(19)
(11)EP 3 286 344 B1

(12)EUROPÄISCHE PATENTSCHRIFT

(45)Hinweis auf die Patenterteilung:
26.06.2019  Patentblatt  2019/26

(21)Anmeldenummer: 16720336.3

(22)Anmeldetag:  07.04.2016
(51)Internationale Patentklassifikation (IPC): 
C21D 1/78(2006.01)
C21D 1/06(2006.01)
C22C 38/00(2006.01)
(86)Internationale Anmeldenummer:
PCT/DE2016/200174
(87)Internationale Veröffentlichungsnummer:
WO 2016/169560 (27.10.2016 Gazette  2016/43)

(54)

VERFAHREN ZUR THERMOCHEMISCH-THERMISCHEN BEHANDLUNG VON KOHLENSTOFFREDUZIERTEN STÄHLEN

METHOD FOR THE MECHANICAL-THERMAL TREATMENT OF REDUCED-CARBON STEELS

PROCÉDÉ DE TRAITEMENT THERMOCHIMIQUE-THERMIQUE D'ACIERS À TENEUR RÉDUITE EN CARBONE


(84)Benannte Vertragsstaaten:
AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR

(30)Priorität: 20.04.2015 DE 102015207111

(43)Veröffentlichungstag der Anmeldung:
28.02.2018  Patentblatt  2018/09

(73)Patentinhaber: Schaeffler Technologies AG & Co. KG
91074 Herzogenaurach (DE)

(72)Erfinder:
  • DINKEL, Markus
    97074 Würzburg (DE)
  • TROJAHN, Werner
    97464 Niederwerrn (DE)
  • SCHLEGELMILCH, Georg
    97475 Zeil (DE)


(56)Entgegenhaltungen: : 
DE-A1- 4 204 982
DE-B3-102007 044 950
DE-B3-102004 037 067
  
      
    Anmerkung: Innerhalb von neun Monaten nach der Bekanntmachung des Hinweises auf die Erteilung des europäischen Patents kann jedermann beim Europäischen Patentamt gegen das erteilte europäischen Patent Einspruch einlegen. Der Einspruch ist schriftlich einzureichen und zu begründen. Er gilt erst als eingelegt, wenn die Einspruchsgebühr entrichtet worden ist. (Art. 99(1) Europäisches Patentübereinkommen).


    Beschreibung


    [0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur thermochemisch-thermischen Behandlung von kohlenstoffreduzierten Stählen, bei denen eine Randzone eines Werkstücks, insbesondere eines Wälzlagerteiles gegenüber einem Kern einsatzgehärtet ist. Kohlenstoffreduzierte Stähle wie Einsatzstähle, Vergütungsstähle und dergleichen kommen beispielsweise in Anwendungen, beispielsweise Wälzlagern zum Einsatz, bei denen eine hohe Oberflächenhärte mit einer Restelastizität des Werkstücks gefordert ist. Verfahren zur Einsatzhärtung der Oberfläche mittels einer Carbonitrierung sind beispielsweise aus der DE 43 27 440 A1 bekannt. Hierbei wird die Randhärte des Werkstücks angehoben, so dass eine gute Tragfähigkeit bei hoher Zähigkeit und Verschleißfestigkeit erfolgt.

    [0002] Weiter beschreibt die DE 22 29 028 A ein Bauteil aus Stahl elastischer Natur, wobei dessen Kohlenstoffgehalt im inneren Bereich gering und außen höher ist und eine sorbitische oder bainitische Struktur aufweist, wobei die Dicke dieser Richtung wenigstens 10% des Stahls mit niedrigem Kohlenstoffgehalt ausmacht.

    [0003] Die DE 10 2007 044 950 B3 beschreibt ein Werkstück mit einer Kernzone mit einem Bainitgefüge und einer Randzone mit einem Mischgefüge aus Martensit und Bainit, wobei der Martensit einen Volumenanteil von wenigstens 20 % aufweist.

