DE2234891C3 - Verfahren zum Herstellen von Stahlgegenständen und deren Verwendung - Google Patents
Verfahren zum Herstellen von Stahlgegenständen und deren VerwendungInfo
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D8/00—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment
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- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
- C21D1/02—Hardening articles or materials formed by forging or rolling, with no further heating beyond that required for the formation
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen von Stahlgegenständen, die einen harten
Kern und eine weiche Schale aufweisen sollen, aus vergütbaren warmgewalzten Stählen und auf die
Verwendung der derart heigestell.en Stahlgegcnstände.
Wärmebehandlungsverfaiiren, bei denen vergütbare
Stahlgegenständc aus der Walz .uze abgeschreckt werden, gehören zum Stand der Technik. So ist z. B. in
der DE-PS 10 22 619 ein Verfahren beschrieben, bei welchem Stahlgcgenstände nach dem letzten Walzkaliber
mit einer Walzendtemperatur dicht oberhalb des Ar i-Punktes schroff auf ein martensitischcs oder ein
nichtperlitisches Gefüge abgeschreckt werden. Dabei wird je nach Abmessung des Walzgutes ein völlig
durchgehärtetes Endprodukt erzielt oder ein Endprodukt, bei dem lediglich die äußere Schale ein
martensitischcs Gefüge aufweist. Wenn lediglich die äußere Schale ein martensitisches Gefüge aufweist, ist
das Erzeugnis in die Gruppe der oberflächengehärteten Stahlgcgenstände einzureihen. Diese Erzeugnisse haben
eine Randschicht hoher Härte und einen weichen Kern. Eine derartige Ausbildung ist beispielsweise bei
Verschleißteilen wünschenswert.
Die vorliegende Erlindung geht von der Überlegung aus, daß zur Verbesserung der Gebrauchseigenschaften
jedoch in vielen Fällen eine Umkehrung dieses Zusiandes wünschenswert ist, d. h. daß die Oberfläche
weicli und der Kern hart ausgebildet werden soll. Die
Forderung nach einer weichen Oberfläche ist entweder mit der Forderung nach einer glatten oder fehlerfreien
Oberfläche während und nach der Kaltumformung oder mit der Forderung nach einer guten Kaltumiormbarkeit.
Andere Gründe für eine weiche, dann allerdings auch zähe Randschicht liegen darin, auch während der
Gebrauchsbeanspruehiing Risse in der Oberflächenschicht
zu vermeiden. Letztlich kann es von Vorteil sein, ein solches Werkstück in Verbund mit harten Stahlteilcn
zu bringen, wobei sich zur besseren räumlichen Anpassung und bessere Kraftübertragung das so
hergestellte Werkstück an der Oberfläche beim
Fügeverfahren kalt verformen soll.
Die vorliegende Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, ein Verfahren zu entwickeln, das aus vergütbaren
warmgewalzten Stählen Stahlgegenslände herstellt, die einen harten Kern und eine weiche Schale
aufweisen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Kombination folgender Verfahrensschritte gelöst:
der Stahl wird wie üblich auf eine Walztemperatur über A1I erwärmt und auf die Fertigabmessung
warmgewalzt, dann von der Endwalztempsratur bis zu einer Walzgutoberflächentemperatur dicht oberhalb
des Ar i-Punktes abgekühlt und darauf in einem für die
Härtung des Stahles geeigneten Abschreckmittel bis -nindestens unterhalb der Λί,-Temperaiur abgeschreckt
und darauf gegebenenfalls angelassen.
Unter »warmgewalzten Stählen« werden hierbei insbesondere Rundmaterial, wie Stäbe oder Drähte,
ferner Bänder, Bleche oder Flachstähle oder Profüstäbe beliebiger Querschnittsform verstanden. Unter »vergüthnrem
Stahl« werden untereutektoide, unlegierte oder legierte Stähle verstanden, und zwar nicht nur die
eigentlichen Vergütungsstähle nach deutschem Sprachgebrauch, sondern auch Federslähle, Walzlagerstähle,
Nitrierstähle, Einsatzstähle sowie Stähle für Flammoder Induklionshärturig.
