例如大约800摄氏度)的温度下对环材料进行恢复退火和再结晶来消除先前的卷制过程(即第五步骤V)的加工硬化效应。此后，在第七加工步骤VII中，金属环32被校准，即它们绕着两个转动辊安装并通过迫使所述辊分开而被拉伸至预定圆周长度。在该第七加工步骤VII中，内应力分布也被施加在金属环32上。
[0019]此后，金属环32在两个加工步骤(即第八加工步骤VIII的沉淀硬化或时效处理和第九加工步骤IX的气体软氮化)中进行热处理。尤其地，这两种热处理都涉及将金属环32在包含受控的气体保护气氛的工业炉或熔炉中进行加热，所述气体保护气氛对于时效处理而言通常包括氮气和一些(例如体积百分数为大约5%的)氢气，且对于气体软氮化而言通常包括氮气、氢气和氨气。根据金属环32的基础材料(即马氏体钢的合金成分)以及针对金属环32所期望的力学特性，这两种热处理都通常在400摄氏度至500摄氏度的温度范围内进行，且分别可持续大约45分钟至多于120分钟。
[0020]最后，多个如此加工的金属环32径向地堆叠(即嵌套)以形成环组31，如进一步地在图3中在最后绘出的(即第十一)加工步骤XI中所示。显然，环组31的金属环32必须被合适地选择尺寸，例如必须在圆周长度上稍微不同以使金属环32能够彼此围绕着适配。为此所得到的环组31的金属环32通常有目的地在之前的(即第十)加工步骤X中从很多圆周长度不同、但是已知的金属环32中选择。
[0021]作为一般说明应当注意，以上所述的整体传动带3制造方法仅作为示例。其多种次要的和甚至是主要的改进是已知的。例如，将时效和氮化的热处理作为单独的加工步骤执行是已知的，即将上述第八和第九加工步骤VII1、IX同时执行是已知的。该后一结合的时效和氮化热处理仅在以下情况下被认为是可行的:完成环材料的时效处理(至期望的程度)所需的时间相对较短，尤其是在完成时效处理与完成环(表面)材料的氮化(至期望的程度)所需的时间近似相同的情况下。
[0022]图4提供了金属环32(显示其氮化层34和芯部35)的示意性剖视图。根据现有技术，金属环32制成为具有氮化层34，所述氮化层34的厚度Tnsl为金属环32在径向上的总厚度Tr的大约18%。
[0023]在图5的理想图表中，绘出了环材料的硬度H(根据韦氏硬度测试测得)关于离金属环32的外表面的距离D (即深度D)的关系，所述深度D在该示例中表示为总环厚度Tr的百分比。图5中表明，环材料的在氮化层34中的硬度H逐渐地降低，而这种硬度H在环芯部35中基本不变，从而在硬度H相对于深度D曲线中的“拐点” K限定了氮化层34的厚度Tnsl。实际上，在这种硬度H相对于深度D曲线中通常将产生更逐渐变化的过渡，在该情况下氮化层34的厚度Tnsl被确定为:对于氮化层34的径向外部分的硬度H相对于深度D轮廓线的直线外推与环芯部35的(平均)硬度H的交点。
[0024]根据传统教导并针对上述传动带3，氮化层34的厚度Tnsl应为金属环32的总厚度Tr的10% -20%，该范围确实没有例外地在实际中应用。然而，根据本公开并结合环芯部35处的材料的小于550HV1.0的相对较低的硬度，可应用范围值为总环厚度Tr的22% -28%的更厚的氮化层34。图6通过以此限定的传动带金属环构件32的硬度H相对于深度D曲线给出了该传动带金属环构件32的一个示例。在由图6表示的金属环32的该示例实施例中，氮化层34的厚度Tnsl为金属环32的总厚度Tr的23%，且环芯材的硬度为490HV1.00
[0025]通过使相对较厚的氮化层34能够形成在金属环32的外表面处，所述第九加工步骤IX的气体软氮化的持续时间被延长。这种延长的氮化持续时间显然本身是不合乎要求的，然而，在目前考虑的情况中，所述第八加工步骤VIII的沉淀硬化能够在相同的时间范围内完成，因此硬化和氮化这两种热处理能够在单独的、结合的加工步骤中有益地同时施加于金属环32。
