DE2225517A1 - Hypereutektischer Lagerstahl und Verfahren zur Herstellung von Lagern aus diesem - Google Patents

Hypereutektischer Lagerstahl und Verfahren zur Herstellung von Lagern aus diesem

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DE2225517A1
DE2225517A1 DE19722225517 DE2225517A DE2225517A1 DE 2225517 A1 DE2225517 A1 DE 2225517A1 DE 19722225517 DE19722225517 DE 19722225517 DE 2225517 A DE2225517 A DE 2225517A DE 2225517 A1 DE2225517 A1 DE 2225517A1
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    • C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
    • C21D1/26—Methods of annealing
    • C21D1/32—Soft annealing, e.g. spheroidising
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D19/00—Casting in, on, or around objects which form part of the product
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/22—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with molybdenum or tungsten

Description

Patentanwälte
β MOn·h·η 22, Si.inedorfrtr. 10
013-18.8Ο3Ρ 25. 5. 1972
THE TIMKEN COMPANY
Hypereutektischer Lagerstahl und Verfahren zur Herstellung von Lagern aus diesem
Für Kugellager wird fast ausschließlich ein bekannter AISI 52 100-Stahl verwendet. Ein derartiger Stahl enthält hauptsächlich folgende Legierungszusätze, 0,98 bis 1,10$ Kohlenstoff, 0,25 bis 0,45$ Mangan und 1,JO bis 1,60^ Chrom. Der relativ große Anteil an Chrom wird zur Verbesserung der Härtbarkeit zugegeben. Diese Materialien vergrößern jedoch die Kosten der Erzeugnisse.
Bei der Herstellung von Lagern aus AISI 52 100-Stahl werden rohrförmige Körper, Stangen, Schmiedestücke und Ringe (für die Lagerschalen) und Draht oder Stangen (für die Kugeln) zuerst auf eine maximale Temperatur von 14500P angelassen, 22 Stunden im Ofen unter einer kontrollierten Geschwindigkeit und anschließend in Luft gekühlt. Durch den Aufheizprozeß werden die sphäroidischen Karbide zur Erzeugung eines Produktes von guter Bearbeitbarkeit und guten Kaltstauch- und/oder Kaltformungseigenschaften in ein ferritisches Gefüge überführt. Nach
OlXSer.Nr. 146 91I)-SdOt
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der Bearbeitung, der Kaltstauchung oder Formung werden die Kugeln und Schalen in öl bei ca. 155O0P abgeschreckt und danach getempert, um eine Rockwellhärte C von 60 oder mehr zu erhalten. Natürlich muß der Stahl auch eine gute Dauerfestigkeit aufweisen.
Während verschiedene Legierungen mit einem Kohlenstoffgehalt von 0,6 oder 0>7^ als ein kostengünstiger Ersatz für den AISI 52 100 (Lagerstahl) vorgeschlagen worden sind, ergeben sich bei diesen im allgemeinen größere Schwierigkeiten beim Erreichen von sphäroidischen, vergüteten Mikrostrukturen oder niedrigere Dauerfestigkeiten gegenüber diesen AISI 52 100-Stählen. Die Erfindung basiert auf der Erkenntnis, daß ein hochkohlenstoffhaltiger Lagerstahl hergestellt werden kann, der wesentlich geringere Gesamt-Legierungsbestandteile als konventionelle Lagerstähle enthält, ohne daß seine Härtbarkeit, seine Dauerfestigkeit und seine Bearbeitbarkeit gegenüber höherlegierten Lagerstählen herabgesetzt wird. Gleichzeitig wird die zum Erreichen einer genügenden Kohlenstoffdiffusion für eine körnige MikroStruktur benötigte GlUhzeit beim erfindungsgemäßen Stahl erheblich verkürzt.
Es wurde ermittelt, daß der Kohlenstoffgehalt in einem hohen Kohlenstoffstahl etwas und der Chromahteil bis auf 0,20$ durch Vergrößerung des Mangangehaltes und durch Hinzufügen genügender Mengen Molybdän reduziert werden können. Der Stahl gemäß der Erfindung enthält als wesentliche Komponenten außer Eieen und Kohlenstoff, Mangan, Molybdän und Chrom.
Die oben angegebenen und weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung lassen sich klarer der folgenden ausführlichen Beschreibung und der Zeichnung entnehmen, in der die bessere Dauerfestigkeit des erfindungsgemäßen Stahls als Diagramm dargestellt ist.
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Der Stahl gemäß der Erfindung weist die folgenden "breiteren" und "bevorzugten" Zusammensetzungen auf:
Analyse (Gew.-%) breiter bevorzugt
.80-1.10 .90
Kohlenstoff- .50-1.00 .50-.80
Mangan .005-.06 .OO8-.04
Schwefel .20-.35 s- .20-.35
Silizium .20-.60 .25-.4O
Chrom .05-.25 .05-.1O
Molybdän .35 max .35 max
Nickel Rest Rest
Eisen
Nickel und Silizium sind für die Erreichung der gewünschten Legierungseigenschaften relativ unwichtig und können als Restmengen eingeordnet werden. 0,20 bis 0,35^ Si ist der in den meisten Stahllegierungen enthaltene Wert. Ebenfalls ist ein . bestimmter Schwefelgehalt in jedem Stahl enthalten; wobei ein beabsichtigter Anteil von 0,008 bis 0,04$ Schwefel zur "Verbesserung der Bearbeitbarkeit und der Dauerfestigkeit erwünscht ist. Wie oben ausgeführt, sind Kohlenstoff, Mangan, Chrom und Molybdän wesentliche Bestandteile, wobei Chrom und Molybdän eine Vergrößerung der Härtbarkeit bewirken. In der oben angegebenen, "bevorzugten" Zusammensetzung beträgt der Kohlenstoffanteil 0,90 Gew.-^. Es ist jedoch verständlich, daß dieser Anteil um plus oder minus fünf Punkte in Übereinstimmung mit der metallurgischen Praxis variieren kann.
Der Stahl der obigen Zusammensetzung wird geschmolzen, zu Rohren, Schmiedestücken, Ringen, Stangen, Rundeisen, Drähten oder anderen Stücken geformt und danach bei einer Maximaltemperatur von 14OO°F 13 Stunden geglüht, um eine sphäroidische
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MikroStruktur aus körnigen Karbiden in einem Perritgefüge zu erhalten. In der Glühstufe durchläuft der Stahl elf Zonen eines Rollenherdofens unter einer gleichbleibenden Geschwindigkeit, wobei die Verweilzeit in Jeder Zone 1/11 der Gesamtzeit von I3 Stünden beträgt. Die Temperaturen in den Jeweiligen Zonen sind in der folgenden Tabelle I dargestellt.
Tabelle I
Glühtemperaturen in den elf Zonen des Rollenherdofens
Zone 1 2 3 4 5 6-11
Temperatur 0F 1250 1300 1350 l400 1400 I300
Somit wird das Produkt auf 12500P, 13000P und 135O°P Jeweils in ca. einer Stunde und 11 Minuten aufgewärmt, woran sich eine Erwärmung auf l400°F für ca. zwei Stunden und 22 Minuten und letztlich eine Abkühlung auf 13000P für den Rest der Gesamtzeit von 13 Stunden anschließt, der eine Kühlung in Luft folgt. Die Glühzeit von I3 Stunden bei einer Maximaltemperatur von 14000C F ist gegenüber der erforderlichen GlUhzeit von 22 Stunden bei einer Maximaltemperatur von 145O°F bei dem AISI 52 100-Stahl außerordentlich vorteilhaft. Die kürzere Glühzeit verringert die Kosten des Produktes und ergibt eine geringere Verzunderung und eine geringere-Entkohlung.
Das geglühte, veredelte Erzeugnis wird dann zu Kugeln kalt gestaucht oder kalt geformt bzw. zu Schalen bearbeitet oder geformt, die danach auf eine Temperatur von 15500P erwärmt und anschließend in öl abgeschreckt werden. Unter dieser Bedingung besitzt das Erzeugnis eine Rockwell Härte C von über 63 bis Die Endstufe des Herstellungsprozesses besteht in einem Tempern des Produktes bei 3000F für ca. 1 bis 2 Stunden zur Erzielung einer Rockwell Härte C von 60 oder mehr.
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Das erzielte Erzeugnis besitzt eine Dichte von 7, 83 g/crrr, einen Elastizitätsmodul von 2,04 χ 10 kp/mm und einen Gleitmodul (modulus of rigidity) von 0,84 χ 10 kp/mm . Ferner besitzt das Erzeugnis eine außerordentliche Dauerfestigkeit verglichen mit der des höher legierten AISI 52 lOO-Lagerstahls und eine sehr viel bessere als der AISI 5160 Stahl, der manchmal als ein kostengünstiger Ersatz für Lagerstähle verwendet wird.
Dies ist in der Zeichnung dargestellt, in welcher die Kurve die Daten des erfindungsgemäßen Stahles wiedergibt, wohingegen die Kurve 12 aus Festigkeitsversuchen mit einem AISI 516Ο Stahl ermittelt wurde. Der erfindungsgemäße Stahl hat eine Dauerfestigkeit L10 (d.h. eine Zerstörungs-Wahrscheinlichkeit von 10# Bruch oder 90% überdauerndes Material) nach über 10 Mill. Spannungswechseln, wohingegen AISI 5I6O Stahl nur eine Dauerfestigkeit L10 nach nur 6,5 Mill. Spannungswechseln besitzt. Es ist zu bemerken, daß die Verbesserung der Dauerfestigkeit bei 50$ haltbarem Materials liegt. Somit besitzt der erfindungsgemäße Stahl eine Dauerfestigkeit L^0 von 45 Mill. Spannungswechseln gegenüber 25 Mill. Spannungswechseln beim AISI 5160 Stahl.
Die typische, nach den Jominy-Verfahren bestimmte Härtbarkeit ist in der folgenden Tabelle II wiedergegeben:
Tabelle II
Härtbarkeit (geglüht 165O0F, vergütet, gehärtet 15500P)
** 65 65 65 61 47 45 43 43 45 41 Die minimal« Härte an einer 1,2 cm Sektion, auf 15250F t io
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für 20 Minuten aufgeheizt und in öl abgeschreckt - 63,0 Rockwell
* - "j" Abstand vom gehärteten bzw. abgeschreckten Ende in 1,6 mm
*·* - Rockwell Härte C am entsprechenden Punkt.
Dies sind verglichen mit den teueren, herkömmlichen Lagerstählen hervorragende Ergebnisse.
Die Wirkung der Austenitisierungstemperatur auf den Stahl gemäß der Erfindung ist in der Tabelle III wiedergegeben.
Tabelle III
Eigenschaften Hei 13 be hand lung Wirkung der Austenitisierungs Temperatur
Austenitisierungs-Temperatur (0F)
1450
1475 1500
1525 1550
1575 1600
Es wird festgestellt, daß,die Austenitisierungstemperatur nur einen sehr geringen Einfluß auf die Abschreckhärte besitzt.
Die Wirkung der Temper-Temperatur auf den erfindungsgemäüen Stahl ist in Tabelle IV wiedergegeben.
Abschreck-Härte Härte nach 3OO
(Rockwell C) Tempern
66.0 65.5
66.0 65.5
65.O 64.0
66.0 6^.5
66.0 65.5
65.O 65.O
65.O 63.5
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Tabelle IV
Wirlcung der Temper-Temperatur Temper-Tempe - (15500P Härtung) 65.O
ratur (0F) Rockwell-Härte C nach 64.0
1 Std. Tempern 6O.5
Abschreck-Härte - 65.O Rockwell C 58.5
200 55.5
500 52.5
400 49.O
500 45.O
600 40.0
700 56.O
8OO 52.O
900 26.0
1000
1100
1200
1300
Rockwell-Härte C nach .2 Std. Tempern
65.O 65.5 60.0 58.O
55.5 52.O 49.O 45.O 59.0 35.0 50.0 24.0
Aus dieser Tabelle ergibt sich, daß zur Erzielung einer gewünschten Rockwell-Härte C von 60 die Temper-Temperaturen bis zu 400°P betragen können. Die Temperzeit ist im einzelnen unwesentlich.
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Claims (5)

Patentansprüche
1. Ein legierter Stahl, bestehend im wesentlichen aus 0,80 bis l,10# Kohlenstoff, 0,50 bis 1,00$ Mangan, 0,20 bis 0,60$ Chrom, 0,05 bis 0,25$ Molybdän und der Rest im wesentlichen Eisen.
2. Legierter Stahl nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kohlenstoffgehalt 0,90 Gew.-$6, der Mangananteil 0,50 bis 0,80 Gew.-56, der Chromgehalt 0,25 bis 0,40 Gew.-% und der Molybdängehalt 0,05 bis 0,10 Gew.-^ beträgt.
3. Legierter Stahl nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er 0,008 bis 0,40 Gew.-% Schwefel enthält.
4. Verfahren zur Herstellung eines Iagerelementes, gekennzeichnet durch die Verwendung eines Stahls, der im wesentlichen 0,80 bis 1,105έ Kohlenstoff, 0,50 bis 1,00$ Mangan, 0,20 bis 0,60$ Chrom und 0,05 bis 0,25$ Molybdän enthält; der geschmolzen und in die gewünschte Form gebracht wird, durch Glühen dieses legierten Stahles bei einer Maximaltemperatur von 14ÖO°F in einer Zeit von I3 Stunden zur Erzeugung einer sphäroidizlerte, körnige Karbide in einem Ferritgefüge enthaltenden MikroStruktur, danach Erwärmung auf eine Temperatur von über 145O0P und Abschrecken und schließlich Tempern bei einer Temperatur von über 400°F zur Erzielung einer Rockwell-Härte C von mindestens 60.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Glühen des Stahles bei einer Temperatur von 1250°F beginnt, die während der 13 Stunden Glühzeit auf 14OO°F vergrößert und danach auf 13000F während der Glühzeit verringert wird.
209851/0756
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2342818A1 (fr) * 1976-03-05 1977-09-30 Ceskoslovenska Akademie Ved Fabrication de pieces d'acier annulaire par coulee de lingots centrifuges, debites en couronnes
US4581079A (en) * 1985-03-27 1986-04-08 Amax Inc. Bearing steel
SE501382C2 (sv) * 1992-05-27 1995-01-30 Skf Ab Stål för kul- och rullager
FR2713661B1 (fr) * 1993-12-13 1996-01-12 Ascometal Sa Procédé de recuit de produits sidérurgiques en acier au carbone riches en chrome et en manganèse.
JPH1046286A (ja) 1996-07-26 1998-02-17 Nippon Seiko Kk 転がり軸受

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DE2225517B2 (de) 1977-05-18
AU4244072A (en) 1973-11-22
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