DE1508416C3

DE1508416C3 - Verfahren zur Herstellung von Stahlteilen wie Bolzen, Schrauben, Zapfen u.dgl.

Info

Publication number: DE1508416C3
Application number: DE19661508416
Authority: DE
Inventors: Mitsuo Nishinomiya; Urakawa Koichi Kobe Tomioka (Japan)
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 1963-04-18
Filing date: 1966-05-27
Publication date: 1976-06-10
Also published as: NL6611433A; DE1508416B2; GB1077994A; DE1508416A1; US3532560A; LU51833A1

Description

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Beschreibung eines Wärmebehandlungsverfahrens un- einem Bereich von 0,2 bis 0,6% liegt, besteht darin, erläßlich wären. daß bei Unterschreitung eines Kohlenstoffanteils von Wie den eingangs aufgeführten Darlegungen zu ent- 0,2% im Stahldraht es nicht möglich ist, dem aus nehmen, gestaltet sich die Herstellung von Stahlteilen, einem solchen Material hergestellten Maschinenteil insbesondere von Schrauben, Muttern, Stiften, Bolzen 5 durch Anlassen die geforderten mechanischen Eigenusw. mit einer geforderten Festigkeit von mehr als schäften zu geben. Liegt der Kohlenstoffgehalt des 70 kp/mm² bisher relativ teuer. Der Grund liegt darin, Stahldrahtes über 0,6%, so zeigt das aus einem solchen daß für Stahlteile mit den genannten Festigkeiten Stahldraht hergestellte kaltverformte Produkt eine über 70 kp/mm² aus niedriglegierten Stählen nach der nicht genügend hohe Bruchfestigkeit
Bearbeitung bisher stets eine Wärmebehandlung zur io Vorteilhaft werden als Legierungszusätze von Si-Erhöhung der Festigkeit notwendig war und auch lizium, Mangan, Nickel, Chrom, Molybdän, Vanadium durch die ISO-Vorschriften gefordert wird, wohingegen oder Bor verwendet, wobei ausreichende mechanische man teuere, höherlegierte Stähle als Ausgangsmaterial Eigenschaften erzielt werden. Das Zulegieren dieser verwenden mußte, wenn auf die Nachbehandlung ver- teueren Zusätze in Bestandteilen über 3 % wäre auch ziehtet werden sollte. Es ist zwar grundsätzlich auch 15 unwirtschaftlich. Wenn der Borzusatz in dem legierten möglich, derartige Teile aus niedriglegierten, hoch- Stahldraht einen Gehalt von 0,0007 bis 0,003% auffesten Stählen herzustellen, indem man sie einer span- weist, erzielt man eine Verbesserung der Wärmeabhebenden Bearbeitung unterzieht. Eine derartig behandlungseigenschaften des legierten Stahldrahtes, spanabhebende Bearbeitung ist jedoch insbesondere Der Stahldraht kann gereckt oder ungereckt sein,
bei Schrauben und Muttern auf Grund der hohen Her- ao Zur raschen Erhitzung des Stahldrahtes kann dieser Stellungskosten nicht tragbar. kontinuierlich mit einer Geschwindigkeit von 2 bis Aufgabe der Erfindung ist es, ein billiges Verfahren 6 m/min durch einen Hochfrequenzheizofen, einen anzugeben, nach dem aus unlegiertem oder niedrig- Flammenheizofen, einen elektrischen Widerstandslegiertem Stahl mit 0,2 bis 0,6% Kohlenstoff Stahlteile, heizofen, einen elektrischen Ofen, einen Schwerölofen wie Schrauben, Bolzen und Zapfen, mit einer Zug- as oder durch Salzbad- oder Bleibadglühbecken geführt festigkeit von 70 bis 120 kp/mm² hergestellt werden werden, so daß jedenfalls in dem Stahldraht für 1 bis können, ohne daß nach der plastischen Formgebung 3 Minuten eine Temperatur in einem Bereich von eine weitere Wärmebehandlung erfolgen müßte. 