Unter »Kern« dei warmgewalzten Stahls wird eine
Zone verstanden, die im Abstand unter der Oberfläche des Stahlgegenstandes liegt. Dabei kann sich die
Kernzone gegebenenfalls bis zur Mittelachse oder Mittelebene erstrecken. Sie muß sich aber nicht bis
dahin erstrecken, so daß im letztgenannten Fall eine
ringförmige Kernzone vorliegt. Unter »Schale« wird die Zone zwischen der Oberfläche des Stahlgegenstandes
und dem Kern verstanden.
Dem »Warmwalzen« im Sinne der Erfindung sind auch Umformungsvorgänge zuzurechnen, die dem
Warmwalzen ähneln, /.. B. das »Warmfließpressen«.
Bei der Befolgung der erfinclungsg -mäßen Lehre wird
die Schalcndicke um so größer, je langer bzw. intensiver die Luftabkühlung bis dicht oberhalb Ari ist, hier ergeben
sich Vorteile thermomechanischer Verfahren in wirtschaftlicher und werkstoffkundlicher Hinsicht. Hinzuweisen
ist darauf, daß durch Wärmebehandeln aus der Warmwalzhitze (Umformwärme) die Einhärtetiefe
vergrößert wird, weil die Uniformtemperaturen höher als übliche Härtetemperaluren liegen, bei der die im
Stahl vorhandenen Keime weitgehend aufgelöst sind und andererseits keine starke Kornvergrößerung
wegen der ständigen Deformation der Kristallite befürchtet werden muß.
Die erfindungsgemäß hergestellten Stahlgcgenstände
können unmittelbar verwendet werden oder als Ausgangswerkstoff für Wcitcrvcrarbcitungsvorgängc
dienen, bei deren Durchführung eine weiche Oberfläche von Vorteil ist, wie spangebende oder spanlose
Umformung von Oberflächenschichtcn oder Fügen durch Preßpassung oder Spannverfahren in Spannbctonbauwcrken
oder Stanzen oder Überziehen mit Hülsen oder Muttern auf hartem Bolzen mit weicher
Oberfläche.
Der nach dem Abschrecken und dem gegebenenfalls angewendeten Anlassen erreichte Zustand bleibt bis
/.um Fertigerzeugnis erhalten. Kr darf nicht durch
/usät/lichc Wärmebehandlung beseitigt werden.
['.in Ausführungsbeispiel des Verfahrens gemäß der
Erfindung wurde an einer Mittclslahlstraße während einer normalen Wal/ung durchgeführt:
Siiibe der Charge 790 410 mit der chemischen
Zusammensetzung C = 0,69%, Mn = 0,61%, Si = 0,221Vn, P = 0,032%, S = 0,018%. Mfv, - 0,015%,
austenilisiert bei 1200°C, wurden bei IO5Or'C auf die
Abmessung 32 mm Dmr. fertiggewalzt, zunächst an ruhender Luft abgekühlt und bei einer Kerntemperatur
über An in 200C warmem Härieöl abgeschreckt. Der
Erfolg ist am besten aus dun beiden Gefügebildern, BiIdI, die n<Hi unterschiedlichen Liegezeiten der
Größenordnung Minuten abgeschreckt wurden, zu ersehen, aus denen der Bereich der martensilischen
Zone ais weißer, im Schliff glänzender Bestandteil zu erkennen ist. Sie ist ringförmig, mit einem Innendurchmesser
von etwa 8 mm und einem Außendurchmesser von 27 bis 29 mm. Das Randgefüge besieht aus Sorbit
mit geringem Ferritanteil auf den Korngrenzen. Die Kernzone wies ebenfalls Sorbit mit einigen Martensiiflecken
auf. Härteprüfungen ergaben in martensitischen Zonen Härtewerte HV zwischen 680 und 700 kg/mm2,
während in der Randzone die Härte HV mit rd. 400 kg/ri'rp? bestimm* würde.
Nach zu langen Liegezeiten ist, wie zu erwarten, keine
martensitische Ringzone mehr zu erreichen. Fs wird einheitlich sorbitisches Gefüge gefunden. Genaue, vom
Querschnitt und der Profilgestalt abhängige Arbeitsbedingungen sind daher einzuhalten. Will man bessere
Zähigkeitswerte erzielen, so ist es möglich, die Werkstücke in einem gesonderten Arbeitsgang anzulassen.