    [0004] Die DE 43 27 440 A1 beschreibt ein Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur thermochemisch-thermischen Behandlung von Stählen, bei denen eine Randzone eines Werkstücks mit Kohlenstoff und Stickstoff oder mit Kohlenstoff angereichert und anschließend einer martensitischen Härtung unterzogen wird.

    [0005] Aufgabe der Erfindung ist die vorteilhafte Weiterbildung eines Verfahrens zur thermochemischen-thermischen Behandlung von kohlenstoffreduzierten Stählen.

    [0006] Die Aufgabe wird durch den Gegenstand des Anspruchs 1 gelöst. Die von diesem abhängigen Ansprüche geben vorteilhafte Ausführungsformen des Gegenstands des Anspruchs 1 wieder.

    [0007] Das vorgeschlagene Verfahren betrifft die thermochemisch-thermische Behandlung von kohlenstoffreduzierten Stählen, beispielsweise Einsatzstählen, Vergütungsstählen und dergleichen mit einem Kohlenstoffgehalt von 0,1 bis 0,4 Gewichtsprozent. Das vorgeschlagene Verfahren enthält zumindest folgende Verfahrensschritte:
    1. a) Carbonitrieren der Randzone des Werkstücks in einer festgelegten Einsatzhärtetiefe mit einem Kohlenstoffanteil zwischen 0,65 und 1,2 Gewichtsprozent und einem Stickstoffgehalt von zumindest 0,1 Gewichtsprozent und maximal 0,5 Gewichtsprozent Stickstoff bei einer Temperatur zwischen 850°C und 1000°C,
    2. b) Abkühlen und Durchführung eines Austenitisierungsschritts bei einer werkstoffabhängigen Austenitisierungstemperatur zwischen 800°C und 1000°C, beispielsweise im Ofen, mittels Laser, Induktion oder dergleichen
    3. c) Behandlung des Werkstücks auf der unteren Bainitstufe bei einer Bainitisierungstemperatur von 150°C bis 250°C bis zum Erreichen eines Volumengehalts an Bainit von zumindest 50 Gewichtsprozent im Randbereich wie Randzone,
    4. d) Abkühlen des Werkstücks auf Raumtemperatur nach Erreichen eines Volumengehalts an Bainit von zumindest 50 Gewichtsprozent.,.
    wobei erfindungsgemäß nach dem Verfahrensschritt b) das Werkstück auf Temperaturen unterhalb der unteren Bainitstufe abgekühlt wird und vor Durchführung des Verfahrensschritts c) ein Zwischenglühschritt bei einer Temperatur zwischen 550°C und 650°C mit einem sich anschließenden Austenitisierungsschritt bei Austenitisierungstemperatur durchgeführt wird.

    [0008] Optional erfolgt danach ein Anlassen zwischen 120 °C und 300 °C oder Tiefkühlen bei -40 °C bis -80 °C mit anschließendem Anlassen zwischen 120 °C und 300 °C Die Gehalte an Stickstoff und Kohlenstoff werden bevorzugt im fertigen Zustand des Werkstücks nach Abschliff ermittelt.

    [0009] Durch das vorgeschlagene Verfahren weist die Randzone über die festgelegte Eindringtiefe des Werkstücks eine deutlich erhöhte Zähigkeit des Materialgefüges bei ausreichender Härte von beispielsweise größer 59 HRC auf.

    [0010] Die Abkühlung des Werkstücks auf Raumtemperatur vor und/oder nach der Behandlung in der unteren Bainitstufe kann in einem Salzwärmebad oder in einer Ofenumgebung erfolgen. Die Fortführung des Verfahrens kann in derselben Ofenumgebung erfolgen wie die Carbonitrierung.