850 bis 950⁰C aufrechterhalten und der Stahldraht Diese Aufgabe wird beim Verfahren der eingangs auf eine Temperatur oberhalb des As-Umwandlungsgenannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß 30 punktes des Stahlmaterials sehr schnell erhitzt wird. Rollendraht in einem kontinuierlichen Verfahren Man erhält dadurch eine gleichförmige Austenitrasch auf 850 bis 950⁰C erhitzt, 1 bis 3 Minuten auf struktur des Stahldrahtmaterials. Ein Erwärmen des dieser Temperatur gehalten, anschließend durch Ab- Stahldrahtes auf Temperaturen unterhalb 85O⁰C geschrecken auf eine Temperatur von unterhalb etwa nügt nicht zur Ausbildung einer gleichförmigen 200⁰C gleichförmig durchgehärtet, erneut rasch auf 35 Austenitstruktur, so daß als Folge davon der unge-300 bis 700⁰C erhitzt und 2 bis 10 Minuten auf dieser - nügend erwärmte Stahldraht sehr schwer gleichmäßig Temperatur gehalten, abgekühlt und zu Einzelstücken durchzuhärten ist. Wird andererseits der Stahldraht zertrennt wird und daraus durch Kaltschmieden das auf Temperaturen über 95O⁰C gebracht, so verschwin-Endprodukt geformt wird. det durch diese Überhitzung des Stahldrahtes die Oxi-Wärmebehandlungsverfahren für Stahldrähte als sol- 4° dationsschicht, und/oder eine sehr starke Kornverche sind bekannt. So wird beispielsweise in H. Sch la- gröberung tritt ein, was zu einer schlechten Oberc h e r jun., Berg- und Hüttenmännische Monatshefte flächenqualität oder einem groben Gefüge in der 100 (1955), S. 166 bis 170, der Stahldraht zunächst bei gehärteten Kristallstruktur führt.
860 bis 900⁰C austenisiert, auf eine Temperatur unter- Dann wird der erhitzte Stahldraht durch eine Abhalb des Martensitpunktes abgeschreckt, anschließend 45 Schreckeinrichtung geführt, die direkt an den vorher- - J in einem Bleibad von 500⁰C geglüht und auf Raum- gehenden Heizofen angeschlossen sein kann. Beim * ! temperatur abgekühlt. Für die Verwindezahlen des Durchlaufen der Abschreckeinrichtung kann das j wärmebehandelten Drahtes ergeben sich dabei opti- Drahtmaterial mit Hilfe von geeigneten Kühlmitteln, male Werte, wenn das Abschrecken auf eine Tempe- wie Wasser oder öl, abgeschreckt werden, bis das ratur von 200⁰C oder etwas unterhalb 200⁰C erfolgt. 50 Gefügeinnere des Stahldrahtes auf eine Temperatur Auch ist es aus K. S c h 1 e g e 1, Stahl und Eisen 78 unterhalb etwa 200⁰C abgekühlt ist, bei der dann der (1958), S. 9J8 und 979, beim ölvergüten von Draht Stahldraht eine gleichförmig durchgehärtete Struktur bekannt, nach dem Austenitisieren in zwei Stufen ab- über den ganzen Querschnitt aufweist. Die Wahl des zukühlen, wobei durch Umwandlung des Austenits in Kühlmittels erfolgt in Abhängigkeit von der chemischen Martensit der Draht vollständig gehärtet wird und 55 Zusammensetzung und dem Durchmesser des zu beanschließend bei etwa 500⁰C angelassen wird. Bei dem handelnden Stahldrahtes. Liegt der Durchmesser des zur Anwendung kommenden Widerstandserhitzen Stahldrahtes unter 11 mm, dann wird als Abschreckwird ein rasches Aufheizen des Drahtes erzielt. Hier- oder Härtemittel öl verwendet. Wenn dagegen der aus läßt sich jedoch nicht schließen, daß durch die Durchmesser des. Stahldrahtes 11 mm übersteigt, so Wärmebehandlung von Drähten aus unlegiertem oder 60 wird mit Wasser abgeschreckt oder gehärtet. Wird das niedriglegiertem Stahl mit 0,2 bis 0,6% Kohlenstoff, Abschrecken mit extrem hoher Geschwindigkeit gemäß der Erfindung die Herstellung von Stahlteilen, durchgeführt, dann können Brüche im Stahldrahtwie Schrauben, Bolzen und Zapfen, mit einer Zug- material auftreten. Aus diesem Grund ist ein Abfestigkeit von 70 bis 120 kp/mm² möglich ist. schrecken des Stahldrahtes so lange, bis das Innere Die folgende Beschreibung dient der näheren Er- 65 des Stahlmaterials eine Temperatur von 200⁰C erläuterung der Erfindung. reicht hat und daran anschließendes mäßiges Walzen

Der Grund, weshalb der Kohlenstoffgehalt in dem vorzuziehen,

als Ausgangsmaterial dienenden Kohlenstoffdraht in Es wurde festgestellt, daß nach dem Abschreck-

bzw. Härteverfahren der Stahl eine Bruchfestigkeit von über 140kp/mm² aufweist. Solange die Bruchfestigkeit nicht unterhalb dieses Wertes liegt, ist auf jeden Fall eine gleichförmige Abschreckung oder Durchhärtung erreicht worden.

