Thermochemisches Verfahren zur wirtschaftlichen Oberflächenbehandlung von größeren Bauteilen

Von:

Silke Rösch

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Ziel dieser Arbeit war es zu klären, ob durch eine Carbonitrierbehandlung die gehärtete Randschicht in Bezug auf Festigkeit, Zähigkeit und thermische Stabilität optimiert werden kann. Das hierfür zu entwickelnde Wärmebehandlungsverfahren und der eingesetzte Werkstoff sollten dabei aufeinander abgestimmt werden. Die notwendigen Prozessdauern sollten möglichst verkürzt, zumindest nicht verlängert werden. Deshalb waren die verwendeten Prozesstemperaturen möglichst hoch gewählt und liegen im Rahmen von Aufkohlungstemperaturen. Das Carbonitrieren bei erhöhter Prozesstemperatur zur Erzeugung einer Randschicht mit erhöhter Schadenstoleranz bzw. erhöhtem Widerstand gegen Versagen durch Ermüdung aufgrund der Hertzsche Pressung wurde in dieser Arbeit an elf Einsatz- und Vergütungsstählen eingesetzt, um eine, bezüglich Prozesssicherheit, Kosten, Stabilität und Lebensdauer optimale Paarung zu ermitteln. Nach einer Vorauswahl aufgrund der Untersuchungsergebnisse der Carbonitrierbehandlungen bei 10% und 20% Ammoniakzugabe wurde die thermische und mechanische Stabilität der erzeugten Restaustenitgehalte an den Stählen 18CrNiMo7-6, SAE 4320, 23MnCrMo5, 32CrMoV13 und 32MnCrMo6-4-3 untersucht. In Lebensdauerversuchen an Scheiben sowie Schrägkugellager erzielte der Stahl 32MnCrMo6-4-3 in der Kombination Lebensdauer und Wirtschaftlichkeit die besten Ergebnisse von allen untersuchten Stählen.