DE2927676A1 - Geschmiedeter brecherkoerper aus stahl - Google Patents
Geschmiedeter brecherkoerper aus stahlInfo
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Description
Dipl.-Phys. Heinrich Seids · Patentanwalt ■ Bierstadter Höhe 15 · Postfach 5105 · 6200 Wiesbaden 1 · ζξ£ (0 6121) 5653
Societe Anonyme dite: ACIERIES THOME-CROMBACK 2, Rue Alfred de Vigny
Paris 8° - Frankreich
Geschmiedeter Brecherkörper aus Stahl
Priorität: Französische Patentanmeldung Nr. 78 20.687 vom 11. Juli 1978
Die Erfindung bezieht sich auf geschmiedete Brecherkörper aus Stahl mit einem hohen Gehalt an Kohlenstoff,
dessen feines martensitisches Gefüge bis in den Kern verläuft.
Es sind Brecherkörper bekannt, die hauptsächlich für die Bearbeitung von relativ weichen Materialien wie Zement,
Talg usw. angewandt werden. Für diese Materialien werden Brecherkörper eingesetzt, die aus weissem Gußeisen
gegossen und mit einem hohen Chromgehalt als Legierungsbestandteil versehen sind. Jedoch sind diese Brecherkörper
bei Materialien mit einem hohen Abrieb-Verhalten z.B. Mineralien unbedingt verwend-bar. Die Brecherkörper
unterliegen einem hohen Verschleiß wenn man z.B. Materiali-
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Dlpl.-Phys. Heinrich Seids - Patentanwalt · Bierstadter Höhe IS · Postfach 5105 . 6200 Wiesbaden 1 · @ (0 6121) 5653
en mit einem hohen Abrieb-Verhalten in einem feuchten
Milieu bearbeitet. Die Standzeit dieser Brecherkörper ist relativ gering, was sich negativ auf die Wirtschaft-
! - lichkeit der eingesetzten Brecherkörper auswirkt.
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5 Für die Bearbeitung von Stoffen mit einem hohen Abrieb- j
Verhalten hat man in der FR-PS 77 31.045 vorgeschlagen, !
■- gegossene, schwach legierte Brecherkörper einzusetzen,
die mit einem Chromgehalt von 2 bis 1% versehen sind,
die in Form von Chrom-Karbide des Typs M7C "im Gefüge
eingebettet sind. In der FR-PS 73 07.662 verwendet man Brecherkörper aus weißem Gußeisen, deren Gefüge über-■
eutektisch ist. Dieses übereutektische Gefüge weist Sekundärzementid des Typs M-,C aus. Dieser Sekundärzementid
ist in einer perlittischen Basis eingebettet. Als Brecherkörpermaterial wurde auch noch niedrig legierter,
walzbarer Stahl mit einem Kohlenstoffgehalt von weniger als 1 Gew.% verwendet, z.B. Stahl vom
Typ A ISI 1090 oder einem anderen ähnlichen Stahl der
gleichen Zusammensetzung.
in der Praxis zeigte es sich, dass die beschriebenen
Brecherkörper eine Anzahl von Nachteilen aufweisen.
Z.B. die hohen Kosten der Legierungsbestandteile wie Chrom oder Molybdän. Werden die Werkstoffe mit dieser
Legierungszusammensetzung gehärtet, so kann es passieren,
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Dipl.-Phys. Heinrich Seids · Patentanwalt ■ Bierstadter Höhe 15 · Postfach 5105 · 6200 Wiesbaden 1· ® (0 6121) 56 53
dass lediglich nur die Oberfläche die gewünschte Brinellhärte aufweist. Ebenso nachteilig wirkt sich das Walzen
der Blöcke auf die Gefügestruktur aus. Die gewalzten
Stücke erhalten durch den Walzvorgang ein martensitisches Gefüge, was für die spätere Bearbeitung, z.B. Schneiden
in Blöcke, sich negativ auswirkt. Dabei weist das Walzgut im allgemeinen weniger als 1 Gew.% Kohlenstoff auf.
Ein weiterer Nachteil liegt in der Struktur der übereutektischen Schmelze, welche mit einem hohen Kohlenstoffgehalt
versehen ist und die nach dem Erstarren geschmiedet werden soll. Dieses zu schmiedende
Material weist keine Chrom-Karbide auf, jedoch ist ein laminarer Graphit in einer weichen Matrix eingebettet,
was zu einer gewissen Kerbempfindlichkeit führt.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, Brecherkörper zu schaffen, die die o.g. Nachteile beheben und kostengünstig
herzustellen sind.
Die Aufgabe der Erfindung wird dadurch gelöst, dass in dem Gefüge, fein verteilt, ein Misch-Karbid aus
Eisen und Chrom des Typs (Fe, Cr)3C eingebettet ist, dessen Anteil zwischen 2 bis 6 Gew.% beträgt.
