DE1927428B1

DE1927428B1 - Verwendung eines Stahlbandes aus einen Stahl mit ausreichend gutem Karbid-L¦sungsverm¦gen zur Herstellung von Sägeblättern

Info

Publication number: DE1927428B1
Application number: DE19691927428
Authority: DE
Inventors: Klas Erik Jakenberg
Original assignee: Uddeholms AB
Current assignee: Uddeholms AB
Priority date: 1968-05-31
Filing date: 1969-05-29
Publication date: 1971-03-11
Also published as: FR2009793A1; AT326165B; ATA504169A; US3702268A; DE1927428C2; SE354487B; GB1279483A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf die Verwendung eines Stahlbandes aus einem Stahl mit ausreichend gutem Karbid-Lösungsvermögen zur Herstellung von Sägeblättern.

Für Sägeblätter dienender Stahl wird hauptsächlich durch Kaltwalzverfahren erzeugt. Dabei ist es bekannt, den Stahl zunächst warm zu walzen und danach in einer Vielzahl von Einzelkaltwalzstufen kalt zu walzen, die jeweils durch Weichglüh- und Rekristallisationsprozesse unterbrochen sind. Für Bandsägen und speziell zur Metallbearbeitung bestimmte Sägeblätter ist ein Material erwünscht, das eine Kombination von Eigenschaften aufweist, wozu das Vermögen gehört, daß die Sägezähne ihre Schärfe behalten, einen hohen Härtegrad aufweisen und auch widerstandsfähig gegen Verschleiß sind. Das Sägeblatt muß in der Lage sein, einer Fülle von hin- und hergehenden Biegebeanspruchungen zu widerstehen. Die Schneidschärfe der Zägezähne und deren gerade Ausrichtung soll trotz der auftretenden verhältnismäßig hohen Temperaturen und trotz der auftretenden erheblichen Temperaturunterschiede erhalten bleiben. Darüber hinaus sollen Elastizität und Spannkraft groß sein. Wiederholten Stoß- und Schlagbeanspruchungen einer Größenordnung, die leicht Ermüdungserscheinungen auslösen, sollen die Zähne widerstehen. Dies gilt in besonderem Maße für Schlagbeanspruchungen in kalter Umgebung. Bis zu einem gewissen Grade sollen die Zähne allerdings auch elastisch sein, um einem Stauchen oder Hämmern ohne Brechen widerstehen zu können. Das Sägeblatt soll beim zerspanenden Bearbeiten glatt und sauber arbeiten.

Dieser Katalog von erwünschten Eigenschaften, von denen einige geradezu gegensätzlicher Natur sind, soll an einem einzigen Sägeblatt verwirklicht werden können. Erfolge in dieser Richtung sind bereits mit der Entwicklung des Zahnspitzen-Härteverfahrens erreicht worden, bei dem nur die äußersten Spitzen der Sägezähne bis zu einem sehr hohen Grad gehärtet wurden, während der restliche Teil des Sägeblattes entweder im ungehärteten Zustand verbleibt oder nur bis zu einem weit geringeren Ausmaße ausgehärtet wird als die Sägezahnspitzen. Für derartige Verfahren sind Sägeblätter erforderlich, deren Stahl ein gutes Karbid-Lösungsvermögen aufweist. Diese Eigenschaft erhält der Stahl durch die Glühprozesse, die durch das Kaltwalzen erforderlich sind, d. h. insbesondere bei den Zwischenglühprozessen, durch die die Teilchengröße der Karbide schnell ansteigt. Zur Verminderung der Wachstumsgeschwindigkeit der Karbide sind bei den bisher bekannten Verfahren Glühprozesse bei den niedrigstmöglichen Temperatur durchgeführt worden. Dadurch wurden annehmbare Ergebnisse erzielt. Die Herstellungskosten sind jedoch mit Rücksicht auf die Fülle der Kaltwalz- und Zwischenglühstufen verhältnismäßig groß. Das Gefüge des Sägeblattes ist wegen der Zwischenglühstufen im übrigen recht uneben. Dabei besteht die Gefahr, daß sich Graphit bildet und daß eine Oberflächenentkohlung stattfindet, so daß zur Beseitigung dieser Gefahren besondere Vorsichtsmaßnahmen getroffen werden mußten.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen geeigneten Stahl zu finden, der durch ein einfaches Verfahren, d. h. mit geringen Herstellungskosten, zu Sägeblättern vorzüglicher Eigenschaften, insbesondere guter Härtbarkeit und hoher Biegebruchfestigkeit, verarbeitbar ist.

