DE2344027C3

DE2344027C3 - Verfahren zur Herstellung von Bolzen oder Schrauben

Info

Publication number: DE2344027C3
Application number: DE19732344027
Authority: DE
Inventors: Toshihiro Minami; Eiji Nishinomiya Niina; Kiyoshi Shimizu
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 1972-10-27
Filing date: 1973-08-31
Publication date: 1979-08-09
Also published as: NL7314729A; GB1446892A; FR2204694B1; DE2344027B2; FR2204694A1; DE2344027A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Bolzen oder Schrauben gemäß Oberbegriff des Hauptanspruchs.

Bisher sind Schrauben und Bolzen mit hoher Festigkeit so hergestellt worden, daß zunächst durch einen Kalt- oder Warmverformungsprozeß aus einem Stahldraht die Bolzen- oder Schraubengestalt gebildet und dann durch anschließendes Härten und Anlassen die erwünschte erhöhte Festigkeit und Zähigkeit eingestellt wurde. Diese nachträgliche Wärmebehandlung beeinträchtigt aber nicht nur die Maßgenauigkeit der Teile durch die hierbei auftretenden Oxydations- und Decarbonisierungserscheinungen in der Oberflächenschicht der Bolzen und Schrauben, sondern bedingt auch durch die unvermeidlichen Wärmebehandlungsabweichungen beträchtliche Streuungen in den mechanischen Eigenschaften dieser Teile. Bei Verwendung eines Ofens zur Vergütungsbehandlung müssen die Bedingungen, z. B. die Atmosphäre, genauestens eingestellt und kontrolliert werden.

Aus der DE-OS 15 08416 ist ein Verfahren zur Herstellung von Stahlteilen, wie Schrauben etc., mit einer Zugfestigkeit von mindestens 70 kp/mm² bekannt, bei dem zunächst der Stahldraht auf eine über dem A3-Umwandlungspunkt liegende Temperatur erhitzt und dann durch ein Kühlmittel so abgeschreckt wird, daß der Draht eine gleichförmige Durchhärtung bis ins Drahtinnere erfährt. Anschließend wird der Draht erneut auf eine Temperatur von 300° bis 700° C erhitzt, durch ein Kühlmittel auf Zimmertemperatur abgekühlt, wobei der Stahl eine gleichförmige feinkörnige Sorbitstruktur erhält, und schließlich in Teile von gewünschter Gestalt und Größe kaltverformt. Bei diesem Kaltformverfahren sind zur Überwindung des Verformungswiderstandes höhere Preßdrücke erforderlich als bei einem Warmformverfahren; außerdem unterliegen die Verformungswerkzeuge einem erhöhten Verschleiß; zudem sind zur Erreichung desselben Verformungsgrades viel mehr kleinere Verformungsschritte und somit eine längere Verformungszeit erforderlich als bei einem Warmformverfahren.

Die Aufgabe der Erfindung besteht daher in der Schaffung eines Verfahrens zur Herstellung von Bolzen und Schrauben mit einer Zugfestigkeit von mindestens 70 kp/mm² und hoher Bruchdehnung aus unlegiertem oder niedriglegiertem Stahl der eingangs genannten Art, bei dem weder eine Vergütungsbehandlung nach der Ausformung der bolzen- oder schraubenfömigen Gestalt oder eine Wärmebehandlung bei überhöhter Temperatur mit schwieriger Kornphaseneinstellung erforderlich ist noch hohe Preßdriicke und damit hohe Werkzeugbelastungen und hoher Werkzeugverschleiß bei der Ausformung der Bolzen und Schrauben auftreten.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Verfahren gemäß Kennzeichen des Hauptanspruchs gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen finden sich in den Unteransprüchen.

Dieses erfindungsgemäße Verfahren unterscheidet

sich von dem zuerst genannten bekannten Warmverformungsverfahren dadurch, daß eine Wärmenachbehandlung nach der Ausbildung der Bolzen- oder Schraubengestalt mit den vorstehend erwähnten nachteiligen Folgen einer uneinheitlichen Produktqualität entfällt Ein Unterschied zu dem aus der DE-OS 15 08416 bekannten Verfahren besteht darin, daß bei diesem bekannten Verfahren der Stahldraht vor der genannten Anlaßbehandlung nicht kaltverfonnt wird; außerdem werden bei diesem bekannten Verfahren die Bolzen und Schrauben Ci^t nach dem Abkühlen von der Anlaßtemperatur durch Kaltschmieden geformt, während sie beim erfindungsgemäßen Verfahren durch Warmverformung unmittelbar bei der Anlaßtemperatur hergestellt werden, wobei die hohen Verformungskräfte und Werkzeugbelastungen bei der Ausbildung der Bolzenoder Schraubengestalt vermieden werden.

Beim erfindungsgemäßen Verfahren werden vorzugsweise unlegierte Stähle mit höchstens 0,50% Kohlenstoff oder niedriglegierte Stähle verwendet, um Bolzen und Schrauben mit hoher Zugfestigkeit und gleichzeitig hoher Bruchdehnung zu erhalten. Dabei wird in der Regel von einem Stahldraht oder Rundstab in gewalztem oder normalisiertem oder in vergütetem Zustand ausgegangen.

Der Grund dafür, daß der Kohlenstoffgehalt unter 0,50% liegen soll, ist folgender: obwohl Schrauben und Bolzen mit einer Zugfestigkeit über 70kp/mm², insbesondere mit einer Zugfestigkeit von 100 bis 120kp/mm² meist aus gewalzten oder vergüteten Stählen mit höherem Kohlenstoffgehalt hergestellt werden, werden beim erfindungsgemäßen Verfahren mit Rücksicht auf eine gute Bruchdehnung jedoch niedriggekohlte Stähle oder Stähle mit mittlerem Kohlenstoffgehalt verwendet, da ein zu hoher Kohlenstoffgehalt die Bruchdehnung verschlechtert

Obwohl der Gehalt an anderen Elementen, die dem Ausgangsstahl zugesetzt sein können, nicht speziell begrenzt ist soil der Stahl zur Erzielung feinerer Korngrößen bei den Austenit-Kristallen vorzugsweise geringere Mengen an Korngrößen verfeinernden Elementen, wie z. B. Al, N, Ti, Nb etc, enthalten.

