DE4321477C2

DE4321477C2 - Zahnrad zur Verwendung in Kraftfahrzeugen und Verfahren zu seiner Herstellung

Info

Publication number: DE4321477C2
Application number: DE4321477A
Authority: DE
Inventors: Kiyoshi Fukui; Shigeaki Yamanaka
Original assignee: Kubota Iron and Machinery Works Ltd; Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Kubota Iron and Machinery Works Ltd; Nippon Steel Corp
Priority date: 1992-06-30
Filing date: 1993-06-28
Publication date: 1996-03-21
Anticipated expiration: 2013-06-29
Also published as: US5310432A; DE4321477A1; JPH06323399A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Zahnrad und ein Verfahren zu seiner Herstellung. Insbesondere betrifft die Erfindung ein Zahnrad bzw. einen Zahnkranz, d. h. ein Getrieberad zur Verwendung in automatischen Über setzungen bzw. Getrieben oder Kupplungen von Kraftfahrzeugen sowie ein Zahnrad zur Verwendung bei einem Antriebsflansch von Anlaßvorrichtun gen in Kraftfahrzeugen.

Antriebsflanschzahnräder mit einem Durchmesser von 200 mm oder mehr wurden hergestellt durch Pressen einer Platte zur Bildung einer dünnen Scheibe, Ausbilden eines Zahnkranzes im Randbereich eines Rings, Ein zwängen der Scheibe in den Ring und Befestigen dieser durch Schweißen. Gegebenenfalls wird eine Rotationsnabe ebenso durch Schweißen an der Scheibe befestigt.

Weitere Verfahren sind in den japanischen Patentveröffentlichungen Nr. 54-44259/1979 und 54-20190/1979 beschrieben, bei denen ein dicker Bereich entlang des Umfangs der Platte aus einer mehrfach gefalteten dünnen Platte gebildet wird.

Ein weiteres Verfahren wird im deutschen Patent 38 19 957 beschrieben, bei dem der Randbereich einer Scheibe durch Falten oder Drücken des Scheibenrands verdickt wird und dann Zahnradzähne in der Randoberflä che gebildet werden.

Die ungeprüfte offengelegte japanische Gebrauchsmusteranmeldung Nr. 1-161252/1989 beschreibt eine Aufspannvorrichtung zur Verwendung bei der Durchführung einer Wärmebehandlung nach Bildung eines Zahn rades oder Zahnkranzes.

Von den oben beschriebenen herkömmlichen Verfahren zur Bildung eines Zahnrads sind die ersten zwei Verfahren, bei welchen es erforderlich ist, zwei Teile zusammenzufügen, teuer, da die Zahnräder durch Bearbeitung mit einer Zahnradfräsmaschine gebildet werden. Weiterhin ist es ebenso notwendig, die gesamte Oberfläche der Scheibe abzuflachen, um durch das Schweißen verursachte Verformungen zu entfernen.

In den anderen Fällen, bei denen eine dünne Platte zur Herstellung von Einstück-Zahnrädern verwendet wird, ist es schwierig, die Zähne zu for men und einen dicken Bereich mit einer gleichmäßigen Dicke auszubilden. Insbesondere ist das Drücken nicht geeignet, zur Formung von Zahnrad zähnen eine ausreichende Dicke zu erbringen.

Die DE 39 34 037 C1 beschreibt ein Verfahren zur Verbesserung der Kalt umformbarkeit vergütbarer Stähle mit 0,32-1,30% C, 0,05-0,40% Mn, 0,41-1,5% Si, 0,02-0,15% Al, maximal 0,05% Cr, maximal 0,05% S, maximal 0,03% P, maximal 0,02% N, Rest Eisen und unvermeidbaren Verun reinigungen, welche Stähle nach dem Warmwalzen und gegebenenfalls Kaltwalzen/Kaltziehen zu einer nahezu vollständigen Graphitisierung bei 620 bis 680°C mindestens 15 Stunden bei Kohlenstoffgehalten von 0,54% und mindestens 8 Stunden bei Kohlenstoffgehalten bis 1,3% geglüht, kaltumgeformt und vergütet werden.

Ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines Zahnrads und eines Verfahrens zur Herstellung des Zahnrads, welches zum Einbau in einer automatischen Übersetzung bzw. einem Getriebe, einer Kupplung oder einem Antriebsflansch einer Startvorrichtung geeignet ist.

