使合金化工件硬化的方法和使合金化工件硬化的装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及使合金化工件(16)硬化的方法，该工件包含至少一种基本元素和合金元素并在硬化炉(2)内的腔室(4)中加热，其中该腔室(4)至少在一个时间段内相对于硬化炉(2)外的大气压而言封闭。在腔室(4)中加热牺牲单元，该牺牲单元将合金元素释放到气体中，工件从该气体中吸收合金元素，以使得工件(16)的边缘层中的合金元素的比例保持不变或增加。金元素的比例保持不变或增加。金元素的比例保持不变或增加。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】使合金化工件硬化的方法和使合金化工件硬化的装置
现有技术
[0001]本专利技术涉及根据并列权利要求的前序部分的使合金化工件硬化的方法和使合金化工件硬化的装置。
[0002]在网上公开的出版物“Bischoff,S.,GasaufkohlenunterNormaldruckundohne
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ersteErgebnisse*,21.09.2020,
[0003]https://www.rohdetherm.de/wp
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content/uploads/2013/01/l
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PDF
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ROHDE_HT110197_HTM
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2013
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05_.pdf”在其摘要中公开了以下内容：
[0004]“广泛使用的受调节的气体渗碳的缺点是，出于调节技术方面的原因，必须在含氧渗碳气氛中工作，这不可避免地导致边缘氧化形式的部件边缘层损坏。为了抑制由于氧化和锰渗出造成的损坏和此外保持低的设备成本，有针对性地在常压范围内对
……
进行研究。通过适用于所用无氧渗碳气体的控制和扩散计算，成功产生工业设备中以良好均匀性的有针对性渗碳，其在所用材料18CrNiMo7
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6(1.6587)，CHD为约1mm的情况下成功抑制锰渗出，并几乎完全避免边缘氧化。”[0005]该出版物还公开了：“在这些方法中，使用乙炔的低压渗碳已经确立了最佳地位，尤其是因为通过该方法实现的非常好的可再现性。低压渗碳避免了表面氧化，但需要复杂的炉技术并且并非没有边缘层损坏，因为发生热蚀刻效应并且合金元素锰从材料中扩散出来。”[0006]专利技术公开
[0007]本专利技术的目的是创造可以使合金化工件硬化的方法和装置。
[0008]该目的通过权利要求1和权利要求8得以实现。
[0009]本专利技术涉及使合金化工件硬化的方法，该工件包含至少一种基本元素和合金元素并在硬化炉内的腔室中加热，其中该腔室至少在一个时间段内相对于硬化炉外的大气压而言封闭。在腔室中加热牺牲单元，该牺牲单元将合金元素释放到气体中，工件从该气体中吸收合金元素，以使得工件的边缘层中的合金元素的比例保持不变或增加。该气体当然也可以是气体混合物。
[0010]在预设，特别是控制或调节硬化炉的腔室内的温度时，在包含固溶体形式的合金元素的工件的表面上方的气体中产生依赖于温度的合金元素平衡分压。由于硬化炉中的高温，在腔室中产生依赖于该温度的气态合金元素分压，因此较少的合金元素从工件中渗出并产生准稳态，并且工件的边缘区域中的合金元素比例不进一步降低。由于牺牲单元释放足够大量的合金元素，这确保工件的边缘层中的合金元素比例不降低，因此工件的边缘区域变硬和因此耐磨，而工件的远离表面的区域特别地更耐冲击。
[0011]特别有利地规定，工件具有表面并且合金元素是锰，其从牺牲单元中释放的量确保工件在其表面上的边缘层中的锰比例为工件内远离表面的区域中的锰比例的至少三倍。锰是相对常见的元素，作为成本低廉的合金元素用于提高钢的可硬化性和可充分硬化性。此外，它还可用作耐腐蚀钢中的镍替代物。由于工件中表面附近的锰含量没有减少，可硬化性得以保持或提高，并且马氏体起始温度降低。在硬化时，工件在边缘区域中不承受拉应
力，由此提高工件例如在内压或弯曲载荷能力方面的循环载荷能力。硬化后的工件的后处理不是绝对必要的。