Nach einer besonderen Ausgestaltung der Erfindung hat das Stahlmaterial, aus dem die Bolzen und Schrauben mit einer hohen Zugfestigkeit von vorzugsweise über llOkp/mm² hergestellt werden, eine angelassene Martensit-Struktur, die durch Härtungsund Anlaßbehandlungen erhalten worden ist Dabei ist zu berücksichtigen, daß das auszuführende Vergüten von der erwünschten Festigkeit und Zähigkeit des Stahls abhängt, ferner von der Ausführbarkeit der anschließenden Bearbeitungsstufen des Stahlmaterials; zu berücksichtigen ist weiterhin, daß die Härtungsbehandlung mit vorausgehendem schnellen Erhitzen zur Erzielung einer feinen Austenit-Korngröße von ASTVt-Nr. 10 und darüber für das Erreichen einer hohen Bruchdehnung von entscheidender Bedeutung ist

Der Grund, weshalb die Querschnittsverminderung bei der Kaltverformung mindestens 10% betragen soll, liegt darin, daß aufgrund der schnellen Erhitzung unter Anwendung von Luftatmosphären-Widerstandsbeheizung oder Hochfrequenzinduktionsbeheizung eine Festigkeitssteigerung des anschließend warmgeformten Bolzenschaftteils während der betreffenden Warmbehandlung erwartet werden kann, während die Festigkeit in) Bolzenkopfteil bei der vorstehend genannten Warmbearbeitung vermindert wird; infolgedessen ist zum Ausgleich solcher Gegensätzlichkeiten und zur Erzielung einer gleichförmigen Bolzenfest'gkeit eine Querschnittsverminderung von mindestens 10% erforderlich. Weiterhin ist obwohl die Wirksamkeit der erfindungsgemäßen Verfestigungsbehandlung von den zu bearbeitenden Materialien abhängt, die Zunahme der Festigkeit eines Bolzens bzw. einer Schraube bei einer Querschnittsverminderung unterhalb 10% geringer, während bei einer Querschnittsverminderung von über 40% die Bearbeitungsbehandlung nur mehr schwierig

ίο auf einen Martensit-Stahl angewendet werden kann. Aus diesen Gründen ist eine Querschnittsverminderung bei der Kaltverformung von über 10% insbesondere für gewalztes Stahlmaterial oder normalisiertes Stahlmaterial geeignet während eine Querschnittsverminderung bei der Kaltverformung von 10% bis 40% insbesondere für gehärteten und angelassenen Stahl geeignet ist Bei der praktischen Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens soll die hier angewendete Kaltverformung vorzugsweise durch Kaltziehen des drahtförmigen Ausgangsmaterials erreicht werden; die Arbeitsweise ist jedoch nicht darauf beschränkt. Beispielsweise ist ein Kaltverformen auch durch eine Walzenstempelbearbeitung möglich.
Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren liegt die Temperatur, bei der die Bolzen und Schrauben geformt werden, im Bereich von 450⁰C bis zum /ti-Umwandlungspunkt Eine Erhitzungstemperatur im Bereich von 449°C bis 250°C würde zu Rissen im Kopfteil des Bolzens führen, da eine solche Erhitzungstemperatur im

jo Blaubruchbereich liegt, während eine Erhitzungstemperatur oberhalb des /4i-Umwandlungspunktes zu einem geringen Verfestigungseffekt führt.

Als Heizeinrichtungen für das schnelle Erhitzen des Stahldrahis können an sich bekannte Widerstandsheizeinrichtungen, Hochfrequenzinduktionsheizeinrichtungen, Flammenheizeinrichtungen od. dgl. verwendet werden.

Für den Fall, daß die erreichte Festigkeit der so erzeugten Bolzen und Schrauben nicht ausreichend ist, können dese Bolzen und Schrauben in einem Salzbad, Bleibad, Luftatmosphärenofen od. dgl. noch einmal schnell erhitzt werden, wobei eine Temperatur im Bereich von 450⁰C bis 700⁰C eingehalten wird; die Durchwärmzeit liegt dabei unter 5 Minuten, worauf eine

J", Kühlung an der Luft bzw. eine Kühlung unter einer Kühlungsgeschwindigkeit folgt, die höher als diejenige der betreffenden Luftkühlung ist, wodurch der erwünschte Verfestigungseffekt erzielt wird.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren kann eine

so Wärmenachbehandlung bei erhöhter Temperatur, beispielsweise ein Härten und Anlassen, nach Ausbildung der Bolzen- oder Schraubenform vermieden werden. Außerdem können, da die Temperatur für Warmverformung und Wiedererhitzungsbehandlung auf 700⁰C, d. h.

auf eine viel niedrige Temperatur als die Härtungstemperatur, begrenzt ist, Verbesserungen in der Oberfläche ebenso wie in der Dimensionsgenauigkeit bei den betreffenden Bolzen und Schrauben erzielt werden, nämlich ohne Gefahr einer möglichen Oxydation oder Decarbonisierung, so daß insgesamt die Herstellung von Bolzen und Schrauben mit gleichmäßig hoher Qualität möglich ist,

Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Bolzen und Schrauben bieten nebei einer hohen

b5 Zugfestigkeit auch eine hohe Bruchdehnung, wie sich aus den nachstehend beschriebenen Versuchsreihen und Tabellen ergibt.

Die Erfindung soll nun anhand von Ausführungsbei-

spielen in Verbindung mit den Zeichnungen näher erläutert werden; es zeigt

Fi g. 1 zwei elektronenmikroskopische Aufnahmen in 22 SOOfacher Vergrößerung von der Struktur eines gewalzten Stahls A und andererseits der Struktur eines StahK A, der einem 43%igen Drahtziehen unterworfen wurde, worauf die Verfestigungsbehandlung bei 550°C folgte;

F i g. 2 ein Diagramm zur Veranschaulichung der Relation zwischen der Temperatur, die bei der Warmverformung eines gewalzten Stahls A zu einem Bolzen angewendet wurde, und der Härte des Bolzens am Kopf- und am Schaftteil;

Tabelle I Chemische Zusammensetzung der Proben

F i g. 3 ein Diagramm zur Veranschaulichung dei Härteverteilung im Kopf und im Schaft eines nach deir erfindungsgemäßen Verfahren durch Warmverformunf hergestellten Bolzens gegenüber einem solchen Bolzen der nach dem Stand der Technik durch Kaltverformung hergestellt worden ist;

Fig.4 ein Diagramm zur Veranschaulichung dei Härteverteilung im Kopf und im Schaft eines au« vergütetem Stahl C nach dem erfindungsgemäßer Verfahren hergestellten Bolzens.

Tabelle I zeigt die chemische Zusammensetzung dei getesteten Stahldrähte.

	C	Si	Mn	P	S	Cr	Mo	B
Stahl A AISI 1024	0,22	0,28	1,55	0,021	0.020	—	—	-
Stahl B AISI 1040	0,38	0,23	0,75	0,022	0,016	—	—	—
Stahl C AISI 1027	0,25	0,23	1,51	0,017	0,015	—	—	—
Stahl D AISI1035	0,35	0,24	0,84	0,016	0,024	0,13	0,23	0,0016
Stahl E AISI4140	0,37	0,26	0,76	0,014	0,020	1,07	0,20	—

In der vorstehenden Tabelle I bedeuten die Stähle A und B diejenigen Proben, die nacheinander einem Kaltdrahtziehen bei einer Querschnittsverminderung von 5 bis 43%, einem Erhitzen bei Geschwindigkeiten von 40°C/Sek. unter Anwendung von elektrischen Heizungseinrichtungen, einer Warmverformung zu M 10-Bolzen (Schaft: 48 L) und unmittelbar danach einem Abschrecken in Wasser unterworfen wurden. Außerdem wurden die so hergestellten Bolzen wiederum in ein Salzbad eingebracht, das auf eine Temperatui von 550⁰C erhitzt worden war; die Bolzen wurden darir 20 Sekunden lang gehalten, worauf Abschrecken bzw Abkühlen mit Wasser folgte.