Ein anderes Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines Zahnrads mit geringem Gewicht und eines Verfahrens zu seiner Herstel lung, welches in einem Stück gebildet ist und gehärtete Zahnradzähne be sitzt.

Diese Ziele werden erfindungsgemäß erreicht mit einem Zahnrad gemäß Anspruch 1 bzw. einem Verfahren gemäß Anspruch 3. Vorteilhafte Ausbil dungen des Erfindungsgegenstandes sind in den Unteransprüchen ange geben.

Einer der vorliegenden Erfinder hat in der japanischen Patentanmeldung Nr. 2-41 5666/1990 ein Verfahren zur Herstellung eines Zahnrads zur Ver wendung in automatischen Getrieben oder Kupplungen von Kraftfahrzeu gen und eines Zahnrads zur Verwendung bei einem Antriebsflansch einer Startvorrichtung von Kraftfahrzeugen vorgeschlagen. Gemäß dem vorge schlagenen Verfahren wird eine Scheibe in Radialrichtung auf seiner Um fangsoberfläche dem Anspitzen im Gesenk bzw. Gesenkschmieden mittels einem Gesenkwerkzeug unterzogen, so daß der Außenumfangsrandbe reich der Scheibe verdickt wird. Deren Innenseltenbereich wird dann ei nem Preßschmieden in Axialrichtung zur Bildung eines flachen schüssel- bzw. tellerförmigen Stanzstücks unterzogen. Zur Ausbildung von Zahn radzähnen wird ein Stütz- bzw. Haltewerkzeug eingezwängt, um entweder am Innen- oder Außenrand des verdickten Umfangsbereichs anzuliegen und ein zähnebildendes Werkzeug wird in den anderen eingezwängt, um entweder im Außen- oder Innenrand des verdickten Bereichs Zahnradzäh ne zu bilden.

Jedoch sind Platten aus kohlenstoffreichem Stahl, welche in den meisten Fällen einschließlich dem oben beschriebenen Fall verwendet werden, re lativ hart (HRB = 75-85), verglichen mit einer Weichstahlplatte (HRB = et wa 30) und deren Bearbeitbarkeit sowie Verformbarkeit beim Kaltschmie den sind denen von Weichstahl keinesfalls ebenbürtig, selbst wenn Ze mentit einem sphäroisierenden Glühen unterzogen worden ist. Die Bear beitung zur Bildung von Zahnradzähnen nimmt daher viel Zeit in An spruch und eine Erhöhung der Materialkosten einschließlich Werkzeug kosten ist unvermeidbar. Weiterhin ist eine Rißbildung während dem Kalt schmieden ebenso unvermeidlich.

Um die oben genannten Nachteile zu beheben, wurde daran gedacht, daß der Kohlenstoffgehalt auf nicht mehr als 0,15% beschränkt werden muß. Wenn der Kohlenstoffgehalt mehr als 0,15% beträgt, sind Nachteile, wie etwa Rißbildung während der Formgebung unvermeidlich.

Es wurde eine Laufprobe durchgeführt unter Verwendung eines Kraftfahr zeuges, bei dem ein automatisches Getriebe unter Einsatz von Zahnrä dern, welche aus der vorgenannten Platte aus Stahl mit niedrigem Kohlen stoffgehalt hergestellt waren, eingebaut war. Die Versuchsergebnisse zeigten, daß die Oberfläche des Zahnradzahns innerhalb kurzer Zeit abge nutzt war, wodurch Probleme, wie Vibration, resultieren. Um eine Verrin gerung der Höhe von Zahnradzähnen zu unterdrücken, ist es erforderlich, Oberflächenbehandlungen, wie etwa Zementieren oder Weichnitrierhär ten anzuwenden. Solche Oberflächenbehandlungen erfordern das Erhit zen bei einer hohen Temperatur während eines langen Zeitraums, was wie derum die Energie- und Ausrüstungskosten beträchtlich erhöht.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird daher eine Stahlplatte bzw. ein Stahlblech mit einer Ferrit-Zementit-Graphit-Komplexstruktur, in wel cher mehr als 50% Zementit in eine Graphitstruktur umgewandelt worden sind, zur Herstellung eines Zahnrads verwendet. Diese Stahlplatte ist trotz eines hohen Kohlenstoffgehaltes aufgrund einer hohen Graphitisie rung duktil bzw. verformbar.

