DE19960235A1 - Wälzlager - Google Patents
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Abstract
Bei einem Wälzlager, welches einen Wälzlagerring und ein Wälzelement mit mindestens 20 mm Durchmesser umfaßt, ist zumindest der Wälzlagerring und/oder das Wälzelement aus aufgekohltem oder karbonitriertem Stahl gebildet, welcher mindestens 0,2 Gew.-% und nicht mehr als 0,35 Gew.-% Kohlenstoff sowie mindestens 2,2 Gew.-% und nicht mehr als 3,6 Gew.-% Ni enthält. In dieser Weise wird ein Wälzlager erzeugt, bei welchem es möglich ist, die Materialkosten zu vermindern und die Dauerfestigkeit zu erhöhen oder die Aufkohlungszeit bei Gewährleistung der Oberflächenhärte und Optimierung der Härtetiefe zu reduzieren.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Wälzlager und insbesondere ein Wälzlager
mit großen Abmessungen, z. B. ein Lager, welches einen durchschnittlichen
Durchmesser eines Wälzelementes von mindestens 20 mm aufweist, zum Einsatz
in einem Walzwerk der Stahlindustrie.
Im allgemeinen umfaßt das Material für ein Lager mit großen Abmessungen,
welches in der Stahlindustrie oder dergleichen eingesetzt wird, einsatzgehärtetes
Material, z. B. SNCM 815 mit einem großen Anteil eines Legierungselementes,
um die erforderliche Einsatzhärtetiefe und Zähigkeit zu gewährleisten. Weil
SNCM 815 einen hohen Gehalt an Ni aufweist und hohe Materialkosten
erfordert, wobei jedoch die Oberflächenhärte beim Einsatzhärten kaum zu
erreichen ist, und eine lange Zeit für das Einsatzhärten erforderlich ist, was
unvorteilhafterweise zu hohen Kosten für das Wälzlager und zum Nachlassen
der Dauerfestigkeit des Wälzkontaktes führt.
Wenn der Anteil des Legierungselementes gering ist, wird andererseits die
Härtbarkeit so verringert, daß die erforderliche Härteverteilung
(Einsatzhärtetiefe) oder Kernhärte nicht erreicht werden kann, wenngleich die
Materialkosten verringert werden.
Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Wälzlager zu schaffen, bei welchem die
Materialkosten vermindert und die Lebensdauer erhöht oder die Zeit für die
Einsatzhärtung vermindert wird, indem die Oberflächenhärte gesichert und die
Einsatzhärtetiefe optimiert wird.
Die Erfinder haben gründliche Studien betrieben, um herauszufinden, daß die
Materialkosten durch Verringerung des Gehaltes an Ni (Nickel) und durch
Erhöhung des Anteiles an C (Kohlenstoff) bei der Schaffung von SNCM 815
sowie eines Materiales für ein Wälzlager, welches eine lange Lebensdauer und
eine Bruchfestigkeit aufweist, die mit denen des Standes der Technik ver
gleichbar ist, geschaffen werden kann, indem die Oberflächenhärte und die
Kernhärte durch eine geeignete Aufkohlung auf geeignete Werte eingestellt
werden können. Es hat sich auch erwiesen, daß die Verminderung der Zähigkeit,
welche aus dem Ansteigen des C-Gehaltes resultiert, hauptsächlich dadurch
unterdrückt werden kann, daß für einen niedrigen Gehalt an speziellen
unvermeidlichen Verunreinigungen gesorgt wird.
1) Dementsprechend besitzt das erfindungsgemäße Wälzlager einen Wälz
lagerring und ein Wälzelement, und der Durchmesser des Wälzelementes beträgt
mindestens 20 mm, wobei zumindest eines, der Wälzlagerring und/oder das
Wälzelement, aus aufgekohltem oder karbonitriertem Stahl mit mindestens 0,2
Gewichtsprozent (Gew.-%) und nicht mehr als 0,35 Gew.-% C sowie mindestens
2,2 Gew.-% und nicht mehr als 3,6 Gew.-% Ni gebildet ist.