    [0011] Während der Carbonitrierung können abgestufte Temperaturschritte, C-Pegel und/oder Stickstoffgehalte in der Gasphase durchgeführt werden. Beispielsweise kann der C-Pegel, beispielsweise ein CO-Gehalt, ein Methangehalt oder dergleichen, die Temperatur oder ein Ammoniakgehalt im Sinne eines Boost/Diffuse-Prozesses geändert werden. Typische C-Pegel für die Aufkohlung liegen zwischen 0,65 bis 1,2 % abhängig von der Verwendung der Legierung des verwendeten Stahls. Die Stickstoffgehalte in der Gasphase zur Nitrierung der Randschicht wie Randzone des Werkstoffs werden beispielsweise abhängig von Fertigungschargen von Werkstücken, von der Bauteiloberfläche des Werkstücks, der Ofenbeladung und dergleichen eingestellt.

    [0012] In einer ersten Ausführungsform des vorgeschlagenen Verfahrens kann das Werkstück nach Beendigung des Verfahrensschritts des Austenitisierens auf die untere Bainitstufe abgehärtet werden, indem das Werkstück in einem Salzwarmbad oder dergleichen abgeschreckt wird. Hierbei kann zwischen der Austenitisierung und der Bainitisierung über ein vorgegebenes Zeitintervall eine Temperatur der unteren Bainitstufe eingestellt werden.

    [0013] Erfindungsgemäß wird nach dem Verfahrensschritt der Austenitisierung das Werkstück auf Temperaturen unterhalb der unteren Bainitstufe, beispielsweise auf Raumtemperatur abgekühlt und vor Durchführung des Bainitisierens auf der unteren Bainitstufe ein Zwischenglühschritt bei einer Temperatur zwischen 550°C und 650°C mit einem sich anschließenden Austenitisierungsschritt bei Austenitisierungstemperatur durchgeführt.

    [0014] Hierbei kann sich der Austenitisierungsschritt unmittelbar an den Zwischenglühschritt anschließen, indem die Temperatur sofort erhöht wird.

    [0015] Alternativ kann zwischen dem Zwischenglühschritt und dem Austenitisierungsschritt über ein vorgegebenes Zeitintervall auf eine Temperatur unterhalb der unteren Bainitstufe, beispielsweise Raumtemperatur abgekühlt werden.

    [0016] Der Zwischenglühschritt kann zumindest 2 Stunden gehalten werden.

    [0017] Die Austenitisierungstemperatur kann zumindest bis zur kompletten Durchwärmung des Werkstücks und einem zeitlichen Sicherheitszuschlag aufrechterhalten werden. Je nach Größe des Werkstücks kann ein entsprechender Sicherheitszuschlag zwischen 5 und 60, bevorzugt 30 Minuten betragen.

    [0018] Der Verfahrensschritt zur Bainitisierung des Werkstücks kann bei Bainitisierungstemperaturen innerhalb eines vorgegebenen Temperaturintervalls erfolgen, wobei die Bainitisierungstemperatur isotherm oder mit ansteigender Temperatur geführt wird. Es versteht sich, dass die einzelnen Zeitintervalle von der Größe des Werkstücks, von den Ofeneigenschaften und dergleichen abhängig sind und je nach Größe des Werkstücks, dessen Lage im Ofen und dergleichen empirisch bestimmt oder mittels entsprechender Modellrechnungen ermittelt werden können.

    [0019] Das vorgeschlagene Verfahren wird anhand der in den Figuren 1 bis 3 dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Dabei zeigen:
    Figur 1
    ein Diagramm der Verfahrenstemperatur über die Zeit eines ersten Verfahrens mit einem abschreckenden Abhärtprozess,
    Figur 2
    ein Diagramm der Verfahrenstemperatur über die Zeit eines zweiten Verfahrens mit einem Zwischenglühschritt und
    Figur 3
    ein Diagramm der Verfahrenstemperatur über die Zeit eines dritten, gegenüber dem Verfahren der Figur 2 mit geändertem Zwischenglühschritt versehenen Verfahrens.


    [0020] Die Figuren 1 bis 3 zeigen jeweils ein Diagramm 100, 200, 300 mit der Verfahrenstemperatur T gegen die Verfahrensdauer t zur Durchführung eines thermochemischen/thermischen Verfahrens zur Behandlung von Werkstücken aus kohlenstoffreduzierten Stählen. Hierbei bewegt sich die reale Verfahrenstemperatur T zwischen der mit durchgezogenen Linien dargestellten oberen Temperatur und der durch gestrichelte Linien dargestellten unteren Temperatur.

