DE69509723T2

DE69509723T2 - Eine verbesserte Stahlzusammensetzung für Lager und deren Herstellungsverfahren

Info

Publication number: DE69509723T2
Application number: DE1995609723
Authority: DE
Inventors: Masao Goto; Yutaka Kurebayashi; Sadayuki Nakamura; Atsuhiko Ohta
Original assignee: Daido Steel Co Ltd; Koyo Seiko Co Ltd
Current assignee: Daido Steel Co Ltd; Koyo Seiko Co Ltd
Priority date: 1994-08-11
Filing date: 1995-06-09
Publication date: 1999-09-16
Anticipated expiration: 2015-06-10
Also published as: EP0704546A1; EP0704546B1; JPH0853735A; DE69509723D1

Description

GEBIET DER ERFINDUNG

Die Erfindung bezieht sich auf einen Lagerstahl, der eine optimale Menge Chrom und Molybdän enthält, wodurch eine erhöhte Härtbarkeit erzeugt wird, der eine verringerte Menge Silizium und Mangan enthält, wodurch eine erhöhte Kaltverarbeitbarkeit erzeugt wird, und der außerdem eine optimale Menge Kohlenstoff und Chrom enthält, wodurch eine verringerte Flächenrate an kugelförmigem Karbid erzeugt wird. Daher besitzt der Lagerstahl eine verbesserte maschinelle Bearbeitbarkeit und Rollkontakt- Dauerhaltbarkeit.

