EP1432841A2 - Method for heat-treating work pieces made of temperature-resistant steels - Google Patents

Method for heat-treating work pieces made of temperature-resistant steels

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EP1432841A2
EP1432841A2 EP02776699A EP02776699A EP1432841A2 EP 1432841 A2 EP1432841 A2 EP 1432841A2 EP 02776699 A EP02776699 A EP 02776699A EP 02776699 A EP02776699 A EP 02776699A EP 1432841 A2 EP1432841 A2 EP 1432841A2
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EP
European Patent Office
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workpiece
nitriding
temperature
atmosphere
hardening
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EP02776699A
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EP1432841B1 (en
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Nils Lippmann
Wolfgang Lerche
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Robert Bosch GmbH
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Robert Bosch GmbH
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING 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
    • C23C—COATING 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
    • C23C8/00—Solid 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
    • C23C8/06—Solid 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
    • C23C8/08—Solid 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
    • C23C8/24—Nitriding
    • C23C8/26—Nitriding of ferrous surfaces
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING 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
    • C23C—COATING 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
    • C23C8/00—Solid 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
    • C23C8/02—Pretreatment of the material to be coated

Definitions

  • the present application relates to a method for the heat treatment of a workpiece made of temperature-resistant steels, in particular made of hot work steels, the workpiece being hardened and nitrided after mechanical processing and electrochemical treatment, and the hardening of the workpiece surface being carried out without prior to the subsequent nitriding pickling treatment must be carried out.
  • Nitrided hot-working steels are therefore used in particular to manufacture the nozzle bodies.
  • EC Electro Chemical Maschining; electrochemical metalworking
  • the ECM processes which are used for the shaping and surface treatment of metallic workpieces, are carried out in an electrical lyt solution carried out, the workpiece to be machined is usually connected as an anode and the tool as a cathode.
  • the electrochemical metalworking methods are used in particular for deburring, polishing, grinding and etching the surfaces of a workpiece.
  • the results of the pickling process are very difficult to reproduce, since, for example, the length of time between processing, basic heat treatment and nitriding can vary.
  • the pickling also causes considerable additional costs, which are due in particular to the costs for the system used for pickling and the labor costs required.
  • the gebeiz- 'th workpieces after pickling using have a very elaborate special cleaning equipment to be cleaned.
  • the disposal of pickling solutions is complex.
  • pickling with sauces re an undesirable burden on the environment and worsens working conditions.
  • the technical problem on which the present invention is based is therefore to develop a method for treating workpieces made of hot-working steels, in particular DI nozzle bodies, which in particular improves the nitridability of these workpieces without the workpieces having to be pickled, and therefore the disadvantages known from the prior art and caused by pickling can be avoided.
  • the present invention solves the .zugêt technical problem by providing a method of manufacturing a part made of a temperature-resistant steel, • in particular a hot-work steel, wherein the workpiece is hardened and is depassivated thereby, characterized in that the curing step, a reduction treatment, in particular by means of hydrogen includes, and the present invention then nitriding the annealed parts with the active surface in a plurality of steps under different gas at osphDC ird carried out ', in which the nitration first under an atmosphere of ammonia and an oxidizing agent, in particular water vapor or air, and then under an atmosphere from ammonia and a carbon-containing gas, in particular endogas or a mixture with CO and / or C0 2 , is carried out.
  • the inventive method is to be compared with the known prior art methods also significantly cheaper, because the required for pickling and subsequent cleaning plant and equipment, and only devices for Wasserstof 'fments on the vacuum hardening system needed. Since no acids are used for pickling in the process according to the invention, this also leads to a significant relief for the environment, in particular also to an improvement in the working conditions.
  • the workpiece is hardened from a temperature-resistant steel, in particular from hot-work steel, and is thereby passivated, the hardening step comprising a reduction treatment.
  • the reduction removes the metal oxide and / or metal hydroxide layers on the surface of the workpiece, so that the subsequent nitriding is considerably improved without pickling.
  • the reduction treatment is particularly preferably carried out using hydrogen.
  • a hot-work steel is understood to be a steel which is constantly exposed to an elevated temperature, in particular a temperature of more than 200 ° C., during its use. No structural changes may occur in the hot-work steel during use, but the structure must be sufficiently stable and temper-resistant. Depending on the desired use, hot work tool steels must have different properties. Important desired characteristics' are particular hardness and strength that determine themselves the wear resistance.
  • Hot-work steels have to meet certain special requirements with regard to performance properties, such as heat resistance, which is achieved in particular through molybdenum, tungsten and grain-fine vanadium, temper resistance, which is generated by chromium, which together with molybdenum, nickel and manganese, increases the hardenability, and heat-wear resistance, which through the The heat resistance of the matrix and the type and amount of special carbides is determined. DI nozzle bodies made of hot-work steel, for example, must have very high wear resistance.
  • the workpiece can be machined from a temperature-resistant steel, in particular hot-work steel, before hardening and an electrochemical see processing to be subjected, that is, an ECM process for shaping and surface treatment running in electrolyte solution.
  • an ECM process for shaping and surface treatment running in electrolyte solution.
  • the workpiece can be deburred, polished in particular; be ground and / or etched.
  • an ECM process can be used to produce inner holes that are then rounded.
  • the workpiece is subjected to a cleaning step in an aqueous cleaning medium, in particular a neutral cleaner, according to the ECM method.
  • the cleaning step according to the invention prevents the formation of thick Me x O y [OH] -.- layers on the surface of the workpiece.
  • the workpiece is dried.
  • the workpiece can then be hardened immediately.
  • the workpiece if it is to be stored for a longer period of time after the ECM processing, is first preserved using suitable methods and, after storage, immediately before hardening, again in a liquid Cleaning medium is cleaned.
  • the hardening which leads to a structural change of the hot-work steel described above, is carried out in a single- or multi-chamber vacuum furnace.
  • Hardening initially involves convective heating of the workpiece under nitrogen.
  • the workpiece is preferably convectively heated under a nitrogen pressure of more than 0.8 bar.
  • the workpiece can also be heated in a vacuum. It is provided according to the invention that the workpiece is heated at least up to the hardening temperature of the hot-work steel.
  • the hardening temperature of hot-work steel is around 1040 ° C.
  • the nitrogen atmosphere or the vacuum is replaced by hydrogen after a desired temperature has been reached.
  • the hydrogen introduced which serves as a reducing agent for reducing the metal oxide and / or metal hydroxide layers present on the tool surface, is introduced according to the invention at a temperature of at least 400 ° C.
