Abstract
Stainless steels are commonly used for high precision components, which often are exposed to corrosive media. However, their inferior tribological behaviour restrict the use of these materials in many technical applications. Thermochemical surface hardening is one way to overcome these weaknesses. Solution nitriding in the austenitic range above 1000 °C is mainly used for hardening martensitic and ferritic stainless grades. In austenitic and duplex stainless grades, however, the hardening effect is limited. Additionally, the high process temperatures combined with a necessary rapid cooling may lead to non-desired dimensional changes. Low temperature surface hardening processing below 500 °C here offers interesting alternatives for increasing the wear properties, while maintaining the corrosion resistance.
This paper demonstrates the influence of high and low process temperatures of thermochemical surface hardening treatments on the tight dimensional tolerances of a rotationally symmetrical precision component made from cold worked AISI 304. Based on these results, current and new industrial applications, which benefit from low temperature surface hardening, will be discussed.
Kurzfassung
Korrosionsbeständige Stähle werden häufig für Hochpräzisionsbauteile verwendet, die korrosiven Medien ausgesetzt sind. Ihr jedoch vergleichsweise geringes tribologisches Verhalten schränkt den Einsatz dieser Werkstoffklasse in vielen technischen Anwendungen ein. Thermochemisches Oberflächenhärten ist eine Möglichkeit, diese Einschränkung zu überwinden. Lösungsnitrieren im austenitischen Bereich über 1000 °C wird hauptsächlich zur Härtung von korrosionsbeständigen martensitischen und ferritischen Legierungen eingesetzt. Bei austenitischen und Duplex-Stählen ist der Härtungseffekt jedoch limitiert. Darüber hinaus können die hohen Prozesstemperaturen in Verbindung mit der nötigen schnellen Abkühlung zu unerwünschten maßlichen Änderungen führen. Niedertemperatur-Oberflächenhärten unter 500 °C bietet hier eine interessante Alternative zur Verbesserung der Verschleißbeständigkeit unter Beibehaltung der Korrosionsbeständigkeit.
In diesem Artikel wird der Einfluss von hohen und niedrigen Prozesstemperaturen der thermochemischen Oberflächenhärtung auf enge Maßtoleranzen eines rotationssymmetrischen Präzisionsbauteils aus kaltverformtem AISI 304 aufgezeigt. Basierend auf diesen Ergebnissen, werden aktuelle und neue industrielle Anwendungen, welche von der Niedertemperatur-Oberflächenhärtung profitieren, diskutiert.
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