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Herkömmlicherweise ist ein Stahlmaterial für die Verwendung in einer Lagerkugel, einem Außenring, einem Innenring oder dergleichen ein Lagerbestandteil, der eine gute Rollkontakt- Dauerhaltbarkeit, Härtbarkeit, maschinelle Bearbeitbarkeit und Verarbeitbarkeit besitzt. So wird z. B. SUJ2-Stahl (gemäß den japanischen Industriestandards), der 1 Masse-% Kohlenstoff und 1,5 Masse-% Chrom enthält, vorwiegend als das Stahlmaterial zum Herstellen von Lagern verwendet.
Der SUJ2-Stahl hat jedoch die weiter unten beschriebenen Probleme, weshalb ein Bedarf an einem weiter verbesserten Stahlmaterial bestand. Insbesondere beim Gießen der SUJ2-Stahlschmelze und beim Übergang von ihrer flüssigen Phase in eine Festkörperphase werden relativ große Karbide leicht erzeugt, welche die Rollkontakt-Dauerhaltbarkeit des Stahls verschlechtern. Daher muß nach dem Gießen eine Wärmebehandlung folgen, so daß die Karbide in dem Basismaterial erneut gelöst werden.
Das SUJ2-Stahlmaterial, das eine relativ große Menge Kohlenstoff enthält, reißt leicht, wenn es nach dem Heißwalzen zu schnell abgekühlt wird. Daher wird nach dem Heißwalzen gewöhnlicherweise ein Langsamwalzen durchgeführt. Je nach den Bedingungen des Langsamwalzens kann es jedoch leicht zur Bildung netzartiger Karbide kommen, wodurch die Rollkontakt- Dauerhaltbarkeit verschlechtert wird. Um das Problem zu lösen, ist die zuvor erwähnte Wärmebehandlung erneut erforderlich, wodurch eine große Menge Energie verbraucht wird. Daher muß das Verfahren zum Verarbeiten des herkömmlichen Stahlmaterials verbessert werden.
Zur Herstellung von Lagern wird ein Basismaterial gewöhnlicherweise heißgeschmiedet, kugelgeglüht bzw. weichgeglüht oder normalgeglüht und daraufhin geschnitten oder verarbeitet. Während des Kugelglühens werden kugelförmige Karbide mit einer Flächenrate von etwa 30% erzeugt, wodurch das Material durch das gehärtete Material gehärtet wird. Ein Schneidwerkzeug wird z. B. leicht beschädigt. Die maschinelle Bearbeitbarkeit des Materials wird schlechter. Wenn der SUJ2-Stahl normalgeglüht wird, wird er perlitisch und viel härter als wenn er kugelgeglüht wird. Selbst wenn der normalgeglühte Stahl wärmebehandelt wird, kann die maschinelle Verarbeitbarkeit des Stahls nicht verbessert werden. Daher wurde die Entwicklung von Lagerstählen mit verbesserter maschineller Verarbeitbarkeit gefordert.
Die Herstellung der mechanischen Bestandteile von Lagern wird hauptsächlich durch Heißformen des Stahls durchgeführt. Allerdings wird das Kaltformen des Stahls bevorzugt, damit die Präzision bei den Dimensionen der Bestandteile erreicht und Energie gespart werden kann. Der SUJ2-Stahl hat eine geringe Kaltverarbeitbarkeit, weshalb die Haltbarkeit einer Metall- Druckgußform verkürzt wird. Darüber hinaus neigt der druckgegossene Stahl zur Rißbildung. Das Kaltformen von SUJ2-Stahl ist relativ schwierig. Daher wurde die Entwicklung eines kaltformbaren Lagerstahls verlangt.
Die Rollhaltbarkeit ist bei Lagerbestandteilen intrinsisch erforderlich. Auf diesem industriellen Gebiet werden die mechanischen Bestandteile zunehmend miniaturisiert und leichter gemacht, während der SUJ2-Stahl eine hohe Lebensdauer haben soll. Daher wurde die Bereitstellung eines Materials verlangt, das eine verbesserte Rollkontakt-Dauerhaltbarkeit hat.
Ein ähnliches Stahlmaterial ist aus der JP-A-2294451 (mit einem zusätzlichen Gehalt an Bor) und aus der EP-A-571667 bekannt.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Daher besteht die Aufgabe dieser Erfindung darin, einen Lagerstahl mit guter Kaltverarbeitbarkeit, maschineller Bearbeitbarkeit, Härtbarkeit und einer verbesserten Rollkontakt-Dauerhaltbarkeit bereitzustellen, bei dem im Gegensatz zu dem vorwiegend verwendeten SUJ2-Stahl die Erzeugung relativ großer Karbide, welche die Rollkontakt-Dauerhaltbarkeit des Stahls beeinträchtigen, gehemmt ist, wodurch die Notwendigkeit einer Wärmebehandlung erübrigt wird.
Um diese Aufgabe zu lösen, stellt die Erfindung einen Lagerstahl mit den Merkmalen des Anspruchs 1 bereit.
Der Gehalt an den Legierungselementen ist wegen den folgenden Gründen beschränkt.
Der zulässige Gehalt an Kohlenstoff liegt zwischen 0,55 und 0,75 Masse-%. Kohlenstoff wird in dem Basismaterial des Stahls gelöst, wodurch das Basismaterial gestärkt wird. Es müssen mindestens 0,55 Masse-% Kohlenstoff in dem Stahl enthalten sein, so daß die Härte des gehärteten oder angelassenen Stahls mindestens HRC60 ist und die Rollkontakt-Dauerhaltbarkeit dadurch erhöht wird. Ein übermäßiger Kohlenstoffgehalt in dem Stahl würde die Kaltverarbeitbarkeit des Stahls verschlechtern, die Karbid-Flächenrate nach dem Kugelglühen bzw. Weichglühen erhöhen und seine maschinelle Verarbeitbarkeit verringern. Daher wird die Obergrenze des Kohlenstoffgehalts auf 0,75 Masse-% festgelegt.
Die Obergrenze des Siliziumgehalts ist 0,20 Masse-%. Silizium ist ein bekanntes Element zum Erhöhen der Rollkontakt-Dauerhaltbarkeit. Es wurden daher Materialien entwickelt, die eine große Menge Silizium enthalten. Wenn jedoch der Siliziumgehalt übermäßig ist, besitzt der Stahl einen erhöhten Widerstand gegenüber Verformung und ist daher relativ spröde und beim Kaltformen des Stahls anfällig für Rißbildung. Um eine gute Kaltverarbeitbarkeit beizubehalten, wird dem Stahl Silizium als Desoxidations-mittel hinzugefügt. Um eine ungenügende Desoxidierung zu vermeiden, wird die Obergrenze des Siliziumgehalts in der Erfindung festgelegt.
