DE966869C

DE966869C - Process for surface hardening of steels

Info

Publication number: DE966869C
Application number: DEE3742A
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing E H Walter Eilender; Dr-Ing Robert Mintrop
Original assignee: E H WALTER EILENDER DR ING; ROBERT MINTROP DR ING
Current assignee: E H WALTER EILENDER DR ING; ROBERT MINTROP DR ING
Priority date: 1950-10-28
Filing date: 1950-10-28
Publication date: 1957-09-12

Description

Gegenstand des Patents 940 302 ist die Verwendung von unlegierten oder niedriglegierten Stählen mit einem Kohlenstoffgehalt von mindestens 0,6 °/o als Werkstoff für Gegenstände, die durch Aufkohlen, Aufsticken und Abschrecken bei Temperaturen dicht unterhalb der Umwandlungstemperatur A₁, vorzugsweise bei 650 bis 720⁰ C, eine gehärtete Oberfläche besitzen sollen. Bekanntlich lassen sich Flußstähle dadurch oberflächenhärten, daß man sie bei Temperaturen dicht unterhalb A₁ bis zu einer gewissen Eindringtiefe aufkohlt und aufstickt. Dabei wandelt sich die aufgekohlte und aufgestickte Zone in den austenitischen, d. h. den abschreckbaren Zustand um, so daß ein anschließendes Abschrecken der in dieser Weise behandelten Einsatzstähle zu einer Härtung der Oberfläche führt. Das Patent 940 302 bezieht sich nun auf die Anwendung dieses Härteverfahrens auf hochgekohlte Stähle. Diese Anwendung hat den besonderen Vorteil, daß der bereits im Ausgangswerkstoff enthaltene Kohlenstoff in bekannter Weise durch Warmbehandlung beeinflußt werden kann. Geht man beispielsweise von einem weichgeglühten Werkzeugstahl aus, dann wird durch das vorstehend gekennzeichnete Härteverfahren in dessen Oberflächenschicht ein Härtungsgefüge hergestellt, das aus einer feinnadeligen martensitischen Grundmasse (Hardenit) besteht mit Karbideinlagerungen in rundlicher Form, d. h. in Gestalt von Karbidkügelchen. Durch eine der Härtung vorgeschaltete Ver-The subject of patent 940 302 is the use of unalloyed or low-alloy steels with a carbon content of at least 0.6% as a material for objects that are produced by carburizing, embroidering and quenching at temperatures just below the transformation temperature A ₁ , preferably at 650 to 720 ⁰ C, should have a hardened surface. It is known that mild steels can be surface-hardened by carburizing and embroidering them at temperatures just below A ₁ to a certain depth of penetration. The carburized and embroidered zone is converted into the austenitic, ie the quenchable, state, so that subsequent quenching of the case-hardened steels treated in this way leads to a hardening of the surface. Patent 940 302 now relates to the application of this hardening process to high-carbon steels. This application has the particular advantage that the carbon already contained in the starting material can be influenced in a known manner by heat treatment. If one assumes, for example, a soft-annealed tool steel, the hardening process described above produces a hardening structure in its surface layer, which consists of a fine-needle martensitic matrix (Hardenite) with carbide inclusions in a rounded shape, i.e. in the form of carbide spheres. By means of a pre-hardening

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gütung kann der Verteilungsgrad der Karbideinlagerungen weiter verfeinert und damit auch diejenige des Härtungsgefüges in der Oberflächenschicht noch verbessert werden. Das ist bei der Behandlung koMenstoffarmer Eisensorten aber nicht möglich. Deshalb lassen sich nach dem Verfahren gemäß dem Patent 940 302 beispielsweise gehärtete Werkzeugstähle herstellen, deren Schneiden von großer Standfestigkeit und Sicherheit gegen Abbröckelungen sind, insbesondere bei schlagartiger und stoßweiser Beanspruchung. Außerdem haben die Stähle dann gute Schneideigenschaften, hohe Verschleißfestigkeit und eine durchaus ausreichende Zähigkeit. Nach dem Patent 940 302 kann man die Werkzeugstähle im Anschluß an die beschriebene Einsatzbehandlung auch noch einer besonderen Warmbehandlung unterziehen, um den Übergang von der harten Oberflächenschicht zum Werkstoffkern weicher zu gestalten und eine größere Tiefenhärtung zu erzielen. Die Warmbehandlung besteht dann in einer kurzzeitigen, d. h. einige Sekunden dauernden Erhitzung des aus dem Einsatz kommenden Stahles auf Temperaturen oberhalb A₁ und einer anschließenden raschen Abkühlung. Geeignet erwies sich dabei eine Warmbehandlung, gemäß der der Werkstoff nach der Einsatzhärtung kurzzeitig in ein auf eine Temperatur von 8oo° C befindliches Salzbad eingetaucht und gleich anschließend abgeschreckt wurde.the degree of distribution of the carbide deposits can be further refined and that of the hardening structure in the surface layer can be further improved. However, this is not possible when treating low-carbon iron types. For this reason, for example, hardened tool steels can be produced using the method according to patent 940 302, the cutting edges of which are extremely stable and secure against crumbling, in particular in the event of sudden and intermittent loading. In addition, the steels then have good cutting properties, high wear resistance and sufficient toughness. According to patent 940 302, the tool steels can also be subjected to a special heat treatment after the application treatment described, in order to make the transition from the hard surface layer to the material core softer and to achieve greater depth hardening. The heat treatment then consists of brief, ie a few seconds, heating of the steel coming out of use to temperatures above A ₁ and subsequent rapid cooling. A heat treatment proved to be suitable, according to which the material was briefly immersed in a salt bath at a temperature of 800 ° C. after case hardening and then immediately quenched.

