DE2612736A1 - Verfahren zur bearbeitung von maschinenteilen aus stahl - Google Patents

Verfahren zur bearbeitung von maschinenteilen aus stahl

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Description

Paientanwäto
Dipl.-!--,ι. E Edst
Dipl.-ir.~.:.. r;c;;!3schke
8 München 4Ci, Eis-bethstraße 3_4
Toyο Bearing Co. Ltd. Osaka-shi, Osaka-fu, Japan
Verfahren zur Bearbeitung von Maschinenteilen aus Stahl
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bearbeitung von Maschinenteilen aus Stahl, wobei im Verlauf des Abschreckhartens eine maschinelle Bearbeitung stattfindet, insbesondere ein Verfahren, das maschinelle Bearbeitung und Wärmebehandlung verbindet.
Im allgemeinen ist ein Schneiden bei abschreckgehärteten Maschinenteilen aus Stahl wegen deren hoher Härte sehr schwierig. In einigen Fällen werden die Maschinenteile unter Verwendung von aufgekohlten Karbid-Schneidwerkzeugen oder keramischen Werkzeugen spanabhebend bearbeitet, wobei sich jedoch durch die sehr geringe maschinelle Bearbeitbarkeit der Teile Wärme entwickelt, was oft zu einer teilweisen Veränderung der Stahlstruktur führt.
Um diesen Nachteil zu vermeiden, findet ein Schleifen, elektrolytische Bearbeitung oder Brennstrahlbearbeitung statt. Die Qualität dieser Bearbeitung ist jedoch gering und das Abspanen einer bestimmten Menge dauert sehr lange, so daß dieses Verfahren unrationell ist. Um die Produktivität zu erhöhen, führen die Hersteller gewöhnlich das Zerspanen, z.B. unter Drehen, vor dem Abschrecken durch, um dann, das
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Abschreckhärten vorzunehmen, woraufhin eine Bearbeitung wie z.B. Schleifen folgt. Dies ist jedoch ein umständliches Vorgehen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist eine Verbesserung des eingangs angegebenen Verfahrens.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäii dadurch gelöst, daii ein Stahlrohling für Maschinenteile, der gleichmäßig auf eine dem verwendeten Stahl entsprechende Abschrecktemperatur, d.h. eine Abschrecktemperatur im Austenitbereich oberhalb des Umwandlungspunkts A1 erhitzt wurde, schnell auf eine Temperatur nahe dem Martensitpunkt abgekühlt wird, daß er maschinell bearbeitet wird, wobei die Stahlstruktur einen unterkühlten Austenitzustand einnimmt, und daß er zur vollen Aushärtung auf Kaumtemperatur abgekühlt wird.
Eine erste Ausfuhrungsform der Erfindung wurde bei Untersuchungen bekannter Verfahren entwickelt. Sie betrifft insbesondere ein Verfahren, das Wärmebehandlung und maschinelle Bearbeitung verbindet, um Maschinenteile aus Stahl im unterkühlten Austenitbereich während des Abschreckhärtens masäiinell zu bearbeiten. Dabei stellte man bei Versuchen über die maschinelle Bearbeitbarkeit verschiedener Stähle fest, daß eine Bearbeitung von Stählen im unterkühlten Austenitbereich möglich ist, auch wenn es sich nicht um kohlenstoffreiche Stähle handelt, die als Ausformhärtstähle bekannt sind, sondern um kohlenstoffarme Stähle wie z.B. Stähle für Achslager. Es wurden die technischen Daten bestimmt, auf denen dieses Verfahren beruht. Außerdem schließt die bis? erwähnte maschinelle Bearbeitung Zerspanen und Warmformgebung ein. Das Zerspanen umfaßt Drehen und Schleifen, während die Warmformgebung Schmieden und Walzen beinhaltet.
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Eine zweite Ausführungsform der Erfindung betrifft ein Verfahren, das Wärmebehandlung und Zerspanen verbindet und im Anschluß an das Schmieden stattfindet, wobei ein Maschinenteil aus Stahl nach dem Warmverformen zum Weichglühen zu Zementit auf 700-8500C gehalten wird, bevor es kontinuierlich abgekühlt und dann gleichmäßig auf 800-9000C erhitzt wird, was als Abschrecktemperatur betrachtet wird, und wobei das Zerspanen im. unterkühlten Austenitbereich im Verlauf des Abschreckhärtens stattfindet.
