HTM Journal of Heat Treatment and Materials

Published by De Gruyter

Volume 60 Issue 3

Issue of HTM Journal of Heat Treatment and Materials

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Journal Overview

Inhalt/Contents

May 2, 2013

Kurzfassungen/Summaries

May 2, 2013

Vorwort

May 2, 2013

Fachbeiträge/Technical Contributions

May 2, 2013

Neue Werkzeugwerkstoffe aus Pulvermischungen^∗

T. Schneiders, H. Berns, W. Theisen

Page range: 112-123

Abstract

Kurzfassung Die Pulvermetallurgie bietet verschiedenste Möglichkeiten, Werkzeugwerkstoffe herzustellen. Ein bekannter Weg ist die Erzeugung von Metall-Matrix-Verbundwerkstoffen (MMC) durch Mischen und heißisostatisches Pressen (HIP) von Werkzeugstahlpulver mit Hartpartikeln. Im ersten Teil dieser Arbeit werden die monolithischen Hartpartikel durch Cluster von feinen Hartphasen ersetzt. Auf diese Weise erhält man Werkstoffe mit einer zweistufigen Dispersion von Hartphasen. Diese Werkstoffe weisen gegenüber den reinen Werkzeugstählen einen erhöhten Verschleißwiderstand sowie eine bessere Bruchzähigkeit als MMC auf. Da es bei der Herstellung dieser Werkstoffe z.T. zu Interdiffusion kommt, liegt es nahe, diesen Effekt zur Herstellung weiterer Werkstoffe auszunutzen. Im zweiten Teil der Untersuchungen wurde dies durch Zugabe von Grafit und zum Teil auch Elementpulvern zu Werkzeugstahlpulver umgesetzt. Dieses Diffusionslegieren ermöglicht eine In situ-Hartphasenerzeugung während des HIP-Prozesses. Es können Gefüge mit feinerer oder gröberer Carbidstruktur erzeugt werden, die durch Schmelzmetallurgie oder konventionelles Pulververdüsen nicht darzustellen sind.

May 2, 2013

Ergebnisse, Konsequenzen und Perspektiven des Sprühkompaktierens

A. Schulz, H. Vetters, H.-W. Zoch, K. Bauckhage, U. Fritsching, V. Uhlenwinkel

Page range: 124-131

Abstract

Kurzfassung Der folgende Beitrag gibt einen Überblick über die Aktivitäten des Sonderforschungsbereiches 372 “Sprühkompaktieren” der Deutschen Forschungsgemeinschaft, eine Darstellung der Thematik und der Schwerpunkte der Forschungsaktivitäten auf dem Gebiet werkstoffbezogener Forschung metallischer Legierungen von Werkstoffverbunden und Verbundwerkstoffen, ausgehend von Eisen-, Kupfer- und Nickelbasis-Legierungen bis hin zu Aluminium- und Leichtmetalllegierungen sowie von Versuchen zur Herstellung von MMCs (Metall-Matrix-Verbunden) und Legierungen, die mit konventioneller Gießtechnik nicht hergestellt werden können. Unter Berücksichtigung der steuerbaren Abkühlvorgänge, die eine gezielte Einstellung der Mikrostruktur sprühkompaktierter Werkstoffe ermöglichen, wird eine Abschätzung des Entwicklungspotenzials von neuen Verstärkungs- und Matrixwerkstoffen zu “Supremewerkstoffen” vorgenommen.

May 2, 2013

Mechanische Eigenschaften von sprühkompaktiertem Stahl 100Cr6

Teil 4 von: Werkstoffentwicklung durch Sprühkompaktieren am Beispiel des Stahles 100Cr6

R. Tinscher, H. Bomas

Page range: 132-141

Abstract

Kurzfassung Wie in Teil 1–3 beschrieben, bietet das Sprühkompaktieren von Stählen in Kombination mit einem nachfolgenden Warmwalzen und einem bainitischen Härten eine ausgezeichnete Basis zur Erzeugung homogener, seigerungsfreier hochfester Werkstoffzustände [1–3]. Zur Charakterisierung der auf diesem Wege erzeugten Werkstoffzustände hinsichtlich ihrer mechanisch-technologischen Eigenschaften wurden Zug- und Wöhlerversuche durchgeführt. Die Prüfung der Dauerfestigkeit in Querrichtung erforderte ferner die Entwicklung einer Kleinschwingprobe. Im Teil 4 dieser Arbeit werden die Ergebnisse der statischen mechanischen Prüfung und der Ermüdungsversuche dargestellt und denen von konventionell erzeugtem 100Cr6 gegenübergestellt.

