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Verfahren zur Durchhärtung und Durchvergütung schwer härtbarer Stähle.
Es ist bekannt, dass Stähle, insbesondere solche, die mit Chrom und Molybdän legiert sind (Sparstähle), beim Vergüten grosse Unterschiede in den Vergütungswerten zwischen Rand und Kern zeigen, falls die Querschnittsdimensionen über etwa 40 ium Durchmesser hinauscehen. Um höher- wertige Stähle zu erhalten, welche diesen Nachteil nicht zeigen, musste man bisher gewisse Legierung- elemente, insbesondere Nickel, zugeben, da Nickel die Vergütbarkeit, als deren Mass man allgemein das Verhältnis von Streckgrenze zu Zerreissfestigkeit ansieht, verbessert.
Dass Stähle, insbesondere die sogenannten Sparstoffstähle im Hinblick auf die Durchvergütbarkeit als ungünstig angesehen werden, geht bereits aus den bezügliche Abnahmevorschriften hervor, in denen festgelegt ist, dass die Probe für die Untersuchung ohne Rücksicht auf den Durchmesser des Werkstückes in einer Entfernung von 20 mm vom Rande entnommen werden muss.
Die Vergütung erfolgt bekanntlich derart, dass das Werkstück auf eine der Stahlart und dem Härtemittel entsprechende Temperatur erhitzt und sofort nach erreichtem Temperaturausgleich abgeschreckt und sodann rückgeglüht wird. Die Abschreektemperatur wird zur Erzielung einer grossen Abkühlgeschwindigkeit und damit beabsichtigter grösserer Tiefenwirkung mögliehst hoch gewählt, auch um das Gebiet der festen Lösung im Eisen-Eisenkarbid-Diagramm verlässlich zu erreichen. Damit ist aber die Gefahr der Kornvergröberung und Verringerung der Kerbzähigkeit verbunden. Um diesen Nachteilen entgegenzuwirken, werden besondere Schmelz bzw. Gussmethoden gewählt.
Die Temperatur beim nachfolgenden Anlassen ist hauptsächlich bestimmt durch die beabsichtigte Gebrauehsfestigkeit des Stahles und um so niedriger zu wählen, je höher die verlangte Gebrauchsfestigkeit sein soll. Da erfahrungsgemäss grobkörniger Stahl leichter durehhärtet, nimmt man an, dass das im Gebiete der festen Lösungen vorhandene grössere Austenitkorn eine bessere Durehhärtbarkeit gewährleistet ; anderseits zeigen gerade Stähle mit gröberem Ausgangs-Austenitkorn erhöhte Empfindlichkeit im Hinbliek auf die Härtetemperatur.
Wie nun systematische Untersuchungen gezeigt haben, ist für die Erzielung einer bestimmten Tiefenwirkung nicht die Absehreektemperatur als solche, aber auch nicht die Korngrösse an sich mass- gebend. Von der Überlegung ausgehend, dass das Härten eine Erscheinung der Unterkühlung ist, welche ganz allgemein verstärkt wird, wenn die Keimzahl gering ist, wurden Methoden gesucht, um die Keimzahl zu verringern. Die schon früher gemachte Feststellung, dass grobkörniger Stahl leichter
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es ist jedoch nicht die Korngrösse als solche der Grund für diese Erscheinung.
Ein feinkörniger Stahl mit geringer Keimzahl müsste nach dieser Überlegung mindestens ebensogut durchhärtbar sein als der grobkörnige, ohne die Nachteile der letzteren - Härteempfindlichkeit und geringe Kerbzälligkeit nach dem Vergüten-aufzuweisen. Es wurde gefunden, dass bei den Stählen ausser einer arteigenen Unterkühlbarkeit, die durch die Zusammensetzung bedingt ist, noch weitere mit der Keimzahl in Zusammenhang stehende Faktoren auf die Unterkühlbarkeit von Einfluss sind. Bei entsprechender Wahl der Aschrecktemperatur und der Zeitdauer des Warmhaltens auf Abschrecktemperatur wird offenbar die die Unterkühlbarkeit herabsetzende Keimzahl vermindert.
Insbesonders ergaben die Versuche, dass eine Durchhärtung bei geringstmöglicher Kornvergröberung dann erzielt wird, wenn die anzuwendende Abschrecktemperatur möglichst mit der theoretischen übereinstimmt, bzw. diese höchstens um 200 C Überschreitet, dafür aber im Interesse der Verringerung der Keimzahl durch längere Zeit eingehalten wird.
Die notwendige Zeit, während welcher zwecks Keimlösung der betreffende Stahl auf Härtetemperatur gehalten werden muss, richtet sich nach der Querschnittsgrösse des Werkstückes, nach der Zusammensetzung des Stahles und seiner
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Es hat sich gezeigt, dass bei Werkstückquerschnitten entsprechend 40 m1n DnrchmeRRer min- destens 20 Minuten und bei grösseren mindestens 30 Minuten Haltedauer auf vorerwähnter Härte- temperatur erforderlich sind, um die notwendige Keimlösung'zu erreichen, während es bisher üblich war, nur ungefähr die Hälfte der erfindungsgemässen Haltedalier anzuwenden.
