DE3108192A1

DE3108192A1 - Verfahren zur waermebehandlung von legierungsstahlmaterial

Info

Publication number: DE3108192A1
Application number: DE19813108192
Authority: DE
Inventors: Takuji Kondo; Yasuo Iruma Saitama Nakanishi; Kazunori Sayama Saitama Sakamoto
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 1980-03-05
Filing date: 1981-03-04
Publication date: 1981-12-24
Also published as: FR2477575B1; FR2477575A1; GB2073255B; IT1170775B; JPS56123322A; IT8147932A0; GB2073255A; BE887742A; IT8147932A1

Description

Dipi.-lng. H. MITSCHERLICH ** " U-80ÜÖ MOTlCHTN 22

Dipl.-Ing. K. GUNSCHMANN Steinsdorfstraße 10

Dr. re r. not. W. KÖRBER ^ ⁽⁰⁸⁹> ' ²⁹ « ⁸⁴

D ipl.-l ng. J. SCHMIDT-EVERS 31 08192

PATENTANWÄLTE

HONDA GIKEN KOGYO KABUSHIKI KAISHA
27-8, 6 chome, Jingumae, Shibuya-ku
Tokio / Japan

Verfahren zur Wärmebehandlung von Legierungsstahlmaterial

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Wärmebehandlung eines Legierungsstahlmaterials.

Bisher ist ein Wärmebehandlungsverfahren bekannt, bei welchem ein Flußstahlmaterial oder ein Legierungsstahl material, das auf eine hohe Temperartur von etwa 800 1200⁰C erhitzt ist und bei der Erhitzung einer Hartlötbehandlung unterworfen ist, stufenlos durch einen Wassermantel in einem Ofen auf eine normale Temperatur abgekühlt wird. Dieses Verfahren hat aber den Nachteil, daß die Zugfestigkeit des solch einem Wärmebehandlungverfahren unterworfenen Stahlmaterials niedriger wird als die Zugfestigkeit des Stahlmaterials vor der Wärmebehandlung, das heißt, des unbehandelten Stahlmaterials.

Zur Beseitigung dieses Nachteils ist ein Wärmebehandlungsverfahren vorgeschlagen worden, bei welchem ein zum Hartlöten auf die hohe Temperatur erhitztes Flußstahlmaterial oder Legierungsstahlmaterial auf einen Temperaturbereich von etwa 570 - 720 C abgekühlt wird und danach von diesem Temperaturbereich rasch abgekühlt wird, zum Beispiel durch Eintauchen in Wasser. (Japanische Patentanmeldung Showa 52-86602, ungeprüfte Veröffentlichung Showa 54--2194-3 der Patentanmeldung ).

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Es wird anerkannt, daß der genannte Nachteil des herkömmlichen Verfahrens gemäß diesem vorgeschlagenen Verfahren beseitigt .werden kann, aber es kommt häufig vor, daß eine vergleichsweise starke Deformation des resultierenden Stahlmaterials er-

/in

zeugt wird, und folglich muß seine Deformation'dem nachfolgenden Schritt ausgeglichen werden. Außerdem bringt dieses Verfahren die Schwierigkeit mit sich, daß das Kühlwasser zersetzt wird und aktiver Sauerstoff entsteht, wenn es das Stahlteil bei der hohen Temperatur von etwa 570° - 720 C kontaktiert und die Oberfläche des Stahlmaterials durch diesen Sauerstoff oxidiert wird; dadurch geht die helle Oberfläche verloren, und es wird ein nachfolgender Beizschritt zum Abwaschen oxidierter Substanzen benötigt.

Daher wird ein verbessertes Verfahren zur Wärmebehandlung angestrebt, durch welches ein gutes wärmebehandeltes Stahlmaterial erzeugt wird, ohne daß die erwähnten Nachteile auftreten.

Ein Gegenstand der Erfindung ist die Schaffung eines Verfahrens zur Wärmebehandlung eines Legierungsstahlmaterials, bei welchem die vorgenannten Nachteile vermieden werden, und bei welchem die Deformation des resultierenden wärmebehandelten Stahlmaterials bedeutend vermindert wird und keine Oxidation der Oberfläche des Legierungsstahlmaterials verursacht wird, so daß ein nachfolgender Schritt wie der Ausgleichsschritt oder der Beizschritt überflüssig wird.

Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß ein Legierungsstahlmaterial, das auf eine hohe Temperatur erhitzt ist und dabei einem Hartlöten unterworfen ist oder nicht, durch einen ersten Kühlschritt auf einen Temperaturbereich von etwa 400 56O⁰C abgekühlt wird und danach von diesem Temperaturbereich durch einen zweiten Kühlschritt mit einer Geschwindigkeit abgekühlt wird, die größer ist als die Geschwindigkeit in dem ersten Kühlschritt.

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Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnungen erläutert. Es zeigt:

Figur 1 ein Diagramm der Beziehung zwischen der

Temperatur, von welcher ein Legierungsstahlmaterial abzukühlen ist, und der erhöhten Oxidationsmenge des Produktes;

Figur 2 ein Diagramm der Beziehung zwischen der Temperatur, von welcher das Material abzukühlen ist, und dem Deformationsbetrag des Produktes;

Figur 3 ein Diagramm der Beziehung zwischen der Temperatur, von welcher das Material abzukühlen ist, und der Zugfestigkeit des Produktes;

Figur 4· ein Diagramm der Beziehung zwischen der Kühlgeschwindigkeit und der Zugfestigkeit; und

Figur 5 ein Diagramm der Hartlötfestigkeit des Produktes.

Der erfindungsgemäße Wärmebehandlungsprozess kann auf verschiedene Arten von Legierungsstahlmaterialien angewandt werden, von denen jedes einen Kohlenstoffstahl umfaßt, der eine oder mehrere Arten von verschiedenen Elementen, wie zum Beispiel Mn, Cr, P oder dgl. enthält. Die Erfindung wird nachfolgend aber hinsichtlich solcher Fälle erläutert,welche auf die drei Arten von Legierungsstahlmaterialien Mn-C-Fe, Mn-Cr-C-Fe und P-C-Fe angewandt sind.

Eine Hintergabel aus einer dieser Arten von Legierungsstahlmaterial wird an den vorbestimmten Abschnitten, die hartzulöten sind, mit Kupferlot oder Kupferlegierungslot oder dgl. belegt und wird dann in einen Glühofen eingebracht und auf eine Temperatur von etwa 800 - 1200 C auf bekannte Weise erhitzt. Danach wird die Gabel durch Durchleiten von Wasser durch einen Wassermantel, der in der Ofenwand gebildet ist, mit einer Kühlgeschwindigkeit abgekühlt, welche unterhalb 0,2C/s liegen kann. Zu dem Zeitpunkt, zu welchem die Temperatur auf einen Temperaturbereich von 165° - 4-00 C abgesenkt

ist, wird ein nichtoxidierendes Gas, wie zum Beispiel Stickstoffgas, zersetztes Ammoniakgas, ein umgewandeltes Gas von Propan oder dgl. durch einen Ventilator zwangsweise durch den Ofen geblasen zusätzlich zu der vorgenannten Wassermantelkühlung, so daß das Legierungsstahlmaterial, das heißt, die Hintergabel mit einer im Vergleich zu der Kühlgeschwindigkeit bei der vorgenannten alleinigen Wassermantelkühlung vergleichsweise höheren Kühlgeschwindigkeit von weniger als 0,3 C/s und gewöhnlich mit einer Kühlgeschwindigkeit von etwa

ο ο /wird

1 - 10 C/s abgekühlt:. Alternativ wird das Legierungsstahlglied von dem hohen Temperaturbereich von 565° - 4-00⁰C durch eine Flüssigkeitskühlung rasch abgekühlt in der Weise, daß es eingetaucht wird in die Kühlflüssigkeit, wie zum Beispiel Wasser, wässriges Phosphat oder dgl. oder daß seine Oberfläche mit diesen Mitteln beaufschlagt wird auf beliebige erwünschte Art, wie Gießen, Tropfen, Herabfließen, Besprühen oder dgl.. Zwar wird der Kühlvorgang des Legierungsstahlgliedes mit hoher Temperatur von der vergleichsweise niedrigen Kühlgeschwindigkeit in dem Zeitpunkt auf die vergleichsweise hohe Kühlgeschwindigkeit verändert, in welchen die Temperatur auf den Temperaturbereich von etwa 4-00 - 560 C <ibgesenkt worden ist. Anders ausgedrückt wird das Stahlglied dem ersten Kühlschritt und dem zweiten Kühlschritt unterworfen, wobei der Temperaturbereich von etwa 4-00 - 560 C als Grenze dazwischen liegt.

