DE1553631A1 - Schneidgegenstand,insbesondere Rasierklinge,dessen Schneide,zum mindesten aber die Schneidenspitze,oberflaechengehaertet,insbesondere nitriert ist - Google Patents

Description

Schneidgegenstand,insbesondere Rasierklinge,dessen Schneide,zum mindesten aber die Schneidenspitze, ob erflüchen.jchärtet, insbesondere nitriert ist.

Vorliegende Patentanmeldung bezieht sich in der Hauptsache_; auf Sclmeidgegenstände des täglichen Gebrauchs, wie Haushalts-

messer und insbesondere Rasierklingen, also Sclineidgegenstände, die nur solange gebraucht werden, wie die Schneide scharf bleibt und nach Stumpf v/er den der Schneide weggeworfen werden (Rasierklingen) oder die Schneide lediglich nachgeschärft wird (Haushaltsmesser).

Bis etwa Ende des 2. Weltkrieges v/urden die Rasierklingen, fast ausschließlich aus . gehärtetem Kohlenstoffstahl-Band mit ca. 1,2 - 1,3 ^a/o C und 0,1 - 0,3 > Or hergestellt. Die Härte dieser Rasierklingen lag mit etwa 720 kp/mm Yickershärte sehr hoch, die Schnitthaltigkeit war wegen der geringen Warmhärte des genannten './erkstoffes gering. Nach ein bis zwei Rasuren war im allgemeinen schon die Schneide stiimpf. Ein weiterer Nachteil war der verhältnismäßig rauhe Schnitt. Man hat dann versucht, einen weichen Schnitt beim Rasieren dadurch zu erzielen, daß man auf die Schneidv/ate einen chemischen Überzug aufbrachte. ^: Dieser konnte nur bei niedrigen Temperaturen ( 100 - 150⁰C ) aufgebracht werden, da bei höheren Temperaturen die.Här-te der Rasierklinge zu stark abgefallen wäre. Der durch diese 'Behandlung erzielte Erfolg war gering. Wohl war der Rasierschnitt sanfter, aber die Anzahl der möglichen Rasuren blieb gering,

i In den Jahren nach dem letzten Krieg löste die Rasierklinge

aus gehärtetem nichtrostende^ Stahl mit etwa 1,1 >j C und 13 ^

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die Rasierklinge aus gehärtetem Kohlenstoff-Stahl immer mehr ab, insbesondere nachdem es gelungen war, die Schneide der nichtrostenden Klinge mit einem chemischen Überzug zu versehen, wodurch ein sehr sanfter Rasurschnitt möglich wurdfc. \ Ein Nachteil dieser chemischen Behandlung, die bei etwa 450>C durchgeführt wird, ist der Abfall der Härte der Klinge von' etwa 700 auf etwa 560 kp/mm Vickershärte (das ist die unterste Grenze der Härte für einen Schneidgegenstand). Ein Nach-* teil des nichtrostenden Rasierklingenstahls sind die infil^ei des hohen C-Gehaltes vorhandenen sehr groben Karbide, die/ beim Schleifen der Schneidwate leicht zu Ausbröckelungen führen. Eine große Herstell-Firma von nichtrostenden Rasierklingen ist daher, um diesen ITachteil zu verringern, in der letzten Zeit dazu übergegangen, einen Stahl mit nur etwa 0,6 io Kohlenstoff bei 13 % Chrom zu verwenden, Biese V&jKfciagerung des Kohlenstoff-Gehaltes verursacht aber eine weitere Senkung der Härte der nichtrostenden Klinge im Gebraucheaus tand.

Haushaltsmesser werden schon seit einigen Jahrzehnten aus einem nichtrostenden Stahl mit etwa 0,4 - 0,5 ^ Kohlenstoff und 13 i» Chrom hergestellt. Diese Messer erreichen zwar nicht die Schärfe der aus gehärtetem Kohlenstoff-Stahl hergestellten Messer, der Vorteil ihrer Rostfreiheit macht aber diesen Najchteil wieder wett.

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dia letzten Jattren geht man aus WirtschaftIichkeitsgründen immer mehr dazu über, die nichtrostenden Messer aus bereits gehärteten Bändern in der Weise zu fertigen, daß |ie Schneidwate im Band angeschliffen wird, dann die Messer ausgestanzt werden« Die Härte dieser Bänder kann

littr ¹IiI eiwfc 53Ö fcg>/mm Yickershärte gehalten werden, damiit ¹I $M &ΪΜ stetöebar ist. Um diese Messer einigermaßen schneid-' fcaltig au bekommen, bildet man die Messerschneide als Säge aus öder wendet den Wellensohliff. an.

