EP0632137A1 - Process for the thermal pretreatment of metallic articles - Google Patents
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- EP0632137A1 EP0632137A1 EP94107705A EP94107705A EP0632137A1 EP 0632137 A1 EP0632137 A1 EP 0632137A1 EP 94107705 A EP94107705 A EP 94107705A EP 94107705 A EP94107705 A EP 94107705A EP 0632137 A1 EP0632137 A1 EP 0632137A1
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- C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
- C21D9/46—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for sheet metals
Definitions
- the invention relates to methods for the heat treatment of metallic material (e.g. easily distorted steel parts such as sheet metal, round blanks and the like) by means of a roller furnace and presses (so-called quenching) which interact with it, in which the material is subjected to a predetermined Bring temperature and is cooled between press parts with a predetermined cooling rate.
- metallic material e.g. easily distorted steel parts such as sheet metal, round blanks and the like
- the blanks For the thermal treatment of steels, in particular also for hardening, it has hitherto been customary for the blanks to be brought to the austenitizing temperature.
- several salt baths are used, which are set to a fixed temperature and which are passed through by a blank in succession.
- the blank which has been brought to the desired temperature is quenched, for which purpose a quenching medium is required, namely oil as well as air, water and salt baths.
- Quetten metal parts, e.g. B. cylinder blocks when it comes to hardening saw blade blanks. These metal parts press on the blank from both sides during the cooling process.
- the heat treatment process described above is not just about the hardness of a blank, it should also be aimed at a uniform structure that is distributed as evenly as possible over the cross section, so-called decarburization zones in the blanks being undesirable because they are used for large-area and thin blanks cause the blank to warp later.
- the aim is to provide a high temperature range that is significantly higher than at those temperatures at which previous heat treatment devices operate.
- a high temperature range should be avoided in connection with the heat treatment of steels, since such a temperature entails, among other things, changes in the carbon content, ignition and warping of the blanks.
- it has been recognized by the invention that such a high temperature range is not only harmless in view of the problems listed above, but also leads to considerable advantages, namely in that even such steels can now be processed and in particular hardened that have so far only led to the desired properties when quenching under oil.
- the area of particularly high temperatures is run through at a high speed, this speed being determined in a manner adapted to the other conditions, in particular the shape and shape of the blanks.
- the level of the temperature depends on the materials selected, it also depends on whether the object to be hardened has a smaller thickness in the case of large dimensions or whether it is more or less compact blanks. The same applies to the temperature.
- the aforementioned process parameters can be determined by simple tests so that optimal values are achieved.
- the blanks are arranged between press parts during cooling, the pressure of the two press parts on one another or is controlled in a time-dependent manner on the blank.
- a phase of high pressure is followed by a reduction in the pressure, so that only the dead weight of the upper press acts on the blank, and it is precisely this reduction in pressure that has led to the blanks being able to be treated without distortion even in the case of unfavorable dimensioning conditions.
- an essential finding of the present invention is that the properties of the machined blank depend on the temperature at which the blank has passed the rapid draw-off zone and the speed at which.
- At the outlet of the roller furnace there is at least one quench unit, preferably two, which are alternately fed with the blanks which are at the appropriate temperature. In this way it is possible to have sufficiently long cooling processes to perform and still work adapted to the throughput of the roller kiln.
- the method according to the invention can also be applied to blanks made from such steels which have hitherto also been able to be hardened in air. In this context, a significantly lower energy expenditure is shown for the pairs according to the invention.
- the process can be applied to blanks with a thickness of up to 20 mm and shows in this context its superiority to known processes, especially in the required energy consumption.
- roller ovens which can be used according to the invention can be adjusted to the desired conditions; roller ovens are known which master the temperature range from 850 to 1350 ° C.
- the basis for the partial hardening of flat products in this system is the requirement that a partial area be fully hardened, another area unhardened or only tempered.
- the furnace area in the area of the austenitizing zone is equipped with a cover for the roller conveyor above and below.
- the material to be hardened now passes through an area in which the material takes on the austenitizing temperature, and on the other side a shielded area in which the material is warmed a few hundred degrees Kelvin colder at the end of the austenitizing zone.