  • the temperatures at which hydrogen is introduced are preferably in the range of the hardening temperature.
  • the partial hydrogen pressure is approximately 1 to 100 mbar.
  • the flow rate for the hydrogen to be added is preferably 100 to 2000 Nl / h.
  • the austenitization is preferably carried out over a period of 10 to 40 minutes.
  • the gas exchange takes place pulsating over a period of 1 to 10 minutes.
  • the hydrogen is pumped out before the austenitization is ended in order to avoid contamination of the gas used in the subsequent step for quenching with hydrogen.
  • the austenitized workpiece is quenched in nitrogen at a pressure of 1 to 10 bar.
  • the workpiece is subjected to at least one tempering step.
  • the workpiece is tempered at a temperature of up to 650 ° C., the workpiece being tempered either in a nitrogen atmosphere or under a nitrogen-hydrogen atmosphere. When using a nitrogen-hydrogen atmosphere, this contains up to 5% hydrogen.
  • the workpiece is tempered in a vacuum furnace or an evacuable tempering furnace. The tempering step according to the invention becomes approximately 1 to. 2 hours.
  • the workpiece is subjected to not just one, but several tempering steps.
  • the workpiece is subjected to a first tempering step, which takes approximately 1 to 2 hours takes and is heated to a temperature of 520 ° C, and then subjected to a second tempering step, which also takes about 1 to 2 hours and which is heated to a temperature of 610 ° C.
  • the workpiece is nitrided immediately after tempering.
  • the nitriding leads to hardening of the hot-work steel from which the workpiece is made. This is due to a diffusion of nitrogen into the steel. This leads to the incorporation of nitrogen in interstitial sites and the formation of nitrides, as well as nitrogen deposition on carbides with the formation of carbonitrides. Nitriding creates hard surface layers, which increases the hardness, wear resistance and fatigue strength of the hot-work steel.
  • the workpiece is transferred immediately to a nitriding furnace after hardening and tempering.
  • the nitriding furnace used according to the invention is preferably a rinsed chamber furnace or an evacuable retort furnace.
  • the workpieces are heated in the nitriding furnace in a first step from room temperature to a temperature of approximately 400 ° C.
  • the workpieces are preferably heated in the nitriding furnace under an ammonia atmosphere.
  • the workpiece is in a second step up to the nitriding temperature, which is between about 500 D C and 600 ° C, heated.
  • the nitriding of the workpieces carried out after the heating comprises the following steps according to the invention:
  • Step 1 nitriding out under an atmosphere
  • Step 2 nitriding under an atmosphere of ammonia and a carbon carrier
  • Step 3 nitriding under an atmosphere of ammonia or a gas additive to reduce the nitriding index.
  • the workpiece is nitrided by gradually changing the gas atmosphere used.
  • 0.5 to 10% by volume of water vapor or up to 15% of air are preferably used as the oxidizing agent in step 1.
  • the carbon carrier used in step 2 is preferably 1 to 10% by volume of endogas.
  • Endogas which is obtained by endothermic conversion of hydrocarbons, for example propane, is a mixture of 23.7 vol.% CO, 31.5 vol.% H 2 and 44.8 vol.% N 2 .
  • 00 and / or CO 2 in equivalent proportions can also be used as a carbon carrier.
  • the nitriding in step 2 is referred to as gas oxycarburizing and, according to the invention, takes more than 4 hours, preferably about 10 to 60 hours.
  • step 3 treatment according to the invention is carried out with ammonia or a gas additive to reduce the nitriding index in order to limit the growth of the connecting layer.
  • the flow rate of the gases during nitriding is dependent on the volume of the furnace usable space and is preferably three times the volume of the furnace usable space in Nl / h.
  • the workpieces are cooled after nitriding using nitrogen.
  • the workpiece treated and manufactured using the method according to the invention can then be hard machined using conventional methods.
  • the method according to the invention can be used in particular for the production of temperature-resistant DI nozzle bodies from hot-work steels, the nozzle bodies being produced from high-strength and temperature-resistant hot-work steels, in particular the steel brands X40CrMoV51 and X38CrMoV51.
  • the pressure chamber is further processed in a production cycle, including the soft machining, ECM machining and subsequent directly linked cleaning in an aqueous cleaning medium, but none according to the invention
  • the DI nozzle bodies are then in a vacuum furnace in the temperature range between 1000 ° C and 1070 ° C under a pulsed partial hydrogen pressure of 1 to 100 mbar hardened and then quenched in a nitrogen gas stream at a pressure of 1 to 10 bar.
  • the tempering takes place at a temperature of up to 650 ° C in a nitrogen or nitrogen-hydrogen atmosphere.
  • the subsequent nitriding is preferably carried out at 510 to 590 ° C. over a period of 10 to 60 hours using the gas oxinitrocarburization process described above in a chamber furnace or evacuable retort furnace.
  • Heat-resistant DI nozzle bodies treated in this way have more favorable strengthening properties, since the nitriding layer is formed uniformly and the pickling scars described in the prior art are dispensed with.

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Abstract

The invention relates to a method for heat-treating work pieces made of a temperature-resistant steel. According to the inventive method, the work piece, once mechanically machined and electrochemically treated, is hardened and depassivated. The hardening comprises a reduction step so that before nitration no depassivation such as for example by pickling is required, thereby producing in the hardening step a surface condition that is favorable for the step-wise nitration.

Description

Verfahren zur Wärmebehandlung von Werkstücken aus temperaturbeständigen Stählen Process for the heat treatment of workpieces made of temperature-resistant steels
Die vorliegende Anmeldung betrifft ein Verfahren zur Wärmebehandlung eines Werkstücks aus temperaturbeständigen Stählen, insbesondere aus Warmar- beitsstählen, wobei das Werkstück nach mechanischer Bearbeitung und elektrochemischer Behandlung gehärtet und nitriert wird und wobei beim Härten eine Reduktion der Werkstückoberfläche durchgeführt wird, ohne dass vor dem nachfolgenden Nitrieren eine Beizbehandlung durchgeführt werden muss.The present application relates to a method for the heat treatment of a workpiece made of temperature-resistant steels, in particular made of hot work steels, the workpiece being hardened and nitrided after mechanical processing and electrochemical treatment, and the hardening of the workpiece surface being carried out without prior to the subsequent nitriding pickling treatment must be carried out.
