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Verfahren zur Erhöhung des Verschleißwiderstandes dnd der Schnittgeschwindigkeit
von Stählen und Stahllegierungen:' durch in den Stahl bzw. die Stahllegierung eingeführten
reinen Schwefel Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur-Erhöhung des Verschleißwiderstandes
und der Schnittgeschwindigkeit von urilegierten und legierten Stählen durch in den
Stahl bzw. die Stahllegierung eingeführten -reinen Schwefel.
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Um die Schnittgeschwindigkeit und den Verschleiß.-widerstand von urilegierten
und legierten Stählen.- zu erhöhe, sind bereits mehrere Verfahren vorgeschlagen
worden, von denen z. B. eines darin besteht, dein Stahl in der Gießpfanne oder in
der Kokille Metalle niedrigen Schmelzpunktes, wie beispielsweise Blei, Zinn, Wismut
oder deren Legierungen, zuzusetzen. Einige dieser Metalle erzeugen jedoch schädliche
Dämpfe, wobei wei-ferhin -insbesondere Blei sich auf Grund seiner Dichte schlecht
in dem Stahlbad verteilt. Hieraus: resultiert eine Heterogenität des Stahls, die
die Verwendung eines solchen Stahls sehr einschränkt.
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Es ist .bereits. zur Erhöhung der Schnittgeschwindigkeit bei -gewöhnlichen-
Kohlenstoffstählen bekannt, der Stahlschmelze .Schwefel zuzusetzen. Hierbei' erfolgt
der Schwefelzusatz in Form von Mangansulfid, Eisensulfid .öder auch in Form: von-
kristallinem oder amorphem Schwefel. Die Menge des zugesetzten Schwefels wird dabei
so gewählt,- .daß der Schwefelgehalt im Stähl -zwischen 0;1 und 0,35-°/ä liegt.Auch
bei diesem Verfahren bilden sich Schwefellunker; die die Stahlqualität beeinflussen..-Die
bekannten Verfahren lassen sich auch nicht auf Chrom-,- Nickel-, Molybdän- und Wolframstähle
anwenden: Ziel der Erfindung ist es; -die den:.bekannten-Verfahren anhaftenden Nachteile
zu vermeiden. Dieses Ziel wird dadurch erreicht, daß reiner Schwefel bei einer möglichst
nahe an 1400° C liebenden Temperatur in der Kokille.zügesett wird--urtd=die zugesetzte
Schwefeln'ienge-für' Kohlenstoffstähle' etwa.--60 g -pro 100 kg Stähf und.
für, legierte Stähle et-#va 50g -pro 100 kg für den Stahl beträgt.
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Durch die Beachtung dieser beiden genau festgelegten Verfahrensschritte
wird ein Stahl erzielt, der 0,35 bis 0,55% Schwefel enthält, der nicht in Form von
Lunker im Stahlbad enthalten ist.
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Der der Schwefelbehandlung zu unterwerfende gewöhnliche Kohlenstoffstahl
oder legierte Stahl soll vorzugsweise einen hohen Reinheitsgrad aufweisen.
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Dadurch, daß der Schwefelzusatz zur Stahlschmelze in der Kokille erfolgt,
wird die Bildung von Sulfiden sowie das Überlaufen oder Kochen des Bades verhindert,
durch welches sonst ebenfalls die Neigung zur Bildung von Sulfiden gefördert wird.
Ferner wird durch den möglichst augenblicklichen Zusatz des Schwefels die Erstarrungsdauer
von dem Zeitpunkt an, in welchem der Zusatz erfolgt, abgekürzt und durch das Ausschalten
dieser Zeitspanne das Verfahren im Falle seiner Anwendung auf.-kleine Barren bzw.-Blöcke
wirksamer als#-für große Barren., .
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Die Menge des Schwefelzusatzes ist nur gering, und zwar gerade. ausreichend;
, urn-- die interkristallinen Risse auszufüllen. -Der Zusatz des Schwefels erfolgt
am Boden der Kakille=wör. @'derr- Eingießen .de-s -1Vle@älls, uhel -zwar 5 wird:"dort-die
"notwendige Gewichtsmege= an Schwefel in fester Form mit einer Korngröße von 40
bis 50#t eingebracht.