Anschließend wird der Stahldraht, der jezt ein gleichförmig durchgehärtetes Gefüge aufweist, durch ■ einen Anlaßofen geführt, der mit der obenerwähnten Abschreckeinrichtung verbunden ist und in dem er für eine Zeitdauer von 2 bis 10 Minuten auf einer Temperatur von 300 bis 700⁰C gehalten wird. Daran anschließend wird der erhitzte Stahldraht durch eine zweite Kühleinrichtung geführt, die mit dem Anlaßofen verbunden ist und auf Raumtemperatur mittels Wasser oder Druckluft abgekühlt. Der Grund dafür, daß eine Erwärmungstemperatur zum Anlassen in dem obenerwähnten Bereich vorgeschrieben wird, liegt darin, daß ein solcher Temperaturbereich unbedingt nötig ist, um der speziellen Art von Stahldrähten, die mit dem vorliegenden erfindungsgemäßen Verfahren behandelt werden sollen, die zur Kaltverformung geeigneten mechanischen Eigenschaften, insbesondere die gewünschte Brucheinschnürung und ein feinkörniges, sorbitisches Mikrogefüge, zu geben. Wenn die Erhitzungstemperatur beim Anlassen unterhalb 300⁰C liegt, dann ist die Umwandlung des martensitischen Gefüges des Stahldrahtes im gehärteten Zustand in das feinkörnige, sorbitische Gefüge ungenügend, und der Stahl weist zwar eine hohe Festigkeit, aber eine niedrige Zähigkeit auf. Liegt umgekehrt die Anlaßtemperatur über 700⁰C, dann erfolgt die Umwandlung des martensitischen Gefüges des Stahldrahtes in das sorbitische Gefüge zu rasch, und es entsteht ein grobkörniges, sorbitisches oder perlitisches Gefüge, das die Bruchfestigkeit des Stahldrahtes auf einen Wert unterhalb 70 kp/mm² senkt. Die Temperatur innerhalb des angegebenen Bereiches von 300 bis 700⁰C wird in Abhängigkeit von der gewünschten Bruchfestigkeit im Endprodukt, dem Durchmesser des als Ausgangsmaterial dienenden Stahldrahtes und der Herstellungsgeschwindigkeit des Stahldrahtmaterials ausgewählt. Das Abkühlen des Stahldrahtmaterials von der Anlaßtemperatur auf Raumtemperatur braucht nicht rasch zu erfolgen.

Durch die obenerwähnte Wärmebehandlung läßt sich in einem geringen Zeitraum ein Stahlzwischenprodukt mit einem gleichförmigen, feinkörnigen sorbitischen Gefüge und einer Bruchfestigkeit von 70 bis 120 kp/mm² erzielen. Es kann sich dann eine Oberflächenbehandlung, wie z. B. Beizen mit Kalk und Phosphorsäure, anschließen. In manchen Fällen wird vor dem eigentlichen Kaltverformungsgang der angelassene Stahldraht gezogen, um eine Querschnittsverringerung von weniger als 20 % zu erzielen zu dem Zweck, dadurch seinen Durchmesser auszurichten und die Bruchfestigkeit auf die ganze Länge zu egalisieren.

Den so erhaltenen angelassenen Stahldraht mit gleichförmigem, feinkörnigem sorbitischem Gefüge verwendet man dann als Ausgangsmaterial für eine kontinuierliche Kaltverformung auf einer Kaltschmiede- oder Verformungsmaschine und erhält dadurch Maschinenteile mit einer Bruchfestigkeit von - 70 bis 120 kp/mm², einer hohen Härte und einer hohen Zähigkeit. Da die einzelnen Verfahrensschritte der vorliegenden Erfindung kontinuierlich durchgeführt werden, ist der Produktionsausstoß ziemlich hoch. Weiterhin bedürfen die geschmiedeten Produkte keinerlei Wärmebehandlung nach der Produktion und können leicht in genauen Abmessungen hergestellt werden.