- Düsenkörper für moderne DI-Einspritzsysteme werden in zunehmendem Maße bei Arbeitstemperaturen bis zu 450 °C eingesetzt. Dementsprechend werden hohe Anforderungen an die Bauteilfestigkeit und den Ver- schleißwiderstand der Düsenkörper gestellt. Zur Herstellung der Düsenkörper werden daher insbesondere nitrierte Warmarbeitsstähle verwendet. Bei der Herstellung von Innenbohrungen (Druckkammer) und für das Verrunden kommen EC -Verfahren (Electro Chemical Maschining; elektrochemische Metallbearbeitung) zur Anwendung. Die ECM-Verfahren, die zur Formgebung und Oberflächenbehandlung von metallischen Werkstücken dienen, werden in einer Elektro- lyt-Lösung durchgeführt, wobei das zu bearbeitende Werkstück meist als Anode und das Werkzeug als Kathode geschaltet ist. Die elektrochemischen Metall- bearbeitungsverfahtren werden insbesondere zum Ent- graten, Polieren, Schleifen und Ätzen der Oberflächen eines Werkstücks benutzt. Die durch das ECM- Verfahren entstehenden Oberflächen sind weitestge- hend passiv und lassen sich nur sehr schlecht durch thermisch-chemische Diffusionsverfahren behandeln, insbesondere nitrieren, da edlere Legierungselemen- 'te wie beispielsweise Cr an' der Oberfläche .verbleiben beziehungsweise . Legierungselemente oxidieren, wobei Metalloxide und Metallhydroxide MexOy[OH]E gebildet werden.- Nozzle bodies for modern DI injection systems are increasingly being used at working temperatures up to 450 ° C. Accordingly, high demands are placed on the component strength and the wear resistance of the nozzle body. Nitrided hot-working steels are therefore used in particular to manufacture the nozzle bodies. EC (Electro Chemical Maschining; electrochemical metalworking) processes are used in the production of internal bores (pressure chamber) and for rounding. The ECM processes, which are used for the shaping and surface treatment of metallic workpieces, are carried out in an electrical lyt solution carried out, the workpiece to be machined is usually connected as an anode and the tool as a cathode. The electrochemical metalworking methods are used in particular for deburring, polishing, grinding and etching the surfaces of a workpiece. The resulting surfaces by the ECM methods are very largely passive and can be very badly treated by thermo-chemical diffusion process, in particular nitriding because nobler Legierungselemen- 'te such as Cr on' the surface .verbleiben respectively. Alloy elements oxidize, forming metal oxides and metal hydroxides Me x O y [OH] E.
Zur Verbesserung der Nitrierbarkeit von DI- Düsenkörpern werden die passiven Oberflächen derzeit vor dem Nitrieren gebeizt, insbesondere unter Verwendung von Salzsäure. Das Beizen ist jedoch mit erheblichen Nachteilen behaftet. Beim Beizen mitIn order to improve the nitridability of DI nozzle bodies, the passive surfaces are currently pickled before nitriding, in particular using hydrochloric acid. However, pickling has considerable disadvantages. When pickling with
Säure können Beiznarben entstehen. Dadurch bedingt, verringert sich die Bauteilfestigkeit. Ferner las-Acid scarring can occur. As a result, the component strength is reduced. Furthermore,
.sen sich die Ergebnisse des Beizens nur sehr schlecht reproduzieren, da beispielsweise die La- gerdauer zwischen Bearbeitung, Grundwärmebehandlung und Nitrieren unterschiedlich lang sein kann. Durch das Beizen entstehen ferner erhebliche Zusatzkosten, die insbesondere auf die Kosten für die zum Beizen verwendete Anlage und die erforderlichen Arbeitskosten zurückgehen. Auch müssen die gebeiz-' ten Werkstücke nach dem Beizen unter Verwendung einer sehr aufwendigen Spezial-Reinigungstechnik gereinigt werden. Die Entsorgung von Beizlösungen ist aufwendig. Darüber hinaus führt 'das Beizen mit Sau- re zu einer unerwünschten Belastung der Umwelt und verschlechtert die Arbeitsbedingungen.. the results of the pickling process are very difficult to reproduce, since, for example, the length of time between processing, basic heat treatment and nitriding can vary. The pickling also causes considerable additional costs, which are due in particular to the costs for the system used for pickling and the labor costs required. The gebeiz- 'th workpieces after pickling using have a very elaborate special cleaning equipment to be cleaned. The disposal of pickling solutions is complex. In addition, pickling with sauces re an undesirable burden on the environment and worsens working conditions.
Das der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende technische Problem besteht also darin, ein Verfahren zur Behandlung von Werkstücken aus Warmarbeits- stählen, insbesondere DI-Düsenkörpern, zu entwickeln, dass insbesondere die Nitrierbarkeit dieser Werkstücke verbessert, ohne dass die Werkstücke ge- beizt werden müssen, und daher die im Stand der Technik bekannten, durch das Beizen bedingten Nachteile vermieden werden.The technical problem on which the present invention is based is therefore to develop a method for treating workpieces made of hot-working steels, in particular DI nozzle bodies, which in particular improves the nitridability of these workpieces without the workpieces having to be pickled, and therefore the disadvantages known from the prior art and caused by pickling can be avoided.
Die vorliegende Erfindung löst das ihr .zugrunde liegende technische Problem durch die Bereitstellung eines Verfahrens zur Herstellung eines Werkstücks aus einem temperaturbeständigen Stahl, •insbesondere Warmarbeitsstahl, wobei das Werkstück gehärtet und dadurch entpassiviert wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Härteschritt eine Reduktionsbehandlung, insbesondere mittels Wasserstoff, umfasst und erfindungsgemäß dann das Nitrieren der vergüteten Werkstücke mit der aktiveren Oberfläche in mehreren Schritten unter unterschiedlichen Gas- at osphären durchgeführt ' ird, wobei die Nitrierung zunächst unter einer Atmosphäre aus Ammoniak und einem Oxidationsmittel, insbesondere Wasserdampf oder Luft, und anschließend unter einer Atmosphäre aus Ammoniak und -einem kohlenstoffhaltigen Gas, insbesondere Endogas oder einem Gemisch mit CO und/oder C02, durchgeführt wird.The present invention solves the .zugrunde technical problem by providing a method of manufacturing a part made of a temperature-resistant steel, • in particular a hot-work steel, wherein the workpiece is hardened and is depassivated thereby, characterized in that the curing step, a reduction treatment, in particular by means of hydrogen includes, and the present invention then nitriding the annealed parts with the active surface in a plurality of steps under different gas at osphären ird carried out ', in which the nitration first under an atmosphere of ammonia and an oxidizing agent, in particular water vapor or air, and then under an atmosphere from ammonia and a carbon-containing gas, in particular endogas or a mixture with CO and / or C0 2 , is carried out.
