AT372113B - Dreilagiger formkoerper, insbesondere blech, von hoher verschleissfestigkeit - Google Patents

Description

   <Desc/Clms Page number 1> 
 



   Die Erfindung betrifft einen dreilagigen Formkörper, insbesondere Blech, von hoher Verschleissfestigkeit, mit zwei Aussenlagen aus Stahl gleicher Dicke und einer Innenlage aus Stahl. 



   Bei verschleissfesten Blechen sind die Anforderungen, welchen diese Bleche gewachsen sein müssen, durch die Art der Verschleissbeanspruchung bestimmt. 



   Für Bleche, die in erster Linie einer Schlagbeanspruchung ausgesetzt sind, beispielsweise Panzerbleche, wird allgemein ein möglichst hartes Material als wesentlich angesehen, welches jedoch auch ausreichende Zähigkeit aufweisen muss, um nicht zu bersten. 



   Streichbleche von Pflügen sind anderseits in erster Linie einer abrasiven Beanspruchung ausgesetzt,   d. h.   die Oberfläche muss gegen diese Art des Verschleisses beständig sein ; eine wesentliche weitere Forderung besteht darin, dass die Oberfläche nicht zur Rissbildung,   u. zw.   Mikrorissbildung längs der Korngrenzen, neigt, da sonst Erde haften bleibt und der Pflug nicht einwandfrei arbeitet. Für diesen Einsatzzweck geeignete Bleche müssen gleichfalls sowohl verschleissbeständig als auch ausreichend zäh sein. 



   Es wurde erkannt, dass Einlagenbleche kaum imstande sind, allen genannten Anforderungen zu genügen, so dass man dazu überging, Mehrlagenbleche oder beschichtete Werkstoffe zu verwenden ; dadurch war es möglich, für die der Verschleissbeanspruchung ausgesetzte Aussenlage einen extrem harten Werkstoff einzusetzen, der in Kombination mit einer zäheren Lage die erforderliche Gesamtzähigkeit bewirkte. Bei einem solchen Schichtwerkstoff kann darüber hinaus eine der Schichten aus einem billigen Kohlenstoffstahl bestehen, wodurch die Erzeugungskosten niedrig gehalten werden. 



   Nach andern Vorschlägen werden Kunststoffe bzw. Sonderkonstruktionen als zäher Werkstoff verwendet, wodurch zusätzlich das Gesamtgewicht reduziert wird.'
So ist beispielsweise aus der DE-OS 2719115 bekannt, für Panzerbleche Zweilagenbleche zu verwenden, bei denen eine hochharte Stahllage und eine weiche walzplattiert werden, wodurch die Gefahr eines Abplatzens der Hartschicht vermieden wird. 



   Es ist auch bekannt, verschiedene Werkstoffe lediglich aufeinanderzuschichten. Gemäss der US-PS Nr. 2, 474, 682 wird zwischen zwei Blechen ein Blech aus hartem Stahl eingelegt. Die US-PS Nr. 4, 167, 889 betrifft Verbundwerkstoffe, bei denen zwischen zwei Blechen elastische Puffer eingelegt sind. Im DE-GM 7138758 ist das Zwischenlegen einer Kunststoffplatte beschrieben. 



   Allgemein gesehen wurden somit bisher lediglich harte Werkstoffe mit zähen kombiniert. 



   Die Erfindung stellt sich die Aufgabe, Formkörper, insbesondere Bleche, mit verbesserter Verschleissfestigkeit gegenüber herkömmlichen Dreilagenwerkstoffen zu schaffen ; sie beruht auf der Erkenntnis, dass die Verschleissfestigkeit umso höher ist, je höher die Druckspannungen in den Aussenlagen von beipielsweise Blechen sind. 



   Die gestellte Aufgabe wird bei einem eingangs spezifizierten dreilagigen Formkörper dadurch gelöst, dass die Innenlage aus einem Werkstoff mit einem grösseren Wärmeausdehnungskoeffizient als 
 EMI1.1 
 von P und S. 



   Für abrasive Beanspruchung wird ein Stahl der für die Aussenlagen erstgenannten Gruppe eingesetzt, während für Panzerungszwecke als Aussenlagen ein Stahl der zweitgenannten Gruppe verwendet wird. 
 EMI1.2 
 

 <Desc/Clms Page number 2> 

 und Zusammensetzung entstehen beim Abkühlen aus der Walzhitze und auch bei einem eventuellen anschliessenden Glühen infolge der verschiedenen Wärmeausdehnungskoeffizienten in der Innenlage Zugspannungen und in den Aussenlagen Druckspannungen. Die Höhe der in der Innenlage auftretenden Zugspannungen ist durch die Streckgrenze des für diese Lage verwendeten Werkstoffes begrenzt, da die über dieser Grenze liegenden Spannungen durch Kriechen bei höherer Temperatur abgebaut werden. Die verbleibenden Zugspannungen erzeugen in den Aussenlagen Druckspannungen. 



