HTM Journal of Heat Treatment and Materials

Published by De Gruyter

Volume 63 Issue 6

Issue of HTM Journal of Heat Treatment and Materials

Contents
Journal Overview

Inhalt/Contents

May 31, 2013

Herrn Dr. mont. Bernd Edenhofer zum 65. Geburtstag

Johann Grosch, Stefan Hock, Eric J. Mittemeijer, Hans-Werner Zoch

Page range: 304-304

Fachbeiträge/Technical Contributions

May 31, 2013

Cementite-layer formation by ferritic nitrocarburising

Dr.mont. Bernd Edenhofer dedicated to his 65. birthday

A. Leineweber, E. J. Mittemeijer

Page range: 305-314

Abstract

Massive cementite surface-layers can be prepared upon gaseous nitrocarburising of α-iron substrates, where the ammonia contained in the gas atmosphere suppresses the otherwise occurring metal dusting and sooting reactions. The growth kinetics and properties of such cementite layers have been reviewed, in particular in view of possible deliberate generation of such layers in the course of commercial heat-treatment processes.

May 31, 2013

Einfluss des Anlassens auf Eigenschaften einsatzgehärteter Bauteile

Dr.mont. Bernd Edenhofer dedicated to his 65. birthday

K. Dressel, J. Grosch

Page range: 315-325

Abstract

Kurzfassung An gehärteten und an angelassenen Proben aus den Einsatzstählen 16MnCr5 und 17CrNiMo6 wurden das Schwingfestigkeitsverhalten bei Umlaufbiegung, das Bruchverhalten im Biegeversuch mit langsamer und mit schlagartiger Laststeigerung und das Schleifverhalten untersucht. Anlassen verbessert erwartungsgemäß die Duktilität des einsatzgehärteten Randgefüges und die Zähigkeit des Verbunds aus hartem Randgefüge und weicherem Kerngefüge. Das Zeitfestigkeitsverhalten der angelassenen Gefüge ist bei beiden Werkstoffen gravierend schlechter als das Zeitfestigkeitsverhalten der gehärteten Gefüge. Anlassen verschlechtert ebenfalls die Dauerfestigkeitswerte gegenüber den gehärteten Gefüge, ausgenommen die P = 5%-Werte des Stahls 17CrNiMo6. Die Ergebnisse bestätigen den Kenntnisstand, dass bei gleichen Schleifbedingungen (und harten Gefügezuständen) angelassene Gefüge besser schleifbar sind als gehärtete Gefüge.

May 31, 2013

Beeinflussung der Randschicht durch die Einsatzhärtung*

Herrn Dr. mont. Bernd Edenhofer zum 65. Geburtstag gewidmet

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

Page range: 326-336

Abstract

Kurzfassung Die Randschichteigenschaften beeinflussen maßgeblich die Dauerschwingfestigkeit einsatzgehärteter Stähle. Mit Randschichteigenschaften sind dabei nicht nur die Rauheitskennwerte gemeint, sondern insbesondere die Eigenschaften der „inneren“ Randschicht, welche durch den Aufkohlungsprozess beeinflusst werden. Es ist bekannt, dass atmosphärische Gasaufkohlungsprozesse Randoxidation erzeugen. Insbesondere die dabei an Korngrenzen gebildeten Oxide können als scharfe Kerben wirken. In den Oxiden sind Legierungselemente gebunden, wodurch der Gehalt an im Austenit gelöst vorliegenden Legierungselementen reduziert wird. Am Ende eines Gasaufkohlungsprozesses kann es durch eine unzureichend kontrollierte Atmosphäre und/oder beim Entladen durch Luft zu Entkohlungserscheinungen auf der Oberfläche kommen. Beide Effekte reduzieren die Härtbarkeit und können dadurch zur Ausbildung nichtmartensitischer Gefügebestandteile in der Randschicht führen. Sie bewirken außerdem eine Änderung des lokalen Zeit-Temperatur-Umwandlungsverhaltens, wodurch es zu einer Reduzierung der erwarteten Druckeigenspannungen in der Randschicht kommen kann. Bei der Aufkohlung im Niederdruck treten keine Randoxidation und keine Entkohlung auf. Die theoretische Dauerfestigkeit im Niederdruck aufgekohlter Proben ist daher er-heblich höher als die im Gas aufgekohlter Proben. Im Niederdruckaufkohlungsprozess werden jedoch andere beeinflussende Effekte, wie Manganeffusion, thermisches Ätzen und Carbidbildung, in der Randschicht beobachtet. Diese Arbeit gibt einen Überblick über die verschiedenen Randschichteinflüsse und wie sich diese auf die Dauerfestigkeit auswirken. Weiterhin wird über Möglichkeiten berichtet, diese Randschichtbeeinflussungen zu reduzieren.