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Die Anwendung des neuen Verfahrens ermöglicht es, die Schnittgeschwindigkeiten
von Weichstählen sowie von gewöhnlichen Kohlenstoffstählen von halbharter und harter
Beschaffenheit gegenüber denen, die nach den bekannten Verfahren hergestellt wurden,
nahezu zu verdreifachen und die Schnittgeschwindigkeiten von legierten Stählen zu
verdoppeln.
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Ferner wird die Verschleißfestigkeit in sehr erheblichem Maße verbessert,
der Reibungskoeffizient verringert und die Gebrauchseigenschaften auf lange Sicht
allgemein vorteilhaft beeinflußt.
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Nachstehend werden beispielsweise die Schnittgeschwindigkeiten eines
halbharten, gewöhnlichen Kohlenstoffstahls und eines gleichen, nach dem Verfahren
gemäß
der Erfindung behandelten Stahls miteinander verglichen.
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Der Stahl wurde im elektrischen Ofen erschmolzen und in zwei verschiedene
Kokillen gegossen. In der einen der beiden Kokillen erfolgte die oben beschriebene
Schwefelungsbehandlung.
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I. Zusammensetzung des nicht behandelten Stahls C .................................
0,440 Mn .................. .......... 0,740 S .................................
0,013 P ................................. 0,017 Blockgewicht G ....................
82 kg II. Zusammensetzung des gemäß der Erfindung behandelten Stahls C
....................... . ......... 0,440 Mn ...............................
0,740 S ................................. 0,035 P ........... .....................
0,017 Blockgewicht G .................... 81 kg Erste Versuchsreihe Schnittgeschwindigkeit
. . . . . . . . 87,5 m/min I. Nichtbehandelter Stahl Anzahl der bis zum Wiederschärfen
des Werkzeugs bearbeiteten Werkstücke-44-102-55-55-48-92-51-65.
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II. Nach der Erfindung behandelter Stahl Anzahl der bis zum Wiederschärfen
des Werkzeugs bearbeiteten Werkstücke: 180-180-164-141-180-170-165-150.
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Verhältnis der Brauchbarkeitszeiten des aus nach der Erfindung behandeltem
Stahl bestehenden Werkzeugs zu dem aus nichtbehandeltem Stahl bestehenden = 2,6.
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Zweite Versuchsreihe Schnittgeschwindigkeit . .. . . .. . 76,5 m/min
I. Nichtbehandelter Stahl Anzahl der bis zum Wiederschärfen des Werkzeugs bearbeiteten
Werkstücke: 65-40-120-136-144-98-90-73-116-60-125-130.
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II. Nach der Erfindung behandelter Stahl Anzahl der bis zum Wiederschärfen
des Werkzeugs bearbeiteten Werkstücke: 256-370-223-305 290-500-30ö-360-250-280-450-216.
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Verhältnis der Brauchbarkeitszeiten des aus nach der Erfindung behandeltem
Stahl bestehenden Werkzeugs zu dem aus nichtbehandeltem Stahl bestehenden = 2,76.
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Häufig werden auch Stahlformgußstücke, die außer einer hohen Verschleißfestigkeit
auch eine gute Bearbeitbarkeit aufweisen müssen, benötigt. Die Bearbeitbarkeit -
solcher Gußstücke wird vielfach durch die Inhomogenität des Stahls erschwert. Durch
Amwendung des Verfahrens gemäß der Erfindung wird diese Schwierigkeit vermieden
und gleichzeitig die Verschleißfestigkeit der Formkörper erhöht, indem sie in folgender
Weise der Schwefelungsbehandlung unterworfen werden: 1. Zwei Drittel der notwendigen
Gewichtsmenge an Schwefel werden in der tiefsten Stelle der Form verteilt, und zwar
wird der Schwefel in festem Zustand in einer Korngröße von 20 bis 30 j, verwendet.
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Das letzte Drittel des- Schwefels wird in einer oder mehreren dichten
Schachteln aus Aluminium in einer Korngröße von 10 bis 20 [, eingebracht. Diese
Schachteln werden in einen Hohlraum der Form eingesetzt, der etwa in halber Höhe
der letzteren liegt. Diese Schachteln werden von drei oder vier Aluminiumdrähten
gehalten, die zwischen gegenüberliegenden Wandungen der Form gespannt sind.
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2. Die Gießtemperatur des Stahls in der Form muß auch hier möglichst
nahe an 1400° C liegen.