- the product is then removed very quickly and placed under the hardening press.
- the subsequent rapid cooling ensures that the material has full hardness in the fully hardened, uncovered area and shows significantly lower hardness values in the covered area. This is particularly necessary for knives that have a cutting part and a clamping part.
- the cutting part should be very hard, while the clamping part should remain soft.
- the structure also corresponds to a tough and good structure.
- the core idea is the hardening and simultaneous straightening or the distortion-free hardening of the blanks, as well as the return from hardening of round materials by introducing them into a mold to the known hardening of flat products.
- the invention relates in particular to the hardening of steel workpieces and preferably to the distortion-free hardening of flat products of whatever steel they are made of.
- the temperature in the roller furnace is controlled in such a way that the temperature of the material decreases only insignificantly in the rapid draw-off area and the material reaches the hardening presses above the austenitizing temperature.
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Abstract
Description
Die Erfindung bezieht sich auf Verfahren zur Wärmebehandlung von metallischem Gut (z. B. sich leicht verziehenden Stahlteilen wie Blech, Ronden u. dgl.) mittels eines Rollenofens und mit diesem zusammenwirkenden Pressen (sog. Quetten), bei welchem das Gut auf eine vorbestimmte Temperatur gebracht und zwischen Pressenteilen mit vorbestimmtem Abkühlungsgeschwindigkeitsverlauf abgekühlt wird.The invention relates to methods for the heat treatment of metallic material (e.g. easily distorted steel parts such as sheet metal, round blanks and the like) by means of a roller furnace and presses (so-called quenching) which interact with it, in which the material is subjected to a predetermined Bring temperature and is cooled between press parts with a predetermined cooling rate.
Zur thermischen Behandlung von Stählen, insbesondere auch zum Härten, ist es bislang üblich, daß die Rohlinge auf die Austenitisierungstemperatur gebracht werden. Hierzu werden mehrere Salzbäder eingesetzt, die auf eine feste Temperatur eingestellt werden und die von einem Rohling nacheinander durchlaufen werden.For the thermal treatment of steels, in particular also for hardening, it has hitherto been customary for the blanks to be brought to the austenitizing temperature. For this purpose, several salt baths are used, which are set to a fixed temperature and which are passed through by a blank in succession.
Der auf die gewünschte Temperatur gebrachte Rohling wird abgeschreckt, wozu ein Abschreckmedium erforderlich ist, nämlich neben Luft, Wasser, Salzbäder auch Öl.The blank which has been brought to the desired temperature is quenched, for which purpose a quenching medium is required, namely oil as well as air, water and salt baths.
Das Abschrecken bestimmter Stähle (z. B. höher und niedrig legierter Werkzeugstähle) an Luft ist nicht möglich, weil mit Hilfe der Luft nicht genügend Wärme in ausreichend kurzer Zeit dem Rohling entnommen werden kann. Es gibt also eine Reihe von Stählen, bei denen man auf den Einsatz von Salzbädern und Öl zum Abschrecken angewiesen ist. Diese Verfahren sind im Hinblick auf die heutigen Umweltvorstellungen sehr bedenklich, wobei auch zu berücksichtigen ist, daß das Abschrecken in Wasser durch die im Wasser vorhandenen Bestandteile in dieser Hinsicht problematisch ist.It is not possible to quench certain steels (e.g. higher and lower alloy tool steels) in air because the air cannot be used to remove enough heat from the blank in a sufficiently short time. So there are a number of steels that rely on the use of salt baths and oil for quenching. These processes are very questionable with regard to today's environmental conceptions, and it should also be borne in mind that quenching in water due to the constituents present in the water is problematic in this regard.