903384/0804
Dipl.-Fhys. Heinrich Seids · Patentanwalt · Bierstadter Höhe 15 . Postfach 5105 . 6200 Wiesbaden 1 . @ (0 6121) 56 53 82
In vorteilhafter Weise kann in dem Gefüge aus Stahl 1,1
bis 2 Gew.% Kohlenstoff und 0 bis 2 Gew.% Chrom enthalten
sein, sowie 0,5 bis 2 Gew.% Silizium, 0 bis 1 Gew.% Kupfer
und O,5 bis 2 Gew.% Mangan.
in einer anderen vorteilhaften Ausführungsform kann in dem Gefüge aus Stahl geringe Mengen spezieller Elemente, wie Bor, Titan oder Niob enthalten sein. In besonders vorteilhafter Weise werden die Verfahrensschritte wie folgt aufgeführt:
in einer anderen vorteilhaften Ausführungsform kann in dem Gefüge aus Stahl geringe Mengen spezieller Elemente, wie Bor, Titan oder Niob enthalten sein. In besonders vorteilhafter Weise werden die Verfahrensschritte wie folgt aufgeführt:
a) der Strang- oder Formguß kann ein Block oder ein Stück
Eisen mit gewünschter Zusammensetzung auf eine Temperatur im Bereich zwischen 9OO bis 1100 C gebracht
werden;
b) man kann ggf. ein Schneiden des Barrens in Stücke bei
dieser Temperatur vornehmen;
c) man kann das Schmieden der Stücke im Bereich von
9OO bis HOO0C vornehmen, wobei man von Eisen mit perlitischem Gefüge ausgeht.
In einem besonders vorteilhaften Verfahrensschritt
können die geschmiedeten Kugeln direkt einer Härtung in Öl oder Wasser ohne vorheriges Wiedererwärmen unterworfen
werden oberhalb des martensitischen Umwandlungspunktes, wobei die geschmiedeten Kugeln anschliessend an der
Luft gekühlt werden können.
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In einem weiteren vorteilhaften Verfahrensschritt können
die Kugeln anschliessend bei einer Temperatur zwischen 200 bis 500 C angelassen werden.
Bei den erfindungsgemässen Brecherkörpern wird ein
Verfahren aufgezeigt, das mit einem geringen Anteil an Wärmeenergie bis in den Kern hindurch gehärtete
Brecherkörper hergestellt werden können, die nur eine schwache Entkohlung an der Oberfläche aufweisen.
Die Forderung hat ein Verfahren eingeführt, mit welchem es möglich ist, gewünschte Chrakteristiken, die dem
Verschleiß der geschmiedeten Brecherkörper entgegenwirken, zu erhalten. Dabei dienen übereutektische Stähle
(hoher Kohlenstoffgehalt) als Ausgangsmaterial. Das Gefüge weist eine feine martensitische Struktur auf,
die sich bis in den Kern der Brecherkörper hindurchzieht. In diesem Gefüge befindet sich ein Karbid-Gehalt von
2 bis 6 Gew.%, die in Form von Misch-Karbide aus Eisen und Chrom des Typs (Fe, Cr)3C befinden. Vorzugsweise
besteht die Legierungszusammensetzung des Stahles aus
1,1 bis 2% Kohlenstoff, 0 bis 2% Chrom mit vorzugsweise
0,5 bis 2% Silizium und/oder 0 bis 1 % Kupfer und/oder 0,5 bis 2% Mangan.
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Für die Verbesserung der Charakteristiken, die dem
Verschleiß entgegen wirken, ist das Material der Brecherkörper noch mit zusätzlichen geringen Mengen
spezieller Elemente, wie Bor mit 0 bis 0,1 Gew.%, Titan mit 0 bis 1 Gew.% oder Niob mit 0 bis 0,1 Gew.%
versehen.
Ebenfalls kann für die Verbesserung der bestimmten Eigenschaften teure Legierungselemente wie z.B. Nickel
mit 0 bis 3 Gew.%, Molybdän mit 0 bis 1 Gew.% oder
mit Vanadium versehen werden.
Bei der Herstellung der Brecherkörper werden diese auf eine Temperatur im Bereich von 9OO bis 1100 C gebracht,
wobei die Stücke entweder in Formguß oder im Strangguß vorliegen. Diese werden dann entweder in
Barren oder Stücke geschnitten und bei einer Temperatur
von 900 bis 11000C geschmiedet.
Die Gefüge-Ausgangsstufe des Stahles ist sehr fein,
vorzugsweise perlitisches Gefüge, resultierend z.B. aus einem kontinuierlichen Gießverfahren.
Das Schmieden der Brecherkörper wird vorzugsweise bei den Temperaturen im austenitischen Bereich zwischen
900 bis HOO0C vorgenommen. In diesem austenitischen
Bereich, bei der sich die zu schmiedende Stahlkugel befindet, wird die zu härtende Stahlkugel anschliessend
bei dieser Temperatur einer Härtung unterzogen, ohne dass eine vorherige Wiedererwärmung notwendig ist. Nach dem
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Schmieden wird die Kugel, die noch eine Temperatur im
Bereich zwischen 800 bis 10000C besitzt zur Härtung in
Öl oder Wasser abgeschreckt. Das Abschreckmittel wird je nach Grosse der Kugel und der zu erreichenden Härte
gewählt. Anschliessend wird die abgeschreckte Kugel in der Luft weiter abgekühlt in der Art und Weise, dass
die martensitische Umwandlung durch den ganzen Querschnitt der Kugel vonstatten gehen kann, ohne das Risiko
eines Härterisses einzugehen.