[0012]在一个特别有利的实施方案中规定，在该时间段期间，腔室内的压力低于大气压。本申请意义上的大气压应理解为海平面高度的平均大气压力。在这方面，其是可以在例如2至30毫巴，特别是10毫巴下进行的低压方法。
[0013]为了在工件的表面硬化时避免边缘层氧化，可以规定，工件在硬化炉中通入添加渗碳气体进行低压渗碳，然后在硬化炉中在添加惰性气体后进行高压气淬。
[0014]为了防止在渗碳时间段之间渗出锰，可以规定，工件在至少两个渗碳时间段中进行低压渗碳，这两个渗碳时间段被扩散时间段中断，在扩散时间段中通过惰性气体替代腔室内的渗碳气体。
[0015]为了确保在预设的时间内相对大量的锰扩散到工件中，可以规定，在中断的扩散时间段期间的惰性气体的最大压力高于在其中对工件进行低压渗碳的两个渗碳时间段期间的渗碳气体的最大压力。
[0016]为了还进一步增加工件中的锰含量，可以规定，在所述至少两个渗碳时间段之前和之后分别设置扩散时间段。
[0017]在根据本专利技术的使合金化工件硬化的装置中规定，该工件包含至少一种基本元素和合金元素并在硬化炉内的腔室中加热，其中在腔室内设置用于预设温度的单元，该腔室至少在一个时间段内相对于硬化炉外的大气压而言可封闭。在腔室内布置牺牲单元，该牺牲单元具有比该工件更高的合金元素比例。在这方面，牺牲单元被合金元素合金化的程度比工件更高。在包含固溶体形式的合金元素的牺牲单元的表面上方的气相中产生依赖于温度的合金元素平衡压力。然而，工件含有比牺牲单元更少的固溶体形式的合金元素。由于工件和牺牲单元被几乎共同的气相包围，合金元素在这方面从牺牲单元通过气相进入工件，在该工件的边缘层处的合金元素比例增加。
[0018]特别地，工件可以由钢制成，该钢的基本元素是铁，而合金元素是锰。为了在包含锰的常见钢的情况下，特别是在低合金化的表面硬化钢的情况下确保工件中的锰比例在硬化时不降低，可以规定，牺牲单元中的锰比例大于5重量％，特别是大于10重量％。
[0019]根据硬化炉的大小和形状，不同类型的牺牲单元是有利的。例如，可以规定，牺牲单元是装料单元和/或单独材料(Setzware)和/或散装材料和/或可更换地插入到装料单元中的插入件。
[0020]有利的改进方案在从属权利要求中说明。对本专利技术而言重要的特征，也可以在下面的描述和附图中找到，其中这些特征既可以单独地，也可以不同组合的形式对于本专利技术而言重要，而无需再次明确提及。
[0021]图1显示了使合金化工件硬化的装置。
[0022]图2借助图表显示了对图1的工件进行低压渗碳和高压气淬的工艺控制；和
[0023]图3借助另一图表对三种不同的硬化方法显示了取决于距图1的工件表面的距离的锰比例。
[0024]图1显示了使合金化工件硬化的装置。该装置包括具有腔室4的硬化炉2，该腔室4具有开口6，装料单元8可通过该开口6插入腔室4中。腔室4可以通过盖10封闭。
[0025]装料单元8例如可以被设计为装料架或装料篮。工件16放置在装料单元8的网格状
底板12、14上，该工件16具有表面17，该表面17除了网格状底板上的相对小承载面外暴露于周围气体。为此，装料单元8具有开放式结构。
[0026]工件16在本情况中示例性地被设计为用于电驱动设备的驱动器的齿轮。这可以是电动汽车的电驱动设备。
[0027]工件16由包含至少一种基本元素和多种合金元素的合金组成，其中一种合金元素是锰。基本元素是铁，其与碳一起形成钢。
[0028]装料单元8具有区域1本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.使合金化工件(16)硬化的方法，该工件包含至少一种基本元素和合金元素并在硬化炉(2)内的腔室(4)中加热，其中该腔室(4)至少在一个时间段内相对于硬化炉(2)外的大气压而言封闭，其特征在于，在腔室(4)中加热牺牲单元，该牺牲单元将合金元素释放到气体中，工件从该气体中吸收合金元素，以使得工件(16)的边缘层中的合金元素的比例保持不变或增加。2.根据权利要求1所述的硬化方法，其特征在于，工件(16)具有表面(17)，并且合金元素是锰，其从牺牲单元释放的量确保工件(16)在其表面(17)上的边缘层中的锰比例为工件(16)内远离表面(17)的区域中的锰比例的至少三倍。3.根据前述权利要求中任一项所述的硬化方法，其特征在于，在所述时间段期间，腔室(4)内的压力低于大气压。4.根据权利要求3所述的硬化方法，其特征在于，工件(16)在硬化炉(2)中通入添加渗碳气体进行低压渗碳，然后在硬化炉(2)中在添加惰性气体后进行高压气淬。5.根据权利要求4所述的硬化方法，其特征在于，工件(16)在至少两个渗碳时间段(F1、F2)中进行低压渗碳，这两个渗碳时间段被扩散时间段(D2)中断，在扩散时间段中...

【专利技术属性】
技术研发人员：L，
申请(专利权)人：罗伯特，
类型：发明
国别省市：