DE3434759C2 - - Google Patents
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- DE3434759C2 DE3434759C2 DE19843434759 DE3434759A DE3434759C2 DE 3434759 C2 DE3434759 C2 DE 3434759C2 DE 19843434759 DE19843434759 DE 19843434759 DE 3434759 A DE3434759 A DE 3434759A DE 3434759 C2 DE3434759 C2 DE 3434759C2
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- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
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- C21D1/18—Hardening; Quenching with or without subsequent tempering
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Description
Die Erfindung betrifft ein gattungsgemäßes Verfahren
zur Herstellung von statisch und/oder dynamisch
hochbelastbaren Maschinenteilen unter Verwendung eines
mikrolegierten Stahles.
Gemäß der DE-OS 32 01 204 ist es schon bekannt, für hochbelastbare
Maschinenteile mikrolegierte, ausscheidungshärtende
Stähle zu verwenden. Mit den dort angegebenen
Stahlzusätzen und Behandlungsweisen konnten jedoch häufig
erstrebte günstige Kombinationen von Festigkeits-
und Zähigkeitswerten nicht erreicht werden. Hierfür sind
nachstehende Gründe maßgebend.
Mit den Festlegungen nach der DE-OS 32 01 204 wurde angestrebt,
sowohl ein bis zu 4%iges Legieren mit Chrom,
Nickel und Molybdän als auch das energieaufwendige Vergüten
bei Teilen mit großen Querschnitten zu ersparen,
das bei Stahlarten mit den genannten Zusätzen bis dato
notwendig war, um diesen die gewünschte Festigkeit und
Zähigkeit zu geben. Die angestrebten Eigenschaften werden
erreicht mit Kohlenstoff-Manganstählen mit Mikrozugaben
wie Vanadium, Niob, Zirkon, Bor und Aluminium, die sich
beim Abkühlen im ferritisch-perlitischen Grundgefüge in
kleinsten Nitriden, Karbiden und Karbonitriden ausscheiden.
Aus der DE-OS 32 01 204 sind in Übereinstimmung mit
dem Erfindungsgegenstand mikrolegierte Stähle bekannt,
die sowohl im Kohlenstoffgehalt zwischen 0,3 und 0,6%
liegen, als auch bei den Bestandteilen von S, Cr,
Ni, Cu, V, Nb, Zr und B mit den Gehalten der Erfindung
weitgehende Übereinstimmung besitzen. In dieser
Druckschrift sind Querschnitte ab etwa 40 cm² bis etwa
500 cm² genannt. Als Ausgangstemperaturen für den
Abkühlungsprozeß nennt die DE-OS 32 01 204 Temperaturen
bis zu etwa 1000°C und als Abkühlungsmittel
ruhende und bewegte Luft.
Da hierbei nur Kühlung in ruhender oder bewegter Luft
vorgesehen ist, was nur wenig unterschiedliche Kühlungsverläufe
durchzuführen erlaubt, erfordert dies die wesentlichen
Zusätze innerhalb den jener Druckschrift zugrunde
liegenden weiten Analysebereichen in bezug zum
jeweiligen Bauteilquerschnitt auf ganz bestimmte Werte
sehr genau einzustellen, was besonders für Mangan gilt.