Dabei ist es bereits bekannt (österreichische Patentschrift 217 075), einen Stahl mit einem Chromgehalt von 13 bis 20%, einem Kohlenstoffgehalt von 1,1 bis 1,4%, einem Wolframgehalt von 4 bis 6% und einem Vanadingehalt von 1,1 bis 1,5%, bei dem Wolfram und Vanadin zusammen 5O°/o des Chromgehaltes nicht übersteigen, neben den üblichen Verunreinigungen für verschleiß- und warmfeste Werkzeugstähle, beispielsweise Fräser, zu verwenden. Darüber hinaus ist es bekannt (schweizerische Patentschrift 208 027), einem zu martensitischem Gefüge härtbaren legierten Stahl mit 0,20 bis 1,35 % Kohlenstoff, 10 bis 22% Chrom, weniger als 0,65 % Mangan, 0,20 bis 5% Kobalt, 0,20 bis 5 °/o Kupfer und 0,20 bis 5% mindestens eines weiteren Metalls der VI. Gruppe des Periodischen Elementensystems für Werkzeuge mit Spitzen oder Schneiden zu verwenden. Dabei führt der Kupferzusatz selbst nach langem Glühen bei etwa 860° C zu kubischem Karbid. Derartige Stähle werden insbesondere für Rasierklingen und chirurgische Instrumente verwendet. Es ist auch bekannt (USA.-Patentschrift 1206 902), 15 bis 20% Chrom und 1 bis 2% Kohlenstoff enthaltende Stähle für Werkzeuge für spanabhebende und spanlose Bearbeitung zu verwenden. Weitere bekannte (Archiv für das Eisenhüttenwesen, 1949, S. 115 bis 123) Stähle mit 1,75 % Kohlenstoff, 0,5 % Silizium, 0,2% Mangan und 13 % Chrom werden ebenfalls für spanabhebende Verarbeitung verwendet. Schließlich ist es auch bekannt, daß man durch verschiedene Abkühlungsgeschwindigkeiten von verschiedenen Glühtemperaturen in Abhängigkeit vom Chromgehalt verschiedene Gefüge bei Chromstählen erzielen kann (Houdremont, »Handbuch der Sonderstahlkunde«, 1956, S. 617).

Es hat sich nun gezeigt, daß die obengenannte Aufgabe dadurch lösbar ist, daß gemäß der Erfindung folgender Stahl zur Herstellung von Sägeblättern verwendet wird:

Stahl mit bis zu 20 % Chrom, 0,2 bis 1,5 % Kohlenstoff und bis zu maximal 7% beliebige Zusatzelemente mit der Maßgabe, daß er nach einem Warmwalzen und anschließendem Abkühlen auf Raumtemperatur im wesentlichen ein Gefüge aus streifigem Perlit und nach einem abschließenden Auswalzen bei einer noch eine ferritische Grundmasse sicherstellenden Temperatur zwischen 550 und 790° C mit wenigstens 6O°/oiger Querschnittsverringerung ein Gefüge mit wenigstens 40 Karbidteilchen je 100 μΐη² in der ferritischen Grundmasse aufweist.
Die Herstellung eines solchen Stahles gegenüber üblicherweise kaltgewalztem Stahl ist wesentlich vereinfacht, da auf die vielen Kaltwalz- und Zwischenglühstufen zugunsten einer einzigen Kaltwalzstufe im Bereich zwischen 550 und 790° C verzichtet werden kann. Der derart einfach hergestellte Stahl zeichnet sich durch hervorragende Eigenschaften aus, so daß er den obengenannten Anforderungen genügt, die an Sägeblätter gestellt werden. Das angestrebte Endgefüge, welches vorzugsweise 60 Karbidteilchen je 100 um² möglichst homogen in einer ferritischen Grundmasse enthält, wird durch geeignete Abstimmung des Ausgangsgefüges, der Walztemperatur und der Querschnittsverringerung beim abschließenden Walzen erreicht.

Zweckmäßig ist es, beim Kaltwalzen zwischen 550 und 790° C Querschnittsverringerungen von über 70 °/o und insbesondere über 80 °/o vorzunehmen.