Die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Wärmebehandlung und der damit hergestellten tempe- raturbeständigen Werkstücke aus Wärmearbeitstahl, insbesondere DI-Düsenkörpern, resultieren insbesondere aus dem Wegfall der Beizbehandlung vor dem Nitrieren. Da erfindungsgemäß kein Beizen vorgese- hen ist, können auch keine Beiznarben auf der Oberfläche des Werkstücks entstehen. Dadurch bedingt, weisen die so hergestellten Werkstücke sehr vorteilhafte Festigkeitseigenschaften aus. Da das erfindungsgemäße Verfahren • die Nitrierbarkeit der Werkstücks-Oberflächen erheblich verbessert, zeichnen sich die Werkstücke darüber hinaus durch äußerst gleichmäßige Nitrierschichten im gesamten Innen- und Außenbereich aus. Das erfindungsgemäße Verfahren ist gegenüber den im Stand der Technik bekannten Verfahren auch wesentlich kostengünstiger, da die zum Beizen und nachfolgenden Reinigen erforderlichen Anlagen entfallen und nur noch Vorrichtungen zur Wasserstof'fversorgung an der Vakuum- Härteanlage benötigt werden. Da im erfindungsgemä- ßen Verfahren keine Säuren zum Beizen eingesetzt werden, führt dies auch zu einer deutlichen Entlastung der Umwelt, insbesondere auch zu einer Verbesserung der Arbeitsbedingungen.The advantages of the method for heat treatment according to the invention and the temp- Workpieces made of heat-resistant steel, particularly DI nozzle bodies, which are resistant to aging, result in particular from the elimination of the pickling treatment prior to nitriding. Since no pickling is provided according to the invention, pickling scars cannot occur on the surface of the workpiece. As a result, the workpieces produced in this way have very advantageous strength properties. Since the method according to the invention • significantly improves the nitridability of the workpiece surfaces, the workpieces are also distinguished by extremely uniform nitriding layers in the entire interior and exterior. The inventive method is to be compared with the known prior art methods also significantly cheaper, because the required for pickling and subsequent cleaning plant and equipment, and only devices for Wasserstof 'fversorgung on the vacuum hardening system needed. Since no acids are used for pickling in the process according to the invention, this also leads to a significant relief for the environment, in particular also to an improvement in the working conditions.
Erfindungsgemäß ist also vorgesehen, dass das Werkstück aus einem temperaturbeständigen Stahl, insbesondere aus Warmarbeitsstahl, .gehärtet und und dabei entpassiviert wird, wobei der Härteschritt eine Reduktionsbehandlung umfasst. Durch die Reduktion werden die auf der Oberfläche des Werkstücks befindlichen Metalloxid- und/oder Metallhydroxid- Schichten entfernt, so dass das anschließende Nitrieren erheblich verbessert wird, ohne dass ein Beizen durchgeführt werden uss. Erfindungsgemäß besonders bevorzugt erfolgt die Reduktionsbehand- lung unter Verwendung von Wasserstoff.It is therefore provided according to the invention that the workpiece is hardened from a temperature-resistant steel, in particular from hot-work steel, and is thereby passivated, the hardening step comprising a reduction treatment. The reduction removes the metal oxide and / or metal hydroxide layers on the surface of the workpiece, so that the subsequent nitriding is considerably improved without pickling. According to the invention the reduction treatment is particularly preferably carried out using hydrogen.
Im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung wird unter einem Warmarbeitsstahl ein Stahl verstanden, der während seiner Verwendung- ständig einer erhöhten Temperatur, insbesondere einer Temperatur von mehr als 200 °C, ausgesetzt ist. Während der Verwendung dürfen im Warmarbeitsstahl keine Gefügeände- rungen auftreten, sondern das Gefüge muss hinreichend stabil und anlassbeständig sein. Je nach gewünschter Verwendung müssen Warmarbeitsstähle unterschiedliche Eigenschaften aufweisen. Wichtige gewünschte Eigenschaften ' sind insbesondere Härte und Festigkeit, die ihrerseits die Verschleißbeständigkeit bestimmen.In connection with the present invention, a hot-work steel is understood to be a steel which is constantly exposed to an elevated temperature, in particular a temperature of more than 200 ° C., during its use. No structural changes may occur in the hot-work steel during use, but the structure must be sufficiently stable and temper-resistant. Depending on the desired use, hot work tool steels must have different properties. Important desired characteristics' are particular hardness and strength that determine themselves the wear resistance.
Warmarbeitsstähle müssen einige spezielle Anforderungen bezüglich Gebrauchseigenschaften erfüllen, wie Warmfestigkeit, die insbesondere durch Molybän, Wolfram und kornfeinendes Vanadium erreicht wird, Anlassbeständigkeit, die durch Chrom erzeugt wird, das zusammen mit Molybdän, Nickel und Mangan die Härtbarkeit erhöht, und Warmverschleißwiderstand, der durch die Warmfestigkeit der Matrix sowie durch Art und Menge der Sonderkarbide bestimmt wird. DI- Düsenkörper aus Warmarbeitsstahl müssen beispielsweise einen sehr hohen Verschleißwiderstand aufweisen.Hot-work steels have to meet certain special requirements with regard to performance properties, such as heat resistance, which is achieved in particular through molybdenum, tungsten and grain-fine vanadium, temper resistance, which is generated by chromium, which together with molybdenum, nickel and manganese, increases the hardenability, and heat-wear resistance, which through the The heat resistance of the matrix and the type and amount of special carbides is determined. DI nozzle bodies made of hot-work steel, for example, must have very high wear resistance.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann das Werkstück aus einem temperaturbeständigen Stahl, insbesondere Warmarbeitsstahl, vor dem Härten mechanisch bearbeitet und einer elektrochemi- sehen Bearbeitung unterworfen werden, also einem in Elektrolytlösung ablaufenden ECM-Verfahren zur 'Formgebung und Oberflächenbehandlung. Unter Anwendung eines solchen Verfahrens kann das Werkstück insbesondere entgratet, poliert; geschliffen und/oder geätzt werden. Beispielsweise lassen sich mit einem ECM-Verfahren Innenbohrungen herstellen, die anschließend verrundet werden.In a preferred embodiment of the invention, the workpiece can be machined from a temperature-resistant steel, in particular hot-work steel, before hardening and an electrochemical see processing to be subjected, that is, an ECM process for shaping and surface treatment running in electrolyte solution. Using such a method, the workpiece can be deburred, polished in particular; be ground and / or etched. For example, an ECM process can be used to produce inner holes that are then rounded.