Unter Verzicht auf genaue Einstellung der mechanischen Eigenschaften bietet sich ein Selbstanlassen
aus der Umformwärme an. Der eingetretene, meiallografisch und durch Härtemessung nachgewiesene
Effekt ist überraschend, da man sich schwer vorstellen kann, daß die zur Sorbitbildung führende
Abkühlgeschwindigkeit an der Werkstückoberfläche,
lü die schroffere, die zum Martensil führt, im Kern
vorgelegen hat. Eine Hilfe in der Vorstellung vermag der unterschiedliche, zweistufige Temperalurverlauf
zwischen Werkstückrand und -kern zu geben und die Möglichkeit, daß sich dadurch ein über den Querschnitt
unterschiedlicher Austenit mit unterschiedlichem Umwandlungsverhalten eingestellt haben kann. Die vorangegangene
Umformung begünstigt das Ergebnis.
Um sicherzustellen, daß der Effekt nicht durch auch in dem Stahl des Beispiels vorhandene Steigerungen
verursacht oder beeinflußt worden is·, -.vurde aus einer
ι \ju\ Ult
.jmuu-i CItHJ .31 Ii I IdUSLIII CL'R'M UUC MCi gC-Stellt
und dem Jominytest unterworfen. Die nachfolgend mittig getrennte Probe (B i I d 2) zeigte im Längsschliff
einen abgegrenzten martensitisch gehärteten Bereich der Tiefe / = 23 mm, gleichermaßen im Probenkern wie
im Probenrand.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (2)
1. Verfahren zum Herstellen von Stahlgegenständen, die einen harten Kern und eine weiche Schale
aufweisen sollen, aus vergütbareii warmgewalzten Stählen, gekennzeichnet durch die Kombination
folgender Verfahrensschritte:
der Stahl wird wie üblich auf eine Walztemperatur über Ac 3 erwärmt und auf die Fertigabmessung
warmgewalzt, dann von der Endwalztemperaiur bis
zu einer Walzgutoberflächentemperatur dicht oberhalb des Ar j-Punktes abgekühlt und darauf in einem
Abschreckmittel bis mindestens unterhalb der ΛΆ-Temperatur abgeschreckt und darauf gegebenenfalls
angelassen.
2. Verwendung der nach Anspruch 1 hergestellten Stahlgegenstände als Ausgangswerkstoff bei
Weiterverarbeitungsvorgängen, bei denen eine weiche Oberfläche von Vorteil ist, wie spangebende
oder spante:e Umformung von Oberflächenschichten oder Fügen durch Preßpassting oder Spannverfahren
in Spannbetonbauwerken oder Stanzen oder Überziehen mit Hülsen oder Muttern auf hartem
Bolzen mit weicher Oberfläche.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19722234891 DE2234891C3 (de) | 1972-07-15 | 1972-07-15 | Verfahren zum Herstellen von Stahlgegenständen und deren Verwendung |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19722234891 DE2234891C3 (de) | 1972-07-15 | 1972-07-15 | Verfahren zum Herstellen von Stahlgegenständen und deren Verwendung |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2234891A1 DE2234891A1 (de) | 1974-01-31 |
DE2234891B2 DE2234891B2 (de) | 1979-02-22 |
DE2234891C3 true DE2234891C3 (de) | 1979-10-11 |
Family
ID=5850753
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19722234891 Expired DE2234891C3 (de) | 1972-07-15 | 1972-07-15 | Verfahren zum Herstellen von Stahlgegenständen und deren Verwendung |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE2234891C3 (de) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB1552250A (en) * | 1977-12-20 | 1979-09-12 | British Steel Corp | Controlled quenching of hot rolled steel rod or bar |
DE2801066A1 (de) * | 1978-01-11 | 1979-07-12 | British Steel Corp | Verfahren zur erzeugung von stahlstaeben |
DE102009011118A1 (de) * | 2008-11-21 | 2010-05-27 | Muhr Und Bender Kg | Vergüteter Federstahl, Federelement und Verfahren zur Herstellung eines Federelements |
-
1972
- 1972-07-15 DE DE19722234891 patent/DE2234891C3/de not_active Expired
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE2234891B2 (de) | 1979-02-22 |
DE2234891A1 (de) | 1974-01-31 |
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Legal Events
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8327 | Change in the person/name/address of the patent owner |
Owner name: KRUPP STAHL AG, 4630 BOCHUM, DE |
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