Volume 62, Issue 3

Kurzfassung Seit einigen Jahren gehört die Niederdruckaufkohlung zum festen Bestandteil für den Prozess der Einsatzhärtung in der Getriebe- und Luftfahrtindustrie und in einigen Lohnbehandlungsbetrieben. Speziell in dem Bereich der Einsatzhärtung von Bauteilen für die Einspritzung von z.B. Kraftstoffen ist die Gasaufkohlung in zunehmendem Maße von der Niederdruckaufkohlung, vor allen Dingen wegen der Randoxidationsfreiheit, der gleichmäßigen Aufkohlung komplexer Geometrien und der Möglichkeit der Hochdruckgasabschreckung, die zusätzlich Vorteile hinsichtlich der trockenen und verzugsarmen Abschrecktechnik, der Umweltkonformität sowie der Wirtschaftlichkeit besitzt, abgelöst worden [1–8].   In einigen Anwendungsfällen in der industriellen Praxis erfordern die Einsatzbedingungen hohe Einsatzhärtungstiefen bis zu einigen Millimetern. Die Vakuumtechnik ermöglicht in einfacher Weise die Durchführung dieser Wärmebehandlungen bei Temperaturen im Bereich von 1000 °C bis 1050 °C. So können die Zyklusdauern, die bei konventionellen Temperaturen benötigt werden, drastisch reduziert und, wenn nötig, auch sehr hohe Randkohlenstoffwerte erreicht werden.   In diesem Beitrag werden die Übertragungseigenschaften des Aufkohlungsgases Acetylen bei diesen hohen Temperaturen vorgestellt und an ausgewählten Beispielen aus der industriellen Praxis die erreichten Einsparpotenziale herausgearbeitet.

Kurzfassung Das Alitieren ist ein thermochemisches Randschicht-Behandlungsverfahren, um die Zunderbeständigkeit von Eisen- und Nickelbasiswerkstoffen zu erhöhen. Die mit diesem Verfahren erzeugten aluminiumhaltigen Randschichten gewähren einen lang anhaltenden Schutz durch Ausbildung einer dichten und fest haftenden Oxidschicht bei erhöhter Temperatur. Das Alitieren erfolgt bislang vielfach durch nicht-regelbare Prozesse, wie z.B. dem Pulverpackalitieren. Eine Regelbarkeit und deutlich bessere Reproduzierbarkeit der Alitierergebnisse lässt sich durch ein CVD-Verfahren ermöglichen, wobei die Zugabe des aktivierenden Stoffes von außen erfolgt. In dem vorliegenden Beitrag wird gezeigt, dass sich mit dem gasförmigen Aktivator Chlorwasserstoff (HCl) sehr gut Alitierschichten auf Nickel- und Eisenlegierungen durch direkte Einleitung des Gases in den Reaktionsraum erzeugen lassen. Für die Erzielung optimaler Schichtdicken bei einer vertretbaren korrosiven Anlagenbelastung hat sich das Alitieren mit Wasserstoffüberschuss erwiesen, wobei es nicht auf das genaue Gasmischungsverhältnis von H 2 zu HCl ankommt; jedoch sollten Verhältnisse von etwa 4:1 bis 2:1 eingestellt werden. Ohne Wasserstoffzugabe bzw. bei zu geringem Chlorwasserstoffanteil in der Prozessatmosphäre werden die Alitierschichten bei gleicher Prozessdauer signifikant dünner. Eine einmalige Zugabe von Chlorwasserstoff erzeugt den gleichen Alitiereffekt wie ein kontinuierlicher Durchfluss, da das Chlorid nicht in der Alitierreaktion verbraucht wird. Es wird gezeigt, dass auf Eisenbasislegierungen aufgrund eines höheren Diffusionskoeffizienten generell dickere Aluminidschichten als im Falle des Nickels erhalten werden, obwohl deren Oxidationsbeständigkeit geringer als die der Nickelaluminidschichten erscheint.