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass nach dem ECM- Verfahren das Werkstück einem Reinigungsschritt in einem wässrigen Reinigungsmedium, insbesondere einem Neutralreiniger unterzogen wird. Der erfindungsgemäße Reinigungsschritt verhindert die Aus- bildung dicker MexOy [OH] -.-Schichten auf der Oberfläche des Werkstückes. Im Anschluss an den Reinigungsschritt wird das Werkstück getrocknet. Anschließend kann das Werkstück sofort gehärtet werden. In einer Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass das Werkstück, wenn es nach der ECM-Bearbeitung über einen- längeren Zeitraum gelagert werden soll, zunächst unter Verwendung geeigneter Verfahren konserviert und nach der Lagerung, unmittelbar vor dem Härten, nochmals in einem flüs- sigen Reinigungsmedium gereinigt wird.According to the invention, the workpiece is subjected to a cleaning step in an aqueous cleaning medium, in particular a neutral cleaner, according to the ECM method. The cleaning step according to the invention prevents the formation of thick Me x O y [OH] -.- layers on the surface of the workpiece. After the cleaning step, the workpiece is dried. The workpiece can then be hardened immediately. In one embodiment of the invention it is provided that the workpiece, if it is to be stored for a longer period of time after the ECM processing, is first preserved using suitable methods and, after storage, immediately before hardening, again in a liquid Cleaning medium is cleaned.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass das Härten, das zu einer vorstehend beschriebenen Strukturveränderung des Warmarbeitsstahls führt, in einem Ein- oder Mehrkammer-Vakuumofen erfolgt. Das Härten um- fasst zunächst ein konvektives Erwärmen des Werkstückes unter Stickstoff. Vorzugsweise erfolgt das konvektive Erwärmen des Werkstückes unter einem Stickstoffdruck von mehr als 0,8 bar. In einer an- deren Ausführungsform der Erfindung kann das Werkstück auch im Vakuum erwärmt werden. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass das- Werkstück mindestens bis zur Härtetemperatur des Warmarbeitsstahles er- wärmt wird. Die Härtetemperatur von Warmarbeitsstahl liegt bei etwa 1040°C.According to the invention, the hardening, which leads to a structural change of the hot-work steel described above, is carried out in a single- or multi-chamber vacuum furnace. Hardening initially involves convective heating of the workpiece under nitrogen. The workpiece is preferably convectively heated under a nitrogen pressure of more than 0.8 bar. In a different whose embodiment of the invention, the workpiece can also be heated in a vacuum. It is provided according to the invention that the workpiece is heated at least up to the hardening temperature of the hot-work steel. The hardening temperature of hot-work steel is around 1040 ° C.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass nach Erreichen einer gewünschten Temperatur die Stickstoffatmo- Sphäre oder das Vakuum durch Wasserstoff ersetzt wird. Der eingeleitete Wasserstoff, der als Reduktionsmittel zur Reduktion der auf der Werkzeugoberfläche vorhandenen Metalloxid- und/oder Metallhydroxid-Schichten dient, wird erfindungsgemäß bei einer Temperatur von mindestens 400°C eingeleitet. Vorzugsweise liegen die Temperaturen, bei denen Wasserstoff eingeleitet wird, jedoch im Bereich der Härtetemperatur. Erfindungsgemäß beträgt der Wasserstoffteildruck etwa 1 bis 100 mbar. Vorzugsweise beträgt die Durchflussmenge für den zuzugebenden Wasserstoff 100 bis 2000 Nl/h. Die Austenitisierung wird vorzugsweise über einen Zeitraum von 10 bis 40 Minuten durchgeführt.According to the invention, the nitrogen atmosphere or the vacuum is replaced by hydrogen after a desired temperature has been reached. The hydrogen introduced, which serves as a reducing agent for reducing the metal oxide and / or metal hydroxide layers present on the tool surface, is introduced according to the invention at a temperature of at least 400 ° C. However, the temperatures at which hydrogen is introduced are preferably in the range of the hardening temperature. According to the invention, the partial hydrogen pressure is approximately 1 to 100 mbar. The flow rate for the hydrogen to be added is preferably 100 to 2000 Nl / h. The austenitization is preferably carried out over a period of 10 to 40 minutes.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung erfolgt der Gasaustausch pulsierend über einen Zeitraum von 1 bis 10 Minuten. Das heißt, der Druckaufbau des Wasserstoffteildruckes erfolgt pulsierend über einen Zeitraum von 1 bis 10 Minuten im Austausch mit Vakuum. Auf diese Weise wird erfindungsgemäß ein besserer Gasaustausch, insbesondere bei Werkstücken mit Sacklochbohrungen, erreicht. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass vor dem Beenden der Austenitisierung der Wasserstoff abgepumpt wird, um eine Verunreinigung des im nachfolgenden Schritt zum Abschrecken eingesetzten Gases mit Was- serstoff zu vermeiden.In a particularly preferred embodiment of the invention, the gas exchange takes place pulsating over a period of 1 to 10 minutes. This means that the pressure build-up of the partial hydrogen pressure is pulsating over a period of 1 to 10 minutes in exchange with vacuum. In this way, a better gas exchange is achieved according to the invention, in particular in the case of workpieces with blind holes. According to the invention, it is provided that the hydrogen is pumped out before the austenitization is ended in order to avoid contamination of the gas used in the subsequent step for quenching with hydrogen.
Erfindungsgemäß erfolgt im Anschluss an das Halten auf Härtetemperatur das Abschrecken des austeniti- sierten Werkstückes in Stickstoff mit einem Druck von 1 bis 10 bar.According to the invention, after the holding at the hardening temperature, the austenitized workpiece is quenched in nitrogen at a pressure of 1 to 10 bar.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass nach dem Härten, insbesondere nach dem Abschrecken, das Werkstück mindestens einem Anlassschritt unterworfen wird.It is provided according to the invention that after hardening, in particular after quenching, the workpiece is subjected to at least one tempering step.
