Randschichtschädigung beim Härten und Einsatzhärten von Stählen∗

B. Clausen; F. Hoffmann; H.-W. Zoch; P. Mayr

doi:10.3139/105.100319

Artikel

Randschichtschädigung beim Härten und Einsatzhärten von Stählen^∗

B. Clausen , F. Hoffmann , H.-W. Zoch und P. Mayr

Veröffentlicht/Copyright: 25. April 2013

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Aus der Zeitschrift HTM Journal of Heat Treatment and Materials Band 60 Heft 1

Kurzfassung

Die Oxidation von Legierungselementen in der Randschicht von in Gasatmosphären behandelten Proben führt zum einen zur Bildung von harten Oxiden, denen eine erhebliche Kerbwirkung bei schwingender Belastung zugeordnet wird. Zum anderen werden härtbarkeitssteigernde Legierungselemente durch diese Oxidbildung abgebunden, so dass es zum Auftreten nichtmartensitischer Gefügebestandteile in der Randschicht kommen kann. Bei der Behandlung mit Niederdruckverfahren tritt keine Oxidation auf, wodurch diese Verfahren vielfach als Lösung für die Reduzierung der Randschichtschädigung im Einsatzhärtungs- und Härteprozess gesehen werden. Um so überraschender erscheint es, dass mit im Niederdruckverfahren einsatzgehärteten Proben keine Steigerung der Dauerfestigkeit zu erreichen ist. Die Ergebnisse eines Forschungsvorhabens zur Untersuchung und Reduzierung der Randschichtschädigungseffekte beim Härten und Einsatzhärten werden vorgestellt und diskutiert.

Abstract

The oxidation of alloy elements in the surface of samples treated in gaseous atmospheres leads to the formation of hard oxides, which are assumed to work as sharp notches under fatigue stress. On the other hand hardness improving elements are bound in oxides, so that the appearance of non-martensitic structures is possible. Low pressure treated samples are free of oxidation. Therefore this technique was thought to be the solution to reduce surface damages in case hardening and hardening processes. Astoundingly there cannot be proved an increase in fatigue behaviour of low pressure carburised samples. The paper shows and discusses the results of investigations and methods to reduce surface damaging processes.

Dr.-Ing. Brigitte Clausen, geb. Gondesen (1967), gelernte Werkstoffprüferin, studierte Produktionstechnik an der Universität Bremen und ist seit 1996 als Wissenschaftliche Mitarbeiterin in der Stiftung Institut für Werkstofftechnik in Bremen tätig.

Prof. Dr.-Ing. Franz Hoffmann, geb. 1950, studierte Maschinenbau an der Universität Karlsruhe. Seit 1975 ist F. Hoffmann in der Stiftung Institut für Werkstofftechnik in Bremen tätig und leitet dort die Abteilung Wärmebehandlung.

Prof. Dr.-Ing. Hans-Werner Zoch, geb. 1953, Professor für Werkstofftechnik/Metalle im Fachbereich Produktionstechnik der Universität Bremen. Er ist seit März 2004 Geschäftsführender Direktor der Stiftung Institut für Werkstofftechnik.

Prof. Dr.-Ing. habil. Peter Mayr, geb. 1938, Professor an der Universität Bremen, war bis März 2004 Leiter des Fachgebietes Werkstoffwissenschaften im Fachbereich Produktionstechnik, Geschäftsführender Direktor der Stiftung Institut für Werkstofftechnik in Bremen und Leiter der Hauptabteilung Werkstofftechnik.

^∗Vorgetragen von B. Clausen auf dem 60. Kolloquium für Wärmebehandlung, Werkstofftechnik, Fertigungs- und Verfahrenstechnik, 6.-8. Oktober 2004 in Wiesbaden.

Literatur

1. Krauss, G.: Ermüdungsrißbildung in einsatzgehärteten Stählen bei Biegebeanspruchung. HTM49 (1994) 2, S. 157–164Suche in Google Scholar

2. Cornelissen, B. E.; Matlock, D. K.; Krauss, G.; Gondesen, B.; Hoffmann, F. T.: Bending Fatigue Performance of Gas- and Plasma-Carburized Steels. Int. Congress and Exposition, 01.-04.03.1999, Detroit, Michigan, USA. SAE Technical Paper Series 1999-01-0602. – ISSN 0148-7191Suche in Google Scholar

3. Dorn, S.: Plasmaaufkohlen – Aufkohlen von Einsatzstählen im Plasma einer Glimmentladung. FVA Nr. 195, FVA Forschungsheft 510, 1996Suche in Google Scholar

4. Kleff, J.; Kellermann, I.; Mallener, H.; Wirth, M.-S.: Niederdruck-Aufkohlen mit Hochdruck-Gasabschrecken – Leistungsvergleich mit konventionellem Einsatzhärten. HTM57 (2002) 4, S. 257–266Suche in Google Scholar

5. Chatterjee-Fischer, R.: Verfahrenstechnische Möglichkeiten zur randoxidationsarmen (-freien) Einsatzhärtung. FVA Nr. 14/II, FVA Forschungsheft 110, 1982Suche in Google Scholar

6. Hoffmann, R.; Vogel, W.: Randoxidation – Ursache, Ausmaß, Auswirkung. HTM57 (2002) 1, S. 49–56Suche in Google Scholar

7. Lerche, W.; Lohrmann, M.; Edenhofer, B.; Gräfen, W.; Bouwman, J. W.: Mikrostrukturelle Erscheinungen in der Randschicht einsatzgehärteter Bauteile. Mat.-wiss. u. Werkstofftech.29 (1998), S. 679–685Suche in Google Scholar

8. Gondesen, B.; Hoffmann, F.; Mayr, P.: Zyklisches Aufkohlen im Plasma einer Glimmentladung. Abschlussbericht des AiF-Forschungsvorhabens 11023, 1999Suche in Google Scholar

9. Hoferer, M.; Müller, H.; Macherauch, E.: Einfluß des Kohlenstoffprofils bei Eisenwerkstoffen auf die Spannungs- und Eigenspannungsausbildung beim Härten. HTM51 (1996) 2, S. 80–87Suche in Google Scholar

10. Clausen, B.; Laue, S.; Burtchen, M.; Hoffmann, F.; Mayr, P.: Randschichtschädigung infolge Niederdruckaufkohlung. HTM58 (2003) 1, S. 13–19Suche in Google Scholar

11. Habig, K.-H.; Löffelbein, B.; Gienau, M.; Hoffmann, F.: Einfluss der Eigenschaften von Nitrierschichten auf ihr tribologisches Verhalten unter Gleit- und Wälzbeanspruchung. FVV-Forschungsheft Nr. 603, 1996Suche in Google Scholar

12. Laue, S.: Strukturmechanische Untersuchung zum Randschichteinfluss auf Rissbildung- und -ausbreitung bei einsatzgehärteten Stählen. FVA-Forschungsheft Nr. 669, 2002Suche in Google Scholar

13. Löwisch, G.: Werkstoffkennwerte. Zuordnung von Werkstoffkennwerten zu Bauteileigenschaften von einsatzgehärteten und carbonitrierten Zahnrädern. FVA ForschungsthemaT478, Heft 414, 1994Suche in Google Scholar

Erhalten: 2004-06

Online erschienen: 2013-04-25

Erschienen im Druck: 2005-02-01

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