用于对由奥氏体不锈钢制成的深拉件或冲压弯折件进行硝基渗碳的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于对由奥氏体不锈钢制成且具有小壁厚的深拉件或冲压弯折件进行硝基渗碳的方法，所述小壁厚在至少一些区域中对于这样的零件是平常的。
【背景技术】
[0002]硝基渗碳是一种用于金属的表面硬化的方法，其中要硬化的金属在其表面区中富含碳和氮。它在现有技术中已长时间确立，出于这个原因，这里不具体引用现有出版物。
[0003]在本发明的意义上，深拉件和冲压弯折件的平常小壁厚低于2000 μ m。这样的不锈钢零件借助于拉伸压缩重定形或者冲压-弯折由非常薄的片金属制造并且采取非常细工的结构。取决于使用的方法，可以制造具有变化的或者不变的壁厚的零件，其中这些零件于是完全包括小于2000 μm的壁厚或者它们在至少一些区域中具有这样的壁厚。
[0004]这些细工物品用在相当不同的技术领域，诸如例如作为变速箱中的轴承盖，ABS系统中的阀座或者作为高精度测量中用于危险物质的试样载体，并且经受极端的机械、热和化学应力。因此，对于抗腐蚀材料的需求，包括高硬度，相应地是高的。
[0005]然而，这样的硬化物品，尤其是具有高长度-直径比(纵横比)的这样的零件的质量迄今相对于机械抗力以及抗腐蚀性是差的。如果从现有技术获悉的确立的用于表面硬化的方法用于具有非常薄的壁厚的物品，那么无法产生满足质量要求的工业上可重现的表面层O
[0006]硝基渗碳的深拉制品的电子显微镜和金相检查表明，按照这种方式产生的表面层不形成周围闭合的结构。这些表面层具有相当强的裂隙，并且包括穿透表面层且其中环境和深拉制品的未硬化的核心区域进入直接接触的多个通道。按照这种方式产生的表面区域也包括许多缺陷部位和粗粒颗粒。由于这种异构配置的原因，表面层的硬度及其腐蚀性质遭受高波动的影响，以至于工业应用仅在非常有限的程度上是可能的。
[0007]这些结果的原因必须在所确立的方法的部分极端处理条件下全面看到。
[0008]因此，DE 39 33 053 Cl示出了一种用于对防锈钢制品进行硝基渗碳的方法，其中所述钢制品在熔融碱性槽液中进行处理。由于薄的壁厚的原因，这种侵蚀处理在本发明的意义上造成细工物品获得部分相当程度的腐蚀破坏，导致非常不均匀的表面层。此外，已经证明，由于不完整的表面润湿的原因，细工物品的液体处理导致不尽人意的结果。
[0009]在这个方面，EP O 588 458公开了一种用于硝化奥氏体金属的方法。在这里，将基于氟的气体应用到金属。基于氟的气体由于其反应性的原因而是高腐蚀性的，并且结果它们侵蚀性地作用于金属的表面。尽管这样造成的表面移除甚至对于具有高壁厚以及相应高数量的材料的制品是希望的，但是该表面移除在薄壁深拉和冲压-弯折物品中不能被补偿，并且导致制品表面的不可逆转的破坏。此外，那里使用的气体是高毒性、高腐蚀性的，并且包括非常危害环境的性质，因此，它们对于要使用的反应器、存储以及操作安全性提出了非常高的要求。
【发明内容】
[0010]因此，本发明的目的是提供一种用于对薄壁深拉或冲压-弯折不锈钢制品进行硝基渗碳的有效方法。
[0011]为了实现这个目的，提出了包括依照权利要求1的特征的发明。另外的优点和特征根据从属权利要求将变得清楚明白。
【具体实施方式】
[0012]本发明有利地提出了一种包括适于薄壁深拉和冲压-弯折制品的细节的温和条件的方法。
[0013]依照本发明，将制品插入用于实施该方法的烤炉中。据发现，氧和水的残留物尤其妨碍表面硬化。为了排除这些破坏性因素，将制品加热到水的沸点温度以上的温度。在这里，包含在110°c与140 °C之间的温度是优选的并且120°C是最优选的。
[0014]此外，依照本发明，烤炉中的含氧气氛将被第一气体混合物代替。因此，烤炉有利地包括气体入口和气体出口。
[0015]依照实施该工艺的一种优选方式，它可以被提供来在引入第一气体混合物之前向烤炉充满惰性气体。在这里，有利地加速氧气置换，并且降低由标准含氧气氛与第一气体混合物接触所引起的可能的潜在危险。诸如尤其是氮气或氩气之类的已知化学上不起反应的气体优选地将用作惰性气体。
