Wärmebehandlung des Stahls - Europa-Lehrmittel

Wärmebehandlung des Stahls - 10. Auflage, Europa-Nr. 13039
Lösungen zur Aufgabensammlung / Prof. Dr.-Ing. V. Läpple
Fortsetzung der Tabelle von Seite 28
Doppelhärten Beim Doppelhärten wird das Werkstück nach
dem Aufkohlen zunächst langsam abgekühlt.
Anschließend erfolgt die Wiedererwärmung auf
die Härtetemperatur des Kerns mit nachfolgendem
Abschrecken (Martensitbildung).
Nach dem Abschrecken wird erneut auf die
Härtetemperatur der Randschicht erwärmt und
abgeschreckt.
Im Anschluss an das zweite Abschrecken wird
auf niedrige Temperaturen angelassen.
Siehe Lehrbuch, Seite 212, Bild 8.34.
Lösung zu Aufgabe 8.8
a) Aufgrund des geringen Kohlenstoffgehaltes (C � 0,25 %):
� gute Zerspanbarkeit (insbesondere geringer Werkzeugverschleiß),
� gute Schweißbarkeit,
� Möglichkeit der Werkstückbearbeitung
nach der ersten
Abkühlung.
� Erste Wiedererwärmung auf
optimale Härtetemperatur
des Kerns. Zweite Erwärmung
auf optimale Härtetemperatur
der Randschicht.
Hierdurch gleichzeitig
Vergütung des Kerns.
� Sehr hoher Zeit- und Energieaufwand.
� Hohe Verzugs- und Rissgefahr.
� nach dem Einsatzhärten relativ hohe Härte der Randschicht und damit gute Verschleißbeständigkeit sowie gute Zähigkeit
im Kern.
b) Um die in Aufgabenteil a) genannten Eigenschaften zu gewährleisten.
c) 17MnCr5: Wälzlagerstahl. Geeignet für die Herstellung von Bauteilen für Wälzlager.
10SPb20: Automateneinsatzstahl. Stähle weisen eine gute Zerspanbarkeit auf.
d) Vorteile: � Verbesserung der Einhärtbarkeit, sodass auch bei größeren Werkstückdurchmessern verbesserte Kerneigenschaften
erzielt werden können (z. B. Chrom, Mangan, Nickel, Molybdän).
� Verbesserung der Verschleißbeständigkeit durch Carbidbildung (Chrom, Molybdän).
Nachteile: � Verminderung der Zähigkeit der gehärteten Randschicht durch Carbidbildung (Chromcarbide).
� Erhöhter Restaustenitgehalt (Nickel).
e) Chrom: Verbesserung der Einhärtbarkeit.
Molybdän: Verbesserung der Verschleißbeständigkeit (Carbidbildung).
Nickel: Verbesserung der Zähigkeit des Kerns und Verschiebung der Übergangstemperatur der Kerbschlagarbeit
zu tiefen Temperaturen.
Lösung zu Aufgabe 8.9
a) Zufuhr von Stickstoffatomen (Nitrieren) bzw. von Stickstoff- und Kohlenstoffatomen (Nitrocarburieren) in die oberflächennahe
Schicht bei Temperaturen von 500 °C ... 590 °C aus flüssigen Medien (Salzschmelzen), gasförmigen Medien
(NH3) oder aus dem Plasma. Die Nitrierdauer ist abhängig von der Nitriertemperatur, vom Nitriermittel sowie
vom Werkstoff und beträgt wenige Minuten bis mehrere Stunden. Im Anschluss an das Nitrieren wird das Werkstück
langsam abgekühlt.
b) Beim Nitrieren diffundiert Stickstoff (beim Nitrocarburieren zusätzlich Kohlenstoff) in die oberflächennahe Randschicht.
Am äußersten, stickstoffreichen Rand des Werkstücks bildet sich eine geschlossene, sehr harte (aber auch
spröde) Schicht aus Eisennitriden (Fe4N) und ggf. Nitriden der Legierungselemente (z. B. AlN), die Verbindungsschicht.
Die Dicke der Verbindungsschicht beträgt 5 μm ... 30 μm.
Unterhalb der Verbindungsschicht schließt sich die Diffusionsschicht an. Sie besteht ebenfalls aus Eisennitriden bzw.
Nitriden der Legierungselemente, die sich jedoch nadelförmig in der Ferritgrundmasse ausscheiden. Die Dicke der Diffusionsschicht
beträgt wenige 1/10 mm bis maximal 1,5 mm. Siehe auch Lehrbuch, Seite 218, Bild 8.36.
29