EP0288680A2 - Process for carburizing steel - Google Patents

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EP0288680A2
EP0288680A2 EP88102679A EP88102679A EP0288680A2 EP 0288680 A2 EP0288680 A2 EP 0288680A2 EP 88102679 A EP88102679 A EP 88102679A EP 88102679 A EP88102679 A EP 88102679A EP 0288680 A2 EP0288680 A2 EP 0288680A2
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EP
European Patent Office
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carbon
target
carburization
phase
curve
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EP88102679A
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EP0288680A3 (en
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Bernd Dr. Mont. Edenhofer
Hans Dipl.-Ing. Pfau
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Ipsen International GmbH
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    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C8/00Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals
    • C23C8/06Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using gases
    • C23C8/08Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using gases only one element being applied
    • C23C8/20Carburising
    • C23C8/22Carburising of ferrous surfaces

Definitions

  • the C R and carburization depth A t is directed solely to the two target quantities surface carbon content through such a process control during the carburization, the desired S-curve shape of the carbon profile in the edge layer of the carburized workpiece not exactly and reproducibly fixed.
  • This is due to the fact that the time of switching from the carbonization phase to the diffusion phase has a decisive influence on the shape of the carbon profile in the workpiece. If this point in time is chosen too early, C-profiles will drop off very quickly from the edge inwards, whereas if the point in time is chosen too late, carbon profiles with over-carbonization (graphically: hump shape) appear.
  • a point on the desired carbon curve (curve 2), which lies between 15% and 90% of the desired carburization depth A t and is designated as C V , is selected as the third target variable in addition to the marginal carbon content C R and the carburization depth A t , as shown schematically in Fig. 2 of the drawing. 2 shows the position of the target variable C V for small carburizing depths A t ⁇ 1 mm, compared to FIG. 3, while with a schematically identical S-shaped profile, FIG. 3 illustrates a carburizing curve with a target variable C V that is for large carburizing depths A t > 1 mm can be used with advantage.
  • the carburization process is controlled by means of a process computer so that all three parameters C R, C and V A t and thus the predetermined S-shaped curve C can be achieved.
  • the C-level setpoint is reduced to a value that corresponds to the specified marginal carbon content C R and is regulated there until the C-curve again falls below the value of the target C V.
  • Treatment is the marginal carbon content with 0.79% C, the carburization depth A t with 0.20 mm and C V with 0.66% C.
  • the process control according to the invention reaches the three target quantities C R, A t, V C after a total carburizing of exactly 188 min.

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Abstract

A method for gaseous carburization of steel, where, in a carbon-rich gaseous atmosphere, an article that is to be carburized is, in a first carburization phase, exposed to a carbon charge that is as great as possible, at the black limit, and, in a subsequent diffusion phase, a lower carbon charge that corresponds to the desired carbon content at the surface of the article is established, with carburization being regulated via the two target values carbon content at the surface and depth of carburization. In order, independent of the carbide limit, to provide a regulation with which it is possible to achieve in a straightforward manner, reliably and reproducibly, the desired carbon content curve (carbon profile) in the article, at least one further target value that is characteristic of the carbon content curve is used to regulate the carburization. When this additional target value is reached, the carbon level that characterizes the carburization phase is reduced, and the diffusion phase is initiated.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Gasaufkohlung von Stahl, bei dem das aufzukohlende Werkstück in einer kohlenstoffreichen Gasatmosphäre in einer ersten Kohlungsphase einem möglichst hohen C-Angebot an der Rußgrenze ausgesetzt wird und bei dem in einer sich anschließenden Diffusionsphase ein demgegenüber abgesenktes, dem angestrebten Randkohlen­stoffgehalt entsprechendes C-Angebot eingestellt wird, wobei die Aufkohlung über die beiden Zielgrößen Randkohlenstoffge­halt CR und die Aufkohlungstiefe At geregelt wird.The invention relates to a method for gas carburizing steel, in which the workpiece to be carburized is exposed to the highest possible carbon supply at the soot limit in a carbon-rich gas atmosphere in a first carburizing phase, and in the subsequent diffusion phase a correspondingly reduced one, which corresponds to the desired marginal carbon content C supply is set, the carburization being regulated via the two target parameters of marginal carbon content C R and the carburization depth A t .

Bei der Aufkohlung von Stählen besteht grundsätzlich die Ziel­setzung, in einer Randschicht des aufzukohlenden Werkstücks eine Kohlenstoffanreicherung dadurch vorzunehmen, daß in der Werkstücksumgebung, insbesondere einer Ofenatmosphäre, ein er­höhtes Kohlenstoffangebot bei einer entsprechenden Temperatur vorliegt. Der Kohlenstoff aus der Umgebung diffundiert in das Werkstück und innerhalb des Werkstücks selbst aus der Rand­schicht heraus in das Werkstücksinnere hinein, wo sich in einer Entfernung vom Werkstücksrand bis zu einer Aufkohlungs­tiefe von etwa 3 mm die Aufkohlung durch einen gegenüber dem Grundwerkstoff deutlich erhöhten Kohlenstoffgehalt bemerkbar macht. Die Kohlenstoffverteilung im Werkstück vom Rand hin bis zum Kern läßt sich graphisch in Form eines sogenannten Koh­lenstoffprofils darstellen. Zielsetzung ist es, einen S-förmi­gen Kohlenstoffverlauf mit einem vorbestimmten Randkohlen­stoffgehalt und möglichst breitem Horizontalbereich am Rande durch die Prozeßführung zu erreichen.When carburizing steels, the basic objective is to carry out carbon enrichment in an edge layer of the workpiece to be carburized in that there is an increased supply of carbon at a corresponding temperature in the workpiece environment, in particular in an oven atmosphere. The carbon from the environment diffuses into the workpiece and inside the workpiece itself out of the surface layer into the interior of the workpiece, where at a distance from the edge of the workpiece to a carburizing depth of about 3 mm the carburizing is noticeable due to a significantly higher carbon content compared to the base material . The carbon distribution in the workpiece from the edge to the core can be graphically represented in the form of a so-called carbon profile. The aim is to achieve an S-shaped carbon profile with a predetermined marginal carbon content and the widest possible horizontal area at the edge through the process control.

