DE896354C

DE896354C - Verfahren zur Oberflaechenhaertung aushaertbarer Legierungen

Info

Publication number: DE896354C
Application number: DEA10314D
Authority: DE
Inventors: Otto Dr Phil Dahl
Original assignee: AEG AG
Current assignee: AEG AG
Priority date: 1939-05-05
Filing date: 1939-05-05
Publication date: 1953-11-12

Description

Verfahren zur Oberflächenhärtung aushärtbarer Legierungen Die Oberflächenhärtung von Werkstücken aus Stahl ist bekanntlich in zweierlei Weise möglich. Entweder wird nur die Oberfläche an dem für die Härtbarkeit verantwortlichen Kohlenstoff angereichert (Einsatzhärteverfahren) und sodann das Werkstück durch Abschrecken von hohen Temperaturen gehärtet, oder das Werkstück, das über die gesamte Dicke den notwendigen Gehalt an,dem für die Härt'harkeit verantwortlichen Kohlenstoff hat, wird nur an der Oberfläche so hoch erhitzt, daß beim nachträglichen Abschrecken eine Härtung dieser Außenzone bewirkt wird. Für die letztgenannte Härtungsart ist einmal die Erhitzung mit dem Gasbrenner bekannt. Vorteilhafter hat sich die induktive Heizung mit Wechselstrom hoher Frequenz erwiesen, da hier durch geeignete Festlegung der Frequenz und der Leistung die Eindringtiefe der Hitze genau regelbar ist.
Die Erfindung betrifft die Oberflächenhärtung von Werkstücken aus aus'härtbaren Legierungen, bei denen bekanntlich die Härtung nicht allein dadurch erzielt wird, daß das Werkstück auf hohe Temperaturen erhitzt und sodann abgeschreckt wird, sondern bei deren Härtung zwei Arbeitsgänge notwendig sind. Zunächst wird das Werkstück ebenso wie bei den legierten und urilegierten kohlenstoffhaltigen Stählen auf hohe Temperaturen erhitzt. Dadurch erfolgt Auflösung des härtenden Zusatzstoffes unter Mischkristallbildung mit dem Grundmetall; dieser Mischkristall, der keineswegs eine hohe Härte besitzt, wird durch Abschrecken instabil erhalten. Als zweiter Arbeitsgang muß sodann ein Anlassen auf niedere Temperaturen erfolgen, bei denen eine feinverteilte Ausscheidung dieses Zusatzstoffes aus .dem Mischkristall erfolgt. Im Verlauf dieses Ausscheidungsvorganges wird eine Härtung bewirkt.
Diese Ausischei.dungshärtung hat man schon in solchen Fällen angewendet, in denen bestimmte Bauteile einer größeren Vorrichtung idurch entsprechende Wäranebebandlung auf eine`hohe Warmhärte und Warmelastizität vergütet werden, während andere Bauteile unvergütet, also mit der in diesem Zustand vorhandenen hohen Dehnbarkeit belassen "wenden sollen. Bei diesem bekannten Verfahren handelt es sich aiberdarum, einzelne Teile durchzuvergüten und andere Teile unvergütet zu lassen.
Für viele Zwecke, z. B. Lager oder für sonstige auf Reibung beanspruchte Teile, ist es ebenso wie beim Stahl wünschenswert, zwar ,die Oberfläche zu härten, den Kern bzw. ,die Unterlage jedoch dehnbar und zäh zu erhalten. Hierfür wurde bisher die Oberfläche durch Diffusionslegierungen mit dem ausscheidungsfähigen Zusatzstoff angereichert und sodann das gesamte Werkstück ,der Vergütungsbehandlung unterworfen. Das Verfahren entspricht also weitgehend dem Einsatzhärteverfahren beim Stahl. Jedoch gelingt bei den meisten Zusatzstoffen ein derartiges Diffusionslegieren entweder gar nicht oder nur unter besonderen erschwerenden Bedingungen.
Wärmebeanspruchte, ausschei.dungshärtbare Werkzeuge u. dgl., die einseitig stark erhitzt unidi auf .der anderen Seite gekühlt werden oder dort auf einer niedrigeren Temperatur bleiben, sind ihrer Verwendung schon in einem solchen Zustand zugeführt worden, daß die Ausschendungshärtungswirkung erst vorwiegend bei der Beanspruchung eintritt. Dieses Verfahren ist aber auf aushärtbare Stähle und auf die Verwendung zu solchen Werkstücken beschränkt, die im Betrieb an den Arbeitsflächen entsprechend hohen Temperaturen ausgesetzt sind, während die andere "Seite so kühl bleibt, daß dort eine Aushärtung nicht eintritt.