Der erste Kühlschritt wird also durchgeführt mit einem nichtoxidierenden Gas, das durch den Ofen bläst, oder mit einer Kombination der Anwendung des Wassermantels und des nichtoxidierenden Gases.

Der zweite Kühlschritt wird wie vorher erwähnt durch die Kombination der Verwendung des Wassermantels und des Gases oder durch die Flüssigkeitskühlung durchgeführt.

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Falls der erste Kühlschritt durch die Kombination der Verbindung des Wassermantels und des nichtoxidierenden Gases durch-

/ wird
geführt, beispielsweise mit einer Kühlgeschwindigkeit von 0,3 - 10 C/s, kann der zweite Kühlschritt mit einer Kühlgeschwindigkeit, welche höher ist als die oben erwähnte Kühlgeschwindigkeit in dem ersten Kühlschritt, leicht und vorzugsweise durch die Flüssigkeitskühlung in der gewünschten Weise erhalten werden, wie oben erwähnt.

Es ist üblich, daß eine rasche Kühlung mit einer Kühlgeschwindigkeit von 50 -200 C/s durch die Flüssigkeitskühlung erhalten wird.

Der Grund dafür, daß erfindungsgemäß das Stahlmaterial der hohen Temperatur durch den ersten Kühlschritt auf etwa unter 560 C abgesenkt wird, das heißt, genau unter 565 C als oberste Grenze, ist der, daß dies für den zweiten Kühlschritt wirksam ist, in welchem das Material der Flüssigkeitskühlung unterworfen wird.

Und zwar hat sich bei der Überprüfung verschiedener Oxidations· zustände der Oberfläche des Legierungsstahlmaterials, welche durch verschiede Änderungen der Temperatur erhalten wurden, von welcher aus der zweite Kühlschritt durch die Flüssigkeit begann, herausgestellt, daß, wie in Figur 1 gezeigt, bei Beginn der Flüssigkeitskühlung in dem Zustand, in welchem das Stahlmaterial eine Temperatur von mehr als 570 C aufweist, die Oberfläche des resultierenden Stahlmaterials oxidiert

wird,esseine Helligkeit verliert und ein oxidierter Film dar-.vvird³

auf gebildet'in solchem Ausmaß, daß der nachfolgende Beizschritt erforderlich wird, wogegen bei Beginn der Flüssigkeitskühlung in dem Zustand, in welchem das Stahlmaterial eine Temperatur von weniger als 565°C aufweist, der obige Nachteil nicht verursacht wird und die helle Oberfläche des resultierenden Stahlmaterials erhalten bleibt, so daß der nachfolgende Beizschritt minimiert werden kann und auf diese Weise ein gutes wärmebehandeltes Legierungsstahlmaterial mit

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Sicherheit erhalten werden kann. '

Ein anderer Grund dafür, warum die rasche Kühlung im zweiten * Kühlschritt bei dem Zustand beginnt, in welchem die Temperatur des Legierungsstahlmaterials höchstens etwa 560⁰C beträgt, ist der, daß dies, wie in Figur 2 gezeigt, sicherstellt, daß ein Deformationsbetrag in Relation beispielsweise zu einer vorbestimmten Breite L der Hintergabel innerhalb eines zulässigen Bereichs von - 2 mm liegt. Wenn jedoch die rasche Kühlung von dem Temperaturzustand der Hintergabel von oberhalb 57O⁰C durchgeführt wird, überschreitet der Deformationsbetrag den zulässigen Bereich, so daß dafür nachträglich ein Kompensationsschritt erforderlich wird.

