耐磨的、至少部分未涂覆的钢制零件制造技术

本发明专利技术涉及一种耐磨的、至少部分未涂覆的钢制零件，其包含硬化钢种，所述钢种是通过热成形和/或淬火由半成品零件制成的。另外，本发明专利技术涉及一种由半成品零件制备耐磨的、至少部分未涂覆的用作农业机械、运输机械、采矿机械或建造机械中的加工、运输和/或破碎工具的方法，其中将所述半成品零件加热至高于Ac1转化温度，并且随后进行热成形和/或淬火。本发明专利技术的目的在于在热成形和/或淬火之前通过表面硬化具有被硬化至深度不超过100μm的表面区域，优选为深度至多为40μm，从而提供这样的至少部分未涂覆的钢制零件，所述钢制零件与磨损性材料一起使用的适用性得到改善。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种耐磨的、至少部分未涂覆的钢制零件，其由硬化钢种构成，所述钢 制零件由半成品零件通过热成形和/或淬火制成。另外，本专利技术涉及一种由半成品零件制 备耐磨的、至少部分未涂覆的用作农业机械、运输机械、采矿机械或建造机械中的加工、运 输和/或破碎工具的方法，其中将所述半成品零件加热至高于Acl转化温度，并且随后进行 热成形和/或淬火。
技术介绍
耐磨的、至少部分未涂覆的钢制零件需要具有高强度并且同时能承受研磨力，例 如用于农业机械（特别是犁）的制造，以及用于磨损性材料的疏浚机或螺旋输送机的料斗， 例如混凝土搅拌机的螺旋输送机。为了达到上述应用中提到的必要的高强度，所述零件优 选地经过热成形，其中所述半成品零件首先加热至高于Acl转化温度点，从而通过热成形 和随后的淬火（即迅速冷却）进行微结构的相变硬化，以形成具有马氏体微结构的材料。马 氏体微结构不但具有显著较高的硬度，而且具有显著较大的机械强度，例如抗拉强度。相应 的钢制零件是已知的，例如德国专利DE10 2010 050 499B3。该德国专利描述了用于制备 链斗式挖泥船、混凝土搅拌机螺旋输送机、螺旋输送机叶片或其他输送设备的输送叶片，其 中所述部件经热成形和模压淬火。 然而，已经发现不论在制备过程中是否经过淬火工艺，以这种方式制得的部件在 耐磨性方面都存在问题，特别是其与磨损性材料接触时。 德国公开DE10 2010 017 354 A1第一次关注了由镀锌扁钢产品经热成形制备高 强度或非常高强度的钢部件时的问题。当超出保护涂层的金属的熔点时，存在"液态金属脆 化"的风险，这是由涂层的熔融态金属渗透进入扁钢制品在形成时产生的缺口或裂缝中而 引起的。所述液态金属渗透进入钢基材，沉积在晶界处，从而降低了可承受的最大拉伸或抗 压应力。作为一个解决方案，该专利公开提供了对外层区域进行渗氮，从而产生了结构精细 的外层区域。
技术实现思路
相反，本专利技术关注经热成形和/或淬火的钢制零件在未涂覆区域不具有期望的耐 磨性的问题，以及因此不适合用于输送工具，例如与磨损性材料接触。因此，本申请的目的 在于提供对于磨损性材料具有改善的适用性的至少部分未涂覆的钢制零件。另外，也提供 了相应钢制零件的低成本制备方法。 所述目的通过以下方式实现，对于钢制零件，所述钢制零件在热成形和/或淬火 之前通过表面淬火至少部分地具有被硬化至深度不超过100μm的表面区域，优选为被硬 化至深度至多为40μm。 已经发现，在热成形和/或淬火之前，将用于制备钢制零件的半成品零件加热至 高于Acl相变温度以上或Ac3温度以上，导致靠近表面的区域脱碳，从而这些区域的碳含量 显著低于基材的碳含量。结果，在热成形和/或淬火期间，靠近表面的深度至多为?οομπι的区域，特别是深度至多为40μm的区域不能被硬化至所需的程度。然而，已经发现，无论 靠近所述表面的区域是否因热成形或淬火期间的高温导致脱碳，半成品零件的未涂覆区域 在热成形和/或淬火之前的至少部分表面硬化使得表面区域和基材都具有很高的强度。由 此提供了这样的钢制零件，所述钢制零件至少部分地具有被硬化至深度不超过100μπι的 表面区域，或者是深度为40μm的表面区域，因此所述钢制零件具有比目前已知的至少部 分未涂覆的钢制零件明显更好的耐磨性。 在第一个实施方案中，钢制零件的表面硬化区域通过渗碳或渗氮而硬化。在热成 形或淬火之前，两种方法以针对性方式提供了对钢制零件表面附近的区域进行硬化的机 会。另外，渗氮具有在热成形期间不降低硬度的优点。