Obwohl nach der Erfindung praktisch alle Stahlsorten verwendbar sind, die den genannten Bedingungen entsprechen und in dem angegebenen Temperaturbereich eine ferritische Grundmasse aufweisen, werden in erster Linie niedriglegierte Stähle verwendet. Schnellstähle kommen daher nicht in Betracht.

Wenn man bei den in Rede stehenden Temperaturen walzt, ist es möglich, das Material auf solche Abmessungen herunterzuwalzen, daß die Fertigabmessungen ohne Zwischenglühen und ohne Überbeanspruchung des Materials erhalten werden können. Übliches Kaltwalzen bei Raumtemperatur ist normalerweise unnötig, kann aber natürlich angewendet werden, um gewisse Endtoleranzen einzustellen.

Das Ausgangsmaterial ist zweckmäßigerweise durch Beiz-, Strahl-, Schleif- oder dergleichen Behandlungen von Oxydschichten befreit.

Im Fall des unlegierten Kohlenstoffstahls liegt die Walztemperatur zwischen 550 und 720° C, insbesondere bei 700° C. Trotz dieser verhältnismäßig hohen Temperatur werden beim Walzen blanke Walzoberflächen erhalten. Nichtrostender Stahl wird am besten bei Temperaturen zwischen 690 und 790° C, vorzugsweise bei etwa 750° C, ausgewalzt.

Das erfindungsgemäß verwendete Stahlband weist insbesondere gute Karbid-Lösungseigenschaften und ein sehr homogenes Gefüge auf. Er ist daher gut geeignet für die Sägezahnspitzenhärtung, ein Verfahren, das bisher insofern von erheblichen Schwierigkeiten begleitet war, als eine Übergangszone zwischen dem Sägezahn und dem Steg der Säge gebildet wird, die gegen Ermüdungsbrüche nur wenig widerstandsfähig ist. Nunmehr kann jedoch die Spitze des Sägezahnes sehr schnell gehärtet werden, wodurch eine kürzere Übergangszone entsteht und demgemäß die Gefahr eines Bruches als Folge einer Ermüdung geringer wird. Darüber hinaus wird das Schränken von Sägezähnen von Sägen aller Typen bedeutend erleichtert. Das homogene Gefüge des Sägeblattstahls führt auch zu einem glatten und ebenen Sägeblatt, ein Umstand, der für das richtige Funktionieren der Säge ein wesentlicher Faktor ist.

Es folgt nun eine Anzahl von Beispielen für erfindungsgemäß verwendete Stahlbänder.

Beispiel 1
Metallbandsägenstahl

Die folgenden Stahlsorten, die von der Firma Uddeholms Aktiebolag erzeugt werden, können als für Metallbandsägen geeignete Stähle angeführt werden:

Stahl	C %>	Si °/o	Cr °/o	W °/o
UHB 26 C	1,30 0,70 1,20	0,20 1,70 0,25	0,20 0,20 0,20	1,40
UHBANKAR .... UHB 24 CW15....

arbeitet werden, ohne daß es eines vorangehenden Glühprozesses bedarf. Er kann dann bis zur gewünschten Enddimension herabgewalzt werden, ohne daß es der Zwischenschaltung von speziellen Glüh-5 oder Rekristallisationsglühprozessen bedarf. Die geeigneten Walztemperaturen befinden sich insbesondere zwischen 600 und 720° C. Eine Standardtemperatur geeigneter Größenordnung ist eine solche von 700° C.

ίο Während des Walzens wird der streifige Perlit in eine sehr fein verteilte Kugelkarbidphase umgewandelt. Diese Umwandlung wird drastisch durch die mechanische Bearbeitung, welcher das Material unterworfen wird, beschleunigt. Durch geeignete Ab-Stimmung vornehmlich der Temperatur mit dem Grad, bis zu dem der Querschnitt des Stahlbandes reduziert wird, ist es möglich, ein Endgefüge zu erhalten, das aus genügend vielen feinverteilten Karbidteilchen in einer ferritischen Grundmasse besteht. In manchen Fällen ist eine Karbidverteilung von mehr als 70 Karbidpartikelchen pro 100 μνα? erreicht worden. Das Stahlband wird bei 700° C bis zu einer Gesamt-Querschnittsverringerung von mindestens 70 %, zweckmäßigerweise von mindestens 85°/o, herabgewalzt. Unter den verschiedenen Parametern sind Temperatur, Verformungsgrad, Verformungsgeschwindigkeit und Erhitzungsdauer diejenigen Faktoren, welche den Weichglühzyklus bzw. den Glühzyklus bis zu kugeligen Körnchen am nachhaltigsten beeinflussen. Die Erhitzungsdauer beeinflußt den Weichglühzyklus nur in einem sehr geringen Ausmaß, wohingegen der Einfluß der Verformungsgeschwindigkeit vernachlässigbar ist.
Das Stahlband wird nur mit wenigen Durchgängen durch die Walzen auf die gewünschte Enddimension heruntergewalzt.