Die Vorteile, welche auf Grund des erfindungsgemäßen Verfahrens erzielt werden, sind folgende:

1. Da der Stahldraht der Wärmebehandlung kontinuierlich unterworfen wird, zeigt das wärmebehandelte Stahlmaterial auf seiner ganzen Länge

ίο gleichförmige mechanische Eigenschaften und ein einheitliches Mikrogefüge. Demzufolge sind Qualitätsabweichungen der aus diesem getemperten Material hergestellten Produkte sehr selten.

2. Da die aus dem Stahldraht gefertigten Teile keiner weiteren Wärmebehandlung unterworfen werden, läßt sich eine hohe Form- und Abmessungsgenauigkeit solcher Teile einhalten. Das gilt insbesondere für die Herstellung von langen und im Durchmesser kleinen Erzeugnissen.

3. Auf Grund der auf der Oberfläche der kaltgeschmiedeten Teile verbleibenden Druckspannungen haben diese Teile ausgezeichnete mechanische Eigenschaften, insbesondere eine hohe Ermüdungsfestigkeit gegen Schwellbeanspruchung.

4. Ein Weichglühen über längere Zeiträume wird vermieden. Dadurch ist die Möglichkeit der Bildung von Oxidationsschichten ausgeschaltet. Das bedeutet, daß eine mögliche Minderung der Oberflächenfestigkeit und ein Absinken des Ermüdungswiderstandes verhindert wird.

5. Der Herstellungsprozeß für die kaltgeschmiedeten Stahlteile ist einfach.

Das neue Verfahren unterscheidet sich also von dem konventionellen Patentierverfahren. Ferner ist es möglich, bei Stählen mit einem Kohlenstoffgehalt von 0,2 bis 0,6% ein gleichförmiges, feinkörniges sorbitisches Gefüge zu erzielen.

Die Figuren dienen der weiteren Erläuterung der Erfindung.

F i g. 1 zeigt graphisch aufgetragen die Zusammenhänge zwischen den Mikrogefügestrukturen verschiedener japanischer Normstähle, die unter verschiedenen Wärmebehandlungsbedingungen hergestellt wurden,

z. B. JIS-S25C, S35C, S45C, SCR2, SCr4, SCM3, SCM4, SC12I, SCM21 und SNCM21, und der Querschnittseinschnürung an diesen Drähten, die durch Zugversuche bestimmt wurde (auf der X-Achse aufgetragen), sowie den Prozentsatz von Rißbildung während des Kaltschmiedens bei einem Stauchverhältnis von 80% (auf der Γ-Achse aufgetragen). In dieser Figur beschreibt die Kurve A einen angelassenen Stahldraht mit grobkörnigem Gefüge, die Kurve B einen angelassenen Stahldraht mit feinkörnigem Gefüge, die Kurve C einen Stahldraht mit kugelig ausgebildetem, feinkörnigem Gefüge und die Kurve D einen Stahldraht mit getempertem, feinkörnigem Gefüge.
Aus dem Verlauf dieser Abbildung erkennt man,

daß mit der Änderung der Gefügestrukturen von A nach D die Erscheinungshäufigkeit von Brüchen oder Rissen beim Kaltverformen abnimmt. Um beim Kaltschmieden auftretende Brüche vollkommen auszuschalten, muß die Querschnittsverringerung des Stahldrahtes beim Drahte oberhalb 70%, beim Draht.S oberhalb 65 % liegen, während die Drähte C und D keine Kaltverformungsbrüche aufweisen, selbst dann, wenn die Querschnittsverringerung 50% beträgt. Auf

	' Schrauben	Schrauben	(SCr2)
	gemäß der	: nach	85
	Erfindung	konventionellen
		Verfahren	90
Streckgrenze	86	(S45Q
(kp/mm²)		82	18
Bruchfestigkeit	90		63
(kp/mm²)		87	gut
Dehnung %	20
Einschnürung %	65	16
30 '-Keil-Test	gut	57
gut

diese Weise ist gezeigt, daß die Kaltbearbeitungs- nischen Eigenschaften mit denjenigen vergleichbarer

fähigkeit von Stahldrähten sehr stark von den mecha- Schrauben aus konventionellen Herstellungsverfahren

nischen Eigenschaften und der MikroStruktur des verglichen.