Dem Härten folgt ein Anlassen der Kugel bei einer Temperatur zwischen 200 und 500°C. Entsprechend der
Einsatzart des Brecherkörpers wird die AnIasstemperatür
und damit die Härte bestimmt.
Diese Behandlung des geschmiedeten Materials schliesst eine Wiedererwärmung des Materials zum Härten desselben
aus. Dieses Wegfallen der Wiedererwärmung der Kugel für die Härtung wirkt sich kostengünstig auf die Herstellung
der Brecherkörper aus.
Durch diese verhinderte Wiederaufwarmung wird auch eine
Entkohlung an der Oberfläche ziemlich eingegrenzt. Die somit gehärteten und angelassenen Brecherkörper
haben im allgemeinen eine Härte zwischen 500 bis 600 HB. Die MikroStruktur des genannten Werkstoffes ist eine
martensitische Lösung,welche Mix-Karbide aus Eisen und
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Chrom des Typs (Fe, Cr)-C enthält und diese in dem martensitischen
Gefüge fein verteilt sind. Die Karbide, deren Gehalt ungefähr bei 6 Gew.% liegt, sind in der Grössenord-
2
nuiig von 7OOO/mm im Gefüge verteilt.
nuiig von 7OOO/mm im Gefüge verteilt.
Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungsbeispieles verdeutlicht.
Ausführungsbeispiel:
Man schneidet die kalten Stahlstücke in Barren, die
mittels eines kontinuierlichen Gießverfahrens hergestellt wurden, deren Begehrungsbestandteile folgende
Gewichtsprozente aufweisen:
- C =1,7 bis 1,9%;
- Cr = 0,6 bis 0,8%;
- Si = 0,6% ""_■■"-■ - Mn = 0,6%
- Cu = O,5%.
Man erhitzt die Stücke auf 1060°C und schmiedet sie bei
dieser Temperatur zu Kugeln von 5O mmtDurchmesser. Nach
dem Schmieden besitzen die geschmiedeten Kugeln eine Temperatur von 1020°C. Darauf werden die Kugeln abgeschreckt
bis zu einer Temperatur im Bereich von 300°C. Zum weiteren Abkühlen an der Luft werden dann diese
gehärteten Kugeln in einem Sammelbehälter aufbewahrt.
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Die so gehärteten Kugeln besitzen eine Brinellhärte zwischen 500 und 550 HB.
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Claims (8)
1) Geschmiedeter Brecherkörper aus Stahl mit einem hohen Gehalt an Kohlenstoff, dessen feines
martensitisches Gefüge bis in den Kern verläuft, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Gefüge, fein verteilt,
ein Misch-Karbid aus Eisen und Chrom des Typs (Fe, Cr)-,C eingebettet ist, dessen Anteil
zwischen 2 bis 6 Gew.% beträgt.
2) Brecherkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Gefüge aus Stahl 1,1 bis 2 Gew.%
Kohlenstoff und 0 bis 2 Gew.% Chrom enthalten sind.
3) Brecherkörper nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
dass in dem Gefüge aus Stahl 0,5 bis 2 Gew.% Silizium, 0 bis 1 Gew.% Kupfer und 0,5 bis 2 Gew.%
Mangan enthalten sind.
4) Brecherkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Gefüge aus Stahl
geringe Mengen spezieller Elemente, wie Bor, Titan oder Niob enthalten sind.
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DlpL-Phys. Heinrich Seids ■ Patentanwalt · Bierstadier Höhe IS · Pustfach J105 · 6200 Wiesbaden 1 · ® (0 6121) 56 S3
5) Verfahren zur Herstellung von Brecherkörpern nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch
die Schritte:
a) am Strang- oder Formguß wird ein Block oder Stück Eisen mit gewünschter Zusammensetzung auf eine
Temperatur im Bereich zwischen 900 bis 1100 C gebracht;
b) man nimmt ggf. ein Schneiden des Barrens in Stücke bei dieser Temperatur vor;
c) man führt das Schmieden der Stücke bei dieser Temperatur im Bereich zwischen 900 bis 11OO°C
durch.
6) Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass man von Eisen mit perlitischem Gefüge ausgeht.
7) Verfahren nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die geschmiedeten Kugeln direkt
einer Härtung in Öl oder Wasser, ohne vorheriges
Wiedererwärmen, unterworfen werden, bei einer Temperatur oberhalb des martensitischen Umwandlungspunktes
mit anschliessendem Abkühlen an der Luft.
909884/0804
Dipl.-Phys. Heinrich Seids · Patentanwalt · Bierstadter Höhe IS ■ Postfach 5105 . 6200 Wiesbaden 1 · @ (06121) 5653
8) Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet,
dass die Kugeln anschliessend bei einer Temperatur von 200 bis 5OO C angelassen werden.
0584/0804
' ORIGINAL INSPECTED
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