Nach der etwaigen Einstellung auf Raumtemperatur ist der Stahl für eine Verwendung als Bandsägenblatt für die Metallbearbeitung gebrauchsfertig. Bei der Fabrikation der Sägeblätter werden die Zähne in bekannter Weise herausgestanzt oder herausgeschnitten. Da man bei diesem Verfahren ein hohes Verhältnis von Streckgrenze zu Zerreißfestigkeit erzielt, wird die Aufgabe des Herausstanzens der Zähne weitgehend erleichtert. Als Folge der hohen Karbiddichte und der feinen Kugelbildung ist das Lösungsvermögen des Stahles sehr gut. Der Stahl ist dann auch für das Sägezahnhärten sehr geeignet, das nach konventionellen Methoden erfolgen kann. Außerdem ist der Stahl, weil er nicht den wiederholten Erhitzungs- und Abkühlprozessen in Verbindung mit üblichem Kaltwalzen bei Raumtemperatur unterworfen wird, zugleich äußerst glatt und eben. Derartige Bandsägenblätter sind auch widerstandsfähig gegen Ermüdung und trotz des qualitativen Aufwandes preisgünstiger zu erzeugen als Sägeblätter, die ausschließlich durch übliches Kaltwalzen hergestellt worden sind.

Die Stahltypen UHB ANKAR und UHB 24CW15 werden im wesentlichen in der gleichen Weise, wie eben beschrieben, behandelt.

Der vorzugsweise verwendete Stahl ist der Typ UHB 26C. Das Ausgangsmaterial, das aus einem warmgewalzten, auf Raumtemperatur abgekühlten Band besteht, wird derart behandelt, daß es als streifiger Perlit mit einem Cementit-Überschußgefüge vorliegt. Dieser Stahl kann normalerweise direkt be

Beispiel 2

Zum Schneiden von Fleisch bestimmte
Bandsägenblätter

Für Sägeblätter, die zum Schneiden von Fleisch bestimmt sind, kann der obenerwähnte UHB-

ANKAR-Stahl verwendet werden. Es ist auch möglich, dafür aus hygienischen Gründen einen nichtrostenden Stahl zu verwenden. Ein Stahl, der in diesem Zusammenhang verwendet worden ist, ist die Stahlsorte UHB STAINLESS 31, Hersteller Uddeholms AB, der typenmäßig die Zusammensetzung aufweist: 0,22 "/ο C, 13,6% Cr, 0,5% Ni. Dieses Material wird innerhalb des Temperaturbereiches von 700 bis 790° C, besonders bei etwa 750° C, gewalzt. Wie im vorangehenden Beispiel werden die Faktoren Temperatur und Verformungsgrad so aufeinander abgestimmt, daß ein eine gute Kugelbildung aufweisendes Gefüge mit wenigstens 40 bis 60'Karbidteilchen pro 100 μΐη² erzielt wird. Die Querschnittsveringerung bei der bevorzugten Temperatur von 750° C soll wenigstens einen Wert von 70%, besser noch mehr als 80% erreichen. Zur Erzielung bester Ergebnisse soll die Gesamtquerschnittsverringerung über 85% betragen. Für diesen Spezialfall, dem Sägen von Fleisch, wird vorzugsweise eine übliche Kaltwalzstufe bei Raumtemperatur durchgeführt.

Ein Bandstahl dieser Kategorie kann im ganzen oder nur an den Zähnen des Sägeblattes gehärtet werden.

Die erfindungsgemäße Verwendung ist selbstverständlich nicht auf Sägeblattstähle für Bandsägen beschränkt, wenngleich ihre Hauptanwendung auf diesem Gebiet liegt.

Es sind unter anderem folgende Verwendungsbeispiele möglich: Fleischsägen, Holzsägen, Steinsägen und motorgetriebene Kettensägen.

Sägeblätter können beliebige Gestalt haben, z. B. Bandsägen, Kreissägen, Bogensägen, Lochsägen oder Stichsägen, Handsägen und Einzelglieder für Kettensägen sein.

