DE2417179B2 - Verfahren zum karburieren hochlegierter staehle - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Karburieren hochlegierter Stähle mit einem Kohlenstoffanteil von 0,05 bis 0,3% und einem Chromanteil von wenigstens 2%.

Die erfindungsgemäß geeigneten Stähle werden nach bekannten Verfahren hergestellt und behandelt. Die Stähle werden vorzugsweise in Elektroofen oder Vakuumschmelzanlagen geschmolzen, darauf folgt die Verformung, das Anlassen und die spanabhebende Grobbearbeitung für Getriebeteile, Lager und andere Werkstücke. Im allgemeinen werden diese Stähle nach der vorgenannten Grobbearbeitung mit Kohlenstoff angereichert. Bei der Aufkohlung solcher Stähle ergeben sich Probleme durch eine passive Metalloxydschicht, die gewöhnlich mit diesen Stählen auftritt.

Die Härte eines Stahls ist eine Funktion seines Kohlenstoffgehalts. Stähle, die einen Kohlenstoffgehalt von 0,5% und mehr aufweisen, können im allgemeinen bis zu einem hohen Härtegrad gehärtet werden und sind

als hochharte Stähle bekannt Die Härtbarkeit eines Staids oder die Fähigkeit, Härte unterhalb der Oberfläche des Stahls zu erzielen, ist eine Funktion seines Gehaltes an Legierungszusätzen. Wenn der Gehalt an Legierungszusätzen unter 2% liegt, wird der Stahl gewöhnlich als niedriglegiert bezeichnet, bei über 2% wird der Stahl gewöhnlich als hochiegiert bezeichnet Wenn die Kombination aus Kohlenstoff und Legierungszusätzen in ihrem Gehalt ausreichen, um 90 ... 95% Martensit in der Mitte einer Querschnittsebene zu erzielen, und zwar bei Wärmebehandlung des Stahls mit normalen Mitteln, sagt man, daß die betreffende Stahllegierung durchhärtend sei

Die von durchgehärteten Stählen im allgemeinen gezeigte Verteilung der Restspannungen umfaßt Zugspannungen an der Oberfläche und bis zu großer Tiefe, sowie Druckspannungen nahe der Mitte der Querschnittsebene.

Lager, Getriebe und andere Metallteile, die sich unter Berührung anderer Metallteile bewegen, unterliegen Wechselbeanspruchungen und werden im allgemeinen als auf Ermüdung beansprucht bezeichnet Es ist bekannt, daß die Festigkeit gegenüber Ermüdungsbean spruchung durch die Anwesenheit von Druckspannungen an der Oberfläche verbessert wird. Im Idealfall sollten Getriebe, Lager und ähnliche Teile eine Verteilung der Restspannungen mit Druckspannungen an der Oberfläche und mit Zugspannungen im Kern oder in der Mitte der Querschpittsebene aufweisen. Die Oberflächen sollten gute Oberflächen- und Biegeschwingungsfestigkeit aufwesen und gute Bruchfestig keit und Zähfestigkeit haben. Somit ist die in durchgehärteten Stählen entwickelte Spannungsverteilung entgegengesetzt zu der für Anwendungen bei Getrieben und Lagern erforderlichen Spannungsverteilung.

Insbesondere sind die bei durchgehärteten Stählen entwickelten Zugspannungsbeanspruchungen an der Oberfläche schädlich im Hinblick auf die Anforderungen an die Dauer der Beanspruchung auf Umfangsreibung und die Biegewechselfestigkeit, die im allgemeinen mit Lagern und Getrieben verknüpft werden. Daher verschlechtert die Spannungsverteilung in durchgehärteten Stählen vielmehr die Lebensdauer bei Ermüdungsbeanspruchung von Lagern und Getrieben, die aus diesen Stählen gefertigt sind, als daß sie die Lebensdauer verbessert.

Es ist bekannt, daß Legierungen, die eine sehr hohe Härte besitzen und durchgehärtet sind, zur Sprödigkeit und zu schnellem Bruch unter Belastung neigen. Ein Gegenstand oder ein Teil, das gänzlich aus einer solchen Legierung hergestellt ist, wird daher bei Stoßbeanspruchung oder anderen, schnell aufgebrachten Beanspruchungen nicht zufriedenstellend arbeiten. Dies ist besonders zutreffend bei Stählen, wo hohe Kohlenstoffgehalte zur Erzielung hoher Härte verwendet werden.

Das Verfahren der Einsatzhärtung durch Aufkohlung oder Karburierung und anschließende Härtung ist entwickelt worden, um werkstoffeigene Probleme zu überwinden, die durch hohe Kohlenstoffgehalte in Stählen verursacht werden, die für Lager, Getriebe und ähnliche Anwendungen benutzt werden. Bei einem Verfahren zur Einsatzhärtung wird die Oberfläche eines Gegenstandes oder Teils, das aus einem Stahl niedrigen Kohlenstoffgehaltes gefertigt ist, dadurch mit Kohlenstoff angereichert, daß dieser Gegenstand oder dieses Teil in Berührung mit einem Kohlenstoff abgebenden Medium erhitzt wird. Während dieser Behandlung

diffundiert Kohlenstoff in den Stahl niedrigen Kohlanstoffgehaltes und erzeugt eine damit angereicherte Schicht, die gewöhnlich zwischen 0,125 und 3,75 mm dk* ist. je nach dem endgültigen Verwendungszweck des Gegenstandes oder Teils. Die mit Kohlenstoff angereicherte Schicht, die als Randzone bezeichnet „ird, enthält gewöhnlich 0,6 bjs 13% Kohlenstoff, während der als Kern bezeichnete verbleibende Teil mit niedrigem Kohlenstoffgehalt gewöhnlich nur ungefähr 0,05 bis 0,3% Kohlenstoff enthält

Die tatsächliche Härtung der Randzone wird durchgeführt, indem man das mit Kohlenstoff angereicherte Werkstück oder Teil von einer Temperatur her abkühlt, wo die aufgekohlte Randzone völlig oder im wesentlichen austenitisch ist (AustenitbÜdungstemperatur), bis zu einer Temperatur, wo sich die Randzone in Martensit umwandelt Das Erreichen dieser Austenitbildungs- oder Härtungstemperatur kann auf mehrere Arten durchgeführt werden. Das Werkstück oder Teil Jcann bei der Austenitbildungstemperatur oder einer anderen hohen Temperatur aufgekohlt werden und direkt anschließend abgekühlt werden, um die Umwandlung in Martensit zu bewirken; oder der Gegenstand oder das Teil kann wieder von der Raumtemperatur bis zur Austenitbildungstemperatur nach vorhergegangener Wärmebehandlung zur Aufkohlung oder Vergütung erhitzt werden.