* Is *ÄT0*ein großer technischer Fortschritt, wenn es gelingen ', würfltj die Härte der nichtrostenden Messer und Rasierklingen Wesentlich au steigern, ohne die bisherige wirtschaftliche > Verarbeitung 2u gefährden.

j Uta die äohneidhärte wesentlich bu erhöhen, wird erfindungs-, gemäi forge s enliven, windest ens die Spitze der ochiieide j duroli titrieren oberflächensuhärten.

' Das Kiliritren wird bekanntlich häufig bei Baut ei lon, wie

, Aoh«e»,/Ii*a«^rs*elleh yon Wellen und anderen ange-UEi eine hohe Oberflächenhärte su erreichen. Vorausaetsung ,für die Erreichung einer hohen Oberflächerihilrte ist die Verwendung eines num Nitrieren geeigneten Baustahles, eiaes sogenannten liitrierstahles, der etv/a 0,3 ?&'O enthält und meistens mit Aluminium (ca».1_tO.?S> legiert ist* Bei Schneidwerkzeugen ist das-Nitrieren bisher nicht bekannt,

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da die sehr dünne ITitriorschiclrfc bein ersten nachschliff weg- · "jcschliiVen vmrde. Lediglich bei GpiralboLrorn aus Gchncllcireh-Gtal-1 vird r.iitunter die- ecaute Oberfläche dos .3ohrers nitriert, u.:i bio 2Ui₁ 03.¹LoOn ".acuociilj.fi" eiuo bessere jialtburkeit au erreichen.

Us hat sich . ;e.^r-jei_;_;t, daß sich die hochchronhalti^en StMhIe sehr gut nitrieren lossen, 3o v/urüe di;.- ".-chn'.u.ue oines nichtrostend en Icö.-erG, befi ue-iejid au;- eiiic-in Jtahl ;,iit C,45 /^ C und 15 /^j Cr,.

bei 31O⁰J eine ^ i:unde l'-.n^ in einen liitriersalübacl nitriere.

ο -Ji':. 7ickeroiiL'rte betrug vor dem l.'itrieren 530 kp/rara , nach v^ii l.itri'jrer: 7^3 - 751 hp/cn . In derselben .-/eise wurde eine nichtrostende .\e.jxerl-.li:i_%-;e_t die aus einem Gtahl mit 1,10 /- O und 13 ,'■> Or bestand,behandelt, jjie Yickershärte - ermittelt

₄r.it oi.iea k/ 3elastun^ - , stie^ von 560/ kp/rai vor dem Uitrie-

ren, Ciuf 75-i - 772 J:o/;„... nnch den Titrieren, üs ist klar, daiB ein .'jcixeid je_;e;i.: vU:-d ..it diener hoi en SclmeideniiUrte eine au- .ev. ;e\,"I^;hiilich .;uto 3c-nviidhulti::;eit auf-/eisen i:.uß.

.i'ie bereits ^:oaa_:v';, W3r":(;n äie niciitroKtünden Rawierklingen, irr ;i;-.ei: oic ο:', o.ni-t b:-ir.i Jiar-ieren aufsuv/eisen, mit einem e..-;.-.locher. .i>l·:.·.:; ; ( iili^con-, Teflon- :o;_;e.;:dlun^ u.a. ) sura ..-jl-i':.-" v.vr::o":.er., ^r oei jemperc.uurex; ^v;icci:on otv/a 400 und

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BAD ORIGINAL

ν/enn erfindungsgemäß die Schneiden vor dem Aufbringen des chemischen "Überzuges auf etwa 750 kp/rara Vickershr.rte nitriert v/erden, bleibt..diese Härte auch bei der anschließenden Wärmebehandlung zum Aufbringen des chemischen ..berzugus bestehen, während der nichtnitrierte l¹eil der Rasierklinge den obengenannten härteabfall erleidet, der aber für den praktischen Gebrauch der Rasierklinge vollkou;..en bedeutungslos ist. . '