Eine dritte Ausführungsform der Erfindung betrifft eine Verbindung von Wärmebehandlung, Warmformgebung (Ausformhärten) und Zerspanen (im Austenitbereich), wobei Warmformgebung und Zerspanen von Maschinenteilen im Verlauf des Abschreckhärten stattfinden, und wobei das Teil präzisionsgefertigt wird.
Somit wird eine wesentliche Material-, Energie- und Arbeitsersparnis erzielt. Außerdem ist kein Entzundern mit Strahlmitteln mehr nötig, und die umfangreichen Einrichtungen wie Abschreckhärtöfen und Glühofen und kostspielige Vorrichtungen wie eine Härtpresse sind nicht mehr erforderlich. Ausserdem können durch das Verfahren systematisch beträchtliche wirtschaftliche Vorteile erzielt werden, wobei unter anderem die Menge der halbfertigen Teile verringert und Arbeits- und Transportkosten eingespart werden.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:
Ifig. 1 ein isothermisches Umwandlungsdiagramm beim Abschrecken von Stahl SKD-6, der als zur Warmformgebung im unterkühlten Austenitbereich geeignet gilt;
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Fig. 2 ein isothermisches Umwandlungsdiagramm beim Abschrecken von Achslagerstahl der Klasse 3 (SUJ-3);
S1Ig. 3 ein. Wärmediagramm bei einem herkömmlicherweise bei Achslagerstahl verwendeten Wärmebehandlungsverfahren;
Fig. 4- ein Wärmediagramm eines Wärmebehandlungsverfahrens nach einer ersten Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 5 - 7 die Ergebnisse beim Drehen von Achslagerstahl der Klasse 3 im unterkühlten Austenitbereich und eines geglühten Materials (Rohmaterials) aus Achslagerstahl der Klasse 3 "Bei Raumtemperatur und unter gleichen Zerspanungsbedingungen, wobei die auf ein Werkzeug bei verschiedenen Schnittiefen einwirkenden Komponenten dargestellt sxnd;
Fig. 8 die Ergebnisse einer Röntgenstrahlenmessung der Restspannung in der Oberflächenschicht eines abgeschreckten geschliffenen Stahlmaterials nach einem weiteren Aus- " führungsbeüspiel der ersten Ausführungsform der Erfindung ;
Fig. 9 die Röntgenmessungsergebnisse der Restspannung in der Oberflächenschicht eines herkömmlichen abgeschreckten geschliffenen Stahlmaterials nach dem weiteren Ausführungsbeispiel der ersten Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 10 ein Wärmediagramm eines herkömmlicherweise bei Achslagerstahl verwendeten Wärmebehandlungsverfahrens;
Fig. 11 ein Wärmediagramm eines Wärmebehandlungsverfahrens nach einer zweiten Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 12 ein Wärme diagramm eines herkömmlichen Wärmebehandlungsverf ahrens für Achslagerstahl;
R Π 9 8 l> 7 I 0 B B 2
/C
Fig. 13 ein Wärmediagramm des Wärmebehandlungsverfahrens nach einer zweiten Ausführungsform der Erfindung.
Wie in Fig. 1 und 2 zu sehen, beginnt die .Abschreckhärtung in einem relativ niedrigen Temperaturbereich unterhalb des Martensitpunktes. In einem höheren Temperaturbereich befindet sich die Stahlstruktur in einem unterkühlten Austenitzustand, wobei ihre Härte im "Vergleich zum Martensitzustand ziemlich gering ist. Es ist daher vorstellbar, daß die maschinelle Bearbeitbarkeit in diesem Temperaturbereich besser ist. Eine bekannte Bearbeitung in diesem unterkühlten Austenitzustand ist das Austenitformhärten oder Ausformhärten (Warmformgebung). Da es dazu dient, die Festigkeit von Stählen zu verbessern, wurde diese Bearbeitung im wesentlichen untersucht und wird in zunehmendem Maße angewandt.
Nachfolgend wird die erste Ausführungsform der Erfindung beschrieben, wobei die Abkühlung eines Stahlmaschinenteils aus Achslagerstahl der Klasse 3 (SUJ-3) unterbrochen wurde und das Zerspanen im unterkühlten Austenitbereich stattfand. Bei diesem Zerspanungsversuch war die maschinelle Bearbeitbarkeit des Maschinenteils gut mit der eines geglühten Materials vergleichbar. Beim weiteren Abkühlen auf Raumtemperatur wurde eine Rockwellhärte von über C60 erhalten.