Es ist bekannt, bei der Aufkohlung von Stählen die Prozeßfüh­rung auf die beiden Zielgrößen Randkohlenstoffgehalt CR und die Aufkohlungstiefe At auszurichten. Praktisch wird dies der­art durchgeführt, daß zunächst in einer ersten Behandlungspha­se der C-Pegel auf einen Wert kurz unterhalb der Rußgrenze eingestellt und gehalten wird (Kohlungsphase) und anschließend in einer Endstufe (Diffusionsphase) ein niedrigerer Kohlen­stoff-Pegel zur Erzielung des gewünschten Kohlenstoffprofils verwendet wird. Hierzu werden Rechner eingesetzt, denen zumin­dest in gewissen Zeitabständen die für den Aufkohlungsvorgang beachtlichen Prozeßwerte, wie Temperatur, Sauerstoffpotential, C-Pegel, C-Strom und dgl. eingegeben und als Steuergrößen für die Regelung des Aufkohlungsvorgangs verwertet werden. Nachteiligerweise ist durch eine derartige Prozeßführung beim Aufkohlen, die allein auf die beiden Zielgrößen Randkohlenstoffgehalt CR und Aufkohlungstiefe At ausgerichtet ist, die gewünschte S-Kurvenform des Kohlenstoffprofils in der Randschicht des aufgekohlten Werkstückes nicht exakt und reproduzierbar festlegbar. Dies beruht darauf, daß der Zeitpunkt des Umschaltens von der Kohlungsphase in die Diffusionsphase entscheidenden Einfluß auf die Form des Kohlenstoffprofils im Werkstück hat. Wird dieser Zeitpunkt zu früh gewählt, erhält man vom Rand nach innen sehr schnell abfallende C-Profile, wohingegen bei zu spät gewähltem Zeitpunkt Kohlenstoffprofile mit Überkohlung (zeichnerisch: Buckelform) auftreten. Es wird versucht, durch mehrmalige Simulationsrechnungen den optimalen Umschaltzeitpunkt zu bestimmen, der zu dem gewünschten S-förmigen Kohlenstoffprofil führt. Trotz dieses zusätzlichen Rechnungs- und Ver­suchsaufwandes können in der Praxis Abweichungen, insbesondere bei Störungen im Kohlenstoffangebot, nicht vermieden werden, da die Steuerung nur die Zielgrößen Randkohlenstoffgehalt CR und Aufkohlungstiefe At berücksichtigt.It is known to align the process control in the carburization of steels to the two target values of the marginal carbon content C R and the carburization depth A t . In practice, this is carried out by first setting and maintaining the C level in a first treatment phase just below the soot limit (carbonization phase) and then using a lower carbon level in a final stage (diffusion phase) to achieve the desired carbon profile . For this purpose, computers are used, to which the process values, such as temperature, oxygen potential, C level, C current and the like, which are notable for the carburizing process, are input at least at certain time intervals and used as control variables for regulating the carburizing process. Disadvantageously, the C R and carburization depth A t is directed solely to the two target quantities surface carbon content through such a process control during the carburization, the desired S-curve shape of the carbon profile in the edge layer of the carburized workpiece not exactly and reproducibly fixed. This is due to the fact that the time of switching from the carbonization phase to the diffusion phase has a decisive influence on the shape of the carbon profile in the workpiece. If this point in time is chosen too early, C-profiles will drop off very quickly from the edge inwards, whereas if the point in time is chosen too late, carbon profiles with over-carbonization (graphically: hump shape) appear. Attempts are made to determine the optimum changeover time which leads to the desired S-shaped carbon profile by means of repeated simulation calculations. In spite of this additional calculation and experimentation effort, deviations, in particular in the event of disruptions in the carbon supply, cannot be avoided in practice, since the control only takes into account the target parameters of marginal carbon content C R and carburization depth A t .

Gemäß der DE-PS 31 39 622 wird als Weiterentwicklung dieses Verfahrens zur Gasaufkohlung von Stahlteilen vorgeschlagen, in der Kohlungsphase in Form einer der Endphase vorgeschalteten Zwischenphase den Kohlenstoffpegel langsam und geringfügig abzusenken, und zwar zu dem Zeitpunkt, zu dem der Randkohlen­stoffgehalt CR eine bestimmte Grenze CRmax erreicht. Als Gren­ze CRmax wird das Einsetzen der Carbidbildung vorgegeben.According to DE-PS 31 39 622, as a further development of this method for gas carburizing steel parts, it is proposed to slowly and slightly lower the carbon level in the carburizing phase in the form of an intermediate phase preceding the final phase, at the point in time at which the marginal carbon content C R determined a certain amount Limit C R max reached. As a boundary C R max, the insertion of the carbide formation is given.

Trotz dieser die Durchführung der Kohlungsphase zur Vermeidung einer Carbidbildung hinzugefügten Regelgröße CRmax ist das ge­schilderte Problem des richtigen Zeitpunkts der Umschaltung von der Kohlungsphase auf die Diffusionsphase hiermit nicht gelöst. Weiterhin können Unter- bzw. Überkohlungen auftreten und ist die Einstellung des gewünschten S-förmigen Kohlen­stoffprofils nicht gewährleistet.Despite this control variable C R max, which is added to carry out the carburizing phase to avoid carbide formation, this does not solve the described problem of the correct time for switching from the carburizing phase to the diffusion phase. Undercarburization or overcarburization can also occur and the setting of the desired S-shaped carbon profile is not guaranteed.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, unabhängig von der Carbidgrenze eine Regelung vorzuschlagen, mit der es möglich ist, die gewünschte Kohlenstoffverlaufskurve (Kohlenstoffpro­fil) im Werkstück sicher und reproduzierbar in einfacher Weise zu erreichen. Insbesondere soll es mit der Erfindung ermöglicht werden, bei der zweistufigen Prozeßführung das Ver­hältnis von Kohlungsdauer und Diffusionsdauer derart einzu­stellen, daß als Endresultat der gewünschte Kohlenstoffgehalt und Einsatzhärtetiefe erreicht werden und dabei die Kohlen­stoffverlaufskurve einen möglichst horizontalen Verlauf am Rand erhält.The object of the invention is to propose a regulation, regardless of the carbide limit, with which it is possible to achieve the desired carbon profile curve (carbon profile) in the workpiece reliably and reproducibly in a simple manner. In particular, the invention is intended to make it possible, in the two-stage process control, to set the ratio of carbonation duration and diffusion duration in such a way that the desired carbon content and case hardening depth are achieved as the end result and the carbon profile curve is as horizontal as possible at the edge.

Die Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zusätzlich zu den Zielgrößen Randkohlenstoffgehalt CR und Aufkohlungstie­fe At der Regelung der Aufkohlung zumindest eine weitere, für die Kohlenstoffverlaufskurve charakteristische Zielgröße vor­gegeben wird, bei deren Erreichen der für die Kohlungsphase kennzeichnende Kohlenstoffpegel abgesenkt und die Diffusions­phase eingeleitet wird.The object is achieved according to the invention in that, in addition to the target values of the marginal carbon content C R and carburization depth A t of the carburization control, at least one further target variable, which is characteristic of the carbon curve, is specified, upon reaching which the carbon level characteristic of the carbonization phase is lowered and the diffusion phase is initiated .