Wird zum Beispiel zum Erreichen der in der DE-OS 32 01 204
angegebenen Festigkeits- und Zähigkeitswerte ein Kohlenstoffgehalt
von etwa 0,45% Gewichtsanteil genommen -
also etwa der Mittelwert des angegebenen Analysenfeldes
- dann werden je nach Kühlungsart bei dem angegebenen
Mindestquerschnitt Mangangehalte von 1,6% beziehungsweise
1,1% Gewichtsanteile sinnvoll sein, wie
man den ZTU-Diagrammen für entsprechende Stahlzusammensetzungen
entnehmen kann. Bei größeren Querschnitten
wird entsprechend mehr Mangan nötig sein. Eine Steigerung
des Mangangehaltes über 1,8% Gewichtsanteile hinaus
verliert jedoch an Bedeutung, weil mit zunehmendem Mangangehalt
der Festigkeitsabfall bei Ferrit- und Perlitbildung
während langsamerer als optimaler Kühlgeschwindigkeit
immer geringer wird. Abweichungen davon sind,
wie in jener Druckschrift angegeben, abgesehen von
ganz bestimmten Abstimmungen der Mikrozusätze, entweder
mit verändertem Kohlenstoffgehalt oder entsprechenden
Chrom- und/oder Molybdänbeigaben möglich. Ausgehend von
einem anderen Kohlenstoffgehalt, innerhalb der angegebenen
Grenzen, wird es aber schwieriger, die festgelegten
Mindestwerte von Festigkeit und Zähigkeit zugleich
zu erreichen oder zu übertreffen, ohne die Bearbeitbarkeit
zu verschlechtern oder durch die oben erwähnten
größeren Legierungszugaben den Stahl zu verteuern.
Untersuchungen an Mikrolegierungsstählen mit Kühlung
in ruhender oder undefiniert etwas bewegter Luft ergaben,
daß deren Elastizität (proportionale Dehnung)
mehr oder weniger niedriger als ihre Streckgrenze ist.
Abgesehen davon, daß diese Auswirkung sehr unterschiedlich
auftritt, fällt die Elastizität dabei meistens
stärker an den Rändern ab. Die Ursache dafür ist noch
nicht bekannt. Weil dieses zerstörungsfrei nur schwer
zu bestimmende Merkmal von ausschlaggebender Bedeutung
für Bauteile ist, die mit großer Zugvorspannung belastet
wurden, wie z. B. Schrauben und ähnliche Teile, muß
dessen Auftreten zuverlässig verhütet werden. Der bei
höher manganhaltigen Stählen übliche Zähigkeitsabfall
zum Kern von Bauteilen hin ist häufig unerwünscht,
weshalb eine Behandlungsweise gebraucht wird, bei der
dies ohne nachteiligen Einfluß auf andere Kennwerte
verhütet wird; denn die Erreichbarkeit von Festigkeit,
Zähigkeit und anderer Kennwerte des Stahles in erwünschten
Verhältnissen zueinander ermöglicht günstige Auslegung
der daraus herzustellenden Bauteile.
Es ist dementsprechend Aufgabe der Erfindung, für die
Herstellung von statisch und/oder dynamisch hochbelastbaren
Maschinenteilen aus vergleichsweise billigen mikrolegierten
Stählen ein Verfahren anzugeben, mit dem
für solche Stähle nach bisherigen Behandlungsmethoden
bislang nicht erreichte Festigkeits- und Zähigkeitswerte
erzielbar sind, dahingehend, daß in den Maschinenteilen
die Streckgrenze vom Rand zum Kern hin nur geringfügig,
bei besonders hohen Randwerten maximal bis
zu 20% abnimmt,
die Proportionalitätsgrenze bei niedrigem Mangangehalt fast gleich und bei höherem Mangangehalt nur geringfügig niedriger als die Streckgrenze ist und auch wie letztere zum Kern hin entsprechend abfällt und
das Verhältnis Streckgrenze zu Bruchfestigkeit stets größer als 0,65 ist und etwa bis zu 0,8 gehen kann.
die Proportionalitätsgrenze bei niedrigem Mangangehalt fast gleich und bei höherem Mangangehalt nur geringfügig niedriger als die Streckgrenze ist und auch wie letztere zum Kern hin entsprechend abfällt und
das Verhältnis Streckgrenze zu Bruchfestigkeit stets größer als 0,65 ist und etwa bis zu 0,8 gehen kann.
Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß durch ein Verfahren
mit den im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen
Merkmalen und Maßnahmen gelöst. Vorteilhafte
Ausführungsformen dieses Verfahrens sind in den Unteransprüchen
angegeben.