    [0021] Die Figur 1 zeigt das Diagramm 100 mit einer Carbonitrierung des Werkstücks zwischen dem Zeitpunkt 0 und dem Zeitpunkt t1. Die Carbonitrierung erfolgt mittels eines C-Pegels zwischen 0,65 und 1,2 % mit dem Ziel einer festgelegten Einsatzhärtetiefe. Zielgröße des Randkohlenstoffgehaltes am Fertigbauteil nach Abschliff ist hierbei ein Kohlenstoffgehalt von 0,5 bis 0,9 Gewichtsprozent, während im Kern des Werkstoffs 0,1 bis 0,4 Gewichtsprozent je nach verwendetem Materialtyp vorgesehen sind. Gleichzeitig wird mittels eines vorgegebenen Ammoniakgehalts in der Gasphase Stickstoff in die Oberfläche eindiffundiert. Zielwert hier ist nach Abschliff ein Stickstoffgehalt von mindestens 0,1 Gewichtsprozent und an der Oberfläche von maximal 0,50 Gewichtsprozent.

    [0022] Die Ausführung dieser Aufkohlungs- / Aufstickungsphase erfolgt mit abgestuften Temperaturen / C-Pegeln und Ammoniakgehalten in der Gasphase. Beispielsweise wird mit einer Aufkohlung / Aufstickung bei Temperaturen größer 900°C und einem C-Pegel größer 0,9 sowie erhöhten Ammoniakgehalten begonnen. Diese Ofenatmosphäre wird konstant gehalten und nach Erreichen von ca. 90% der Einhärtetiefe erfolgt zwischen den Zeitpunkten t1, t2 ein Absenken der Ofentemperatur auf die typische Austenitisierungstemperatur zwischen 800°C und 860°C abhängig von der Zusammensetzung der verwendeten Werkstoffe. Gleichzeitig erfolgt das Absenken des C-Pegels auf 0,6 bis 0,9 und des Ammoniakgehaltes auf ca. 50% des Gehaltes des ersten Prozessschrittes. Diese Ofenatmosphäre wird bis zum Erreichen von 100% CHD (Case Hardened Depth) gehalten.

    [0023] Anschließend erfolgt zum Zeitpunkt t2 die Abschreckung des Werkstücks und zwischen den Zeitpunkten t2, t3 die Abhärtung in Form einer Bainitisierung im Salzwarmbad isotherm bei Temperaturen von 170°C bis 250°C. Alternativ kann auch mit ansteigender Temperatur im Umwandlungsprozess und einer Umsetzung in einen Niedertemperaturofen gearbeitet werden.

    [0024] Nach der Umwandlung des größten Volumenanteils des Gefüges beispielsweise bainitischen Gehalten größer 75 Gewichtsprozent kann das Werkstück an Luft bis auf Raumtemperatur abgekühlt werden. Ein anschließendes Anlassen bei 150°C bis 250°C ist optional.

    [0025] Die Figur 2 zeigt das gegenüber dem Verfahren der Figur 1 abgeänderte Verfahren mit dem Diagramm 200. Die Ausführung der Aufkohlungs- / Aufstickungsphase kann entsprechend Figur 1 zwischen den Zeitpunkten 0, t1 kontinuierlich mit gleichbleibender Temperatur / C-Pegel und Ammoniakgehalt in der Gasphase durchgeführt werden. Eine Abstufung / Absenkung des C-Pegels bzw. Temperatur und Ammoniakgehaltes im Sinne eines Boost / Diffuse-Prozesses ist ebenfalls möglich. Das Temperaturfeld der Verfahrenstemperatur T liegt zwischen 850°C und 960°C, typische C-Pegel sind 0,65 bis 1,2, abhängig von der verwendeten Legierung des Werkstücks. Die Stickstoffgehalte der Gasphase werden anhand der spezifischen Bauteiloberfläche der Ofenbeladung mit Werkstücken festgelegt.