Durch den Vorschlag, neben den bisherigen Zielgrößen der Rege­lung der Aufkohlung eine weitere Zielgröße zugrundezulegen, die charakteristisch für die gewünschte S-förmige Kohlenstoff­verlaufskurve ist, ist es möglich geworden, das optimale Verhältnis von Kohlungsdauer zu Diffusionsdauer zu erhalten, damit als Endresultat der gewünschte Randkohlenstoffgehalt, die gewünschte Einsatzhärtetiefe und außerdem eine Kohlenstoffverlaufskurve im Werkstück erreicht werden, die einen weitgehend horizontalen Verlauf am Rand aufweist. Dabei kann es zweckmäßig sein, mehrere, vorzugsweise drei für die Kohlenstoffverlaufskurve charakteristische Zielgrößen der Regelung zusätzlich vorzugeben, um die Übereinstimmung zwischen Soll- und Ist-Kohlenstoffprofil sicherzustellen.The proposal to base the carburization control on a further target variable that is characteristic of the desired S-shaped carbon curve, in addition to the previous target values, has made it possible to obtain the optimal ratio of carburizing duration to diffusion duration, so that the end result is the desired marginal carbon content, the desired case hardness depth and also a carbon curve can be achieved in the workpiece, which has a largely horizontal course at the edge. In this case, it can be expedient to additionally specify a plurality of, preferably three, target variables of the control characteristic of the carbon curve in order to ensure the correspondence between the target and actual carbon profiles.

Hierzu kann es ebenfalls von Vorteil sein, die Aufkohlung aus der Diffusionsphase heraus erneut in die Kohlungsphase zu fah­ren, sobald die Kohlenstoffverlaufskurve unter die zusätzliche Zielgröße fällt, wobei bei deren erneutem Erreichen wieder auf die Diffusionsphase zurückgeschaltet wird. Häufig kann eine mehrmalige zyklische Umschaltung zwischen Kohlungsphase und Diffusionsphase zu einer kürzeren und genaueren Aufkohlung führen.For this purpose, it can also be advantageous to drive the carburization out of the diffusion phase into the carburization phase as soon as the carbon curve falls below the additional target value, and when it is reached again, the system switches back to the diffusion phase. Frequently, repeated cyclical switching between the carbonation phase and the diffusion phase can lead to a shorter and more precise carburization.

Gemäß einem bevorzugten Lösungsvorschlag der Erfindung ist die zusätzliche Zielgröße ein Kohlenstoffgehalt CV mit Randabstand = x auf der berechneten Kohlenstoffverlaufskurve, der zwischen 15 % und 90 % der Aufkohlungstiefe At liegt und bei dessen Erreichen von einem Kohlungspegel an der Rußgrenze, beispielsweise bei 1,2 Gew. % C, auf die Diffusionsphase mit beispielsweise 0,8 Gew. % C umgeschaltet wird. Es kann auch zweckmäßig sein, mehrere Kohlenstoffgehalte CV¹ bis CV n mit entsprechenden Randabständen x₁ bis xn auf der Kohlenstoffverlaufskurve als zusätzliche Zielgröße der Regelung zugrundezulegen, um eine größere Sicherheit und Genauigkeit zu erzielen.According to a preferred proposed solution of the invention, the additional target quantity is a carbon content C V with edge distance = x on the calculated carbon curve, which lies between 15% and 90% of the carburization depth A t and when it reaches a carbonization level at the soot limit, for example 1 2 wt.% C, is switched to the diffusion phase with, for example, 0.8 wt.% C. It may also be expedient to use a plurality of carbon contents C V 1 to C V n with corresponding edge distances x 1 to x n on the carbon curve as an additional target variable for the control in order to achieve greater safety and accuracy.

Bei diesem Verfahren wird vorzugsweise die erfindungsgemäße C-Profilregelung durchgeführt, indem die angestrebte Kohlen­stoffverlaufskurve rechnerisch definiert wird, die zusätzliche Zielgröße bzw, Zielgrößen CV aufgrund von Erfahrungswerten festgelegt wird, die im Prozeßrechner abgelegt sind, wobei dann in der Kohlungsphase des Aufkohlungsprozesses mit einem möglichst hohen C-Pegel kurz unterhalb der Rußgrenze der Auf­kohlungsprozeß begonnen wird, dabei der in das Werkstück ein­diffundierende Kohlenstoff über die Zunahme des Randkohlen­stoffgehalts CR durch den Prozeßrechner rechnerisch verfolgt wird und der C-Pegel solange konstantgehalten wird, solange die errechnete Kohlenstoffverlaufskurve die vorgegebene Zielgröße CV noch nicht tangiert, daß bei Erreichen der Ziel­größe CV durch die Kohlenstoffverlaufskurve der C-Pegel auf einen Wert herabgesetzt wird, der dem vorgegebenen Randkohlenstoffgehalt CR entspricht und daß mit diesem herab­gesetzten C-Pegel in der Diffusionsphase der Kohlungsprozeß solange fortgesetzt wird, bis die gewünschte Aufkohlungstiefe erreicht ist. Fällt im Rahmen dieses Kohlungsprozesses die er­mittelte Kohlenstoffverlaufskurve in der Diffusionsphase wie­der unter den Wert der Zielgröße CV, wird vorgeschlagen, den C-Pegel wieder auf den Wert der Kohlungsphase anzuheben, wobei dieser Vorgang der zyklischen Schaltung des C-Pegels zwischen den zwei Zielgrößen CR und CVsolange forgesetzt wird, bis die vorgegebene Aufkohlungstiefe erreicht ist. Mit diesem Verfahren ist es möglich, die Kohlenstoffverlaufskurve in einem Punkt immer nahe der zusätzlichen Zielgröße CV zu hal­ten, während die Eindringtiefe des Kohlenstoffs immer mehr zu­nimmt, bis die vorgegebene Aufkohlungstiefe erreicht ist.In this method, the C profile control according to the invention is preferably carried out by arithmetically defining the desired carbon profile curve, the additional target variable or target variables C V being determined on the basis of empirical values which are stored in the process computer, in which case, in the carburizing phase of the carburizing process, as far as possible high C level is started shortly below the soot limit of the carburizing process, the carbon diffusing into the workpiece is tracked by the process computer via the increase in the marginal carbon content C R by the process computer and the C level is kept constant as long as the calculated carbon curve shows the predetermined target value C V has not yet affected that when the target variable C V is reached, the carbon level curve reduces the C level to a value which corresponds to the predetermined marginal carbon content C R , and that with this reduced C level in the diffusion phase, the Koh tion process is continued until the desired carburization depth is reached. If the determined carbon curve in the diffusion phase falls below the value of the target variable C V in the course of this coaling process, it is proposed to raise the C level back to the value of the carbon phase, this process of cyclically switching the C level between the two target variables C. R and C V are continued until the specified carburization depth is reached. With this method, it is possible to keep the carbon curve at one point always close to the additional target variable C V , while the depth of penetration of the carbon increases more and more until the predetermined carburization depth is reached.