ri liegt der Grund dafür, daß die Erfindung speziell " *

anwendbar ist auf das Legierungsstahlmaterial und daß der

erste Kühlschritt des Legierungsstahlmaterials der hohen Temperatur auf 4-00⁰C nach unten begrenzt ist und dann von diesem . Zeitpunkt an der zweite Kühlscftritt durchgeführt wird, in folgendem: wie in Figur 3 gezeigt, hat sich herausgestellt, daß das 'erf indungsgemäße Verfahren nicht wirksam ist zur Verbesserung der mechanischen Festigkeit eines mit D bezeichneten KohlenstoffStahls, und selbst im Fall des Legierungsstahls wird, wenn die Temperatur im ersten Kühlschritt auf unterhalb 35O⁰C abgesenkt wird, das resultierende Produkt niedri- \ ger in seiner mechanischen Festigkeit als das unbehandelte Legierungsstahlmaterial vor Durchführung der erfindungsgemäßen Wärmebehandlung, und d,iher kann dir; Vor Ix;;· .'serum/ der * mechanischen Festigkeit des Legierungsstahlprodukts nur orzielt ^.erden, wenn seine Temperatur im ersten Kühlschritt auf . oberhalb etwa 40O⁰C beschränkt wird.

Die in Figur 3 gezeigten Versuche sind ausgeführt mit einem Legierungsstahlmaterial A mit Fe, 1,4-3» Mn, 0,18% P, ferner einem Legierungsstahlmaterial B mit Eisen, 1,2% Mn, 0,6% Cr, 0,06% C, sowie einem Legierungsstahlmaterial C mit Fe, 0,1% P, 0,07% C und ferner mit einem Flußstahl D mit Fe und 0,07% C, *r

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welche als Rohmaterialien zur Wärmebehandlung verwendet wurden. Jedes dieser Rohmaterialien, einer Hochtemperaturbehandlung bei 115O⁰C zum Hartlöten unterworfen, wurde durch die Wassermantelkühlung mit einer Kühlgeschwindigkeit von l°C/s abgekühlt auf die vorbestimmten Temperaturpunkte, wie in der gleichen Figur gezeigt, von etwa 55O⁰C und anderen und dann dem zweiten Kühlschritt mit einer Kühlgeschwindigkeit von 150 C/s unterworfen durch Eintauchen in Wasser. Die Kennlinien der Zugfestigkeit der Produkte sind durch die gestrichelten Kurven A', B' und C' gezeigt. Jedes der oben genannten Rohmaterialien, der gleichen Hochtemperaturbehandlung bei 1150 C zum Hartlöten unterworfen, wurde in der Temperatur abgesenkt auf vorbestimmte Temperaturpunkte von etwa 55O⁰C und andere durch eine Wassermantelkühlung und ein Durchblasen von nichtoxidierende m Gas mit einer Kühlgeschwindigkeit von 4- C/s und wurde dann rasch abgekühlt durch Eintauchen in. Wasser mit einer Kühlgeschwindigkeit von 150 C/s. Die Kennlinien der Zugfestigkeit dieser Produkte sind durch die ausgezogenen Kurven A,B,C und strichlierte Kurve D gezeigt.

Wie aus dieser Figur ersichtlich, hat sich herausgestellt, daß gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren der Flußstahl in seiner mechanischen Festigkeit nicht verbessert wird und das wärmebehandelte Produkt eher eine wesentlich niedrigere mechanische Festigkeit als das unbehandelte Material erhält, aber sämtliche Legierungsstahlmaterialien werden in ihrer Zugfestigkeit verbessert im Vergleich zu den entsprechenden unbehandelten Materialien, wenn der zweite Kühlschritt bei einer Temperatur der Materialien von wenigsten nahezu 400 C beginnt.

Wie aus der gleichen Figur ersichtlich, ist auch bestätigt worden, daß bei Anwendung einer Zwangskühlung in den beiden Stufen die Zugfestigkeit sämtlicher Stahlmaterialien mehr erhöht wird als in dem Fall, in welchem eine natürliche Kühlung und eine Zwangskühlung in den zwei Stufen durchgeführt werden.

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Entsprechend den in Figur 4- gezeigten Versuchen ist bestätigt worden, daß die Zugfestigkeit des wärmebehandelten Legierungsstahlproduktes nur dann höher wird als die des unbehandelten Materials, wenn der zweite Kühlschritt mit einer Kühlqeschwindigkeit von mehr als 0,3 C/s erfolgt. Als typisches Beispiel wurde jeder der Legierungsstähle A, B, C von 500 unter Verwendung eines zwangsweise durch den Ofen geblasenen nichtoxidierenden Gases gekühlt,wobei die Kühlgeschwxndigkeit auf verschiedene Werte verändert wurde. Die Zugefestigkeit der resultierenden Produkte wurde mit derjenigen der unbehandelten Materialien verglichen und'so Figur 4- erhalten.

