DE965816C

DE965816C - Verfahren zum induktiven Oberflaechenhaerten von Stahlwerkstuecken

Info

Publication number: DE965816C
Application number: DEA8622D
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Karl Schoenbacher
Original assignee: AEG AG
Current assignee: AEG AG
Priority date: 1941-02-27
Filing date: 1941-02-27
Publication date: 1957-06-19

Description

Verfahren zum induktiven Oberflächenhärten von Stahlwerkstücken Beim Oberflächenhärten werden die Erwärmungszeiten kurzgehalten, da bei Anwendung von längeren Zeiten der Wärmeausgleich im Werkstück weitgehend wirksam und damit die Tiefe der Einhärtung zu groß bzw. durch die Verflachung des Temperaturverlaufs im Werkstück unsicher würde. Eine für die Oberflächenhärtung brauchbare Temperaturkurve muß folgende Bedingungen erfüllen: Erstens muß die zu härtende Schicht in ihrer ganzen Dicke Temperaturen aufweisen, die über dem Umwandlungspunkt bzw. über der Härtetemperatur des betreffenden Stahles liegen. Zweitens muß die Kurve im Gebiet der Härtetemperatur verhältnismäßig steil verlaufen, da sonst mit Rücksicht auf Temperaturtoleranzen die gewünschte Härtetiefe nur mit geringer Genauigkeit erreichbar wäre und auch die Dicke der unter der Härteschicht liegenden, durch die Wärmebehandlung ungünstig beeinflußten Zwischenschicht eventuell zu groß werden würde. Drittens darf aber die Temperatur an der Oberfläche des Werkstückes eine bestimmte Höchstgrenze wegen der sonst einsetzenden Überhitzung nicht überschreiten. Einen derartigen oben beschriebenen Verlauf zeigt beispielsweise die Kurve i der Fig. i der Zeichnung, der nach bestimmter Anheizzeit bei einer bestimmten Frequenz im Werkstück vorhanden ist. Unter Umständen kann aber die zur Erreichung dieser Temperaturkurve anzuwendende kurze Erwärmungszeit zur Umwandlung des Gefüges nicht völlig ausreichen. Eine Erwärmung über die ganze, zur Umwandlung notwendige Zeit würde aber nur den flachen Temperaturverlauf nach der Kurve 2 erreichen lassen, der zur Herstellung genauer Einhärtungstiefen ungeeignet ist.
Diesem Übelstand kann für den Fall, daß es sich um die Oberflächenhärtung von nicht zu dicken Wandungen handelt, erfindungsgemäß dadurch abgeholfen werden, daß die nicht zu härtende Rückseite der zu härtenden Fläche zwangläufig auf einer bestimmten Temperatur gehalten wird, wodurch die zeitliche Änderung der Temperatur in der zu härtenden Schicht wenn T = Temperatur und t # Zeit) beeinflußt wird. Während der für die Gefügeumwandlung notwendigen Erwärmungszeiten stellt sich dann bei Kühlung der Rückseite mit Wasser ein annähernd stationärer Temperaturzustand etwa nach der Kurve 3 der Fig. i der Zeichnung ein, demzufolge sich eine Härtetiefe ö, ergibt, die von der Dauer der Erwärmung nicht mehr abhängig ist, sondern außer von der Frequenz nur von der Oberflächentemperatur der zu härtenden Seite und von der Temperatur der Rückseite. Bei vorgegebener Frequenz kann also die Eindringtiefe der Härtung durch diese beiden Temperaturen in gewissen Grenzen variiert werden. Zur Erzielung einer größeren Einhärtung Ö4 ist ein Temperaturverlauf gemäß Kurve 4 in Fig. i geeignet. Die Kurve zeigt bei Ausnutzung der höchstzulässigen Temperatur an der Oberfläche den steilsten Verlauf. Sie läßt sich verwirklichen, wenn die Rückseite des Werkstückes durch ein gut wärmeleitendes Metallbad auf erhöhter Temperatur gehalten wird. Mit der Kurve 5, bei der ebenso wie bei der Kurve 3 die Rückseite auf Raumtemperatur gehalten wird, ließe sich die Härtetiefe ö, nur mit einer Überhitzung der Oberfläche erreichen. Die geringere Einhärtung ö, kann durch die Wahl einer niedrigeren Oberflächentemperatur erreicht werden, wobei sich aber bereits der Nachteil eines flachen Verlaufes im Gebiet der Härtetemperatur einstellt (Kurve 6). Dieser Umstand kann jedoch durch eine tiefere Kühlung der Rückenfläche, wie beispielsweise Kurve 7 zeigt, behoben werden.
