DE3326642A1

DE3326642A1 - Verfahren zur herstellung eines schmiedestueckes aus einer niedriglegierten stahllegierung

Info

Publication number: DE3326642A1
Application number: DE19833326642
Authority: DE
Inventors: Des Erfinders Auf Nennung Verzicht
Original assignee: Berchem and Schaberg GmbH
Current assignee: Berchem and Schaberg GmbH
Priority date: 1983-07-23
Filing date: 1983-07-23
Publication date: 1985-02-07
Also published as: IT8421957A0; GB2143763B; JPS6044142A; US4644776A; KR850001042A; GB2143763A; ES534480A0; ES8503985A1; FR2549490A1; GB8416826D0; DE3326642C2; IT1196193B

Description

Andrejewski, Honke & Partner, Patentanwälte in Essen

Die Erfindung bezieht sich gattungsgemäß auf ein Verfahren : zur Herstellung eines Schmiedestückes, insbesondere eines Gesenkschmiedestückes, aus einer für die Herstellung von

Schmiedestücken eingerichteten, niedriglegierten Stahlle- ^:

gierung mit einem Kohlenstoffgehalt von unter 0,6 %, i

wobei ein Rohling auf eine Temperatur oberhalb des ! A_c3-Punktes erwärmt, beim Schmieden einer Formänderung

unterworfen und gesteuert abgekühlt wird, ;

wobei die Formänderung insgesamt, bezogen auf die Ausgangs- ! form des Rohlings, im Bereich von 10 bis 80 % liegt. Die ' Formänderung ist hier definiert als Querschnittsverhältnis der jeweiligen Flächen in Umformrichtung vor und nach der Umformung, Gesteuerte Abkühlung meint insbesondere gesteuerte Abkühlung aus der Schmiedewärme heraus (vergl. Berchem, Wilkus "Eine einmalige Hitze genügt" in Konstruktion & Design, Februar 1983, S, 32 - 35), Die Abkühlungsgeschwindigkeit richtet sich grundsätzlich nach der ausgewählten Stahllegierung. Der Stahllegierung ist nach der herrschenden Lehre auch, eine Schmiedetemperatür zugeordnet, die stets über j 1100° C liegt. Die erreichten mechanischen Werte (Zugfestigkeit, Bruchdehnung, Streckgrenze) lassen sich durch Variation der Abkühlgeschwindigkeit verändern, doch läßt sich für eine ausgewählte Stahllegierung - ohne Beeinträchtigung von Zugfestigkeit und/oder Bruchdehnung - eine bestimmte Streck- " grenze nicht überschreiten. Eine für das gattungsgemäße Verfahren übliche Stahlqualität ist zum Beispiel der Werkstoff C 38 BY.

Andrejewski, Honke & Partner, Patentanwälfe in Essen

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das gattungsgemäße Verfahren so zu führen, daß ohne Beeinträchtigung von Zugfestigkeit und/oder Bruchdehnung eine beachtlich erhöhte Streckgrenze erreicht wird.

Zur Lösung dieser Aufgabe lehrt die Erfindung, daß zumindest 10 % der Formänderung bei einer reduzierten Schmiedetemperatur durchgeführt wi-rd, die 1060° C oder weniger beträgt, und daß an diese Formänderung bei reduzierter Schmiedetemperatur die gesteuerte Abkühlung angeschlossen wird. Im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens kann die Formänderung in einem Schmiedeschritt durchgeführt werden. In diesem Fall lehrt die Erfindung, daß der gesamte Schmiedeschritt bei der reduzierten Schmiedetemperatur durchgeführt wird. Im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens kann aber auch mit η Schmiedeschritten, η - 2, gearbeitet werden. Bei dieser Arbeitsweise lehrt die Erfindung, daß die Schmiedeanfangstemperatur so gewählt wird und η - 1 der Schmiedeschritte so geführt werden, daß sich dabei eine Schmiedetemperatur von 1060° C oder weniger einstellt, und daß mit dieser Temperatur als reduzierter Schmiedetemperatur der n-te Schmiedeschritt mit zumindest 10 % der Formänderung durchgeführt wird. - Ist bei dieser Verfahrensweise η = 2, so handelt es sich um ein zweistufiges Schmiedeverfahren. Es versteht sich, daß bei dieser Verfahrensweise mit η Schmiedeschritten stets aus einer Schmiedewärme heraus gearbeitet wird.

Das erfindungsgemäße Verfahren führt bei allen üblichen, niedriglegierten Stahllegierungen, die für die Herstellung

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von Schmiedestücken eingerichtet sind, zu der angegebenen Qualitätsverbesserung durch Erhöhung der Streckgrenze. Das beruht auf der Kombination der Verfahrensschritte Reduzierung der Schmiedetemperatur gegenüber dem für die ausgewählte Stahllegierung typischen Wert einerseits und Formänderung von zumindest 10 % bei dieser reduzierten Schmiedetemperatur andererseits, zu einem besonderen thermomechanischen Schmieden. Dabei kann mit einem Rohling gearbeitet werden, der aus einem mikrolegierten Stahl besteht. Arbeitet man nach dem erfindungsgemäßen Verfahren, so kommt man jedoch auch dann zu Werten für die Streckgrenze, wie sie üblicherweise nur mit mikroIegierten Stählen erreicht werden, wenn durch Mikrolegierung präparierte Stahllegierungen nicht eingesetzt werden. Nach bevorzugter Ausführungsform wird daher mit einem Rohling gearbeitet, der bei dem angegebenen Kohlenstoffgehalt lediglich die üblichen Begleitelemente, nicht aber die typischen Präparationselemente einer Mikrolegierung (z. B. Vanadin oder seltene Erden) enthält.