May 31, 2013

Zusammenhang zwischen Konstitution und Wärmebehandelbarkeit hochfester austenitischer Stähle

Herrn Dr.mont. Bernd Edenhofer zum 65. Geburtstag gewidmet

H. Berns, S. Riedner

Page range: 337-341

Abstract

Kurzfassung Nichtrostende austenitische Stähle wie X40CrMnN18-18 mit ≈ 0,6 Masse-% Stickstoff erreichen eine hohe Streckgrenze und Kaltverfestigung, neigen aber in dickeren Bauteilen zu unerwünschten Karbid- oder Nitridausscheidungen beim Abschrecken von Lösungsglühtemperatur. Durch Berechnung eines optimalen Verhältnisses (C/N) op gelingt es, das Phasenfeld des homogenen Austenits zu tieferer Temperatur T op zu erweitern, wodurch die Ausscheidung in einen kälteren Bereich verschoben und damit verzögert wird. Durch Zusatz von Kupfer steigt T op deutlich an, während Molybdän diese Temperatur kaum beeinflusst. Seinem Gehalt sind aber Grenzen durch die Stabilisierung der σ-Phase gesetzt. Von 0,85 Masse-% (C+N) bis 1,07 Masse-% (C+N) nimmt die 0,2 % Dehngrenze von 561 MPa auf 604 MPa zu und die wahre Bruchspannung von 2020 MPa auf 2545 MPa bei einer Bruchdehnung von 67% bis 74%. Die Berechnung der Konstitution legt nahe, wegen möglicher Ausscheidungen beim Abschrecken den (C+N)-Gehalt und damit die erzielbare Festigkeit zu senken, wenn die Bauteildicke steigt.

May 31, 2013

Untersuchung des Korrosionsverhaltens von nichtrostenden Stählen nach einer thermochemischen Behandlung bei tiefen Temperaturen

Herrn Dr.mont. Bernd Edenhofer zum 65. Geburtstag gewidmet

Ch. Eckstein, H.-J. Spies, H. Biermann, A. Franke

Page range: 342-350

Abstract

Kurzfassung An nitrierten, carburierten und nitrocarburierten Proben der Stähle X5CrNi18-10, X2CrNiMoN17-12-2 und X2CrNiMoN22-5-3 wurden elektrochemische Untersuchungen zum Einfluss der Behandlungsbedingungen auf das Korrosionsverhalten durchgeführt. Dabei wurde festgestellt, dass in 0,05 M H 2 SO 4 aufgenommene Stromdichte-Potenzial-Kurven außerordentlich sensibel auf eine Chromverarmung der Matrix durch die beginnende Ausscheidung von Chromnitriden an Korngrenzen reagieren. Die Korrosionsstromdichten im gesamten Bereich der Stromdichte-Potenzial-Kurve erhöhen sich deutlich. Ein daraus abgeleitetes Kriterium für den Beginn des Zerfalls des expandierten Austenits ermöglicht eine Beschreibung seiner Stabilität in Abhängigkeit von der Behandlungstemperatur und -zeit. Die ermittelten Zusammenhänge bestätigten in erster Näherung ein von Bell [1] für den X2CrNiMoN17-12-2 mitgeteiltes isothermes Stabilitätsdiagramm. Der expandierte Kohlenstoffaustenit γ C zeichnet sich gegenüber dem expandierten Stickstoffaustenit γ N durch eine höhere thermische Stabilität aus. Kontrollierte Schichtabträge ermöglichten eine Prüfung der Änderung des Korrosionsverhaltens der Randschicht mit wachsendem Oberflächenabstand.

May 31, 2013

Wärmebehandlungs-Simulation bei ZF – Anwendungsentwicklung und Vorhersage der Kernhärte an Bauteilen**