Stahlmaterials beeinflußt wird. Die Vergleichsergebnisse sind nachstehend auf-

F i g. 2 zeigt die Beziehung zwischen der kritischen 5 geführt:
Kaltpreßgrenze, bei der bei Kaltpreßversuchen ein
Bruch im Stahldraht entsteht und der Einschnürung
in Prozent. Die Werte stammen aus Kaltziehversuchen
an verschiedenen Drähten bei unterschiedlichen Ziehbedingungen. Aus dem Kurvenverlauf der F i g. 2 ist 10
zu ersehen, daß das Ziehverhältnis kaltgeschmiedeter
Stahldrähte bis auf 10 bis 30% ansteigt, wenn die Zusammensetzung des Stahles und die Wärmebehandlungsbedingungen so ausgewählt sind, daß die Querschnittseinschürung in diesem Material groß ist. Die 15
Bruchgrenze dieser Werkstoffe kann dadurch erhöht
werden, d. h., die Kaltverformbarkeit wird verbessert.

Die Erfindung macht sich die Kaltverformungseigenschaften des angelassenen Stahldrahtes, wie sie

in den A b b. 1 und 2 dargestellt sind, zunutze. Beson- 20

ders im Zusammenhang mit dem Stahldraht D wird Der Ausdruck 30°-Keil-Test beschreibt einen Zugvermerkt, daß er auf Grund seiner feinkörnigen, sor- versuch, bei dem zwischen die Sitzfläche des Schraubitischen Gefügestruktur eine hohe Bruchgrenze und benkopfes und die Auflagefläche ein Keil mit einem ausgezeichnete Verformbarkeit aufweist. Winkel von 30° gelegt wird. Weiterhin wurde in Über-

Im folgenden sind Beispiele der Erfindung beschrie- 25 einstimmung mit den Standard-DIN-Vorschriften

ben. Schraubenkopf schlagversuche durchgeführt, wobei an

Beispiell ^a^^en ^^re' Schraubentypen gute Ergebnisse erzielt

wurden. Zusätzlich wurden diese drei Schraubentypen

Der als Ausgangsmaterial dienende Stahldraht hat auf ihre Ermüdungsfestigkeit hin untersucht, d. h. auf

folgende chemische Zusammensetzung: 30 ihre Widerstandsfähigkeit gegenüber einer Schwell-

C 0 30 °/ PO 030 °/ belastung bis zu 2 · 10* Lastwechsel. Die Ergebnisse

Mn 1,60%, S 0,030%,' waren folgende :

Si 0,30%. Schrauben gemäß der Erfindung. 3,290 t

_. _... , τ, „ . ... ,. , , ... . ' , Schrauben nach den konventionellen

Em Stuck Rollenstahldraht der obenerwähnten ehe- 35 Verfahren (S45O 2 ΐ611

mischen Zusammensetzung mit einem Durchmesser (SCr2~) ' 3000t

von 11 mm und bei einem Rollengewicht von 350 kg " '

wurde zuerst auf einen Durchmesser von 10,2 mm kalt- Wie aus dem obigen Testresultat zu ersehen ist, gezogen. Anschließend wurde er mit einer Geschwin- weisen die nach dem neuen Verfahren hergestellten digkeit von 5 m/min durch einen Schwerölheizofen 40 Schrauben mechanische Eigenschaften auf, die denvom Muffle-Typ geschickt und dabei auf eine Tempe- jenigen der Schrauben JIS S45C und SCr2 überlegen ratur unterhalb etwa 900⁰C erhitzt. Der erhitzte Stahl- sind. Letztere wurden in konventionellen Herstellungsdraht wurde dann in einem Ölbad abgeschreckt, so verfahren produziert, bei denen ein Stück Stahldraht daß sich seine Temperatur auf unterhalb 200° C er- gereckt, anschließend weichgeglüht, wieder gereckt, niedrigte. Anschließend wurde dieser abgeschreckte 45 kaltverformt, gehärtet und schließlich getempert wird. Draht zum Anlassen durch ein auf 600 ⁰C gehaltenes Insbesondere zeigt die hervorragende Ermüdungs-Bleibad mit der gleichen Geschwindigkeit, mit der er festigkeit der mit dem neuen Verfahren hergestellten durch den Schwerölheizofen passierte, geschickt und Schrauben, daß die verbleibende Druckspannung darauf wieder abgekühlt. Dann wurde der Durch- einen ausgezeichneten Einfluß auf die Oberfläche der messer des Drahtes durch ein abschließendes Kalt- 50 kaltgeformten Produkte ausübt, ziehen auf 9,45 mm reduziert. .