Ausscheidungshärten mikrolegierten Stahles wird nicht
nur von der Kühlgeschwindigkeit und Art der Wärmeabführung
in Abstimmung zu den Makro- und Mikrolegierungszusätzen
beeinflußt. Auch Anfangs- und Endtemperaturen
der Bereiche bestimmter Kühlungsverläufe sind dafür wesentlich.
Zum Vergleich: In der DE-OS 32 01 204 wurde
Kühlungsbeginn unter 1000°C als vorteilhaft festgestellt.
Bei vorliegender Erfindung ist die Verformungsendtemperatur,
die zugleich Kühlungsbeginntemperatur
sein kann, zwischen 800 und 1150°C festgelegt.
Da Stahl im Rahmen seiner Verarbeitung stets um einen
gewissen Betrag warmverformt wird, empfiehlt es sich,
die Ausscheidungshärtung während der Abkühlung davon zu
bewirken, um bei dem Verfahren mit minimalem Energieaufwand
auszukommen. Dies bereitet einige Probleme; denn
die von den erstrebten Bauteileigenschaften abhängigen,
mitunter nur wenig über dem Umwandlungsbereich liegenden
Kühlungsausgangstemperaturen, müssen entweder Verformungsendtemperaturen
sein, oder durch Erwärmung von
tieferen Temperaturen aus erreicht werden. Untersuchungen
ergaben, daß Abstimmung der Mikro- und Makrozusätze
zueinander innerhalb der mit dieser Erfindung festgelegten
Grenzen es ermöglichen bei Kühlungsausgangstemperaturen
bis zu 1150°C noch die in Verbindung
mit hoher Festigkeit vorgesehene Mindestkerbschlagzähigkeit
zu erhalten. Für beliebige Erfordernisse günstigstmögliche
Kombinationen von Festigkeit und Zähigkeit
sind aber völlig unabhängig von der tatsächlichen
Verformungsendtemperatur mit ganz geringem Nachwärmeaufwand
erreichbar. Dazu ist nur erforderlich das Abkühlen
vom Verformungsprozeß in beliebiger Geschwindigkeit
bis zu einer völligen ferritisch-perlitischen Umwandlung
vorzunehmen. Dieses Abstoppen
der Vorkühlung ist mit entsprechenden schon verfügbaren
Geräten günstig zu steuern. Von da aus muß dann auf
die für die erstrebten Eigenschaften nötige Kühlungsausgangstemperatur
um etwa 250 bis 300°C auf 820 bis
950°C wieder angewärmt und nur ganz kurz diese Temperatur
gehalten werden, bevor mit entsprechender Kühlgeschwindigkeit
abgekühlt wird.
Auch durch Kombination der Mikrozusätze, so daß über einen
langen Kühlungsablauf stets Ausscheidungshärten stattfindet,
kann gleichzeitig hohe Zähigkeit sowie hohe
statische und dynamische Festigkeit erzielt werden. Die
Zähigkeit kann bis in den Kern der Bauteile hinein so
groß wie an den Rändern sein, wenn der verwendete Stahl
möglichst wenig Grundlegierungszusätze hat und mit
schnellkühlenden Medien mit entsprechend einstellbarer
Kühlwirkung so gekühlt wird, daß Bainitbildung gerade
noch vermieden wird.
Nachstehend ist das erfindungsgemäße Verfahren
detailliert beschrieben.
Das erfindungsgemäße Verfahren dient generell
zur Herstellung von statisch und/oder dynamisch
hochbelastbaren Maschinenteilen, bei denen es sich
um Kurbelwellen, Nockenwellen, Achsen, Räder,
insbesondere Zahnräder, Deckel, Kupplungsteile,
Schrauben, Lenkhebel, Werkzeughalter und dergl.
handeln kann. Vorgenannte beispielhafte Aufzählung
von Maschinenteilen soll deren Art jedoch in
keiner Weise beschränken, sondern nur mögliche
Anwendungen der erfindungsgemäßen Verfahren aufzeigen.
