DE1109561B

DE1109561B - Verfahren zur Erhoehung der Dauerfestigkeit von Metallen

Info

Publication number: DE1109561B
Application number: DEG29256A
Authority: DE
Inventors: John Joseph Bush; Raymond Lionel Mattson; James George Roberts
Original assignee: Motors Liquidation Co
Current assignee: Motors Liquidation Co
Priority date: 1959-04-03
Filing date: 1960-03-18
Publication date: 1961-06-22

Description

Verfahren zur Erhöhung der Dauerfestigkeit von Metallen Die Erfindung bezieht sich auf die Behandlung von Metallen durch Beaufschlagen mit kleinen Teilchen zur Erhöhung der Dauerfestigkeit.
Eine solche Behandlung, die als Strahlen bekannt ist, wurde bisher in einer einzigen, fortlaufenden Behandlung durchgeführt. Mehrere aufeinanderfolgende Behandlungen, die mit gleicher Intensität durchgeführt werden, zeigen gegenüber einer einzigen ununterbrochenen Behandlung keine Verbesserung.
Die Erfindung beruht auf der Feststellung, daß eine bemerkenswerte Verbesserung der Dauerfestigkeit dadurch erzielt wird, daß nach einer ersten Behandlung, die in üblicher Weise stattfindet, eine zweite Behandlung angeschlossen wird, die mit geringerer Intensität oder mit feinerem Strahlgut vorgenommen wird.
Wenn überdies die zweite Behandlung mit geringerer Intensität und feinerem Strahlgut vorgenommen wird, als sie bei der ersten Behandlung angewendet wurden, so erhält man eine weitere nicht voraussehbare Steigerung der Dauerfestigkeit.
Verfahren zur Durchführung der Erfindung werden im folgenden im einzelnen beschrieben und an Hand von Diagrammen erläutert, in denen in verschiedener Form die durch die Erfindung erzielten Resultate mit denen nach üblichen Verfahren verglichen werden.
Das Strahlen wird durchgeführt, indem man einen Strom von Strahlgut mit Hilfe eines schnell rotierenden Rades oder durch Druckluft mit hoher Geschwindigkeit auf ein Werkstück richtet. Die Feinheit des verwendeten Strahlgutes, die Intensität des Strahlens und die Dauer der Behandlung lassen sich verändern und werden gewöhnlich je nach der Zusammensetzung, Härte, Form und anderen Eigenschaften des Werkstückes gewählt.
Das Strahlen wird gewöhnlich mit einem gehärteten, metallischen Strahlgut, beispielsweise Gußstahlschrot, geschnittenem Stahldraht oder Gußeisenschrot, durchgeführt, das einen wirksamen mittleren Durchmesser von ungefähr 0,013 bis 0,33 cm hat. In einigen Fällen kann man mit dem Durchmesser auch bis zu 0,005 cm heruntergehen. An Stelle von Stahlschrot kann auch Sand oder Kies verwendet werden.
Wie oben angedeutet, besteht die Erfindung darin, daß die vorher gestrahlten Werkstücke einer zweiten Strahlbehandlung unterworfen werden, die sich von der ersten Behandlung unterscheidet. Um den vollen Erfolg einer solchen zweistufigen Behandlung zu erzielen, muß die zweite Strahlbehandlung entweder eine Intensität haben, die geringer ist als die der ersten Behandlung, oder es muß bei ihr ein feineres Strahlgut als bei der ersten. Behandlung verwendet werden. Wenn auch schon bemerkenswerte Verbesserungen der Dauerfestigkeit damit erzielt werden daß man entweder die Intensität oder die Ab- messungen des Strahlgutes in der zweiten Behandlung ändert, werden die besten Resultate dann erzielt, wenn beide Faktoren, nämlich Intensität und Ab- messungen des Strahlgutes, in der zweiten Behandlung vermindert werden.
Die günstigste Intensität und Strahlgutabmessung für jede Behandlung hängt von der Art des zu behandelnden Werkstückes ab. Beträchtliche Verbesserungen werden jedoch erzielt, wenn man in der zweiten Behandlung eine Intensität und Strahlgutabmessungen verwendet, die ungefähr ein Drittel bis ein Fünftel derjenigen betragen, die bei der ersten Behandlung verwendet wurden.
Unter Intensität soll dabei eine Größe verstanden werden, die die Wirkung angibt, die durch eine Strahlbehandlung auf einen genormten Prüfling hervorgebracht wird, ausgedrückt im Maß der Krümmung eines anfänglich ebenen Stahlstreifenprüflings nach der Behandlung. So können verschiedene Strahlungen zur Anwendung kommen, um die gleiche Wirkung zu erzielen, und diese werden daher, wie im SAE-Handbuch von 1956 (S. 207) definiert, als ähnliche Intensität bezeichnet. Als ein spezifisches Beispiel zur Erläuterung der Erflndung wurden Blattfederprüflinge aus warmgewalztem Federstahl hergestellt. Diese waren rechteckig und besaßen 0,50 cm Dicke, 3,8 cm Breite und 30 cm Länge. Die fertigen Prüflinge wurden auf eine RockweH-»C«-Härte von 48 gehärtet und angelassen und daraufhin mit abgeschrecktem Gußeisenschrot in zwei Stufen gemäß der Erfindung gestrahlt. Nach dem Strahlen wurde jeder Prüfling auf Dauerfestigkeit geprüft, indem man die gestrahlte Seite einer Zugbeanspruchung unterwarf, bei der die mittleren 15 cm der Länge durch Biegen pro Lastwechsel einen Belastungsbereich von 0 bis 1400 kg/cm2 an der Oberfläche durchliefen.