An einem hartgelöteten Abschnitt eines hartgelöteten Legierungsstahlproduktes wurde die Bindungsstärke gemessen. Und zwar wurde ein hartgelötetes Teststück wiederholt mit einer Biegespannung belastet und die Beziehung erhalten zwischen der Anzahl der Wiederholungen und der Belastungsspannung bis zum Bruch. Dieses Ergebnis ist verglichen mit demjenigen eines mit Schutzgas geschweißten Produktes, um Figur 5 zu erhalten. Daraus ist ersichtlich, daß die Hartlötfestigkeit A des wärmebehandelten Produktes ausgezeichnet ist im Vergleich zu der Schutzgas-Schweißfestigkeit B.

Obwohl der Grund, aus welchem das erfindungsgemäße Wärmebehandlungsverfahren insbesondere bei einem Legierungsstahlmaterial wirksam ist, nicht klar ist, kann angenommen worden, daß durch den zweistufigen Kühlvorgang insbesondere eines oder mehrere der zugefügten Elemente, wie zum Beispiel Mn, Cr, P und andere, die in dem Material enthalten sind, dahingehend wirken, daß sie ihre feste Lösung mit Eisen festigen und komplexe Strukturphasen von Martensit und Ferrit schaffen und die mechanische Festigkeit des Stahls verbessern und die Verbesserung der Zähigkeit durch das Ferrit bieten.

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Soweit Mn betroffen ist, wird die dem Material dadurch erteilte mechanische Verfestigungswirkung sehr klein, wenn die zugefügte Menge unterhalb von 0,7% liegt, und wenn sie oberhalb von 2% liegt, kann keine ansehnliche Verbesserungswirkung an mechanischer Festigkeit erkannt werden und wird eine Verminderung der Verarbeitungseigenschaft und eine Schwierigkeit bei der Stahlherstellung bewirkt. Also ist der vorgenannte Bereich für die Hinzufügungsmenge vorzuziehen.

Soweit Cr betroffen ist, wird ähnlich wie im Fall von Mn keine merkliche Verbesserung an mechanischer Verfestigungswirkung herbeigeführt, wenn die Hinzufügungsmenge oberhalb von 1,5% liegt und eine Schwierigkeit bei der Stahlherstellung bewirkt, und daher ist eine Hinzufügungsmenge im Bereich von 0,1 - 1,5% vorzuziehen.

Was P anbelangt, wird die Verbesserung in der Härtungswirkung des Stahls vermindert, wenn die Hinzufügungsmenge unterhalb von 0,05% liegt, und wenn sie über 0,15% liegt, wird das Produkt brüchig, und daher ist der vorgenannte Bereich für die Hinzufügungsmenge vorzuziehen.

Das durch das erfindungsgemäße Verfahren wärmebehandelte Legierungsstahlmaterial liegt sowohl in der Zugfestigkeit als auch im Fließpunkt um etwa 10 - 60% höher als herkömmliche Legierungsstähle hoher Zugfestigkeit auf dem Markt.

Wenn bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ein beliebiges nichtoxidierendes Gas von umgewandeltem Gas von Propan,Butan oder dgl. verwendet wird, dessen Taupunkt +10 - 20 C beträgt, wird eine Entkohlungsschicht von weniger als 0,1 mm Dicke an der Oberfläche des Legierungsstahl gebildet und seine Zähigkeit verbessert.