Ausführungsbeispiel:

Für spezielle Kraftfahrzeugbauteile die hoch beansprucht werden, wird üblicherweise der Werkstoff C 38 BY (vergl. ...) eingesetzt. Eine Prüfvorschrift für aus diesem Werkstoff hergestellte Bauteile möge lauten:

Zugfestigkeit 620 - 800 N/mm², Bruchdehnung A₁. mind. 18,0 %,

Andrejewski, Honke & Partner, Patentanwähe in Essen

Streckgrenze R _Q ₂ mind. 420 N/mm .

Wird ein aus dem angegebenen Werkstoff aufgebauter Rohling in klassischer Weise mit einer spezifischen Querschnittsänderung von insgesamt 120 % geschmiedet, so erreicht man die folgenden Werte:

Zugfestigkeit	0,	2	734	N/mm²,
Bruchdehnung A₅		20,	7 %,
Streckgrenze R		398	N/mm².

Es zeigt sich, daß die Zugfestigkeit auf keinen höheren Wert als ca,. 730 N/mm angehoben werden kann, wenn ein ausreichender Sicherheitsabstand von der vorgeschriebenen Bruchdehnung bewahrt werden soll. Die gemäß angegebener Prüfvorschrift vorgegebene Streckgrenze ist jedoch nicht erreichbar« Auch durch Variation der Abkühlgeschwindigkeit kommt man nicht zu dem geforderten Wert,

Arbeitet man nach der Lehre der Erfindung, so kommt man demgegenüber zu den folgenden Werten;

Zugfestigkeit 748 N/mm²,

Bruchdehnung A₅ 22,8 %,

Streckgrenze R^₉ 454 N/mm ,

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Im einzelnen wird dabei wie folgt vorgegangen:

Die Schmiedeanfangstemperatur bei induktiver Erwärmung wird festgesetzt auf 1250° C, um bauteilspezifisch Temperaturabfall der Vorformoperationen in mehreren Stufen auffangen zu können (Walzen und Biegen in insgesamt 6 Operationen). Erfindungsgemäß wird der Rohling dann in einer Gravur ausgeschmiedet mit einer' maximalen Einsatztemperatur in die Gravur von 1060° C und der vorgegebenen querschnittsspezifischen Formänderung mit dem vorgegebenen Mindestwert in dieser letzten Schmiedeoperation, Anschließend erfolgt die geregelte Abkühlung nach dem üblichen Stand der Technik.

Zu ähnlichen Verbesserungen kommt man bei anderen Werkstoffen. Die systematische Untersuchung zeigt, daß überraschenderweise bei niedriglegierten Stählen mit bis zu 0,6 % Kohlenstoff und den üblichen Mengen an Begleitelementen bei gleichem Gefügebefund durch die Lehre der Erfindung (nämlich Absenken der Schmiedetemperatur und Durchführung spezifischer Formänderung bei reduzierter Schmiedetemperatur) wesentlich bessere Werte für die Streckgrenze erreicht werden, ohne daß eine Beeinträchtigung der Werte für die Zugfestigkeit und/oder Bruchdehnung in Kauf genommen werden müßte,

Gegenstand der Hilfsgebrauchsmusteranmeldung sind nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Schmiedestücke,

Claims

Ändrejewski, Honke & Partner 3326642 Patentanwälte

Diplom-Physiker

Dr. Walter Ändrejewski

Diplom-Ingenieur

Dr.-Ing. Manfred Honke

Diplom-Physiker

Dr. Karl Gerhard Masch

Anwaltsakte:

60 319/MB-

4300 Esten 1, Theaterplatz 3, Pottf. 100254

7. Juni 1983

Patentanmeldung
Berchem & Schaberg GmbH
Am Dördelmannshof 5
4650 Gelsenkirchen

"Verfahren zur Herstellung eines Schmiedestückes aus einer niedriglegierten Stahllegierung"

Patentansprüche:

M .JVerfahren zur Herstellung eines Schmiedestückes, insbesondere eines Gesenkschmiedestückes, aus einer für die Herstellung von Schmiedestücken eingerichteten, niedriglegierten Stahllegierung mit einem Kohlenstoffgehalt von unter 0,6 %

wobei ein Rohling auf eine Temperatur oberhalb des A₃-Punktes erwärmt, beim Schmieden einer Formänderung unterworfen und gesteuert abgekühlt wird,

Andrejewski, Honke & Partner, Patentanwälte in Essen

wobei die Formänderung insgesamt, bezogen auf die Ausgangsform des Rohlings, im Bereich von 10 bis 80 % liegt, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest 10 % der Formänderung bei einer reduzierten Schmiedetemperatur durchgeführt wird, die 1060° C oder weniger beträgt, und daß an diese Formänderung die gesteuerte Abkühlung angeschlossen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 in der Ausführungsform, bei der die Formänderung in einem Schmiedeschritt durchgeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der gesamte Schmiedeschritt bei der reduzierten Schmiedetemperatur durchgeführt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 in der Ausführungsform mit η Schmiedeschritten, η = 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schmiedeanfangstemperatur so gewählt wird und η - 1 der Schmiedeschritte so geführt werden, daß sich dabei eine Schmiedeendtemperatur von 1060° oder weniger einstellt, und daß mit dieser Temperatur als reduzierter Schmiedetemperatur der n-te Schmiedeschritt mit zumindest 10 % der Formänderung durchgeführt wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß mit einem Rohling gearbeitet wird, der aus einem mikrolegierten Stahl besteht.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß mit einem Rohling gearbeitet wird, der bei dem angegebenen Kohlenstoffgehalt lediglich die üblichen Begleitelemente aufweist.