   In der Zeichnung ist schematisch der Spannungsverlauf über die gesamte Blechdicke eines erfindungsgemässen Dreilagenbleches dargestellt, wobei a die Spannung und d die Dicke der einzelnen Lagen symbolisiert. Ist a kleiner als Null, herrscht eine Zugspannung, ist a grösser als Null eine Druckspannung. Es gilt die Beziehung F, = F   +     F,., woei   F das Spannungsintegral über die entsprechende Lagendicke bedeutet. 



   Die in der nachstehenden Tabelle zusammengestellten, errechneten Spannungswerte dienen zur Illustration dafür, welchen Einfluss die Differenz der Wärmeausdehnungskoeffizienten und das Dickenverhältnis von Innen- zu Aussenlagen haben,   d. h.   welche Druckspannungen in den Aussenlagen bei geeigneter Werkstoffwahl erzielt werden können. 
 EMI2.1 
 
<tb> 
<tb> 



  Blechdicke <SEP> Wärmeausdehnungs- <SEP> Zugspannung <SEP> in <SEP> Druckspannung
<tb> Aussenlagen <SEP> Innenlage <SEP> koeffizient <SEP> a <SEP> Innenlage <SEP> a <SEP> I <SEP> in <SEP> Aussenlage <SEP> a <SEP> A <SEP> 
<tb> Aussenlage <SEP> Innenlage
<tb> [mm] <SEP> [mm] <SEP> [K-1] <SEP> [K-1] <SEP> [N/mm2] <SEP> [N/mm2]
<tb> 2 <SEP> 4 <SEP> 13x10 <SEP> 16x10 <SEP> 279 <SEP> 279
<tb> 6 <SEP> 6 <SEP> 13x10-4 <SEP> 16x10-6 <SEP> 372 <SEP> 186
<tb> 3 <SEP> 6 <SEP> 13x10 <SEP> 16x10 <SEP> 279 <SEP> 279
<tb> 2 <SEP> 8 <SEP> 13 <SEP> x10 <SEP> 16x10 <SEP> 186 <SEP> 372
<tb> 2 <SEP> 4 <SEP> 13x10-1 <SEP> 15x10-6 <SEP> 186 <SEP> 186
<tb> 3 <SEP> 3 <SEP> 13x10 <SEP> 15 <SEP> x10 <SEP> 248 <SEP> 124
<tb> 2 <SEP> 8 <SEP> 13x10-6 <SEP> 15x10-6 <SEP> 124 <SEP> 248
<tb> 2 <SEP> 4 <SEP> 13x10-6 <SEP> 14x10-6 <SEP> 93 <SEP> 93
<tb> 4 <SEP> 4 <SEP> 13x10-6 <SEP> 14x10-6 <SEP> 124 <SEP> 62
<tb> 

  2 <SEP> 8 <SEP> 13x10-6 <SEP> 14x10-6 <SEP> 62 <SEP> 124
<tb> 
 Die Erfindung wird durch folgende Beispiele näher erläutert. 



  Beispiel   l : Panzer blech   Als Aussenlagen wurde ein Stahl der folgenden Analyse eingesetzt :   C : 0, 32%, Si : 0, 26%,   
 EMI2.2 
 
Wärmeausdehnungskoeffizient a : 15x10-6/K
Innenlage :   C : 1, 11%, Si : 0, 28%, Mn : 12, 50%  
P   :0,039% S: 0,013%, &alpha;=22x10-6/K  
Aus Vorbrammen der oben angegebenen Stahlqualitäten wird ein Walzpaket zusammengestellt, das Paket in einem Tiefofen erwärmt und auf 9 mm Gesamtdicke ausgewalzt. Dabei kommt es zu einer Verbindung, u. zw. Verschweissung, der Schichten. Das erhaltene Blech wird anschliessend in Öl abgekühlt und bei   550 C   angelassen ; dadurch erreicht man in der Aussenlage eine Zugfestigkeit von 1300 N/mm'. Die Zugfestigkeit der Innenlage liegt bei 780 N/mm2. Somit können enorme Spannungen übertragen werden.

   Die Berechnung ergibt eine Zugspannung von 880 N/mma und Druckspannungen von 440 N/mma. Die Streckgrenze der Innenlage liegt nahe der Zugfestigkeit und man kann annehmen, dass der Abbau der Spannungen durch Kriechen bei 15 bis 20% der angegebenen Spannungswerte liegt. Somit verbleiben als Druckspannungen in den Aussenschichten 

 <Desc/Clms Page number 3> 

 
 EMI3.1