Beispiel 1

Eine Hintergabel, die aus einem Legierungsstahlmaterial mit 0,4% C, 1,8% Mn und außerdem Eisen besteht, wird an ihren hartzulötenden vorbestimmten Kontaktabschnitten mit Kupferlot besetzt. Die Hintergabel wird zunächst vorgewärmt durch Einführen in eine Vorheizkammer eines Ofens mit einer Atmosphäre von nichtoxidierendem Gas, beispielsweise einem umgewandelten Propangas, welches eine Mischung von 8% Wasserstoff, 73% Stickstoff, 10% Kohlenmonoxid und 9% Kohlendioxid umfaßt. Dann wird die Hintergabel in die Hauptkammer des Ofens verschoben und in der nichtoxidierenden Gasatmosphäre 1-3 Minuten lang auf 1100 - 1150 C erhitzt, wodurch das Kupferlot geschmolzen wird und die Kontakabschnitte verfüllt werden. Dann wird die Hintergabel in eine Ab !kühl kammer mit Wassermantel eingebracht und abgekühlt durch Hindurchleiten von Wasser von etwa 20 C und durch ein nichtoxidierendes Gas von etwa 20 C, das durch ein Gebläse zwangsweise hindurchgeleitet wird, so daß die Hintergabel in dem Ofen mit einer Kühlgeschwindigkeit von 4°C/s auf etwa 550 C abgekühlt werden kann. Danach wir die Hintergabel in eine zweite Kühlkammer eingebracht und wird durch Hindurchblasen eines nichtoxidierenden Gases von etwa 30 C mit einer Kühlgeschwindigkeit von 6 C/s mittels eines Gebläses abgekühlt. Nach Abkühlung auf eine normale Temperatur wird die Hinterqabel aus dem Ofen als ein Legierungsstahlprodukt herausgenommen.

Das erfindungsgemäße Produkt, das unbehandelte Material aus dem gleichen Material sowie ein Produkt, welches in einem herkömmlichen Ofenkühlverfahren erhalten wurde, in dem das Material von der hohen Temperatur stufenlos auf eine normale Temperatur abgekühlt wird unter Verwendung eines Wassermantels in einem Ofen, wurden in ihrer mechanischen Festigkeit gemessen, um die in der folgenden Tabelle 1 gezeigten Ergebnisse zu erhalten.

Tabelle 1

	Zugfestigkeit	kg/mm	Fl	ießpunkt	Dehnung
Unbehandeltes Material	65	kg/mm	52	2 kg/mm	18%
Produkt gemäß Erfindung	76	I / ² kg /mm	63	kg /mm	12%
Produkt gemäß herkömmlichem Verfahren	56		kg /mm	2 3%

Beispiel 2

Ein Legierungsstahlmaterial von 1 mm Dicke mit 0,05% C, 0,13% P und dazu Fe wird 2-3 Minuten lang in der Hauptheizkammer des Ofens mit einer Atmosphäre von verwandeltem Propangas auf 1100° - 1150°C erhitzt und wird dann in eine Ofenkühlkammer mit Wassermantel eingebracht und durch den Wassermantel (etwa 2O⁰C) und durch den Wind von nichtoxidierendem Gas mit einer Kühlgeschwindigkeit von 4-°C/s abgekühlt. Nach Absenkung der Temperatur auf nahezu 480 C wird das Material in eine Schnellkühlkammer eingebracht und in dieser Kammer in Wasser getaucht mit einer Kühlqeschwindigkeit von 100 - 200 C/s, um es auf Normal tempera tür abzukühlen. Dann wird das Material als fertiges Produkt herausgeholt.

Die mechanische Festigkeit des Materials wird gemessen, um die in der folgenden Tabelle 2 gezeigten Ergebnisse zu erhalten

Tabelle 2

	Zugfestigkeit	kg/mm	Fl	ießpunkt	Dehnung
Unbehandeltes Material	39	kg/mm	29	2 kg/mm	35%
Produkt gemäß Erfindung	51	kg /mm	37	kg/mm	30%
Produkt gemäß herkömmlichem Verfahren	38	28	2 kg /mm	37%

Beispiel 3

Ein Legierungsstahlmaterial mit 0,06% C, 1,30% Mn, 1,0% Cr und außerdem Fe wird der Wärmebehandlung wie das Material in dem vorhergehenden Beispiel 2 unterworfen und seine mechanische Festigkeit wird gemessen, um die in der folgenden Tabelle 3 gezeigten Ergebnisse zu erhalten. Die gleichen Ergebnisse werden auch erhalten, wenn das nichtoxidierende Gas durch zersetztes Ammoniakgas ersetzt wird.