Bei der Abkühlung von der Austeniibildungstemperatur her ist das Ziel, eine harte martensitische Feinstruktur in der mit Kohlenstoß angereicherten Zone an der Oberfläche zu erzeugen. Die meisten ?insatzgehärteten Stähle erfordern die Abschreckung in Öl. Wasser oder geschmolzenen Salzen bei niedrigen Temperaturen, um die Umwandlung des Austenits in der Randzone in unerwünschte weiche Feinstrukturen, die bei Zwischentemperaturen auftreten, möglichst gering zu halten oder zu unterbinden. Die resultierende martensitische Randzone ist sehr hart, sie weist eine Rockwell-Härte von über C 50 und gewöhnlich sogar über C 60 auf.

Andererseits liegt der Kern niedrigeren Kohlenstoffgehalts bei einem niedrigeren Härtegrad nach der Abschreckung und behält somit seine hohe Widerstandsfähigkeit gegen Stoßbeanspruchung und eine gute Zähfestigkeit. Somit ist die Auswirkung der Einsatzhärtung, daß eine sehr harte, gegenüber Abnutzung und Kerbung widerstandsfähige Oberfläche (Randzone) erzeugt wird und mit einem Kern kombiniert ist, der gute Verformungsfähigkeit und Zähfestigkeit, jedoch geringe Härte, aufweist. Mit Kohlenstoff angereicherte Stahlteile haben eine Restspannungsverteilung mit Druckspannungen auf ihren Oberflächen und Zugspannungen im Kern oder in der Mitte der Querschnittsebene und sind daher insbesondere für Getriebe, Lager und ähnliche Zwecke verwendbar.

Wenn bei Stahl eine hohe Widerstandsfähigkeit gegen Abnutzung an der Oberfläche und ein hoher Grad an Zähfestigkeit gefordert werden, wird dieser Stahl gewöhnlich mit einem gewissen Prozentsatz von Legierungszusätzen, gebräuchlicherweise mindestens 2%, legiert Hochlegierte Stähle enthalten normalerweise Chrom in der Höhe von ungefähr 2 bis ungefähr 25 Gewichtsprozent oder mehr, um die Zähfestigkeit und die Widerstandsfähigkeit gegenüber Abnutzung zu verbessern. Weitere Legierungsbestandteile können hochlegierten Stählen beigefügt werden, um ihre Verwendbarkeit für besondere Zwecke zu verbessern.

Beispielsweise können Metalle, wie z.B. Vanadium, Wolfram und Molybdän zugesetzt werden, um Stähle zu erzeugen, die ihre Härte bei hohen Temperaturen behalten und gewöhnlich als »wannharte« Stähle s bezeichnet werden.

In der Vergangenheit waren Verasche zum Einsatzhärten von hochlegierten Stählen vermittels herkömmlicher Aufkohlungsverfahren zwecks Schaffung der Verwendbarkeit dieser Stähle für Lager, Getriebe und

ίο ähnliche Zwecke weitgehend erfolglos wegen der Bildung eines heterogenen, passiven Metalloxyds auf der Stahloberfläche, das die gleichförmige Diffusion von Kohlenstoff in den Stahl verhindert Die Aufkohlung muß, um wirksam zu sein, in solcher Weise vollbracht werden, daß eine Schicht von Kohlenstoff gleichförmig durch die gesamte freiliegende Oberfläche eindiffundiert

Das passive Metalloxyd, vermutlich ein Chromoxyd, bildet sich bei Raumtemperatur und bewirkt die Ausbildung einer Randzone bei der Aufkohlung, die flach, ungleichmäßig und von einem zu niedrigen Härtegrad ist, wenn nicht diese hochlegierten Stähle einer besonderen Vorbehandlung unterzogen werden. Daher sind mit Kohlenstoff angereicherte hochlegierte Stähle im allgemeinen nicht zufriedenstellend bei Verwendung in Getrieben und Lagern, weil sie stellenweise Oberflächenzonen umfassen, die viel weicher sind, als für diese Anwendungen gefordert wird.

In vorhekannten Verfahren wurde häufig versucht, dieses Problem durch eine Vorbehandlung des hochlegierten Stahls dadurch zu beseitigen, daß die passive Schicht durch verschiedene Verfahrensweisen entfernt wurde, und unmittelbar anschließend der Stahl aufgekohlt wurde. Vorbekannte Verfahren zur Beseitigung passiver Schichten litten jedoch unter zahlreichen Nachteilen. Ein derartiges Verfahren schließt beispielsweise die Reinigung der Stahloberfläche mit abschleifenden Partikeln ein. Bei diesem Verfahren müssen die gereinigten Werkstücke aus Stahl unmittelbar nach der Reinigungsbehandlung in den Ofen zur Aufkohlung eingebracht werden, weil sich andernfalls ergibt, daß die passive Schicht sich erneut bildet, wenn das Werkstück der Luft ausgesetzt wird.

Die passive Oxydschicht bildet sich in etwa ein oder zwei Stunden neu, und die Aufkohlungsbehandlung muß innerhalb dieses kurzen Zeitraumes begonnen werden, um schädliche Auswirkungen zu vermeiden. Die meisten vorbekannten Verfahren zur Beseitigung der passiven Schicht leiden unter diesem Nachteil. Noch weitere Verfahren zur Entfernung von passiven Schichten ziehen zusätzliche Arbeitsgänge, zusätzliche Geräte und erhöhte Kosten nach sich.

Aus einer Arbeit »J. Elchem. Soc.« Vol. 114, No. 5 sind Laborexperimente an Eisen-Chrom-Legierungen bekannt, welche im trockenen Kohlendioxyd bei 700, 900 und H00°C oxydiert worden sind. Bei diesem Verfahrensschritt wurde beobachtet, daß die Oxydation bei allen Temperaturen von einer Karburierung begleitet war. Während der Oxydation sollen sich verschiedene Schichten an der Legierungsoberfläche bilden. Die äußere Schicht oder Kruste sei Eisenoxyd, dicht und rißfrei, und wird von einer inneren Schicht durch Poren getrennt. Die innere Kruste oder Schicht sei porös und aus zwei Phasen zusammengesetzt, nämlich aus Wüstit und einem FeCr-Spinell.