Zweckmäßigerweise wird die Aufkohlung erst beendet, wenn neben dem Erreichen des Randkohlenstoffgehalts CR, der Aufkohlungs­tiefe At und der zusätzlichen Zielgröße CV auch keine höheren Kohlenstoffgehalte als CR im Kurvenverlauf zwischen CR und CV vorhanden sind. Hierdurch wird ein völlig gerader Kohlenstoff­verlauf in der äußersten Randschicht erzielt und wird auch die kleinste Wölbung der Kohlenstoffverlaufskurve in diesem Be­reich nach oben verhindert.The carburization is expediently only ended when, in addition to reaching the marginal carbon content C R , the carburization depth A t and the additional target variable C V , no higher ones Carbon contents as C R are present in the curve between C R and C V. As a result, a completely straight carbon curve is achieved in the outermost boundary layer and even the smallest curvature of the carbon curve upwards is prevented in this area.

Anstelle der Regelung über einen oder mehrere zusätliche Pro­filpunkte des Kohlenstoffprofils kann auch derart vorgegangen werden, daß die zusätzliche Zielgröße durch den Vergleich des Inhalts zweier Flächen F₁ und F₂ bestimmt ist, die durch die Flächen zwischen dem zum jeweiligen Zeitpunkt erzielten Ist-C-Profil und dem angestrebten Soll-C-Profil gegeben sind, wobei mit F₁ die Fläche definiert ist, die oberhalb des ange­strebten C-Soll-Profils und mit F₂ die Fläche, die unterhalb des angestrebten C-Soll-Profils liegt, wobei das Umschalten von der Kohlungsphase in die Diffusionsphase vorgenommen wird, sobald F₁ ≧ K x F₂ ist, wobei der Faktor K Werte zwischen 1,0 und 1,3 aufweisen kann.Instead of the regulation of one or more additional profile points of the carbon profile can also be proceeded in such a way that the additional target size is determined by comparing the content of two areas F₁ and F₂, which is determined by the areas between the actual C-profile achieved at the respective time and the desired target C profile are given, with F₁ the area is defined which is above the desired C target profile and with F₂ the area which is below the desired C target profile, the switching from the carbonation phase is made in the diffusion phase as soon as F₁ ≧ K x F₂, where the factor K can have values between 1.0 and 1.3.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren wird eine erhebliche Zeit­ersparnis im Vergleich zu bekannten Verfahren zur Gasaufkoh­lung erreicht und erstmals sichergestellt, daß die rechnerisch festgelegte Kohlenstoffverlaufskurve durch ein Regelverfahren am Werkstück eingehalten wird. Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile des Gegenstandes der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der zugehörigen Zeichnung, in der das erfindungsgemäße Verfahren schematisch unter Bezugnahme auf verschiedene Ausführungsbeispiele dargestellt ist. In der Zeichnung ziegt:

  • Fig. 1 verschiedene Kohlenstoffverlaufskurven (Kohlenstoff­profile) mit Prozeßführung nach dem Stand der Tech­nik,
  • Fig. 2 eine Kohlenstoffverlaufskurve nach der Erfindung mit der Regelgröße CV für Aufkohlungstiefen At < 1,0 mm,
  • Fig. 3 eine Kohlenstoffverlaufskurve mit der Regelgröße CV für große Aufkohlungstiefen At > 1 mm,
  • Fig. 4 ein Ausführungsbeispiel für eine erfindungsgemäß durchgeführte Gasaufkohlung eines Stahles 20 Mn Cr 5,
  • Fig. 5 eine zu einem weiteren Ausführungsbeispiel gehörende Kohlenstoff-Verteilung,
  • Fig. 6 eine zu einem dritten Ausführungsbeispiel gehörende Kohlenstoff-Verteilung,
  • Fig. 7 eine C-Profilregelung über mehrere zusätzliche Ziel­größen und
  • Fig. 8 eine C-Profilregelung durch Flächenvergleich.
With the method according to the invention, considerable time savings are achieved in comparison with known methods for gas carburizing, and for the first time it is ensured that the arithmetically determined carbon curve is adhered to by a control method on the workpiece. Further details, features and advantages of the subject matter of the invention result from the following description of the accompanying drawing, in which the method according to the invention is shown schematically with reference to various exemplary embodiments. In the drawing:
  • 1 different carbon profile curves (carbon profiles) with process control according to the prior art,
  • 2 shows a carbon curve according to the invention with the controlled variable C V for carburizing depths A t <1.0 mm,
  • 3 shows a carbon curve with the controlled variable C V for large carburizing depths A t > 1 mm,
  • 4 shows an exemplary embodiment of a gas carburization of a steel 20 Mn Cr 5 carried out according to the invention,
  • 5 shows a carbon distribution belonging to a further exemplary embodiment,
  • 6 shows a carbon distribution belonging to a third exemplary embodiment,
  • Fig. 7 shows a C-profile control over several additional target variables and
  • Fig. 8 is a C-profile control by area comparison.

In Fig. 1 der Zeichnung ist gemäß Stand der Technik verdeut­licht, daß Kohlenstoffprofile sehr unterschiedliche Formen bei falscher Prozeßführung, insbesondere bei falscher Wahl der Zy­kluszeiten von Kohlungs- und Diffusionsphasen bei zweistufigen Aufkohlungs-Behandlungen annehmen können. Dabei treten Kohlen­stoffprofile ähnlich den Verlaufskurven 1 und 3 beim Aufkohlen in nicht geringer Häufigkeit auf. Sie haben zur Folge, daß die Qualität der Einsatzhärteschicht solcher Teile durch zu hohen Restaustenitgehalt (Kurve 3) oder Unterhärtung, d.h. zu ge­ringe Härtung (Kurve 1) erheblich gemindert ist. Aus diesem Grund ist ein S-förmiges Kohlenstoffprofil mit einem möglichst breiten horizontalen Bereich am Rand, wie ihn die Kohlenstoff­verlaufskurve 2 in Fig. 1 der Zeichnung zeigt, bei der Aufkoh­lung prozeßtechnisch anzustreben.1 of the drawing shows in accordance with the prior art that carbon profiles can take very different forms in the case of incorrect process control, in particular in the case of incorrect selection of the cycle times of carburizing and diffusion phases in two-stage carburizing treatments. Carbon profiles, similar to curves 1 and 3, occur with a high frequency during carburizing. The consequence of this is that the quality of the case hardening layer of such parts is considerably reduced by excess austenite (curve 3) or undercuring, ie hardening too low (curve 1). For this reason, an S-shaped carbon profile with the broadest possible horizontal area at the edge, as shown by the carbon curve 2 in FIG. 1 of the drawing, is to be aimed at in process engineering in the carburization.