Aus dieser Platte wird eine Scheibe ausgestanzt und der Außenumfangs randbereich wird durch Anspitzen im Gesenk bzw. Gesenkschmieden in Axialrichtung mit einem Gesenkwerkzeug bzw. Breitsattel geformt, um den Außenumfangsrandbereich der Scheibe zu verdicken. Die Innenseite des angespitzten bzw. gesenkgeschmiedeten Bereichs wird dann in Axial richtung gepreßt um ein flaches schalen- bzw. tellerförmiges Stanzstück zu bilden.

Ein Stützwerkzeug wird entweder in den äußeren oder inneren Rand des so geformten Stanzstücks, das heißt den verdickten Umfangsrandbereich eingesetzt und ein Zahnwerkzeug wird in den anderen Rand eingesetzt, so daß Zahnradzähne im äußeren und/oder inneren Rand des Stanzstücks gebildet werden. Alternativ können Zahnradzähne durch Walzformung oder Schneiden bzw. Fräsen gebildet werden. Nach Formung der Zahnrad zähne werden sie beispielsweise einer Induktionshärtung unterzogen, um die Zähne zu härten.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist somit ein Zahnrad zur Verwen dung in Kraftfahrzeugen in Form einer schüsselförmigen Scheibe mit ei nem verdickten Außenrandbereich, in dessen Außen- und/oder Innensei te Zahnradzähne ausgebildet sind, das dadurch gekennzeichnet ist, daß mindestens der Oberflächenbereich der Zahnradzähne eine Martensit- Struktur besitzt und die Scheibe aus einem eine Ferrit-Zementit-Graphit- Struktur, in welcher 50% oder mehr Zementit in Graphit umgewandelt worden sind, umfassenden Stahl hergestellt ist, wobei die Stahlzusam mensetzung der Scheibe, in Gew. -%, besteht aus:

C: 0,20-0,70%,
Si: 0,05-1,00%,
Mn: 0,05-0,50%,
gelöstes Al: 0,01-1,00%,
N: 0,002-0,010%,
B: 0,0003-0,0050%,

wahlweise mindestens einem aus

Ca: 0,001-0,01%,
Cu: 0,05-1,00%,
Ni: 0,5-2,00% und

dem Rest Fe und zufälligen Verunreinigungen, wobei der Gehalt an P auf nicht mehr als 0,020% und der Gehalt an S auf nicht mehr als 0,010% be schränkt sind.

Gemäß einem anderen Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung ein Ver fahren zur Herstellung eines Zahnrads für die Verwendung in Kraftfahr zeugen, gekennzeichnet durch die Stufen des Herstellens einer Stahlplatte mit der oben beschriebenen Stahlzusammensetzung, des Bildens eines scheibenförmigen Stanzstücks aus dieser Platte, des Anspitzens im Ge senk bzw. Gesenkschmiedens eines Außenumfangsrandes des scheiben förmigen Stanzstücks in Axialrichtung mit einem Gesenkwerkzeug, um den Außenumfangsrand der Scheibe zu verdicken, des Pressens des von dem angespitzten bzw. gesenkgeschmiedeten Bereich umgebenen Innen bereichs in Axialrichtung, um ein flaches schüsselförmiges Stanzstück zu erhalten, des Einsetzens eines Stützwerkzeugs in entweder den äußeren oder inneren Rand des so geformten verdickten Stanzstücks, des Einset zens eines Zahnwerkzeugs in den anderen, um auf dem äußeren und/oder Inneren Rand des verdickten Stanzstücks Zahnradzähne zu bilden und des Anwendens von Oberflächenhärtungsbehandlungen, wie etwa Hoch frequenz-Induktionshärten, gegenüber den Zahnradzähnen.