Für Maschinenteile mit einem Querschnitt bis zu
etwa 200 cm² wird ein mikrolegierter Stahl verwendet,
der (angegeben in Gewichtsprozent) 0,3
bis 0,65% Kohlenstoff, weniger als 1,2% Silizium,
0,3 bis 0,8% Mangan, weniger als 0,065% Schwefel,
insgesamt 0 bis 0,7% Chrom und/oder Nickel und/
oder Kupfer und/oder Molybdän, 0,005 bis 0,025%
Stickstoff, und als ausscheidungshärtende und/oder
feinkornbildende Elemente insgesamt 0,05 bis 0,20%
Vanadium und/oder Niob und/oder Titan und/oder
Aluminium und/oder Zirkon, ferner 0,0005 bis 0,005%
Bor, Rest Eisen und erschmelzungsbedingte Verunreinigungen
aufweist, wobei der Chrom- und Mangananteil
insgesamt nicht größer als 1,0% ist.
Aus einem solchen Stahl hergestellte Maschinenteile
werden nach einem Formgebungsprozeß
einer speziellen Wärmebehandlung
unterzogen. Dabei werden die Maschinenteile
erfindungsgemäß in einem ersten Verfahrensschritt
ausgehend von einer Temperatur, bei der
das Gefüge ferritisch-perlitisch ist, auf eine
Temperatur im Bereich zwischen 800°C und 1000°C
erwärmt. Von dieser Temperatur ausgehend werden
die solchermaßen erwärmten Maschinenteile dann
gesteuert abgekühlt, und zwar
- a) durch einen Gasstrom oder ein flüssiges oder als Sprühnebel zerstäubtes Kühlmittel oder durch Wirbelschichtbildung,
- b) mit einer im verwendeten Maschinenteilwerkstoff unter Vermeidung einer nennenswerten Bainitbildung eine Ausscheidungshärtung und/ oder Feinkornbildung sowie ein möglichst vollständiges ferritisch-perlitisches Gefüge bewirkenden Abkühlungsgeschwindigkeit von 1,5°C bis 10°C pro Sekunde,
- c) auf eine Temperatur, die um wenigstens 50°C unterhalb jener Temperatur liegt, bei der die Umwandlung des Maschinenteilgefüges in Ferrit und Perlit beendet ist.
Eine solche wie vorstehend beschriebene gesteuerte
Abkühlung ist bei den gleichen dort zugrundeliegenden
Maschinenteilen - also mit einem Querschnitt
bis zu 200 cm² und Stahl wie angegeben - mit gleich
hervorragenden Ergebnissen auch für den Fall anwendbar,
daß die Maschinenteile nach einem Warmumformen
durch Walzen, Schmieden oder Pressen
eine Endverformungstemperatur im Bereich
zwischen 800°C und 1150°C haben. Die Maschinenteile
sind dann direkt aus dieser Endverformungstemperatur
gesteuert in gleicher Weise abzukühlen,
wie vorstehend beschrieben.
Für Maschinenteile mit einem Querschnitt von über
50 cm² bis etwa 500 cm² wird ein mikrolegierter Stahl
verwendet, der (angegeben in Gewichtsprozent) 0,3
bis 0,65% Kohlenstoff, weniger als 1,2% Silizium,
0,8 bis 1,2% Mangan, weniger als 0,065% Schwefel,
insgesamt 0 bis 0,7% Chrom und/oder Nickel und/
oder Kupfer und/oder Molybdän, 0,005 bis 0,025%
Stickstoff, und als ausscheidungshärtende und/
oder feinkornbildende Elemente insgesamt 0,05 bis
0,20% Vanadium und/oder Niob und/oder Titan und/
oder Aluminium und/oder Zirkon, ferner 0,0005 bis
0,005% Bor, Rest Eisen und erschmelzungsbedingte
Verunreinigungen aufweist, wobei der Chrom- und
Mangananteil insgesamt nicht größer als 1,4% ist.