Zur Erreichung dieses Ziels wird als dritte Zielgröße neben dem Randkohlenstoffgehalt CR und der Aufkohlungstiefe At ein Punkt auf der angestrebten Kohlenstoffverlaufskurve (Kurve 2) ausgewählt, der zwischen 15 % und 90 % der gewünschten Aufkoh­lungstiefe At liegt und mit CV bezeichnet ist, wie in Fig. 2 der Zeichnung schematisch dargestellt ist. Dabei verdeutlicht Fig. 2 im Vergleich zu Fig. 3 die Lage der Zielgröße CV für kleine Aufkohlungstiefen At < 1 mm, während bei schematisch gleichem S-förmigen Verlauf Fig. 3 eine Aufkohlungskurve mit einer Zielgröße CV verdeutlicht, die für große Aufkohlungstie­fen At > 1 mm mit Vorteil angewandt werden kann. In beiden Fällen wird der Aufkohlungsprozeß mit Hilfe eines Pro­zeßrechners so gesteuert, daß alle drei Zielgrößen CR, CV und At und damit der vorgegebene S-förmige C-Verlauf erreicht wer­den.In order to achieve this goal, a point on the desired carbon curve (curve 2), which lies between 15% and 90% of the desired carburization depth A t and is designated as C V , is selected as the third target variable in addition to the marginal carbon content C R and the carburization depth A t , as shown schematically in Fig. 2 of the drawing. 2 shows the position of the target variable C V for small carburizing depths A t <1 mm, compared to FIG. 3, while with a schematically identical S-shaped profile, FIG. 3 illustrates a carburizing curve with a target variable C V that is for large carburizing depths A t > 1 mm can be used with advantage. In both cases, the carburization process is controlled by means of a process computer so that all three parameters C R, C and V A t and thus the predetermined S-shaped curve C can be achieved.

Dazu wird die angestrebte Zielkurve des C-Profils definiert und der zusätzliche Zielpunkt CV im genannten Bereich des Pro­fils festgelegt. Die Festlegung des Punktes CV erfolgt auf­grund von Erfahrungswerten, die geeigneterweise im Prozeßrech­ner abgelegt sind. Im Falle der C-pegelgesteuerten Gasaufkoh­lung erfolgt dann die erste Phase des Aufkohlungsprozesses auf konventionelle Art durch Einstellung und Regelung eines möglichst hohen C-Pegels knapp unterhalb der Rußgrenze. Der eindiffundierende Kohlenstoff wird zusammen mit der Zunahme des Randkohlenstoffgehaltes CR durch den Prozeßrechner rechne­risch verfolgt und der C-Pegel solange konstantgehalten, solange die errechnete C-Verlaufskurve den vorgegebenen Ziel­größenwert CV noch nicht tangiert.For this purpose, the desired target curve of the C-profile is defined and the additional target point C V is specified in the named area of the profile. The point C V is determined on the basis of empirical values which are suitably stored in the process computer. In the case of C-level controlled gas carburizing, the first phase of the carburizing process takes place in a conventional manner by setting and regulating the highest possible C level just below the soot limit. The diffusing carbon, along with the increase in the marginal carbon content C R, is tracked by the process computer and the C level is kept constant as long as the calculated C curve does not yet affect the predetermined target value C V.

Bei Erreichen des Zielgrößenwertes CV durch die errechnete C-Verlaufskurve wird der C-Pegel-Sollwert auf einen Wert her­abgesetzt, der dem vorgegebenen Randkohlenstoffgehalt CR ent­spricht und dort geregelt, bis die C-Verlaufskurve wieder un­ter den Wert der Zielgröße CV fällt.When the target value C V is reached by the calculated C-curve, the C-level setpoint is reduced to a value that corresponds to the specified marginal carbon content C R and is regulated there until the C-curve again falls below the value of the target C V.

Ab diesem Moment wird der C-Pegel wieder auf seinen ursprüng­lichen Sollwert, d.h. knapp unterhalb der Rußgrenze, angehoben. Dadurch steigt die C-Verlaufskurve wieder an. Erreicht sie in einem Punkt wieder den Wert der Zielgröße CV, so wiederholt sich der oben beschriebene Vorgang.From this moment on, the C level is raised to its original setpoint, ie just below the soot limit. This causes the C curve to rise again. If it reaches the value of the target variable C V at one point, the process described above is repeated.

Durch die zyklische Schaltung des C-Pegels zwischen zwei Sollwerten in dieser Phase der Behandlung gelingt es, die C-Verlaufskurve immer nahe dem Zielgrößenwert CV zu halten, während die Eindringtiefe des Kohlenstoffs immer mehr zunimmt, bis die vorgegebene Aufkohlungstiefe At erreicht ist.By cyclically switching the C level between two setpoints in this phase of the treatment, it is possible to keep the C curve always close to the target value C V , while the depth of penetration of the carbon increases more and more until the predetermined carburization depth A t is reached.

Bei oder kurz vor Erreichen der Aufkohlungstiefe At hält der Prozeßrechner den C-Pegel auf dem unteren Sollwert, damit der Randkohlenstoffgehalt CR eingestellt wird.When or shortly before the carburization depth A t is reached , the process computer maintains the C level at the lower target value so that the marginal carbon content C R is set.

Um einen völligen horizontalen Kohlenstoffverlauf in der äußersten Randschicht des Werkstücks zu erzielen, wird dem Prozeßrechner als zusätzliche Bedingung aufgegeben, die Auf­kohlung erst zu beenden, wenn neben dem Erreichen von CR, At und CV auch keine höheren Kohlenstoffgehalte als CR im Kurven­verlauf zwischen CR und CV vorhanden sind. Diese Zusatzbe­dingung ist geeignet, auch die kleinste Wölbung der Kohlen­stoffverlaufskurve nach oben zu verhindern.In order to achieve a complete horizontal carbon curve in the outermost boundary layer of the workpiece, the process computer is given an additional condition that the carburization only ends when, in addition to reaching C R , A t and C V , no carbon contents higher than C R in the curve curve exist between C R and C V. This additional condition is suitable to prevent even the smallest curvature of the carbon curve upwards.