Gemäß einem weiteren Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung ein Ver fahren zur Herstellung eines Zahnrads für die Verwendung in Kraftfahr zeugen, wie oben beschrieben, wobei anstelle der Formung von Zahnrad zähnen mit einem Zahnradwerkzeug die Zahnradzähne durch Walzfor mung mit einem Walzwerkzeug oder durch Schneiden mit einer Zahnrad schneidemaschine oder durch Fräsen mit einer Zahnradfräsmaschine ge formt werden.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann eine dünne Platte aus kohlenstoffreichem Stahl, aus welcher das Zahnrad hergestellt wird und welche eine Ferrit, Graphit und Zementit umfassende metallische Struktur besitzt und ausgezeichnete Verformbar keit aufweist, durch die folgenden Stufen (i) bis (iv) hergestellt werden:

(i) Das Warmwalzen wird mit einer Bearbeitungstemperatur von 600-900°C durchgeführt, um so eine geeignete Perlitstruktur auszufällen. Ob wohl die Durchwärmtemperatur vor dem Warmwalzen keiner speziellen Beschränkung unterliegt ist es wünschenswert, daß die Durchwärmung bei 1100°C oder darüber während 1 Stunde oder mehr, gewöhnlicherweise bei etwa 1250°C während 2 Stunden durchgeführt wird.
(ii) Die Kühlung nach dem Warmwalzen wird mit einer Geschwindigkeit von 5-40°C/s bis zur nachstehend genannten Wickeltemperatur durch geführt, um eine Perlitstruktur abzuscheiden bzw. zu feinen.
(iii) Das Aufwickeln wird bei einer Temperatur von 400-650°C durchge führt, um die ausgefällte, gefeinte Perlitstruktur zu stabilisieren.
(iv) Das Ausglühen nach dem Aufwickeln wird durch Erhitzen bei einer Temperatur im Bereich von 600°C bis Ac₁ durchgeführt, um Zementit in dem Stahl als Graphit auszufällen.

Das Graphitisierungsverhältnis kann durch Ändern der Temperatur und Zeit für die Erwärmung variiert werden. Es ist bevorzugt, das Graphitisie rungsverhältnis auf 50% oder höher einzustellen, um eine Stahlplatte mit einem ausreichenden Grad an Weichheit vorzusehen. Es ist ratsam, die Erwärmungstemperatur und -zeit zu bestimmen, so daß der Wert aus der Erwärmungstemperatur (°C) × Erwärmungszeit (Stunde) 10 000-30 000 beträgt.

Gemäß der vorliegenden Erfindung, gemäß der die Dicke der Ausgangs stahlplatte ziemlich klein ist, beträgt die Glühzeit gewöhnlicherweise etwa 24 Stunden für einen Erhitzungstemperaturbereich von 600°C bis zum Ac₁-Punkt.

Das Graphitisierungsverhältnis wurde mittels der folgenden Formel nach Ätzung mit einer Nital-Lösung und Inspizieren der Mikrostruktur bei einer Vergrößerung von 500X mit einem optischen Mikroskop bestimmt.
Graphitisierung (%) = (1 - (Bereich ausgefällten Zementits nach Glü hen)/(Bereich ausgefällten Zementits vor Glühen)) × 100 (%).

Die Erfindung wird anhand der Zeichnungen näher erläutert. Hierbei zei gen

Fig. 1 eine schematische Querschnittsansicht der Gesenkschmiedeposi tion, wobei ein Scheiben-Stanzstück in einer fixierten Position gehalten wird;

Fig. 2 eine Querschnittsansicht einer ersten Gesenkschmiedestufe;

Fig. 3 eine Querschnittsansicht einer zweiten Gesenkschmiedestufe,

Fig. 4 eine Querschnittsansicht der Stanzstück-Verformungsposition Fig. 5 eine Querschnittsansicht der Zahnradzahn-Ausbildungsposition;

Fig. 6 eine Draufsicht von Außenumfangs- und Innenumfangs-Zahnbil dungswerkzeugen;

Fig. 7 einen Aufriß einer Walzformungsvorrichtung zur Bildung von Zahnradzähnen;

Fig. 8 eine schematische perspektivische Ansicht der Induktionshär tung eines Zahnradzahns eines Antriebsflansches.

Die Gründe für die bei der vorliegenden Erfindung verwendete Stahlzu sammensetzung und bevorzugten Arbeitsbedingungen werden nachfol gend beschrieben.

