CH389331A - Rolling elements and process for their manufacture - Google Patents

Rolling elements and process for their manufacture

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CH389331A
CH389331A CH7865559A CH7865559A CH389331A CH 389331 A CH389331 A CH 389331A CH 7865559 A CH7865559 A CH 7865559A CH 7865559 A CH7865559 A CH 7865559A CH 389331 A CH389331 A CH 389331A
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sep
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Description

  

      Wälzkörper    und Verfahren zu     seiner    Herstellung    Wälzkörper für Wälzlager, das heisst Kugeln,  Rollen und Nadeln, werden derzeit hauptsächlich aus  sogenanntem     Kugellagerstahl    hergestellt, der zwar  hohe     Festigkeiten    aufweist, aber nicht rostbeständig  ist. Zur Herstellung sogenannter rostfreier     Wälzkör-          per    verwendet man einen Stahl, dessen Chromgehalt  über demjenigen des     Kugellagerstahls    liegt, wodurch  zwar eine geringere Rostanfälligkeit, nicht aber Rost  freiheit erreicht wird.

   Ein weiterer Nachteil dieser  gegen Rost weniger anfälligen Wälzkörper ist der,  dass sie sich nicht für den Einbau in Lager eignen,  die bei hoher Temperatur, also z. B. bei einer Tem  peratur von 200  C, arbeiten. Noch weniger rost  anfällig, sogar bei höherer Temperatur, sind     Wälz-          körper    aus sogenanntem 18/8     Cr/Ni-Stahl,    jedoch ist  die Festigkeit solcher Wälzkörper geringer als die  jenige von     Kugellagerstahl.     



  Der Wälzkörper nach der vorliegenden Erfindung  weist nun keinen dieser Nachteile auf. Er ist absolut  korrosionsbeständig und weist nach einer entspre  chenden Wärmebehandlung auch die nötige Festig  keit auf. Er ist dadurch gekennzeichnet, dass er aus  einer Legierung besteht, die folgende Komponenten  enthält:  
EMI0001.0012     
  
    10-20 <SEP> % <SEP> Cr
<tb>  3-15 <SEP> % <SEP> Fe
<tb>  16-27 <SEP> % <SEP> Ni       einen die Ausscheidungshärtung  bewirkenden Bestandteil  
EMI0001.0013     
  
    0,5 <SEP> - <SEP> 1 <SEP> % <SEP> Mn
<tb>  0,2 <SEP> - <SEP> 1 <SEP> % <SEP> Si
<tb>  0,01- <SEP> <B>0,1%</B> <SEP> C
<tb>  50 <SEP> -40% <SEP> Co       Zu diesen Bestandteilen können noch bis zu 5  Mo sowie bis zu 5 % W hinzugefügt werden.  



  Als die Ausscheidungshärtung bewirkender Be  standteil kommen in erster     Linie    in Frage  
EMI0001.0015     
  
     Unter einem entsprechenden Mindestgemisch ist also  eines zu verstehen, bei welchem für jeden fehlenden       Be-Anteil    der doppelte     Ti-Anteil    vorhanden ist.  



  Das Verfahren zu dieser Herstellung ist dadurch  gekennzeichnet, dass man ein Werkstück aus einer  solchen Legierung bei einer Temperatur von 1000  bis 1200  C glüht, im Wasser abschreckt, derart kalt  verformt, dass eine     Querschnittverminderung    von  mindestens<B>10%</B> eintritt, und während 30 Minuten  bis 10 Stunden einer Wärmebehandlung im Tempe  raturbereich zwischen 350 und 600 C unterwirft.  