In dem erfindungsgemäßen Wälzlager ist der Ni-Gehalt im Vergleich zum SNCM
815 verringert, während der C-Gehalt erhöht ist, wodurch die Materialkosten
vermindert und die Einsatzhärtetiefe verglichen mit SNCM 815 durch die
Aufkohlung erhöht werden kann. Wenn das erfindungsgemäße Wälzlager
dieselbe Einsatzhärtetiefe wie das SNCM 815 aufweisen soll, kann die Auf
kohlungszeit im Vergleich zum SNCM 815 reduziert werden.
Der C-Gehalt ist im Bereich zwischen mindestens 0,2 Gew.-% und nicht mehr als
0,35 Gew.-% festgesetzt, weil die erforderliche Kernhärte zur Sicherung der
Kernfestigkeit nicht garantiert werden kann, wenn der C-Gehalt weniger als 0,2
Gew.-% beträgt, während die Warmformbarkeit und Bearbeitbarkeit ver
schlechtert wird und die Kernzähigkeit speziell bei aufgekobltem Stahl nicht
gesichert werden kann, wenn der C-Gehalt 0,35 Gew.-% übersteigt. Wenn der Ni-
Gehalt geringer ist als 2,2 Gew.-%, wird die Kernzähigkeit sowie die Bearbeit
barkeit vermindert. Wenn der Gehalt von teurem Ni 3,6 Gew.-% übersteigt,
können die Kosten für das Wälzlager nicht vermindert werden, und es ist eine
Wärmebehandlung, z. B. ein Glühprozeß erforderlich. Deshalb beträgt die
Obergrenze für den Ni-Gehalt 3,6 Gew.-%.
2) Das vorgenannte Wälzlager enthält mindestens 0,7 Gew.-% und nicht mehr
als 0,9 Gew.-% Cr (Chrom), mindestens 0,2 Gew.-% und nicht mehr als 0,25
Gew.-% Mo (Molybdän) und nicht mehr als 0,015 Gew.-% P (Phosphor).
Der Gehalt von Cr, welches eine teure chemische Komponente darstellt, wird
vorzugsweise erhöht, um ein Karbid zu bilden und Wärmebeständigkeit zu
erreichen. Die Effekte zur Bildung eines Karbides und zur Erreichung der
Wärmebeständigkeit werden verringert, wenn der Cr-Anteil gering ist, und
deshalb beträgt die Untergrenze des Cr-Gehaltes 0, 7 Gew.-%. Wenn der Cr-
Gehalt jedoch groß ist, erhöhen sich die Kosten für das Wälzlager. Deshalb
beträgt die Obergrenze für den Cr-Gehalt 0,9 Gew.-%.
Mo ist bei gleichzeitiger Anwesenheit von Cr ein karbidbildendes Element,
welches den Verformungswiderstand verbessert und die Lebensdauer des
Wälzlagers erhöht. Die Lebensdauer des Wälzlagers wird vermindert, wenn der
Mo-Gehalt zu gering ist, und deshalb beträgt die Untergrenze für den Mo-Gehalt
0,2 Gew.-%. Die Kosten für das Wälzlager steigen außerordentlich an, wenn der
Mo-Gehalt zu groß wird, und deshalb beträgt die Obergrenze für den Mo-Gehalt
0,25 Gew.-%.
Um ein Ansteigen der Kernhärte oder eine Verminderung der Kernzähigkeit,
welche aus dem Ansteigen des C-Gehaltes und der Verminderung des Ni-
Gehaltes resultiert, zu unterdrücken, wird der Gehalt an P, welches einen
ungünstigen Einfluß auf die Zähigkeit ausübt, auf nicht mehr als 0,015 Gew.-%
eingestellt.
3) In dem oben erwähnten Wälzlager enthält der Stahl vorzugsweise
mindestens 0,25 Gew.-% und nicht mehr als 0,35 Gew.-% C sowie mindestens 2,2
Gew.-% und nicht mehr als 2,9 Gew.-% Ni.