Es wird angenommen, daß die Erzeugung einer oxydierenden und karburierenden Atmosphäre in den Lücken oder Poren und die Verhinderung des direkten

Zugangs von Kohlendioxyd aufgrund einer dichten, durchgehenden, äußeren Oxydschicht notwendig sind, um die gemachten Beobachtungen zu erklären. Die Proben sind vor dem Test einer chemischen Reinigung unterworfen worden. Es wurde aber auch festgestellt, daS die Karburierung nicht in allen Proben auftrat

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein neues und verbessertes Verfahren tut Karburierung bzw. Aufkohlung hochlegierter Stähle zu schaffen, bei welchem die Probleme beseitigt werden, die durch die Bildung einer passiven Oxydschicht be^ niedriger Temperatur auf derartigen Stahlen verursacht werden, und durch welche möglich wird, die Stähle während eines beträchtlichen Zeitraums zu lagern, bevor sie aufgekohlt werdea

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den Schritten gelöst:
Erhitzung des Stahls auf eine Temperatur von 538° C bis 1037⁰C in einer oxydierenden Atmosphäre während einer Zeitdauer von 30 Minuten bis 4 Stunden, ausreichend zur Bildung eines bei hoher Temperatur entstehenden Oxydes auf der Stahloberfläche und
Karburieren des das bei hoher Temperatur entstehenden Oxyd aufweisenden Stahls in einem Gas mit einem Kohlenstoffpotential von 0,6 bis 1,5% bei einer Temperatur von 844° C bis 1150° C.

Gemäß der Erfindung ist festgestellt worden, daß ein bei hoher Temperatur auf Stahloberflächen gebildetes Oxyd nicht der Aufkohlung im Wege steht und gestattet, daß Kohlenstoff gleichförmig in die Stahloberfläche während des Aufkohlungsvorganges eindiffundiert, um eine harte, gleichförmige Randzone zu schaffen.

Weiterhin verhindert das bei hoher Temperatur entstandene Oxyd die erneute Bildung der bei niedrigen Temperaturen auftretenden passiven Schicht, die die Anreicherung mit Kohlenstoff behindert. Das bei hoher Temperatur auf der Stahloberfläche gebildete Oxyd ist stabil bei Luftzutritt und verbleibt auf dem Stahl während langer Zeiträume, beispielsweise mindestens eine Woche oder länger. Das bei hoher Temperatur gebildete Oxyd gestattet somit, die Aufkohlung bis zu einer geeigneten Zeit zu verschieben.

Durch die Erfindung wird ein Zwei-Schritt-Verfahren geschaffen, bei welchem die Voroxydation die Legierung für die Karburierung vorbereitet, ohne daß es notwendig ist, den Gegenstand zu reinigen. Bisher konnte keine gleichförmige Karburierung durchgeführt werden, es sei denn, der Gegenstand wurde karburiert, während er noch sauber war. Gemäß Erfindung kann der Stahl, nachdem er einmal oxydiert worden ist, ¹Sg abgelegt und viel später karburiert werden. Infolgedessen wird ein vorteilhaftes, kostensparendes und kommerziell außerordentlich günstiges Verfahren geschaffen.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die oxydierende Atmosphäre Luft. Diese Atmosphäre kann auch ein Gasgemisch sein, das seine Oxydierfähigkeit aufrechterhält und eine Oxydschuppenschicht auf hochlegierten Stählen ergibt, wenn diese in dem weiter unten beschriebenen Temperaturbereich erwärmt werden. Die Oxydationsatmosphäre kann mit einer herkömmlichen Ofenanlage geschaffen werden. Der . Ofen ist vorzugsweise mit einer Verschlußklappe ausgestattet, die geschlossen werden kann, nachdem de, Stahl in den Ofen gelegt worden ist, um zu gewährleisten, daß eine gleichförmige Temperatur im gesamten Ofen erzielt wird. Der Ofen kann mit zwangsumgewälzter Luft oder unter Überdruck stehender Luft während des Oxydationsvorganges beaufschlagt werden, um ausreichende Oxydationsbedingungen sicherzustellen. Der Ofen kann auch mit normaler, stillstehender Luft arbeiten.

Vorteilhaft wird der Stanl bei einer Temperatur zwischen etwa 955°C und 1010⁰C oxydiert Eine günstige Temperatur liegt bei 982° C

Bei Anwendung einer zwischen 955°C und 1010⁰C liegenden Temperatur wurde festgestellt daß eine kürzere Zeit gebraucht wird, um ausreichendes, bei hoher Temperatur entstehendes Oxyd zu bilden, wie es für die nachfolgende, gleichförmige Aufkohlung bestimmt ist und daß der Stahl direkt ohne eine vorhergehende Reinigungsbehandlung, oxydiert werden kann.

Obwohl es nicht wesentlich ist den Stahl vorher zu reinigen, wenn Oxydationstemperaturen von 955° C bis 1010°C angewendet werden, zieht man vor, einen solchen Verfahrensschritt zu gebrauchen, um eine saubere Oberfläche für die Bearbeitung zu schaffen. Diese vorhergehende Reinigung des Stahls kann in herkömmlicher Weise vollbracht werden, wie z.B. durch Anwendung eines Abblasverfahrens mit Aluminiumoxydgrieß oder einem Grieß aus einem komplexen Aluminium/Eisensilikat. Gegenwärtig wird Aluminiumoxyd wegen seiner wirksameren Reinigungsfähigkeit vorgezogen.

Vorzugsweise wird der Stahl während eines möglichst kurzen Zeitraumes in der Oxydations-Atmosphäre belassen, wie beispielsweise 30 Minuten bis zu einer Stunde, weil der Stahl während der Oxydationsbehandlung zur Entkohlung neigt.

Der Stahl muß ausreichend lange in dem Ofen belassen werden, um das gesamte Werkstück auf die Temperatur des Ofens zu bringen. Im allgemeinen wird das Stahlwerkstück im Ofen für eine Dauer von einer Stunde pro 2,5 cm seiner Dicke durchgeglüht.

Temperaturen über 1010⁰C bewirken die Erzeugung eines ausreichenden, bei hoher Temperatur sich bildenden Oxyds, aber derartige Temperaturen beschleunigen die Entkohlung der Stahloberfläche, die während des Verfahrensschrittes der Oxydation auftritt und unerwünschtes Kornwachstum an der Oberfläche des Werkstücks ergeben kann. Andererseits nimmt die zur Ausbildung eines ausreichenden Oxyds bei hoher Temperatur benötigte Zeit zu. wenn die Temperatur beim Verfahrensschritt der Oxydation unter 955° C erniedrigt wird.