Die Schaftteile der M 10-Bolzen wurden bis zu einerr Durchmesser von 8,00 bearbeitet und dann einem No. 4-Zugtest, wie er bei Bolzen angewendet wird unterworfen. Die Ergebnisse dieses Tests sind in dei nachstehenden Tabelle II veranschaulicht.

Tabelle Il Querschnittsverminderung beim Kaltdrahtziehen gegenüber den erzielten mechanischen Eigenschaften

Stahlart

Bedingungen bei der Herstellung

Querschnittsverminderung (%) beim Kaltdrahtziehen

Fließ- Zugfestig- Dehnung

grenze keit 4 |//Γ

Endgültige Querschnittsverminderung

	Warmver formung (550°Q	(%)	-	(kp/mm²)	*(kp/mm)**	(%)	(%)
		5	64,7	72,6	28,0	64,2
		(VergL-Beisp.)	643	723	29,0	643
		10 20	69,6 69,6 74,6	77,2 79,0 84,6	27,0 26,0 253	623 63,8 603
			75,6	863	25,0	62,0
		30	76,0	86,5	243	60,7
	lAfarniver-		76,5	87,0	24,0	613
Stahl A	formung	43	77,6	903	22,6	59,2
(AISI 1024)	(550° C)		77,2	92^	213	58,8
	und Wieder-	5	65,7	74,0	293	643
	erhitzungs-	(VergL-Beisp.)	66,7	753	28,0	64,2
	behandlung	10	74,6	813	263	603
	(550° C)		743	81,0	253	62,0
		20	773	873	25,0	593
		773	863	233	58,7
	30	77,5	86,0	24,0	593
	78,0	87,6	233	59,0

Fortsetzung
Stahlart

Bedingungen Querschnitts- Fließ-

bei der verminderung (%) grenze

Herstellung beim Kaltdraht-

/iehen

Zuglestig- Dehnung keit 4|,/4

(kp/mm?) (%)

Endgültige Querschnittsverminderung

Stahl B
(AISI 1040)

Warmverformung
(550⁰C)

Warmverformung
(550⁰C)
und Wiedererhitzungs-
behandlung
(550⁰C)

(Vergl.-Beisp.) 10

20 30

(Vergl.-Beisp.)

10

20 30

67,3 65,8 69,6 67,6 77,8 76,1 77_;5 79,9

67,1 68,0 70,6 72,4 77,2 76,8 78,8 79,9 75,8 76,8 81,8 80,0 90,9 88,8 89_;1 91,2

77.8 77,8 82,0 83,6 90,9 91,5 93,6 92,1

23,5 24,5 18,0 21,0 16,0 18,0 17_:5 17,1

20,0 19,0 18,0 18,5 15,0 17,0 16,3 17,0

45,9 46,3 42,7 44,7 40,9 40,4 40,2 39,6

45,0 45,5 43,7 41,5 38,6 33,8 38,3 38,8

Wie aus der Tabelle II ersichtlich, übt das Kaltdrahtziehen vor der Warmverformung einen großen Einfluß auf die mechanischen Eigenschaften der Bolzen aus. Die Zugfestigkeit und die Streckgrenze zeigen eine der Querschnittsverminderung entsprechende Zunahme trotz des nachfolgend ausgeführten Erhitzens, das zum Zweck der Warmverformung ausgeführt wird. Andererseits zeigen die Dehnungs- und die Zähigkeitswerte, die für die endgültige Querschnittsverminderung erforderlich sind, eine mit der Zunahme der Festigkeit leicht abfallende Tendenz. Eine andere Tatsache ist, daß Bolzen, die wiedererhitzt worden sind, im Vergleich mit denjenigen, die einer solchen Wiedererhitzungsbehandlung nicht unterworfen worden sind, eine verbesserte Festigkeit bieten.

F i g. 1 zeigt elektronenmikroskopische Schliffbilder von gewalztem Stahl der Probenzusammensetzung A, der einem 43%igen Kaltdrahtziehen unterworfen wurde. Die Kaltbearbeitung bricht den Cementit, der im Austenit bzw. Perlit eingeschlossen ist, in Stückchen; ein solcher gebrochener Cemenit kann infolge der Anwendung eines thermischen Cyclus schnellen Erhitzens und schnellen Kühlens weich geglüht bzw. gekörnt werden. Hierdurch erklärt sich, warum der Stahldraht, der einer Verfestigungsbehandlung unterworfen worden ist, größere Dehnungswerte zusammen mit verbesserter Festigkeit aufweist im Vergleich zu einem kaltbearbeiteten Stahl. Dies erklärt auch die vorstehend erwähnte Tatsache, daß die Festigkeit der Bolzen zunimmt, da der Schaftteil eines Bolzens nicht dem Einfluß durch Warmverformung unterliegt und daher die verbesserten Eigenschaften beibehält, die durch die Verfestigungsbehandlung gemäß der Erfindung erteilt werden.

Andererseits wurden die Stahldrähte der Probenzusammensetzung B gemäß Tabelle I mit Durchmessern von 10,8 0 bzw. 9,68 0 bei einer Querschnittsverminderung von 20% dann einer schnellen Erhitzung auf eine Temperatur von 550⁰C bei Erhitzungsgeschwindigkeiten von 5°C/Min. bis 120°C/Sek. unterworfen, zu M10-Bolzen warmverformt und dann in Wasser abgekühlt bzw. abgeschreckt, so daß auf diese Weise der Einfluß der Erhitzungsgeschwindigkeit nachprüfbar war. Die nachstehende Tabelle IH veranschaulicht die Ergebnisse eines Zugtests bei Bolzen Nr. 4, ausgeführt an M 10-Bolzen, deren Schaftteile auf einen Durchmesser von 8 0 bearbeitet worden waren, nachdem Warmverformung bei verschiedenen Erhitzungsgeschwindigkeiten ausgeführt worden war.

Tabelle III

Einfluß der Erhitzungsgeschwindigkeit auf die mechanischen Eigenschaften

Stahlart	Erhitzungs geschwindigkeit	Flieögrenze	Zugfestigkeit	Dehnung 4 fä	Endgültige Querschnitts verminderung
		(kp/mm²)	(kp/mm²)	(o/o)	(0/0)
	120°C/Sek.	83,7 833	973 96,5	21,0 213	42,0 42,3
Stahl B (AISI-1040-Stahl)	40^oC/Sek. 240°C/Min.	83,0 82£ 82,0 83,5	97,0 963 95,5 96,0	21,0 21,5 213 21,8	41,8 42,5 42,0 41,6
	180°C/Min.	78,0 80,8	923 94,0	22,0 21,0	423 41,8

Fortsetzung

ίο

Stahlart

Stahl B
(AISI-1040-Stahl)

Erhitzungsgeschwindigkeit

100°C/Min.