Am Beispiel der C-pegelgesteuerten Gasaufkohlung eines Werk­stückes aus Stahl 20 Mn Cr 5 sei die erfindungsgemäße C-Pro­filregelung nachfolgend für drei verschiedene Aufkohlungstie­fen von 0,2 mm, 0,9 mm und 2,0 mm erläutert.Using the example of the C-level-controlled gas carburization of a workpiece made of 20 Mn Cr 5 steel, the C-profile control according to the invention is explained below for three different carburizing depths of 0.2 mm, 0.9 mm and 2.0 mm.

1. Ausführugsbeispiel gemäß Fig. 4:1. Execution example according to FIG. 4:

Die Figur zeigt den Fall der niedrigen Aufkohlungstiefe von 0,2 mm. Die Kohlungstemperatur ist mit 900° C und der C-Pegel mit 1,10 % C unterhalb der Rußgrenze zu Beginn des Prozesses eingestellt. Die vorgegebenen Zielgrößen sind:

  • a. CR = 0,80 % C
  • b. At = 0,2 mm bei 0,35 % C
  • c. S-förmige Kohlenstoffverlaufskurve.
The figure shows the case of the low carburizing depth of 0.2 mm. The carbonization temperature is set at 900 ° C and the C level at 1.10% C below the soot limit at the beginning of the process. The target values are:
  • a. C R = 0.80% C
  • b. A t = 0.2 mm at 0.35% C
  • c. S-shaped carbon curve.

Zur Durchführung des Gasaufkohlungsverfahrens mit obigen Ziel­größen wird die Lage des Regelpunktes CV auf der C-Verlaufs­kurve mit 0,65 % C bei 0,08 mm Randabstand im Werkstück fest­gelegt. Anschließend führt der Prozeßrechner die Aufkohlung bei dem C-Pegel von 1,10 % C solange durch, bis der errechnete Kohlenstoffverlauf den Punkt CV erreicht. Es wird dann der C-Pegel auf den Wert 0,8 % C, nämlich der Zielgröße des Rand­kohlenstoffgehalts, erniedrigt. Weitere Werte ergeben sich aus der Zeichnung.In order to carry out the gas carburizing process with the above target values, the position of the control point C V on the C profile curve is defined as 0.65% C with a 0.08 mm edge distance in the workpiece. The process computer then carries out the carburization at the C level of 1.10% C until the calculated carbon curve reaches the point C V. The C level is then reduced to the value 0.8% C, namely the target quantity of the marginal carbon content. Further values result from the drawing.

Nach insgesamt 21 min. Behandlung ist der Randkohlenstoffge­halt mit 0,79 % C, die Aufkohlungstiefe At mit 0,20 mm und CV mit 0,66 % C erreicht.After a total of 21 min. Treatment is the marginal carbon content with 0.79% C, the carburization depth A t with 0.20 mm and C V with 0.66% C.

2. Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 5:2. Embodiment according to FIG. 5:

Die Figur zeigt den Fall der mittleren Aufkohlungstiefe von 0,9 mm. Die vorgegebenen Zielgrößen sind:

  • a. CR = 0,80 % C
  • b. At = 0,90 mm
  • c. S-förmiges C-Profil.
The figure shows the case of the average carburizing depth of 0.9 mm. The target values are:
  • a. C R = 0.80% C
  • b. A t = 0.90 mm
  • c. S-shaped C-profile.

Die Kohlungstemperatur wird zu 940° C und der Kohlungs-C-Pegel zu 1,20 % C gewählt. Die Lage der dritten Zielgröße CV auf dem angestrebten S-förmigen C-Profil wird mit 0,68 % C bei 0,40 mm vorgegeben.The carbonization temperature is chosen to be 940 ° C and the carbonization C level is 1.20% C. The position of the third target variable C V on the desired S-shaped C profile is specified as 0.68% C at 0.40 mm.

Die erfindungsgemäße Prozeßführung erreicht die drei Ziel­größen CR, At, CV nach einer gesamten Aufkohlungsdauer von genau 188 min.The process control according to the invention reaches the three target quantities C R, A t, V C after a total carburizing of exactly 188 min.

3. Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 6:3. Embodiment according to FIG. 6:

Die Figur zeigt den Fall der großen Aufkohlungstiefe von 2,0 mm. Die vorgegebenen Zielgrößen lauten:

  • a. CR = 0,80 % C
  • b. At = 2,00 mm
  • c. S-förmiges C-Profil.
The figure shows the case of the large carburizing depth of 2.0 mm. The specified target values are:
  • a. C R = 0.80% C
  • b. A t = 2.00 mm
  • c. S-shaped C-profile.

Die Kohlungstemperatur wird zu 950° C und der Kohlungs-C-Pegel zu 1,20 % C gewählt. Die Lage der dritten Zielgröße CV auf dem angestrebten S-förmigen C-Profil wird mit 0,60 % C bei 1,20 mm vorgegeben.The carbonization temperature is chosen to be 950 ° C. and the carbonization C level is 1.20% C. The position of the third target variable C V on the desired S-shaped C profile is specified as 0.60% C at 1.20 mm.

Die erfindungsgemäße Prozeßführung erreicht diese Werte nach einer gesamten Aufkohlungsdauer von 847 min. Die Zielgrößen At und CV sind mit 2,01 mm (statt 2,00 mm) und mit 0,62 % C (statt 0,60 % C) leicht überschritten. Dies kommt daher, daß der Prozeßrechner die Aufkohlung solange weitergeführt hat, bis zwischen CR und CV kein höherer C-Wert als CR mehr war.The process control according to the invention achieves these values after a total carburizing time of 847 minutes. The target values A t and C V are slightly exceeded with 2.01 mm (instead of 2.00 mm) and with 0.62% C (instead of 0.60% C). This is due to that the process computer has continued carburization until between C R and C V no higher C-value than C R was more.