Die Obergrenze des Mangangehalts ist 0,50 Masse-%. Mangan ist ein bekanntes Element zum Erhöhen der Härtbarkeit. Daher wird bei der Erfindung Mangan zum Härten des Stahls hinzugefügt. Wie Silizium ist allerdings auch Mangan ein ferrit-verstärkendes Element. Wenn der Mangangehalt übermäßig ist, werden die Kaltverarbeitbarkeit sowie die Rollkontakt-Dauerhaltbarkeit verringert. Während der Verarbeitung des Stahls wird dem Stahl Mangan als Desoxidationsmittel hinzugefügt. Um eine ungenügende Desoxidierung zu verhindern, wird in der Erfindung die Obergrenze des Gehalts festgelegt.
Der zulässige Chromgehalt liegt zwischen 0,90 und 1,30 Masse-%. Während des Gießens führt der Gehalt an Chrom zur Erzeugung relativ großer Karbide. Wenn Karbid in dem Stahl abgeschieden wird, wird die Rollkontakt-Dauerhaltbarkeit oder eine andere physikalische Eigenschaft des Stahls beachtlich verschlechtert. Der Chromgehalt ist vorzugsweise maximal 1,30%, so daß der Kohlenstoff in dem Basismaterial gelöst wird, die Erzeugung von Karbiden verhindert wird und die Kosten der Stahlverarbeitung somit minimiert werden. Bei der Erfindung enthält der Stahl ei ne verringerte Menge an härtenden Elementen, wie z. B. Silizium oder Mangan. Um die Härtbarkeit zu ergänzen und die grundlegenden Kenngrößen der Rollkontakt-Dauerhaltbarkeit zu erhöhen, wird daher die Untergrenze des Chromgehalts auf 0,90 Masse-% festgelegt.
Die Obergrenze des Molybdängehalts ist 0,30 Masse-%. Wie Mangan härtet Molybdän den Stahl und verbessert auch seine Rollkontakt-Dauerhaltbarkeit. Wenn jedoch der Gehalt die Obergrenze überschreitet, werden die Materialkosten erhöht, ohne daß man eine beachtliche Verbesserung der Rollkontakt-Dauerhaltbarkeit oder Härtbarkeit erwarten kann.
Wenn die Karbid-Gesamtflächenrate oder die Karbid-Gesamtfläche in einem optionalen Querschnitt des Stahlmaterials die festgelegte Obergrenze von 25% übersteigt, wäre es schwierig, den Stahl ohne Glühen zu schneiden oder zu verarbeiten. Ebenso würde das Kaltformen des Stahls schwierig werden, und die maschinelle Bearbeitbarkeit des Stahls würde verringert werden.
Bei der Erfindung kann durch Hinzufügen mindestens eines der Elemente Nickel oder Niob in einem festgelegten Masse- Prozentsatz zu dem Stahl die Härtbarkeit oder Rollkontakt- Dauerhaltbarkeit des Stahls stark erhöht werden.
Die Obergrenze des Nickelgehalts ist auf 2,00 Masse-% festgelegt. Wenn der Nickelgehalt die Obergrenze übersteigt, wird bei der Rollkontakt-Dauerhaltbarkeit des Stahls eine weitere Verbesserung erzielt.
Der zulässige Niobgehalt liegt zwischen 0,010 und 0,20 Masse-%. Niob verbindet sich mit Kohlenstoff oder Stickstoff und bildet NbC, NbCN oder NbN, so daß verhindert wird, daß die Kristallkörner während der Wärmebehandlung bei hohen Temperaturen, wie z. B. beim Abschrecken, zu grob werden, wodurch die Rollkontakt- Dauerhaltbarkeit des Stahls erhöht wird. Wenn jedoch eine überschüssige Menge Niob dem Stahl hinzugefügt wird, kommt es wäh rend der Gießstufe zur Fällung von relativ großem NbCN oder NbC, wodurch die Rollkontakt-Dauerhaltbarkeit des Stahls verringert wird. Ein Niobgehalt in dem festgelegten Bereich verbessert die Rollkontakt-Dauerhaltbarkeit des Stahls.
Da der Stahl der Erfindung einen verringerten Kohlenstoffgehalt hat, wird verhindert, daß während des Gießens große Karbide abgeschieden werden, wodurch sich die Notwendigkeit einer Wärmebehandlung zum Auflösen der Karbide erübrigt. Desweiteren wird die Erzeugung netzförmiger Karbide während des Heißwalzens verhindert, wodurch die Notwendigkeit des Normalglühens oder eine andere Wärmebehandlung zum Auflösen der netzförmigen Karbide erübrigt wird. Da die Erzeugung dieser Karbide verhindert wird, wird die Rollkontakt-Dauerhaltbarkeit des Stahls erhöht.
In der Erfindung hat der Stahl auch eine verringerte Menge an ferrit-verstärkenden Elementen wie z. B. Kohlenstoff, Silizium und Mangan, weshalb die Härte des Stahls nach dem Kugelglühen bzw. Weichglühen verringert wird. Der Stahl hat eine verringerte Widerstandsfähigkeit gegenüber Verformung während des Kaltformens, wodurch eine Rißbildung selbst bei einem hohen Grad der Verarbeitung oder der Verfeinerung verhindert wird. Somit wird die Kaltverarbeitbarkeit des Stahls erhöht.
Der Stahl der Erfindung hat eine optimierte Menge an Kohlenstoff und Chrom. Die Flächenrate kugelförmiger Karbide während des Kugelglühens bzw. Weichglühens wird auf 25% oder weniger eingestellt. Daher wird die maschinelle Bearbeitbarkeit des Stahls verbessert. Da der Stahl der Erfindung die optimierte Menge an Kohlenstoff, Chrom und Molybdän enthält, werden darüber hinaus sowohl die Härtbarkeit als auch die Rollkontakt- Dauerhaltbarkeit des Stahls stark verbessert.
Indem verschiedene Probleme gelöst werden, die auftreten, wenn als Lager verwendete Stahlstäbe oder Stahlstangen verarbeitet werden, liefert die Erfindung ein Lagerstahl-Material, dessen Kaltverarbeitbarkeit, maschinelle Bearbeitbarkeit, Härtbarkeit und Rollkontakt-Dauerhaltbarkeit überlegen sind. Desweiteren läßt sich durch Hinzugeben der festgelegten Menge mindestens eines der Elemente Nickel oder Niob zu dem Stahlmaterial die Härtbarkeit des Stahls oder seine Rollkontakt-Dauerhaltbarkeit noch weiter steigern.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG

DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE

Die Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nun an Hand von Referenzbeispielen ausführlich beschrieben.
Bei den Ausführungsbeispielen 1 bis 6 und Referenzbeispielen 1 bis 5 des Stahls mit den in Tabelle 1 gezeigten Zusammensetzungen wurde der Stahl geschmolzen, gegossen und heißgeschmiedet, um runde Stangen mit einem Durchmesser von 35 mm und 80 mm zu bilden. Daraufhin wurden die Stangen normalgeglüht und für eine Stunde auf 850ºC gehalten, woraufhin in ruhender Luft gekühlt wurde. Schließlich wurden die Stangen kugelgeglüht bzw. weichgeglüht, für drei Stunden auf 760ºC gehalten und in fünf Stunden auf 650ºC abgekühlt, woraufhin in ruhender Luft gekühlt wurde. Das Referenzbeispiel 1 ist der herkömmliche SUJ2-Stahl. TABELLE 1

EXPERIMENT 1: DIE FLÄCHENRATE DER KARBIDE

Die Flächenrate von Karbiden der kugelgeglühten runden Stangen mit einem Durchmesser von 80 mm wurde gemessen durch Analysieren eines Bildes und Feststellen der gesamten Karbidfläche in dem Querschnitt von 10 mm². Die Messung wurde für jede Probe durchgeführt, AUSFÜHRUNGSBEISPIEL 1 bis 6 und REFERENZBEISPIEL 1 bis 5, und die Ergebnisse sind in Tabelle 2 gezeigt.

TABELLE 2

KARBID-FLÄCHENRATE [%]

AUSFÜHRUNGSBEISPIEL 1 15,7
AUSFÜHRUNGSBEISPIEL 2 21,6
AUSFÜHRUNGSBEISPIEL 3 22,2
AUSFÜHRUNGSBEISPIEL 4 23,3
AUSFÜHRUNGSBEISPIEL 5 24,2
AUSFÜHRUNGSBEISPIEL 6 19,6
REFERENZBEISPIEL 1 31,4
REFERENZBEISPIEL 2 29,1
REFERENZBEISPIEL 3 28,6
REFERENZBEISPIEL 4 18,5
REFERENZBEISPIEL 5 26,2
Wie in Tabelle 2 gezeigt, war die Karbid-Flächenrate der Ausführungsbeispiele 1 bis 6 kleiner als 25%, während die der Referenzbeispiele 1 bis 3 und 5 den Wert 25% überstieg. Obwohl die Karbid-Flächenrate des Referenzbeispiels 4 kleiner als 25% war, unterschied sich die Zusammensetzung des Beispiels von den Ausführungsbeispielen, wie in Tabelle 1 gezeigt. Daher ist das Referenzbeispiel 4 weniger leistungsstark, wie weiter unten ausführlich beschrieben wird.