üin weiterer Vorteil des vorgeschlagenen Verfahrons ist die Möglichkeit einar v/eiteren Jenkung des O-Qehaltes von jetzt etwa 1,1 bsv/. .= 0,6 '/> auf etwa 0,45 ;■', das heißt, dex" jetzt.für nichtrostende Messer verwendete Stahl mit etwa C,45 ','·> Kohlenstoff und 13 /j Chrom kann auch für nichtrostende Ra.sierklingen Yer\.^rendung finden. Infolge des niedrigen O-Gehaltes weist dieser Stahl eine v/es entlieh geringere Anzahl von Karbiden und eine größere Feinheit der Karbide auf. Das Schleifen einer einwandfreien, glatten Schneide ist dadurch gewährleistet*

Auch die Rostbeständigkeit des Stahles mit 0,4 ,■> Kohlenstoff und 13 /j öhrom ist wesentlich- besser als die des bisher verwendeten Stahles mit 1,1 bzw. 0,6 ,'> L'ohlenstoff und 13 ',° Or. Sie kann noch weiter durch Jirhöhung des Chromgehaltes von jetzt ca. 13 >y auf etwa 17 ⁰A, evtl. unter Beifügung von ITi und/oder Mo verbessert werden. Eine höhere Mtrierhärte wird durch Zulegieren von Aluminium erreicht.

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Die Durchführung des Nitrierverfahrens kann,wie auf Seite 4 beschrieben,in einem flüssigen Nitriersalzbad erfolgen oder auch mit Ammoniakgas.Falls Nitriersalze verwendet werden, sollte darauf geachtet werden,daß bereits bei etwa 500 C ei-r ne gute Nitrierwirkung erfolgt und eine nennenswerte Oxyd?·-', tion der Oberfläche während des Nitriervorgan^es vermieden wird.Pur die Versuche wurde das cyanhaltige Nitriersalz . NS 350 der Firma Durferrit verwendet. ,

In den letzten Jahren ist auch der hartgewalzte austeniif^s-che Chromnickelstahl als Werkstoff für Dcnneidgegenstände insb.e*- sonders Tafelmesser vorgeschlagen worden,da die Messer aus gehärtetem nichtrostenden Chromstahl nicht genügend beständig gegen den Angriff von Spülmitteln in den Geschirrspülautomaten sind.Der Nachteil dieser Messer ist,daß sie,trotzdem sie mindestens dieselbe Festigkeit aufweisen wie die Messer aus nichtrostendem Chromstahl mit etwa 0,45 %C und 13/'° 0hrihm,ungenügende Steifigkeit besitzen,d.h. sie federn nicht nach Biegebeanspruchungen in die gestreckte Lage zurück.Um diesen Nachteil zu beheben,wird vorgeschlagen,bei diesen Messern nicht nur die Schneidenspitze sondern auch die gesamte übrige Oberfläche zu nitrieren.So wurde ein Hesser aus einem aui ei-

2
ne Festigkeit von ca. 160 kp/mm hartgewalzten Band,das aus einem aushärtbaren Chromnickelstahl mit 0,10 /oC, 1 ^Si,1,20^Mn, 17,4 ^c/oÖT,7,2 /oNi, 1 ?SA1 bestand,hergestellt,anschließend in _; einem Nitriersalzbad bei 500-51O⁰C nitriert und gleichzeitig ausgehärtet und zum Schluss die Oberfläche zwecks Beseitigung der Anlauffarben mechanisch poliert.Die Festigkeit stieg auf

ρ - ρ

210 kp/mm ,die Oberflächenhärte Hy. auf 720 kp/mm an.Die Dicke der Nitrierschicht betrug 0,02 mm.

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BAD OBlGSNAL

Das so hergestellte Messer wies eine sehr gute Steifigkeit und Sehnitthaltigkeit auf*35s federte auch bei höchster Biegebeanspruchung in die gerade tage zurück..Ein Abblättern der Hitrierschioht an irgendeiner Stelle trat trotz monatelang^n (■rebpauches nicht auf.Auch ein Hesser\aus-gehurte-tem Chroitiötiah],