Das herkömmliche "Verfahren erfordert, wie nachfolgend aufgeführt, mehrmalige Erwärmungs- und Abkühlungsschritte: (Maschinenteil) - (Glühen) - (spanabhebende Bearbeitung, z.B. Drehen) - (Abschrecken) - (Anlassen) - (spanabhebende Bearbeitung, z.B. Drehen); oder (Maschinenteil) Glühen) - (spanabhebende Bearbeitung, z.B. Drehen) (Abschrecken) - (Anlassen) - (spanabhebende Bearbeitung, z.B. Drehen).
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Demgegenüber sind die beim erfindungsgemäßen Zerspanungsverfahren im Austenitbereich erforderlichen Schritte folgende: (Maschinenteil) - (rasche Abkühlung nach gleichmäßigem Erhitzen) - (Zerspanen im Austenitbereich) - (Anlassen) (Drehen) . Dies führt zu wesentlichen Verbesserungen, wie aus Fig. 3 imd 4 zu entnehmen ist, in denen der Temperaturverlauf beim herkömmlichen und beim erfindungs gemäßen Verfahren einander gegenübergestellt sind.
Bei dem in Fig. 3 dargestellten herkömmlichen Temperaturverlauf wird das Maschinenteil aus Stahl gleichmäßig 4-5 Std. auf 750-80O0C erhitzt, auf dieser Temperatur 4-5 Std. gehalten, durch allmähliche Abkühlung über 15 - 16 Std. um 15 - 200G pro Std. geglüht, gedreht, bei 800-8500G abgeschreckt, abgekühlt, und bei 150-200°C 3-5 Std. angelassen.
der vorliegenden Erfindung hingegen ist der Temperaturverlauf wie in Fig, 4 dargestellt, wonach das Maschinenteil gleichmäßig auf eine Abschrecktemperatur von 8OO-9OO°C im Austenitbereich oberhalb des A1-Umwandlungspunkts erhitzt, in einem Kühlmittel rasch auf eine Temperatur von 100-3000C in Uähe oder oberhalb des Ms-Punkte abgekühlt, auf dieser Temperatur, die etwa 30 Min. gehalten wird, gedreht (im Austenitbereich zerspant), abgekühlt und bei 150-2000C 3-5 Std. angelassen wird.
Außerdem kann natürlich anstelle des in Fig. 4 darstellten Viedererhitzens zum Anlassen nach dem Abkühlen auf Eaumtemperatur das Austenitschneiden von einer isothermischen Umwandlung gefolgt sein kann, um eine günstige Struktur zu erhalten.
Nachfolgend wird anhand eines konkreten Versuchsbeispiels das Drehen näher beschrieben.
Ein hohles, zylindrisches Werkstück (SUJ-3-Stahl) mit 40 mm
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Außendurchmesser, 20 mm Innendurchmesser -und 100 mm Länge wurde 30 Min. auf 8500G erhitzt, in einem Salzbad auf 2000C abgeschreckt und etwa 2 Min. auf dieser Temperatur gehalten, um einen unterkühlten Austenitzustand zu erreichen. Das Werkstück wurde bei etwa 2200C entnommen. Unmittelbar darauf wurde es auf einer Drehmaschine aufgespannt, wo seine Außenfläche zerspant (im Austenitbereich) wurde. Um seine maschinelle Bearbeitbarkeit festzustellen, wurde das Werkzeug in einem Leistungsmesser eingesetzt, um den Schnittwiderstand zu messen. Zum Vergl eich wurde ein geglühtes Material (Rohmaterial) aus SUJ-3-Stahl bei Raumtemperatur unter den gleichen Bedingungen gedreht, um den maschinellen Bearbeitungswider st and zu messen. Pur die Werkzeuge wurden auswechselbare Spitzen verwendet, deren vorderer Spanwinkel +5° ausmachte.