Dadurch können die Materialkosten infolge der Verminderung des Ni-Gehaltes
reduziert werden, während die erforderliche Kernhärte zur Sicherung der
Kernfestigkeit durch Erhöhung des C-Gehaltes gut gewährleistet werden kann.
4) In dem oben erwähnten Wälzlager enthält der Stahl vorzugsweise
mindestens 0,25 Gew.-% und nicht mehr als 0,30 Gew.-% C, mindestens 2,2
Gew.-% und nicht mehr als 2,9 Gew.-% Ni, mindestens 0,7 Gew.-% und nicht
mehr als 0,9 Gew.-% Cr, mindestens 0,2 Gew.-% und nicht mehr als 0,25 Gew.-%
Mo, mindestens 0,15 Gew.-% und nicht mehr als 0,4 Gew.-% Si (Silizium),
mindestens 0,3 Gew.-% und nicht mehr als 2,0 Gew.-% Mn (Mangan),
mindestens 0,001 Gew.-% und nicht mehr als 0,01 Gew.-% Ti (Titan), mindestens
0,001 Gew.-% und nicht mehr als 0,005 Gew.-% N (Stickstoff), nicht mehr als
0,015 Gew.-% P, nicht mehr als 0,05 Gew.-% Cu (Kupfer), nicht mehr als 0,01
Gew.-% Nb (Niob) und nicht mehr als 0,01 Gew.-% V (Vanadium).
Wenn eine hohe Kernzähigkeit und eine hohe Wälzkontakt-Dauerfestigkeit
erforderlich sind, muß die chemische Zusammensetzung insbesondere haupt
sächlich auf die Begrenzung eines geringen Anteiles von speziellen Verunreini
gungselementen eingestellt werden. Mit anderen Worten, die Verminderung des
Anteiles von unvermeidlichen Verunreinigungselementen gleicht die Ver
minderung der Zähigkeit, welche aus dem Anstieg des C-Gehaltes resultiert, aus.
Weiterhin wird die Dauerfestigkeit des Wälzkontaktes durch die Verminderung
der Anteile von Elementen, welche zu Ermüdungsausfällen führen, erhöht. Die
Gründe zur Begrenzung der chemischen Zusammensetzung sind folgende:
Si: 0,15 bis 0,4 Gew.-%
Si ist als Deoxidationselement beim Blockgießen des Stahles notwendig. Deshalb muß Si mit mindestens 0,15 Gew.-% zugefügt werden, während, wenn Si im Übermaß zugefügt wird, es die Zähigkeit vermindert oder eine Grenzoxidation bewirkt, die den Ausgangspunkt eines Bruches bilden kann, und deshalb wird die Obergrenze für den Si-Anteil mit 0,4 Gew.-% festgesetzt.
Mn: 0,3 bis 2,0 Gew.-%
Mn ist als Deoxidations- und als Entschwefelungselement beim Blockgießen des Stahles erforderlich. Weiterhin ist Mn zur Gewährleistung der vorbeschriebenen Kernhärte bei einem einsatzgehärteten/gehärteten Teil und zur Erhöhung einer effektiven Einsatzhärtetiefe als Element zur Erhöhung der Härtbarkeit und zur Erhöhung der Festigkeit des Kernbereiches erforderlich. Deshalb muß Mn mit mindestens 0,3 Gew.-% zugefügt werden. Wenn Mn im Übermaß zugefügt wird, erhöht sich die Härtbarkeit so sehr, daß die Zähigkeit verringert und die Zer spanbarkeit und Kaltverformbarkeit verschlechtert wird, und deshalb wird die Obergrenze für den Mn-Gehalt mit 2,0 Gew.-% festgesetzt.
P: nicht mehr als 0,015 Gew.-%, Cu: nicht mehr als 0,05 Gew.-%, Nb: nicht mehr als 0,01 Gew.-%, V: nicht mehr als 0,01 Gew.-%
P, Cu, Nb und V sind schädliche Elemente, welche die Zähigkeit verringern und Ermüdungsausfälle verursachen, wenn sie als Materialien für das Wälzelement verwendet werden. Mit Bezug auf die vorliegende Erfindung hat es sich ins besondere als nützlich erwiesen, diese Elemente auf einen geringen Anteil einzustellen. Ausgezeichnete Zähigkeit und Dauerfestigkeit des Wälzkontaktes können durch Einstellung der oberen Grenzen für den Gehalt an P, Cu, Nb und V auf jeweils 0,015 Gew.-%, 0,05 Gew.-%, 0,01 Gew.-% und 0,01 Gew.-% erzielt werden.
Ti: 0,001 bis 0,01 Gew.-%
Ti ist ein Element, welches das Kornwachstum des Austenites bei der Auf kohlung unterdrückt. Ti muß mit mindestens 0,001 Gew.-% hinzugefügt werden, um diesen Effekt zu erzielen, während die Zähigkeit und die Dauerfestigkeit des Wälzkontaktes vermindert werden, wenn Ti im Übermaß hinzugefügt wird. Deshalb wird die Obergrenze für den Ti-Gehalt mit 0,01 Gew.-% festgesetzt.
N: 0,001 bis 0,005 Gew.-%
N verbindet sich mit dem zuvor erwähnten Ti zu TiN, um die Korngrößen zu verfeinern. Das erfindungsgemäße Wälzlager muß N mit mindestens 0,001 Gew.- % enthalten, um diesen Effekt zu erzielen. Wenn der N-Gehalt 0,005 Gew.-% überschreitet, werden jedoch durch den Ti-Zusatz die Zähigkeit und die Dauer festigkeit des Wälzkontaktes verringert. Deshalb wird die Obergrenze für den N- Gehalt auf 0,005 Gew.-% festgesetzt.
Si: 0,15 bis 0,4 Gew.-%
Si ist als Deoxidationselement beim Blockgießen des Stahles notwendig. Deshalb muß Si mit mindestens 0,15 Gew.-% zugefügt werden, während, wenn Si im Übermaß zugefügt wird, es die Zähigkeit vermindert oder eine Grenzoxidation bewirkt, die den Ausgangspunkt eines Bruches bilden kann, und deshalb wird die Obergrenze für den Si-Anteil mit 0,4 Gew.-% festgesetzt.
Mn: 0,3 bis 2,0 Gew.-%
Mn ist als Deoxidations- und als Entschwefelungselement beim Blockgießen des Stahles erforderlich. Weiterhin ist Mn zur Gewährleistung der vorbeschriebenen Kernhärte bei einem einsatzgehärteten/gehärteten Teil und zur Erhöhung einer effektiven Einsatzhärtetiefe als Element zur Erhöhung der Härtbarkeit und zur Erhöhung der Festigkeit des Kernbereiches erforderlich. Deshalb muß Mn mit mindestens 0,3 Gew.-% zugefügt werden. Wenn Mn im Übermaß zugefügt wird, erhöht sich die Härtbarkeit so sehr, daß die Zähigkeit verringert und die Zer spanbarkeit und Kaltverformbarkeit verschlechtert wird, und deshalb wird die Obergrenze für den Mn-Gehalt mit 2,0 Gew.-% festgesetzt.
P: nicht mehr als 0,015 Gew.-%, Cu: nicht mehr als 0,05 Gew.-%, Nb: nicht mehr als 0,01 Gew.-%, V: nicht mehr als 0,01 Gew.-%
P, Cu, Nb und V sind schädliche Elemente, welche die Zähigkeit verringern und Ermüdungsausfälle verursachen, wenn sie als Materialien für das Wälzelement verwendet werden. Mit Bezug auf die vorliegende Erfindung hat es sich ins besondere als nützlich erwiesen, diese Elemente auf einen geringen Anteil einzustellen. Ausgezeichnete Zähigkeit und Dauerfestigkeit des Wälzkontaktes können durch Einstellung der oberen Grenzen für den Gehalt an P, Cu, Nb und V auf jeweils 0,015 Gew.-%, 0,05 Gew.-%, 0,01 Gew.-% und 0,01 Gew.-% erzielt werden.
Ti: 0,001 bis 0,01 Gew.-%
Ti ist ein Element, welches das Kornwachstum des Austenites bei der Auf kohlung unterdrückt. Ti muß mit mindestens 0,001 Gew.-% hinzugefügt werden, um diesen Effekt zu erzielen, während die Zähigkeit und die Dauerfestigkeit des Wälzkontaktes vermindert werden, wenn Ti im Übermaß hinzugefügt wird. Deshalb wird die Obergrenze für den Ti-Gehalt mit 0,01 Gew.-% festgesetzt.
N: 0,001 bis 0,005 Gew.-%
N verbindet sich mit dem zuvor erwähnten Ti zu TiN, um die Korngrößen zu verfeinern. Das erfindungsgemäße Wälzlager muß N mit mindestens 0,001 Gew.- % enthalten, um diesen Effekt zu erzielen. Wenn der N-Gehalt 0,005 Gew.-% überschreitet, werden jedoch durch den Ti-Zusatz die Zähigkeit und die Dauer festigkeit des Wälzkontaktes verringert. Deshalb wird die Obergrenze für den N- Gehalt auf 0,005 Gew.-% festgesetzt.
5) Vorzugsweise beträgt die Kernhärte des oben erwähnten Wälzlagers
mindestens HV 450 und nicht mehr als HV 550.
Die Druckspannung in der Oberflächenschicht, welche für die Lebensdauer des
Wälzkontaktes wirksam ist, wird vermindert, oder die Zähigkeit wird derart
vermindert, daß das Wälzlager gegenüber Bruch empfindlich ist, wenn die
Kernhärte zu groß wird, während das Wälzlager im Inneren plastisch verformt
wird, wenn die Kernhärte unzureichend ist. Als ein geeignetes Maß für die
Kernhärte hat sich im Ergebnis der Lebensdauerversuche bezüglich des Wälz
kontaktes, die durch den Anmelder der vorliegenden Erfindung durchgeführt
wurden (und die auf der japanischen Offenlegungsschrift Nr. 62-132031 (1987)
basieren), erwiesen, daß der bevorzugte Bereich mit Rücksicht auf die Lebens
dauer des Wälzkontaktes zwischen HRC 48 und HRC 58 (HV 480 bis HV 650)
liegt. Unter Berücksichtigung der Stoß- oder großen Belastung, die durch ein
Walzwerk auf die Kernhärte ausgeübt wird, beträgt die Kernhärte vorzugsweise
mindestens HV 450 und nicht mehr als HV 550, um die Zähigkeit durch Ver
minderung der Härte in einem solchen Maße zu sichern, daß das Wälzlager im
Inneren nicht plastisch verformt wird.
HVα bedeutet, daß die Vickers-Härte bei einem Testgewicht von 300 g α beträgt.
Die vorstehenden sowie weitere Aufgaben, Merkmale, Aspekte und Vorteile der
vorliegenden Erfindung sollen durch die folgende detaillierte Beschreibung der
vorliegenden Erfindung in Verbindung mit den anliegenden Zeichnungen
besser verständlich werden.
Fig. 1 zeigt die Härteverteilung im Querschnitt der Stähle A bis F, welche 16
Stunden aufgekohlt wurden;
Fig. 2 zeigt die Härteverteilung im Querschnitt von Stählen G bis K, welche
16 Stunden aufgekohlt wurden;
Fig. 3 zeigt die Veränderungen der Härtetiefen (Einsatzhärtetiefen) mit HV
550 der Stähle A bis F nach verschiedenen Aufkohlungszeiten; und
Fig. 4 zeigt die Veränderungen der Härtetiefen (Einsatzhärtetiefen) mit HV
550 der Stähle G bis K nach verschiedenen Aufkohlungszeiten.
Beispiele der vorliegenden Erfindung sollen nunmehr beschrieben werden.
Die Tabelle 1 zeigt die chemischen Zusammensetzungen von 11 entwickelten
Stählen A bis K und zwei Vergleichsstählen (SNCM 815 und SNCM 420 nach
415), welche im Vergleich zur vorliegenden Erfindung getestet wurden. Die
entwickelten Stähle wurden hauptsächlich durch Veränderung des Gehaltes an
Ni und C bei den chemischen Bestandteilen der beiden Vergleichsstähle vor
bereitet während der Ausgleich für die Verminderung der Härtbarkeit, welche
aus der Verminderung des Ni-Gehaltes resultiert, durch Erhöhung des C-
Gehaltes erfolgte. Die Verminderung der Kernzähigkeit, welche aus der Er
höhung des C-Gehalts resultiert, wurde hauptsächlich durch die Herbeiführung
eines geringen Anteiles der Verunreinigungselemente erreicht.
Indem Tabelle 1 die kritischen Härtungs-Durchmesser DI zeigt, die infolge der
chemischen Zusammensetzungen zu erwarten sind, wird verständlich, daß die
entwickelten Stähle in ihrer Härtbarkeit dem Stahl SNCM 815 gleich oder über
legen sind und als Materialien betrachtet werden können, welche dem SNCM 815
bezüglich der inneren Eigenschaften (Struktur und Härte) nahestehen.
Die in Tabelle 1 dargestellten entwickelten und Vergleichsstähle wurden einer
Auswertung der Aufkohlungszeit sowie Tests hinsichtlich der Wälzkontakt-
Dauerfestigkeit und der Bruchfestigkeit unterzogen. Die Aufkohlungszeit wurde
anhand eines Wälzelement-Prüflings mit 25 mm Durchmesser nach ver
schiedenen Aufkohlungszeiten ermittelt. Die Wälzkontakt-Dauerfestigkeit wurde
anhand von zylindrischen Prüflingen mit ∅ 60 × L 90 ermittelt, welche für große
Lager maßgeblich sind, sowie von zylindrischen Normprüflingen ∅ 12 unter
Lebensdauer-Prüfbedingungen (Tabellen 2 und 3). Die Bruchfestigkeit wurde
anhand von Ringen mit 60 mm Außendurchmesser, 45 mm Innendurchmesser
und 15 mm Breite ermittelt.
Die Prüflinge wurden aus den in Tabelle 1 dargestellten Stählen bei 960°C unter
verschiedenen Haltezeiten und unter Durchführung einer zweiten Vergütung
zwischen 770 und 820°C zur Einstellung der Oberflächenhärte und der Kern
härte auf die vorgeschriebenen Werte hergestellt. Das Kohlenstoffpotential bei
der Aufkohlung/Ausbreitung wurde zwischen 1,5 und 1,2 eingestellt.
Indem die Oberflächenhärte und Einsatztiefe bis zu HRC 58 (HV 650) allgemein
die Wälzkontakt-Dauerfestigkeit eines Lagers in der Weise beeinflußt, daß das
Lager eine längere Lebendauer besitzt, weil die Oberflächenhärte und die Ein
satztiefe erhöht wurden, hat sich gezeigt, daß alle entwickelten Stähle eine
höhere Oberflächenhärte (in den aufgekohlten Abschnitten) aufweisen als SNCM
815 sowie größere Tiefen bis zu HRC 58 (HV 650) als vergleichbare Stähle, wie
dies in den Fig. 1 und 2 erkennbar ist. Es hat sich ebenfalls gezeigt, daß die
entwickelten Stähle in der Kernfestigkeit gleich oder etwas besser sind als SNCM
815 und in der Härte besser als SNCM 420.
