DE2927676A1 - Geschmiedeter brecherkoerper aus stahl - Google Patents

Geschmiedeter brecherkoerper aus stahl

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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.
I"-'-- ■ ■ - ■ i
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.
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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:
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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Dlpl.-Phys. HeinriA Seids · Patentanwalt. Bierstadter Höhe IS . Postfadi 5105 · 6200 Wiesbaden 1 · ξ? (06121) 565382
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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Dipl.-Phys. Heinrich Seids ■ Patentanwalt · 6200 Wiesbaden χ · Bierstadter Höhe 15 · Postfach 5105 * 5?(o 6% 21) 56 53
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-
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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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Dipl.-Phys. Heinrich Seids · Patentanwalt · 6200 Wiesbaden 1 · Bierstadter Höhe 15 · Postfach 51 05 · ζ?(ο 6ι ζϊ) 56 53 82
Die so gehärteten Kugeln besitzen eine Brinellhärte zwischen 500 und 550 HB.
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Claims (8)

2927676 PATENTANWALT DIPL.-PHYS. HEINRICH SEIDS 62 Wiesbaden · Bierstadter Höhe 15 · Postfach 12068 · Telefon (0 6121) 56 53 82 Postscheck Frankfurt/Main 1810 08 - 602 · Bank Deutsche Bank 395 63 72_ · Nass. Sparkasse 108 00 30 Societe Anonyme dite: Wiesbaden, den 06. Juli 19 ACIERIES THOME-CROMBACK A 167 ud/rd P atentanssprüche
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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