Es ist auch bekannt, den Abschreckvorgang unter der Einwirkung von Pressen, sogenannten Quetten, durchzuführen. Es handelt sich hierbei um Metallteile, z. B. Zylinderblöcke, wenn es um das Härten von Sägeblatt-Rohlingen geht. Diese Metallteile drücken von beiden Seiten auf den Rohling während des Abkühlvorganges ein. Es ist in diesem Zusammenhang auch bekannt, die Pressenteile bzw. die Zylinder zu kühlen, sei es mit Wasser oder Öl, um auf diese Art und Weise einen günstigen, raschen Abkühlungsgeschwindigkeitsverlauf zu erzielen.It is also known to carry out the quenching process under the action of presses, so-called Quetten. These are metal parts, e.g. B. cylinder blocks when it comes to hardening saw blade blanks. These metal parts press on the blank from both sides during the cooling process. In this context, it is also known to cool the press parts or the cylinders, be it with water or oil, in order to achieve a favorable, rapid cooling rate curve in this way.
Bei dem vorangehend geschilderten Wärmebehandlungsvorgang geht es nicht allein um die Härte eines Rohlings, es soll auch ein gleichförmiges Gefüge angestrebt werden, das sich möglichst über den Querschnitt gleichmäßig verteilt, wobei sogenannte Abkohlungszonen in den Rohlingen unerwünscht sind, weil sie bei großflächigen und dünnen Rohlingen dazu führen, daß sich der Rohling später verzieht.The heat treatment process described above is not just about the hardness of a blank, it should also be aimed at a uniform structure that is distributed as evenly as possible over the cross section, so-called decarburization zones in the blanks being undesirable because they are used for large-area and thin blanks cause the blank to warp later.
Es ist das Bestreben der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zu schaffen, mit welchem Rohlinge aus Stahl thermisch behandelt werden können, ohne daß hierzu der Einsatz von Öl als Abschreckmedium erforderlich wäre.It is the aim of the present invention to provide a method by which steel blanks can be thermally treated without the use of oil as a quenching medium.
Erreicht wird dies durch die in den kennzeichnenden Teilen der Ansprüche angegebenen Merkmale.This is achieved by the features specified in the characterizing parts of the claims.
Für die eine Gruppe der Verfahren gemäß der Erfindung wesentlich sind vor allen Dingen zwei Merkmale:For one group of the methods according to the invention, two features are essential:
Es geht darum, einen Hochtemperaturbereich vorzusehen, der deutlich höher liegt, als bei denjenigen Temperaturen, bei denen bisherige Wärmebehandlungseinrichtungen arbeiten. In der Technik allgemein besteht das Vorurteil, daß man einen solchen hohen Temperaturbereich im Zusammenhang mit der Wärmebehandlung von Stählen vermeiden sollte, da eine solche Temperatur u.a. Veränderungen des Kohlenstoffgehaltes, Verzünderungen und Verziehen der Rohlinge mit sich bringt. Durch die Erfindung ist jedoch erkannt worden, daß ein solch hoher Temperaturbereich im Hinblick auf die oben aufgeführten Probleme nicht nur unschädlich ist, sondern darüber hinaus auch zu erheblichen Vorteilen führt, nämlich dadurch, daß nunmehr selbst solche Stähle bearbeitet und insbesondere gehärtet werden können, die bislang beim Abschrecken nur unter Öl zu den gewünschten Eigenschaften führten. Wesentlich ist in diesem Zusammenhang, daß der Bereich besonders hoher Temperaturen mit einer hohen Geschwindigkeit durchlaufen wird, wobei diese Geschwindigkeit den sonstigen Bedingungen, insbesondere der Form und Gestalt den Rohlingen angepaßt ermittelt wird. Die Höhe der Temperatur ist von den gewählten Materialien abhängig, sie ist auch abhängig davon, ob der zu härtende Gegenstand nun bei großen Dimensionen in einer Erstreckung eine geringere Dicke hat oder ob es sich um mehr oder weniger kompakte Rohlinge handelt. Entsprechendes gilt auch für die Temperatur. Die vorgenannten Verfahrensparameter können durch einfache Versuche ermittelt werden, so daß optimale Werte erzielt werden.The aim is to provide a high temperature range that is significantly higher than at those temperatures at which previous heat treatment devices operate. In the Technology in general has the prejudice that such a high temperature range should be avoided in connection with the heat treatment of steels, since such a temperature entails, among other things, changes in the carbon content, ignition and warping of the blanks. However, it has been recognized by the invention that such a high temperature range is not only harmless in view of the problems listed above, but also leads to considerable advantages, namely in that even such steels can now be processed and in particular hardened that have so far only led to the desired properties when quenching under oil. It is important in this context that the area of particularly high temperatures is run through at a high speed, this speed being determined in a manner adapted to the other conditions, in particular the shape and shape of the blanks. The level of the temperature depends on the materials selected, it also depends on whether the object to be hardened has a smaller thickness in the case of large dimensions or whether it is more or less compact blanks. The same applies to the temperature. The aforementioned process parameters can be determined by simple tests so that optimal values are achieved.