May 2, 2013

Auswirkung zyklischer Temperaturänderungen beim Laserstrahlhärten auf den Randschichtzustand von vergütetem 42CrMo4

T. Mioković, V. Schulze, O. Vöhringer, D. Löhe

Page range: 142-149

Abstract

Kurzfassung Bei der Laserstrahlhärtung von Stählen lassen sich bei geeigneter Temperatur-Zeit-Führung durch Gefüge, Eigenspannungs- und Verfestigungszustand charakterisierte Randschichtzustände erzeugen, die verbesserte mechanische und tribologische Eigenschaften aufweisen. Das Spektrum der bei derartigen Behandlungen erzielbaren Zustände ist, insbesondere bei zyklischen Temperaturänderungen, bislang nicht untersucht. In der vorliegenden Arbeit werden daher systematische Untersuchungen zum Laserstrahlhärten mit zyklischen Temperaturänderungen am niedriglegierten Vergütungsstahl 42CrMo4 vorgestellt. Die unter Variation von Erwärmgeschwindigkeit, Abkühlgeschwindigkeit, Zyklenzahl und Minimaltemperatur entstehenden Gefüge werden anhand der sich einstellenden Härtetiefenprofile analysiert und bewertet.

May 2, 2013

Randzonenhärtung von Vergütungsstahl mit Sprühabschreckung

Einfluss der Düsenanordnung auf das Härteergebnis und zerstörungsfreie Bestimmung der Randzonenhärte mittels Harmonischen-Analyse von Wirbelstromsignalen

M. Bernard, M. van Well, W. Reimche, Fr.-W. Bach

Page range: 150-157

Abstract

Kurzfassung Im Rahmen des Sonderforschungsbereiches 489 “Prozesskette zur Herstellung präzisionsgeschmiedeter Hochleistungsbauteile” sollen Bauteile direkt aus der Schmiedewärme mittels Sprühabschreckung wärmebehandelt werden. Zur Einstellung einer Bauteilrandzone mit definierter Randhärte und Einhärtungstiefe wird ein Zweistoffdüsenfeld entwickelt. In vorangegangenen Untersuchungen wurden Grundlagenuntersuchungen zum Einfluss von Abstand, Druck und Volumenstrom auf das Härteergebnis durchgeführt. Das Ziel dieser Arbeiten war, den Einfluss der Düsenanordnung auf das Härteergebnis zu ermitteln. Mit dem Ziel der gleichmäßigen Aufhärtung flächiger Bereiche liegen jetzt Erkenntnisse über den einzuhaltenden Düsenabstand zwischen mehreren Düsen und dem Abstand zwischen den Düsen und dem abzuschreckenden Bauteil vor. Zur schnellen zerstörungsfreien Bestimmung der lokalen Randzonenhärte wurde die Harmonischen-Analyse von Wirbelstromsignalen mithilfe von FEM-Simulationen weiterentwickelt und an das Prüfproblem angepasst. Die durch eine Weiterentwicklung der Harmonischen-Analyse von Wirbelstromsignalen möglich gewordene hochaufgelöste und gleichzeitig schnelle Erfassung der Härte an ebenen und gekrümmten Flächen erlaubt eine gute Beurteilung der mittels Spraykühlung erzielten Aufhärtung von Bauteilfunktionsflächen.

May 2, 2013

Hochtemperaturaufkohlung mit Härtung nach isothermischer Umwandlung

Auswirkungen auf die Maß- und Formänderungen von verzugsempfindlichen Zahnrädern

B. Clausen, H. Surm, F. Hoffmann, H.-W. Zoch

Page range: 158-165

Abstract

Kurzfassung Durch eine Anhebung der Aufkohlungstemperatur kann die Aufkohlungsdauer beim Einsatzhärten erheblich reduziert werden. In Niederdruck-Aufkohlungsprozessen sind höhere Temperaturen anlagentechnisch problemlos erreichbar, begrenzender Faktor ist hier die Feinkornstabilität der Einsatzstähle. In einem Forschungsvorhaben wurde nach Plasmaaufkohlung bei 1100 °C eine isothermische Umwandlung in der Perlitstufe zur Kornrückfeinung genutzt. Die Auswirkungen dieser Maßnahme auf die Maß- und Formänderungen verzugsempfindlicher Zahnräder werden hier diskutiert.

