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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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Germany
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cooling
temperature
machine parts
manganese content
less
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SOMMER, RICHARD, 8900 AUGSBURG, DE
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    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING 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
    • C21D9/00Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING 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
    • C21D1/00General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
    • C21D1/18Hardening; Quenching with or without subsequent tempering
    • C21D1/185Hardening; Quenching with or without subsequent tempering from an intercritical temperature
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
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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.
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.
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.
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