Gasnitrocarburieren von Stählen zur Erzeugung dicker und porenarmer Verbindungsschichten für die Mikrozerspanung mit Diamantwerkzeugen
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J. Dong
Kurzfassung
Die Mikrozerspanung ist ein spanabhebendes Verfahren für ultrapräzise Bearbeitung von Bauteilen mit monokristallinen Diamantwerkzeugen in optischer Qualität. Die Mikrozerspanung von Stählen ist aufgrund des dabei auftretenden starken, chemisch-reaktiven Verschleißes an den Diamantwerkzeugen bisher nicht wirtschaftlich. Ein Weg zur Problemlösung ist die Modifikation der zu bearbeitenden Randschicht von Stählen durch das Nitrieren bzw. Nitrocarburieren. Die entstandene Verbindungsschicht lässt sich mit dem Diamantwerkzeug verschleißarm bearbeiten. Für die Mikrozerspanung sollte allerdings die Verbindungsschicht im Hinblick auf die Zerspanbarkeit weiterentwickelt werden. Insbesondere wird eine dicke porenarme Verbindungsschicht angestrebt.
In der vorliegenden Arbeit wurden variierte Gasnitrocarburierprozesse an dem Stahl 42CrMo4 (1.7225) durchgeführt. Die erhaltenen Randschichten wurden metallographisch charakterisiert. Es wird anhand der experimentellen Untersuchungen erläutert, welche Möglichkeiten es gibt, die Porenbildung in der Verbindungsschicht zu reduzieren.
Abstract
The micromachining is a cutting method for ultra-precision manufacturing of machine components in optical quality using mono-crystalline diamond tools. The micromachining of steels is uneconomical till now, because it entails an extremely high chemical wear of diamond tool. A way to solve the problem is the modification of the surface layer of the steels by nitriding or nitrocarburising. It leads to formation of a compound layer on the steel surface and this layer can be machined with reduced diamond wear. The compound layer, however, should be developed further with regard to the machinability. A thick compound layer with low porosity is particularly desirable.
In the present work several processes of gaseous nitrocarburising were carried out on the steel of 42CrMo4 (1.7225). The generated surface layers were characterised by metallography. It should be explained with the help of the experimental investigations, how the process parameters influence the formation of the pores in the compound layer.
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