Fachbeiträge SchmiedeJOURNAL September 2013 33 einzustellen. Neben der Dicke und Zusammensetzung der Verbindungsschicht kann auch die Struktur der darunter liegenden, mit Stickstoff angereicherten Ausscheidungsschicht beeinflusst werden. Untersuchungen von Klümper-Westkamp zeigen auf, dass zum Beispiel durch eine dickere Ausscheidungsschicht (bei gleicher Verbindungsschichtdicke) eine Standmengenerhöhung gegenüber einer dünneren Ausscheidungsschicht erzielt werden kann 2, 3. Nitrier- und Nitrocarburierbehandlungen Die Nitrier- und Nitrocarburierbehandlungen wurden in einer industriellen Gasnitrocarburieranlage mit Nitrierkennzahlregelung sowie in einer industriellen Plasmanitrieranlage durchgeführt. Tabelle 1 zeigt die an Begleitproben ermittelten Nitrierhärtetiefen und Verbindungsschichtdicken. Die Bandbreite der Nitrierhärtetiefe reicht von 0,09 mm bis 0,58 mm. Auch die Verbindungsschichten konnten sehr unterschiedlich gestaltet werden. Neben verbindungsschichtfreien Randschichten wurden Verbindungsschichten mit unterschiedlicher Dicke und Porosität erzeugt. Werkzeugstandmengen Für die Standmengenuntersuchungen wurde ein Vorstufengesenk aus dem Werkstoff 1.2367 (X 38 CrMoV 5-3) ausgewählt (Bild 1). Bei dem beschriebenen Werkzeug liegen verschiedene Bereiche mit unterschiedlicher Beanspruchung vor. Die nitrierten Werkzeuge wurden in der Produktion unter einer vollautomatischen Exzenterpresse eingesetzt. Umgeformt wurde der Werkstoff C45 bei einer Schmiedetemperatur von 1.200 °C. Die Schmierung erfolgte mit einem salzbasierten weißen Sprühmittel. Die durchschnittlich erzielten Standmengen sind in Bild 2 in Abhängigkeit von der Nitrierhärtetiefe aufgetragen. Der Jahresdurchschnitt für die Serienwerkzeuge wird zu 100 Prozent gesetzt. Die Standmenge steigt zunächst mit zunehmender Nitrierhärtetiefe an. Für Nitrierhärtetiefen > 0,3 mm ist keine weitere Verbesserung der Standmenge durch eine höhere Nitrierhärtetiefe zu beobachten. Bei der Auftragung wurde zwischen reinen Ausscheidungsschichten und aus einer Verbindungs und Ausscheidungsschicht bestehenden Nitrierschichten unterschieden, da sich diese Nitrierschichttypen in ihrer Ausscheidungsstruktur und ihrer Härte unterscheiden. Bei der verbindungsschichtfreien Nitrierung verarmt die Randschicht an Kohlenstoff und es treten keine Zementitausscheidungen an den Korngrenzen auf. Da die Diffusionsschicht nicht vollständig mit Stickstoff gesättigt wird, wird die maximale Randhärte nicht erreicht. Bei der Nitrierung mit Verbindungsschicht bildet sich unterhalb dieser ein Kohlenstoffmaximum aus und es scheidet sich Zementit an den Korngrenzen aus. Diese Karbide werden in der Regel als kritisch angesehen, da sie möglicherweise als Schadensausgangspunkte agieren. In der Betrachtung der Standmengen ist dieser Einfluss jedoch nicht auszumachen. Beim Obergesenk scheint sogar die Ausscheidungsschicht mit darüber liegender Verbindungsschicht aufgrund der höheren Härte zu höheren Standmengen führen. Die Verbindungsschichtdicke zeigte kaum Einfluss auf die Standmenge der Versuchswerkzeuge. Eine dicke Verbindungsschicht Variante Nitriermedium Behandlung Verbindungsschichtdicke Standardabweichung Verbindungsschicht Porensaumdicke Standardabweichung Porensaum Nitrierhärtetiefe CLT μm σCLT μm CLTp μm σp μm NHD mm 1 Gas 520 °C 90 h KN = 0,5 0 0 0 0 0,32 2 Gas 520 °C 120 h KN = 3 23,6 4,8 7,6 1,7 0,58 3 Plasma 520 °C 150 h N2:H2 1:8 0 0 0 0 0,42 4 Plasma 520 °C 25 h N2:H2 3:1 5,0 0,8 0 0 0,29 5 Plasma 500 °C 40 h N2:H2 1:5 0 0 0 0 0,21 6 Gas 520 °C 25 h KN = 3 + 2,5 % CO2 7,5 1,5 3,6 1,6 0,25 7 Gas 520 °C 4 h KN = 3 4,5 1,5 0 0 0,15 8 Plasma 520 °C 1 h N2:H2 3:1 0 0 0 0 0,09 Tabelle 1: Versuchsparameter der Gesenke. Tabelle: Autoren Bild 1: Versuchswerkzeuge (links: Obergesenk, rechts: Untergesenk). Bild: Hirschvogel
2013-09-Schmiede-Journal
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