Der auf diese Weise behandelte Stahl zeigte ein Beispiele

gleichförmiges, feinkörniges sorbitisches Mikrogefüge Der als Ausgangsmaterial dienende Stahldraht hatte und besaß die nachfolgend genannten mechanischen die folgende chemische Zusammensetzung:

Eigenschaften: 55 _{c 0>2}8%, Cr 0,80%,

Streckgrenze 82 kp/mm² Mn 0,70%, P 0,30%,

Bruchfestigkeit 87 kp/mm² Si 0,25%, S 0,030%.

Einschnürung 66% ^ⁿ Stück Rollendraht mit der obigen chemischen

60 Zusammensetzung, einem Durchmesser von 11 mm

Als nächstes wurde dieser Stahldraht auf einer Kalt- bei einem Rollengewicht von 360 kg wurde zuerst Verformungsmaschine zu Sechskantschraubenbolzen kaltgereckt auf einen Durchmesser von 8,5 mm. von 9,45 mm Durchmesser kaltverschmiedet und Ge- Anschließend wurde er durch ein Bleibad von

winde eingeschnitten. Auf diese Weise wurden Sechs- 88O⁰C mit einer Geschwindigkeit von 2 m/min gekantschrauben 9,45 mm mit 50 mm Länge hergestellt. 65 schickt. Auf diese Weise wurde der Stahldraht in

Diese Schrauben wurden in Übereinstimmung nach 3 Minuten auf 880°C erhitzt und daran anschließend der japanischen Prüfvorschrift untersucht, ihre mecha- in einem ölbad auf 200° C abgekühlt, wodurch er auf nischen Eigenschaften festgestellt und diese mecha- eine gleichförmige Struktur durchgehärtet wurde. Die

9 10

Bruchfestigkeit des gehärteten Stahldrahtes lag über j^T~ _{Zugfestigkeit} Ort des Auftretens

150 kp/mm². Daraufhin wurde der gehartete Stahl- (kp/mm¹) von Brüchen

draht in einem Bleibad von 630° C im Durchlauf- oder Rissen

verfahren angelassen, und zwar mit der gleichen Ge-

schwindigkeit, mit der er bereits das erste Bleibad 5 io° 101 Schraubenschaft

passierte. Auf diese Weise wurde in ihm für eine Zeit- 20° 99 Schraubenschaft

dauer von 5 Minuten eine Temperatur von 630⁰C auf- ,_n0 _Λ _o , , , .

rechterhalten. Anschließend wurde der Stahldraht mit ^{30 10}° Schraubenschaft Druckluft auf Zimmertemperatur abgekühlt. Diese

obenerwähnte Behandlungsreihenfolge wurde auf die io Wie aus den obigen Ergebnissen zu ersehen ist, ganze Länge des Stahldrahtes angewendet, so daß man traten alle Brüche oder Risse in den Schraubeneinen Stahldraht mit einer gleichförmigen, feinkörnigen schäften, jedoch nicht in den Schraubenköpfen auf. Sorbitgefügestruktur und einer Bruchfestigkeit von Es wurden Schrauben auf einer Baldwin-Ermü-85 kp/mm² erhielt. Der so behandelte Stahl wurde dungsversuchsmascbine untersucht und ihre Ermüeinem Beiz- und Phosphatierungsvorgang unterworfen 15 dungsfestigkeit zu Vergleichszwecken festgestellt. Die und anschließend auf einen Durchmesser von 7,93 mm Ergebnisse der Versuche sind nachfolgend aufgeführt, kaltgezogen. Obgleich zwischen den Schrauben aus dem Verfahren

Die mechanischen Eigenschaften des Stahldrahtes gemäß der Erfindung und denjenigen aus dem konwaren folgende: ventionellen Verfahren kein merklicher Unterschied Streckgrenze 87 kp/mm^{2 ao im Hinblick auf} statische Festigkeit besteht, so zeigen Bruchgrenze '!!!""!!!!!!"!"υ 91 kp/mm* ^{doch die Schrauben aus} dem getemperten Stahldraht Dehnung 20 °/ im Vergleich mit denjenigen aus dem konventionellen

Einschnürung 67 V Verfahren eine außerordentlich hohe Ermüdungs-

" festigkeit gegen Schwellbelastung.