May 2, 2013

Düsenfeldanpassung bei der flexiblen Gasabschreckung

Vergleichmäßigung des Härteergebnisses am Beispiel einer abgesetzten Welle

M. Brzoza, E. Specht, J. Ohland, Th. Lübben, O. Belkessam, U. Fritsching, P. Mayr

Page range: 166-172

Abstract

Kurzfassung Die Abschreckung mit Gasen bietet eine umweltschonende Alternative zur Flüssigkeitsabschreckung. Durch die flexible Einstellung des Düsenfeldes lassen sich außerdem örtlich unterschiedliche Wärmeübergangskoeffizienten und damit Abkühlbedingungen einstellen. Dieser Vorteil kommt im Besonderen bei geometrisch komplexen Bauteilen zum Tragen, denn ein ideal homogener Wärmeübergang über die Werkstückoberfläche kann zu starken Maß- und Formänderungen und zu Ungleichmäßigkeiten in der erzielten Härte des Bauteils führen. Ein Düsenfeld bietet jedoch die Möglichkeit, komplexe Bauteile mit einem angepassten Wärmeübergangsfeld abzuschrecken. Aus diesem Grunde werden in dieser Arbeit Auslegungsrichtlinien für einen werkstückangepassten, ortsabhängigen Wärmeübergang bei der flexiblen Gasabschreckung im Düsenfeld zur Minimierung des Bauteilverzuges und der Vergleichmäßigung des Härteprofils sowie Reduzierung der Eigenspannungen am Beispiel der Abschreckung einer abgesetzten Welle aufgezeigt.

May 2, 2013

Bauweise und Funktion eines neuartigen Großkammer-Vakuumofens zum Härten von schweren Formen und Gesenken^∗

Th. Wingens, B. Edenhofer, U. Wingens

Page range: 173-177

Abstract

Kurzfassung Ein neuartiger horizontaler Einkammer-Vakuumofen mit Hochdruck-Gasabschreckung bis 15 bar in Stickstoffgas bei radialer Gasanströmung erlaubt die Härtung von schweren, dickwandigen Gesenken bis zu maximalen Chargengewichten von 5000 kg. Die hierfür nötige Gasströmung durch den gesamten Chargenraum von 1500 mm × 2500 mm × 1000 mm (B × L × H) wird mittels eines effektiven Gasumwälzers, angetrieben durch einen leistungsstarken Motor von knapp 800 kW Spitzenleistung, erzeugt. Mit dieser neuen Ofentechnik wird die Nutzung der Hochdruck-Gasabschrecktechnik für große, schwere Werkstücke zu neuen Anwendungsbereichen erweitert. Dies wird anhand einiger Anwendungsbeispiele großer Chargen und der dabei erzielten Ergebnisse dargelegt.

May 2, 2013

Erfahrungen mit der IVANIT-Sonde

Teil 1: Praktische Nutzung der IVANIT-Sonde zur Kontrolle von Nitr(ocarbur)ierprozessen ^∗

I. Kleffmann, H. Steinmann, R. Hoffmann

Page range: 178-182

Abstract

Kurzfassung In diesem Artikel wird über Anwendungen einer Druckmesssonde zur Atmosphärenkontrolle beim Gasnitrieren und -nitrocarburieren berichtet. Die von der IVA Industrieöfen GmbH entwickelte IVANIT-Sonde ist ein hervorragendes Informations- und Kontrollelement mit geringem Messaufwand, das sich bereits in vielen Lohn- und Betriebshärtereien bewährt hat. Die Sonde ermittelt in regelmäßigen Abständen mehrmals über jeweils kurze Zeitspannen den Ammoniakzerfall während eines Nitr(ocarbur)ierprozesses. Mit der Sonde ist es daher insbesondere möglich, unabhängig von anderen Messeinrichtungen diese Prozesse hinsichtlich ihrer Reproduzierbarkeit auf das zu erwartende Nitr(ocarbur)ierergebnis hin zu überwachen. Ein mit der Sonde ermittelter, so genannter IVANIT-Wert gibt zudem einen Hinweis auf den Ammoniakverbrauch. Damit erhält der Anwender einen Anhaltswert für die erforderliche Ammoniakfrischgasmenge. Die IVANIT-Sonde zeichnet sich durch eine lange Lebensdauer bei ständigem Einsatz aus.