Wie in Fig. 5-7 dargestellt, ergab sich, daß, wenn die Schnittiefe 0,5 mm und der Vorschub 0,2 mm/U betrug, das Zerspanen im Austenitbereich dem Drehen des Rohmaterials bei allen Drehgeschwindigkeiten überlegen war, indem die Hauptkomponente, die Vorschubkomponente und die Rückbewegungskomponente alle geringer waren und somit die maschinelle Bearbeitbarkeit zufriedenstellend war. Auch wenn die Schnittetiefe auf 1 mm und dann auf 1,5 mm erhöht wurde, war die maschinelle Bearbeitbarkeit noch besser als beim Rohmaterial in einem Drehgeschwindigkeitsbereich zwischen 50 und 110 m/min.
Dies bezieht sich auf das Drehen bei Temperaturen (zwischen 220°C und 1800C) oberhalb des Ms-Punkts im stark unterkühlten Austenitzustand. Um festzustellen, was bei Temperaturen unter dem Ms-Punkt geschieht, wurde ein magnetischer Umwandlungsdetektor in Berührung mit dem Werkstück gebracht, um die Umwandlung in Martensit während dem Drehen des Werkstücks zu messen. Es stellte sich heraus, daß bei einer
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Umwandlung von einigen Prozent in Martensit der Drehwiderstand ziemlich hoch war, wobei jedoch noch ein zufriedenstellendes Drehen möglich war, daß aber bei einer Umwandlung von 20% und mehr (bei einer entsprechenden Temperatur von 1200G) der Drehwiderstand außerordentlich hoch anstieg und ein Drehea unter gleichen Drehbedingungen unmöglich war. Außerdem betrug die Härte des Werkstücks nach dem Abkühlen auf Raumtemperatur nach dem Zerspanen im Austenitbereich HRG 65-64, was zeigt, daß das Werkstück durch das Abschrecken voll ausgehärtet war.
Die durch die oben beschriebene Drehung erzielte Oberflächenrauhigkeit beträgt 10-30 μ, so daß ein abschließendes Schleifen notwendig ist, falls eine besser bearbeitete Oberfläche angestrebt wird. Der technische Gedanke der vorliegenden Erfindung kann jedoch noch weiter entwickelt werden, um eine Reihe von Vorgängen durchzuführen, die mit Schleifen bei gleichzeitiger Wärmebehandlung enden, um ein Maschinenteil aus Stahl von guter Qualität rationell herzustellen.
Der Temperaturverliuf ist im wesentlichen der gleiche wie in Fig. 3 und 4 dargestellt, so daß auf eine genaue Darstellung verzichtet wird, doch wird nachstehend ein konkretes Ausführungsbeispiel anhand von Fig. 8 und 9 sowie mikrophotographisehen Darstellungen A und B von Metallstrukturen beschrieben.
Ein hohles zylindrisches Werkstück (Stahl SUJ-3) mit 40 mm Außendurchmesser, 20 mm Innendurchmesser und 100 mm Länge wurde 30 Min. auf 8500G erhitzt, in einem Salzbad auf 23O0C abgeschreckt und auf dieser Temperatur (etwa 2 Min.) gehalten, um einen unterkühlten Austenitzustand herbeizuführen. Das Werkstück wurde bei etwa 250°G entnommen. Unmittelbar darauf wurde es in einer Schleifmaschine eingesetzt, wo es einem Querschliff (Zerspanen im Austenitbereich) unterworfen wurde.
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Bei einer Festsetzung der Schleifmenge auf 0,5 mm des Durchrmessers und wenn der Vorschub unter konstantem hydraulischem Druck stattfand und das Werkstück axial zugeführt wurde, war es möglich, eine Länge von 100 mm in 7-8 Sekunden zu schleifen. Demgegenüber dauerte es 10 Sekunden, um einen abschreckgehärteten Stahl (Härte HEC 64) der gleichen Form unter den gleichen Bedingungen zu schleifen, wobei das Schleifen im Austenitbereich insofern überlegen ist, als die Schleifbarkeit hoch ist. Wenn das Werkstück nach dem Schleifen im Austenitbereich auf Raumtemperatur abgekühlt wurde, betrug seine Härte HRC 64-65, was zeigt, daß es völlig ausgehärtet war. Die Restspannung in der Oberflächenschicht zu diesem Zeitpunkt wurde mit Röntgenstrahlung gemessen. Wie aus Fig. 8 und der Mikrophotographie zu ersehen ist, war die Restspannung eine Druckspannung, wobei in der Oberflächenschicht keine anomale Struktur festgestellt wurde. Im Gegensatz dazu wurde bei dem herkömmlichen geschliffenen Stahlerzeugnis in !ig. 9 und der Mikrophotographie B eine Restspannung von etwa 20 kg/mm in der Oberflächenschicht festgestellt sowie eine anomale Struktur von etwa 10 ji (weiße Schicht).
