DE3035772A1 - Oberflaechengehaertetes sintereisenteil sowie verfahren zur herstellung - Google Patents
Oberflaechengehaertetes sintereisenteil sowie verfahren zur herstellungInfo
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Description
Ob ar f 1 äc h ο ri aphär t ο t a ü S J, nt & g e .ige η τί e 11 s qy i ο Ve gfnh r a n
•au seiner Herstellung
Erfindung betrifft ein Vorfahren zur Herstellung eines oberflächengehärteten Sintereisonteiles, wobei ein
LJintereiaenteil pulvermetallurgisch-gefertigt und dsiü
üintereiaenteil einer zur Härtung von Eipenteilen ge~
(u.f-;noten Wlirmeböhandiung unturao^ön wird.
olutoreleeftteilo künnon dui'ch einö iiiiohfelt;unde Wurmubehandlung
in ihren Eigenschaften wesentlich verbessert werden. Derartige Wärmobehandlungsverfahi-en zur Erzielung
einer größeren Härte sind Aufkohlen oder Carbonitrieren nla Vorstufe, uowic HUrten, iJinsäatahiirten, Nitrieron und
Oxidieren als eigentliche Hürteverfahren.
Die Aufkohlung von Sintereisenteilen in kohlenstoffabgebenden Mitteln erfolgt vorzugsweise in der Gasatmosphäre
bei Temperaturen zwischen 620 und 930 °C. Die Härtung
erfolgt durch nachfolgendes Abschrecken, vorzugsweise in einem Ölbad.
Als Einsatzhärte wird ein Aufkohlen oder Carbonitrieren mit direkt anschließendem Abschrecken bezeichnet. Das
Carbonitrieren, bei dem gleichzeitig neben kohlenstoff-
— 3 —
auch stickstoffabgebende Medien verwendet werden, wird bei
Temperaturen von 720 bis 950 °C durchgeführt. Durch dieses
^erfahren lassen sich Oberflächen von hohem Verschleißwiderstand erzielen.
Auch durch eine Wärmebehandlung in ausschließlich stickstoffabgebenden
Medien, dem Nitrieren bei Temperaturen von 480 bis 580 0C werden harte verschleißfeste Oberflächen
erzeugt. Schließlich ist noch die Behandlung von Sintereisenteilen
in überhitztem Wasserdampf zu erwähnen, wodurch ebenfalls eine Steigerung der Härte und Verschleißfestigkeit
neben der Erhöhung der Korrosionsbeständigkeit zu erzielen ist. Bei diesem Verfahren wird eine Eisenoxidschicht,
und zwar Magnetit (=FegO,) gebildet.
Der Begriff Wärmebehandlungsverfahren in dieser Schrift entspricht somit der Definition, wie sie aus dem vom Fachverband
Pulvermetallurgie herausgegebenen Werkstoffleistungsblatt "Wärmebehandlung von Sintermetallteilen;
Sint 06, Ausgabe Nov. 1979, Beuth Verlag GmbH, Berlin 30
und Köln 1 gegeben wurde und umfasst sämtliche Verfahren, die dort in Abschnitt 3 angegeben wurden.
Im Gegensatz zu Kassiveisenteilen, bei denen durch Härten
nach einem Aufkohlen, Carbonitrieren oder Nitrieren eine definierte Oberflächenhärtung leicht zu erzielen ist, ist
dies bei Sintereisenteilen ohne besondere Maßnahmen nicht möglich. Durch die offenen, von der Oberfläche zugänglichen
Poren können gasförmige oder flüssige Behandlungsmedien in das Sintexmetallteil eindringen. Freilich ist dieeer Vorgang
von der Raumerfüllung bzw. der Sinterdichtc abhängig. ■ So wird angegeben ( a.a.O.), daß bei einer Raumerfüllung
von etwa 85 °/>, was einer Sinterdichte von ca. 6,6 g/cm
entspricht, beim Aufkohlen stets mit einer Durchkohlung zu rechnen ist, d.h. nach dem Abschrecken zu einer Durchhärtung
führt.
SCRUNK & ÜBE GMBIi -
Häufig ist jedoch erwünscht, ausschließlich eine Ober- · flächenhärtung zu erhalten. Die Beschränkung der Aufkohlung
auf eine Randschicht gelingt "bisher erst ab einer Raumerfüllung von mehr als etwa 90 >£,. was einer Sinterdichte von 7,0 g/cnr entspricht. Die Forderung nach einem
Sintereisenteil mit einer geringeren' Raumerfüllung und gleichzeitiger Oberflächenhärtung konnte bisher nicht
erfüllt werden.
Als Vorbehandlungsverfahren vor der Wärmebehandlung sind verschiedene Entfettungsverfahren bekannt.
Zu einem anderen Zweck, nämlich der Erhöhung der Korrosionsbeständigkeit
von Sintermetallteilen werden diese nach der DE-OS 19 47 963 wenigstens an der Oberfläche mit einem
Alkalisilikat imprägniert und das Silikat ausgehärtet.
Die Imprägnierung von Sintermetallteilen mit Alkalisilikat ist aus der DE-PS 20 50 576 als Vorbehandlung von Sintermetallkörpern, auf die eine Metallschicht unter Verwendung
von Metallsalzbädern aufgebracht werden soll, bekannt.·
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren anzugeben, das
es erlaubt, ein oberflächengehärtetes Sintereisenteil mit einer definierten Einhärtetiefe zu schaffen, unabhängig von
seiner Raumerfüllung bzw. Sinterdichte.,
Die Erfindung wird dadurch gelöst, daß das Sintereisenteil vor Durchführung der Wärmebehandlung- mit einer Alkalisilikatlösung
imprägniert wird, daß die an der Oberfläche d"s
Sintereisenteils anhaftende Alkalisilikatlösung abgespült wird und daß das imprägnierte Sintereisenteil bei erhöhter
Temperatur getrocknet wird. Vorzugsweise als AjLkalisilikatlösung
eine Natriumsilikatlösung verwendet.
ORiGiNAL INSPECTED
SCHUNK & EBE G14BH
ι Die Vorteile der vorliegenden Erfindung liegen darin, daß
nunmehr auch relativ poröse Sintereisenteile durch eine normale Wärmebehandlung zum Zweck der Härtung mit einer
sehr verschleißfesten Oberflächenschicht versehen werden können, ohne daß dadurch die Eigenschaften des Kernes des
Sintereisenteiles verändert werden.
Ein weiterer entscheidender Vorteil liegt in der Tatsache, daß mit der Verhinderung des Eindringens de3 Kohlenstoffs,
Stickstoffs oder Sauerstoffs im Innern des Körpers die mit der Aufnahme von Fremdatomen verbundene Volumenzunahme
dee Sintereisenwerkstoffes verhindert wird. Hierdurch ist
es möglich, auch bei oberflächengehärteten Sintereisenteilen, die. üblicherweise bei Sintereissnteilen einzuhaltenden
Toleranzen von IT 6 und IT 7 einzuhalten. Durch die bisher mögliche Einsatzhärtung sind dagegen nur Toleranzbereiche
von IT 9 möglich.
Nicht zu unterschätzen ist auch die Tatsache, daß die Korrosionsbeständigkeit der Sintereisenteile durch die
Auskleidung der Poren mit Alkalisilikat erheblich gesteigert wird.
Im folgenden wird das erfinciungagemäße Verfahren beispielhaft
arliiuturt. lliö Sirilereiuuiiteilu Würdun nach dem ointer
pro'Aüß In uliiMfii Bahtilto-r1 t an aum eil no l'wmpt' und g,I ti Vo.r~
ratogefiiJi mit Alkalialilikatlöaung aritfeuchlouuun icfc, no
1αη<;ο evakuiert, bla ein Vakuum von 4 bin. ?.O torr or.nsi.cht
ist. Bei noch laufender Vakuumpumpe wird der Hahn zur
Pumpe geschlossen und der Hahn zum Vorratsgefäß geöffnet, so daß die Alkalisilikatlösung in starkem Strahl einfließen
kann. Wenn die Imprägnierflüssigkeit ca. 5 cm über den
Sinterteilen steht, wird die Imprägnierlösungszugabe unterbrochen und das Vakuum im '.Behälter langsam aufgehoben.
Hierauf bleiben tlii öintaröj rantetl« oa, jO HUm tu η untuf
ORiGiNAL INSPECTED
3CHUNK & EBE GMBil' __ ~ ■-
Atmosphärendruck in der Alkalisilikatlösung stehen. Die Sinterteile werden nun aus der Lösung genommen. Man
lässt die Teile abtropfen und spült schließlich mit kaltem Wasser. Das Spülen erfolgt.entweder durch, wiederholtes
Tauchen in V/asser oder die Teile werden sodann an Luft oder mit ölfreier Preßluft getrocknet und stufenweise
im Trockenschrank von ^O "bis zu 180 C erwärmt und
getrocknet. Die Trocknungstemperatur kann ohne Nachteile auch wahlweise weiter erhöht werden, was dann der Fall
sein wird, wenn die Trocknung im selben Ofen erfolgt, in dem die Härtung durchgeführt wird.
o ■
Die besonderen Vorteile bei der Verwendung von Alkalisilikatlösung
gegenüber anderen Imprägnierlösungen bestehen in den äußerst geringen Kosten des Imprägniermittels
selbst, ferner in seiner niedrigen Viskosität, die eine einfache Handhabung zuläßt. Außerdem ist die
Alkalisilikatlösung nicht brennbar, ist geruchslos und
hat. keine toxischen Eigenschaften. In geschlossenen Vorratsbehältern zeigt sie keine Alterungserscheinungen
bzw. Aushärtungen.