Auch hier werden die aus einem solchen Stahl hergestellten
Maschinenteile nach einem
Formgebungsprozeß einer speziellen Wärmebehandlung
unterzogen und dabei ausgehend von einer
Temperatur, bei der das Gefüge ferritisch-
perlitisch ist, auf eine Temperatur im Bereich
zwischen 800°C und 1000°C erwärmt. Von dieser Temperatur
ausgehend werden die Maschinenteile dann
gesteuert abgekühlt, und zwar
- a) durch ein gasförmiges oder flüssiges oder als Sprühnebel zerstäubtes Kühlmittel oder durch Wirbelschichtkühlung,
- b) mit einer im verwendeten Maschinenteilwerkstoff unter Vermeidung einer nennenswerten Bainitbildung eine Ausscheidungshärtung und/ oder Feinkornbildung sowie ein möglichst vollständiges ferritisch-perlitisches Gefüge bewirkenden Abkühlungsgeschwindigkeit von 0,5°C bis 5°C pro Sekunde,
- c) auf eine Temperatur, die um wenigstens 50°C unterhalb jener Temperatur liegt, bei der die Umwandlung des Maschinenteilgefüges in Ferrit und Perlit beendet ist.
Eine wie vorstehend beschriebene gesteuerte Abkühlung
ist bei den gleichen dort zugrundeliegenden
Maschinenteilen (Querschnitt etwa 50 cm² bis
etwa 500 cm², Stahl wie angegeben) auch für den
Fall mit gleichhervorragenden Ergebnissen anwendbar,
daß die Maschinenteile nach einem Warmumformen
durch Walzen, Schmieden oder Pressen noch eine Endverformungstemperatur
im Bereich zwischen 800°C
und 1150°C haben. Die Maschinenteile sind dann
unmittelbar aus dieser Endverformungstemperatur
gesteuert in gleicher Weise abzukühlen, wie vorstehend
beschrieben.
Für Maschinenteile mit einem Querschnitt mehr als
30 cm² bis über 2000 cm², um langsamere Abkühlung
zu ermöglichen, ist ein mikrolegierter Stahl mit
höherem Mangangehalt zu verwenden, der (angegeben
in Gewichtsprozent) 0,30 bis 0,65% Kohlenstoff, weniger
als 1,2% Silizium, mehr als 1,2% Mangan, weniger
als 0,065% Schwefel, insgesamt 0 bis 0,7%
Chrom und/oder Nickel und/oder Kupfer und/oder
Molybdän,
0,005 bis 0,025% Stickstoff, und als ausscheidungshärtende
und/oder feinkornbildende Elemente insgesamt
0,05 bis 0,20% Vanadium und/oder Niob und/oder
Titan und/oderAluminium und/oder Zirkon, ferner
0,0005 bis 0,005% Bor, Rest Eisen und erschmelzungsbedingte
Verunreinigungen aufweist, wobei der Chrom-
und Mangananteil insgesamt nicht größer als 2,6% ist.
Auch in diesem Fall werden die aus einem solchen
Stahl hergestellten Maschinenteile nach einem
Formgebungsprozeß einer speziellen
Wärmebehandlung unterzogen und dabei ebenfalls
ausgehend von einer Temperatur, bei der das Gefüge
ferritisch-perlitisch ist, auf eine Temperatur
im Bereich zwischen 800°C und 1000°C erwärmt. Von
dieser Temperatur ausgehend werden dann die so
erwärmten Maschinenteile gesteuert abgekühlt, und
zwar
- a) durch ein gasförmiges oder flüssiges oder als Sprühnebel zerstäubtes Kühlmittel oder durch Wirbelschichtkühlung,
- b) mit einer im verwendeten Maschinenteilwerkstoff unter Vermeidung einer nennenswerten Bainitbildung eine Ausscheidungshärtung und/ oder Feinkornbildung sowie ein möglichst vollständiges ferritisch-perlitisches Gefüge bewirkenden Abkühlungsgeschwindigkeit von kleiner als 1°C pro Sekunde,
- c) auf eine Temperatur, die um wenigstens 50°C unterhalb jener Temperatur liegt, bei der die Umwandlung des Maschinenteilgefüges in Ferrit und Perlit beendet ist.