[0016]除别的以外，不生锈的不锈钢包括作为合金元素的铬。由于与大气中的氧气接触，钝化且抗腐蚀氧化铬(III)层在材料表面上形成。
[0017]在用于表面硬化，尤其是硝基渗碳的方法中，非常重要的是移除该钝化氧化铬层或者对该钝化氧化铬层去钝化，以便允许碳和氮均匀扩散到不锈钢的表面区中。如果由于缺乏去钝化的原因而没有保证这点，那么扩散会在具有完好氧化铬层的区域中受阻碍，并且结果将是得到的表面层中的非均匀硬度分布。此外，在具有完好氧化铬层的区域中缺乏去钝化导致表面区域中缺陷部位的形成。这些缺陷部位最终导致不希望的降低的耐磨性并且不利地影响钢的抗腐蚀性。
[0018]依照本发明的一个优选的特征，第一气体混合物因此具有还原特性，以便避免铬的进一步氧化。此外，该气体混合物已经启动表面的去钝化。依照本发明的另一个优选的特征，第一气体混合物至少由含氢气体和含氮气体组成，并且特别优选的是HjPN 2。据发现，该气体混合物特别地结合第一工艺步骤的温和温度对于氧化铬层具有特别温和和有利的影响，而对于细工制品的表面形态没有不利的影响。
[0019]依照本发明的一个优选的特征，氧气浓度将借助于传感器连续地或者间隔地测量。在这里，连接到传感器的控制单元连续地或者间隔地将实际值与可自由选择的设定点进行比较，并且在实际值与设定点相等的情况下，控制单元使得烤炉能够执行第二工艺步骤。依照本发明的方法由此有利地高度简化，并且按照这种方式为用户最小化了可能的误差来源。
[0020]依照本发明，提供了第二工艺步骤，其中将深拉或冲压-弯折制品加热到用于表面硬化的目标温度，即第二温度。优选地，选择第二温度，使得该温度明显低于高度冷成型铁合金的再结晶温度^80°C )。在这里，有效地防止了表面形态的可能修改，由此促进了均匀表面层的形成。第二温度优选地包含在450°C与550°C之间，并且最优选地为500°C。加热阶段尤其用于氧化铬层的温和且完整的去钝化。
[0021]有利的是至少在某些温度范围内将加热速率选择得尽可能低，以便确保均匀的去钝化。关于这点，申请人发现，得到的薄壁深拉件的表面层的质量显著地遭受高加热速率的影响。在某个温度范围内，加热速率优选地包含在0.5与1°C /min之间，更优选地在0.5与0.70C /min之间，并且最优选地为0.5°C /min。其中选择该低加热速率的温度范围优选地包含在420°C与550°C之间，更优选地在450°C与500°C之间，并且最优选地在480°C与500°C之间。
[0022]依照本发明的一个特征，第一气体混合物在第二工艺步骤中将被第二气体混合物代替。在这里，据发现，到第二温度的加热阶段期间薄壁深拉件的温和去钝化优选地将由这样的气体混合物实现，该气体混合物至少由含氢气体、含氮气体以及含碳气体组成。尤其是结合低加热速率，优选地可以实现氧化铬层的特别缓慢并且因而温和且可很好控制的去钝化。
[0023]依照本发明的一个优选的特征，利用选择性地或者完全地溶解钝化层(passivelayer)的添加剂处理制品。这些添加剂尤其是指以固体或液体形式应用到物品或者烤炉中的盐化合物和/或有机物质和酸化剂。在这里，该应用优选地发生在将制品插入到烤炉中之前或者第二工艺步骤期间。为此目的，使用结合反应气体形成酸反应产物的固体和/或液体，所述反应产物在将其引入到水中的情况下将导致〈7的pH值。在这里，将物质直接应用到制品表面之上或之中被证明是特别有利的。由此，初期启动和促进均匀去钝化的局部去钝化工艺将已经在低温下启动。
[0024]作为含碳成分，优选地为碳氧化物，饱和、非饱和、脂肪族、环、杂环和/或芳香烃可以被添加到第二气体混合物。在这里，诸如尤其是一氧化碳之类的碳氧化物的使用是非常优选的。
[0025]作为含氮成分，优选地为基本的氮气，氨、胺、酰胺、酰亚胺、腈类和/或氮氧化物可以被添加到第二气体混合物。氨的使用最优选地是首选的。
[0026]在这里，此外发现，作为第二气体混合物的组分的基本氢气的使用导致特别均匀的表面层的形成。
[0027]依照本发明的一个优选的特征，温度将借助于传感器连