AUSFÜHRUNGSBEISPIEL 2: ROLLBESTÄNDIGKEIT-TEST

Zwanzig Teststücke der Ausführungsbeispiele 1 bis 6 und der Referenzbeispiele 1 bis 5 wurden ausgehend von den kugelgeglühten bzw. weichgeglühten runden Stangen mit einem Durchmesser von 35 mm mechanisch verarbeitet. Die Stücke wurden erwärmt und auf 850ºC gehalten und in Öl gekühlt. Daraufhin wurden sie gehärtet, und man ließ sie über zwei Stunden hinweg bei 180ºC blau anlaufen. Ein Rollkontakt-Dauerhaltbarkeit-Test wurde dann an den Teststücken durchgeführt.
Der Rollkontakt-Dauerhaltbarkeit-Test wurde an allen Teststükken und bei einer Lastspannung von 5880 MPa durchgeführt, wobei eine radiale Rollkontakt-Dauerhaltbarkeit-Testvorrichtung verwendet wurde. Die Dauerhaltbarkeit der Teststücke wurde unter der Annahme bewertet, daß die Lebensdauerwerte mit Weibull- Kumulativ-Schadenwahrscheinlichkeiten von 10% und 50% einen Wert von L10 bzw. L50 hatten. Die Testergebnisse sind in Tabelle 3 gezeigt. TABELLE 3
Wie in Tabelle 3 gezeigt, haben die Ausführungsbeispiele 1 bis 6 Rollkontakt-Dauerhaltbarkeit-Kenngrößen, die denen von Referenzbeispiel 1, SUJ2-Stahl, und der Referenzbeispiele 2 bis 5 überlegen sind. Man sieht deutlich, daß der Stahl der Erfindung eine ausgezeichnete Rollkontakt-Dauerhaltbarkeit hat.

EXPERIMENT 3: KALTVERARBEITBARKEIT-TEST

Kompression-Teststücke mit 6 mm Durchmesser und 12 mm Höhe wurden aus den kugelgeglühten bzw. weichgeglühten runden Stangen mit einem runden Durchmesser von 35 mm für jedes der Ausführungsbeispiele 1 bis 6 und der Referenzbeispiele 1 bis 5 mechanisch verarbeitet. Die Kaltverarbeitbarkeit der Teststücke wurde bewertet durch Messen des Widerstands gegenüber Verformung, der auftrat, wenn die Teststücke mit einer Rate von 50% verformt wurden. Das heißt, daß eine zunehmende Kompressionslast an die Teststücke angelegt wurde. Die Größe der Kompressionslast wurde gemessen, als die Höhe der Teststücke auf 50% ihrer ursprünglichen Höhe verringert wurde, und die maximale Verformungsrate, die %-Verringerung der Höhe, bei denen keine Risse auftraten, wurde gemessen. Die Testergebnisse sind in Tabelle 4 gezeigt. TABELLE 4
Wie in Tabelle 4 gezeigt, haben beim Anlegen einer Kompressionsspannung an die Teststücke die Ausführungsbeispiele 1 bis 6 einen geringeren Widerstand gegenüber Verformung und eine höhere Arbeitsrate bis zur Rißbildung als das Referenzbeispiel 1 des SUJ2-Stahls. Man erkennt daher, daß der Stahl der Erfindung eine dem SUJ2-Stahl überlegene Kaltverarbeitbarkeit hat.