Wie oben beschrieben, ist die Schleifleistung bei herkömmlichen abgchreckgehärteten Stählen begrenzt, wobei ein fortgesetztes Schleifen über diese Grenze hinaus einen Schleifbrand hervorrufen würde, was zu einer Restspannung und anomaler Struktur führen würde, die hinsichtlich der Qualität unerwünscht sind. Bei fortgesetztem Schleifen im Austenitbereich gemäß vorliegender Erfindung tritt hingegen keine anomale Struktur und keine Restdruckspannung auf,was zu höherer Leistung und verbesserter Qualität führt. Da außerdem die Wärmebehandlung und das Schleifen gleichzeitig durchgeführt werden können, sind die Torteile hinsichtlich Material-, Energie- und Arbeitsersparnis beträchtlich. Weiter ist ein Verfahren möglich, bei welchem das Schleifen im
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Austenitbereich nach dem Ausformhärten im Verlauf des Abschreckhärtens nach dem Walzen stattfinden kann. Daher ist das erfindungsgemäße Verfahren sehr nützlich für die Prüzisionsbearbeitung von Stahlteilen von hoher Zähigkeit.
Nachfolgend wird nun die zweite Ausführungsform der Erfindung erläutert.
Lagerstahl der Klasse 3 (STJJ-3) wurde zu einem Maschinenteil warmgeschmiedet, wobei die Schmiedehitze verwendet wurde, die Stahlstruktur im Laufe desAbschreckhärtens weichzuglühen, und im unterkühlten Austenitbereich wurde die Zerspanung durchgeführt. Dieser Versuch wurde mehrmals durchgeführt. Die so erhaltenen Stahlmaschinenteile zeigten im Vergleich zu geglühten Materialien eine gute maschinelle Bearbeitbarkeit. Beim weiteren Abkühlen auf Raumtemperatur wurde ein hohe Rockweilhärte von über 060 erhalten. Außerdem wurde das Zerspanen im Austenitbereich durchgeführt.
Das herkömmliche Verfahren erfordert wiederholte Erhitzungsund Abkühlungsschritte wie nachstehend aufgeführt: "(Stahlrohling) - (Schmiedwalzen) allmähliches Abkühlen bis nahe Räumtemperatur (Glühen) allmähliches Abkühlen auf Raumtemperatur (Drehen) -(Abschrecken) - (Anlassen) -(Schleifen). Demgegenüber sind bei der erfindungsgemäßen Zerspanung im Austenitbereich folgende Schritte erforderlich: (Stahlrohling) - (Schmieden oder Walzen) -i (rasches Abkühlen nach dem Weichglühen)»
^(rasches Abkühlen nach
gleichmäßigem Erhitzen)^ (Zerspanen im Austeaitbereich) (Anlassen) - (Schleifen), Dies bringt wesentliche Vorteile, wie in 3?ig. 10 und 11 dargestellt, wo der Temperaturverlauf des herkömmlichen und des vorliegenden Verfahrens einander gegenübergestellt sind=,
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Bei dem in Fig. 10 dargestellten herkömmlichen Temperaturverlauf wird das Stahlmaschinenteil zuerst auf 1100-12000C erhitzt und dann geschmiedet oder gewalzt, um einen vorgeschmiedeten Rohling herzustellen. Dieses Werkstück wird in 4-5 Std. auf 750-80O0C erhitzt, zum Vergüten in 15-16 Std. bei etwa 15-20°C pro Stunde allmählich abgekühlt, nach dem Abkühlen gedreht, bei 800-8500C etwa 1-2 Std. wieder angelassen, abgekühlt und 3-5 Std. bei 150-2000C gehärtet. Demgegenüber'wird das Stahlmaschinenteil, wie dem in Fig. dargestellten Temperaturverlauf nach vorliegender Erfindung zu entnehmen, auf 950-130O0C erhitzt, durch Schmieden oder Walzen geformt, und ohne einmal auf Normaltemperatur abgekühlt zu werden, bei 700-85O0C gehalten, um, soweit notwendig, Zementit weichzuglühen, woraufhin es gleichmäßig auf Abschrecktemperatur im Austenitbereich oberhalb des Umwandlungspunkts A1 erhitzt, in einem Kühlmittel schnell auf eine Temperatur von 100-3000C nahe dem Ms-Punkt abgekühlt wird und im Austenitbereich bei "gehaltener Temperatur oder unter Luftkühlung in einem sich ergebenden Zeitraum von etwa 30 Minuten zerspant, abgekühlt und 3-5 Std. bei 150-2000C angelassen wird. Außerdem kann das Kühlverfahren je nach dem verwendeten Stahl und dem Verwendungszweck verschieden sein. Natürlich kann anstelle des Wiedererhitzens zum Anlassen nach dem Abkühlen auf Raumtemperatur, wie in Fig. 11 dargestellt, dem Zerspanen im Austenitbereich auch eine isothermische Umwandlung zur Erhaltung einer günstigeren Struktur folgen.