I. Stahlzusammensetzung C (Kohlenstoff)

Je niedriger der Kohlenstoffgehalt ist, desto größer ist im allgemeinen die Verformbarkeit. Andererseits ist es notwendig, eine gewisse Menge an Kohlenstoff einzubringen, um Abriebbeständigkeit, Härte und Dauerfe stigkeit sicherzustellen. Gemäß der vorliegenden Erfindung, gemäß wel cher eine TS (Zugfestigkeit) von 980 N/mm² (100 kgf/mm²) oder mehr (Härte von 300 oder mehr gemäß Hv-Skala) nach Wärmebehandlung, wie etwa Abschrecken und Vergüten oder Zwischenstufenvergüten, sicherge stellt ist, wird der Kohlenstoffgehalt auf 0,20% oder mehr beschränkt. Wenn der Kohlenstoffgehalt übermäßig zunimmt, wird die Zähigkeit, ins besondere die Beständigkeit einer Schweißnaht gegenüber Temperatur schock, beträchtlich herabgesetzt und durch Schweißen oder Wärmebe handlung verursachte Rißbildung ist unvermeidlich. Weiterhin wird die Rißbildung während dem Formen zum ernsthaften Problem. Um diese Nachteile zu vermeiden, ist die obere Grenze des Kohlenstoffgehaltes auf 0,70%, vorzugsweise auf 0,40% beschränkt.

Si (Silicium)

Silicium ist ein zur Durchführung der Graphitisierung von Zementit not wendiges Element. Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es jedoch not wendig, die TS auf 350 N /mm² oder weniger während der Verformung her abzudrücken, und der Si-Gehalt wird wünschenswerterweise auf einen Wert so klein wie möglich beschränkt, da Si in fester Lösung die Zugfestig keit des resultierenden Stahls beträchtlich erhöhen kann. Somit wird die obere Grenze des Si auf 1,00% beschränkt. Andererseits ist es notwendig, eine gewisse Menge an Si einzuarbeiten, um die Graphitisierung zu fördern oder als ein Desoxidationsmittel. Somit wird die untere Grenze des Si-Ge halts mit 0,05% festgelegt. Vorzugsweise beträgt der Gehalt an Si 0,20- 0,50%.

Mn (Mangan)

Mangan besitzt eine ausgeprägte nachteilige Wirkung auf die Ausfällung von Graphit, da die Gegenwart von Mangan Zementit stabilisiert und die Zersetzung von Zementit unterdrückt, selbst wenn eine Erhitzung für das Glühen stattfindet. Daher ist die obere Grenze des Mn auf 0,50% be schränkt. Da andererseits Mangan sich mit S im Stahl zur Bildung von MnS vereinigt, ist Mangan wirksam zur Verbesserung der Zähigkeit sowie Härtbarkeit, so daß es notwendig ist, eine bestimmte Menge an Mn in den Stahl einzubringen. Die untere Grenze wird mit 0,05% definiert. Ein be vorzugter Gehalt an Mn beträgt 0,15-0,30%.

Gelöstes Al (sol. Al)

Je höher der Gehalt an gelöstem Al ist, desto leichter findet die Ausfällung von Graphit statt. Der Gehalt an gelöstem Al ist daher auf nicht weniger als 0,01% beschränkt. Die Gegenwart einer überschüssigen Menge an gelö stem Al verursacht jedoch Nachteile, wie etwa eine Mischkristallverfesti gung einer Ferritphase und eine Erhöhung der Menge von im Stahl ausge fällten Oxiden. Dies resultiert manchmal in einer deutlichen Herabset zung der Zähigkeit des Stahls nach der Wärmebehandlung. Gemäß der vorliegenden Erfindung wird somit die obere Grenze des gelösten Al mit 1,00% definiert. Vorzugsweise beträgt der Gehalt an gelöstem Al 0,05-0,15%.

N (Stickstoff)

Stickstoff ist unvermeidlich im Stahl enthalten. Stickstoff bildet Alumini umnitride (AlN, etc.) während der Hitzebehandlung, wie etwa Abschrecken und Vergüten oder Zwischenstufenvergüten, so daß die Vergrößerung von austenitischen Körnern unterdrückt werden kann, wodurch eine Verhin derung einer Formänderung vor und nach der Hitzebehandlung resultiert. Die Gegenwart von Stickstoff ist ebenso wirksam zur Verbesserung der Zä higkeit nach der Hitzebehandlung. Für diese Zwecke ist der Gehalt an Stickstoff auf 0,002% oder mehr, vorzugsweise auf 0,003% oder mehr be schränkt. Wenn der Stickstoffgehalt jedoch über 0,010% liegt resultiert eine solche überschüssige Stickstoffmenge in einer Herabsetzung der Dehnung, so daß die obere Grenze des Stickstoffs auf 0,010%, vorzugs weise auf 0,008% beschränkt ist.