    [0026] Anschließend an das Zeitintervall zwischen den Zeitpunkten 0, t1 erfolgende Carbonitrierung schließt sich zwischen den Zeitpunkten t1, t2 die langsame Abkühlung im Salzwarmbad oder in der Ofenatmosphäre bis auf Raumtemperatur. Im nächsten Teilschritt erfolgt ein langsames, gegebenenfalls gestuftes Aufheizen auf eine Zwischenglühtemperatur, im Bereich von 550°C bis 650°C, abhängig vom verwendeten Material des Werkstücks. Die Zwischenglühtemperatur wird für mindestens 2 Stunden gehalten. Danach erfolgt zwischen den Zeitpunkten t3, t4 die weitere Erwärmung bis auf die für den verwendeten Werkstoff typische Austenitisierungstemperatur. Diese wird gehalten, bis querschnittsabhängig eine vollständige Durchwärmung des Werkstücks erzielt ist, plus weitere 5 bis 60 Minuten, vorzugsweise 30 Minuten.

    [0027] Die Abhärtung in Form der Bainitisierung erfolgt im Salzwarmbad isotherm bei Temperaturen von 170°C bis 250°C zwischen den Zeitpunkten t4, t5. Alternativ kann auch mit ansteigender Temperatur im Umwandlungsprozess und einer Umsetzung in einem Niedertemperaturofen gearbeitet werden.

    [0028] Nach der Umwandlung des größten Volumenanteils des Gefüges, beispielsweise größer 50 Gewichtsprozent kann das Bauteil an Luft bis auf Raumtemperatur abgekühlt werden.

    [0029] Die Figur 3 zeigt im Unterschied zu dem Verfahren der Figur 2 mit dem Diagramm 200 ein leicht abgeändertes Verfahren mit dem Diagramm 300. Zunächst erfolgt nach dem Carbonitieren und Abkühlen entsprechend dem Verfahren der Figur 2 zunächst nach dem langsamen, gegebenenfalls gestuften Aufheizen auf eine Zwischenglühtemperatur im Bereich von 550°C und 650°C, abhängig von der Zusammensetzung des Werkstoffs des Werkstücks ein Halten dieser Temperatur zwischen den Zeitpunkten t2, t3 für mindestens 2 Stunden. Danach erfolgt im Unterschied zu dem Verfahren der Figur 2 eine erneute Abkühlung des Werkstücks an Luft und Halten der Raumtemperatur zwischen den Zeitpunkten t3a, t3b. Anschließend erfolgt eine Erwärmung bis auf die für den verwendeten Werkstoff typische Austenitisierungstemperatur. Diese wird zwischen den Zeitpunkten t3b, t4 gehalten bis querschnittsabhängig eine vollständige Durchwärmung des Werkstücks erzielt ist, plus weitere 5 bis 60 Minuten. Die Abhärtung entsprechend dem Verfahren der Figur 2 in Form der Bainitisierung erfolgt im Salzwarmbad isotherm bei Temperaturen von 170°C bis 250°C. Alternativ kann auch mit ansteigender Temperatur im Umwandlungsprozess und einer Umsetzung in einen Niedertemperaturofen gearbeitet werden.

    [0030] Nach der Umwandlung des größten Volumenanteils des Gefüges in Bainit mit einem Gehalt größer 50 Volumenprozent kann das Werkstück an Luft bis auf Raumtemperatur abkühlen.

    [0031] Bei den vorgeschlagenen Verfahren kann optional ein Anlassen bei 150°C bis 250°C erfolgen.