Dieser Stahl wurde auf einer Dreistufenkopfschlag- as

maschine zu 9,6 mm Sechskantbolzen kaltverschmiedet Schrauben Schrauben nach

und anschließend am Schraubenschaft ein Schrauben- gemäß der dem konventio-

gewinde angedreht. Auf diese Weise wurden komplette Erfindung nellen Verfahren

e-mm-Sechskantschrauben (M 8 X 35 mm) hergestellt.

Die aus einem Stück hergestellten kaltverschmie- 30 Statischer Versuch

deten Schrauben werden durch die Arbeitsgänge Ab- Streckgrenze 81 5 86 5

schneiden, Rollen, Anköpfen, Entgraten und Gewinde- (kp/mm²) ' '

schneiden des angelassenen Stahldrahtes gefertigt. ' . , .

Trotz seiner hohen Zugfestigkeit zeigt der angelassene ^festigkeit yi,u yi,3

Draht denselben Grad von Kaltverformbarkeit wie 35 W/mm )

konventionell angelassener Stahldraht, und es treten Streckgrenzen- 90 91

während des Kaltschmiedevorganges keine Brüche, verhältnis %

Risse, Narben usw. auf. '

Die Scherfestigkeit von Bolzen, die mit dem neuen Ermudungsversuch

Verfahren hergestellt worden waren, wurde durch 40 Nullspannungs- 800 550

Zugversuche mit Keilen von verschiedenen Winkeln Standfestigkeit (kp)

mit 10,20 und 30° untersucht und die Ergebnisse nach- Standfestigkeit bei 140 100

folgend zusammengefaßt: Höchstbelastung

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

1 2 nischen Eigenschaften zu erhalten. Auch ist es üblich, Patentansprüche: ein Stück vorher wärmebehandelten Stahls span abhebend auf die gewünschte Größe und Gestalt zur

1. Verfahren zur Herstellung von Stahlteilen, Erzielung eines Endproduktes oder Maschinenteils wie Bolzen, Schrauben und Zapfen, mit einer 5 mit den vorbestimmten mechanischen Eigenschaften Bruchfestigkeit von 70 bis 120 kp/mm² aus einem zu bearbeiten.

unlegierten oder niedriglegierten Stahl mit 0,2 bis Zur Erzeugung der durch Kaltverformung hergestell-0,6% Kohlenstoff, dadurch gekennzeich- ten, oben aufgezählten Maschinenteile wird als Ausnet, daß Rollendraht in einem kontinuierlichen gangsmaterial gewöhnlich ein Stück Rollenstahldraht, Verfahren rasch auf 850 bis 950° C erhitzt, 1 bis io im folgenden kurz als Stahldraht bezeichnet, verwendet. 3 Minuten auf dieser Temperatur gehalten, an- Dieser Stahldraht wird in einem Arbeitsgang auf einer schließend durch Abschrecken auf eine Temperatur Kaltverformungsmaschine kaltverformt. Weist in dievon unterhalb etwa 200° C gleichförmig durch- sem Fall das verwendete Stahldrahtmaterial einen gehärtet, zum Anlassen erneut rasch auf 300 bis Kohlenstoffgehalt von über 0,3 % auf, oder besitzt es 700° C erhitzt und 2 bis 10 Minuten auf dieser 15 eine extrem hohe Härte, so bricht oder springt entTemperatur gehalten, abgekühlt, zu Einzelstücken weder der Stahldraht während des Kaltverformungszertrennt und daraus durch Kaltschmieden das ganges, oder das so hergestellte Produkt zeigt eine zu Endprodukt geformt wird. geringe Bruchfestigkeit. Um Nachteile dieser Art zu

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn- vermeiden, verwendet man als Ausgangsmaterial zur zeichnet, daß Stahl mit einem oder mehreren Le- ao Kaltverformung weichgeglühten Stahldraht mit kugegierungszusätzen von Silizium, Mangan, Nickel, ligem Zementit und unterzieht diesen angelassenen Chrom, Molybdän, Vanadium oder Bor mit einem Stahldraht einem Kaltverformungsgang und anschlie-Gehalt von jeweils höchstens 3 % verwendet wird. ßend einer Wärmebehandlung, um auf diese Weise ein