  Es können z. B. Lagerrollen dadurch hergestellt  werden, dass man eine Stange mit einem Durch  messer von 6 mm aus einer Legierung mit  
EMI0001.0019     
  
    18 <SEP> % <SEP> Cr <SEP> <B>0,3%</B> <SEP> Be
<tb>  5 <SEP> % <SEP> Fe <SEP> 1 <SEP> % <SEP> Ti
<tb>  21% <SEP> Ni <SEP> 1 <SEP> % <SEP> Mn
<tb>  4 <SEP> % <SEP> Mo <SEP> <B>0,6%</B> <SEP> Si
<tb>  4 <SEP> % <SEP> W <SEP> 0,03 <SEP> % <SEP> C
<tb>  Rest <SEP> Co       über eine Stunde bei 1100  C glüht, im Wasser ab  schreckt, durch Herunterwalzen auf einen Durch  messer von 3 mm kaltverformt, so dass eine Quer  schnittsverminderung von<B>75%</B> erhalten wird, aus  diesem Stab Rollen der gewünschten Länge abschnei  det, diese während 4 Stunden bei 480  C glüht, sie  auf das Endmass schleif und poliert.      Kugeln für Kugellager lassen sich z.

   B. aus einer  Legierung mit  
EMI0002.0001     
  
    12 <SEP> % <SEP> Cr <SEP> <B>0,15%</B> <SEP> Be
<tb>  <B>10%</B> <SEP> Fe <SEP> 1 <SEP> % <SEP> Ti
<tb>  <B>27%</B> <SEP> Ni <SEP> 1 <SEP> % <SEP> Mn
<tb>  4 <SEP> % <SEP> Mo <SEP> <B><I>0,5%</I></B> <SEP> Si
<tb>  4%W <SEP> 0,03 <SEP> % <SEP> C
<tb>  Rest <SEP> Co       herstellen, indem man einen 3 mm dicken Draht  aus einem solchen Material über eine Stunde bei  1150  C im     Durchlaufofen    glüht, im Wasser ab  schreckt, auf 1,5 mm Durchmesser herunterzieht, in  Teile von 1,5 mm Länge schneidet, diese zu Kügel  chen presst, sie dann während     einer    halben Stunde  bei 550  glüht,     schleift    und     poliert.     



  Infolge des Gehaltes an Beryllium und/oder  Titan lassen sich Härten von über 700     kg/mm2          Vickers    erreichen, die mit den üblichen rostfreien       Legierungen    für Wälzkörper nicht erreicht werden  können.



      Rolling bodies and method for their production Rolling bodies for roller bearings, that is to say balls, rollers and needles, are currently mainly made of so-called ball bearing steel, which has high strengths but is not rust-resistant. To produce so-called rust-free rolling elements, a steel is used whose chromium content is higher than that of ball bearing steel, which means that it is less susceptible to rust, but not rust-free.

   Another disadvantage of these rolling elements, which are less susceptible to rust, is that they are not suitable for installation in bearings that are exposed to high temperatures, e.g. B. at a temperature of 200 C, work. Rolling elements made of so-called 18/8 Cr / Ni steel are even less susceptible to rust, even at higher temperatures, but the strength of such rolling elements is lower than that of ball bearing steel.



  The rolling element according to the present invention does not have any of these disadvantages. It is absolutely corrosion-resistant and, after appropriate heat treatment, also has the necessary strength. It is characterized by the fact that it is made of an alloy that contains the following components:
EMI0001.0012
  
    10-20 <SEP>% <SEP> Cr
<tb> 3-15 <SEP>% <SEP> Fe
<tb> 16-27 <SEP>% <SEP> Ni is a component which causes precipitation hardening
EMI0001.0013
  
    0.5 <SEP> - <SEP> 1 <SEP>% <SEP> Mn
<tb> 0.2 <SEP> - <SEP> 1 <SEP>% <SEP> Si
<tb> 0.01- <SEP> <B> 0.1% </B> <SEP> C
<tb> 50 <SEP> -40% <SEP> Co Up to 5 Mo and up to 5% W can be added to these components.



  As the precipitation hardening constituent Be come primarily into question
EMI0001.0015
  
     A corresponding minimum mixture is therefore to be understood as one in which double the Ti content is present for each missing Be content.



  The method for this production is characterized in that a workpiece made of such an alloy is annealed at a temperature of 1000 to 1200 C, quenched in water, and cold-formed in such a way that a cross-section reduction of at least 10% occurs , and subjected to a heat treatment in the temperature range between 350 and 600 C for 30 minutes to 10 hours.



