EP1548141B1 - Maschinenteil und herstellungsverfahren dafür - Google Patents

Claims (3)

1. Mechanische Komponente zusammengesetzt aus einem Stahl und durch Nitrierung Oberflächen-gehärtet,
   mit einer Vickershärte des Oberflächen-Teils, gemessen an einer Referenzposition entsprechend einer 50 µm Tiefe von der Oberfläche der mechanischen Komponente, von 340 bis 460 HV, mit einer Vickershärte des Innen-Teils, der durch die Nitrierung nicht beeinflusst ist und eine nahezu konstante Härte von 190 bis 260 HV zeigt und mit einer effektiven Tiefe von einer gehärteten Schicht, gemessen von der Oberfläche der Komponente, wo eine Vickershärte von 270 HV erreicht wird, von 0,3 mm oder mehr; wobei die mechanische Komponente aus einem Stahl
   mit den einzelnen Gehalten von den konstituierenden Elementen C: 0,35 bis 0,5%, Si: 0,01 bis 0,3%, Mn: 0,6 bis 1,8%, Cu: 0,01 bis 0,5%, Ni: 0,01 bis 0,5%, Cr: 0,01 bis 0,5%, Al: 0,001 bis 0,01% und N: 0,005 bis 0,025%,
   und aus irgendeiner oder zwei oder mehr Spezies von konstituierenden Elementen mit den einzelnen Gehalten, in GewichtsProzent, von Pb: 0,30% oder weniger, S: 0,20% oder weniger, Ca: 0,01% oder weniger, Bi: 0,30% oder weniger, Ti: 0,02 oder weniger, Zr: 0,02% oder weniger und Mg: 0,01% oder weniger, wobei das Gleichgewicht Fe und unvermeidbare Verunreinigungen sind, besteht und wobei die mechanische Komponente die
   Zusammensetzung der einzelnen konstituierenden Elemente hat, die angepasst sind um Cr[äq.] bis 0,72% oder mehr und 1,0% oder weniger und C[äq.] bis 0,65% oder mehr und 0,86% oder weniger mit den Definitionen von $$\mathrm{Cr}\left[\ddot{\mathrm{a}}\mathrm{q}\right]\mathrm{=}\mathrm{0}\mathrm{,}\mathrm{475}\mathrm{xC}\mathrm{+}\mathrm{0}\mathrm{,}\mathrm{164}\mathrm{xSi}\mathrm{+}\mathrm{0}\mathrm{,}\mathrm{241}\mathrm{xMn}\mathrm{+}\mathrm{Cr}$$

   

   $$\mathrm{Cr}\left[\ddot{\mathrm{a}}\mathrm{q}\right]\mathrm{=}\mathrm{C}\mathrm{+}\mathrm{0}\mathrm{,}\mathrm{07}\mathrm{xSi}\mathrm{+}\mathrm{0}\mathrm{,}\mathrm{16}\mathrm{xMn}\mathrm{+}\mathrm{0}\mathrm{,}\mathrm{19}\mathrm{xCu}\mathrm{+}\mathrm{0}\mathrm{,}\mathrm{17}\mathrm{xNi}\mathrm{+}0,2\mathrm{xCr}$$

   

   zu begrenzen, und
   mit einem Härte-Verteilungsprofil H(x), welches gegeben ist durch das Auftragen, auf die H-x-Ebene, der Vickershärte H, gemessen in der TiefenRichtung x, wie von der Komponenten-Oberfläche gesehen, in Region Z fallend, ausgedrückt durch die Gleichung (1) unten: $$\mathrm{Hʹ}\left(\mathrm{x}\right)\mathrm{=}\mathrm{Hʹ}\mathrm{0}\mathrm{+}\left(\mathrm{Hʹ}\mathrm{1}\mathrm{-}\mathrm{Hʹ}\mathrm{0}\right)\mathrm{\times }\left[\mathrm{1}\mathrm{-}\mathrm{erf}\left(\frac{\mathrm{x}}{\mathrm{2}\sqrt{\mathrm{\alpha Dt}}}\right)\right]$$

   

   
   wobei, $${\mathrm{H}}^{\mathrm{\prime }}\mathrm{0}\mathrm{=}\mathrm{C}\left[ä\mathrm{q}\mathrm{.}\right]\mathrm{\times }\mathrm{254}\mathrm{+}\mathrm{33}\mathrm{,}\mathrm{8}$$

   

   $${\mathrm{H}}^{\mathrm{\prime }}\mathrm{1}\mathrm{=}\mathrm{C}\mathrm{r}\left[ä\mathrm{q}\mathrm{.}\right]\mathrm{\times }\mathrm{392}\mathrm{+}\mathrm{65}\mathrm{,}\mathrm{8}$$

   

   Cr[äq.]: Chrom-Äquivalenz oben beschrieben

   C[äq.]: Kohlenstoff-Äquivalenz oben beschrieben;

   $$\mathrm{D}\mathrm{=}{\mathrm{D}}_{\mathrm{0}}\mathrm{\times }\exp \left(\frac{\mathrm{-}\mathrm{Q}}{\mathrm{R}\mathrm{\times }\left(\mathrm{T}\mathrm{+}\mathrm{273}\right)}\right)$$

   

   
   D_o: 1,13x10^-6 $$\mathrm{Q}\mathrm{:}\mathrm{83}\mathrm{\times }\left(\mathrm{1}\mathrm{-}\frac{\mathrm{14.03}}{\mathrm{T}\mathrm{+}\mathrm{273}}\right)\mathrm{\times }\mathrm{1000}$$

   

   
   R: 8,314 $$\mathrm{\alpha }\mathrm{=}\exp \mathrm{}\left(\mathrm{-}\mathrm{1.47}\mathrm{\times }\mathrm{S}\mathrm{i}\mathrm{-}\mathrm{0.918}\mathrm{\times }\mathrm{M}\mathrm{n}\mathrm{+}\mathrm{0.998}\right)$$

   

   Si: Si-Gehalt (Gew.-%)

   Mn: Mn-Gehalt (Gew.-%); und

   Region Z ist definiert als eine Region in welcher H'(x), das durch die Gleichung (1) ausgedrückt wird, sich auf der H-x-Ebene bewegen kann während eine Bedingung von H'(0,3x10^-3)≥270 erfüllt wird, wenn t von 3,6x10³ bis 18x10³ variiert und T von 500 bis 600 variiert.
2. Mechanische Komponente gemäß Anspruch 1, wobei die mechanische Komponente eine Kurbelwelle ist.
3. Verfahren zur Anfertigung einer mechanischen Komponente gemäß Anspruch 1, umfassend den Schritt der Nitrierung der Oberfläche von einer Stahl Komponente durch weiche Gas-Nitrierung oder Salzbad-Nitrierung unter Bedingungen einer Prozesszeit von 3,6x10³ bis 18x10³ Sekunden und einer Prozesstemperatur von 500 bis 650°C,
   wobei die Nitrierung so ausgeführt wird so dass die Vickershärte des Oberflächenteils, gemessen an einer Referenzposition entsprechend einer 50 µm Tiefe von der Oberfläche der mechanischen Komponente, von 340 bis 460 HV angepasst wird, so dass die Vickershärte des Innen-Teils, der durch die Nitrierung nicht beeinflusst ist und eine nahezu konstante Härte von 190 bis 260 HV zeigt, angepasst wird und so dass eine effektive Tiefe von gehärteter Schicht, gemessen von der Oberfläche der Komponente, angepasst wird, wobei eine Vickershärte von 270 HV erreicht wird, bis 0,3 mm oder mehr.

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