在渗碳的情况下，表面区域的碳含量 升高，但是由于热成形而再次降低。 在另一个实施方案中，在热成形和/或淬火后，钢制零件的表面硬化区域优选地 至少具有位于钢制零件表面区域下方基材的硬度。 由于钢制零件的表面区域的硬度大于基材的硬度，所述钢制零件的耐磨性也优选 地得到改善。已经发现，表面区域的硬度尤其影响与高度磨损性材料接触的钢制零件的耐 磨性，因此，即使使用略软的基材也可以制备非常耐磨的钢制零件。 因此，根据钢制零件的另一个实施方案，所述钢制零件被构造用作农业机械、运输 机械、采矿机械或建造机械中的加工、运输和/或破碎工具，其中至少所述钢制零件中承受 研磨力的区域经过表面硬化。 另外，锰硼钢，双相钢或TRIP钢也是特别有利的，因为其中特别是显著的马氏体 的形成或者残余奥氏体成分转化为马氏体可能使得硬度增加。 在钢制零件的另一个实施方案中，在热成形和/或淬火之前，对钢制零件的表面 区域进行硬化，所述表面区域至少在部分区域具有400HV至700HV的硬度。通常只有在非常 高强度的钢种经热成形或淬火之后的基材中才能得到这样的数值。在热成形或淬火之前， 表面硬化特别地提供了为制备线圈上的钢构件供应起始材料的机会。 根据本专利技术的另一个教导，上述目的是通过由半成品零件制备耐磨的、至少部分 未涂覆的钢制零件的方法实现的，所述钢制零件用作农业机械、运输机械、采矿机械或建造 机械中的加工、运输和/或破碎工具，其中将所述半成品零件的至少部分区域加热至高于 Acl转化温度，随后经过热成形和/或淬火；其中所述半成品零件在热成形和/或淬火之 前至少部分地经过表面硬化，其中所述表面区域被硬化至深度不超过100μπι。优先考虑对 深度至多达40μπι的表面区域进行硬化，该区域在热成形期间通常发生脱碳过程。通过硬 化处理的持续时间控制待硬化的表面区域的深度。已经发现，尤其是，尽管加热至高于Acl 相变温度点的温度，钢制零件的表面硬化区域的表面硬度仍然保持稳定，从而在热成形和/ 或淬火之后能够获得高表面硬度。这使得用作农业机械、运输机械、采矿机械或建造机械中 的加工、运输和/或破碎工具的钢制零件在与磨损性材料接触时能够降低磨损。 在热成形之前或淬火之前进行表面区域的硬化，使得能够在可卷绕材料上进行表 面硬化，即在钢带上进行，从而能够由半成品零件特别经济地制备耐磨的、至少部分未涂覆 的钢制零件。在该方法的一个优选的实施方案中，通过渗氮或渗碳进行表面区域的硬化。 两种方法均能够为表面区域提供更高的硬度，这能够在热成形和/或淬火之后为经热成形 /淬火的钢制零件的表面提供更高的耐磨损性。 在另一个实施方案中，表面硬化特别优选地在600°C至900°C保持温度下的热处 理氛围中进行热处理，所述热处理氛围包括高达25体积％的H2、0. 1体积％至10体积％的 NH3、H20以及余量的N2和不可避免的杂质。热处理氛围的露点优选地在-50°C至_5°C的范 围内，从而降低环境湿度对硬化工艺的影响。另外，优选的是，在680°C至840°C的温度允许 最大10体积％的H2和最大5体积％的NH3，并且将露点设置为-40°C至-15°C。后一个工 艺参数提供了改善的且更均匀的表面硬化。 可以通过保持温度的维持时间来设定表面硬化的深度。表面硬化期间，维持半成 品零件具有保持温度的时间优选地设为5s至600s，优选为30s至120s。 表面硬化优选地在连续淬火炉中进行，从而也可以对（例如）带状半成品零件 (即可卷绕的半成品零件）进行表面硬化并且可进一步供入热成形和/或模压淬火步骤。 然而，在箱式炉中进行表面硬化也是可以想到的。 如上所述，诸如锰硼本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种耐磨的、至少部分未涂覆的钢制零件(4)，其由硬化钢种构成，所述钢制零件由半成品零件(1)经热成形和/或淬火制成，其特征在于，在热成形和/或淬火之前，所述钢制零件(4)通过表面硬化至少部分地具有被硬化至深度不超过100μm的表面区域(1b)。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：萨沙·西科拉，扬科·巴尼克，蒂埃莫·武特克，
申请(专利权)人：蒂森克虏伯钢铁欧洲股份公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE