DE2129509A1 - Vorzueglich zerspanbarer Stahl hoher Festigkeit - Google Patents

Description

VORZÜGLICH ZBRSPANBMER STAFIL HOHER FESTIGKEIT

Die Verarbeitungsbetriebe fordern von den zur Herstellung von Maschinenbestandteilen durch Zerspanung verwendeten St&hlen neben der vorgeschriebenen Festigkeit und Zähigkeit auch eine gute Zerspanbarkeit.

Die Gesichtspiinkte der Zerspanbarkeit gelangen in vielen Fellen, besonders im Verlaufe der Massenproduktion beim Einsatz von automatischen Maschinen in einem derartigen Ausmaße in den Vordergrund, daß die Verwendung alt. /

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BAD ORIGINAL

von für Maschinenbestandteile besser geeigneten, höhere Festigkeit aufweisenden Werkstoffen eben durch ihre schlechteren Zerspanbarkeitseigenschaften verhindert wird.

Im allgemeinen bringt die Erhöhung der Festigkeitseigenschaften einer Stahlsorte die Herabsetzung der Zerspanbarkeit des Stahles mit sich. In dieser Weise ist eine gleichzeitige Verbesserung der einander wider- ^ sprechenden Eigenschaften eine außerordentlich schwere Aufgabe, die man zur Zeit durch die Anwendung kostenaufwendiger technologischer Verfahren zu erfüllen bestrebt ist.

Als Kompromiß der einander widersprechenden Anforderungen wurden die sur Zeit allgemein bekannten Automatenstähle entwickelt· Diese Stahlsorten wurden aus der Gruppe der weichen, nicht vergütbaren Stähle entwickelt. Im gewalztem Zustand ist ihre Festigkeit gering und ihr Einsatz als Maschinenkonstruktionselement kommt in die-™ sem Zustand kaum in Betracht. Um ihre Festigkeit in einem gewissen Maße zu erhöhen, werden ein.kalter Kalibrierzug und eine Wärmebehandlung angewandt, was jedoch ein kostenaufwendiges Verfahren bedeutet.

Zur Erhöhung der Festigkeit und Zähigkeit der Stähle werden im allgemeinen verschiedene kegierungsstoffe verwendet, und die Verunreinigungen im Stahl auf ein Kindestmaß herabgesetzt, da sich dadurch die Entfaltung der Kohäsionskräfte zwischen den Stahlkristallen erhöht. Die üegierungaelemente erhöhen in erster Linie

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den Kohlenstoff- und den Mangangehalt, der mit dem Eisen eine feste Lösung (Mischkristalle) bildend die Gitterstruktur des Eisens verzerrt und dadurch die Festigkeit

des Stahles erhöht·

Zur Verbesserung der Zerspanbarkeitseigenschaften und der Spanqualität wird im Gegensatz zum Vorstehenden eine Verminderung der Kohasionskräfte zwischen den Kristallen angestrebt, um dadurch den Energiebedarf der Spanabhebung herabzusetzen und zu erreichen, daß die Spline nicht zusammenhängend, sondern in kleinen brüchigen Formen anfallen, deren Abtransport von den Zerspanungsmaschinen automatisiert werden kann und keine ununterbrochene Arbeit bzw. Aufsicht erfordert.

Die interkristallinen Kohasionskräfte werden im allgemeinen durch die Zuführung von im Eisen nicht oder nur in geringem Maße sich lösenden Elementen, wie z.B. Schwefel, Phosphor, d.h. durch Legieren vermindert.

Schwefel und Phosphor sind in gewissen Mengen, zwischen 0,02 und 0,05 % in sämtlichen Stählen als Verunreinigungen vorzufinden, entfalten jedoch ihre die Zerspanbarke itseigenschaf ten verbessernde Wirkung nur in größeren Mengen, d.h. bei einem Prozentsatz von 0,15 bis 0,30. Ein derartiger Schwefel- und Phosphorgehalt verursacht jedoch bereits eine derart hohe Sprödigkeit, daß bei der Warmverformung des Stahles wegen des bedeutend η Rückganges der Warmfestigkeit Schwierigkeiten auftreten.

Bei einer derartigen Menge von Verunreinigungen. beeinträchtigt die Erhöhung des Kohlenstoffgehalteo des

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Stahles in erhöhtem Maße die Plastizität, und nach einer gewissen Grenze wird eine Warmverformung des Stahles bereits unmöglich. Aus'diesem Grunde ist der Kohlenstoffgehalt der Automatenstähle gering, woraus sich ihre niedrigen Festigkeitswerte in gewalztem Zustand ergeben.

Die bisher bekannten Automatenstahl, so z.B. auch die in der Österreichischen Patentschrift Nr. 172 61,7 beschriebene Legierung, konnten sich - obwohl eine Synthese der verschiedenen Gesichtspunkte angestrebt wurde -

" in der metallurgischen Praxis in keinem breiten Kreise durchsetzen, da sich die so hergestellten Erzeugnisse hinsichtlich der Zerspanbarkeit nicht als gleichmäßig und zuverlässig erwiesen.

Ziel der Erfindung ist eine Beseitigung der im Vorstehenden beschriebenen Mängel der nach dem derzeitigen Stand der Technik bekannten Stahllegierungen und die Schaffung einer Legierung, die sich zur Herstellung von spanabhebend bearbeiteten und bestimmungsgemäß hohen

^ Beanspruchungen ausgesetzten Bauteilen (Konstruktionen) eignet.

Dem gestellten Ziel entsprechend wird die erfindungsgem&ße Stahllegierung zur Fertigung hohen Beanspruchungen ausgesetzter und durch spanabhebende Bearbeitung hergestellter Bestandteile in der Weise erzeugt, daß sie neben dem herkömmlichen Mangan-, Silizium-, Phosphor- und Kohlenstoffgehalt auch 0,05 bis 0,07 % Schwefel und 0,5 bis 0,7 % Blei beinhaltet.

Der wichtigste Vorteil des auf dem Erfindungs-

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gedanken beruhenden hochfesten Automatenstahles besteht darin, daß er in gewalztem Zustand - ohne Zug und Wärmebehandlung - derartige Festigkeits- und Zehigkeitseigenschaften aufweist, wie dies die bisher bekannten Automatenstähle ausschließlich in" ihrem dem Zug und der Wärmebehandlung bereits unterzogenen Zustand aufweisen.

Die von uns Vorgeschlagene Automatenstahlsorte besitzt eine sämtlichen an Baustähle gestellten Anforderungen entsprechende hohe Festigkeit und ist vorzüglich zerspanbar. Die ausreichende Festigkeit ( £>_ß *

= 50-100 kp/mm ) und die vorzügliche Zerspanbarkeit sowie die entsprechende Spanbildung wurde durch die Zugabe gewisser -^egierungsstoffe in der entsprechenden Menge gesichert.

Durch mehrere Jahre andauernden Versuche gelang es ein Legierungsverhältnis zu bestimmen, das im Stahl eine speziale Verbindung bildet. Diese Verbindung verursacht im Verlaufe der Warmverformung des Stahles keine Verformungsprobleme, und ein Rotbruch oder Riß tritt im Stahl nicht einmal bei höherem Kohlenstoffgehalt auf· Dadurch bietet sich Möglichkeit zur Erhöhung des Kohlenstoffgehaltes der Stähle. Dies bringt eine Erhöhung der Festigkeit und der Zähigkeit des Stahles bei Verbesserung der Zerspanbarkeitseigenschaften, die günstiger als die der allgemein bekannten Automatenstehle sind.

Vor der Anmeldung der Erfindung wurden vorstehende Eigenschaften und Zusammensetzung aufweisenden Ütühle nirgends gefertigt. Die chemische Zusammensetzung

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des Stahles wird in den sich nach den Anforderungen der Verwendung richtenden Festigkeitsbedingungen im nachstehenden angegeben:

C « 0,20 - 0,70 %

Mn . 0,60 - 0,90

^Pmax «°

S - 0,05 - 0,70 % ' - Pb « 0,50 - ο,τρ %

Der vorstehende Zusammensetzung aufweisende Stahl wurde im Laufe von Versuchen entwickelt.

Chemische Zusammensetzung des in dieser Weise erzeugten Stahles:

C - 0,49 % Mn -■ 0,70 % Si - 0,26 % P * 0,028 % S » 0,203 % Pb- 0,28 %

Dieser Stahl besitzt in gewalztem Zustand folgende mechanische Eigenschaften:

^_B - 62-66 kp/mm² *Γ * 13-15 %

. 20-22 % i*_K - 5-8 mkp/cm²

Auf Grund der an Prüflingen aus diesem Stahl durchgeführten Zerspanbarkeitsprufungen war im Vergleich zu den ZerspaLbarkeiteeigenschaften der allgemein bekannten Automatenstahl festzustellen, daß die Zerspanbarkeitseigen-

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schäften der allgemein bekannten Automatenstähle festzustellen, daß die Zerspanbarkeiteeigenschaften des« den Gegenstand der Patentanmeldung bildenden Stahles besser als die der allgemein bekannten AutoaatenstShle waren. Die Brüchigkeit und die Stüokgröfie der Spane erwiesen sieh bei den gleichen Zerspanungeparametern günstiger als bei den bisher bekannten herkömmlichen AutomatenstShlen.

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Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH

   Stahllegierung zur Fertigung von hohen Beanspruchungen ausgesetzten und durch spanabhebende Bearbeitung hergestellten Bestandteilen! dadurch gekennzeichnet, daß sie neben de« herköealichen Mangan-, Silisiua-, Phosphor- und Kohlenstoffgehalt auch 0,05 bis 0,0? % Schwefel und 0,5 bis 0,7 % Blei enthält·

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