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Published in: Production Engineering 2/2008

01-06-2008 | Production Process

Surface hardening by strain induced martensitic transformation

Authors: E. Brinksmeier, M. Garbrecht, D. Meyer, J. Dong

Published in: Production Engineering | Issue 2/2008

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Abstract

The hardness and fatigue strength achieved by strain hardening are normally noticeable lower than those attained by thermal or thermochemical heat treatments. Strain or deformation induced martensitic transformation of residual austenite can increase the strength achieved by mechanical surface hardening processes considerably. In this paper, an approach is presented where workpieces with a high content of metastable austenite are used for hardening the surface layer. The microstructure has to be sufficiently stable, in order to ensure that the material can be machined without being changed by strain induced transformation of the residual austenite. After machining, high Hertzian contact stresses are introduced by deep rolling, so that a strain induced martensitic transformation of the residual austenite takes place. At the same time deep rolling produces the surface finish of the part. By this method, a surface hardening without a heat treatment process within the production line can be realized. A conceivable use of this method could be the production of bearings or guideways.

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1.
go back to reference El-Axir MH (2000) An investigation into deep rolling. Int J Mach Tools Manuf 40:1603–1617CrossRef El-Axir MH (2000) An investigation into deep rolling. Int J Mach Tools Manuf 40:1603–1617CrossRef
2.
go back to reference Hirsch T, Wohfahrt H, Macherauch E (1987) Fatigue strength of case hardened and shot peened gears. In: Wohlfahrt H, Kopp R, Vöhringer O (eds) Shot peening: science, technology, application. DGM Informationsgesellschaft, Oberursel pp 547–560 Hirsch T, Wohfahrt H, Macherauch E (1987) Fatigue strength of case hardened and shot peened gears. In: Wohlfahrt H, Kopp R, Vöhringer O (eds) Shot peening: science, technology, application. DGM Informationsgesellschaft, Oberursel pp 547–560
3.
go back to reference Schuhbauer H-G, Bäuerle H, Müller-Stock H-W (1991) Schwingfestigkeitssteigerung schwerer Maschinenbauteile durch Schlagverfestigen. Konferenz-Einzelbericht: Moderne Fertigungs-technologien zur Lebensdauersteigerung, 17. Vortragsveranstaltung des DVM-Arbeitskreises Betriebsfestigkeit, pp 53–64 Schuhbauer H-G, Bäuerle H, Müller-Stock H-W (1991) Schwingfestigkeitssteigerung schwerer Maschinenbauteile durch Schlagverfestigen. Konferenz-Einzelbericht: Moderne Fertigungs-technologien zur Lebensdauersteigerung, 17. Vortragsveranstaltung des DVM-Arbeitskreises Betriebsfestigkeit, pp 53–64
4.
go back to reference Röttger K (2003) Walzen hartgedrehter Oberflächen. Dissertation Dr.-Ing. RWTH Aachen. Shaker Verlag, Aachen Röttger K (2003) Walzen hartgedrehter Oberflächen. Dissertation Dr.-Ing. RWTH Aachen. Shaker Verlag, Aachen
5.
go back to reference Brinksmeier E, Roth P (1990) Hochdruck-Wasserstrahlen—ein neues Verfahren zur mechanischen Randzonenverfestigung. HTM 45:300–306 Brinksmeier E, Roth P (1990) Hochdruck-Wasserstrahlen—ein neues Verfahren zur mechanischen Randzonenverfestigung. HTM 45:300–306
6.
go back to reference Tönshoff H-K, Kroos F, Marzenell C (1997) Improving fatigue strength of finished case hardened components by high-pressure water peening. Prod Engineer 4:67–72 Tönshoff H-K, Kroos F, Marzenell C (1997) Improving fatigue strength of finished case hardened components by high-pressure water peening. Prod Engineer 4:67–72