Bei niedrigen Oxydationstemperaturen im Bereich von 538⁰C bis zu etwa 955° C wird es notwendig, einen vorhergehenden Arbeitsgang zur Reinigung anzuwenden und den gereinigten Stahl in die Oxydationsatmosphäre einzubringen, bevor sich die passive Schicht neu bilden kann. Obgleich eine vorhergehende Reinigung notwendig ist, um die nachfolgende, gleichmäßige Anreicherung mit Kohlenstoff sicherzustellen, wenn Oxydationstemperaturen von 538⁰C bis zu unterhalb von 955°C angewendet werden, so weist dieser Verfahrensschritt nicht die Probleme auf, die mit der bekannten Verfahrensweise der Reinigung unmittelbar vor der Aufkohlung verknüpft sind. Die Dauer der Aufkohlung beträgt gewöhnlich mehrere Stunden, z. B. 6 bis 30 Stunden, und wenn einmal der Aufkohlungsvorgang begonnen hat, kann der zur Aufkohlung dienende Ofen nicht mehr geöffnet werden, um weitere Werkstücke aufzunehmen. Daher kann der bekannte Verfahrensschritt der Reinigung der Werkstücke nur ausgeführt werden nach der Verfügbarkeit des Aufkoh-

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lungsofens. Weiterhin könnte lediglich die Anzahl von Werkstücken in den Aufkohlungsofen eingelegt werden, die in der kurzen Zeit gereinigt werden können, die die passive Oxydschicht benötigt, um sich neu zu bilden. Die Zeit zur Bildung des Oxyds bei hoher Temperatur gemäß der vorliegenden Erfindung ist verhältnismäßig kurz, und Werkstücke aus Stahl können in einen Flammofen zu jedem Zeitpunkt seines Betriebes eingelegt und dort oxydiert werden.

Folglich ist der vorhergehende Verfahrensschritt der Reinigung, der in der vorliegenden Erfindung angewendet wird, nicht auf den Zeitraum beschränkt, in welchem er vollständig durchgeführt werden kann, oder durch die Anzahl von Werkstücken begrenzt, die in der kurzen Zeit vorbereitet werden können, die die passive Schicht benötigt, um sich neu zu bilden.

Zweckmäßig wird der Stahl länger als 2 Stunden, nachdem er der oxydierenden Atmosphäre bei hoher Temperatur ausgesetzt worden ist, karburiert.

Das bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens angewendete Kohlenstoffpotential liegt vorzugsweise zwischen 0.85 und 0,95%. Dieses Kohlenstoffpotential ist leichter zu erreichen und zu steuern als höhere Kohlenstoffpotentiale und vermeidet im wesentlichen die abzulehnenden Karbidnetze, die dazu neigen, sich an der Stahloberfläche zu bilden, wenn höhere Kohlenstoffpotentiale angewendet werden. Die Ausbildung derartiger Karbidnetze wird auch verringert, indem die Dauer des Oxydationsvorganges verkürzt und/oder die Dauer des Härtungsvorganges bei dem Verfahren verlängert wird.

Während des Verfahrensschritts der Aufkohlung nach der vorliegenden Erfindung diffundiert Kohlenstoff in den Stahl ein und erzeugt eine mit Kohlenstoff angereicherte Schicht oder Randzone.

In einer vorteilhaften Ausführungsform wird an dem Stahl durch die Karburierung eine effektive Randzonendicke mit einem Rockwel-Härtegrad C 50 von 0,125 mm bis 3,75 mm Tiefe erzeugt Vorzugsweise liegt die »effektive« Randzonendicke des fertigen Werkstücks zwischen 0,5 und 3 mm.

Die Dauer der Aufkohlung hängt von der gewünschten »effektiven« Randzonendicke ab. Wie bei der vorliegenden Erfindung angewendet, bezieht sich der Begriff der »effektiven« Randzonendicke auf den senkrechten Abstand von der Oberfläche der Randzone bis zu einem Punkt, wo die Härte dem Wert C 50 der Rockwell-Härteskala gleichwertig ist Daher können die Stähle mindestens 4 Stunden lang oder höchstens 30 Stunden lang karburiert werden. Typischerweise, bei Anwendung eines Kohlenstoffpotentials von 0,85 bis 0,95% und einer Aufkohlungstemperatur von 926⁰C, erzeugt eine Aufkohlung von 6 Stunden Dauer eine »effektive« Randzenendieke von 0,75 bis 1,0 mm, eine Aufkohlung von 12 Stunden Dauer erzeugt eine »effektive« Randzonendicke von 1,4 bis 1,65 mm, und eine Aufkohlung von 30 Stunden Datier erzeugt eine »c^ckurc« iUs^s===£*- ™a 2J25 Ims 25 mm.

Der für den Verfahrensschritt der Aufkohlung

Tabelle!
(Legjenmgszusätzein%)

verwendete Ofen kann ein Ofen der gebräuchlichen Art für Postenbetrieb, wie beispielsweise ein Schacht- oder ein Kastenofen sein. Bei herkömmlicher Verfahrensweise wird der Stahl in den Aufkohlungsofen bei einer Temperatur von 815° C eingebracht und bei Abwesenheit des Anreicherungsgases auf eine Temperatur von 926° C gebracht Wenn die Aufkohlungstemperatur erreicht ist, wird das Anreicherungsgas in den Ofen eingeleitet

ίο Soweit dieses Verfahren nach der vorliegenden Erfindung angewendet werden kann, werden die oxydierten Stahlwerkstücke in einen Aufkohlungsofen geladen, der auf der Aufkohlungstemperatur gehalten wird, und unmittelbar daran anschließend wird Anis reicherungsgas in den Ofen eingeleitet Nach Ausführung der Aufkohlung wird der Stahl im Aufkohlungsofen auf 815⁰C abgekühlt, aus dem Ofen entfernt und durch Luft gekühlt. Sodann wird der Stahl einer herkömmlichen, der Aufkohlung folgenden Härtungsbehandlung unterzogen, die für den jeweils verwendeten Stahl geeignet ist

Das Kohlenstoffpotential im Aufkohlungsofen wird zwischen 0,6 bis 1.5% gehalten. Dies wird durch Messung des Taupunktes der eintretenden Gase

2s und/oder durch eine Infrarot-Kohlendioxydanalyse der tatsächlich im Aufkohlungsofen befindlichen Gase überwacht Das Kohlenstoffpotential eines Strömungsmittels, wie es in der vorliegenden Erfindung verwendet wird, zeigt den Kohlenstoffgehalt an, bis auf welchen dieses Strömungsmittel Stahl bei Erreichen des Gleichgewichtszustandes mit Kohlenstoff anreichert. Üblicherweise wird das Kohlenstoffpotential in Kohlenstoff-Prozenten in dünnen Streifen eines Stahls niedrigen Kohlenstoffgehaltes (0,10% oder weniger) gemessen, wobei diese Streifen im wesentlichen in einen Gleichgewichtszustand mit der Gasatmosphäre gebracht worden sind und im wesentlichen einen gleichförmigen Kohlenstoffgehalt durch den ganzen Streifen hindurch aufweisen. Das Kohlenstoffpotential hängt ebenfalls von der Temperatur ab; zumindest innerhalb des Temperaturbereichs der Austenitbildung nimmt das Kohlenstoffpotential eines Gases gleichbleibender Zusammensetzung umgekehrt mit der Temperatur zu.