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekenn- Endprodukt mit einer hohen Bruchfestigkeit und den zeichnet, daß ein Borzusatz mit einem Gehalt von 25 weiteren gewünschten mechanischen Eigenschaften 0,0007 bis 0,003 % verwendet wird. zu erhalten. Aus diesem Grund muß ein auf konven-

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, tionelle Weise hergestellter Stahldraht, der als Ausdadurch gekennzeichnet, daß der Rollendraht bei gangsmaterial für ein durch Kaltverformung erzeugtes einem Durchmesser von unter 11 mm mit Öl und Maschinenteil dienen soll, immer zuerst einem Glühvon über 11 mm mit Wasser abgeschreckt wird. 3° Vorgang unterworfen werden, insbesondere, um den

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, Stahldraht auf kugeligen Zementit weichzuglühen, dadurch gekennzeichnet, daß das Abschrecken des damit seine Härte auf einen für den Kaltverformungs-Stahldrahtes bis auf eine Temperatur von 200° C gang geeigneten Wert reduziert wird. Da jedoch solche erfolgt und daran anschließend der Stahldraht Glühvorgänge bei höheren Temperaturen im Bereich langsam weiter abgekühlt wird. 35 von 700 bis 900°C über einen längeren Zeitraum

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn- zwischen 5 und 10 Stunden durchgeführt werden, bezeichnet, daß nach dem Anlassen der Draht kalt- steht immer die Gefahr der Oxidation der Oberfläche gezogen wird. des Drahtes. Daher muß diese Glühung in einem

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekenn- Ofen mit nichtoxidierender Atmosphäre oder einem zeichnet, daß der Stahldraht um eine Querschnitts- 4» Salzbad durchgeführt werden.

Verringerung von weniger als 20% kaltgezogen Zu den obenerwähnten Nachteilen kommt hinzu,

wird. daß verschiedene Serien der Erzeugnisse unweigerlich

voneinander verschiedene Eigenschaften und Abmessungen aufweisen, weil sie in diesen Serien der 45 Wärmebehandlung unterworfen werden.

Unter der Bezeichnung »Patentieren« ist ein Ver-

fahren zur kontinuierlichen Wärmebehandlung von

Stahldrähten seit langem bekannt. Dieses Verfahren sowie zwei in den US-Patentschriften 25 85 277 und 50 27 97 177 beschriebene Vorrichtungen zum Anlassen von aufgerolltem Bandstahl eignen sich jedoch nicht zur Herstellung von Stahlteilen, insbesondere von

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Schrauben, mit einer Bruchfestigkeit von mindestens Herstellung von Stahlteilen, wie Bolzen, Schrauben 70 kp/mm² aus einem unlegierten oder niedriglegierten und Zapfen, mit einer Bruchfestigkeit von 70 bis 55 Stahl mit einem Kohlenstoffgehalt von 0,2 bis 0,6 %. kp/mm² aus einem unlegierten oder niedrig- Beide US-Patentschriften beschreiben im wesentlichen legierten Stahl mit 0,2 bis 0,6 % Kohlenstoff. nur die Vorrichtungen zum Anlassen von aufgerolltem

Bolzen, Schrauben, Zapfen und andere Maschinen- Bandstahl und lassen nähere Angaben bezüglich der teile, die eine hohe Zugfestigkeit (über 70 kp/mm²) Verfahrensweise, insbesondere hinsichtlich der geaufweisen sollen, werden gewöhnlich in einem Ver- 60 nauen Grenzen der Temperaturbereiche und der Verfahren hergestellt, bei dem Kohlenstoffstahl mit einem weilzeiten vermissen, denn selbst die genannten Tem-Kohlenstoffgehalt von über 0,3 % oder ein legierter peraturwerte werden ausdrücklich als zur Erläuterung Stahl mit Legierungsbestandteilen von Chrom, Nickel der beschriebenen Vorrichtung dienend bezeichnet, oder Molybdän durch Kaltverformung, Heißverfor- ohne daß hierdurch Regeln mit Gültigkeit unabhängig mung oder spanabhebende Bearbeitung bearbeitet 65 vom Einzelfall angegeben werden. Es fehlen deshalb wird. Das daraus entstehende Zwischenprodukt wird auch genauere Angaben bezüglich der Zusammenanschließend einer Härtung oder Vergütung unter- setzung der Ausgangsprodukte und der Eigenschaften, worfen, um im Endprodukt die gewünschten mecha- insbesondere Festigkeiten, der Endprodukte, die zur