Es hat sich herausgestellt, daß bei optimal eingestellten Bedingungen der Energieaufwand pro Werkstück geringer ist, als bei bekannten Verfahren, wenngleich dort mit niedrigen Temperaturen gearbeitet wird.It has been found that, under optimally set conditions, the energy expenditure per workpiece is less than in known processes, although work is carried out there at low temperatures.
Weiterhin ist für die vorliegende Erfindung wesentlich, daß beim Abkühlen die Rohlinge zwischen Pressenteilen angeordnet werden, wobei der Druck der beiden Pressenteile aufeinander bzw. auf den Rohling zeitlich abhängig gesteuert wird. Auf eine Phase hohen Druckes folgt eine Herabsetzung des Druckes, so daß lediglich das Eigengewicht der oberen Presse auf den Rohling einwirkt, und es ist gerade diese Druckabsenkung, die dazu geführt hat, daß die Rohlinge selbst bei ungünstigen Dimensionierungsverhältnissen verzugsfrei behandelt werden können.It is also essential for the present invention that the blanks are arranged between press parts during cooling, the pressure of the two press parts on one another or is controlled in a time-dependent manner on the blank. A phase of high pressure is followed by a reduction in the pressure, so that only the dead weight of the upper press acts on the blank, and it is precisely this reduction in pressure that has led to the blanks being able to be treated without distortion even in the case of unfavorable dimensioning conditions.
Weiterhin hat sich herausgestellt, daß bei optimal eingestellten Bedingungen (Temperatur und Geschwindigkeit in der Schnellabzugszone und Druckverhältnisse beim Abkühlen) die einzelnen Rohlinge abkohlungsfrei sind, so daß ein besseres Gefügebild entsteht und daraus resultierend überlegene Eigenschaften festgestellt werden konnten.Furthermore, it has been found that, under optimally set conditions (temperature and speed in the rapid draw-off zone and pressure conditions when cooling), the individual blanks are free from decarburization, so that a better microstructure is formed and the resultant superior properties could be determined.
Es ist weiterhin wesentlich für die vorliegende Erfindung, daß eine Abkühleinheit und eine Quetten- bzw. Presseneinrichtung fest mit einem Rollenofen verbunden worden sind. Auf diese Art und Weise kann auf die optimale Abkühlung abgestellt werden. Auch hier liegt eine wesentliche Erkenntnis der vorliegenden Erfindung darin, daß die Eigenschaften des bearbeiteten Rohlings davon abhängig sind, bei welcher Temperatur der Rohling die Schnellabzugszone mit welcher Geschwindigkeit durchlaufen hat.It is also essential for the present invention that a cooling unit and a quetting or pressing device have been firmly connected to a roller furnace. In this way, optimal cooling can be used. Here, too, an essential finding of the present invention is that the properties of the machined blank depend on the temperature at which the blank has passed the rapid draw-off zone and the speed at which.
Bei einer Vorrichtung, die nach dem Verfahren gemäß der Erfindung arbeitet, befindet sich am Ausgang des Rollenofens mindestens eine Quetteneinheit, vorzugsweise zwei, die wechselweise mit den sich auf der entsprechenden Temperatur befindlichen Rohlingen beschickt werden. Auf diese Art und Weise ist es möglich, ausreichend lange Abkühlvorgänge durchzuführen und dennoch an den Durchsatz des Rollenofens angepaßt zu arbeiten.In a device which works according to the method according to the invention, at the outlet of the roller furnace there is at least one quench unit, preferably two, which are alternately fed with the blanks which are at the appropriate temperature. In this way it is possible to have sufficiently long cooling processes to perform and still work adapted to the throughput of the roller kiln.