    Ansprüche

    1. Verfahren zur thermochemisch-thermischen Behandlung von kohlenstoffreduzierten Stählen mit einem Kohlenstoffgehalt von 0,1 bis 0,4 Gewichtsprozent, bei denen eine Randzone eines Werkstücks, gegenüber einem Kern einsatzgehärtet ist, umfassend folgende Verfahrensschritte:

    a) Carbonitrieren der Randzone des Werkstücks in einer festgelegten Einsatzhärtetiefe mit einem Kohlenstoffanteil zwischen 0,65 und 1,2 Gewichtsprozent und einem Stickstoffgehalt von zumindest 0,1 Gewichtsprozent und maximal 0,5 Gewichtsprozent Stickstoff bei einer Temperatur zwischen 850°C und 1000°C,

    b) Abkühlen und Durchführung eines Austenitisierungsschritts bei einer werkstoffabhängigen Austenitisierungstemperatur zwischen 800°C und 1000°C,

    c) Behandlung des Werkstücks auf der unteren Bainitstufe bei einer Bainitisierungstemperatur von 150°C bis 250°C bis zum Erreichen eines Volumengehalts an Bainit von zumindest 50 Gewichtsprozent,

    d) Abkühlen des Werkstücks auf Raumtemperatur nach Erreichen eines Volumengehalts an Bainit von zumindest 50 Gewichtsprozent im aufgekohlten Bereich,
    dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Verfahrensschritt b) das Werkstück auf Temperaturen unterhalb der unteren Bainitstufe abgekühlt wird und vor Durchführung des Verfahrensschritts c) ein Zwischenglühschritt bei einer Temperatur zwischen 550°C und 650°C mit einem sich anschließenden Austenitisierungsschritt bei Austenitisierungstemperatur durchgeführt wird.


     
    2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass nach Verfahrensschritt d) ein Anlassen des Werkstücks bei 150°C bis 250°C gegebenenfalls nach einer Tiefkühlung zwischen - 40°C und -80°C erfolgt.
     
    3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Abkühlung des Werkstücks gemäß Verfahrensschritt b) und/oder d) in einem Salzwärmebad oder in einer Ofenumgebung erfolgt.
     
    4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass während des Verfahrensschritts a) abgestufte Temperaturschritte, C-Pegel und/oder Stickstoffgehalte in der Gasphase durchgeführt werden.
     
    5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass nach Beendigung des Verfahrensschritts b) auf die untere Bainitstufe abgehärtet wird.
     
    6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Zwischenglühschritt und dem Austenitisierungsschritt auf eine Temperatur unterhalb der unteren Bainitstufe abgekühlt wird.
     
    7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Zwischenglühschritt zumindest 2 Stunden gehalten wird.
     
    8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Austenitisierungstemperatur zumindest bis zur kompletten Durchwärmung des Werkstücks und einem zeitlichen Sicherheitszuschlag aufrechterhalten wird.
     
    9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Bainitisierungstemperatur isotherm oder mit ansteigender Temperatur durchgeführt wird.
     


    Claims

    1. Method of thermochemical-thermal treatment of reduced-carbon steels having a carbon content of 0.1 to 0.4 per cent by weight, in which an edge zone of a workpiece has been case-hardened relative to a core, comprising the following method steps:

    a) carbonitriding the edge zone of the workpiece at a fixed case hardening depth with a carbon content between 0.65 and 1.2 per cent by weight and a nitrogen content of at least 0.1 per cent by weight and at most 0.5 per cent by weight of nitrogen at a temperature between 850°C and 1000°C,

    b) cooling and performing an austenitization step at a material-dependent austenitization temperature between 800°C and 1000°C,

    c) treating the workpiece in the lower bainite range at a bainitization temperature of 150°C to 250°C until attainment of a volume content of bainite of at least 50 per cent by weight,

    d) cooling the workpiece to room temperature after attainment of a volume content of bainite of at least 50 per cent by weight in the carburized region,
    characterized in that, after method step b), the workpiece is cooled down to temperatures below the lower bainite range and, prior to performance of method step c), an intermediate annealing step is conducted at a temperature between 550°C and 650°C with a subsequent austenitization step at austenitization temperature.


     
    2. Method according to Claim 1, characterized in that, after method step d), the workpiece is annealed at 150°C to 250°C, optionally after refrigeration between -40°C and -80°C.
     
    3. Method according to Claim 1 or 2, characterized in that the cooling of the workpiece in method step b) and/or d) is effected in a salt heating bath or in a furnace environment.
     