Nachfolgend wird ein konkretes Ausführungsbeispiel beschrieben. Ein Stahlrohling wurde auf 1100°C erhitzt und durch eine Schmiedemaschine zu einem Zwischenwerkstück (Stahl SUJ-3) mit 40 mm Außendurchmesser, 20 mm Innendurchmesser und 100 mm Länge geformt. Die Temperatur wurde auf 8000C gehalten, auf 8500C erhitzt und in einem Salzbad auf 2000C abgeschreckt,
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und die Temperatur wurde (für etwa 2 Min.) gehalten, um einen unterkühlten Austenitzustand herbeizuführen. Das Stück wurde bei einer Temperatur von etwa 2200O eirinommen. Unmittelbar darauf wurde es in einer Drehmaschine aufgespannt, wo seine Außenfläche zerspant (im Austenitbereich) wurde. Um die maschinelle Bearbeitbarkeit festzustellen, wurde das Werkzeug auf einem Leistungsmesser aufgebracht, um den Schnittwiderstand zu messen. Die Ergebnisse waren die gleichen wie bei der ersten Ausführungsform der Erfindung (she. Fig. 5 und 7).
Nachfolgend wird eine dritte Ausführungsform der Erfindung beschrieben. Dabei wurde ein in der Bearbeitung befindliches Stahlmaschinenteil aus Lagerstahl der Klasse 3 (SUJ-3) verwendet, von dem eine große Materialmenge entfernt werden mußte. Die Abkühlung im Verlauf des Abschreckhärtens wurde unterbrochen, wobei sich ergab, daß bei einem Zerspanungsversuch nach der Warmformgebung dieses Maschinenteil keine geringere Bearbeitbarkeit und Zerspanbarkeit aufwies als geglühte Materialien. Das Warmformgeben im Austenitbereich wird als Ausformhärten bezeichnet.
Das herkömmliche Verfahren verläuft wie folgt: (Stahlmaschinenteil) - (Abschrecken) -(Ausformhärten) - (Brennstrahlbearbeitung oder Drehen) - (Anlassen) - -.(Schleifen). Es war nur schwer möglich, das abgeschreckte Produkt mit Brennstrahl zu bearbeiten oder zu drehen. Das erfindungsgemäße Ausformhärt- oder Austenitzerspan-Verfahren hingegen verläuft wie folgt: (Stahlmaschinenteil) - (Abschrecken) (Ausformhärten) - (Austenitzerspanen) - (Anlassen) (Schleifen), wobei das Werkstück beim Ausformhärten oder Zerspanen im Austenitbereich fast zu einem fertigen Produkt präzisionsbearbeitet wird, so daß am Ende nur sehr wenig Material durch Schleifen entfernt werden muß. Dies bringt
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wesentliche Vorteile, wxe in Fig. 12 und 13 dargestellt, wo der Temperaturverlauf beim herkömmlichen und beim erfindungsgemäßen Verfahren einander gegenübergestellt sind.
Entsprechend dem in Fig. 12 dargestellten Temperaturverlauf wird das Maschinenteil aus Stahl, das einer ersten Rohbearbeitung unterworfen worden ist, auf eine Abschrecktemperatur von 800-9000C erhitzt und dann in einem Kühlmittel rasch abgekühlt, um sodann im unterkühlten Austenitzustand bei 100-300 C warmverformt (ausformgehärtet) zu werden und eine zweite Rohbearbeitung zu durchlaufen. Daraufhin läßt man es einmal abkühlen. Daraufhin wird es einer Brennstrahlbearbeitung oder Drehen unterworfen, bei 150-2000C angelassen und abschließend geschliffen.
Demgegenüber ist der Temperaturverlauf nach der vorliegenden Erfindung wie in lig. 13 dargestellt, wobei das Maschinenteil aus Stahl gleichmäßig auf eine Abschrecktemperatur von 800-900 0 im Austenitbereich oberhalb des Umwandlungspunkts A1 erhitzt, in einem Kühlmittel schnell auf eine Temperatur nahe oder oberhalb des Ms-Punkts abgekühlt oder warmverformt (ausformgehärtet) und (im Austenitbereich) zerspant und dann abgekühlt wird, wodurch die Abschreckhärtung beendet wird. Danach wird das Stück 3-5 Std. bei 150-2000C' angelassen. Statt des Anlassens durch Wiedererhitzen nach dem Abkühlen auf Raumtemperatur kann natürlich dem Zerspanen im Austenitbereich eine Wärmeumwandlung folgen, um eine beinitictische Struktur zu erhalten.
Nachstehend wird ein konkretes Ausführungsbeispiel des Zerspanens im Austenitbereich beschrieben. Ein hohles zylindrisches Werkstück (Stahl SUJ-3) mit 40 mm Außendurchmesser, 20 mm Innendurchmesser und 100 mm Länge wurde 30 Min. auf 8500C erhitzt und in einem Salzbad auf 2000C abgeschreckt,
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und die Temperatur wurde (für 2 Min.) gehalten, um einen unterkühlten Austenitzustand herbeizuführen. Das Stück wurde bei ebwa 2200C entnommen. Unmittelbar darauf wurde es in einer Drehmaschine aufgespannt, wo seine Außenfläche im Austenitbereich zerspant wurde, wahrend zu? !Feststellung der Zerspanbarkeit das Werkstück in einem Leistungsmesser eingesetzt wurde, um den Schnittwiderst and zu messen. Hierbei waren die Ergebnisse die gleichen wie bei der ersten Ausführungsform der Erfindung nach Iig. 5 - 7.
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Claims (1)

  1. Patentanwälte! O C 1 O "7 O Ω
    Dip!· ' :■· Π. Edar - 15 - ZO I Z /OO
    Dip! --!i.k "-'- C -' :o- chke
    ItfiiincliS.". -ι J, Eiis„bet-.itraße 34
    Patentansprüche :
    , 1« Verfahren zur Bearbeitung von Maschinenteilen aus Stahl, wobei im Verlauf des Abschreckhärtens eine maschinelle Bearbeitung stattfindet, dadurch gekennzeichnet, daß ein Stahlrohling für Maschinenteile, der gleichmäßig auf eine dem verwendeten Stahl entsprechende Abschrecktemperatur, d.h. eine Abschrecktemperatur im Austenitbereich oberhalb des Umwandlungspunkts A1 erhitzt wurde, schnell auf eine Temperatur nahe dem Martensitpunkt abgekühlt wird, daß er maschinell bearbeitet wird, wobei die Stahlstruktur einen unterkühlten Austenitzustand einnimmt, und daß er zur vollen Aushärtung auf Baumtemperatur abgekühlt wird.
    2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die maschinelle Bearbeitung in einem Drehvorgang besteht.
    3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die maschinelle Bearbeitung in einem Schleifvorgang besteht.
    4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die maschinelle Bearbeitung in einer Warmformgebung und nachfolgendem Drehen besteht.
    5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die maschinelle Bearbeitung in einer Warmformgebung und nachfolgendem Schleifen besteht.
    ■6. Verfahren zur Bearbeitung im Maschinenteilen aus Stahl, wobei im Verlauf des Abschreckhärtens nach dem Schmieden oder Walzen ein Zerspanen stattfindet, dadurch gekennzeichnet, daß der auf 950-130O0C/erhitzte Stahlrohling
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    durch. Warmformgebung, z.B. Schmieden oder Walzen, zu einem Rohling für Maschinenteile aus Stahl vorgeformt wird, daß seine Temperatur zum Weichglühen von Zememtit soweit erforderlich im Verlauf der kontinuierlichen Abkühlung von der Schmiede- oder Walζtemperatur auf 700-8500C
    auf
    gehalten wird, daß er/eine dem verwendeten Stahl entsprechende vorbestimmte Absehrecktemperatur erhitzt wird, daß er in einem Kühlmittel abgeschreckt wird, daß die Abkühlung auf einer Temperatur nahe dem Martensitpunkt unterbrochen wird, auf der das Zerspanen stattfindet, und daß er auf Kaumtemperatur abgekühlt wird.