50°C/Min.

5°C/Min.

Fließgi'enze

(kp/mri2)

77,5
76,8
69,6
68,5

65,3
65,8

Zugfestigkeit

(kp/mm²)

Dehnung

4 \[A

Endgültige
Querschnittsverminderung

(o/o)

90,1
87,8
79,3
80,0
72,6
73,8

21,8
22,2
22,3
22,5
23,8
22,0

43,1
43,8
44,7
43,5

45,7
46,0

F i g. 2 veranschaulicht die Relation zwischen der Warmverformungstemperatur und der Härte der Kopfteile und der Schaftteile von Bolzen, die dadurch hergestellt wurden, daß ein Stahl der Probenzusammensetzung A nacheinander dem Kaltdrahtziehen bei einer Querschnittsverminderung von 20% schnellem Erhitzen bei einer Erhitzungsgeschwindigkeit von 40°C/Sek. und Verformung zu M 10-Bolzen mit anschließendem Abkühlen bzw. Abschrecken in Wasser unterworfen wurde.

F i g. 2 zeigt dabei, daß die Relation der Differenz in der Querschnittsverminderung tatsächlich bei der Differenz in der Härte der Bolzen, die kaltverformt worden sind, aufrechterhalten wird, da der Kopfteil eines kaltverformten Bolzens der Kaltbearbeitung bei jo etwa 75°/oiger Querschnittsverminderung unterworfen worden war, während der Schaftteil eines Bolzens dem Kaltdrahtziehen bei nur 2O°/oiger Querschnittsverminderung unterworfen wurde. Bei diesem Kaltbearbeiten ergibt sich im Kopfteil eines Bolzens eine außerordentli- r> ehe große Härte und eine große Festigkeit im Vergleich mit den entsprechenden Werten des Schaftteils, wobei sich eine Verminderung in der Zähigkeit zeigt. Dementsprechend muß vermieden werden, daß der Bruch bei zu großer Belastung am Halsteil eines Bolzens 4., auftritt im Gegensatz zu einem normalen Bruch, der in der Regel am Schraubengewindeteil auftritt. Bei Erhöhung der Verformungstemperatur ergibt sich eine geringe Differenz in der Härte zwischen dem Kopfteil und dem Schaftteil von Bolzen oder Schrauben. Obwohl die Zunahme in der Härte des Schaftteils von Bolzen oder Schrauben von der Querschnittsverminderung bei der Kaltbearbeitung, der Verweilzeit bei einer entsprechenden Erhitzungstemperatur und der Kühlungsgeschwindigkeit abhängt, zeigt eine solche Zunahme eine Spitze bei 400° C und geht danach graduell zurück, sowie die Temperatur höher als diese betreffende Temperatur wird. Andererseits variiert die Härte des Kopfteils von Bolzen oder Schrauben in gewissem Umfang mit der variierenden Querschnittsverminderung beim Kaltdrahtziehen und dem Verdichtungsprozentsatz des Kopfteils von Bolzen oder Schrauben, während die Härte im Temperaturbereich von 200°C bis 300° C mit der Steigerung der Warmverformungstemperatui en zunimmt, danach jedoch abnimmt, wobei sich eine scharfe Abnahme bei 400°C zeigt. Hier wird eine Mindestdifferenz in der Härte zwischen den Schaftteilen und Kopftciien dieser Bolzen oder Schrauben erhalten. Bei solchen Bolzen oder Schrauben liegt die normale Bruchstelle am Schraubengewindeteil, falls es infolge einer starken Belastung zu einem solchen Bruch kommt. Bolzen und Schrauben mit diesen Eigenschaften werden bevorzugt Die Kühlung nach der Warmverformung soll so schnell wie möglich zu Ende geführt werden. Falls solche Bolzen oder Schrauben nur langsam gekühlt werden, werden sie lediglich angelassen bzw. vergütet, wodurch Zugfestigkeiten von über 80 kp/mm² nicht erreicht werden, die für die Bolzen oder Schrauben mit hoher Festigkeit wesentlich sind.

Die nachstehende Tabelle IV veranschaulicht die Zugfestigkeitsresultate bei Bolzen oder Schrauben, die durch Erhitzen des Stahls B auf 550° C bei einer Erhitzungsgeschwindigkeit von 40^cC/Sek. und Warmverformung zu M 10-Bolzen bzw. -Schrauben hergestellt wurden, wobei die betreffenden Bolzen bzw. Schrauben weiterhin drei Arten von Kühlung unterworfen wurden, d. h. Abschrecken bzw. Kühlen in Wasser, Luftkühlung und langsames Kühlen. Diese Versuche veranschaulichen, daß die langsame Kühlung nicht zur Herstellung von Bolzen oder Schrauben mit hoher Festigkeit führt.

Tabelle IV

Auswirkung der Kühlbedingungen nach der Warmverformung auf die mechanischen Eigenschaften

Stahlart	Kühlbedingung	Fließgrenze	Zugfestigkeit	Dehnung	Endgültige
				(%)	Querschnitts
					verminderung
		(kp/mm²)	(kp/mm²)	4\|/4"	(%)
	Luftkühlung	74,4	84,8	17,0	41,5
	desgl.	74,7	85,0	18,0	41,7
Stahl B	Abschrecken in Wasser	77,8	90,9	16,0	40,9
(AISI 1040)	desgl.	76,1	88,8	18,0	40,4
	langsames Kühlen	58,9	73,1	24,5	48,6
	desgl.	57,0	72,6	23,0	49,5

Ii

Bei einer solchen Kühlung kann Kühlen mit Luft zweckmäßig für Bolzen oder Schrauben mit kleinem Durchmesser angewendet werden, während Bolzen oaer Schrauben größeren Durchmessers dem Kühlen mit öl oder Wasser unterworfen werden sollen.