Die in der vorliegenden Erfindung verwendeten Stähle sind vorzugsweise Stähle vom martensitischen Typ und schließen die in den Vereinigten Staaten unter der Handelsbezeichnung »Vasco X2« und »Modified VascoX2« bekannten Stähle ein, ferner Werkzeugstahl mit der Bezeichnung »Modified Hl 1« und Edelstahle, wie beispielsweise Edelstahl mit der Handelsbezeichnung »416«. Neben ihrer Eigenschaft, hochlegierte Stähle zu sein, sind diese Stähle warmhart und besitzen die Fähigkeit, einen großen Anteil ihrer bei Raumtem-

ss peratur vorhandenen Festigkeit auch bei erhöhten Temperaturen zu behalten. Typische Zusammensetzungen einer Anzahl für das erfmdungsgemäße Verfahren geeigneter Stähle sind in der folgenden Tabelle 1 auigeiuini.

Stahlsorte

»Modified Vasco X2« »Vasco X2«

Werkzeugstahl
»ModffiedHll«

Edelstahl »446«

0,13-0,16 0,20-0,25
030-1,00

020-03

max 0,15 0,80-1,00

6Q9SB3/27!

1^695

Fortsetzung

Stahlsorte

»Modified Vasco X2« »Vasco X2«

Werkzeugstahl
»Modified Hl 1«

Edelstahl »416«

Mangan	0,20-0,40	0,20-0,40	0,20-0,40	1,15-1,25
Schwefel	max. 0,015	max. 0,015	max. 0,03	(max. 0,03»)
Phosphor	max. 0,015	max. 0,015	max. 0,03	min. 0,07
Wolfram	1,20-1,50	1,20-1,50	—
Chrom	4,75-5,25	4,75-5,25	4,75-5,25	12,0-14,0
Vanadium	0,40-0,50	0,40-0,50	0,40-0,60
Molybdän	1,30-1,50	1,30-1,50	1,20-1,40	max» 0,60
Selen	—	—	—	min. 0,70

*) Bei Abwesenheit von Selen soll der Schwefelgehalt 0,15-0,40% betragen.

Andere hochlegierte Stähle, die nach der vorliegenden Erfindung verwendet werden können, schließen Schnellstähle und Werkzeugstähle ein, die mehr als 2% Chrom enthalten.

Nachdem der Stahl in der Oxydations-Atmosphäre erwärmt worden ist, um bei hoher Temperatur das Oxyd auf seiner Oberfläche zu bilden, wird er aus dem Ofen entfernt, und man läßt vorzugsweise zu, daß er an der Luft abkühlt Der Stahl kann langsam durch Luft bis zur Raumtemperatur oder durch eine Kombination von Luftkühlung und nachfolgender Wasserkühlung abgekühlt werden. Sobald sich einmal das Oxyd bei hoher Temperatur auf dem Stahl gebildet hat, kann der Stahl •während langer Zeiträume an der Luft verbleiben, bevor die Aufkohlungsbehandlung begonnen wird. Somit kann der Stah länger an der Luft bleiben, als für den Zeitraum von einer oder zwei Stunden, dessen es bedarf, um die passive Oxydschicht neu zu bilden. Der Stahl kann an der Luft während eines Zeitraumes von mindestens einer Woche gelassen werden.

Die vorliegende Erfindung ermöglicht große Anzahlen von Werkstücken zum Karburieren vorzubereiten, während bekannte Verfahren zur Vorbehandlung nur die Anzahl von Werkstücken zu karburieren gestatten, die in dem kurzen Zeitraum gereinigt werden können, dessen es bedarf, bis die passive Oxydschicht sich neu gebildet hat.

Bei einer Durchführung des Verfahrens wird der Stahl vor der Aufkohlung mit einer Schutzschicht auf den Flächen versehen, die nicht aufgekohlt werden sollen. Dies ist eine bei der Aufkohlung herkömmliche Verfahrensweise, und so werden nur die Teile der Werkstücke aufgekohlt die eine harte Randzone wegen der Berührung mit anderen Oberflächen erfordern. Die Schutzschicht ist vorzugsweise ein Kupferüberzug und wird dadurch geschaffen, daß die Flächen, die aufgekohlt werden sollen, mit einem harten Wachs abgedeckt werden, und diejenigen Flächen frei bleiben und damit aufnahmefähig für den Kupferüberzug werden, die nicht aufgekohlt werden sollen. Nach herkömmlichen Verfahrensweisen wird der Stahl sodann mit Kupfer derart überzogen, daß eine mindestens 0,025 mm dicke Kuoferschicht auf ienen Flächen gebildet wird, die nicht aufgekohlt werden sollen. Die Abdeckung ans hartem Wachs wird sodann durch gebräachliche Mittel wie beispielsweise eine heiße alkalische Reinigung, entfernt um die Rächen freizulegen, die aufgekohlt werden sollen.

Wie oben festgestellt neigt Stahl während der Oxydation !sei hoher Temperatur zur Entkohlung, und wenn Stahl einen Kupferüberzug erhält um einige Flächen vor der Karburierung abzudecken, dann können die abgedeckten Flachen einen niedrigeren Kohlenstoffgehalt aufweisen, als erwünscht ist. Un dieses Problem zu überwinden, können die Werkstück« aus Stahl in den Zonen überdimensioniert werden, di( nicht aufzukohlen sind. Die überdimensionierte Mate rialschicht, die während des Oxydationsvorgang: entkohlt wird, kann nach der Härtungsbehandlunj abgetragen werden, um eine Oberfläche übrigzulassen die den richtigen Kohlenstoffgehalt aufweist.

Gemäß einer anderen Ausführunsform kann da; gesamte Stahlwerkstück aufgekohlt werden, wodurcl der Kohlenstoff zurückgegeben wird, der während dei Verfahrensschrittes der Oxydation bei hoher Tempera tür verlorengegangen war, und man bildet also praktiscl eine mit Kohlenstoff angereicherte Randzone um da; gesamte Werkstück herum. Oder dem Stahl wird voi dem Oxydationsvorgang eine Schutzbeschichtung au denjenigen Flächen verliehen, die nicht karburien werden sollen, um Entkohlung zu verhindern. Dit Schutzbeschichtung ist vorzugsweise eine keramische die dadurch gebildet wird, daß man entsprechende; Material durch Bestreichen, Besprühen oder Eintaucher aufbringt.

