Hochtemperatur-Aufkohlen – Einflüsse auf das Verzugsverhalten schwerer Getriebebauteile∗
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J. Kleff
Kurzfassung
Das Aufkohlen von Getriebebauteilen oberhalb 950°C wurde schon vor mehr als 20 Jahren intensiv diskutiert, aber eine breite Einführung des Hochtemperatur-Aufkohlens in die industrielle Fertigung ist bisher noch nicht erfolgt. Die unzureichende Feinkornbeständigkeit der Einsatzstähle sowie temperaturkritische Komponenten von Wärmebehandlungsanlagen waren die wesentlichen Gründe dafür. Mit Optimierung der Gehalte an Aluminium und Stickstoff in konventionellen Einsatzstählen und der Entwicklung mikrolegierter Einsatzstähle mit Niob und Titan sowie moderner Öfen zur Wärmebehandlung stehen heute sowohl die Werkstoffe als auch die Wärmebehandlungsanlagen für das Hochtemperatur-Aufkohlen bereit. Gerade für schwere Getriebebauteile mit großer Einsatzhärtungstiefe kann die erforderliche Dauer der Wärmebehandlung durch eine angehobene Aufkohlungstemperatur deutlich verkürzt werden. Voraussetzung für eine Serienfertigung sind aber minimal streuende Maß- und Formänderungen der Bauteile nach dem Einsatzhärten. Am Beispiel verschiedener schwerer Getriebebauteile wurden die verzugskritischen Kenngrößen nach dem Einsatzhärten bei Aufkohlungstemperaturen von 930°C, 980°C und 1050°C sowie unterschiedlichen Erwärm- und Abkühlverläufen ermittelt. Die Ergebnisse zeigen keine Verschlechterung des Verzugsverhaltens der Bauteile bei optimierter Temperaturführung auch für sehr hohe Aufkohlungstemperaturen. Maß- und Formänderungen sind daher mit höherer Aufkohlungstemperatur nicht zwingend größer als bei heutiger Serienbehandlung.
Abstract
The carburization of transmission components at temperatures above 950°C has been discussed for more than 20 years, but a broad industrial implementation has not occurred thus far. Insufficient fine-grain stability of steels as well as temperature-critical furnace equipment of heat treatment facilities were the major reasons for this. With the development of microalloyed case-hardening steels and modern furnaces, both, materials and heat treatment facilities are available today for high temperature carburization.
For heavy-duty transmission components with a deeper case depth in particular, the time needed for heat treatment can be significantly reduced by increasing the carburizing temperature. This, however, first requires extreme consistency and minimum scatter in dimensional and shape changes to the components after case-hardening. Using a selection of various heavy-duty transmission components the distortion-critical dimensions after case-hardening were determined at carburization temperatures of 930°C, 980°C, and 1050°C and under varying heating and cooling profiles. The results show that a stable distortion behavior of the components is possible even at a very high carburization temperature and optimized temperature curve. Dimensional and shape changes are not necessarily more divergent than with today's standard case-hardening.
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© 2005, Carl Hanser Verlag, München
Artikel in diesem Heft
- Inhalt/Contents
- Inhalt
- Kurzfassungen/Summaries
- Kurzfassungen
- Fachbeiträge/Technical Contributions
- Maß- und Formänderungen von Stahlquadern mit unterschiedlichen Aussparungen beim Härten in Öl- und Wasser
- Hochtemperatur-Aufkohlen – Einflüsse auf das Verzugsverhalten schwerer Getriebebauteile∗
- Einfluss ungleichmäßiger Eigenspannungen in Wälzlagerringen vor dem Härten auf Formabweichungen nach dem Härten∗
- Einfluss von gezielt asymmetrischen Fertigungsbedingungen auf den Verzug von Wellen infolge von Abschreckprozessen∗
- Zur Berechnung der Dauerfestigkeit von nitrierten Teilen aus Stahl
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