Eine wie vorstehend beschriebene gesteuerte Abkühlung
ist bei den gleichen dort zugrundeliegenden
Maschinenteilen auch für den Fall mit gleich
hervorragenden Ergebnissen anwendbar, daß die
Maschinenteile nach einem Warmumformen durch
Walzen, Schmieden oder Pressen noch eine Endverformungstemperatur
im Bereich zwischen 800°C
und 1150°C haben. Die Maschinenteile sind
dann unmittelbar aus dieser Endverformungstemperatur
gesteuert in gleicher Weise abzukühlen, wie
vorstehend beschrieben.
Für die meisten Maschinenteile, bei denen eine
hohe Zähigkeit vorrangig gegenüber einer hohen
Elastizität ist, kann es genügen, wenn der verwendete
Stahl einen Siliziumanteil hat, der
weniger als 0,6% beträgt.
In vielen Fällen genügt es, wenn die Maschinenteile
in der angegebenen Verfahrensweise abgekühlt
werden. Wenn die Maschinenteile eine äußerst
hohe Dauerfestigkeit aufweisen sollen, ist es
zweckmäßig, daß die gesteuerte Abkühlung in der
angegebenen Verfahrensweise bis auf eine Temperatur
unter 250°C erfolgt.
Maschinenteile erfordern ihrer Zweckbestimmung
entsprechend in der Regel entweder eine sehr
hohe Zähigkeit bei gleichzeitig nicht so hoher
Festigkeit oder eine sehr hohe Festigkeit bei
gleichzeitig nicht so extrem hoher Zähigkeit.
Für den Fall einer erforderlich hohen Zähigkeit,
jedoch nicht so hoher Festigkeit liegt die
Temperatur, von der ausgehend die Maschinenteile
generell abgekühlt werden, im angegebenen Temperaturbereich
näher bei 800°C, beispielsweise
bei 820°C. Für den Fall dagegen, daß eine sehr
hohe Festigkeit, jedoch nicht so extrem hohe
Zähigkeit erforderlich ist, liegt die Temperatur,
von der ausgehend die Maschinenteile abgekühlt
werden, im angegebenen Temperaturbereich näher
zu dessen Obergrenze hin, also etwa bei 950°C.
Bei Anfang der gesteuerten Abkühlung zwischen den
genannten Grenzwerten 820°C und 950°C erzielt
man Relationen von Festigkeit zu Kerbschlagzähigkeit,
die zwischen jenen der genannten Extremwerte
liegen.
Bei nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten
Maschinenteilen mit einem Durchmesser
bis zu etwa 250 mm werden im Maschinenteilquerschnitt
im Abstand eines Sechstels des Durchmessers
vom Maschinenteilrand in Faserverlaufsrichtung
folgende Festigkeits- und Zähigkeitswerte
erzielt, und zwar unterschieden nach den Fällen,
ob höchste Festigkeit bei gleichzeitig nicht so
hoher Zähigkeit, oder höchste Zähigkeit bei gleichzeitig
nicht so hoher Festigkeit notwendig ist -
siehe nachfolgende Tabelle.
Bei Maschinenteilen mit einem Durchmesser von bis über
500 mm liegen die Streck- und Elastizitätsgrenzen
bei gleichen Zähigkeitswerten um nicht mehr als 10%
unter den oben angegebenen Werten.
Die in vorstehender Tabelle angegebenen Werte sind
Minimalwerte.
In Praxistests sind diese Minimalwerte jedoch zum
Teil noch ganz erheblich übertroffen und Werte erzielt
worden, wie aus nachfolgender Tabelle ersichtlich.
Diese in vorstehenden Tabellen angegebenen Festigkeits-
und Zähigkeitswerte zeigen mit aller Deutlichkeit
die bislang nicht gegebene Möglichkeit auf, relativ
billige mikrolegierte Stähle auch für statisch
und/oder dynamisch hochbelastbare
Maschinenteile verwenden zu können. Diese
Möglichkeit wird allerdings erst durch das erfindungsgemäße
Verfahren geschaffen, das wiederum
für sich gesehen mit einfachem Aufwand und Mitteln
durchführbar sind. Insgesamt gesehen lassen sich
durch Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens
jetzt Maschinenteile der genannten Art vergleichsweise
billig herstellen.