Nun hat sich gezeigt, daß man die gleiche Wirkung wie beim Verfahren nach dem Patent 940 302 erreicht, wenn die Aufkohlung und Aufstickung der Stähle oberhalb der Umwandlungstemperatur A₁ vorgenommen wird, während ihre Abschreckung nach wie vor unterhalb A₁ geschehen muß. Diese Erkenntnis führt dann zu dem praktischen Ergebnis, daß man die sogenannte Diffusionsbehandlung von der eigentlichen Härtung trennen kann. Dabei kann in der verschiedensten Weise vorgegangen werden:It has now been shown that the same effect as in the process according to patent 940 302 is achieved if the carburization and nitrogenization of the steels is carried out above the transformation temperature A ₁ , while their quenching must still take place below A _1. This knowledge then leads to the practical result that the so-called diffusion treatment can be separated from the actual hardening. This can be done in a variety of ways:

i. Die Werkstücke werden nach der Einsatzbehandlung bei Temperaturen oberhalb A₁ im Ofen langsam auf eine Temperatur dicht unterhalb A₁ abgekühlt und alsdann abgeschreckt.i. After the application treatment, the workpieces are slowly cooled in the furnace to a temperature just below A ₁ at temperatures above A ₁ and then quenched.

2. Die Werkstücke werden nach der Einsatzbehandlung bei einer Temperatur oberhalb A₁ in einen zweiten Ofen gebracht, der sich auf eine Temperatur dicht unterhalb A₁ befindet, und nach Temperaturausgleich· abgeschreckt.2. After the insert treatment, the workpieces are placed in a second furnace at a temperature above A ₁ , which is at a temperature just below A ₁ , and, after temperature equalization, are quenched.

3. Die Werkstücke werden nach der Einsatzbehandlung bei Temperaturen oberhalb A₁ zunächst auf Raumtemperatur abgekühlt. Als ein davon getrennter Arbeitsgang wird dann die Härtung der Werkstücke durch Erwärmen auf eine Temperatur dicht unterhalb A₁ und anschließendes Abschrecken vorgenommen.3. After the application treatment, the workpieces are initially cooled to room temperature at temperatures above A _1. As a separate operation, the workpieces are then hardened by heating to a temperature just below A ₁ and subsequent quenching.

Wie beim Verfahren gemäß dem Patent 940 302 geschieht das Aufkohlen und Aufsticken am vorteilhaftesten in den bekannten festen, flüssigen oder gasförmigen stickstoff- und kohlenstoffabgebenden Einsatzmitteln.As with the method of patent 940,302, the carburizing and embroidering are most advantageous in the well-known solid, liquid or gaseous nitrogen and carbon donors Resources.

Claims

PATENT CLAIM:

Heat treatment of the materials to be used according to patent 940 302 made of unalloyed or low-alloy steels with a carbon content of at least 0.6% for the production of objects, which by carburizing, embroidering and quenching at temperatures just below the transformation temperature- ^ ₁ , preferably at 650 to 700 ⁰ C, should have a hardened surface, characterized in that the carburizing and embroidering is carried out at temperatures above the conversion temperature A ₁ .

Considered publications:

German Patent Nos. 632 935, 740414;

Houdremont, Handbuch der Spezialstahlkunde, 1943, p.880;

Durfenit-Hausmachrichtungen, Volume 3, Issue 2, pp. 85 and 86;

Durfenit advertising sheet: Carbonation baths for low operating depths, p. 16 and 17;

Durfenit-Taschenbuch, 7th edition, pp. 90 and 91;

H. K. Bullens, Steel and its Heat Treatment, New York, 1948, Vol.

2, pp. 45 to 47, 49,

50.53;
Du Pont advertising sheet: molten salt baths, p. Ι.