Weiterhin können die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Bolzen oder Schrauben, wenn sie noch nicht ganz der geforderten Festigkeit genügen, nochmals wiedererhitzt werden, um auf diese Weise die geforderte Festigkeit zu erhalten. Das Wiederrrhitzen soll mit hoher Erhitzungsgeschwindigkeit ausgeführt werden, wobei die Bolzen oder Schrauben direkt in das Erhitzungsbad, z. B. ein Salzbad oder ein Bleibad, eingebracht werden, das auf eine Temperatur von 450"C bis 700⁰C erhitzt worden ist; darin verbleiben sie bis zu 5 Minuten lang und werden dann abgekühlt bzw. abgeschreckt. Die Eintauihtemperatur für die Bolzen

Tabelle V

oder Schrauben soll auf einen Bereich zwischen 450° und 700³C beschränkt sein, da bei einer Temperatur oberhalb von 450⁰C der Blaubruch vermieden werden kann, während Temperaturen unterhalb 700⁰C eine Abnahme in der Festigkeit vermeiden können. Während die Eintauchzeit von der Art des Erhitzungsc fens, der Gestalt der Bolzen oder Schrauben von de; Erhitzungstemperatur od. dg!, ,ibhängt, ist eine kürzere Eintauchzeii bevorzugt, da diese eine größere Effektivität ergibt. Tabelle V veranschaulicht die Relation zwischen den mechanischen Eigenschaften und der Verweilzeit, wenn M 10-Bolzen oder -Schrauben auf 45O⁰C in einem Ofen mit Luftatmosphäre wiedererhiui werden, wobei die M 10-Bolzen oder -Schrauben aus einem Stahldraht der Probenzusammensetzung B nach dem Verfahren gemäß der Erfindung hergestellt wurden.

Wiedererhitzungszeit und mechanische Eigenschaften

Stahlart

Eintauchzeit

Zugfestigkeit

(kp/mm²) Lage des
Bruches

	20 Sekunden	94,8	Gewindeteil
		94,3	desgl.
	1 Minute	93,5	desgl.
		94,0	desgl.
	3 Minuten	93.7	desgl.
Stahl B		92,8	desgl.
(AISI 1040)	5 Minuten	93,0	desgl.
		92,3	desgl.
	10 Minuten	91,5	desgl.
		91,0	desgl.
	15 Minuten	74,6	desgl.
		75,0	desgl.

In diesem Zusammenhang ist zu berücksichtigen, daß das Kühlen nach der Wiedererhitzungsbehandlung auf eine solche Kühlgeschwindigkeit beschleunigt werden soll, die höher als diejenige der Luftkühlung ist, da langsames Kühlen zu angelassenen bzw. vergüteten Bolzen oder Schrauben führt, die eine geringe Festigkeit haben, d.h. ähnlich wie im Fall mit der Warmverfor- -r> mung

Die gewalzten Stähle mit der Probenzusammensetzung A und B, wie in Tabelle I veranschaulicht, waren bei einer Querschnittsverminderung von 5 bis 20% kaltgezogen, dann bei einer Erhitzungsgeschwir.digkeit w von 40°C/Sek. in einem elektrischen Widerstandsofen

Tabelle VI

Ergebnisse des Zugtests unter Anwendung einer Klemme bzw. eines Keils für Bolzen und Schrauben aus Stahl A

erhitzt, zu M 10-Bolzen oder -Schrauben warm verformt und sofort danach in Wasser abgekühlt bzw. abgeschreckt worden. Andererseits wurde ein Teil der so behandelten Bolzen oder Schrauben direkt in ein Salzbad, das auf 550⁰C erhitzt worden war, zur Wiedererhitzung eingebracht; das Material wurde darin 20 Sekunden lang belassen und danach mit Wasser abgekühlt bzw. abgeschreckt. Die so hergestellten M 10-Bolzen oder -Schrauben wurden einem Zugtest unter Anwendung einer Klemme bzw. eines Keiles unterworfen. Die Ergebnisse sind in den nachstehenden Tabellen VI und VII veranschaulicht.

Herstellungsbedingungen	Verformungsart	beim Drahtziehen	Warmver	Klemmwinkel 0°	Lage des	Klemmwinkel	10°	Bemerkungen
prozentuale		(0/0)	formung (550° C)	Zugfestig	Bruches	Zugfestig	Lage des
Querschnitts		ς		keit		keit	Bruches
verminderung	•J
10
	(kp/mm*)	Gewindeteil	(kp/mm²)
20	74,1	desgl.	72,6	Gewindeteil	Vergleichs
	74,5	desgl.	72,0	desgl.	beispiel
	80,0	desgl.	79,2	desgl.	gemäß
	80,8	desgl.	78,6	desgL	Erfindung
	86,7	desgl.	83,0	desgl.	desgl.
	86,1	83,9	desgl.	desgl.

Fortsetzung

Herstellungsbedingungen

prozentuale Verfo; mungsan

Q'ierschnitts-

verminderung

beim Drahtziehen

Klemmwinkel 0°

Zugfestigkeit

(kp/mm²)

Lage des
Bruches

Klemmwinkel 10"

Zugfestigkeit

Bemerkungen

Lage des
Bruches

(kp/mm²)

Warmverformung
(550⁰C)
und Wiedererhitzung
(550° C)

Kaltverformung

77,2
76,8
83,9
83,0
89,9
89,4

75,0
74,5

desgl. desgl. desgl. desgl. desgl. desgl.

desgl. desgl.

76,0
75,5
81,0
80,6
87,5
88,0

71,5
70,5

desgl.	Vergleichs
desgl.	beispiel
desgl.	gemäß
desgl.	Erfindung
desgl.	desgl.
desgl.	desgL
desgL	Stand der
desgl.	Technik

Tabelle VlI

Ergebnisse des Zugtests unter Anwendung einer Klemme bzw. eines Keils für Bolzen und Schrauben aus Stahl E

Herstellungsbedingungen	Verformungsart	beim Drahtziehen	Wflrmver·	Klemmwinkel 0°	Lage des	Klemme inkel	IC"	Bemerkungen
prozentuale		(o/o)	IT -CLl 111 VtI formuncx <	Zugfestig	Bruches	Zugfest' ·.-	Lage des
Querschnitts		C	(55O⁰C)	keit		keit	Bruches
verminderung	O
1 f\
IU	Warmver	(kp/mm²)	Gewindeteil	(kp/mm²)
on	formung	75,3	desgl.	74,2	Gewindeteil	Vergleichs
	(550⁰C)	85,8	desgl.	73,3	desgl.	betspiel
C	und Wieder	83,3	desgl.	81,6	desgl.	gemäß
	erhitzung	83,0	desgl.	82,2	desgl.	Erfindung
1 f\	(550⁰C)	90,5	desgl.	88,9	desgl.	desgl.
IU	Kaltverformung	91,3	desgl.	89,9	desgl.	desgL
«η		79,4	desgl.	77,8	desgl.	Vergleichs
2Ό	78,8	desgl.	76,8	desgl.	beispiel
	84,6	desgl.	83,0	desgl.	gemäß
	85,3	desgl.	82,7	desgl.	Erfindung
	93,0	desgl.	90,9	desgl.	desgl.
	92,3	desgl.	91,5	desgl.	desgl.
	76,5	desgl.	72,5	desgl.	Stand der
	76,0	73,0	desgl.	Technik






to

F i g. 3 veranschaulicht die Härteverteilung in den Köpfen und Schäften von M 10-Bolzen oder -Schrauben aus zwei Gruppen, wobei die eine Gruppe nacheinander dem Kaltdrahtziehen bei einer Querschnittsverminderung von 20% und einer Warmverformung bei 550⁰C gemäß der Erfindung und die andere Gruppe einer Kaltbearbeitung nach der üblichen Arbeitsweise unterworfen worden ist. Die Versuchsergebnisse zeigen, daß die erfindungsgemäß hergestellten Bolzen oder Schrauben eine hohe Festigkeit, wie in den Tabellen V{ und VU und in Fig.3 veranschaulicht, sowie einen geringen Härtungsunterschied am Kopf und an den Schaftteilen der Bolzen oder Schrauben gegenüber solchen Bolzen oder Schrauben aufweisen, die gemäß der üblichen Arbeitsweise hergestellt worden sind oder die zu Vergleichszwecken hergestellt wurden, wobei die ersteren normalen Bruch zeigen.