    7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Zerspanen unter Luftkühlung stattfindet.
    8. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Zerspanen bei Halten der Temperatur stattfindet.
    9. Verfahr en. nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Zerspanen eine Abkühlung auf Raumtemperatur stattfindet.
    10. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß dem Zerspanen eine beinitictische Umwandlung folgt und danach eine Abkühlung auf Raumtemperatur stattfindet.
    11. Verfahren zum kontinuierlichen Bearbeiten von Maschinenteilen aus Stahl, wobei im Verlauf des Abschreckhärtens eine Warmformgebung und ein Zerspanen stattfindet, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem lormhärten im Austenitbereich, bei dem !ein gleichmäßig auf eine dem verwendeten Stahl entsprechende Abschrecktemperatur erhitzter Stahlrohling in einem Kühlmittel schnell abgekühlt wird und wobei eine Warmformgebung stattfindet, bevor das Abschreckhärten
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    beginnt, in einem unterkühlten Bereich ein Zerspanen stattfindet und zum Vollaushärten eine Abkühlung auf Raumtemperatur durchgeführt wird.
    12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Zerspanen die Temperatur über einen geeigneten Zeitraum gehalten wird und danach eine Abkühlung auf Raumtemperatur stattfindet.
    13· Maschinenteil aus Stahl, das unter maschineller Bearbeitung im Verlauf des Abschreckhärtens hergestellt wird, dadurch gekennzeichnet, daß ein Stahlrohling für Maschinenteile, der gleichmäßig auf eine dem verwendeten Stahl entsprechende Abschrecktemperatur, d.h. eine Abschrecktemperatur im Austenitbereich oberhalb des Umwandlungspunkts A1 erhitzt wurde, in einem Kühlmittel schnell auf eine Temperatur nahe dem Martensitpunkt abgekühlt wird, daß er maschinell bearbeitet wird, wobei die Stahlstruktur einen unterkühlten Austenitzustand einnimmt, und daß er zum Aushärten auf Raumtemperatur abgekühlt w±xL.
    14. Maschinenteil aus Stahl, das nach dem Schmieden oder Walzen durch Zerspanen hergestellt wird, dadurch gekennzeichnet, daß ein auf 95O-13OO°O erhitzter Stahlrohling durch Warmformgebung wie z.B. Schmieden oder Walzen zu einem Rohling für Maschinenteile aus Stah.1 vorgeformt wird, daß seihe Temperatur soweit erforderlich im Verlauf der kontinuierlichen Abkühlung von der Schmiede- oder Walztemperatur zum Weichglühen von Zementit auf 700-8000C gehalten wird, daß er daraufhin je nach dem verwendeten Stahl auf eine vorbestimmte Abschrecktemperatur erhitzt und danach wieder abgeschreckt wird, wobei die Abkühlung auf einer Temperatur nahe dem Martensitpunkt unterbrochen wird, auf der das Zerspanen stattfindet, und daß er zum Aushärten auf Raumtemperatur abgekühlt wird.
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    15. Maschinenteil aus Stahl, das im Verlauf des Abschreckhärtens warmverformt und zerspant wird, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Formhärten im Austenitbereich, bei dem ein Stahlrohling, der gleichmäßig auf eine dem verwendeten Stahl entsprechende1 vorbestimmte Abschrecktemperatur erhitzt wurde, in einem Kühlmittel schnell von dieser Abschrecktemperatur abgekühlt und einer Warmformgebung unterworfen wird, bevor das Abschreckhärten beginnt, und daß in einem unterkühlten Austenitbereich das Zerspanen stattfindet, und daß das Werkstück zum vollen Aushärten auf Raumtemperatur abgekühlt witfd.
    Patentanwälte Dipl.-hg P Edar Dip! -inr. ^ .8 München 49*fijiLbethstraße 34
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