Der dadurch erzielte Effekt kann noch verstärkt werden, wenn die Riickgliihdauer ebenfalls auf mindestens die doppelte der bisher üblichen Zeitdauer, mithin auf mindestens 60 Minuten ausgedehnt wird, um einen möglichst weitgehenden Gefügeausgleich herzustellen und so eine noch weitere Verbesserung sämtlicher Gütewerte zu erzielen.
Die einige Beispiele aus den Untersuchungen enthaltende Tafel zeigt den günstigen Einfluss der neuen Behandlungsart.
Die folgende Tabelle, die einige Beispiele aus den Untersuchungen enthält, zeigt den günstigen Einfluss der neuen Behandlungsmethode.
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<tb>
<tb>
Durchmesser <SEP> Art <SEP> der <SEP> Vergützung <SEP> Verhältnis
<tb> des <SEP> Werk- <SEP> Härtetempe- <SEP> Streckgrenzeprozente
<tb> stückes <SEP> in <SEP> ratur <SEP> in <SEP> Halten <SEP> auf <SEP> Festigkeit <SEP> Differenz
<tb> Millimeter <SEP> Graden <SEP> Härte- <SEP> Charakteristik
<tb> der <SEP> Vergütung
<tb> temperatur <SEP> am <SEP> Rand <SEP> im <SEP> Kern
<tb> 40 <SEP> 830 <SEP> 101 <SEP> gewöhnlich <SEP> 64-0
<tb> 40 <SEP> 790 <SEP> 60'neu-75-3-
<tb> 80 <SEP> 830 <SEP> 15' <SEP> gewöhnclih <SEP> 62#7 <SEP> 58#8 <SEP> 3#9
<tb> 80 <SEP> 790 <SEP> 60'neu <SEP> 70-6 <SEP> 69-3 <SEP> 1-3
<tb> 100 <SEP> 830 <SEP> 15' <SEP> gewöhnlich <SEP> 64#4 <SEP> 59#0 <SEP> 5#4
<tb> 100 <SEP> 780 <SEP> 90'neu <SEP> 64'0 <SEP> 64'0 <SEP> 0'0
<tb> 120 <SEP> 830 <SEP> 15' <SEP> gewöhnlich <SEP> 63#0 <SEP> 56#0 <SEP> 7#0
<tb> 120 <SEP> 780 <SEP> 120' <SEP> neu <SEP> 68#4 <SEP>
68#0 <SEP> 0#4
<tb>
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<tb>
<tb>
Art <SEP> der <SEP> Vergütung <SEP> Verhältnis
<tb> Durchmesser <SEP> Härtetempe- <SEP> Art <SEP> der <SEP> Vergütung <SEP> Verhältnis
<tb> der <SEP> Werk- <SEP> Streckgrenzprozente
<tb> stückes <SEP> in <SEP> ratur <SEP> in <SEP> Halten <SEP> auf <SEP> Characteristik <SEP> Festigkeit <SEP> Differenz
<tb> Millimeter <SEP> Graden <SEP> Härte- <SEP> der <SEP> Vergütung <SEP>
<tb> temperatur <SEP> am <SEP> Rand <SEP> in <SEP> Kern
<tb> 90 <SEP> 860 <SEP> 15'gewöhnlich <SEP> 87-6 <SEP> 73-2 <SEP> 14-4
<tb> 90 <SEP> 820 <SEP> 75'neu <SEP> 91-8 <SEP> 91-7 <SEP> 0.
<SEP> 1
<tb> 150 <SEP> 860 <SEP> 20' <SEP> gewöhnlich <SEP> 85#2 <SEP> 59#8 <SEP> 25#4
<tb> 150 <SEP> 820 <SEP> 120' <SEP> neu <SEP> 88#8 <SEP> 89#8 <SEP> 1#0
<tb> 165 <SEP> 820 <SEP> 180' <SEP> neu <SEP> 92#2 <SEP> 92#7 <SEP> -0#5
<tb>
Wie diese Beispiele beweisen, wird durch die neue Behandlungsweise erst die wirtschaftliche Verwendbarkeit billig legierter Stähle, die sieh sonst der Durchhärtung bzw. Durchvergütung widersetzen, ermöglicht (z. B. Chrom-Molybdän-Stähle als Ersatz für Cr-Niekelstähle).
Das aus einer neuen Erkenntnis heraus entwickelte Vergütungsverfahren lässt sich auch auf andere durch Abschrecken härtbare und nachfolgende Erwärmung vergütbare Legierungen von Nichteisenmetallen anwenden.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Durchhärtung bzw. Durchvergütung von schwer härtbaren Stählen, dadurch gekennzeichnet, dass die angewendete Abschrecktemperatur wenig (höchstens 20 C) über der AustenitUmwandlungstemperatur (Ac 3) des betreffenden Stahles liegt und bei Werkstückquerschnitten entsprechend 40 mm Durchmesser mindestens 20 Minuten, bei grösseren mindestens 30 Minuten nach erfolgtem Temperaturausgleich gehalten wird, wobei die Haltedauer von der Stahlart abhängig ist.