One of the most critical parts of the heat treatment process, and usually the least controllable one, is the quenching operation. Improper selection or application of a quenching medium, or a drift in its cooling characteristics during its lifetime, may result in products that do not meet specifications and therefore give rise to substantial additional costs for e.g. straightening, rework, rejection, delayed deliveries and, sometimes, lost goodwill for the heat treater. A greater awareness of the importance of the quenching process came with the introduction in the last couple of decades of ISO and ASTM standards for testing cooling media (hardening oils and polymers), and commercial instruments for testing compliance with these standards. In 2003, a new, advanced system – ivf SmartQuench – was introduced which has three main features: a small, handheld data acquisition unit, advanced computer software and wireless data transmission between the data acquisition unit and the computer. The design facilitates in-situ testing in quench tanks and testing in laboratories. Recently, this system has been extended with a unique software module that allows calculation of heat transfer coefficients (e.g. for the ISO 9950 probe) by the inverse method, and calculation of hardness and microstructure in a cross-section of steel samples.

Kurzfassung Der Einsatz von hochfesten Stahlblechen und Aluminiumblechen zur Umsetzung des Leichtbaugedankens im automobilen Karosseriebau stellt die Umformtechnik vor neue Herausforderungen. Dem hohen abrasiven bzw. adhäsiven Werkzeugverschleiß bei der Blechumformung kann durch konventionelle Verschleißschutzkonzepte nur bedingt begegnet werden. Durch das Laserstrahldispergieren können Werkstoffverbundschichten aus Zirkonoxidkeramikpartikeln und den Werkzeugwerkstoffen Kaltarbeitsstahl oder Grauguss auf geometrisch komplexen Umformwerkzeugen erzeugt werden. Diese Schichten kombinieren die günstigen tribologischen Eigenschaften von Keramiken, wie hohe Härte, geringe Festkörperreibwerte sowie hohe Korrosionsbeständigkeit und Verschleißbeständigkeit, mit der Duktilität metallischer Werkstoffe.

Kurzfassung Der Schwerpunkt der vorliegenden Arbeit liegt auf der isothermen Ermüdung bei 25 °C und −10 °C. Das Wechselverformungsverhalten des Stahls X5CrNi18-10 steht dabei im Vordergrund. Gleichzeitig wird der Einfluss des Festwalzens auf das Wechselverformungsverhalten bei isothermer Ermüdung ausführlich charakterisiert und diskutiert.

Kurzfassung Die Erzeugung von Endogas wird seit mehr als 25 Jahren unverändert in Gasgeneratoren durchgeführt: Ein Gas-Luft-Gemisch wird in eine mit Nickelkatalysator gefüllte und beheizte Retorte eingespeist. Als Ausgangsprodukt entsteht ein Gasgemisch mit hohen Kohlenmonoxid- und Wasserstoffanteilen. Die Qualität der in der Retorte ablaufenden Gleichgewichtsreaktionen hängt wesentlich vom Temperaturprofil und der Durchströmung der Retorte ab. Problematisch sind in diesem Zusammenhang die Bildung von Ruß im Reaktionsraum und der damit einhergehende Anstieg des Strömungswiderstandes. Ein weiterer Nachteil der bisherigen Erzeugung ist der schlechte Wirkungsgrad der offenen Gasbeheizung. In diesem Beitrag wird ein neu entwickelter Endogasgenerator vorgestellt, der im Vergleich zur bisherigen Bauweise deutliche Vorteile bietet und insbesondere einen erheblich reduzierten Heizgasverbrauch aufweist.

Nowadays nitrided gears have been successfully introduced for applications such as steering gears in engines, internal gears in transmissions and other not very highly loaded applications. In future, the fast growing market for top performance gears in the vehicle industry with its high load demand, is a particularly promising expansion area. Especially here is a need for reliable fatigue data from optimized material-plasmanitriding combinations. To generate such fatigue data in a fast and cost effective way, a step by step approach with specially designed specimens and test procedures has been chosen. This paper discusses the results of the first steps and gives an outlook on the steps ahead. The first part of this investigation focuses on bending fatigue strength of the gear tooth, while other failure modes, such as pitting, will be tested in the second part of the project.