Der mit einer bei hoher Temperatur gebildeter Oxydschicht versehene Stahl kann durch herkömmlich« Aufkohlungsverfahren karburiert werden. Daher wire die Karburierung oder Aufkohlung in einem herkömmlichen Einsetzofen oder einer herkömmlichen Einsetzkammer durchgeführt die ein herkömmliches Aufkohlungsmittel in fester oder flüssiger Phase oder eine dosierbare Atmosphäre enthält die aus einem Trägergas und einem Anreicherungsgas zusammengesetzt ist Vorzugsweise wird eine dosierbare Atmosphäre verwendet In dem angegebenen Bereich der Aufkohlungstemperatur liegt ein vorteilhafter Bereich bei 926° C

Der Begriff »Anreicherungsgas«, wie er in dei vorliegenden Erfindung verwendet wird, bezeichnet ein Kohlenwasserstoff- oder CH₄-GaS und umschließt Naturgas, verhältnismäßig reines Methan, Äthan Propan oder andere Hydrokarbonate und Oxyhydro- !carbonate, die dem Methan insofern gleichwertig sind als sie ebenfalls als Anreicherungsgas bei der Karburierung bekannt sind.

Bei pinmn Stab] A»r Honii«Jcä»e«14m™^ «.ν«°~» yj*.

oder »Modified VascoX2« bestände beispielsweise eine übliche Härtungsbehandlung darin, den Stahl zuerst bei 315° C zwei Stunden lang zu tempern, um Spannungen zu beseitigen, dann den Kupferüberzug zu entferner und anschließend eine Reinigung durch Abblasen πώ Partikeln ans Aluminiumoxyd oder einem komplexer Aluminium/Eisensilikat durchzuführen. Der Staid wire abgeblasen, um ihn fur einen neuen Kupferüberzug aui seiner ganzen Oberfläche vorzubereiten, zwecks Verhinderung der Entkohlung während der nachfolgende!

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Härtung. Nach der Reinigung durch Abblasen wird eine dünne Nickelschicht (0,0075 mm) auf den Stahl aufgebracht, um seine Oberfläche zu aktivieren und sie für den £upferüberzug zu grundieren. Der Kupferüberzug, vorzugsweise von zumindest 0,025 mm Dicke, wird sodann auf der gesamten Stahloberfläche aufgebracht. Anschließend kann der Stahl bis auf 622⁰C drei Stunden lang erwärmt werden, um die Haftfähigkeit des Kupferüberzuges zu prüfen. Nach dieser Erwärmung wird der Stahl einer Abblasung mit Glaspartikeln unterzogen, um die Qualität des Kupferüberzuges noch weiter zu beurteilen. Jede Blasenbildung oder jeder Riß in dem Kupferüberzug während der Abblasung mit Glaspartikeln zeigt an, daß der Überzug schadhaft ist und ersetzt werden sollte.

Nachdem der Kupferüberzug geprüft worden ist, wird der Stahl auf die Härtungstemperatur gebracht. Ein Stahl mit der Handelsbezeichnung »Vasco X2« kann beispielsweise 30 Minuten lang bei 786°C vorgewärmt und dann auf 1010⁰C erhitzt werden, um den gesamten Stahl in Austenit umzuwandeln. Der Stahl wird sodann einer Abschreckung in öl unterworfen, um das Austenitgefüge in Martensit umzuwandeln. Innerhalb von 30 Minuten nach der Abschreckung in öl wird der Stahl vorzugsweise bei einer Temperatur von — 73 bis -84° C tiefgefroren. Der Stahl wird drei Stunden lang in diesem tiefgefrorenen Zustand gehalten, um die Umwandlung des gesamten oder zumindest von 95% des Austenits in Martensit zu gewährleisten. Der Stahl wird aus der Tiefgefrierkammer entnommen und einer doppelten Temperung bei 315° C unterzogen, wobei jede Temperung zwei Stunden dauert. Dies verringert innere Spannungen und vergrößert die Zähfestigkeit und die Verformungsfähigkeit des Stahls. Der Stahl wird sodann durch Abblasen gesäubert, der Kupferüberzug wird entfernt, das Werkstück wird nochmals abgeblasen und erfährt eine abschließende, spanabhebende Bearbeitung.

Somit schafft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Aufkohlung oder Karburierung hochlegierter Stähle, die hohe Belastungsfähigkeit zeigen. Diese Stähle können sowohl für Getriebe- als auch für Lager-Anwendungen gebraucht werden und haben eine bedeutend größere Standzeit Es werden keine ausgefallenen oder besonderen Anlagen zur Wärmebehandlung, wie besondere Öfen oder besondere Gasgemische, benötigt, und herkömmliche Anlagen zur Aufkohlung können verwendet werden. Die Kosten für die Aufkohlung nach dem erfindungsgemäßen Verfahren sind im wesentlichen dieselben, wie die Kosten einer herkömmlichen Aufkohlung.

Zur Veranschaulichung werden die folgenden Ausführungsbeispiele gegeben, um die Grundzüge der vorliegenden Erfindung noch weiter zu erläutern. Diese Ausführungsbeispiele sind lediglich veranschaulichend und sind nicht als einschränkend im Sinne der vorliegenden Erfindimg and des ihr zugrundeliegenden