Durch die Benetzung des Metalls ist eine nur geringe
r*~^ Imprägnierzeit erforderlich. Die Trocknungszeiten sind
im Vergleich zu denjenigen anderer Imprägniermittel relativ kurz. Nach erfolgter Aushärtung des Imprägniermittels können die oben angegebenen Wärmebehandlungsvorfahren
zur Härtung von Eiaenteilen angewendet werden.
Da nun die Porenwände durch das Alkalisilikat vor Eindringen von Kohlenstoff, Stickstoff bzw. Sauerstoff
weitgehendst geschützt sind, tritt eine Aufkohlung, Carbonisierung, Nitrierung bzw. Oxidation lediglich
• Ubir die Oberfläche ein. Das Eindringen dieser Elemente
in das Sintereisenteil wird somit ähnlich wie-bei massiven Eisenteilen nur von der Oberfläche durch die
Diffusionsgeschwindigkeit der Fremdatome im Metall
ORIGINAL INSPECTED
LiCHUNK & EBE
— 7 —
gesteuert. Hieraus folgt, daß die Einlagerung der Fremdatome
lediglich in einer Oberflächenschicht erfolgt und es somit eine Oberflächenhärtung mit einer gezielten Einhärtetiefe
erreicht wird.
Zur näheren Erläuterung der Erfindung wird folgendes Bei- ■
spiel angegeben.
Es wurde ein Sintereisenteil aus einem Standardeisenpulver ohne weitere Zusätze durch Pressen des Sinterpulvers und
Glühen des Presslings in nichtoxidierender Atmosphäre hergestellt. Die Dichte betrug 6,6 g/cm , die Raumerfüllung
betrug 84 fa. Ein Teil der Sintereisenteile wurde nach vorgehend
beschriebenen Verfahren mit Natriuinsilikatlösung
imprägniert, abgespült und bei 180 C getrocknet. Bei dem anderen Teil der Sintereisenteile wurde diese Behandlung
nicht durchgeführt. Sowohl die imprägnierten, als auch
die nicht imprägnierten Sintereisenteile wurden derselben Aufkohlungsbe-handlung unterworfen. Die Aufkohlungszeit
betrug 2 Stunden bei einer Temperatur von 870 0C; ala
Aufkohlungsmedium wurde Endogas mit einem Taupunkt - 2 C
verwendet.
Die Härtung erfolgte durch nachfolgendes Abschrecken in
einem Ölbad. Anschließend wurden die Teile aufgeschnitten
und die Vickershärte HV 0,5 in verschiedenen Abständen von der Oberfläche gemessen. Das Hessergebnis ist in
Pig. 1 dargestellt. Die Kurven zeigen die Eärte in Abhängigkeit
vom Abstand zur Oberfläche. Aus der Kurve (a), die bei Teilen ohne Natriumsilikatimprägnierung
gemessen wurde, ergibt sich, daß bis-zu einer Tiefe von 1,5 mm von der Oberfläche die Härte
praktisch konstant ist. Demgegenüber fällt die.Kurve (B)
für das Teil mit einer Natriumsilikatbehandlung steil ab und erreicht bei etwa 0,5 mm Tiefe bereits den Wert des
Ausgangsmaterials vor dem Härten.
ORIGINAL JNSPECTED
Leerseite
Claims (3)
1.'Verfahren zur Herstellung eines oberflächengehärteten oi
!eisenteils, bei dem man
--·■ ■ .
a. ein Sintereisenteil pulvermetallurgisch fertigt,
b. das Sintereisenteil mit einer Alkalisilikatlösung imprägniert,
c. die an der Oberfläche des Sintereisenteils anhaftende Alkalisilikatlösung abspült,
d. die imprägnierten Sinteraisenteile trocknet,
q. das Sintereisenteil einer ssur Härtung von ilisenteilen geeigneten
Wärmebehandlung unterzieht, .
wobei die Verfahrensachritte a. und e. den Oborbegrif i" und dia
Verfahrensschritte b. bis d. den kennzeichnenden Teil bilden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet
, daß die Alkalisilikatlösung Natrxuasilik'atlösung
ist.
3. Sintereisenteile hergestellt nach einem Verfahren nach Anspruch
1 oder Anspruch 2.
BAD ORIGINAL
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1983
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Patent Citations (1)
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