SE525291C2 - Ytmodifierat rostfritt stål - Google Patents

Description

l0 15 20 25 30 35 40 45 525 291 processen. Genom variation av dessa parametrar kan plasmanitreringen fint avpassas för att åstadkomma de önskade egenskaperna hos en behandlad komponent.

Ett godtyckligt järn-baserat material kan underkastas plasmanitrering. Metoden kräver inte användning av speciella typer av nitrerstål. De resultat som kan åstadkommas medelst plasmanitrering kan reproduceras med precisionssäkerhet. Detta är speciellt viktigt vid tillverkning av serieprodukter. Genom US 5,632,826 är det känt en utskiljningshârdad martensitisk legering vid vilken hårdnandet baseras på partikelutskiljning. De partiklar som ger upphov till fórhårdnandet har en kvasikristallin struktur, som väsentligen är resultatet av åldring vid temperaturer upp till 1000h och anlöpningsbehandlingar upp till 650°C. Detta hårdnande inkluderar en ökning av draghâllfasheten av minst ZOOMPa. Det har nu överraskande visat sig att om stålet enligt US 5,632,826 niteras på ytan så erhålles en oväntad ytterligare ökning av ythårdheten till skillnad från substratet hos det rostfria stålet.

Mot bakgrund härav är det ett syfte med uppfinningen att åstadkomma en rostfri stållegering som kännetecknas av ökad hårdhet på ytan av legeringen erfier ytmodifiering samtidigt som hårdheten hos substratet hos det rostfria stålet också ökas.

Ett annat syfle med uppfinningen är att åstadkomma produkter gjorda av nämnda ytmodifierade rostfria stål. Ett ytterligare syfte med uppfinningen är att åstadkomma ett rostfiitt stålsubstrat för beläggning med nötningsresistenta skikt.

Beskrivning av ritninggrna Figur l visar en med ljusoptik tagen bild av rnikrostrukturen hos ett prov av ytan hos det modifierade stålet enligt uppfinningen i en förstoring av 500x där A är det ytniterade skiktet och B är grundmassan hos det rostfria stålet.

Figur 2 visar hårdheten (i HV) som ftmktion av djupet (i mm) mätt från ytan Detaljerad beskrivning av uppfinningen Det rostfria stålsubstratet enligt uppfinningen har, före ytmodifieringen, följande sammansättning (i vikt-%) Kol max 0,1 Kväve max 0,1 Koppar 0,5-4 Krom 10-14 Molybden 0,5-6 Nickel 7-1 1 Kobolt 0-9 Tantal max 0,1 Niob max 0,1 Vanadin max 0,1 Wolfram max 0,1 Aluminium 0,05-0,6 Titan o,4-1,4 10 15 20 25 30 jess 40 45 ':00:0 con ..

Kisel max 0,7 Mangan _<_ 1,0 Järn rest samt normalt förekommande tillsatser och föroreningar vid ståltillverkning.

Det nämnda rostfiia stålet innehåller kvasilnistallina partiklar i den martensitiska mikrostrukturen som ett resultat av en utskiljningshärdning.

Plasmanitrering är en ytbehandlingsprocess, som använder sig av egenskaperna hos gasplasma, det vill säga en joniserad gas, för att åstadkomma önskvärda mekaniska egenskaper i ytan hos arbetsstycket De parametrar som huvudsakligen påverkar nitreringen är tryck, temperatur och behandlingstid liksom den kemiska sarmnan- sättningen hos den joniserade processgasen. Plasmanitreringen äger rum vid ett vakuumtryck mellan 0,3 och 10 mbar. Det aktuella behandlingstryck som valts styrs av geometrin hos detalj en och den önskade ytskiktsstrukturen.

Behandlingstemperaturen skall ligga i området 400-580°C och väljsi enlighet med vilken typ av material och för-behandling av detaljen och den önskade skiktsuulctur som valts. Behandlingstiden varierar mellan 10 minuter och 70 timmar och beror av detalj en som ska behandlas liksom den önskade strukturen och tj ockleken hos de skikt som ska bildas. Vid plasmanitreringen används ammoniak eller gasblandningar som innehåller metan, kväve och vätgas såsom processgas. Den processgas som används väljs beroende på naturen hos den detalj som ska behandlas och den erforderliga skiktstrukturen.