Fig. 7 der Zeichnung zeigt eine C-Profilregelung über mehrere zusätzliche Zielgrößen CV¹, CV² und CV³, die auf der Kohlen­stoffverlaufskurve liegen. Dabei wird die Steuerung des Auf­kohlungsprozesses wie folgt vorgenommen:

  • a. Aufkohlen bei hohen Werten CP¹ solange, bis die Zielgröße CV¹ erreicht ist.
  • b. Absenken des Kohlenstoffpegels von CP¹ auf CP² ungefähr gleich CR + 1/2 x (CP¹ - CR), d.h. auf einen Wert, der > CR ist und < CP¹ ist und Aufkohlen solange, bis die zusätzliche Zielgröße CV² erreicht ist.
  • c. Absenken des Kohlenstoffpegels von CP² auf CP³ = CR und Aufkohlen, bis die zusätzliche Zielgröße CV³ erreicht ist, womit gleichzeitig auch die Aufkohlungstiefe At eingestellt ist.
  • d. Fällt das C-Profil vorher unter eine der Zielgrößen CV¹ und CV² wird der Kohlenstoffpegel CP noch einmal auf das nächsthöhere Niveau heraufgesetzt, z.B. von CP³ auf CP² (oder von CP² auf CP¹), je nachdem welches CV als zusätzliche Zielgröße unterschritten wurde. Auf diesem CP-Wert wird solange gehalten, bis das vorher unterschrittene CV wieder überschritten ist. Anschließend wird die Aufkohlung nach obiger Anweisung fortgesetzt, bis die Endwerte erreicht sind.
Fig. 7 of the drawing shows a C-profile control over several additional target variables C V 1, C V 2 and C V 3, which lie on the carbon curve. The carburization process is controlled as follows:
  • a. Carburizing at high values C P ¹ until the target size C V ¹ is reached.
  • b. Lowering the carbon level from C P ¹ to C P ² approximately equal to C R + 1/2 x (C P ¹ - C R ), ie to a value that is> C R and <C P ¹ and carburizing until the additional target value C V ² has been reached.
  • c. Lowering the carbon level from C P ² to C P ³ = C R and carburizing until the additional target value C V ³ is reached, which also sets the carburizing depth A t .
  • d. If the C profile falls below one of the target values C V ¹ and C V ², the carbon level C P is raised again to the next higher level, e.g. from C P ³ to C P ² (or from C P ² to C P ¹) , depending on which C V was undershot as an additional target. This C P value is maintained until the C V is below the previous value. Then the carburization is continued according to the above instruction until the end values are reached.

Fig. 8 der Zeichnung zeigt eine C-Profilregelung durch Flä­chenvergleich. Dabei wird die Kohlung bei hohem C-Pegel in der Kohlungsphase durchgeführt bis die Fläche F₁ ≧ K x F₂ ist, wo­bei die K-Werte zwischen 1,0 und 1,3 liegen können. Es erfolgt dann das Umschalten auf die Diffusionsphase mit abgesenktem Kohlenstoffpegel CP (z. B.: CP = CR). DIe Diffusionsphase wird durchgeführt bis F₁ = 0 und F₂ = 0 eingestellt sind. Dies wird durch den Prozeßrechner ermittelt.Fig. 8 of the drawing shows a C-profile control by area comparison. The carburizing is carried out at a high C level in the carburizing phase until the area is F 1 ≧ K x F 2, where the K values can be between 1.0 and 1.3. There is then a switch to the diffusion phase with a lowered carbon level C P (for example: C P = C R ). The diffusion phase is carried out until F₁ = 0 and F₂ = 0 are set. This is determined by the process computer.

Wird F₁ = 0, ohne daß F₂ ungefähr gleich 0 ist, d.h. wenn F₂ noch deutlich > 0 ist, dann soll der Kohlenstoffpegel CP noch einmal etwas erhöht werden, womit auch F₁ wieder > 0 wird. Die Kohlung bei hohem C-Pegel wird dann gemäß Aufangsphase fortge­setzt.If F₁ = 0 without F₂ being approximately equal to 0, ie if F₂ is still clearly> 0, then the carbon level C P should be increased again somewhat, so that F₁ again becomes> 0. The carbonization at high C level then continues according to the initial phase.

Wird dagegen F₂ = 0, ohne daß F₁ bereits ungefähr gleich 0 ist, d.h. wenn F₁ noch deutlich > 0 ist, dann wird noch so­lange in der Diffusionsphase weiter gearbeitet, bis F₁ unge­fähr gleich 0 eingestellt ist.On the other hand, if F₂ = 0 without F₁ already being approximately equal to 0, i.e. if F₁ is still clearly> 0, work continues in the diffusion phase until F₁ is set approximately equal to 0.

Mit den beschriebenen 2-stufigen Prozeßführungen, bestehend aus Kohlungsphase und Diffusionsphase ist es über die zusätz­liche Zielgröße möglich, das optimale Verhältnis von Kohlungsdauer zu Diffusionsdauer zu erhalten oder im Kohlungsprozeß zu korrigieren, damit als Endresultat der gewünschte Randkohlenstoffgehalt bei der vorgegebenen Einsatzhärtetiefe erreicht wird, wobei die Kohlenstoffverlaufskurve einen horizontalen Randverlauf aufweist.With the described two-stage process control, consisting of carbonation phase and diffusion phase, it is possible, via the additional target size, to obtain the optimal ratio of carbonation duration to diffusion duration or to correct it in the carbonation process, so that the desired result is the desired carbon content at the specified case hardness depth, whereby the carbon curve has a horizontal edge curve.

Claims (10)