EXPERIMENT 4: TEST ZUR MASCHINELLEN BEARBEITBARKEIT

Die kugelgeglühten bzw. weichgeglühten runden Stangen mit 80 mm Durchmesser wurden angebohrt oder verarbeitet, um die maschinelle Bearbeitbarkeit für jedes der Ausführungsbeispiele 1 bis 6 und die Referenzbeispiele 1 bis 5 zu untersuchen. Speziell wurden die Teststücke verarbeitet, indem ein Bohrer (SKH51 gemäß der japanischen Industriestandards mit 5 mm Durchmesser und mit einer Geschwindigkeit von 40 m/min betätigt wurde. Die Menge oder die Länge der Stangen, die vorlag, bevor der Bohrer beschädigt und nutzlos wurde, wurde gemessen. Die Testergebnisse sind in Tabelle 5 gezeigt.

TABELLE 5

VERARBEITETE MENGE [mm]

AUSFÜHRUNGSBEISPIEL 1 3350
AUSFÜHRUNGSBEISPIEL 2 3254
AUSFÜHRUNGSBEISPIEL 3 2857
AUSFÜHRUNGSBEISPIEL 4 2671
AUSFÜHRUNGSBEISPIEL 5 2585
AUSFÜHRUNGSBEISPIEL 6 2638
REFERENZBEISPIEL 1 855
REFERENZBEISPIEL 2 523
REFERENZBEISPIEL 3 765
REFERENZBEISPIEL 4 2350
REFERENZBEISPIEL 5 1230
Wie in Tabelle 5 gezeigt, ist die verarbeitete Menge der Ausführungsbeispiele 1 bis 6 größer als diejenige der Referenzbeispiele 1 bis 5. Man sieht somit, daß der Stahl der Erfindung im Vergleich zu den Referenzbeispielen 1 bis 5 eine weitaus bessere maschinelle Bearbeitbarkeit hat.

EXPERIMENT 5: HÄRTBARKEIT-TEST

Es wurden Teststücke aus der Rundstange mit 35 mm Durchmesser in einem Jominy-Stirnabschreckverfahren mechanisch verarbeitet. Die Härtbarkeit wurde bewertet, indem von der Stirnseite des Teststücks die Länge des Abschnitts des Teststücks gemessen wurde, in welchem eine Härte von HRC50 oder mehr beibehalten wurde. Diese Testergebnisse sind in Tabelle 6 gezeigt.

TABELLE 6

LÄNGE, BEI DER EINE HÄRTE VON HRC50 ODER MEHR ERZIELT WURDE

AUSFÜHRUNGSBEISPIEL 1 11,5
AUSFÜHRUNGSBEISPIEL 2 12,3
AUSFÜHRUNGSBEISPIEL 3 12,7
AUSFÜHRUNGSBEISPIEL 4 13,1
AUSFÜHRUNGSBEISPIEL 5 13,6
AUSFÜHRUNGSBEISPIEL 6 13,3
REFERENZBEISPIEL 1 7,6
REFERENZBEISPIEL 2 7,1
REFERENZBEISPIEL 3 5,5
REFERENZBEISPIEL 4 5,2
REFERENZBEISPIEL 5 8,8
Wie in Tabelle 6 gezeigt, haben die Ausführungsbeispiele 1 bis 6 eine größere Länge von der Endfläche, in welcher eine Härte von HRC50 oder mehr erzielt wird, im Vergleich mit Referenzbei spiel 1 bis 5. Daher hat der Stahl der Erfindung eine verbesserte Härtbarkeit.
Wie zuvor erwähnt, sieht man bei der Untersuchung der Ergebnisse der Experimente, daß die Ausführungsbeispiele eine Rollkontakt-Dauerhaltbarkeit, eine Kaltverarbeitbarkeit, eine maschinelle Bearbeitbarkeit und Härtbarkeit haben, die gegenüber denjenigen des herkömmlichen SUJ2-Stahls und der anderen Referenzbeispiele überlegen sind.
Erfindungsgemäß wird verhindert, daß die großen Karbide während des Gießens des Stahls abgeschieden werden, wodurch die Notwendigkeit einer Wärmebehandlung zum Auflösen der Karbide erübrigt wird. Darüber hinaus wird die Erzeugung netzförmiger Karbide während des Heißwalzens verhindert, wodurch sich die Notwendigkeit des Normalglühens oder einer anderen Wärmebehandlung zum Auflösen der netzförmigen Karbide erübrigt. Da die Wärmebehandlungen weggelassen werden, wird der Energieverbrauch verringert. Ebenfalls wird durch Verhindern der Erzeugung von Karbiden die Rollkontakt-Dauerhaltbarkeit des Stahls erhöht.
In der Erfindung hat der Stahl auch einen verringerten Widerstand gegenüber Verformung während der Kaltverarbeitung des Stahls und weist selbst bei hohen Temperaturen keine Rißbildung auf. Die Kaltverarbeitbarkeit des Stahls wird somit verbessert.
Der Stahl der Erfindung hat eine optimierte Menge an Kohlenstoff und Chrom. Die Flächenrate der kugelförmigen Karbide, die während des Kugelglühens bzw. Weichglühens erzeugt werden, wird auf 25% oder weniger eingestellt. Daher wird die maschinelle Bearbeitbarkeit des Stahls verbessert. Da außerdem der Stahl der Erfindung eine optimierte Menge an Kohlenstoff, Chrom und Molybdän enthält, sind sowohl die Härtbarkeit als auch die Rollkontakt-Dauerhaltbarkeit des Stahls stark verbessert.
Erfindungsgemäß werden durch verbessern der maschinellen Bearbeitbarkeit sowohl die Härtbarkeit als auch die Rollkontakt- Dauerhaltbarkeit ebenfalls erhöht.
Mit dem Lagerstahl der vorliegenden Erfindung, der die zuvor erwähnte Zusammensetzung und Karbid-Flächenrate hat, werden die beim Schmelzen herkömmlicher Lagerstähle auftretenden Probleme gelöst. Eine überlegene Härtbarkeit, Kaltverarbeitbarkeit, maschinelle Bearbeitbarkeit sowie Rollkontakt-Dauerhaltbarkeit werden ebenfalls erzeugt. Darüber hinaus wird durch Hinzugabe der festgelegten Menge mindestens eines der Elemente Nickel oder Niob zu dem Stahlmaterial die Härtbarkeit oder Rollkontakt-Dauerhaltbarkeit des Stahls noch weiter erhöht.

