Glimmentladungsanalyse (GD-OES) buntgehärteter Stahloberflächen

Jürgen Dieter Schnapp; Heike Weber; Jörg Schilling; Marcus Wilke

doi:10.3139/120.110385

Artikel

Glimmentladungsanalyse (GD-OES) buntgehärteter Stahloberflächen

Jürgen Dieter Schnapp , Heike Weber , Jörg Schilling und Marcus Wilke

Veröffentlicht/Copyright: 26. Mai 2013

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Aus der Zeitschrift Materials Testing Band 54 Heft 10

Kurzfassung

Das Bunthärten wird traditionell zur hochwertigen, ästhetischen Oberflächenveredelung ferritisch-perlitischer Stähle vor allem für Komponenten von Jagd- und Sportwaffen verwendet. Diese weltweit von wenigen Werkstätten praktizierte Technologie war bisher empirisch orientiert und wurde weitgehend geheim gehalten. Die Struktur der buntgehärteten Randschichten wird hier mit der relativ neuen Methode der Glimmentladungsanalyse (GD-OES) untersucht und mit den Herstellungsparametern korreliert. Eine hochwertige Bunthärtung mit gewünschter marmorierter Farbstruktur und guten mechanischen und chemischen Eigenschaften ist an die Bildung von mehreren charakteristischen Randschichten mit typischen Kennwerten der chemischen Zusammensetzung, Struktur, Gefüge und deren Tiefenprofilen gebunden. Die untersuchten unlegierten und niedriglegierten Stähle haben vergleichbare Schichten, die durch technologie- und werkstoffspezifische Parameter erreicht werden.

Abstract

Traditional Colour Case Hardening was mainly used for design and protective high end surface treatment of ferritic-pearlitic steels in outdoor applications like components of hunting and sporting guns. The rather empirical techniques are performed by only a few workshops around the world and the recipes have been kept secret. The analysis of the color case hardened surfaces by Glow Discharge Optical Emission Spectroscopy GD-OES in correlation to the process parameters is reported. High quality case hardening of marble type colour patterns and good mechanical and chemical properties requires the development of characteristic layers of typical parameters for the chemical composition, the micro structure and their depth profile. The investigated alloy and low alloy steels show comparable types of layers, that can be achieved by application of specific process and materials parameters.

Doz. Dr.-Ing. habil. Jürgen Dieter Schnapp, Jahrgang 1944, promovierte 1973 an der Friedrich-Schiller-Universität Jena zum Dr.-Ing. und habilitierte dort 1984. Seit 1987 als Hochschuldozent auf dem Gebiet der Werkstoffwissenschaften wurde er 1997 auch wissenschaftlicher Leiter der MFPA-Prüfzentren Werkstoffe und Bauteile sowie Biomaterialien und Werkstoffe in Medizinprodukten und war langjähriger Vorsitzender der DGZfP-Fachausschüsse Materialcharakterisierung und Schallemissionsanalyse und des DGM-Arbeitskreises Zertifizierung, Zulassung, Normung und Recht im FA Biomaterialien.

Dr.-Ing. Jörg Schilling, Jahrgang 1965, studierte Feinmechanik/Optik an der Friedrich-Schiller-Universität in Jena. Seit 2000 nach seiner Ausgründung aus der Friedrich-Schiller-Universität Jena ist er Inhaber und Geschäftsführer der Schilling Spezialbeschichtungen GmbH in Zella-Mehlis. 2010 promovierte er im Fach Materialwissenschaften über das Bunthärten an der TU Ilmenau.

Dipl.-Ing. Marcus Wilke, Jahrgang 1980, studierte Werkstoffwissenschaft an der TU Ilmenau. Seit 2005 ist er wissenschaftlicher Mitarbeiter am Prüfzentrum Schicht- und Materialeigenschaften der MFPA Weimar an der TU Ilmenau mit dem Spezialgebiet Optische Glimmentladungsspektroskopie.

Dipl.-Ing. Heike Weber, Jahrgang 1966, studierte Werkstofftechnik an der TU Chemnitz. 1998–2004 arbeitete sie als wissenschaftliche Mitarbeiterin in mehreren Forschungsprojekten zum Bunthärten an der Friedrich-Schiller-Universität Jena, Institut für Materialwissenschaft und Werkstofftechnologie. Danach nahm sie eine Tätigkeit in der Industrie auf.

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Online erschienen: 2013-05-26

Erschienen im Druck: 2012-10-01

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