Das Verfahren gemäß der Erfindung kann auch auf Rohlinge aus solchen Stählen angewendet werden, die bislang auch schon an Luft gehärtet werden können. In diesem Zusammenhang zeigt sich ein deutlich geringerer Energieaufwand bei den Paaren gemäß der Erfindung.The method according to the invention can also be applied to blanks made from such steels which have hitherto also been able to be hardened in air. In this context, a significantly lower energy expenditure is shown for the pairs according to the invention.
Das Verfahren kann auf Rohlinge mit Dicken bis zu 20 mm angewendet werden und zeigt in diesem Zusammenhang seine Überlegenheit zu bekannten Verfahren, insbesondere beim erforderlichen Energieaufwand.The process can be applied to blanks with a thickness of up to 20 mm and shows in this context its superiority to known processes, especially in the required energy consumption.
Es ist daran gedacht, im Zusammenhang mit der Handhabung der Rohlinge geeignete Maschinen und Roboter einzusetzen, so daß auch hier definierte Zeit- und Temperaturbedingungen eingehalten werden.It is contemplated to use suitable machines and robots in connection with the handling of the blanks, so that defined time and temperature conditions are also observed here.
Es zeigt sich, daß bei dem Verfahren gemäß der Erfindung bei vielen Stählen nur eine ganz geringe Zunderschicht entsteht und daß diese leicht abplatzt. Daher kann im Anschluß an das Verfahren gemäß der Erfindung eine Arbeitsstufe vorgesehen werden, bei welcher mit Hilfe von Druckluft der Zünder von dem Rohling entfernt wird.It can be seen that with the method according to the invention, only a very small scale layer is formed in many steels and that this easily flakes off. Therefore, following the method according to the invention, a work step can be provided in which the igniter is removed from the blank with the aid of compressed air.
Die gemäß der Erfindung verwendbaren Rollenöfen können auf die gewünschten Bedingungen eingestellt werden, es sind Rollenöfen bekannt, die den Temperaturbereich von 850 bis 1350°C bewältigen.The roller ovens which can be used according to the invention can be adjusted to the desired conditions; roller ovens are known which master the temperature range from 850 to 1350 ° C.
Es hat sich herausgestellt, daß nicht allein das schnelle Härten von Werkzeugstählen, sondern auch das verzugsfreie Härten aller Stahlsorten der wesentliche Punkt des Verfahrens gemäß der Erfindung ist. Insbesondere können hier Flachprodukte verzugsfrei gehärtet werden.It has been found that not only the rapid hardening of tool steels, but also the distortion-free hardening of all types of steel is the essential point of the method according to the invention. In particular, flat products can be hardened here without warping.
Es müssen zwei unterschiedliche Phänomene voneinander getrennt werden:
- a) Das schnelle Härten in sogenannten Schnellhärtepressen
- b) Das verzugsfreie Härten von Stahlmaterialien
- a) Beim schnellen Härten wird die Austenitisiertemperatur, die bei den normal üblichen Werkzeugstählen vorliegt, deutlich erhöht. Die Erhöhung in etwa liegt hier zwischen 100 - 200 K. Durch diese Erhöhung kann die Austenitisierzeit sehr stark verkürzt werden. Wesentlicher Grund dieser starken Temperaturerhöhung ist es, zu gewährleisten, daß das Material unter der Presse noch nicht die Umwandlungstemperatur HC3 unterschritten hat. Dieses bedeutet, daß nach Beendigung der Austenitisierung das Material schnell den Ofen verläßt und unter die Härtepressen gelangt. Die Transportgeschwindigkeit beträgt in diesen Fällen 250 mm/sec. Um eine ungleichmäßige Abkühlung von Rand und Mitte zu verhindern, ist die Auslaufrollenbahn isoliert und stellt einen Tunnel dar. Dieses ist ein wesentlicher Punkt, schwierige Werkzeugstähle zu härten. In der Regel ist der Rand nämlich oft schon wesentlich kälter, als die Mitte.