1. Verfahren zur Gasaufkohlung von Stahl, bei dem das aufzu­kohlende Werkstück in einer kohlenstoffreichen Gasatmosphä­re in einer ersten Kohlungsphase einem möglichst hohen C-Angebot an der Rußgrenze ausgesetzt wird und bei dem in einer sich anschließenden Diffusionsphase ein demgegenüber abgesenktes, dem angestrebten Randkohlenstoffgehalt ent­sprechendes C-Angebot eingestellt wird, wobei die Aufkohlung über die beiden Zielgrößen Randkohlenstoffgehalt CR und Aufkohlungstiefe At geregelt wird,
dadurch gekennzeichnet,
daß zusätzlich zu den Zielgrößen Randkohlenstoffgehalt CR und Aufkohlungstiefe At der Regelung der Aufkohlung zumin­dest eine weitere, für die Kohlenstoffverlaufskurve charakteristische Zielgröße vorgegeben wird, bei deren Erreichen der für die Kohlungsphase kennzeichnende Kohlen­stoffpegel abgesenkt und die Diffusionsphase eingeleitet wird.
1. Method for gas carburizing steel, in which the workpiece to be carburized is exposed to the highest possible carbon supply at the soot limit in a carbon-rich gas atmosphere in a first carburizing phase and in which in a subsequent diffusion phase a C-, which is lower than the target carbon content, is reduced. The offer is discontinued, the carburization being regulated via the two target parameters of marginal carbon content C R and carburization depth A t ,
characterized by
that, in addition to the target values of the marginal carbon content C R and carburization depth A t of the carburization control, at least one further target variable, which is characteristic of the carbon curve, is specified, upon reaching which the carbon level characteristic of the carburization phase is lowered and the diffusion phase is initiated.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere, vorzugsweise drei, für die Kohlenstoffverlaufskurve charakteristische Zielgrößen der Regelung zusätzlich vorgegeben werden.2. The method according to claim 1, characterized in that several, preferably three, target values of the control characteristic for the carbon curve are additionally specified. 3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, d daß die Aufkohlung aus der Diffusionsphase heraus erneut in die Kohlungsphase gefahren wird, sobald die Kohlenstoffverlaufskurve unter die zusätzliche Zielgröße fällt, wobei bei deren erneutem Erreichen wieder auf die Diffusionsphase zurückgeschaltet wird.3. The method according to claim 1 and 2, characterized in that the carburization is driven out of the diffusion phase again into the carburizing phase as soon as the carbon curve falls below the additional target value, and when it is reached again it is switched back to the diffusion phase. 4. Verfahren nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch eine mehr­malige zyklische Umschaltung zwischen Kohlungsphase und Diffusionsphase.4. The method according to claim 3, characterized by a repeated cyclic switching between the carbonation phase and diffusion phase. 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn­zeichnet, daß die zusätzliche Zielgröße ein Kohlenstoffge­halt CV mit Randabstand x auf der berechneten Kohlenstoffverlaufskurve ist, der zwischen 15 % und 90 % der Aufkohlungstiefe At liegt und bei dessen Erreichen von einem Kohlungspegel an der Rußgrenze, beispielsweise bei 1,2 Gew. % C, auf die Diffusionsphase mit beispielsweise 0,8 Gew. % C umgeschaltet wird.5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the additional target variable is a carbon content C V with edge distance x on the calculated carbon curve, which is between 15% and 90% of the carburization depth A t and when it reaches a carbonization level at the soot limit, for example at 1.2% by weight of C, it is switched to the diffusion phase with, for example, 0.8% by weight of C. 6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Kohlenstoffgehalte CV¹ bis CV n mit entsprechenden Randabständen x₁ bis xn auf der Kohlenstoffverlaufskurve als zusätzliche Zielgröße der Regelung zugrundegelegt werden.6. The method according to claim 5, characterized in that a plurality of carbon contents C V ¹ to C V n with corresponding edge distances x₁ to x n on the carbon curve are used as an additional target variable of the control. 7. Verfahren nach Anspruch 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die angestrebte Kohlenstoffverlaufskurve rechnerisch definiert wird, die zusätzliche Zielgröße bzw. Zielgrößen CV aufgrund von Erfahrungswerten festgelegt wird, die im Prozeßrechner abgelegt sind, wobei dann in der Kohlungsphase des Aufkohlungsprozesses mit einem möglichst hohen C-Pegel kurz unterhalb der Rußgrenze der Aufkohlungs­prozeß begonnen wird, dabei der in das Werkstück eindiffun­dierende Kohlenstoff über die Zunahme des Randkohlenstoff­gehalts CR durch den Prozeßrechner rechnerisch verfolgt wird und der C-Pegel konstantgehalten wird, solange die er­rechnete Kohlenstoffverlaufskurve die vorgegebene Zielgröße CV noch nicht tangiert, daß bei Erreichen der Zielgröße CV durch die Kohlenstoffverlaufskurve der C-Pegel auf einen Wert herabgesetzt wird, der dem vorgegebenen Randkohlen­ stoffgehalt CR entspricht und daß mit diesem herabgesetzten C-Pegel in der Diffusionsphase der Kohlungsprozeß solange fortgesetzt wird, bis die gewünschte Aufkohlungstiefe er­reicht ist.7. The method according to claim 5 and 6, characterized in that the desired carbon curve is mathematically defined, the additional target variable or target variables C V is determined on the basis of empirical values which are stored in the process computer, in which case in the carburizing phase of the carburizing process with as much as possible high C-level is started shortly below the soot limit of the carburizing process, the carbon diffusing into the workpiece is tracked by the process computer via the increase in the marginal carbon content C R by the process computer and the C-level is kept constant as long as the calculated carbon curve shows the predetermined target value C V not yet affected that when the target variable C V is reached, the carbon level curve reduces the C level to a value that corresponds to the specified marginal coal substance content C R corresponds and that with this reduced C level in the diffusion phase the carburizing process is continued until the desired carburization depth is reached. 8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem Fallen der Kohlenstoffverlaufskurve in der Diffu­sionsphase unter den Wert der Zielgröße CV der C-Pegel wie­der auf den Wert der Kohlungsphase angehoben wird, wobei dieser Vorgang der zyklischen Schaltung des C-Pegels zwi­schen den zwei Zielgrößen CR und CV solange fortgesetzt wird, bis die vorgegebene Aufkohlungstiefe At erreicht ist.8. The method according to claim 7, characterized in that when the carbon curve in the diffusion phase falls below the value of the target variable C V, the C level is raised again to the value of the carbonation phase, this process of cyclic switching of the C level between the two target quantities C R and C V is continued until the predetermined carburization depth A until t reached. 9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn­zeichnet, daß die zusätzliche Zielgröße durch den Vergleich des Inhalts zweier Flächen F₁ und F₂ bestimmt wird, die durch die Flächen zwischen dem zum jeweiligen Zeitpunkt er­zielten Ist-C-Profil und dem angestrebten Soll-C-Profil ge­geben sind, wobei mit F₁ die Fläche definiert ist, die oberhalb des angestrebten C-Soll-Profils und mit F₂ die Fläche, die unterhalb des angestrebten C-Soll-Profils liegt.9. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the additional target variable is determined by comparing the content of two areas F₁ and F₂ by the areas between the actual C profile achieved at the respective time and the desired target -C profile are given, with F₁ the area is defined which is above the target C target profile and with F₂ the area which is below the target C target profile. 10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekenn­zeichnet, daß die Aufkohlung erst beendet wird, wenn neben dem Erreichen von CR, At und CV keine höheren Kohlenstoff­gehalte als CR in der Kohlenstoffverlaufskurve zwischen CR und CV vorhanden sind, insbesondere die Abbruchbedingung % CR ≧ % Cx₁ ≧ % Cx₂ ... ≧ % CV gegeben ist.10. The method according to any one of claims 1 to 9, characterized in that the carburization is only ended when, in addition to reaching C R , A t and C V, no carbon contents higher than C R are present in the carbon curve between C R and C V are, in particular the termination condition% C R ≧% Cx₁ ≧% Cx₂ ... ≧% C V is given.
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