In der nachstehenden Tabelle sind die bei einer Anzahl von solchen Prüflingen erzielten Resultate zusammengestellt. Die Dauerfestigkeit in der letzten Spalte ist durch die Anzahl von vollständigen Biegelastwechseln vor dem vollständigen Bruch angegeben.

Erste Behandlung Zweite Behandlung Mittlere

Gruppe SAE- SAE- SAE- SAE- Lebens-

Korn- Korn-

größe Intensität größe Intensität dauer

A 230 0,00 46 C 70 0,0014C 479,000

* 660 0,00 90 C 70 0,00 14 C 384,000

* 110 0,00 29 C 70 0,0014C 272,000

D 70 0,00 20 C - - 207,000

* 110 0,00 29 C - - 141,000

* 230 0,00 46 C - - 115,000

* 660 0,0090C - - 82,000

H 110 0,00 17 C 660 0,00 95 C 57,000

J (ohne Strahlen) 22,400

Eine zusätzliche Erhöhung der Dauerfestigkeit, verglichen mit der bei einfacher Behandlung, wird auch erzielt, wenn man die Oberfläche eines zunächst einer Stahlstrahlung unterworfenen Werkstückes mit Sand strahlt. Die Verbesserungen sind jedoch nicht so markant wie diejenigen bei Metallstrahlen in der zweiten Behandlung.

Die vorteilhaften Resultate, die sich durch die Erflndung erzielen lassen, sind außerdem in der Darstellung nach Fig. 1 und in dem Diagramin in Fig. 2 veranschaulicht. Fig. 1 zeigt in senkrechter Richtung die Dauerfestigkeit in Anzahl der Lastwechsel bei unbehandelten Metallteilen (A), bei in üblicher Weise gestrahlten Teilen (B) und Metallteilen (C), die gemäß der Erfindung behandelt sind. Während nicht behandelte Teile eine mittlere Dauerfestigkeit von weniger als 100 000 Lastwechsel haben, haben Teile, die gemäß der Erfindung behandelt sind, eine mittlere Dauerfestigkeit von über 350 000 Lastwechsel.
- Während die Darstellung in Fig. 1 die große Verbesserung bezüglich der Dauerfestigkeit anzeigt, die von der Anwendung der Erfindung herrührt, so ist sie doch nicht vollständig schlüssig. Von großem Interesse ist zunächst die Wahrscheinlichkeit eines Bruches nach der Prüfung auf Lastwechsel und zweitens die Genauigkeit, mit der diese Wahrscheinlichkeit vorausbestimmt werden kann. Es wird nicht für nötig gehalten, hierauf im einzelnen einzugehen, aber Fig. 2 zeigt Kurven der in obiger Tabelle angegebenen Daten, ausgedrückt in Lebensdauer, in Anzahl von Lastwechseln (horizontal aufgetragen) und Prozenten von Brächen innerhalb jeder Gruppe A, B, C für solche verschiedenen Lebensdauerwerte.

Claims

PATEXTANSPRÜCHE: 1. Verfahren zur Erhöhung der Dauerfestigkeit von Werkstücken aus Metall durch Bestrahlen der Werkstücke mit einem Strom harter Teilchen, dadurch gekennzeichnet, daß nach einer ersten solchen Behandlung eine zweite Behandlung vorgenommen wird, bei der entweder eine geringere Intensität oder geringere Teilchengrößen verwendet werden als bei der ersten Behandlung.
2. Verfahren nach Ansprach 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei der zweiten Behandlung sowohl geringere Intensität als auch kleinere Teilchengrößen verwendet werden als bei der ersten Behandlung. 3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei der zweiten Behandlung Intensität und Teilchengröße etwa ein Drittel bis ein Fünftel derjenigen bei der ersten Behandlung betragen. 4. Verfahren nach einem der Anspffiche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Behandlung mit Metallschrot und die zweite Behandlung mit einem Sandstrahlgut vorgenommen werden, die beide für sich bekannt sind.