Wesentlich ist, daß das Material einer Ronde mit nahezu gleicher Temperatur Rand - Mitte in die Härtepresse eingelegt wird und nach Schließen der Härtepresse gleichmäßig abkühlt. Werden diese Maßnahmen nicht ergriffen, so hat sich gezeigt, daß die Randbereiche der Materialien schon so kalt geworden sind, daß sie eine wesentlich geringere Härte und ein nicht ausreichend vorliegendes Martensitgefüge aufweisen. - b) Das verzugsfreie Härten wird insbesondere im Härteofen eingestellt. Durch das Einstellen einer bestimmten Temperaturdifferenz in der Austenitisierzone oberhalb und unterhalb der Rollenbahn kann eine derartige Erwärmung gewährleisten, daß sich das Material nicht verzieht. Einerseits wird durch diese Maßnahme bewirkt, daß sich die Temperaturen auf dem Weg zu den Härtepressen so verändern und daß unterhalb und oberhalb des Materials beim Beginn der Abkühlung in den Härtepressen diese Temperatur gleich ist. Auf der anderen Seite wird durch diese Maßnahme die relative Oberflächenbeschädigung gleichgehalten.
- a) Beim schnellen Härten wird die Austenitisiertemperatur, die bei den normal üblichen Werkzeugstählen vorliegt, deutlich erhöht. Die Erhöhung in etwa liegt hier zwischen 100 - 200 K. Durch diese Erhöhung kann die Austenitisierzeit sehr stark verkürzt werden. Wesentlicher Grund dieser starken Temperaturerhöhung ist es, zu gewährleisten, daß das Material unter der Presse noch nicht die Umwandlungstemperatur HC3 unterschritten hat. Dieses bedeutet, daß nach Beendigung der Austenitisierung das Material schnell den Ofen verläßt und unter die Härtepressen gelangt. Die Transportgeschwindigkeit beträgt in diesen Fällen 250 mm/sec. Um eine ungleichmäßige Abkühlung von Rand und Mitte zu verhindern, ist die Auslaufrollenbahn isoliert und stellt einen Tunnel dar. Dieses ist ein wesentlicher Punkt, schwierige Werkzeugstähle zu härten. In der Regel ist der Rand nämlich oft schon wesentlich kälter, als die Mitte.
- a) Fast hardening in so-called fast hardening presses
- b) The distortion-free hardening of steel materials
- a) In the case of rapid hardening, the austenitizing temperature that exists with normal tool steels is significantly increased. The increase is approximately between 100 - 200 K. This increase can shorten the austenitizing time very much. The main reason for this strong temperature increase is to ensure that the material under the press has not yet fallen below the transition temperature HC3. This means that after the austenitization has ended, the material quickly leaves the furnace and gets under the hardening presses. The transport speed in these cases is 250 mm / sec. In order to prevent uneven cooling of the edge and center, the discharge roller conveyor is insulated and represents a tunnel. This is an essential point for hardening difficult tool steels. As a rule, the edge is often much colder than the middle.
It is essential that the material of a round blank with almost the same temperature edge-center is placed in the hardening press and cools evenly after closing the hardening press. If these measures are not taken, it has been shown that the edge areas of the materials have already become so cold that they have a much lower hardness and an insufficient martensite structure. - b) The distortion-free hardening is adjusted in particular in the hardening furnace. By setting a certain temperature difference in the austenitizing zone above and below the roller conveyor, such heating can ensure that the material does not warp. On the one hand, this measure has the effect that the temperatures on the way to the hardening presses change so that this temperature is the same below and above the material when cooling begins in the hardening presses. On the other hand, this measure keeps the relative surface damage level.