7.
go back to reference Papshev DD (1985) Effektive Methoden der mechanischen Oberflächenverfestigung.Mitteilungen aus dem Institut für Leichtbau und Ökonomische Verwendung von Werkstoffen. Dresden 24:40–43 Papshev DD (1985) Effektive Methoden der mechanischen Oberflächenverfestigung.Mitteilungen aus dem Institut für Leichtbau und Ökonomische Verwendung von Werkstoffen. Dresden 24:40–43
8.
go back to reference Schwarmann L (1994) Methoden zur Steigerung der Lebensdauer genieteter Fügungen im Flugzeugbau (Speziell das Aufdornverfahren). Konferenz-Einzelbericht: Fügen im Leichtbau, 20. Vortragsveranstaltung des DVM-Arbeitskreises Betriebsfestigkeit, pp 227–232 Schwarmann L (1994) Methoden zur Steigerung der Lebensdauer genieteter Fügungen im Flugzeugbau (Speziell das Aufdornverfahren). Konferenz-Einzelbericht: Fügen im Leichtbau, 20. Vortragsveranstaltung des DVM-Arbeitskreises Betriebsfestigkeit, pp 227–232
9.
go back to reference Plappert S (2001) Zur Steigerung der Dauerfestigkeit dickwandiger, quergebohrter Rohre durch autofrettage. Dissertation, University of Erlangen-Nürnberg Plappert S (2001) Zur Steigerung der Dauerfestigkeit dickwandiger, quergebohrter Rohre durch autofrettage. Dissertation, University of Erlangen-Nürnberg
10.
go back to reference Greuling S, Seeger T, Vormwald M (2006) Autofrettage innendruckbelasteter Bauteile. Materialwissenschaft und Werkstofftechnik 37:233–239CrossRef Greuling S, Seeger T, Vormwald M (2006) Autofrettage innendruckbelasteter Bauteile. Materialwissenschaft und Werkstofftechnik 37:233–239CrossRef
11.
go back to reference Reissner J (1999) Innovation potential of materials and their impacts on processing in forming technology. Advanced technology of plasticity, vol 1. Proc of the 6th ICTP, Sept 19–24, pp 409–418 Reissner J (1999) Innovation potential of materials and their impacts on processing in forming technology. Advanced technology of plasticity, vol 1. Proc of the 6th ICTP, Sept 19–24, pp 409–418
12.
go back to reference Wei X, Xie Q, Zhang M, Li L, Wollants P (2007) Influence of strain-induced retained austenite transformation on the dynamic tensile behaviour of TRIP-aided steels. Steel Res Int 78:554–559 Wei X, Xie Q, Zhang M, Li L, Wollants P (2007) Influence of strain-induced retained austenite transformation on the dynamic tensile behaviour of TRIP-aided steels. Steel Res Int 78:554–559
13.
go back to reference Razim C (1968) Über den Einfluß von Restaustenit auf das Festigkeitsverhalten einsatzgehärteter Probekörper bei schwingender Beanspruchung. HTM 23:1–8 Razim C (1968) Über den Einfluß von Restaustenit auf das Festigkeitsverhalten einsatzgehärteter Probekörper bei schwingender Beanspruchung. HTM 23:1–8
14.
go back to reference Kloos K-H, Kaiser B, Adelmann J (1989) Einfluß einer mechanischen Randschichtverfestigung auf die Ermüdungseigenschaften einsatzgehärteter Proben und Zahnräder. In: Broszeit E, Steindorf H (eds) Mechanische Oberflächenbehandlung—Festwalzen, Kugelstrahlen, Sonder-verfahren. DGM Informationsgesellschaft, Oberursel Kloos K-H, Kaiser B, Adelmann J (1989) Einfluß einer mechanischen Randschichtverfestigung auf die Ermüdungseigenschaften einsatzgehärteter Proben und Zahnräder. In: Broszeit E, Steindorf H (eds) Mechanische Oberflächenbehandlung—Festwalzen, Kugelstrahlen, Sonder-verfahren. DGM Informationsgesellschaft, Oberursel
15.