    4. Method according to any of Claims 1 to 3, characterized in that, during method step a), graduated temperature steps, C levels and/or nitrogen contents in the gas phase are conducted.
     
    5. Method according to any of Claims 1 to 4, characterized in that, after method step b) has ended, hardening is effected to the lower bainite range.
     
    6. Method according to any of Claims 1 to 5, characterized in that, between the intermediate annealing step and the austenitization step, cooling is effected to a temperature below the lower bainite range.
     
    7. Method according to any of Claims 1 to 6, characterized in that the intermediate annealing step is continued for at least 2 hours.
     
    8. Method according to any of Claims 1 to 7, characterized in that the austenitization temperature is maintained at least until complete through-heating of the workpiece plus a safety margin time.
     
    9. Method according to any of Claims 1 to 8, characterized in that the bainitization temperature is run through isothermally or with rising temperature.
     


    Revendications

    1. Procédé de traitement thermochimico-thermique d'aciers à teneur réduite en carbone ayant une teneur en carbone de 0,1 à 0,4 pour cent en poids, selon lequel une zone de bord d'une pièce est cémentée par rapport à un noyau, comprenant les étapes de procédé suivantes :

    a) la carbonitration de la zone de bord de la pièce à une profondeur de cémentation fixée avec une proportion de carbone comprise entre 0,65 et 1,2 pour cent en poids et une teneur en azote d'au moins 0,1 pour cent en poids et d'au plus 0,5 pour cent en poids d'azote à une température comprise entre 850 °C et 1 000 °C,

    b) le refroidissement et la réalisation d'une étape d'austénisation à une température d'austénisation dépendante du matériau comprise entre 800 °C et 1 000 °C,

    c) le traitement de la pièce au niveau de la bainite inférieure à une température de bainitisation de 150 °C à 250 °C jusqu'à l'obtention d'une teneur volumique en bainite d'au moins 50 pour cent en poids,

    d) le refroidissement de la pièce à température ambiante après l'obtention d'une teneur volumique en bainite d'au moins 50 pour cent en poids dans la zone carburée,
    caractérisé en ce qu'après l'étape de procédé b), la pièce est refroidie à des températures inférieures au niveau de la bainite inférieure et, avant la réalisation de l'étape de procédé c), une étape de recuit intermédiaire à une température comprise entre 550 °C et 650 °C est réalisée avec une étape d'austénisation ultérieure à une température d'austénisation.


     
    2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'après l'étape de procédé d), un revenu de la pièce a lieu à une température de 150 °C à 250 °C, éventuellement après un refroidissement compris entre -40 °C et -80 °C.
     
    3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le refroidissement de la pièce selon l'étape de procédé b) et/ou d) a lieu dans un bain salin chaud ou dans un environnement de four.
     
    4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que des étapes de traitement thermique, des niveaux de C et/ou des teneurs en azote échelonnés dans la phase gazeuse sont réalisés pendant l'étape de procédé a).
     
    5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'un durcissement au niveau de la bainite inférieure a lieu après la fin de l'étape de procédé b).
     
    6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'un refroidissement à une température inférieure au niveau de la bainite inférieure a lieu entre l'étape de recuit intermédiaire et l'étape d'austénisation.
     
    7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que l'étape de recuit intermédiaire est maintenue pendant au moins 2 heures.
     
    8. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que la température d'austénisation est maintenue au moins jusqu'au réchauffement complet de la pièce et un supplément de sécurité dans le temps.
     
    9. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que le traitement thermique de bainitisation est réalisé de manière isotherme ou avec une température croissante.
     




    Zeichnung











    Angeführte Verweise

    IN DER BESCHREIBUNG AUFGEFÜHRTE DOKUMENTE



    Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde ausschließlich zur Information des Lesers aufgenommen und ist nicht Bestandteil des europäischen Patentdokumentes. Sie wurde mit größter Sorgfalt zusammengestellt; das EPA übernimmt jedoch keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.

    In der Beschreibung aufgeführte Patentdokumente