May 2, 2013

Herstellung von mikrostrukturierten Spritzgussformen für ein Operationsleuchten-System

L. Autschbach, E. Brinksmeier, W. Preuß, O. Riemer

Page range: 183-189

Abstract

Kurzfassung Für die Fertigung komplexer optischer Oberflächen und Mikrostrukturen sind Diamantbearbeitungsverfahren wie das Drehen und Fräsen mit monokristallinen Diamantwerkzeugen fest etabliert. Für spezielle Anwendungen sind diese Fertigungsverfahren allerdings aufgrund ihrer geometrischen und kinematischen Limitierungen nicht immer ohne weiteres einsetzbar [1]. Der folgende Artikel fokussiert auf die Weiterentwicklung eines Konturbohr- und eines Profil-Umfangsfräsverfahrens zur Herstellung von Spritzgussformen für einen strukturierten Ring-Reflektor eines großen neuartigen offenen Operationsleuchten-Systems. Das Ziel des neuen Beleuchtungssystems ist es, eine Ausleuchtung bei hoher Homogenität im Fokusbereich ohne thermische Beeinflussungen und eine hohe Anzahl an Fokuspunkten in der Tiefe zu erreichen. Das System besteht aus einer Gasentladungslampe in Kombination mit einem offenen multi-konvexen Ringreflektor.

About this journal

HTM is a bilingual (German-English) independently assessed and periodical standard publication that provides reports on all aspects of heat treatment and material technology in research and production. By publishing trend-setting contributions to research and practical experience reports, HTM helps in answering scientific questions as well as regarding investment decisions in the industry. All articles are subject to thorough, independent peer review.
HTM is the official organ of AWT – the Association of Heat Treatment and Materials Technology.

Volume 60 Issue 3

Issue of HTM Journal of Heat Treatment and Materials

Inhalt

Kurzfassungen

Zum 60sten Jahrgang der HTM

Neue Werkzeugwerkstoffe aus Pulvermischungen∗

Abstract

Ergebnisse, Konsequenzen und Perspektiven des Sprühkompaktierens

Abstract

Mechanische Eigenschaften von sprühkompaktiertem Stahl 100Cr6

Teil 4 von: Werkstoffentwicklung durch Sprühkompaktieren am Beispiel des Stahles 100Cr6

Abstract

Auswirkung zyklischer Temperaturänderungen beim Laserstrahlhärten auf den Randschichtzustand von vergütetem 42CrMo4

Abstract

Randzonenhärtung von Vergütungsstahl mit Sprühabschreckung

Einfluss der Düsenanordnung auf das Härteergebnis und zerstörungsfreie Bestimmung der Randzonenhärte mittels Harmonischen-Analyse von Wirbelstromsignalen

Abstract

Hochtemperaturaufkohlung mit Härtung nach isothermischer Umwandlung

Auswirkungen auf die Maß- und Formänderungen von verzugsempfindlichen Zahnrädern

Abstract

Düsenfeldanpassung bei der flexiblen Gasabschreckung

Vergleichmäßigung des Härteergebnisses am Beispiel einer abgesetzten Welle

Abstract

Bauweise und Funktion eines neuartigen Großkammer-Vakuumofens zum Härten von schweren Formen und Gesenken∗

Abstract

Erfahrungen mit der IVANIT-Sonde

Teil 1: Praktische Nutzung der IVANIT-Sonde zur Kontrolle von Nitr(ocarbur)ierprozessen∗

Abstract

Herstellung von mikrostrukturierten Spritzgussformen für ein Operationsleuchten-System

Abstract

Neue Werkzeugwerkstoffe aus Pulvermischungen^∗

Bauweise und Funktion eines neuartigen Großkammer-Vakuumofens zum Härten von schweren Formen und Gesenken^∗

Teil 1: Praktische Nutzung der IVANIT-Sonde zur Kontrolle von Nitr(ocarbur)ierprozessen ^∗