Es bleibt anschließend anzumerken, daß die Maschinenteile
nach Beendigung der erfindungsgemäßen Verfahrensschritte,
jederzeit an ihrer Kontur weitergebildet
werden können, wobei jedoch keine Erwärmung
auf so hohe Temperaturen erfolgen darf, die
das gegebene Grundgefüge verändern würde.
Claims (5)
1. Verfahren zur Herstellung von statisch und/oder
dynamisch hochbelastbaren Maschinenteilen, wie
Kurbelwellen, Achsen, Räder, Deckel, Schrauben,
Lenkhebel, Werkzeughalter, unter Verwendung eines
mikrolegierten Stahls
dadurch gekennzeichnet,
daß die Maschinenteile aus einem mikrolegierten
Stahl hergestellt werden, der (angegeben in Gewichtsprozent)
0,30 bis 0,65% Kohlenstoff, weniger als
1,2% Silizium, weniger als 0,065% Schwefel, insgesamt
0 bis 0,7% Chrom und/oder Nickel und/oder Kupfer
und/oder Molybdän, 0,005 bis 0,025% Stickstoff,
und
als feinkornbildende und/oder ausscheidungshärtende
Elemente insgesamt 0,05 bis 0,2% Vanadium und/oder
Niob und/oder Titan und/oder Aluminium und/oder
Zirkonium, ferner 0,0005 bis 0,005% Bor sowie Mangan
und als Rest Eisen mit erschmelzungsbedingten
Verunreinigungen aufweist,
wobei die Maschinenteile entweder
- a) nach dem Formgebungsprozeß einer speziellen Wärmebehandlung unterzogen werden und dabei, ausgehend von einer Temperatur, bei der das Gefüge ferritisch-perlitisch ist, auf eine Temperatur zwischen 800 und 1000°C erwärmt werden oder
- b) nach einer Warmumformung durch Walzen, Schmieden und Pressen mit Endverformungstemperaturen zwischen 800 und 1150°C
von dieser jeweiligen Temperatur ausgehend, durch
Kühlverfahren bis auf wenigstens 50°C unterhalb
jener Temperatur, bei der die Umwandlung
in Ferrit und Perlit beendet ist, gesteuert abgekühlt
werden mit festgelegter Abkühlungsgeschwindigkeit,
die im Stahl eine Ausscheidungshärtung
und/oder Feinkornbildung in möglichst vollständig
ferritisch-perlitischem Gefüge bewirkt,
wozu, um eine nennenswerte Bainitbildung zu vermeiden, folgende weitere Bedingungen zu erfüllen sind, daß nämlich
für Bauteilquerschnitte mehr als 30 cm² bis über 2000 cm² der Mangangehalt mehr als 1,2% beträgt, der Chrom- und Mangananteil insgesamt aber nicht größer als 2,6% ist, bei der gesteuerten Kühlung gasförmige oder flüssige Kühlmittel oder durch Zerstäubung gewonnene Sprühnebel oder Wirbelschichtkühlung derart eingesetzt werden, daß die Abkühlungsgeschwindigkeit kleiner als 1°C pro Sekunde ist, und daß
für Bauteilquerschnitte von über 50 cm² bis etwa 500 cm² der Mangananteil 0,8% bis 1,2%, der Chrom- und Mangananteil insgesamt aber nicht größer als 1,4% ist, bei der gesteuerten Kühlung gasförmige oder flüssige Kühlmittel oder durch Zerstäubung gewonnene Sprühnebel oder Wirbelschichtkühlung derart eingesetzt werden, daß die Abkühlungsgeschwindigkeit 0,5 bis 5°C pro Sekunde beträgt, und daß
für Bauteilquerschnitte bis etwa 200 cm² der Mangananteil 0,3% bis 0,8%, der Chrom- und Mangananteil insgesamt aber nicht größer als 1,0% ist, bei der gesteuerten Kühlung ein Gasstrom oder flüssige Kühlmittel oder durch Zerstäubung gewonnene Sprühnebel oder Wirbelschichtkühlung derart eingesetzt werden, daß die Abkühlungsgeschwindigkeit 1,5 bis 10°C pro Sekunde beträgt.