Uppfinningen avser också ett material som behandlats medelst metoden enligt uppfmningen i form av tråd, band, rör och andra geometrier, speciellt komplexa geometrier att användas i applikationer med höga krav på en kombination av hög hållfasthet och/eller seghet och nötningsresistens, såsom exempelvis slitdelar i motorer eller andra motorkomponenter, och slagbelastade, såsom säkerhetsdetaljer, ventillyfiare, ventillyfiarkudde, ventilskafi, ventilstyrorgan, kolvbultar, kolvskaft, hydrauliska kolvar, ej ectorpinnar, låscylindrar och andra låsanordningar, blockeringselement, stöldskyddsutrusming eller liknande.

Det enligt ovan tidigare beskrivna substratet underkastades en ytmodifiering genom plasmatnitrering vid 450-580°C under en tid av 1-40 timmar. Demia process resulterar i en härdning av ytan till ett skikt av 0,05-0,5 mm tjocklek. Härdningsprocessen kan utföras på tråd, platta, band, rör och detaljer med en bred variation ifråga om geometri, speciellt komplexa geometrier. Det är en speciell fördel hos det rostfria stålsubstratet som används enligt uppfinningen att de mycket komplexa geometrierna kan erhållas utan några dimensionstörändringar. Hårdheten hos ytan är minst två gånger hårdheten hos substratet 0,5 mm in i rundmassan. Det ger en hårdhet av 1200 HV, företrädesvis minst 1100 HV. Figur 1 visar hårdhetsprofilen från ytan hos substratet och in i grundmassan. Det har oväntat visat sig att härdningeseffekten är synbar ner till 0,5 mm in i grundmassan. Det anses därför utgöra en stor fördel med denna kombination av substrat och metoden för ytbehandling som skapar ett ytmodifierat material med en djup-härdad ytzon.

Sålunda har härigenom tillskapats ett ytmodifierat rostfritt stål enligt uppfmningen som är speciellt lämpat för att användas som substrat för påtörande av en nötningsresistent beläggning.

Claims (6)

10 15 20 25 30 525 291 .Klëy

1.Rostfritt stål, med följande sammansättning (i vikt-%): Kol max 0,1 Kväve max 0,1 Koppar 0,5-4 Krom 10-14 Molybden O,5-6 Nickel 7-1 1 Kobolt 0-9 Tantal max 0,1 Niob max 0,1 Vanadin max 0,1 Wolfram max 0,1 Aluminium 0,05-0,6 Titan 0,4-1,4 Kisel max 0,7 Mangan 51,0 Järn rest normalt förekommande ståltillsatser och föroreningar, k ä n n e t e c k n at av att det rostfria stålet efter nitrering uppvisar ett härdat ytskikt med en hårdhet av minst 1200 Hv.

2. Rostfritt stål enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t därav, att det rostfria stålet innehåller kvasikristallína partiklar i den martensitiska mikrostrukturen som följd av en utskiljningshärdning.

3. Metod att tillverka ett ytmodifierat rostfritt stål enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t av att det rostfria stålet i ett utskiljningshärdat tillstånd underkastas en nitreringsprocess vid 450-580°C under en tid av 1-40 timmar i plasmanitreringsatrnosfär. 10 525 291

4. Låskomponent tillverkad av ett ytbehandlat material enligt något av kraven 1-2, i form av tråd, plåt, band eller rör.

5. Fordonskomponent tillverkad av ett ytbehandlat material enligt något av kraven 1- 2, i form av tråd, plåt, band eller rör.

6. Skyddskomponent tillverkad av ett ytbehandlat material enligt något av kraven 1-_ 2, att ingå i låscylindrar eller andra låsanordningar, tillverkade av ett material behandlat enligt något av krav 3, i form av tråd, plåt band eller rör.