Erfindungsgemäß ist insbesondere vorgesehen, dass das Werkstück bei einer Temperatur von bis zu 650° C angelassen wird, wobei das Anlassen der Werkstücke entweder in einer Stickstoffatmosphäre oder unter einer Stickstoff-Wasserstoff-Atmosphäre erfolgt . Bei Verwendung einer Stickstoff-Wasserstoff- Atmosphäre enthält diese bis zu 5% Wasserstoff. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass das Anlassen des Werkstückes in einem Vakuumofen oder einem evakuierbaren Anlassofen erfolgt. Der erfindungsgemäße Anlassschritt wird etwa 1 bis. 2 Stunden durchgeführt .According to the invention, it is provided in particular that the workpiece is tempered at a temperature of up to 650 ° C., the workpiece being tempered either in a nitrogen atmosphere or under a nitrogen-hydrogen atmosphere. When using a nitrogen-hydrogen atmosphere, this contains up to 5% hydrogen. According to the invention, the workpiece is tempered in a vacuum furnace or an evacuable tempering furnace. The tempering step according to the invention becomes approximately 1 to. 2 hours.
Erfindungsgemäß besteht die .Möglichkeit, dass das Werkstück nicht nur einem, sondern mehreren An- lasschritten unterworfen wird. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform wird das Werkstück einem ersten Anlassschritt, der etwa 1 bis 2 Stunden dauert und wobei auf eine Temperatur von 520°C erwärmt wird, und im Anschluss daran einem zweiten Anlassschritt, der ebenfalls etwa 1 bis 2 Stunden dauert und wobei auf eine Temperatur von 610°C er- wärmt wird, unterworfen.According to the invention . Possibility that the workpiece is subjected to not just one, but several tempering steps. In a particularly preferred embodiment, the workpiece is subjected to a first tempering step, which takes approximately 1 to 2 hours takes and is heated to a temperature of 520 ° C, and then subjected to a second tempering step, which also takes about 1 to 2 hours and which is heated to a temperature of 610 ° C.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass das Werkstück unmittelbar nach dem Anlassen nitriert wird. Die Nitrierung führt zu einer Härtung des Warmarbeits- stahls, aus dem das Werkstück besteht. Dies beruht auf einer Diffusion von Stickstoff 'in den Stahl. Dabei kommt es zur Einlagerung von Stickstoff auf Zwischengitterplätze und Bildung von Nitriden sowie zur Stickstoff-Anlagerung an Karbide unter Bildung von Karbonitriden. Durch die Nitrierung werden harte Randschichten erzeugt, wodurch die Härte, der Verschleißwiderstand und die Dauerfestigkeit des Warmarbeitsstahles erhöht werden.According to the invention it is provided that the workpiece is nitrided immediately after tempering. The nitriding leads to hardening of the hot-work steel from which the workpiece is made. This is due to a diffusion of nitrogen into the steel. This leads to the incorporation of nitrogen in interstitial sites and the formation of nitrides, as well as nitrogen deposition on carbides with the formation of carbonitrides. Nitriding creates hard surface layers, which increases the hardness, wear resistance and fatigue strength of the hot-work steel.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass das Werkstück nach Härten und Anlassen sofort in einen Nitrierofen überführt wird. Bei dem erfindungsgemäß verwendeten Nitrierofen handelt es sich vorzugsweise um einen gespülten Kammerofen oder einen evakuier- baren Retortenofen.According to the invention, the workpiece is transferred immediately to a nitriding furnace after hardening and tempering. The nitriding furnace used according to the invention is preferably a rinsed chamber furnace or an evacuable retort furnace.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden die Werkstücke in dem Nitrierofen in einem ersten Schritt von Raumtemperatur bis zu einer Temperatur von etwa 400°C erwärmt. Das Erwärmen der Werkstücke im Nitrierofen erfolgt dabei vorzugsweise unter einer Ammoniakatmosphäre . Danach wird das Werkstück in einem zweiten Schritt bis zur Nitriertemperatur, die etwa zwischen 500 DC und 600°C liegt, erwärmt. Das im Anschluss an das Erwärmen durchgeführte Nitrieren der Werkstücke um- fasst erfindungsgemäß die folgenden Schritte:In a particularly preferred embodiment of the invention, the workpieces are heated in the nitriding furnace in a first step from room temperature to a temperature of approximately 400 ° C. The workpieces are preferably heated in the nitriding furnace under an ammonia atmosphere. Then the workpiece is in a second step up to the nitriding temperature, which is between about 500 D C and 600 ° C, heated. The nitriding of the workpieces carried out after the heating comprises the following steps according to the invention:
Schritt 1: Nitrieren unter einer Atmosphäre ausStep 1: nitriding out under an atmosphere
Ammoniak und einem Oxidationsmittel,Ammonia and an oxidizing agent,
Schritt 2: Nitrieren unter einer Atmosphäre aus Ammoniak und einem Kohlenstoffträger, undStep 2: nitriding under an atmosphere of ammonia and a carbon carrier, and
Schritt 3: Nitrieren unter einer Atmosphäre aus Ammoniak oder einem Gaszusatz zur Verringerung der Nitrierkennzahl.Step 3: nitriding under an atmosphere of ammonia or a gas additive to reduce the nitriding index.
Das heißt, die Nitrierung des Werkstückes erfolgt unter einem schrittweisen Wechsel der verwendeten Gasatmosphäre. Als Oxidationsmittel in Schritt 1 werden vorzugsweise 0,5 bis 10 Vol.-% Wasserdampf oder bis zu 15% Luft eingesetzt. Bei dem, in Schritt 2 verwendeten Kohlenstoffträger handelt es sich vorzugsweise um 1 bis 10 Vol.-% Endogas. Endogas, das durch endotherme Umsetzung von Kohlenwasserstoffen, beispielsweise Propan, gewonnen wird, ist ein Gemisch aus 23,7 Vol.-% CO, 31,5 Vol.-% H2 und 44,8 Vol.-% N2. In einer weiteren bevorzugten Aus- führungsform können auch 00 und/oder C02 in äquivalenten Anteilen als Kohlenstoffträger verwendet werden. Das Nitrieren in Schritt 2 wird als Gasoxi- carburieren bezeichnet und dauert erfindungsgemäß mehr als 4 Stunden, vorzugsweise etwa 10 bis 60 Stunden. Nach der Gasoxicarburierungs-Reaktion, die erfindungsgemäß länger als vier Stunden dauert, hat sich bereits eine gleichmäßige Nitrierschicht auf der Oberfläche des Werkstückes ausgebildet. Im Anschluss an Schritt 2, also in Schritt 3, erfolgt erfindungsgemäß eine Behandlung unter, Ammoniak oder einem Gaszusatz zur Verringerung der Nitrierkenn- zahl, um das Verbindungsschichtwachstum einzuschränken.This means that the workpiece is nitrided by gradually changing the gas atmosphere used. 0.5 to 10% by volume of water vapor or up to 15% of air are preferably used as the oxidizing agent in step 1. The carbon carrier used in step 2 is preferably 1 to 10% by volume of endogas. Endogas, which is obtained by endothermic conversion of hydrocarbons, for example propane, is a mixture of 23.7 vol.% CO, 31.5 vol.% H 2 and 44.8 vol.% N 2 . In a further preferred embodiment, 00 and / or CO 2 in equivalent proportions can also be used as a carbon carrier. The nitriding in step 2 is referred to as gas oxycarburizing and, according to the invention, takes more than 4 hours, preferably about 10 to 60 hours. After the gas oxycarburation reaction, which according to the invention lasts longer than four hours, a uniform nitriding layer has already developed the surface of the workpiece. Following step 2, that is to say in step 3, treatment according to the invention is carried out with ammonia or a gas additive to reduce the nitriding index in order to limit the growth of the connecting layer.