Die Stahlproben C, D und E, wie in Tabelle I veranschaulicht, wurden der Raffinations- oder Vergütungsbehandlung zum Härten und Anlassen unterworfen, wobei eine Zugfestigkeit oberhalb von 100 kp/mm² erhalten wurde; auf diese Weise wurden Bolzen odei Schrauben mit hoher Festigkeit hergestellt.

in Die Stahlprobe C wurde bei 870⁰C ölgehärtet unc einer Raffinations- oder Vergütungsbehandlung zun Anlassen bei 570⁰C unterworfen; dadurch wurder mechanische Eigenschaften wie bei einem raffinierter oder vergüteten Stahl erhalten, wie in Tabelle I\ veranschaulicht. Danach wurde der Stahl C derr einleitenden Kaltdrahtziehen bei einer Querschnittsver minderung von 20% unterworfen, bei einer Erhitzungs geschwindigkeit von 5°C/Min. bis 40°C/Sek. auf ein« Temperatur von 550⁰C erhitzt, dabei 5 Sekunden lanj

bo stehen gelassen und dann mit Wasser gekühlt bzw abgeschreckt. Die angewendete Erhitzungsgeschwin digkeit und die erhaltenen mechanischen Eigenschafter sind in der nachstehenden Tabelle VIII veranschaulicht.

Tabelle VIII zeigt die mechanischen Eigenschafter

es einschließlich der Zugfestigkeit eines 10-mm-Stahldrah tes der Probenzusammensetzung C, der nacheinandei dem einleitenden Kaltdrahtziehen und schnellen Erhit zen zur Warmverformung unterworfen und dann ir

Wasser abgeschreckt worden war, wobei die Festigkeit der dort gezeigten Bolzen oder Schrauben diejenige des Schaftteils wiedergibt

Tabelle VIII

Mechanische Eigenschaften in Abhängigkeit von der
Erhitzungsgeschwindigkeit (Stahlprobe C)

Erhitzungs-	Fließ	Zug	Deh	Endgültige
geschwindig	grenze	festig	nung	Querschnitts
keit		keit	(%)	verminderung
	(kp/mm²)	(kp/mm²)	4\|/Z	(%)

40°C/Sek. 90,0 105,7 19,7 68,0

240°C/Min. 89,8 105,3 19,8 68,0

180°C/Min. 88,3 102,0 20,0 68,5

120°C/Min. 85,2 100,5 21,1 68,8

50°C/Min. 83,5 98,3 21,5 69,7

5°C/Min. 78,2 92,5 22,0 70,3

Wie aus der vorstehenden Tabelle VIII ersichtlich ist, ist die Festigkeit um so höher, je größer die Erhitzungsgeschwindigkeit bei der Warmverformung ist. Demgemäß soll eine Erhitzungsgeschwindigkeit von

15

wenigstens fiber 50°C/Min. zur Erzielung der erwünschten Erhöhung der Festigkeit angewendet werden.

Stahlprobe C wurde nacheinander einer Raffinationsoder Vergülungsbehandlung durch Ölhärtung bei 870° C, dann einem Anlassen bei 570° C, danach der einleitenden Kaltbearbeitung bei einer Querschnittsverminderung von 20%, Erhitzung auf 550⁰C bei einer Erhitzungsgeschwindigkeit von 75°C/Min. in einer Gleichstromwirbelerhitzungseinrichtung, die unmittelbar vor einer Preßverformungsmaschine angeordnet war, und 5 Minuten danach einer Warmverformung zu M 10-Bolzen oder -Schrauben unterworfen. In diesrm Zusammenhang soll das Kühlen nach der Warmverformung so schnell wie möglich ausgeführt werden, da langsames Kühlen infolge der von den Bolzen oder Schrauben selbst zurückgehaltenen Wärme, die ihnen während der Warmverformung zugeführt wurde, zu solchen angelassenen bzw. vergüteten Bolzen oder Schrauben führt in denen der beabsichtigte Verfestigungseffekt nicht erreicht wird.

Die nachstehende Tabelle IX veranschaulicht die Zugfestigkeitsresultate bei Bolzen oder Schrauben, die nach der Warmverformung drei Kühlungsarten unterworfen worden sind, nämlich Abschrecken in Wasser, Kühlen mit Luft und langsames Kühlen; es zeigt sich, daß das langsame Kühlen keine hohe Festigkeit ergibt.

Tabelle IX

Kühlbedingungen nach der Warmverformung und mechanische Eigenschaften

Stahlart	Kühlbedingungen	Fließgrenze (kp/mm²)	Zugfestigkeit (kp/mm²)	Dehnung (%) A]fÄ	Endgültige Querschnitts verminderung (0/0)
StablC (AISI-1027-Stahl)	Abschrecken in Wasser Luftkühlung langsames Kühlen	94,3 84,0 71,4	110,0 100,0 85,4	19,8 21,5 23,5	67,5 68,9 77,5

Die beabsichtigten Eigenschaften können bei Bolzen oder Schrauben mit kleinem Durchmesser durch Luftkühlung erzielt werden. Jedoch erfordern Bolzen oder Schrauben mit großem Durchmesser ölkühlung oder Abschrecken in Wasser.

Die nachstehende Tabelle X veranschaulicht den Einfluß der einheitlichen Kaltbearbeitung mit einer Querschnittsverminderung von 5 bis 40% auf die erhaltenen mechanischen Eigenschaften.

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Tabelle X

Einleitende Kaltbearbeitung und mechanische Eigenschaften

Stahlart	hinleitende	Fließgrenze	Zugfestigkeit	Dehnung
	Kaltbearbeitung			(0/0)
	(%)	(kp/mm²)	(kp/mm²)	4 ]/Ä
		78,0	92,0	22,1
	5	80,5	94,3	22,0
Stahl C	10	89,3	105,5	21,0
(AISI-1027-Stahl)	20	94,3	110,0	19,8
	30	97,0	116,5	18,8
	40	100,5	119,3	16,5

Endgültige Querschnittsverminderung

(o/o)

70,3
69,5
68,5
67,5
67,8
67,0

Wie aus der vorstehenden Tabelle X ersichtlich ist, führt die Anwendung der einleitenden Kaltbearbeitung zu einer Verbesserung der Festigkeit, während die Zähigkeit abnimmt. Bei einer Querschnittsverminderung von über 40% verursacht diese einleitende Kaltbearbeitung Querrisse in dem raffinierten oder vergüteten Stahlmaterial, wodurch weitere Bearbeitung unterbrochen wird.