[0026]另外，已经确定了目前考虑的、相对较厚的氮化层34在结合了硬度小于550HV1.0的相对较软的环芯部35的情况下效果特别好。并且这种环芯部硬度H无论如何都应高于400HV1.0，以便向金属环32提供用于在传动带3中应用的充分的力学强度。最后，根据本公开，硬度H相对于深度D曲线中的所述拐点K位于图6中所标示的区域“ca”内。
[0027]在本公开的教导中，宽范围的马氏体钢成分能够在这种结合的沉淀硬化和氮化的单独的加工步骤中进行热处理，尤其地是先前被认为对于传动带3中的应用来说是不合适的或至少不太合适的这种成分。更尤其地，在本公开的教导中，用于金属环32的马氏体钢基本材料不需要包括目前应用的相对较大量的钴或其他沉淀物形成或催化元素。
[0028]除了前述说明书的全部内容和附图的所有详细内容之外，本公开还涉及和包括权利要求的所有特征。权利要求中带括号的附图标记不限制其范围，而是仅作为相应特征的不具约束力的示例。权利要求的特征可根据具体情况单独地应用于指定的产品或指定的过程，但是也可在其中应用这种特征中的两个或多个的组合。
[0029]由本公开所代表的本发明不限于本文明确提出的实施方式和/或示例，而是还包括其修改、改进和实际应用，尤其包括本领域专业人员力所能及范围内的那些修改、改进和实际应用。
【主权项】
1.一种金属环(32)，其预定用作无级变速器的传动带(3)或至少用于无级变速器的传动带(3)中，所述无级变速器具有两个带轮和传动带(3)，所述金属环(32)由马氏体钢制成，所述马氏体钢的成分包括:质量百分比为17%-19%的镍、质量百分比为4%-6%的钼、质量百分比为4% -6%的钴、质量百分比为0.5% -1.5%的铬、质量百分比为0.5% -1.5%的铝和质量百分比小于0.1%的钛、且其余的是铁，所述金属环(32)提供有氮化表面层(34)和位于该氮化表面层(34)内的芯部(35)，其特征在于，所述金属环(32)具有的氮化表面层(34)的厚度(Tnsl)的范围为所述金属环(32)的总厚度尺寸(Tr)的24% -28%,所述金属环(32)的被所述氮化表面层(34)包裹的芯部(35)的硬度为至少400HV1.0到至多 500HV1.00
2.根据权利要求1所述的金属环(32)，其特征在于，所述氮化表面层(34)的厚度(Tnsl)是所述金属环(32)的所述总厚度尺寸(Tr)的大约25%。
3.根据权利要求1或2所述的金属环(32)，其特征在于，所述总厚度尺寸(Tr)为0.15mm-0.20mmo
4.一种用于制造金属环(32)的方法，所述金属环(32)预定用作无级变速器的传动带(3)或至少用于无级变速器的传动带(3)中，所述无级变速器具有两个带轮和传动带(3)，所述金属环(32)由马氏体钢制成，所述马氏体钢的成分包括:质量百分比为17% -19%的镍、质量百分比为4% -6%的钼、质量百分比为4% -6%的钴、质量百分比为0.5% -1.5%的铬、质量百分比为0.5% -1.5%的铝和质量百分比小于0.1%的钛、且其余的是铁，其特征在于，在气体软氮化的加工步骤中，所述金属环(32)提供有氮化表面层(34)和沉淀物，所述氮化表面层(34)为所述金属环(32)的总厚度尺寸(Tr)的24% -28%，由此所述金属环(32)的被所述氮化表面层(34)包裹的芯部(35)的硬度为至少400HV1.0到至多500HV1.00
【专利摘要】本发明涉及一种用于无级变速器的传动带(3)中的金属环(32)，所述金属环(32)由沉淀硬化金属制成并设有被包裹在金属环(32)的氮化表面层(34)中的芯部(35)，所述氮化表面层的厚度(Tnsl)为金属环(32)的总厚度(Tr)的24％-28％。此外，金属环(32)的芯部(35)的硬度范围在400HV1.0至500HV1.0。
【IPC分类】C22C38-30, F16G5-16
【公开号】CN104728344
【申请号】CN201410814767
【发明人】B·彭宁斯
【申请人】罗伯特·博世有限公司
【公开日】2015年6月24日
【申请日】2014年12月23日