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Verfahren zur Herstellung von Gegenständen, deren Obertläche verschleissfest und deren Kern zähe ist.
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die Werkstücke lange Zeit auf Trmperaturen von 800 bis 9000 C gehalten und nach Regenerieren des Kerns (kurzes Glühen bei 900 bis 920 C mit anschliessender Luftabkühlung) zur Erzielung maximaler Härte und Verschleissfestigkeit in der Randschicht von 750 bis 8000 C schroff abgeschreckt werden. Beim Abschrecken besteht naturgemäss die Gefahr der Entstehung von Härterissen, um so mehr, je komplizierter die Stücke sind.
Daneben erleiden die Werkstücke mehr oder weniger starke Verziehungen, die ein Nachschleifen erforderlich machen, was bei der schwierigen Bearbeitbarkeit der martensitisehen Oberfläche mit grossen Kosten verbunden ist. Eine Ausnahme bilden der 7% ige Nickelstahl und die lufthärtenden Chromnickelstähle, wie sie im Automobilbau und allgemeinen Maschinenbau verwendet werden, bei denen eine Oberflächenhärtung durch Zementation ohne nachfolgendes Abschrecken möglich ist. Die Nitrierhärtung erfordert zwar auch kein Abschrecken der Werkstücke, die gehärteten Oberflächen sind jedoch spröde, so dass ein Nitrieren für Gegenstände, die Stössen und schlagenden Beanspruchungen ausgesetzt sind, nicht in Frage kommen kann.
Es ist bereits vorgeschlagen worden, für Gegenstände, bei denen es auf hohe Verschleissfestigkeit ankommt, eutektoide Stähle zu verwenden, welche bei einem Mangangehalt von 0-6 bis 0. 8% rein lamellarperlitisches Gefüge besitzen. Derartige Gegenstände besitzen bei der durch die Zusammensetzung bedingten Festigkeit gute Zähigkeit. In manchen Fällen ist jedoch eine höhere Zähigkeit erwünscht, die mit der Natur dieses verschleissfesten Stahles nicht zu vereinen ist.
Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von Werkstücken, deren. Oberfläche die Eigenschaften und die Zusammensetzung der vorgenannten Stähle besitzt, während der Kern zwar weniger verschleissfest ist, sich aber durch grosse Zähigkeit auszeichnet. Man bedient sich dabei der Einsatzhärtung, ohne aber nach der Kohlung die übliche Härtung durch Abschrecken vorzunehmen.
Gemäss der Erfindung geht man von einem Werkstück aus weichem Kohlenstoffstahl aus. dessen Mangangehalt innerhalb der angegebenen Grenzen liegt, also 0'6bis0'8 n beträgt, und führt in dieses auf dem Wege der Einsatzhärtung so lange Kohlenstoff ein, bis sich an der Oberfläche des Werkstückes die dem Mangangehalt entsprechende eutektoide Zusammensetzung eingestellt hat. Hierauf wird das Werkstück zwecks Regenerierung des Kernes normalisierend, d. h. kurze Zeit dicht über dem oberen Haltepunkt des Ausgangsmateriales, geglüht und dann an ruhiger Luft abgekühlt.
Das Mangan des Ausgangswerkstoffes kann auch teilweise durch Chrom. Wolfram, Molybdän oder Vanadin ersetzt werden, u. zw. in der Weise, dass der Mangangehalt etwa 0'5 bis 0-7 o. der Gehalt an den übrigen Legierungsbestandteilen bis zu etwa 0'5% ausmacht. Es hat sich ferner als zweckmässig erwiesen, den Siliziumgehalt über das für ausschliesslich mit Silizium beruhigten Wprkstoff übliche Mass zu steigern, so dass er etwa 0. 35 bis 0. 80% beträgt. Die Eigenschaften des Werkstoffes können weiter verbessert werden, wenn man ihm Nickel bis zu 3% oder Kupfer bis zu etwa l'5% hinzulegiert.
Das Wesen der Erfindung besteht also darin, dass man die Zusammensetzung des Ausgangs-
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Ausbildung die für den hohen Verschleisswiderstand massgebende Zusammensetzung besitzt. Versuche haben ergeben, dass der Verschleisswiderstand der gemäss der Erfindung hergestellten abnutzungs-
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beständigen Oberflächen mindestens ebenso hoch ist, wie der eines in Wasser abgeschreckten verschleiss- festen Stahles mit 160 kg/1n1n2 Festigkeit.
Die gemäss der Erfindung hergestellten Werkstücke haben gegenüber den bisherigen einsatzgehärteten Gegenständen erhebliche Vorteile. Sie sind einmal wesentlich einfacher herzustellen, weil sich das zur Erreichung verschleissfester Oberflächen bisher für notwendig erachtete Abschrecken er- übrigt, zum andern sind sie auch, eben weil nicht gehärtet und daher mit Härterissen nicht gerechnet zu werden braucht, in Betrieb erheblich sicherer. Überdies treten keine Verziehungen auf. Die Ober- fläche ist nicht spröde und lässt sich gut bearbeiten. Die Werkstücke sind gegen Stoss-und Sehlagbean- spruchungen in hohem Masse sicher.
Ein besonderer Vorteil ist weiter darin zu erblicken, dass der im Vergleich zu den üblichen Einsatzstählen höhere Gehalt an Mangan bzw. doppelkarbidbildenden Elementen die Kohlungsgeschwindigkeit erhöht. Infolgedessen kommt man gemäss der Erfindung mit geringerer Zementationsdauer aus als bei der normalen Einsatzhärtung. Der Gehalt an doppelkarbidbildenden Elementen begünstigt ausserdem die Entstehung eines für die Güte der zementierten Gegenstände wesentlichen allmählichen Überganges von den hohen Kohlenstoffgehalten des Randes zu den niedrigeren des Kernes.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Herstellung von Gegenständen, deren Oberfläche verschleissfest und deren Kern zähe ist, durch Einsatzhärtung ohne nachfolgendes Abschrecken, dadurch gekennzeichnet, dass ein weicher Kohlenstoffstahl mit einem Mangangehalt von etwa 0'6 bis 0. 8% auf dem Wege der Einsatzhärtung so lange gekohlt wird, bis die Oberfläche die dem angegebenen Mangangehalt entsprechende eutektoide Zusammensetzung erhält, und anschliessend einer normalisierenden Glühung (kurz und dicht über dem oberen Haltepunkt des Ausgangsmateriales) unterworfen wird.