Tabelle 3

	Zugfestigkeit	kg/mm	Fl	ießpunkt	Dehnunq
Rohmaterial	52	kg/mm	28	kg /mm	32%
Produkt gemäß Erfindung	60	kg/mm	48	kg/mm	23%
Produkt gemäß herkömmlichem Verfahren	45	25	kg/mm	35%

Beispiel 4

Ein Legierungsstahlmaterial mit 0,14% C, 1,8% Mn und außerdem Fe wird in der Ofenhauptkammer in einer Atmosphäre von verwandeltem Butangas 1-3 Minuten lang auf 1100° - 1150⁰C erhitzt und danach in eine Kühlkammer eingebracht und durch einen Wassermantel von etwa 3O⁰C mit einer Kühlgeschwindigkeit von 0,2°C/s in seiner Temperatur auf etwa 53O⁰C abgesenkt, und danach wird das Material durch den Wassermantel von 30 C und das vorgenannte Einblasen von nichtoxidierendem Gas von etwa 200°C auf Zimmertemperatur abgekühlt.

Das so erhaltene Produkt wird in seiner mechanischen Festigkeit gemessen im Vergleich mit einem unbehandelten Legierungsstahlmaterial der gleichen Zusammensetzung vor der Wärmebehandlung sowie einem herkömmlichen Produkt, welches durch das herkömmliche Verfahren erhalten wurde, um die in der folgenden Tabelle 4 gezeigten Ergebnisse zu erhalten.

Tabelle 4

	Zugfestigkeit	Fl	ießpunkt	Dehnung
Unbehandeltes Material	2 57 kg/mm	44	kg/mm	23%
Produkt gemäß Erfindung	58 kg/mm	45	2 kg/mm	23%
Produkt gemäß herkömmlichem Verfahren	2 50 kg/ mm	39	2 kg/mm	2 6%

Erfindungsgemäß wird also das auf eine hohe Temperatur erhitzte Legierungsstahlmaterial durch einen ersten Kühlschritt auf einen Temperaturbereich von etwa 400° - 56O⁰C abgekühlt und wird danach durch einen zweiten Kühlschritt abgekühlt mit einer Kühlgeschwindigkeit, welche größer ist als die Kühlgeschwindigkeit in dem ersten Kühlschritt, so daß ein wärmebehandeltes Legierungsstahlprodukt erhalten werden kann, dessen Oberflächenzustand erhalten bleibt, und das in seiner mechanischen Festigkeit verbessert ist bei merklich geringerer Deformation.

Der Patentanwalt

Claims

Dipl.-Ing. H. MITSCHERLICH "" 15.8CCO MQ-NCMiN Dipl.-Ing. K. GUNSCHMANN Steinsdorfstraße Dr. re r. η at. W. KÖRBER 'S* (089> * 29 66 Dipl.-Ing. J. SCHMIDT-EVERS Patentanwälte 4. März 1981 HONDA GIKEN KOGYO KABUSHIKI KAISHA 27-8, 6-chome, Oingumae, Shibuya-ku Tokio / 3apan Ansprüche:

1. Verfahren zur Wärmebehandlung eines Legierungsstahl materials, dadurch gekennzeichnet, daß ein Legierungsstahlmaterial, das auf eine hohe Temperatur erhitzt ist und dabei einem Hartlöten unterworfen ist oder nicht, durch einen ersten Kühlschritt auf einen Temperaturbereich von etwa 400 bis 560 C abgekühlt wird und danach von diesem Temperaturbereich durch einen zweiten Kühlschritt mit einer Geschwindigkeit abgekühlt wird, die größer ist als die Geschwindigkeit in dem ersten Kühlschritt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Kühlschritt mit einer Wassermantelkühlung, einer Kühlung durch nicht^oxidierendes Gas oder einer kombinierten Anwendung von beiden durchgeführt wird und der zweite Kühlschritt unter kombinierter Anwendung einer Wassermantelkühlung und einer Kühlung mit nichtoxidierendem Gas oder einer flüssigen Kühlung durchgeführt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das auf die hohe Temperatur von etwa 800 bis 1200 C erhitzte Legierungsstahlmaterial durch eine Wassermantelkühlung auf einen Temperaturbereich von etwa 400 bis 56O⁰C abgekühlt wird und danach durch Wassermantelkühlung und eine Kühlung mit nichtoxidierendem Gas mit einer Kühlgeschwindigkeit von mehr als 0,3 C/s abgekühlt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Legierungsstahlmaterial mit der hohen Temperatur von etwa 800° bis 1200°C auf den Temperaturbereich von etwa 4-00° bis 560 C abgekühlt wird mit einer Kühlgeschwindigkeit von 0,3 bis 10°C/s durch eine Wassermantelkühlung oder eine Kühlunq mit nichtoxidierendem Gas oder eine Kombination von beiden und danach mit der Kühlgeschwindigkeit abgekühlt wird, welche größer ist als die vorherige Kühlgeschwindigkeit, und zwar mit einer Geschwindigkeit von 100 - 200 C/s ,indem es mit einem Kühlfluid in Kontakt gebracht wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Legierungsstahlmaterial mit der hohen Temperatur von etwa 800° - 1200⁰C auf den Temperaturbereich von etwa 400°- 560 C abgekühlt wird durch einen Wassermantel mit einer Kühlgeschwindigkeit von 1 C/s und danach mit einer Kühlgeschwindigkeit von 150 C/s durch eine Flüssigkeitskühlung abgekühlt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Legierungsstahlmaterial mit der hohen Temperatur von etwa 800° - 1200°C auf den Temperaturbereich von 4-00° - 560°C abgekühlt wird durch einen Wasssermantel und ein nichtoxidierendes Gas mit einer Kühlgeschwindigkeit von 4°C/s und danach mit einer Kühlgeschwindigkeit von 150 C/s durch eine Flüssigkeitskühlung abgekühlt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Leqierungsstahlmaterial von 1100° - 115O⁰C auf etwa 550⁰C abgekühlt wird durch einen Wassermantel von etwa 20 C und ein nichtoxidierendes Gas von etwa 200 C mit einer Kühlgeschwindigkeit von 4· C/s und danach durch den Wassermantel von etwa 20 C und ein nichtoxidierendes Gas von etwa 30 C mit einer Kühlgeschwindigkeit von 6 C/s abgekühlt wird.

8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Legierungsstahlmaterial von 1100° - 115O⁰C auf etwa

480 C abgekühlt wird durch einen Wassermantel von etwa 2O⁰C und ein nichtoxidierendes Gas von etwa 20⁰C mit einer Kühlgeschwindigkeit von 4 C/sec. und danach durch Eintauchen in eine Flüssigkeit mit einer KühIqeschwindigkeit von 100° 200 C/s auf eine normale Temperatur abgekühlt wird.

9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Legierungsstahlmaterial von 1100° - 1150°C auf etwa 530 C abgekühlt wird durch einen Wassermantel von etwa 30 C mit einer Kühlgeschwindigkeit von 0,2 /s und danach durch den Wassermantel und ein nichtoxidierendes Gas von etwa 200 C mit einer Kühlgeschwindigkeit von 0,3°C/s abgekühlt wird.

10. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das auf den Temperaturbereich von 400 - 560 C abgekühlte Legierungsstahlmaterial abgekühlt wird durch Eintauchen in eine Flüssigkeit,wie zum Beispiel Wasser, eine wässrige Phosphatlösung oder dgl. oder durch Besprühen oder dgl. .

11. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das auf den Temperaturbereich von 400 - 560 C abgekühlte Legierungsstahlmaterial abgekühlt wird, indem es in Kontakt gebracht wird mit einem nichtoxidierenden Gas, wie zum Beispiel Stickstoffgas, zersetztem Ammoniakgas, einem umgewandelten Gas von Propan, Butan oder dgl., als ein mittels eines Ventilators erzwungener Strom.

12. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Legierungsstahlmaterial 0,7 - 2,0 Gewichtsprozente Mn, 0,02 - 0,5 Gewichtsprozente C und im übrigen Fe umfaßt.

13. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Legierungsstahlmaterial aus 0,7 - 2,0 Gewichtsprozent Mn, 0,02 - 0,5 Gewichtsprozent C, 0,1 - 1,5 Gewichtsprozent Cr und aus Eisen besteht.

14·. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Legierungsstahlmaterial aus 0,05 - 0,15 Gewichtsprozent P, 0,02 - 0,5 Gewichtsprozent C und aus Eisen bestehnt.

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