B (Bor)

Bor ist wirksam zur Verbesserung der Zähigkeit nach der Hitzebehand lung und der Härtbarkeit. Aus diesen Gründen wird Bor in einer Menge von 0,0003% oder mehr zugegeben. Wenn andererseits der Borgehalt über 0,0050% liegt ist die Bildung FeB während dem Warmwalzen oder der Hit zebehandlung unvermeidlich, wodurch eine ernsthaft nachteilige Wir kung auf die Zähigkeit des Stahl resultiert. Gemäß der vorliegenden Erfin dung ist der Borgehalt auf 0,0003-0,0050% und vorzugsweise 0,0005-0,0020% begrenzt.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann mindestens eines aus Ca, Cu und Ni zugegeben werden, um die Gra phitisierung des Zementits einer Perlitphase und die Induktionshärtbar keit (Härtbarkeit durch Erhitzung mittels Hochfrequenz-Induktionshei zung) zu fördern.

Ca (Calcium)

Die Zugabe von Ca zu Stahl bewirkt eine Verringerung der im Stahl gelö sten Sauerstoffmenge und der Menge an Aluminiumoxiden.

Es ist zu bemerken, daß gemäß der vorliegenden Erfindung die Menge an gelöstem Al erhöht wird, um die Graphitisierung zu unterstützen. Somit besteht eine Tendenz, daß die Menge an Aluminiumoxiden erhöht ist. An dererseits ist gemäß der vorliegenden Erfindung der Mn-Gehalt auf einen geringeren Wert begrenzt, so daß eine Abnahme der im Stahl gelösten Schwefelmenge, was durch die Bildung von MnS-Einschlüssen verursacht wird, nicht ausgeprägt ist.

Somit ist es gemäß der Erfindung, wenn die Graphitisierung zur Errei chung des erfindungsgemäßen Zweckes nicht ausreichend ist, bevorzugt, Calcium zuzugeben, um Schwefel als Calciumsulfide zu fixieren. Aus die sem Grund beträgt die untere Grenze des Calciums 0,001%. Das die Zuga be einer überschüssigen Menge an Calcium eine Erhöhung der Materialko sten und die Bildung von Calciumoxiden und -sulfiden verursacht, ist die obere Grenze des zugegebenen Calciums auf 0,01% beschränkt. Wenn je doch der Gehalt an Kohlenstoff oder Si oder Mn hoch ist, wird die Graphiti sierung gefördert und es besteht keine Notwendigkeit, Calcium zuzuge ben.

Cu (Kupfer)

Kupfer ist eines einer kleinen Gruppe von Elementen, welche zur Verbes serung der Härtbarkeit wirksam sind, ohne die Graphitisierung in nach teiliger Weise zu beeinträchtigen und welche in keinem wesentlichen Aus maß eine Mischkristallverfestigung verursachen. Um die Härtbarkeit zu verbessern, ist es erwünscht, Cu in einer Menge von 0,05% oder mehr zu zugeben. Andererseits verursacht die Zugabe einer überschüssigen Menge an Cu die Ausfällung von epsilon-Cu während der Kühlung nach dem Ka stenglühen, wodurch eine Zunahme der Festigkeit sowie eine Verschlech terung der Verformbarkeit resultieren. Der obere Wert des Cu-Gehalts, falls zugegeben, ist somit auf 1,00% beschränkt.

Ni (Nickel)

Nickel ist ein Element, welches ähnlich dem Si die Graphitisierung stei gert. Nickel bewirkt jedoch keine Mischkristallhärtbarkeit in dem Maße, wie es Si tut. Die Zugabe von Ni ist wirksam zur Erzielung von Weichheit des Stahls. Zu diesen Zwecken wird Ni in einer Menge von 0,05% oder mehr zugegeben. Eine überschüssige Menge an Ni verursacht jedoch eine Mischkristallhärtung einer ferritischen Phase und ebenso eine Zunahme der Herstellungskosten. Die obere Grenze des Ni wird daher mit 2,00% de finiert.

