Forschungsthema

Kurztitel	CNThermMod
Projektbeginn	Q4/2024
Förderung	FVA-Nr. 513/VI, IGF-Nr. 01IF23451N Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz, BMWK
Projektpartner	Leibniz-Institut für Werkstofforientierte Technologien, IWT
Kontakt	Dr.-Ing. T. Tobie

Projektbeschreibung

In den letzten Jahren hat sich zur Erzeugung höchster Randschichtfestigkeiten einsatzgehärteter Zahnräder das Carbonitrieren als sehr effektives Verfahren etabliert. Durch die gleichzeitige Modifikation der chemischen Zusammensetzung der Randschicht mit Kohlenstoff und Stickstoff bildet sich nach dem Härten ein signifikant höherer Restaustenitgehalt aus, da die hohen Kohlenstoff- und Stickstoffgehalte im oberflächennahen Bereich die Martensitstarttemperatur des Stahls maßgeblich absenken. Gleichzeitig entstehen unterschiedliche Anteile an Carbid-, Carbonitrid- und Nitridausscheidungen in der Randschicht, die ebenfalls einen Einfluss auf die Festigkeitseigenschaften der Bauteile haben.

Varianten mit unterschiedlich stark ausgeprägten und auf verschiedene Arten eingestellten Carbid-, Carbonitrid- und Nitridausscheidungen in der Randschicht können durch das Carbonitrieren realisiert werden, wobei die Entstehung und Einstellung dieser Mischgefüge bis zum jetzigen Zeitpunkt noch nicht vollumfänglich erforscht und verstanden wurde.

Untersuchungen im Rahmen des Forschungsvorhabens FVA 513 III (IGF 17903 N) [Sad17] an entsprechend hochtemperaturangelassenen Zahnrädern zeigten auf Basis weniger Stichversuche vergleichsweise hohe Grübchentragfähigkeitswerte bei gleichzeitig verbesserter Schleifbarkeit. Bislang wurden jedoch keine systematischen Untersuchungen durchgeführt, die dieses Phänomen aus werkstoff-wissenschaftlicher Sicht erklären. Außerdem wurde bisher nicht erforscht, welche Anlasstemperatur und Anlassdauer zu einem Optimum in der Zahnradtragfähigkeit führen.

Der daraus resultierende Forschungsbedarf mit dem Fokus auf der systematischen Untersuchung der Zahnradtragfähigkeit sowie der Ableitung optimaler Anlassbedingungen carbonitrierter Verzahnungen soll mit diesem Forschungsprojekt abgedeckt werden. Der wissenschaftlich-technische und wirtschaftliche Gewinn, resultierend aus der Durchführung dieses Forschungsvorhabens, ist die Nutzung von erhöhten Zahnradtragfähigkeiten bei gleichzeitigen Vorteilen in der Hartfeinbearbeitung.

 

Literatur

[Sad17] Saddei, P.; Schurer, S.; Güntner, C.: Randschichtgefüge - Alternative mehrphasige Randschichtgefüge beim Einsatzhärten zur Steigerung der Festigkeitseigenschaften von verzahnten Getriebebauteilen. Abschlussbericht; Forschungsvorhaben Nr. 513 III. Forschungsvereinigung Antriebstechnik e.V. (FVA), Frankfurt (2017).