Λ He tu*»«· 0PfH»mt»n Prn7Antcnt7A

sind Gewichtsprozente» wenn nicht ausdrücklich anderweitig gekennzeichnet

Ausführungsbeispiel 1

Ein Werkstück aus dem SdM der Handelsbezeichnung »Modified Vasco X2« wird spanabhebend bearbeitet und für die Prüfung in die Form eines Getriebetefl-Rohlings gebracht, unter Benutzung von Ahiminhimoxyd-Grieß gesäubert und dann eine Stunde lang auf 982°C innerhalb der Oxydations-Atmosphäre eines Flammofens im Labor erhitzt. Der Getriebeteil-Rohling wird aus dem Ofen entnommen und durch Luft bis auf Raumtemperatur abgekühlt. Nach 21 Stunden an der Luft bei Raumtemperatur wird der Rohling 12 Stunden lang bei 926° C karburiert, unter Verwendung eines Kohlenstoffpotentials von 1,25 bis 1,35%. Der Getriebeteil-Rohling wird aus dem Ofen entnommen und zunächst mit einer Nickelschicht von mindestens 0,0075 mm überzogen. Der Getriebeteil-Rohling aus Stahl wird durch Vorerwärmung auf 786°C während 30 Minuten und anschließende Erwärmung auf eine Härtungstemperatur von 1010⁰C und Aufrechterhaltung dieser Temperatur während 30 Minuten für die Härtung behandelt. Dann wird der Stahl in öl abgeschreckt und innerhalb von 30 Minuten in eine Tiefgefrierkammer bei —73 bis —84° C für eine Dauer von drei Stunden eingebracht. Dann erhält der Stahl eine doppelte Temperung bei 315°C, wobei jede Temperung zwei Stunden dauert Der Kupferüberzug wird entfernt, und das Werkstück wird durch abschleifende Abblasung gesäubert. Dann erhält der Getriebeteil-Rohling eine endgültige, spanabhebende Oberflächenbearbeitung. Der gehärtete Rohling wird auf seine Härte an Stellen an seiner Wurzel und an seiner Flanke geprüft. Die Härte des Getriebeteil-Rohlings an verschiedenen Tiefen unter seiner Oberfläche ist in der Tabelle 2 für jeden der geprüften Abschnitte angegeben.

Tabelle 2

30 Wurzel	Härte	Flanke	Härte
Tiefe unter der		Tiefe unter der
Oberfläche	(Rockwell C)	Oberfläche	(Rockwell C)
(mm)	63,0	(mm)	63,5
35 0,228	62,3	0,304	62,6
0,482	61,0	0,558	60,6
0,736	59,5	0,812	57,6
0,990	55,3	1,066	54,1
1,243	51,0	1,320	50,8 *
40 1,498	48,5	1,573	48,0
1,752	1,830

Ein mit diesen Kennwerten angefertigtes Diagramm

zeigt, daß das Getriebeteil im wesentlichen gleichförmig mit Kohlenstoff über seine gesamte Oberfläche

angereichert ist und keine Unregelmäßigkeiten in der Aufkohlung zeigt

Ausführungsbeispiel 2

Ein aus Stahl mit der Handelsbezeichnung »Modified Vasco X2« gefertigtes Getriebeteil wird durch mechanisch abschleifende Abblasung unter Verwendung von Aluminiumoxydgrieß gereinigt und dann eine Stunde lang auf 982° C in einer Oxydations-Atmosphäre in einem Flammofen der handelsüblichen Fertigung erhitzt Eine Luftzufüanmgsleitung ist an den Ofen angeschlossen, und eine unter Oberdruck stehende

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geleitet Das Getriebetea wird aus dem Ofen entnommen und durch Luft bis auf Raumtemperatur abgekühh. Nach 18 Stunden an der Luft bei Raumtemperatur wird das Getriebeteil bei 926°C während 10 Stunden unter Verwendung eines Kohlenstoffpotentials von 035 bis 035% aufgekohlt

Das Getriebeteil wird aus dem Ofen entnommen und zuerst mit einer Nickelschicht von maximal 0,0075 mm aberzogen, unmittelbar darauf folgt das Überziehen mit Kupfer von einer Schichtdicke von mindestens

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0,025 mm. Das Getriebeteil wird dadurch gehärtet, daß der Stahl 30 Minuten lang auf 786°C vorgewärmt wird und dann bis zu einer Härtungstemperatur von 1010°C erhitzt und bei dieser Temperatur 30 Minuten lang belassen wird. Dann wird der Stahl mit öl abgeschreckt, s Der Stahl wird innerhalb von 30 Minuten in eine trockene Kammer verbracht und erfährt eine Tiefgefrierung von -73 bis -84° C von drei Stunden Dauer. Dann erhält der Stahl eine doppelte Temperung bei 315°C, wobei jede Temperung zwei Stunden dauert. Dann wird das Kupfer durch gewöhnliche chemische Mittel entfernt. Nach Entfernung des Kupfers erfährt

das Werkstück eine Abblasung mit Glaspartikeln. Dann unterzieht man das Getriebeteil einer abschließenden, spanabhebenden Oberflächenbearbeitung. Tabelle 3 zeigt die Ergebnisse der H arte versuche, die in unterschiedlichen Tiefen unterhalb der Oberfläche des Getriebeteils an Stellen an seiner linken und rechten Flanke und an der Wurzel durchgeführt wurden.

Ein mit diesen Kennwerten angefertigtes Diagramm zeigt, daß das Getriebeteil im wesentlichen gleichförmig mit Kohlenstoff über seine gesamte Oberfläche angereichert ist und keine Unregelmäßigkeiten in der Aufkohlung zeigt.

Tabelle 3

Linke Flanke

Tiefe unter der

Oberfläche

Härte
(Rockwell C)

Rechte Flanke

Tiefe unter der

Oberfläche

(mm)

Härte
(Rockwell C)

Wurzel

Tiefe unter der

Oberfläche

(mm)

Härte
(Rockwell C)

0,203	62,7	0,228	62,1	0,254	61,8
0,457	61,6	0,482	61,0	0,508	60,0
0,711	60,0	0,736	59,6	0,762	57,0
0,965	56,0	0,990	55,7	1,016	52,6
1,219	51,5	1,243	52,0	1,270	50,0
1,471	47,0	1,498	48,0	1,524

Ausführungsbeispiel 3

Eine Reihe von Probestücken wird abschließend durch Abblasen unter Verwendung von Aluminiumoxyd-Grieß gereinigt und dann eine Stunde lang auf 982⁰C in der Oxydations-Atmosphäre eines Fertigungsofens erhitzt, dem eine unter Überdruck stehende Luftmenge 113m³/Stunde zugeführt wird. Die Probestücke werden aus dem Flammofen entnommen, durch Luft bis auf Raumtemperatur abgekühlt und über Nacht bei Raumtemperatur an der Luft für die Dauer von etwa 24 Stunden belassen, bevor sie aufgekohlt werden. Die Probestücke sind drei Sätze von ⁵/₈-Zoll-Walzenrohlingea Jeder Satz umfaßt fünf durch Getriebe miteinander zu koppelnde Walzen und wird bei jeweils einer anderen Temperatur gehärtet. Jede der fünf Walzen eines Satzes wird bei einer Aufkohlungstemperatur von 926° C und bei einem Kohlenstoff potential von 1,25 bis 1,35% verschieden lange karburiert. Die erste Walze eines jeden Satzes wird 5 Stunden karburiert, und jede nachfolgende Walze wird jeweils 5 Stunden länger als die jeweils vorhergehende Walze karburiert. Ein Satz von Walzen wird 30 Minuten iang bei einer Temperatur von 982° C gehärtet, ein zweiter Satz 30 Minuten lang bei 1010°C, und ein dritter Satz 30 Minuten lang bei 1037° C. Die Tiefe der Zone mit den Härtegraden C 50 und C 60 der Rockwell-Härteskala wird für jede Walze bestimmt und ist in Tabelle 4 dargestellt, darunter is) auch das Verhältnis der Tiefen der Härtezone mit dem Wert C 60 zur Härtezone mit dem Wert C 50 nach der Rockwell-Härteskala angegeben. Dieses Verhältnis gib) eine Aussage über die Wirksamkeit der Aufkohlung.