Die Oberflächenerhitzung, wie sie beim Stahl bekannt ist, gestattet nun, in sinngemäßer Weise angewendet, auch bei aushärtbaren Legierungen eine Oberflächenhärtung zu erreichen. Allerdings ist dabei eine besondere Reihenfolge des Vorgehens notwendig. Es geht nicht so, wie es zunächst nahe liegt, .die Homogenisierungsglühung und das Abschrecken für das ganze Werkstück vorzunehmen und dann mittels Oberflächenbeheizung die Aushärtung nur in der äußeren Schicht vorzunehmen. Für diese Ausscheidungen sind zu lange Anlaßzeiten erforderlich, um -bei der hohen Wärmeleitfähigkeit ;der aushärtbaren Legierungen die für die Aushärtung notwendige Temperaturhöhe auf die äußere Schicht zu besc'hrän'ken. Es muß vielmehr in folgender Weise vorgegangen werden: Das Werkstück wird zunächst durch Übervergüten, d.h. durch völlige Au#.scheidung des ausscheidungsfähigen Zusatzstoffes weich gemacht. Sodann wird das Werkstück nur in der äußeren Sc'hic'ht, die später hart sein soll, bis zur Mischkristallbildung erhitzt. Die Auflösung des. ausgeschiedenen Stoffes unter Mischkristallbil:dung erfolgt im Gegensatz zu der Ausscheidung sehr schnell, so daß 'hier tatsächlich durch ,die Oberflächenerhitzung die Mischkristallbildung auf die äußere Schicht beschränkt wird. Sodann wird da:s Werkstück abgeschreckt und hierauf angelassen. Da nur die äußere Schicht Mischkristalle -gebildet hat, so beschränkt sich nunmehr trotz der Erhitzung des Gesamtstückes auf die Anlaßtemperatur die Härtung auf die äußere Schicht.
Die Erhitzung kann in bekannter Weise durch hochfrequente Wechselströme oder mit Gasbrennern erfolgen. Im allgemeinen ist die Hochfrequenzerhitzung wegen der feineren Regelbarkeit vorzuziehen. Die Erwärmung ist äußerst gleichmäßig; sie erfolgt nicht nacheinander von Stelle zu Stelle, sondern von vornherein gleichmäßig über die ganze Fläche. Ein Verziehen des Werkstückes tritt also weit weniger Tals beim Erhitzen mit dem Brenner ein. In gewissen Fällen, in denen infolge des hohen elektrischen Leitvermögens der aushärtbaren Legierungen die Stromaufnahme bei der Hochfrequenzerhitzung zu gering ist, kann es vorteilhaft sein, die Erhitzung der äußeren Schicht nicht unmittelbar vorzunehmen, sondern durch Auflegen einer der Oberflächenform angepaßten Eisenschablone als eines Heizträgers.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zur Oberflächenhärtung von Werkstücken aus aushärtbaren Legierungen, dadurch gekennzeichnet, daß das im zähen, übervergüteten, heterogenen Gefügezustand befindliche au.shärt'bare Werkstück durch Oberflächenglühen nur an der Oberfläche homogenisiert, dann abgeschreckt und durch Erwärmung in seiner Gesamtheit angelassen wird.
2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch. gekennzeichnet, daß die Erhitzung der äußeren auszuhärtenden Schicht induktiv durch Strom hoher Frequenz erfolgt.
3. Verfahren zur Oberflächenhärtung von Werkstücken aus aushärtbaren Legierungen mit hohem elektrischen Leitvermögen nach Anspruch i und 2, dadurch gelzennzeichnet, daß die induktive Erhitzung mittelbar durch eine aufgebrachte Eisenschablone erfolgt. q.. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Erhitzung durch Gasbrenner erfolgt. Angezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 63o 995; österreichische Patentschrift Nr. 151 518; Archiv für das Eisenhüttenwesen °i930, Heft 1o, S.659.