Beeinflussung der Randschicht durch die Einsatzhärtung*
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B. Clausen
Kurzfassung
Die Randschichteigenschaften beeinflussen maßgeblich die Dauerschwingfestigkeit einsatzgehärteter Stähle. Mit Randschichteigenschaften sind dabei nicht nur die Rauheitskennwerte gemeint, sondern insbesondere die Eigenschaften der „inneren“ Randschicht, welche durch den Aufkohlungsprozess beeinflusst werden. Es ist bekannt, dass atmosphärische Gasaufkohlungsprozesse Randoxidation erzeugen. Insbesondere die dabei an Korngrenzen gebildeten Oxide können als scharfe Kerben wirken. In den Oxiden sind Legierungselemente gebunden, wodurch der Gehalt an im Austenit gelöst vorliegenden Legierungselementen reduziert wird. Am Ende eines Gasaufkohlungsprozesses kann es durch eine unzureichend kontrollierte Atmosphäre und/oder beim Entladen durch Luft zu Entkohlungserscheinungen auf der Oberfläche kommen. Beide Effekte reduzieren die Härtbarkeit und können dadurch zur Ausbildung nichtmartensitischer Gefügebestandteile in der Randschicht führen. Sie bewirken außerdem eine Änderung des lokalen Zeit-Temperatur-Umwandlungsverhaltens, wodurch es zu einer Reduzierung der erwarteten Druckeigenspannungen in der Randschicht kommen kann.
Bei der Aufkohlung im Niederdruck treten keine Randoxidation und keine Entkohlung auf. Die theoretische Dauerfestigkeit im Niederdruck aufgekohlter Proben ist daher er-heblich höher als die im Gas aufgekohlter Proben. Im Niederdruckaufkohlungsprozess werden jedoch andere beeinflussende Effekte, wie Manganeffusion, thermisches Ätzen und Carbidbildung, in der Randschicht beobachtet. Diese Arbeit gibt einen Überblick über die verschiedenen Randschichteinflüsse und wie sich diese auf die Dauerfestigkeit auswirken. Weiterhin wird über Möglichkeiten berichtet, diese Randschichtbeeinflussungen zu reduzieren.
Abstract
Surface conditions affect significantly the fatigue strength of case hardened steels. Among the surface roughness other features of the surface region, which can be influenced in various ways, are of importance for their properties. The atmospheric gas carburizing process is known to generate internal oxidation. Especially oxides at grain boundaries act as sharp notches. In the oxides, alloying elements are bound, which reduces the content of dissolved alloying elements in the austenite. At the end of the carburizing process decarburizing effects due to insufficient controlled atmospheres or furnace unloading in air can occur. Both effects reduce the hardenability of the surface region and can result in formation of soft non-martensitic constituents. It also causes a change in the local transformation behavior, resulting in a reduction of the expected compressive stresses in the surface region.
Low pressure carburizing processes avoid internal oxidation and decarburization. Theoretically, the endurance limit of low pressure carburized samples should be higher than the endurance limit of gas carburized samples. However, effects like manganese effusion, thermal etching, and carbide formation reduce the potential increases. In this paper an overview is given on possible influencing effects, steps to avoid them and resulting consequences on the durability of case hardened steel samples with not ground surfaces.
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Artikel in diesem Heft
- Inhalt/Contents
- Inhalt
- Kurzfassungen/Summaries
- Kurzfassungen
- Vorwort/Foreword
- Herrn Dr. mont. Bernd Edenhofer zum 65. Geburtstag
- Fachbeiträge/Technical Contributions
- Cementite-layer formation by ferritic nitrocarburising
- Einfluss des Anlassens auf Eigenschaften einsatzgehärteter Bauteile
- Beeinflussung der Randschicht durch die Einsatzhärtung*
- Zusammenhang zwischen Konstitution und Wärmebehandelbarkeit hochfester austenitischer Stähle
- Untersuchung des Korrosionsverhaltens von nichtrostenden Stählen nach einer thermochemischen Behandlung bei tiefen Temperaturen
- Wärmebehandlungs-Simulation bei ZF – Anwendungsentwicklung und Vorhersage der Kernhärte an Bauteilen**
- Ermittlung der Materialdaten zur Simulation des Durchhärtens von Komponenten aus 100Cr6
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