Die Stahlprobe C wurde nacheinander einer Raffinations- oder Vergütungsbehandlung durch ölhärtung bei

870° C und dann einem Anlassen bei 570°C unterworfen, danach siner einleitenden Kaltbearbeitung bei einer Querschnittsverminderung von 20%, Erhitzung auf 550° C bei einer Erhitzungsgeschwindigkeit von 75° C/Sek. in einer Gleichstromwirbelerhitzungseinrichtung, die unmittelbar an einer Preßverformungsmatichine angeordnet war, 5 Sekunden danach einer Warmverformung zu M 10-Bolzen oder -Schrauben und anschließend Abkühlen oder Abschrecken in Wasser. F i g. 4 veranschaulicht die Härteverteilung bei den Kopfteilen und Schaftteilen solcher Bolzen oder Schrauben.

Bisher sind die Kopfteile von solchen Bolzen oder Schrauben der 75%igen Bearbeitung unterworfen worden, während die Schaftteile nur einer 20%igen Vorbehandlung unterworfen wurden, so daß die Differenz bei einer solchen prozentualen Bearbeitung sich in gleicher Weise in der Härtedifferenz widerspiegelt. Es ergab sich, daß die Schraubenköpfe bzw. Bolzenköpfe abnormal hohe Härte (Festigkeit) zeigen, nämlich im Vergleich mit den Werten bei den Schaftteilen, während die Zähigkeit entsprechend abnimmt Der Bruch findet am Halsteil der Bolzen oder Schrauben statt, wenn diese Bolzen oder Schrauben einer großen Belastung unterworfen werden und brechen.

Im Gegensatz dazu zeigen die warmverformten Bolzen oder Schrauben gemäß der Erfindung verringerte Härte am Kopfteil, da dann, wenn eine Warmverformung wie gemäß F i g. 2 stattfindet, der Deformationswiderstand der Stahlprobe mit der gleichzeitigen

Tabelle XI

Ergebnisse des Bruchdehnungstests

geringeren Bearbeitungshärtung abnimmt, während der Schaftteil von solchen Bolzen oder Schrauben infolge der Verfestigungsbehandlung gemäß der Erfindung eine erhöhte Härte zeigt, & h. gemäß dem Cyclus der einleitenden Kaltbearbeitung bei einer Querschnittsverminderung von 20%, schnellem Erhitzen auf eine Temperatur, bei der die Warmverformung durchgeführt wird, und danach schnellem Abkühlen, wodurch die Differenz in der Härte zwischen Kopfteilen und Schaftteilen bei diesen Bolzen oder Schrauben verringert wird.

Die Stahlprobe D (Borstahl) und E (Cr-Mo-Stahl) wurden zweimal einem Cyclus einer Härtungsbehandlung mit einer Hochfrequenzerhitzungseinrichtung, dann einer Anlaßbehandlung in einem Bleibad, der vorläufigen Kaltbearbeitung mit einer Querschnittsverminderung von 20%, Erhitzung auf 550° C bei einer Erhitzungsgeschwindigkeit von 75° C/Sek. und Warmverformung zu M 10-Bolzen oder -Schrauben unterworfen.

M 10-Bolzen oder -Schrauben wurden mit einer Kerbe von 0,05 · R (Formfaktor 6 = stress concentration factor 6) ausgeformt und dem sogenannten Schleifen- Bruchdehnungstest in einer Atmosphäre hoher Feuchtigkeit unterworfen, wobei die Bolzen oder Schrauben in ein Wasserbad eingetaucht wurden und Spannung bzw. Zug entsprechend ausgeübt wurde. Die nachstehende Tabelle Xl veranschaulicht die Ergebnisse dieses Tests.

Stahlprobe

Wärmebehandlung

Mechani	sehe bigenschaften	Deh	endgültige	Auste-	Kerb	Bruch
		nung •3	Quer- schnitts-	nit-	festig	zeit
Fließ	Zug		verminde-	korn-	keit	•2
grenze	festig keit		rung	größe
		(O/o)	(%)

(kp/	(kp/			(kp/	(HV)
mm²)	mm²)			mm²)

128,2

138,3 15,6 53,4

207,0

D-O (Ver- Schraubenausformung und 130,8 141,3 17,6 55,2 7,0 208,5 50

gleichs- dann Wärmebehandlung,
material) 850° C ölhärtung - 420° C
Luftkühlung

D-I Wärmebehandlung (Hochfre- 135,f.. 137,6 18,3 59,1 11,8 220,3 3256

(gemäß quenzinduktionserhitzung) —
Erfin- 20% Vorbearbeitung —

dung) Erhitzen — 850° C Ölhärtung -

38O⁰C Luftkühlung - 500° C

Erhitzen

E-O (Ver- Schraubenausformung und
gleichs- dann Wärmebehandlung,
material) 850⁰C ölhärtung - 49O⁰C
Luftkühlung

E-1 Wärmebehandlung (Hochf re-

(gemäß quenzinduktionserhitzung) —
Erfin- 20% Vorbearbeitung —

dung) Erhitzen - 850° C ölhärtung -

49O⁰C Luftkühlung - 500°C

Erhitzen

*1 Korngröße nach der Wärmebehandlung.

*2 Die Bruchzeit im Bruchdehnungstest wird unter der Nominalbelastung von 175 kp/mm² und unter Ausführung von Eintauchen

in Wasser bei Raumtemperatur ausgeführt.
*3 Dehnung wurde bei einer Maßlänge von 4 \JA gemessen.

137,8 138,1 18,3

58,0

8,0

12,0

225,0 8634

Wie aus Tabelle XI ersichtlich, zeigen die so hergestellten Bolzen oder Schrauben in einem Fall, in dem die Bolzen oder Schrauben durch Warmverformung gemäß der Verfestigungsbehandlung nach der Erfindung erzeugt wurden, nachdem die Austenitkristallkorngröße mit Hilfe der Raffing tionsbehandlung oder Vergütungsbehandlung in Kombination mit der Hochfrequenzinduktionserhitzungsbehandlung feiner gemacht worden ist, ausgezeichnete Bruchdehnung im Vergleich mit den üblichen Bolzen oder Schrauben, die dieselbe Festigkeit haben.

Aus der vorstehenden Beschreibung ist ersichtlich, daß die erfindungsgemäßen Bolzen oder Schrauben mit hoher Festigkeit hohe Zugfestigkeitswerte von über 100kp/mm² ohne Beeinträchtigung von deren Zähigkeit zeigen, nämlich im Gegensatz zu den üblichen wärmebehandelten Bolzen und Schrauben.