Tabelle 4

Randzonentiefe als Funktion der Aufkohlungsdauer im Ofen

Härtungs	Aufkohlungs	Tiefe (mm)	Tiefe (mm)	Verhältnis
temperatur CQ	dauer	Härtezone C 60	Härtezone C 50	C60/C 50
982	(Stdn.)	(Rockwell)	(Rockwell)	(Rockwell)
982	5	0^46	1,091	0,500
982	10	0584	1,472	0397
982	15	0.736	1330	0,410
982	20	O312	2,030	0,400
ΙΘ10	25	0837	2^72	0369
1010	5	0,597	1,193	0400
1010	10	0376	1,600	0,548
1010	15	0552	1391	0,503
1010	20	1,030	2,003	0513
1037	25	1,042	2,182	0,477
1037	5	0,608	1,270	0,480
M87	10	0,774	1,56!	0,496
1037	15	0376	1330	0,479
1037	20	1,142	2^272	0547
25	1,243	2337	0,489

Die Gleichförmigkeit der Aufkohlung aller Probestücke ist aonehmbar. Die Ergebnisse aus der Aufkohlung von 5 Stunden Dauer sind besonders interessant, weil sie zeigen, daß annähernd 0,6 mm tiefe Zonen mit einer Rockwell-Härte von C 60 bei jedem Probestück erzielt wurden. Dies bedeutet, daß auf einer Fläche, wo eine geringe Randzonentiefe gefordert ist, maximal eine Metallschicht von 03 mm während einer nachfolgenden Abschleif- ader sonstigen Oberflächenbearbeitung entfernt werden kann, und das Werkstück noch eine ι ο Rockwell-Härte von C 60 an der Oberfläche aufweist

Ausführungsbeispiel 4

Ein Probestück, genommen vom Gehäuse einer Kupplungswelle, das einen quadratischen Querschnitt ij mit einer Kantenlänge von etwa 6,25 cm aufweist, und ein Probestück, das von einer Kupplungswelle genommen wurde und einen Querschnitt von nahezu 23 cm Durchmesser aufweist, werden oxydiert, aufgekohlt und gehärtet nach den allgemeinen Verfahrensschritten des Ausführungsbeispiels 3. Beide Probestücke sind aus Stahl mit der Handelsbezeichnung »Modified Vasco X2« hergestellt Die Probestücke werden bei 982⁰C eine Stunde lang oxydiert und 30 Stunden lang unter Anwendung eines Kohlenstoffpotentials von 0,85 bis 055% bei einer Temperatur von 926°C aufgekohlt Die Probestücke werden gehärtet durch eine zwei Stunden dauernde Vorwärmung auf 786°C und durch eine 45 Minuten dauernde Erwärmung auf 1010⁰C Sodann werden die Probestücke ta öl abgeschreckt, um das Austenitgefüge in Martensit umzuwandeln. Die Prüfung zeigt daß das Probestück der Kupplungswelle gleichförmig mit Kohlenstoff angereichert ist jedoch ist das Probestück des Kupplungswellen-Gehäuses nicht gleichförmig mit Kohlenstoff angereichert Die unzureichenden Ergebnisse, die beim Kupplungswellen-Gehäuse erzielt wurden, sind auf die große Masse desselben zurückzuführen, die nicht die Oxydationstemperatur von 982° C und einen Gleichgewichtszustand bei dem Zyklus von einer Stunde erreichte. Die Oxydation derartig umfangreicher Massen erfordert eine längere Zeit, und ein wiederholter Versuch mit einem Probenstück eines Kupplungsgehäuses, der mit einer Oxydationszeit von zwei bis drei Stunden durchgeführt wurde, ergab ein zufriedenstellendes Ergebnis.

Die vorliegende Erfindung ist mit ihren allgemeinen Gesichtspunkten nicht auf spezielle gezeigte und beschriebene Einzelheiten beschränkt sondern man kann von diesen abgehen, ohne von dem Grundgedanken abzuweichen oder die Hauptvorteile preiszugeben.

Claims (8)

1. Patentansprüche:

   24

   ■t. Verfahren zum Karburieren hochlegierter Stähle mit einem Kohlenstoff anteil von 0,05 bis 0,3% S und einem Chromanteil von wenigstens 2%, gekennzeichnet durch dieSchritte
   !Erhitzung des Stahls auf eine Temperatur von 53JTC bis 1037° C in einer oxydierecden Atmosphäre während einer Zeitdauer von 30 Minuten bis 4 Stunden, ausreichend zur Bildung eines bei hoher Temperatur entstehenden Oxydes auf der Stahloberflächeund

   Karburieren des das bei hoher Temperatur entstehenden Oxyd aufweisenden Stahls in einem Gas mit einem Kohlenstoffpotential von 0,6 bis 1,5% bei einer Temperatur von 844°Cbis 1150⁰C.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die oxydierende Atmosphäre Luft ist
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Stahl bei einer Temperatur zwischen 955° C und 1010° C oxydiert wird.
4. 4. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Stahl durch einen Druckstrahl mit Teilchen gereinigt wird, dadurch gekennzeichnet, daß er bei einer Temperatür zwischen 538° C und 1010° C oxydiert wird, bevor sich ein passiver Film auf der Stahloberfläche bildet.
5. 5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Stahl länger als 2 Stunden, nachdem er der oxjdierenden Atmosphäre bei hoher Temperatur ausgesetzt worden ist, karburiert wird.
6. 6. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Stahl mit einem Gas karburiert wird, das ein Kohlenstoffpotential von 0,85 bis 0,95% aufweist.
7. 7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Stahl durch die Karburierung eine effektive Randzonendicke mit einem Rockwell-Härtegrad C 50 von 0,125 mm bis 3,75 mm Tiefe erzeugt wird.
8. 8. Verfahren nach Anspruch 3 und 7, dadurch gekennzeichnet daß in dem Stahl durch die Karburierung eine effektive Randstärkendicke mit dem Rockwell-Härtegrad C 50 von 0,5 bis 3,0 mm Tiefe erzeugt wird.