das in/derselben Weise auf der gesamten Oberfläche nitriert

. I ι ι

wurde,zeigte bei Biegebeanspruchungen kein Abblättern der nitrierten Schicht.Diese Erscheinung steht im Gegensatz zu der bisherigen allgemeinen Ansicht,daß alle Werkzeuge,die im u-ebrauch an irgendeiner Stelle auf Dehnung beansprucht werden, I¹Ur das Nitrieren nicht geeignet seien.Da die nitrierte Schicht keinerlei DelmuegsFähigkeit aufweise,reisse sie ein und fer Einriss führe zum Bruch des WerKSöuges, AXs niedrigste Nitriertemperatur wird von, den Kitriersals-iie- ferfirmen im allgemeinen etwa 450-50O⁰O angegeben,Von den be- konnten aush&Ptbaren austenitischen Ohromnickelstählen erreiofr tii die mit bis etwa 1 54Ti oder mit; bis. etwa 1,5 'Ml legierten \fa%. 500⁰C die höchstt Avsha>turig und bieten sich daher für den genannten Verwendungtiiweek an*Die für die Herstellung der Messer erforderlichen Bänder brauchen dann nur auf eine Festigkeit von ca. 15p kp/mm kaltgewalzt werden,wobei nocheine gute Stansbarlceit gewährleistet ist.Durch den Kitriervorgang bei ungefähr 5OO⁰C wird das Kesser ^leionaeitig ausgehärtet auf über .200 kp/mm- Festigkeit und die Oberfläche nitriert auf eine CberflüchenhUrte Vor. iitev 7CO kp/niia H_V1. . Dieselben Anforaerur^'en beciiLclich Korrosionsbestäiui;:i-:eit,_O"U_ ten, Federiiiaijeiischaftei'i und hciier Yerschieisshärte wie si,e an Messer gestellt werden,waraeH. auch in äer heutigen Zeit,ir, del

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sehr viele Kunstfasern verarbeitet werden,bei Maschinennadeln gefordert.Um diese Anforderungen zu erfüllen,wird vorgeschlagen, die Maschinennadeln aus nichtrostendem Stahl herzustellen und mindestens die Nadelspitze bzw. den dem Verschleiss kusgesetzten Nadelteil zu nitrieren.

Das vorgeschlagene Verfahren bedeutet einen wesentlichen technischen Fortschritt.

Claims (4)

Patentansprüche

1. Schneidgegenstand,insbesondere Rasierklinge aus nichtrostendem martensitischem Chromstahl oder aus nichtrostendem aushärtbaren austenitischen Chrom-Niclcel-Stahl dadurch gekennzeichnet, daß mindestens die Schneidenspitze durch liitrieren oberflächengehärtet ist,wobei die Härte der nitrierten Oberfläche mindestens ttwa 700 kp/mm Vickers-Härte (hy.. ) und die Kernhärte des Jcnneidfc^enstandes mindestens etwa 50 Rg-Härte beträgt.

2. Maschinennadel aus nichtrostendem martensitischem Gliromstahl oder aus nichtrostendem aushärtbaren austenitii.¹ jhem Chrom-Nicke^l-Stahl, dadurch gekennzeichnet,daß mindestens die lladelspitse bzw. der dem Verschleiss ausgesetzte Nadelteil durch Nitrieren oberflUchenrehürtet ist,wobei die Härte der nitrierten Oberfläche mind. 700 kp/mm Vickers-Härte (Hy₁) und die Kernhärte der Nadel mind. 50 HRG(Rockwellhärte) beträgt.

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IS5JDJI

3> Gegenstand nach Anspruch Ί und 2 dadurch gekennzeichnet, daß dieser aus nichtrostendem Stahl folgender Zusammen-» setzung besteht? ^{: :}

0,3 - 1,3 Io C

0,2 - 1,0 > Si 0,2 - 1,0 fo Mn 12,0 - 1.8,0 i* Gr 0,0 - 3,0 ' Si' Ni 0,0 - 3,0 °/o Mo 0,0 - 2,0 io Al Ο,.Ο - 0,3 fo Vanadin

Rest Eisen und übliche Verunreinigungen ' ,,,

4. Gegenstand nach Anspruch 1 und 2 dadurch gekennzeichnet, daß dieser aus nichtrostendein Stahl folgender Zusammensetzung besteht:

0,05^ - 0,3 Io C

0,3 - 2,0 fSi

0,3 .-. 2,0 i> Mn

12,0 - 20,0 "Jo Cr

6,0 - 13,0 Jf Ni

0,0 - 2,0 i» Al ■

0,0 -. 1,5 1° Ti,ITiob,Tantal

0,0 - 3,0 $> Mo *

0,0 - 2,0 ^Vanadin

0,0 - 10,0 % Ou,Wo,Go

0,0 - 1,0 °ß> Bor,Stickstoff,Beryllium

Rest Eisen und übliche Verunreinigungen