Da andererseits das schnelle Erhitzen mit Hochfrequenzinduktionsöfen, wie für die Vergütungsbehandlung bei der einleitenden Kaltbearbeitung angewendet, die Austenitkristallkorngröße feiner machen kann, weisen die erfindungsgemäß hergestellten Bolzen oder Schrauben ausgezeichnete Bruchdehnung im Vergleich mit den üblichen Bolzen oder Schrauben von hoher Festigkeit auf.

Die Stahlprobe C wurde nacheinander der Raffina-Tabelle XH
Mechanische Eigenschaften

tions- oder Vergütungsbehandiung mit ölhärtung bei 870⁰C und einem Anlassen bei 650⁰C, dem Kaltdrahtziehen bei einer Querschnittsverminderung von 20%, dem Erhitzen auf 500⁰C bei einer Erhitzungsgeschwindigkeit von 240°C/Sek. und Halten für 5 Sekunden bei dieser Temperatur und dann dem Abkühlen bzw. dem Abschrecken in Wasser unterworfen.

Das so behandelte Material wurde dann zweifach der Verfestigungsbehandlung unterworfen, bestehend aus

ίο Kaltbearbeitung bei einer Querschnittsverminderung von 20%, Erhitzen auf 500⁰C bei einer Erhitzungsgeschwindigkeit von 240⁰OSeIc, Halten für 5 Sekunden bei dieser Temperatur und dann Abkühlen bzw. Abschrecken in Wasser.

Die Materialien, die einem und zwei Cyclen der beschriebenen erfindungsgemäßen Verfestigungsbehandlung unterworfen worden waren, wurden weiterhin nacheinander dem Drahtziehen bei einer Querschnittsverminderung von 20%, Erhitzen auf 550⁰C bei einer Erhitzungsgeschwindigkeit von 75°C/Selc, Warmverformung 5 Sekunden danach zu M 10-Bolzen oder -Schrauben und dann Abkühlen bzw. Abschrecken in Wasser unterworfen. Die mechanischen Eigenschaften, die so erhalten wurden, sind in der nachstehenden Tabelle XII veranschaulicht.

Materialbearbeitung	FHeßgrenze	Zugfestigkeit	Dehnung	Endgültige
			(%)	Querschnitts-
				ve: i-ilnderung
	(kp/mm²)	(kp/mm²)	4\|*	(%)

Raffiniertes bzw. vergütetes Material 76,0

Ein Cyclus Verfestigungsbehandlung 87,6

Zwei Cyclen Verfestigungsbehandlung 96,3

M10-Bolzen oder -Schrauben aus raffiniertem 90,0

bzw. vergütetem Material

M10-Bolzen oder -Schrauben, die einem Cyclus 97,5

Verfestigungsbehandlung unterworfen wurden

M10- Bolzen oder -Schrauben, die zwei Cyclen 104,2

Verfestigungsbehandlung unterworfen wurden

Wie aus der vorstehenden Tabelle XII ersichtlich, ergibt sich in dem Fall, daß der raffinierte bzw. vergütete Stahl nacheinander einem Cyclus oder zwei 5» Cyclen von Verfestigungsbehandlungen, dem Drahtziehen bei einer Querschnittsverminderung von 20% und dann Warmverformung zur Bildung von M 10-Bolzen oder -Schrauben unterworfen worden wer, eine Abnahme sowohl in der Dehnung als auch in der 70,5
68,0
64,5
67,3

66,5
63,2

Zähigkeit, wie für die endgültige Querschnittsverminderung erforderlich, während verbesserte Zugfestigkeitswerte und Werte bezüglich des Fließpunktes erreicht werden. Außerdem zeigen die Prüfergebnisse, daß die wiederholten Verfestigungsbehandlungen weiterhin verbesserte Zugfestigkeiten für Bolzen ode^r Schrauben ergeben können, die warmverformt worden sind.

90,0	23,0
97.5	22,6
105,6	22,0
98,6	22,3
105,8	22,0
112,3	21,5

Hierzu 4 lihitt Zeichnunticn

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von Bolzen oder Schrauben mit einer Zugfestigkeit von mindestens 70 kp/mm² aus unlegiertem Stahl mit höchstens 0,50% Kohlenstoff oder niedrig-legiertem Stahl, dadurch gekennzeichnet, daß Stahldraht mit einer Querschnittsverminderung von mindestens 10% kaltverformt und mit einer Geschwindigkeit von über 50°C/Min. auf eine Temperatur im Bereich von 450⁰C bis A\ erhitzt wird und die Bolzen oder Schrauben bei dieser Temperatur geformt und mit einer Kühlgeschwindigkeit, die einer Luftabkühlung oder einer höheren Kühlgeschwindigkeit entspricht, abgekühlt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Stahldraht vorher außerdem einmal oder zweimal einer Verfestigungsbehandlung, bestehend aus einer Kaltverformung um mindestens 10%, einem schnellen Erhitzen auf eine Temperatur im Bereich von 250⁰C bis A\ sowie einem schnellen Kühlen, unterworfen wird.

3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der als Ausgangsmaterial verwendete warmgewalzte Stahldraht nach dem Warmwalzen zur Ausbildung einer Austenit- bzw. Perlit-Struktur einer Normalisierungsbehandlung oder einer Anlaß- bzw. Vergütungsbehandlung unterworfen worden ist.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der als Ausgangsmaterial verwendete Stahldraht nach dem Warmwalzen zur Erzielung einer angelassenen Martensit-Struktur einer Härtungs- und Anlaßbehandlung und anschließend einer Kaltverformung mit einer Querschnittsverminderung von 10 bis 40% unterworfen worden ist.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der als Ausgangsmaterial verwendete Stahldraht einmal oder zweimal einem Cyclus aus Warmwalzen, schnellem Erhitzen und Härten zur Erzielung einer feineren Austenitkristallkorngröße von ASTM No. 10 und darüber und dann zur Erzielung einer angelassenen Martensit-Struktur einer Anlaßbehandlung unterworfen worden ist und daß die Querschnittsverminderung bei der anschließenden Kaltverformung im Bereich von 10 bis 40% liegt.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die erhaltenen Bolzen oder Schrauben von hoher Festigkeit abschließend einer Wiedererhitzung auf eine Temperatur im Bereich von 450⁰C bis A\ unterworfen und mit einer Kühlgeschwindigkeit, die einer Luftabkühlung oder einer höheren Kühlgeschwindigkeit entspricht, abgekühlt werden.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 2,5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die jeweilige schnelle Erhitzung mit einer Geschwindigkeit von mindestens 50°C/Min. erfolgt.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1.2 und 6. dadurch gekennzeichnet, daß die Abkühlgeschwindigkeit nach dem schnellen Erhitzen mindestens 50° C/Min. beträgt.

9. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchwärmezeit der Bolzen oder Schrauben bei der betreffenden Solltemperatur während der Wiedererhitzungsbehandlung in der Größenordnung von fünf Minuten liegt

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1, 2, 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kaltverformung als Drahtziehen durchgeführt wird.