  It can e.g. B. bearing rollers are made by having a rod with a diameter of 6 mm made of an alloy
EMI0001.0019
  
    18 <SEP>% <SEP> Cr <SEP> <B> 0.3% </B> <SEP> Be
<tb> 5 <SEP>% <SEP> Fe <SEP> 1 <SEP>% <SEP> Ti
<tb> 21% <SEP> Ni <SEP> 1 <SEP>% <SEP> Mn
<tb> 4 <SEP>% <SEP> Mon <SEP> <B> 0.6% </B> <SEP> Si
<tb> 4 <SEP>% <SEP> W <SEP> 0.03 <SEP>% <SEP> C
<tb> The rest of <SEP> Co anneals for one hour at 1100 C, quenched in water, cold-formed by rolling down to a diameter of 3 mm, so that a cross-section reduction of <B> 75% </B> is obtained, Cut off rolls of the desired length from this rod, anneal them for 4 hours at 480 C, grind them to their final dimensions and polish them. Balls for ball bearings can be z.

   B. from an alloy with
EMI0002.0001
  
    12 <SEP>% <SEP> Cr <SEP> <B> 0.15% </B> <SEP> Be
<tb> <B> 10% </B> <SEP> Fe <SEP> 1 <SEP>% <SEP> Ti
<tb> <B> 27% </B> <SEP> Ni <SEP> 1 <SEP>% <SEP> Mn
<tb> 4 <SEP>% <SEP> Mon <SEP> <B><I>0,5%</I> </B> <SEP> Si
<tb> 4% W <SEP> 0.03 <SEP>% <SEP> C
<tb> Make the rest of <SEP> Co by annealing a 3 mm thick wire made of such a material for one hour at 1150 C in a continuous furnace, quenching in water, pulling it down to 1.5 mm diameter, in parts of 1.5 mm in length, press them into small balls, then anneal, grind and polish them for half an hour at 550.



  As a result of the beryllium and / or titanium content, hardnesses of over 700 kg / mm2 Vickers can be achieved, which cannot be achieved with the usual rustproof alloys for rolling elements.

Claims (1)