wozu, um eine nennenswerte Bainitbildung zu vermeiden, folgende weitere Bedingungen zu erfüllen sind, daß nämlich
für Bauteilquerschnitte mehr als 30 cm² bis über 2000 cm² der Mangangehalt mehr als 1,2% beträgt, der Chrom- und Mangananteil insgesamt aber nicht größer als 2,6% ist, bei der gesteuerten Kühlung gasförmige oder flüssige Kühlmittel oder durch Zerstäubung gewonnene Sprühnebel oder Wirbelschichtkühlung derart eingesetzt werden, daß die Abkühlungsgeschwindigkeit kleiner als 1°C pro Sekunde ist, und daß
für Bauteilquerschnitte von über 50 cm² bis etwa 500 cm² der Mangananteil 0,8% bis 1,2%, der Chrom- und Mangananteil insgesamt aber nicht größer als 1,4% ist, bei der gesteuerten Kühlung gasförmige oder flüssige Kühlmittel oder durch Zerstäubung gewonnene Sprühnebel oder Wirbelschichtkühlung derart eingesetzt werden, daß die Abkühlungsgeschwindigkeit 0,5 bis 5°C pro Sekunde beträgt, und daß
für Bauteilquerschnitte bis etwa 200 cm² der Mangananteil 0,3% bis 0,8%, der Chrom- und Mangananteil insgesamt aber nicht größer als 1,0% ist, bei der gesteuerten Kühlung ein Gasstrom oder flüssige Kühlmittel oder durch Zerstäubung gewonnene Sprühnebel oder Wirbelschichtkühlung derart eingesetzt werden, daß die Abkühlungsgeschwindigkeit 1,5 bis 10°C pro Sekunde beträgt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch
Verwendung eines Stahles mit weniger als 0,6%
Silizium,
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet dadurch,
daß die beschriebene Kühlung der Maschinenteile
auf eine Temperatur von weniger als 250°C erfolgt.
4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, gekennzeichnet
dadurch, daß die Temperatur, von der aus die Maschinenteile
abgekühlt werden, für den Fall einer erforderlichen
hohen Zähigkeit, jedoch nicht so extremer hoher
Festigkeit im angegebenen Temperaturbereich näher bei
800°C, also etwa bei 820°C, und für den Fall
einer erforderlichen hohen Festigkeit, jedoch nicht
extrem hoher Zähigkeit im angegebenen Temperaturbereich
näher zur Bereichsobergrenze hin, also etwa bei
950°C liegt.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19843434759 DE3434759A1 (de) | 1984-09-21 | 1984-09-21 | Verfahren zur herstellung von statisch und/oder dynamisch hochbelastbaren maschinenteilen |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19843434759 DE3434759A1 (de) | 1984-09-21 | 1984-09-21 | Verfahren zur herstellung von statisch und/oder dynamisch hochbelastbaren maschinenteilen |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3434759A1 DE3434759A1 (de) | 1986-05-22 |
DE3434759C2 true DE3434759C2 (de) | 1990-06-21 |
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ID=6246029
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19843434759 Granted DE3434759A1 (de) | 1984-09-21 | 1984-09-21 | Verfahren zur herstellung von statisch und/oder dynamisch hochbelastbaren maschinenteilen |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE3434759A1 (de) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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DE102013013115A1 (de) | 2013-08-07 | 2015-02-12 | Erwin Stiermann | Vierpunktlenker zur Verbindung einer Starrachse mit dem Rahmen eines Nutzfahrzeugs |
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