Investigation of distortion behaviour of machine components due to carburizing and quenching∗

Abstract

Machine components (gear wheels and pinions) made from low-carbon structural steels were gas or low pressure carburized to a standard case depth of 0.7 mm, nitrogen gas- or oil-quenched and tempered to a resulting surface hardness of 60 HRC. The dimensional (shrinkage, growth) and shape distortion (out-of-roundness, out-of-flatness, teething deviations in transversal as well as longitudinal direction), caused by these treatment methods were measured. Also the positional effect in the test batch on the distortion and core hardness was assessed, in order to establish a relationship between these parameters and to find a possibility to optimize the process in future. Finally, the distortion was correlated to the core hardness as well as the case-hardening-depths and the relationship between hardness and distortion was established.

Kurzfassung

Maschinenbauteile (Zahnräder und Ritzel) aus Baustählen mit niedrigem Kohlenstoffgehalt wurden im Gas oder mit Niederdruckverfahren auf die gebräuchliche Kohlungstiefe von 0,7 mm aufgekohlt, mit Stickstoff oder mit Öl abgeschreckt und auf eine Oberflächenhärte von 60 HRC angelassen. Die Maßänderungen (Schrumpfen, Wachsen) und die Formänderungen (Rundheitsfehler, Ebenheitsfehler, Teilungsfehler in Längs- und in Umfangsrichtung), die durch diese Wärmebehandlungen entstanden sind, wurden gemessen. Weiterhin wurde der Einfluss der Lage der Teile in den Versuchschargierungen auf Verzug und Kernhärte untersucht, um die Wechselwirkung dieser Einflussgrößen kennen zu lernen, so dass der Prozess zukünftig optimiert werden kann. Abschließend wurde der Verzug mit der Kernhärte und der Einsatzhärtungstiefe korreliert und der Zusammenhang zwischen Härte und Verzug dargestellt.