- a) In the case of rapid hardening, the austenitizing temperature that exists with normal tool steels is significantly increased. The increase is approximately between 100 - 200 K. This increase can shorten the austenitizing time very much. The main reason for this strong temperature increase is to ensure that the material under the press has not yet fallen below the transition temperature HC3. This means that after the austenitization has ended, the material quickly leaves the furnace and gets under the hardening presses. The transport speed in these cases is 250 mm / sec. In order to prevent uneven cooling of the edge and center, the discharge roller conveyor is insulated and represents a tunnel. This is an essential point for hardening difficult tool steels. As a rule, the edge is often much colder than the middle.
Diese beiden Punkte a und b sind wesentliche Vorteile des Verfahrens gemäß der Erfindung.These two points a and b are essential advantages of the method according to the invention.
Es hat sich herausgestellt, daß eine sehr hohe Abkühlwirkung erreicht wird, wenn eine bestimmte Dicke der Metallplatte vorliegt, die allerdings so gering wie möglich ausfallen muß (hohe Abkühlgeschwindigkeit und so dick wie nötig). Auch die Temperatur des Kühlwassers der indirekten Kühlung der Härtepressen ist von entscheidender Bedeutung. Sie muß je nach Material entsprechend eingestellt werden. Durch Temperatur und die geometrische Gestalt der Dicke ist eine sehr hohe Abkühlwirkung zu erzielen, die die Bereiche der Ölhärtung abdeckt (hohe Gleichmäßigkeit). Darüber hinaus ist der Druck der Härtepressen hinsichtlich gleichmäßiger Wärmeübertragung ebenfalls von Bedeutung.It has been found that a very high cooling effect is achieved if there is a certain thickness of the metal plate, which, however, has to be as small as possible (high cooling speed and as thick as necessary). The temperature of the cooling water for indirect cooling of the hardening presses is also of crucial importance. Depending on the material, it must be set accordingly. Due to the temperature and the geometric shape of the thickness, a very high cooling effect can be achieved, which covers the areas of oil hardening (high uniformity). In addition, the pressure of the hardening presses is also important with regard to uniform heat transfer.
Darüber hinaus sind noch zwei Sonderfälle des Härtens, nämlich das partielle Härten und das Härten von Rundmaterialien in Formen erfolgreich gemäß der Erfindung durchgeführt worden. Nachfolgend werden beide Varianten dieser Verfahren gemäß der Erfindung beschrieben:In addition, two special cases of hardening, namely partial hardening and hardening of round materials in molds, have been successfully carried out according to the invention. Both variants of these methods according to the invention are described below:
Grundlage des partiellen Härtens von Flachprodukten in diesem System ist die Forderung, daß ein Teilbereich vollständig durchgehärtet, ein anderer Bereich ungehärtet oder nur vergütet vorliegt. Zu diesem Zweck wird der Ofenraum im Bereich der Austenitisierzone mit einer Abdeckung der Rollenbahn oberhalb und unterhalb ausgestattet. Das zu härtende Material durchläuft nun während der Austenitisierung exakt positioniert zum Teil einen Bereich, in dem das Gut die Austenitisiertemperatur annimmt, und auf der anderen Seite einen abgeschirmten Bereich, in dem das Gut am Ende der Austenitisierzone einige hundert Kelvin kälter durchwärmt ist. Anschließend wird das Gut wieder sehr schnell abgezogen und unter die Härtepresse gelegt. Durch das anschließend schnelle Abkühlen wird erzielt, daß das Gut in dem durchgehärteten unabgedeckten Bereich die volle Härte aufweist und in dem abgedeckten Bereich deutlich geringere Härtewerte zeigt. Dieses ist insbesondere bei Messern erforderlich, die ein Schneidenteil und ein Spannteil aufweisen. Der Schneidenteil soll sehr hart sein, der Spannteil dagegen weich bleiben.The basis for the partial hardening of flat products in this system is the requirement that a partial area be fully hardened, another area unhardened or only tempered. For this purpose, the furnace area in the area of the austenitizing zone is equipped with a cover for the roller conveyor above and below. The material to be hardened now passes through an area in which the material takes on the austenitizing temperature, and on the other side a shielded area in which the material is warmed a few hundred degrees Kelvin colder at the end of the austenitizing zone. The product is then removed very quickly and placed under the hardening press. The subsequent rapid cooling ensures that the material has full hardness in the fully hardened, uncovered area and shows significantly lower hardness values in the covered area. This is particularly necessary for knives that have a cutting part and a clamping part. The cutting part should be very hard, while the clamping part should remain soft.