Als Ausgangsmaterial dient insbesondere ein Material, welches die Standard-Sägeblattstahlqualität besitzt, wie sie in der Broschüre »Uddeholms coldrolled saw blade steel« (Uddeholms kallvalsade sagstal, UHB Drucksache 601105), herausgegeben von der Firma Uddeholms AB, angegeben ist. Stahl, der nichtrostend ist, sollte auf die im Beispiel 1 beschriebene Weise behandelt werden, während nichtrostender Stahl so behandelt werden soll, wie es im Beispiel 2 beschrieben ist.

Natürlich ist es auch möglich, daiT in geringen Mengen andere Legierungsbestandteile vorhanden sind. So kann Kohlenstoffstahl andere legierende Elemente bis zu einem Gesamt-Höchstgehalt von 7% enthalten. Der Kohlenstoffgehalt dieses nicht- »rostfreien« Stahls sollte größer als 0,4% sein, und nichtrostender Stahl, der ebenfalls eine ferritische Grundmasse mit Karbiden verschiedener Form innerhalb des angegebenen Temperaturbereiches aufweisen soll, sollte einen Kohlenstoffgehalt von mehr als 0,2% und verschiedene Elemente, wie sie normalerweise in nichtrostenden Stählen vorhanden sind, enthalten. Es ist auch möglich, Stahlbänder zu verwenden, die Substanzen enthalten, welche das Auftreten von Graphit begünstigen, z. B. Silicium, Nickel oder Aluminium, d. h. Stahlbänder, die bei Anwendung der konventionellen Arbeitsmethoden große Schwierigkeiten bereiten. Ein solches Stahlband besteht beispielsweise aus dem obenerwähnten Stahl vom Typ UHB 24CW15. Es ist ebenfalls möglich, durch Zusatz der Desoxydationsmittel Aluminium und Silicium in Mengen bis zu 0,1 bzw. 2% einen Stahl zu erhalten, der weniger Schlacke bildet, und zwar aus einem Stahl, der dazu neigt, Graphit zu bilden, wenn er den konventionellen Behandlungsprozessen unterworfen wird.

Claims

Patentansprüche:

1. Verwendung eines Stahlbandes aus einem Stahl mit ausreichend gutem Karbid-Lösungsvermögen mit bis zu 20% Cr, 0,2 bis 1,5% C und bis zu maximal 7% beliebigen Zusatzelementen mit der Maßgabe, daß er nach einem Warmwalzen und anschließendem Abkühlen auf Raumtemperatur im wesentlichen ein Gefüge aus streifigem Perlit und nach einem abschließenden Auswalzen bei einer noch eine ferritische Grundmasse sicherstellenden Temperatur zwischen 550 und 790° C mit wenigstens 60 % Querschnittsverringerung ein Gefüge mit wenigstens 40 Karbidteilchen je 100 μΐη² in der ferritischen Grundmasse aufweist, zur Herstellung von Sägeblättern.

2. Verwendung eines Stahlbandes nach Anspruch 1, dessen Stahl nach dem Auswalzen wenigstens 60 Karbidteilchen je 100 μΐη² enthält, für den Zweck nach Anspruch 1.

3. Verwendung eines Stahlbandes nach Anspruch 1 oder 2, das bei einer Temperatur zwischen 550 und 790° C mit einer Querschnittsverringerung von wenigstens 70%, insbesondere von wenigstens 80 %, ausgewalzt worden ist, für den Zweck nach Anspruch 1.

4. Verwendung eines Stahlbandes nach Anspruch 3, bestehend aus Kohlenstoffstahl, der bei Temperaturen zwischen 550 und 720° C, insbesondere bei einer Temperatur von etwa 700° C, ausgewalzt worden ist, für den Zweck nach Anspruch 1.

5. Verwendung eines Stahlbandes nach Anspruch 4, wobei der Stahl 0,4 bis 1,5 % Kohlenstoff enthält, für den Zweck nach Anspruch 1.

6. Verwendung eines Stahlbandes nach Anspruch 3, bestehend aus nichtrostendem Stahl, der bei Temperaturen zwischen 690 und 790° C, insbesondere bei einer Temperatur von etwa 750° C, ausgewalzt worden ist, für den Zweck nach Anspruch 1.

7. Verwendung eines Stahlbandes nach Anspruch 6, dessen Stahl 11 bis 20% Cr enthält, für den Zweck nach Anspruch 1.