Die Durchflussmenge der Gase während der Nitrierung ist vom Volumen des Ofennutzraumes abhängig und be- trägt vorzugsweise das dreifache des Volumens des Ofennutzraumes in Nl/h.The flow rate of the gases during nitriding is dependent on the volume of the furnace usable space and is preferably three times the volume of the furnace usable space in Nl / h.
Erfindungsgemäß ist es vorgesehen, dass die Werkstücke nach Nitrieren unter Verwendung von Stickstoff abgekühlt werden. Das unter Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens behandelte und hergestellte Werkstück kann danach unter Anwendung üblicher Verfahren hart bearbeitet werden.According to the invention, the workpieces are cooled after nitriding using nitrogen. The workpiece treated and manufactured using the method according to the invention can then be hard machined using conventional methods.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann insbesondere zur Herstellung temperaturbeständiger DI- Düsenkörper aus Warmarbeitsstählen eingesetzt werden, wobei die Düsenkörper aus hochfesten und temperaturbeständigen Warmarbeitsstählen, insbesondere den Stahlmarken X40CrMoV51 und X38CrMoV51 hergestellt werden. Die Druckkammer wird in einem Ferti- gungszyklus, umfassend die Weichbearbeitung, ECM- Bearbeitung und nachfolgende direkt verkettete Reinigung in einem wässrigen Reinigungsmedium, weiter bearbeitet, wobei jedoch erfindungsgemäß keineThe method according to the invention can be used in particular for the production of temperature-resistant DI nozzle bodies from hot-work steels, the nozzle bodies being produced from high-strength and temperature-resistant hot-work steels, in particular the steel brands X40CrMoV51 and X38CrMoV51. The pressure chamber is further processed in a production cycle, including the soft machining, ECM machining and subsequent directly linked cleaning in an aqueous cleaning medium, but none according to the invention
Beizbehandlung durchgeführt wird. Anschließend werden die DI-Düsenkörper im Vakuumofen im Temperaturbereich zwischen 1000°C und 1070°C unter einem gepulsten Wasserstoff-Teildruck von 1 bis 100 mbar gehärtet und anschließend in einem Stickstoff- Gasstrom bei einem Druck von 1.bis 10 bar abgeschreckt. Das Anlassen erfolgt bei einer Temperatur von bis zu 650°C in einer Stickstoff- oder Stick- stoff-Wasserstoffatmosphäre . Die anschließende Nitrierung erfolgt vorzugsweise bei 510 bis 590°C über einen Zeitraum von 10 bis 60 Stunden unter Verwendung des vorstehend beschriebenen .-Gasoxinitrocarbu- rierungs-Verfahrens in einem Kammerofen oder evaku- ierbaren Retortenofen. So behandelte warmfeste DI- Düsenkörper weisen günstigere Festigungseigenschaften auf, da die Nitrierschicht gleichmäßig ausgebildet ist und die im Stand der Technik beschriebenen Beiznarben entfallen.Pickling treatment is carried out. The DI nozzle bodies are then in a vacuum furnace in the temperature range between 1000 ° C and 1070 ° C under a pulsed partial hydrogen pressure of 1 to 100 mbar hardened and then quenched in a nitrogen gas stream at a pressure of 1 to 10 bar. The tempering takes place at a temperature of up to 650 ° C in a nitrogen or nitrogen-hydrogen atmosphere. The subsequent nitriding is preferably carried out at 510 to 590 ° C. over a period of 10 to 60 hours using the gas oxinitrocarburization process described above in a chamber furnace or evacuable retort furnace. Heat-resistant DI nozzle bodies treated in this way have more favorable strengthening properties, since the nitriding layer is formed uniformly and the pickling scars described in the prior art are dispensed with.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen. Further advantageous embodiments of the invention result from the subclaims.

Claims

Patent nsprüehe Patent spray
1. Verfahren zur Herstellung eines Werkstückes aus einem temperaturbeständigen Stahl, insbesondere aus Warmarbeitsstahl, wobei das Werkstück gehärtet und nitriert wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Härteschritt eine Reduktionsbehandlung umfasst und dabei für die gestufte Nitrierung eine entpassi- vierte Oberfläche entsteht.1. A process for producing a workpiece from a temperature-resistant steel, in particular from hot-work steel, the workpiece being hardened and nitrided, characterized in that the hardening step comprises a reduction treatment and a passivated surface is created for the stepped nitriding.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich.- net, dass als Reduktionsmittel Wasserstoff verwendet wird.2. The method according to claim 1, characterized in that hydrogen is used as the reducing agent.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkstück vor dem Härte- schritt mechanisch bearbeitet und elektrochemisch behandelt wird.3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the workpiece is mechanically processed and electrochemically treated before the hardening step.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkstück vor dem Härteschritt gereinigt wird.4. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the workpiece is cleaned before the hardening step.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkstück in einem wässrigen Reinigungsmedium gereinigt wird.5. The method according to claim 4, characterized in that the workpiece is cleaned in an aqueous cleaning medium.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkstück nach dem Reinigen getrocknet wird. 6. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the workpiece is dried after cleaning.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Härteschritt das konvektive Erwärmen des Werkstücks unter einer Stickstoffatmosphäre oder im Vakuum umfasst.7. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the hardening step comprises the convective heating of the workpiece under a nitrogen atmosphere or in a vacuum.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das konvektive Erwärmen unter einem Stickstoffdruck von mehr als 0,8 bar erfolgt.8. The method according to claim 7, characterized in that the convective heating takes place under a nitrogen pressure of more than 0.8 bar.