Bei zylindrischen Stahlteilen ist es wichtig, ein verzugsfreies Härten und eine sehr hohe Aushärtung zu erzielen. Zu diesem Zweck werden spezielle Formen angefertigt, in die die zylindrischen Bauteile eingelegt werden. Diese Formen werden dann mit einem Deckel abgedeckt und gegebenenfalls wird auch der Spalt zwischen Gehäuse und Deckel mit einer Schutzpaste abgedichtet. Deckel und Gehäuse werden danach, identisch einer Platte, schnell aus dem Ofen heraustransportiert und unter einem bestimmten Druck abgekühlt. Hiermit wird gewährleistet, daß die innenliegenden Bohrer gehärtet und durch den Druck ebenfalls gerichtet werden. Es ist damit ein verzugsarmes bzw. ein verzugsfreies Härten von Bohrerrohlingen möglich. Durch das Abdichten wird erzielt, daß die Bohrerrohlinge insbesondere bei sehr dünnen Durchmessern keine Beschädigung an der Oberfläche aufweisen. Mit diesem Verfahren sind sehr hohe Härtewerte und eine sehr gleichmäßige Härteverteilung möglich. Auch das Gefüge entspricht einem zähen und guten Gefüge. Kerngedanke ist das Härten und gleichzeitige Richten oder das verzugsfreie Härten der Rohlinge, sowie das Zurückführen vom Härten von Rundmaterialien durch Einbringen in eine Form zu dem bekannten Härten von Flachprodukten. Hier ist eine hohe Gleichmäßigkeit gegeben. Bohrer wurden früher in Salzbädern gehärtet. Durch Umweltschutzauflagen muß man nämlich von den Salzbädern in Vakuumöfen übergehen. Diese Vakuumöfen gewährleisten kein verzugsfreies Härten, und auf der anderen Seite wird durch die geringere Abkühlgeschwindigkeit auch nicht der sehr hohe Härtewert erzielt.With cylindrical steel parts, it is important to achieve distortion-free hardening and very high hardening. For this purpose, special shapes are made into which the cylindrical components are inserted. These forms are then covered with a cover and, if necessary, the gap between the housing and cover is sealed with a protective paste. The cover and housing are then quickly removed from the furnace, identical to a plate, and cooled under a certain pressure. This ensures that the internal drills are hardened and also straightened by the pressure. This enables low-warpage or warp-free hardening of drill blanks. Sealing ensures that the drill blanks have no damage to the surface, particularly in the case of very thin diameters. This process enables very high hardness values and a very even distribution of hardness. The structure also corresponds to a tough and good structure. The core idea is the hardening and simultaneous straightening or the distortion-free hardening of the blanks, as well as the return from hardening of round materials by introducing them into a mold to the known hardening of flat products. There is a high degree of uniformity here. Drills were previously hardened in salt baths. Due to environmental regulations, one has to switch from salt baths to vacuum ovens. These vacuum furnaces do not guarantee distortion-free hardening, and on the other hand, the very low hardness value does not achieve the very high hardness value.
Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf die Härtung von Stahlwerkstücken und vorzugsweise auf das verzugsfreie Härten von Flachprodukten, aus welchem Stahl sie auch immer bestehen.The invention relates in particular to the hardening of steel workpieces and preferably to the distortion-free hardening of flat products of whatever steel they are made of.
Bei einem bevorzugten Verfahren wird die Temperatur im Rollenofen so geführt, daß im Schnellabzugsbereich die Temperatur des Gutes nur unwesentlich abnimmt und das Gut noch oberhalb der Austenitisierungstemperatur in die Härtepressen gelangt.In a preferred method, the temperature in the roller furnace is controlled in such a way that the temperature of the material decreases only insignificantly in the rapid draw-off area and the material reaches the hardening presses above the austenitizing temperature.
Claims (5)
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