Claims

1. Stahlzusammensetzung zur Anwendung bei der Herstellung einer Lagerkomponente, wobei diese Stahlzusammensetzung enthält:

0,55 bis 0,75 Masse % Kohlenstoff;

bis zu 0,20 Masse % Silicium;

bis zu 0,50 Masse % Mangan;

0,90 bis 1,30 Masse % Chrom;

0,05 bis 0,30 Masse % Molybdän;

optional bis zu 2,00 Masse % wenigstens eines Legierungselements, das aus der aus Nickel und

Niob bestehenden Gruppe ausgewählt ist; und

den Masseausgleich mit Eisen;

wobei diese Stahlzusammensetzung nach dem Weichglühen eine Gesamtflächenrate von Carbid aufweist, die 25% oder weniger beträgt.

2. Stahlzusammensetzung nach Anspruch 1, die weiterhin wenigstens ein Legierungselement enthält, das aus der aus

bis zu 2,00 Masse % Nickel und

0,01 bis 0,20 Masse % Niob

bestehenden Gruppe ausgewählt ist.

3. Verfahren zur Herstellung einer Stahlzusammensetzung zur Anwendung bei der Herstellung einer Lagerkomponente, wobei dieses Verfahren den Schritt einer Vereinigung aufweist von:

0,55 bis 0,75 Masse % Kohlenstoff;

bis zu 0,20 Masse % Silicium;

bis zu 0,50 Masse % Mangan;

0,90 bis 1,30 Masse % Chrom;

0,05 bis 0,30 Masse % Molybdän;

optional den Schritt eines Hinzufügens bis zu 2,00 Masse % wenigstens eines Legierungselementes zu dieser Stahlzusammensetzung, das aus der aus Nickel und Niob bestehenden Gruppe ausgewählt ist; und

den Masseausgleich mit Eisen; und

Weichglühen dieser Stahlzusammensetzung, so daß diese Stahlzusammensetzung eine Gesamtflächenrate von Carbid aufweist, die 25% oder weniger beträgt.

4. Verfahren nach Anspruch 3, das den Schritt des Hinzufügens wenigstens eines Legierungselementes enthält, das aus der aus

bis zu 2,00 Masse % Nickel und

0,010 bis 0,20 Masse % Niob

bestehenden Gruppe zu dieser Stahlzusammensetzung enthält.