Indem die entwickelten Stähle eine größere Einsatztiefe als SNCM 815 und
SNCM 420 bei gleichen Aufkohlungszeiten aufweisen, hat sich gezeigt, daß sich
die neun entwickelten Stähle C, D, E, F, G, H, I, J und K von den entwickelten
Stählen A bis K durch eine besonders schnelle Aufkohlungsfähigkeit aus
zeichnen, wie dies in den Fig. 3 und 4 erkennbar ist.
Indem die Tabelle 4 das Verhältnis der Einsatztiefe im Vergleich zu SNCM 815
zeigt, wird klar, daß die Einsatztiefe dieser neun entwickelten Stähle C, D, E, F,
G, H, I, J und K das 1,3 bis 1,9-fache der Einsatztiefe von SNCM 815 besitzen.
Daraus folgt, daß eine gleiche Einsatztiefe in einer Zeit erreicht werden kann, die
etwa 60 bis 30% der vergleichbaren Aufkohlungszeit beträgt.
Aus den vorstehenden Ergebnissen wird verständlich, daß jeder entwickelte
Stahl eine Härteverteilung, die der jedes Vergleichstahles gleich ist, in einer
kürzeren Aufkohlungszeit erreichen kann, und daß die Härtetiefe des ent
wickelten Stahles während derselben Aufkohlungszeit gegenüber dem Ver
gleichsstahl erhöht werden kann.
Tabelle 5 zeigt die Wälzkontakt-Dauerfestigkeiten der Prüflinge der jeweiligen
Stähle, und Tabelle 6 zeigt die Bruchfestigkeit (im Dauerversuch und statisch).
Die Aufkohlungszeit wurde so verändert, daß die Prüflinge im wesentlichen
dieselbe Härteverteilung in den Oberflächenschichten aufwiesen. Die Ver
hältnisse der hohen Härtetiefen, welche HV 650 übersteigen, zu den Dicken
wurden in den jeweiligen Prüflingen auf 0,1 bis 0,15 festgesetzt, und die Kern
härte wurde auf HV 650 bis HV 540 festgesetzt. Aus der Tabelle 5 ist erkennbar,
daß besonders die Stähle C bis K den Vergleichstählen in der Lebensdauer gleich
oder überlegen sind und stabile Wälzkontakt-Dauerfestigkeiten zeigen. Diese
Stähle C bis K haben eine Kernhärte von mindestens HV 490, und diese Tendenz
zeigt, daß die Wälzkontakt-Dauerfestigkeit und die Bruchfestigkeit erhöht sind,
wenn die Kernhärte erhöht ist.
Jeder entwickelte Stahl besitzt eine höhere Aufkohlungsrate als jeder Ver
gleichsstahl. Wenn die entwickelten und die Vergleichsstähle so aufgekohlt
werden, daß sie dieselbe Oberflächen-Härteverteilung aufweisen, besitzt der
entwickelte Stahl eine höhere Kernhärte als der Vergleichsstahl, und dadurch
erhöht sich seine Lebensdauer.
Tabelle 5 zeigt auch Werte, welche durch Karbonitrierung der Prüflinge der
entsprechenden Stähle erzielt werden. Indem die Lebensdauer durch die Karbo
nitrierung weiter erhöht wird, hat sich erwiesen, daß die entwickelten Stähle
eine größere Erhöhung der Dauerfestigkeit erreichen als die Vergleichsstähle,
welche ebenfalls zur Karbonitrierung geeignet sind. Es hat sich außerdem
erwiesen, daß die Stähle C bis K eine hohe Ring-Rotations-Dauerbruchfestigkeit
besitzen, wie dies in Tabelle 6 erkennbar ist. In bezug auf die statische Bruch
festigkeit des Ringes konnte im wesentlichen kein Unterschied zwischen den
entwickelten Stählen und SNCM 815 festgestellt werden.
Tabelle 7 zeigt die Werte der Kernzähigkeit nach der Aufkohlung (bei 960°C
während 34 Stunden). Es ist erkennbar, daß insbesondere die Stähle G bis K"
welche unter Einstellung der speziellen Verunreinigungselemente auf einen
kleinen Anteil Zähigkeitswerte besitzen, welche denen der Vergleichsstähle gleich
oder überlegen sind.