PATENTANSPRÜCHE I. Wälzkörper, dadurch gekennzeichnet, dass er aus einer Legierung besteht, die folgende Kompo nenten enthält: EMI0002.0010 10-20 <SEP> % <SEP> Cr <tb> 3-15 <SEP> % <SEP> Fe <tb> 16-27 <SEP> % <SEP> Ni einen die Ausscheidungshärtung bewirkenden Bestandteil EMI0002.0011 0,5 <SEP> - <SEP> 1 <SEP> % <SEP> Mn <tb> 0,2 <SEP> - <SEP> 1 <SEP> % <SEP> Si <tb> 0,01- <SEP> 0,1 <SEP> % <SEP> C <tb> 50 <SEP> -40 <SEP> % <SEP> Co 1I. Verfahren zur Herstellung eines Wälzkörpers @s nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, PATENT CLAIMS I. Rolling elements, characterized in that they consist of an alloy which contains the following components: EMI0002.0010 10-20 <SEP>% <SEP> Cr <tb> 3-15 <SEP>% <SEP> Fe <tb> 16-27 <SEP>% <SEP> Ni is a component which causes precipitation hardening EMI0002.0011 0.5 <SEP> - <SEP> 1 <SEP>% <SEP> Mn <tb> 0.2 <SEP> - <SEP> 1 <SEP>% <SEP> Si <tb> 0.01- <SEP> 0.1 <SEP>% <SEP> C <tb> 50 <SEP> -40 <SEP>% <SEP> Co 1I. Method for the production of a rolling element according to claim I, characterized in that dass man ein Werkstück aus einer Legierung mit EMI0002.0015 10-20 <SEP> % <SEP> Cr <tb> 3-15 <SEP> % <SEP> Fe <tb> 16-27 <SEP> % <SEP> Ni einem die Ausscheidungshärtung bewirkenden Bestandteil EMI0002.0017 0,5 <SEP> - <SEP> 1 <SEP> % <SEP> Mn <tb> 0,2 <SEP> - <SEP> 1 <SEP> % <SEP> Si <tb> 0,01- <SEP> 0,1 <SEP> % <SEP> C <tb> 50 <SEP> -40 <SEP> % <SEP> Co bei einer Temperatur von 1000-1200 C glüht, im Wasser abschreckt, that you can use a workpiece made of an alloy EMI0002.0015 10-20 <SEP>% <SEP> Cr <tb> 3-15 <SEP>% <SEP> Fe <tb> 16-27 <SEP>% <SEP> Ni a component which causes precipitation hardening EMI0002.0017 0.5 <SEP> - <SEP> 1 <SEP>% <SEP> Mn <tb> 0.2 <SEP> - <SEP> 1 <SEP>% <SEP> Si <tb> 0.01- <SEP> 0.1 <SEP>% <SEP> C <tb> 50 <SEP> -40 <SEP>% <SEP> Co glows at a temperature of 1000-1200 C, quenching in water, mit einer Querschnittsverminde- rung von mindestens 10 % kaltverformt und während 30 Minuten bis 10 Stunden einer Wärmebehandlung im Temperaturbereich zwischen 350 und 600 C unterwirft. UNTERANSPRÜCHE 1. Wälzkörper nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der die Ausscheidungshärtung bewirkende Bestandteil EMI0002.0022 ist. 2. Wälzkörper nach Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Legierung noch bis zu 5 % Mo und/oder bis zu 5 % W enthält. 3. Cold-worked with a cross-section reduction of at least 10% and subjected to a heat treatment in the temperature range between 350 and 600 C for 30 minutes to 10 hours. SUBClaims 1. Rolling body according to claim 1, characterized in that the component causing the precipitation hardening EMI0002.0022 is. 2. Rolling body according to dependent claim 1, characterized in that the alloy still contains up to 5% Mo and / or up to 5% W. 3. Wälzkörper nach Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass er aus einer Legierung folgen der Zusammensetzung besteht: EMI0002.0026 4%W <SEP> 0,03 <SEP> ,%, <SEP> C <tb> 18 <SEP> % <SEP> Cr <SEP> 0,3 <SEP> 3ö <SEP> Be <tb> 5 <SEP> % <SEP> Fe <SEP> 1 <SEP> % <SEP> Ti <tb> 21 <SEP> ö <SEP> Ni <SEP> 1 <SEP> % <SEP> Mn <tb> 4 <SEP> % <SEP> Mo <SEP> <B>0,6%</B> <SEP> Si <tb> Rest <SEP> Co 4. Wälzkörper nach Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass er aus einer Legierung folgender Zusammensetzung besteht: EMI0002.0027 12 <SEP> % <SEP> Cr <SEP> <B>0,15%</B> <SEP> Be <tb> <B>10%</B> <SEP> Fe <SEP> 1 <SEP> % <SEP> Ti <tb> <B>27%</B> <SEP> Ni <SEP> 1 <SEP> % <SEP> Mn <tb> 4 <SEP> % <SEP> Mo <SEP> <B><I>0,5%</I></B> <SEP> Si <tb> 4 <SEP> % <SEP> W <SEP> 0,03 <SEP> , 6 <SEP> C <tb> Rest <SEP> Co 5. Rolling element according to dependent claim 1, characterized in that it consists of an alloy following the composition: EMI0002.0026 4% W <SEP> 0.03 <SEP>,%, <SEP> C <tb> 18 <SEP>% <SEP> Cr <SEP> 0.3 <SEP> 3ö <SEP> Be <tb> 5 <SEP>% <SEP> Fe <SEP> 1 <SEP>% <SEP> Ti <tb> 21 <SEP> ö <SEP> Ni <SEP> 1 <SEP>% <SEP> Mn <tb> 4 <SEP>% <SEP> Mon <SEP> <B> 0.6% </B> <SEP> Si <tb> rest <SEP> Co 4. Rolling element according to dependent claim 1, characterized in that it consists of an alloy of the following composition: EMI0002.0027 12 <SEP>% <SEP> Cr <SEP> <B> 0.15% </B> <SEP> Be <tb> <B> 10% </B> <SEP> Fe <SEP> 1 <SEP>% <SEP> Ti <tb> <B> 27% </B> <SEP> Ni <SEP> 1 <SEP>% <SEP> Mn <tb> 4 <SEP>% <SEP> Mon <SEP> <B><I>0,5%</I> </B> <SEP> Si <tb> 4 <SEP>% <SEP> W <SEP> 0.03 <SEP>, 6 <SEP> C <tb> remainder <SEP> Co 5. Verfahren nach Patentanspruch 1I, dadurch gekennzeichnet, dass man ein Werkstück aus einer Legierung verwendet, dessen die Ausscheidungshär tung bewirkender Bestandteil aus EMI0002.0029 besteht. 6. Verfahren nach Unteranspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass man ein Werkstück aus einer Legierung verwendet, die noch bis zu 5 % Mo und/ oder bis zu 5 % W enthält. 7. Method according to claim 1I, characterized in that a workpiece made of an alloy is used, the constituent of which is responsible for precipitation hardening EMI0002.0029 consists. 6. The method according to dependent claim 5, characterized in that one uses a workpiece made of an alloy which still contains up to 5% Mo and / or up to 5% W. 7th Verfahren nach Unteranspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass man ein Werkstück aus einer Legierung mit EMI0002.0030 18 <SEP> % <SEP> Cr <SEP> <B>0,3%</B> <SEP> Be <tb> 5 <SEP> % <SEP> Fe <SEP> 1 <SEP> % <SEP> Ti <tb> 21% <SEP> Ni <SEP> 1% <SEP> Mn <tb> 4 <SEP> % <SEP> Mo <SEP> <B>0,6%</B> <SEP> Si <tb> 4%W <SEP> 0,03 <SEP> % <SEP> C <tb> Rest <SEP> Co während mindestens einer Stunde bei 1100 C glüht, nach dem Abschrecken einer Kaltverformung mit einer Querschnittsverminderung um 70-95l und anschliessend einer 4stündigen Wärmebehandlung bei 480 C unterwirft. B. Method according to dependent claim 6, characterized in that a workpiece made of an alloy with EMI0002.0030 18 <SEP>% <SEP> Cr <SEP> <B> 0.3% </B> <SEP> Be <tb> 5 <SEP>% <SEP> Fe <SEP> 1 <SEP>% <SEP> Ti <tb> 21% <SEP> Ni <SEP> 1% <SEP> Mn <tb> 4 <SEP>% <SEP> Mon <SEP> <B> 0.6% </B> <SEP> Si <tb> 4% W <SEP> 0.03 <SEP>% <SEP> C <tb> Remainder <SEP> Co anneals for at least one hour at 1100 C, after quenching it is subjected to cold deformation with a cross-section reduction of 70-95 liters and then to a 4-hour heat treatment at 480 C. B. Verfahren nach Unteranspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass man ein Werkstück aus einer Legierung mit EMI0003.0003 12 <SEP> m <SEP> Cr <SEP> 0,15 <SEP> % <SEP> Be <tb> 10 <SEP> % <SEP> Fe <SEP> 1, o <SEP> Ti EMI0003.0004 <B>27%</B> <SEP> Ni <SEP> 1 <SEP> Ö <SEP> Mn <tb> 4 <SEP> % <SEP> Mo <SEP> <B><I>0,5%</I></B> <SEP> Si <tb> 4%W <SEP> <B>0,03%</B> <SEP> C <tb> Rest <SEP> Co mindestens 45 Minuten bei einer Temperatur von 1150 C glüht, nach dem Abschrecken einer Kalt verformung mit einer Querschnittsverminderung um 70-95% und anschliessend einer halbstündigen Wärmebehandlung bei 550 C unterwirft. Method according to dependent claim 6, characterized in that a workpiece made of an alloy with EMI0003.0003 12 <SEP> m <SEP> Cr <SEP> 0.15 <SEP>% <SEP> Be <tb> 10 <SEP>% <SEP> Fe <SEP> 1, o <SEP> Ti EMI0003.0004 <B> 27% </B> <SEP> Ni <SEP> 1 <SEP> Ö <SEP> Mn <tb> 4 <SEP>% <SEP> Mon <SEP> <B><I>0,5%</I> </B> <SEP> Si <tb> 4% W <SEP> <B> 0.03% </B> <SEP> C <tb> Remaining <SEP> Co anneals for at least 45 minutes at a temperature of 1150 C, after quenching it is subjected to cold deformation with a cross-section reduction of 70-95% and then subjected to a half-hour heat treatment at 550 C.
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