angelassen
wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die Ausbildung
der Zunderschicht unter einem Gasgemisch überwiegend aus reinem
Sauerstoff mit einem geringeren Anteil Wasserdampf vorgenommen
wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, daß der
Wasserdampfanteil im Sauerstoff-Glühgasgemisch in Abhängigkeit von
der gewünschten Zunderschichtdicke voreingestellt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet, daß der
Sauerstoff auf einen Taupunkt im Bereich von 20 bis 60°C
(2,3-19,7 Vol.-% Wasserdampf) befeuchtet wird.
5. Anwendung des Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4 auf die
Ausbildung einer Zunderschicht auf Lochdornen zum Warmlochen von
Rohrluppen.
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE19893926733 DE3926733A1 (de) | 1989-01-31 | 1989-08-12 | Verfahren zur bildung einer eisenoxidschicht auf einem randentkohlungsfreien stahlgegenstand und anwendung dieses verfahrens |
FR9000680A FR2642438A1 (fr) | 1989-01-31 | 1990-01-22 | Procede pour former une couche d'oxyde de fer sur un objet en acier exempt de decarburation peripherique et application de ce procede |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE3902762 | 1989-01-31 | ||
DE19893926733 DE3926733A1 (de) | 1989-01-31 | 1989-08-12 | Verfahren zur bildung einer eisenoxidschicht auf einem randentkohlungsfreien stahlgegenstand und anwendung dieses verfahrens |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3926733A1 DE3926733A1 (de) | 1990-08-02 |
DE3926733C2 true DE3926733C2 (de) | 1991-04-25 |
Family
ID=25877270
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19893926733 Granted DE3926733A1 (de) | 1989-01-31 | 1989-08-12 | Verfahren zur bildung einer eisenoxidschicht auf einem randentkohlungsfreien stahlgegenstand und anwendung dieses verfahrens |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE3926733A1 (de) |
FR (1) | FR2642438A1 (de) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE19937186C1 (de) * | 1999-08-06 | 2000-09-07 | Mannesmann Sachs Ag | Oxidationsbehandlung für Eisen enthaltende Metallteile, um diese mit einer Eisenoxid enthaltenden Oberflächenschicht zu versehen sowie behandeltes Metallteil |
DE19736514C5 (de) * | 1997-08-22 | 2004-11-25 | Messer Griesheim Gmbh | Verfahren zum gemeinsamen Oxidieren und Wärmebehandeln von Teilen |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2690167A1 (fr) * | 1992-04-16 | 1993-10-22 | Lorraine Laminage | Traitement thermique de recuit de tôles en continu pour améliorer leur résistance à la corrosion. |
EP0595582B1 (de) * | 1992-10-29 | 1996-04-17 | THE BABCOCK & WILCOX COMPANY | Passivierung von Metallröhren |
DE102012108513B4 (de) * | 2012-09-12 | 2014-12-24 | Benteler Automobiltechnik Gmbh | Verfahren zur Herstellung eines Kraftfahrzeugwärmetauschers mit Oxidschicht |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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AT217819B (de) * | 1959-03-07 | 1961-10-25 | Hermann Dr Ing Schenck | Verfahren zur Herstellung von Oxydschichten auf Gegenständen aus Eisen und Eisenlegierungen |
-
1989
- 1989-08-12 DE DE19893926733 patent/DE3926733A1/de active Granted
-
1990
- 1990-01-22 FR FR9000680A patent/FR2642438A1/fr not_active Withdrawn
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE19736514C5 (de) * | 1997-08-22 | 2004-11-25 | Messer Griesheim Gmbh | Verfahren zum gemeinsamen Oxidieren und Wärmebehandeln von Teilen |
DE19937186C1 (de) * | 1999-08-06 | 2000-09-07 | Mannesmann Sachs Ag | Oxidationsbehandlung für Eisen enthaltende Metallteile, um diese mit einer Eisenoxid enthaltenden Oberflächenschicht zu versehen sowie behandeltes Metallteil |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE3926733A1 (de) | 1990-08-02 |
FR2642438A1 (fr) | 1990-08-03 |
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