9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkstück mindestens bis zur Härtetemperatur des Warmarbeitsstahls erwärmt wird.9. The method according to claim 7 or 8, characterized in that the workpiece is heated at least up to the hardening temperature of the hot-working steel.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, da- durch gekennzeichnet, dass nach Erreichen der gewünschten Temperatur die Stickstoffatmosphäre oder das Vakuum durch eine Wasserstoffatmosphäre ersetzt wird.10. The method according to any one of claims 7 to 9, characterized in that after reaching the desired temperature, the nitrogen atmosphere or the vacuum is replaced by a hydrogen atmosphere.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Wasserstoffatmosphäre pulsierend über eine Pulsdauer von 1 bis 10 Minuten erzeugt wird.11. The method according to claim 10, characterized in that the hydrogen atmosphere is generated pulsating over a pulse duration of 1 to 10 minutes.
12. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Wasserstoff einen Teildruck von 1 bis 100 mbar aufweist.12. The method according to claim 10 or 11, characterized in that the hydrogen has a partial pressure of 1 to 100 mbar.
13. Verfahren nach einem der - Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchflussmenge von Wasserstoff 100 bis 2000 Nl/h beträgt.13. The method according to any one of claims 10 to 12, characterized in that the flow rate of hydrogen is 100 to 2000 Nl / h.
1- . Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 13 , dadurch gekennzeichnet, dass der Härteschritt in einem Ein- oder Mehrkammer-Vakuumofen durchgeführt wird.1- . Method according to one of claims 7 to 13, characterized in that the hardening step in a single or multi-chamber vacuum oven is carried out.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkstück nach dem15. The method according to any one of claims 7 to 14, characterized in that the workpiece according to the
Härten abgeschreckt wird.Hardening is quenched.
16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkstück mit Stickstoff abge- schreckt wird.16. The method according to claim 15, characterized in that the workpiece is quenched with nitrogen.
17. Verfahren nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Stickstoff einen Druck von 1 bis 10 bar aufweist.17. The method according to claim 15 or 16, characterized in that the nitrogen has a pressure of 1 to 10 bar.
18. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Härten ein Anlassschritt durchgeführt wird.18. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that a tempering step is carried out after hardening.
19. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Anlassschritt eine Erwärmung des Werkstücks bis zu einer Temperatur von 650 °C umfasst .19. The method according to claim 18, characterized in that the tempering step comprises heating the workpiece up to a temperature of 650 ° C.
20. Verfahren nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkstück unter einer Stickstoffatmosphäre erwärmt wird.20. The method according to claim 18 or 19, characterized in that the workpiece is heated under a nitrogen atmosphere.
21. Verfahren nach Anspruch 18 oder 19, dadurch ge- kennzeichnet, dass das Werkstück unter einer Stick- stoff-Wasserstoff-Atmosphäre mit einem Wasserstof - gehalt von bis zu 5% erwärmt wird. 21. The method according to claim 18 or 19, characterized in that the workpiece is heated under a nitrogen-hydrogen atmosphere with a hydrogen content of up to 5%.
22. Verfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 21,. dadurch gekennzeichnet, dass das Anlassen in einem Vakuumofen oder einem evakuierbaren Anlassofen durchgeführt wird.22. The method according to any one of claims 18 to 21. characterized in that the tempering is carried out in a vacuum furnace or an evacuable tempering furnace.
23. Verfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass das Anlassen über einen Zeitraum von 1 bis 4 Stunden durchgeführt wird.23. The method according to any one of claims 18 to 22, characterized in that the tempering is carried out over a period of 1 to 4 hours.
24. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass - das Werkstück mittels Nitrieren behandelt wird.24. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that - the workpiece is treated by means of nitriding.
25. Verfahren nach Anspruch 24, dadurch gekenn- zeichnet, dass das Werkstück in einem ersten25. The method according to claim 24, characterized in that the workpiece in a first
Schritt von Raumtemperatur bis zu einer Temperatur von etwa 400 °C erwärmt wird.Step is warmed from room temperature to a temperature of about 400 ° C.
26. Verfahren nach Anspruch 25, dadurch gekenn- zeichnet, dass das Werkstück unter einer26. The method according to claim 25, characterized in that the workpiece under a
Ammoniakatmosphäre erwärmt wird.Ammonia atmosphere is heated.
27. Verfahren nach einem der Ansprüche 24 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkstück bis zur Nitriertemperatur erwärmt wird.27. The method according to any one of claims 24 to 26, characterized in that the workpiece is heated to the nitriding temperature.
28. Verfahren nach einem der Ansprüche 24 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass das Nitrieren des Werkstückes die folgenden Schritte umfasst:28. The method according to any one of claims 24 to 27, characterized in that the nitriding of the workpiece comprises the following steps:
Schritt 1: Nitrieren unter einer Atmosphäre aus Ammoniak und einem Oxidationsmittel, Schritt 2: Nitrieren unter einer Atmosphäre aus Ammoniak und einem Kohlenstoffträger, undStep 1: nitriding under an atmosphere of ammonia and an oxidizing agent, Step 2: nitriding under an atmosphere of ammonia and a carbon carrier, and
Schritt 3: Nitrieren unter einer Atmosphäre ausStep 3: nitriding out under an atmosphere
Ammoniak oder einem Gas∑usatz zur Verringerung der Nitrierkennzahl.Ammonia or a gas addition to reduce the nitriding index.
29. Verfahren nach Anspruch 28, dadurch gekenn- zeichnet, dass als Oxidationsmittel 0,5 bis 1029. The method according to claim 28, characterized in that 0.5 to 10 as the oxidizing agent
Vol.-% Wasserdampf oder bis zu 15% Luft eingesetzt werden.Vol .-% water vapor or up to 15% air can be used.
30. Verfahren nach Anspruch 28 oder 29, dadurch ge- kennzeichnet, dass als Kohlenstoffträger 1 bis 1030. The method according to claim 28 or 29, characterized in that 1 to 10 as the carbon carrier
Vol.-% Endogas oder CO und C02 in äquivalenten Anteilen eingesetzt werden.Vol .-% endogas or CO and C0 2 are used in equivalent proportions.
31. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprü- ehe, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkstück nach Nitrieren unter Stickstoff abgekühlt wird.31. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the workpiece is cooled under nitrogen after nitriding.
32. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichn t, dass das Werkstück nach Abkühlen hart bearbeitet wird.32. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the workpiece is hard machined after cooling.
33. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkstück ein DI-Düsenkörper ist.33. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the workpiece is a DI nozzle body.
34. DI-Düsenkörper, dadurch gekennzeichnet, dass er unter Verwendung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 33 hergestellt ist. 34. DI nozzle body, characterized in that it is produced using a method according to one of claims 1 to 33.
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