Herrn Dr.mont. Bernd Edenhofer zum 65. Geburtstag gewidmet

J. Kleff, St. Hock, D. Wiedmann

Page range: 351-361

Abstract

Kurzfassung Bekannt gewordene Projekte zur Simulation der Wärmebehandlung beschäftigen sich vorrangig mit der Vorhersage von Maß- und Formänderungen an Proben und einfachen Bauteilen. Diese Arbeiten sind in der Regel sehr aufwändig und komplex und können deshalb im industriellen Alltag kaum durchgeführt werden. Die ZF Friedrichshafen AG hat mit eigenen Arbeiten zur Simulation der Wärmebehandlung begonnen und sich zunächst auf die Vorhersage der Kernhärte von einsatzgehärteten Getriebebauteilen konzentriert. Diese Aufgabenstellung ist im Vergleich zur Berechnung des Verzuges deutlich einfacher zu bewältigen, liefert aber zuverlässigere Ergebnisse und bringt für die Auslegung von Bauteilen hinsichtlich Geometrie, Werkstoff und Wärmebehandlung einen großen Nutzen. Berichtet wird über die Anwendungsentwicklung zur Bestimmung von ZTU-Schaubildern für ZF-Einsatzstähle und zur Ermittlung der Abschreckcharakteristik von hier verwendeten Abschreckölen. Vergleiche von Rechnung und Messung der Härteverläufe an unterschiedlichen Bauteilen zeigen die gute Qualität der Vorhersage. Typische Fragestellungen in der Planungsphase von Neuteilen werden aufgeworfen und die Antworten darauf beispielhaft mittels der Simulation mit Nachweis im Experiment gegeben.

May 31, 2013

Ermittlung der Materialdaten zur Simulation des Durchhärtens von Komponenten aus 100Cr6

Teil 2: Parameter zum Umwandlungsverhalten – Beurteilung des Datensatzes anhand von Bauteilversuchen – Diskussion – Zusammenfassung und Ausblick *

C. Acht, M. Dalgic, F. Frerichs, M. Hunkel, A. Irretier, Th. Lübben, H. Surm

Page range: 362-371

Abstract

Kurzfassung Der Sonderforschungsbereich 570 „Distortion Engineering – Verzugsbeherrschung in der Fertigung“ an der Universität Bremen hat sich als ein Ziel die Bestimmung signifikanter Einflussgrößen und Wechselwirkungen auf den Verzug über die gesamte Fertigungskette von ausgewählten Bauteilen gesetzt, um die wesentlichen Mechanismen der Verzugsentstehung zu identifizieren. In diesem Zusammenhang kommt der Simulation eine große Bedeutung zu, da hiermit die zeitliche Entwicklung der Vorgänge auch lokal im Bauteil analysiert werden können. Hieraus können dann die signifikanten Vorgänge der Verzugsentstehung abgeleitet werden. Für die Simulation muss ein qualitativ hochwertiger Datensatz als Grundvoraussetzung angesehen werden. In der vorliegenden Arbeit wird daher über das Vorgehen sowie die Herausforderungen bei der Erstellung eines Datensatzes für den Wälzlagerstahl 100Cr6 berichtet. Als einschränkende Bedingung soll dieser Datensatz zunächst nur für die Berechnung einer durchgreifenden martensitischen Härtung bei einem definierten Austenitisierungszustand gelten. Neben den thermophysikalischen und -mechanischen Kenngrößen werden die Parameter zur Beschreibung einer martensitischen Umwandlung angegeben. Die Güte des erstellten Datensatzes wird aus dem Vergleich von berechneten und experimentell ermittelten Ergebnissen hinsichtlich Maß- und Formänderungen sowie der Eigenspannungen von Wälzlagerringen nach einer martensitischen Härtung diskutiert.

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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.

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Herrn Dr. mont. Bernd Edenhofer zum 65. Geburtstag

Cementite-layer formation by ferritic nitrocarburising

Dr.mont. Bernd Edenhofer dedicated to his 65. birthday

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Einfluss des Anlassens auf Eigenschaften einsatzgehärteter Bauteile

Dr.mont. Bernd Edenhofer dedicated to his 65. birthday

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Beeinflussung der Randschicht durch die Einsatzhärtung*

Herrn Dr. mont. Bernd Edenhofer zum 65. Geburtstag gewidmet

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Zusammenhang zwischen Konstitution und Wärmebehandelbarkeit hochfester austenitischer Stähle

Herrn Dr.mont. Bernd Edenhofer zum 65. Geburtstag gewidmet

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Untersuchung des Korrosionsverhaltens von nichtrostenden Stählen nach einer thermochemischen Behandlung bei tiefen Temperaturen

Herrn Dr.mont. Bernd Edenhofer zum 65. Geburtstag gewidmet

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Wärmebehandlungs-Simulation bei ZF – Anwendungsentwicklung und Vorhersage der Kernhärte an Bauteilen**

Herrn Dr.mont. Bernd Edenhofer zum 65. Geburtstag gewidmet

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Ermittlung der Materialdaten zur Simulation des Durchhärtens von Komponenten aus 100Cr6

Teil 2: Parameter zum Umwandlungsverhalten – Beurteilung des Datensatzes anhand von Bauteilversuchen – Diskussion – Zusammenfassung und Ausblick*

Abstract

Teil 2: Parameter zum Umwandlungsverhalten – Beurteilung des Datensatzes anhand von Bauteilversuchen – Diskussion – Zusammenfassung und Ausblick *