Die erfindungsgemäße Kühlung an der Werkstückrückseite ist auch dann mit Vorteil anzuwenden, wenn an installierter Leistung gespart werden soll. Könnte nämlich mit geringem Leistungsaufwand nur etwa ein Temperaturverlauf nach Kurve i in Fig. 2 der Zeichnung erzielt werden, so ergibt sich bei der Kühlung der nicht zu härtenden Fläche - zwar mit größerem Energieaufwand, d. h. längerer Erwärmungszeit, aber bei gleicher Leistung - ein Verlauf nach Kurve:2, der bei gleicher Einhärtung steiler ist und damit die obengenannten Bedingungen für eine brauchbare Temperaturkurve besser erfüllt.
Da die erfindungsgemäße Maßnahme zur Einhaltung größerer Erwärmungszeiten bei relativ kleinen Einhärtungen ganz besonders für umwandlungsträge, hochlegierte Stähle in Frage kommt, härtetechnisch also Luft- oder Ölhärter, erscheint es zunächst abwe-gig, derart empfindliche Stähle zur Rückenkühlung mit beispielsweise Wasser in Berührung zu bringen, das ja nach dem Heizvorgang eine zu rasche Abküh- lung des Werkstückes zur Folge haben würde. Es wird aber meist möglich sein, nach beendeter Erwärmung die erfindungsgemäß durchzuführende Kühlung abzustellen und das Härtegut in dem vorgeschriebenen Abschreckmittel, Luft oder Öl, zu härten. Es ist aber auch möglich, durch allmähliches Abschalten der Heizleistung trotz der Rückenkühlung einen bestimmten milden Verlauf des Abschreckens zu erreichen, der dem Härten mit Luft bzw. mit Öl entspricht.
Eine ähnliche Maßnahme ist auch bei der Vorschubhärtung anzuwenden. Befindet sich beispielsweise ein plattenförmiges Werkstück gemäß der Erfindung einseitig in einem Wasserbad, so können durch geringeren Vorschub die Glühzeiten erheblich vergrößert und gleichzeitig ein milderer Verlauf der Abkühlung erreicht werden, da sich aus der allmählich verlaufenden Heizzone und dem geringen Vorschub des Härteinduktors ebenfalls ein langsam abfallendes Nachheizen während der Abkühlung im Wasserbad ergibt. Bei großen Vorschüben kann diese Wirkung aber auch durch einen Nachwärmeinduktor geringerer Leistung erzielt werden.
Die Erfindung kann bei allen Werkstücken aus Stahl Anwendung finden, vornehmlich jedoch bei einseitig zu härtenden Blechen, nur innen oder nur außen zu härtenden Rohren oder ähnlichen Teilen.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zum induktiven Oberflächenhärten von Stahlwerkstücken, dadurch gekennzeichnet, daß zur Beeinflussung der zeitlichen Änderung der Temperatur der zu härtenden Schicht während der Erwärmungszeit den Dicht zu härtenden Teilen des Werkstückes eine bestimmte Temperatur erteilt wird. ?- Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die nicht zu härtenden Teile vorgewärmt werden. 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorerwärmung durch entsprechende Ausbildung des mitWechselstrom gespeisten, die Erwärmung des zu härtenden Teiles bewirkenden Heizinduktors vorgenommen wird. 4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine zusätzliche Einrichtung zur Vorerwärmung, insbesondere - ein Vorwärmeinduktor, angeordnet wird. 5. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die nicht zu härtenden Teile gekühlt werden. 6. Verfahren nach Anspruch i bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verringerung der Abschreckgeschwindigkeit während der Abschreckung nachgeheizt bzw. die Heizung langsam abgeschaltet wird. 7. Verfahren nach Anspruch i bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verringerung der Abschreckgeschwindigkeit der Vorschub des Heizinduktors verlangsamt wird. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 767 227, 685 843, 886 942; französische Patentschrift Nr. 815 003; USA.-Patentschriften Nr. 2 145 864, 2 144 378.