go back to reference Tamura I (1982) Deformation-induced martensitic transformation and transformation-induced plasticity in steels. Mater Sci 16:245–253 Tamura I (1982) Deformation-induced martensitic transformation and transformation-induced plasticity in steels. Mater Sci 16:245–253
16.
go back to reference Weiß A, Gutte H, Scheller P (2006) Deformation induced martensite formation and ist effect on transformation induced plasticity (TRIP). Steel Res Int 77:727–732 Weiß A, Gutte H, Scheller P (2006) Deformation induced martensite formation and ist effect on transformation induced plasticity (TRIP). Steel Res Int 77:727–732
17.
go back to reference Onodera H, Goto H, Tamura I (1976) Effect of volume change on martensitic transformation induced by tensile or compressive stress in polycristalline iron alloys. Proc. 1st JIM Int Symp, Kobe, Japan, pp 327–332 Onodera H, Goto H, Tamura I (1976) Effect of volume change on martensitic transformation induced by tensile or compressive stress in polycristalline iron alloys. Proc. 1st JIM Int Symp, Kobe, Japan, pp 327–332
18.
go back to reference Bayerlein M, Christ H-J, Mughrabi H (1989) Plasticity-induced martensitic transformation during cyclic deformation of AISI 304L stainless steel. Mater Sci Engineer A114:L11–L16CrossRef Bayerlein M, Christ H-J, Mughrabi H (1989) Plasticity-induced martensitic transformation during cyclic deformation of AISI 304L stainless steel. Mater Sci Engineer A114:L11–L16CrossRef
19.
go back to reference Oettel H, Martin U (2006) The nature of the TRIP-effect in metastable austenitic steels. Int J Mater Res 97:1642–1647 Oettel H, Martin U (2006) The nature of the TRIP-effect in metastable austenitic steels. Int J Mater Res 97:1642–1647
20.
go back to reference Ganesh SR, Padmanabhan KA (1994) Influence of martensite formation and grain size on room temperature low cycle fatigue behaviour of AISI 304LN austenitic stainless steel. Mater Sci Technol 10:614–620 Ganesh SR, Padmanabhan KA (1994) Influence of martensite formation and grain size on room temperature low cycle fatigue behaviour of AISI 304LN austenitic stainless steel. Mater Sci Technol 10:614–620
21.
go back to reference Garbrecht M (2006) Mechanisches Randschichthärten in der Fertigung. Dissertation Dr.-Ing. Universität Bremen, Shaker-Verlag, Aachen, ISBN 3–8322–5262–2 Garbrecht M (2006) Mechanisches Randschichthärten in der Fertigung. Dissertation Dr.-Ing. Universität Bremen, Shaker-Verlag, Aachen, ISBN 3–8322–5262–2
22.
go back to reference Lecroisey F, Pineau A (1972) Martensitic transformations induced by plastic deformation in the Fe-Ni-Cr-C system. Metall Trans 3:387–396CrossRef Lecroisey F, Pineau A (1972) Martensitic transformations induced by plastic deformation in the Fe-Ni-Cr-C system. Metall Trans 3:387–396CrossRef
23.
go back to reference Murr LE, Staudhammer KP, Hecker SS (1972) Effects of strain state and strain rate on deformation-induced transformation in 304 stainless steel: Part II. Microstructural study. Metall Trans 13A:627-663 Murr LE, Staudhammer KP, Hecker SS (1972) Effects of strain state and strain rate on deformation-induced transformation in 304 stainless steel: Part II. Microstructural study. Metall Trans 13A:627-663
Metadata
Title
Surface hardening by strain induced martensitic transformation
Authors
E. Brinksmeier
M. Garbrecht
D. Meyer
J. Dong
Publication date
01-06-2008
Publisher
Springer-Verlag
Published in
Production Engineering / Issue 2/2008
Print ISSN: 0944-6524
Electronic ISSN: 1863-7353
DOI
https://doi.org/10.1007/s11740-007-0060-6

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