Wie aus der vorstehenden Beschreibung klar erkennbar ist, kann das er
findungsgemäße Wälzlager die Materialkosten vermindern, indem der Ni-Gehalt
vermindert und der C-Gehalt erhöht wird, wobei die Oberflächenhärte gesichert
und die Dauerfestigkeit verbessert bzw. die Aufkohlungszeit durch Gewähr
leistung der Oberflächenhärte und Optimierung der Härtetiefe vermindert wird.
Weiterhin kann die Produktivität durch Reduzierung der Aufkohlungezeit
erhöht, die Dauerfestigkeit durch Stabilisierung der Oberflächenhärte und
Erhöhung der Härte verbessert, die Bruchfestigkeit durch Optimierung der
Kernhärte erhöht werden, und die Dauerfestigkeit sowie die Festigkeit können
durch Kombination mit einer Karbonitrierung verbessert werden.
Obgleich die vorliegende Erfindung detailliert beschrieben und dargestellt wurde
ist es selbstverständlich, daß dies beispielhaft und zur Erläuterung erfolgte und
nicht als Einschränkung aufgefaßt werden darf, und daß der Erfindungsgedanke
und der Schutzumfang der vorliegenden Erfindung nur durch die Begriffe der
anliegenden Patentansprüche umrissen wird.
Claims (5)
1. Wälzlager mit einem Wälzlagerring und einem Wälzelement, bei welchem
der Durchmesser des Wälzelementes mindestens 20 mm beträgt und
zumindestens eines, der Wälzlagerring und/oder das Wälzelement, aus
aufgekohltem oder karbonitriertem Stahl gebildet ist, welcher mindestens
0,2 Gew.-% und nicht mehr als 0,35 Gew.-% C und mindestens 2,2 Gew.-%
und nicht mehr als 3,6 Gew.-% Ni enthält.
2. Wälzlager nach Anspruch 1, mit einem Gehalt von mindestens 0,7 Gew.-%
und nicht mehr als 0,9 Gew.-% Cr, mindestens 0,2 Gew.-% und nicht mehr
als 0,25 Gew.-% Mo und nicht mehr als 0,015 Gew.-% P.
3. Wälzlager nach Anspruch 1, bei welchem der Stahl mindestens 0,25 Gew.-%
und nicht mehr als 0,35 Gew.-% C sowie mindestens 2,2 Gew.-% und nicht
mehr als 2,9 Gew.-% Ni enthält.
4. Wälzlager nach Anspruch 1, mit einem Gehalt von mindestens 0,25 Gew.-%
und nicht mehr als 0,30 Gew.-% C, mindestens 2,2 Gew.-% und nicht mehr
als 2,9 Gew.-% Ni, mindestens 0,7 Gew.-% und nicht mehr als 0,9 Gew.-%
Cr, mindestens 0,2 Gew.-% und nicht mehr als 0,25 Gew.-% Mo, mindestens
0,15 Gew.-% und nicht mehr als 0,4 Gew.-% Si, mindestens 0,3 Gew.-% und
nicht mehr als 2,0 Gew.-% Mn, mindestens 0,001 Gew.-% und nicht mehr
als 0,01 Gew.-% Ti, mindestens 0,001 Gew.-% und nicht mehr als 0,005
Gew.-% N, nicht mehr als 0,015 Gew.-% P, nicht mehr als 0,05 Gew.-% Gu,
nicht mehr als 0,01 Gew.-% Nb und nicht mehr als 0,01 Gew.-% Y.
5. Wälzlager nach Anspruch 1, welches eine Kernhärte von mindestens HV
450 und nicht mehr als HV 550 aufweist.
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10-370354 | 1998-12-25 | ||
JP37035498A JP3550308B2 (ja) | 1998-12-25 | 1998-12-25 | 転がり軸受 |
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