P (Phosphor)

P soll sich entlang den Grenzflächen zwischen Zementit und Ferrit abson dern und ist einer der Verunreinigungen von Stahl, welcher die Bewegung des Kohlenstoffs unterdrückt, wobei die Ausfällung von Graphit verhin dert wird. Dazu gegensätzlich ist es gemäß der vorliegenden Erfindung wichtig, die Diffusion von Kohlenstoff zu fördern, um die zur Durchfüh rung des Kastenglühens zur Graphitisierung erforderliche Zeit zu verkür zen. Dies ist insbesondere wichtig, wenn der Kohlenstoffgehalt relativ ge ring ist, verglichen mit dem für Stähle, welche für das Abschreckhärten ge eignet sind, wie ein bei der vorliegenden Erfindung eingesetzter Stahl. Ge mäß der vorliegenden Erfindung wird daher die obere Grenze des P-Ge halts auf 0,020% beschränkt, um die zur Durchführung des Kastenglü hens für die Graphitisierung (maximale Erhitzungszeit bis zu 36 Stunden) erforderliche Zeit zu verkürzen. Obwohl es keine untere Grenze für P gibt, ist es aus praktischen Gesichtspunkten bevorzugt, P in einer Menge von 0,005% oder mehr zuzulassen.

S (Schwefel)

Schwefel ist eine Verunreinigung des Stahls, welche ähnlich dem P die Graphitisierung unterdrückt. Sowie der Schwefelgehalt zunimmt, erhöht sich ebenso die zur Erzielung der Graphitisierung erforderliche Zeitdauer des Kastenglühens. Weiterhin beeinträchtigt gelöster Schwefel im Stahl die Zähigkeit des Stahls nach dem Verfestigen durch Hitzebehandlung, so daß es notwendig ist, die Gegenwart von S auf einen so geringen Gehalt wie möglich zu reduzieren. Aus diesem Grund ist die Menge an S auf 0,010% oder weniger beschränkt. Obwohl es keine untere Grenze für S gibt, ist es aus praktischen Gesichtspunkten zur Reduzierung der Herstellungsko sten während der Stahlherstellungsstufen bevorzugt die Gegenwart von S in einer Menge von 0,003% oder mehr zuzulassen.

II. Graphitisierung

Um einen bestimmten Grad an Abschreckhärtung nach dem Hochfre quenz-Induktionserhitzen sicherzustellen, ist es notwendig, eine be stimmte Menge an Kohlenstoff einzubringen. Wenn jedoch die untere Grenze des Kohlenstoffgehalts 0,20% wie bei der vorliegenden Erfindung ist, ist Zementit unter Verursachung einer Festigkeitszunahme im Stahl dispergiert. Wenn der Zementit in Graphit umgewandelt wird, resultiert eine Abnahme der Festigkeit und eine Verbesserung der Verformbarkeit. Gemäß der vorliegenden Erfindung sind 50% oder mehr der Gesamtmenge an Zementit zu Graphit umgewandelt, um so das Gesenkschmieden und das Werkzeug- bzw. Gesenkformen in wirksamer Weise durchzuführen.

III. Bedingungen für die Verformung und Bearbeitung

Das Verfahren der Verformung bzw. Ausformung und Bearbeitung eines Zahnrads gemäß der vorliegenden Erfindung wird unter Bezugnahme auf Fig. 1 bis 7 beschrieben, gemäß welchen ein Zahnrad, das als An triebsflansch verwendet wird, gemäß der vorliegenden Erfindung herge stellt wird. Das nachfolgende Verfahren der Formung und Bearbeitung ei nes Zahnrads ist für die oben beschriebene Stahlzusammensetzung und -struktur am besten geeignet.

Wie in Fig. 1 gezeigt, wird ein Scheibenrohling 1 aus einer Platte mit einer Dicke von beispielsweise 2-3 mm ausgestanzt und der Mittelbereich des Scheiben-Stanzstücks 1 um einen Zentrierstift 4 herum zwischen eine Be festigungsgrundplatte 2 und eine Preßplatte 3 eingebracht, wobei ein Au ßenumfangsrandbereich 1a, das heißt der Gesenkschmiedebereich 1a für das Gesenkschmieden bereitgestellt wird. Der Zentrierstift 4 erstreckt sich aus der Befestigungsgrundplatte 2 und ist in ein Mittelloch des Schei ben-Stanzstücks 1 eingefügt.

Fig. 2 zeigt ein erstes Gesenkschmieden, welches am Außenumfangs randbereich 1a des Stanzstücks 1 in Radialrichtung mit einem ersten Ge senkwerkzeug 5 zur Bildung eines ersten gesenkgeschmiedeten Bereichs 1b durchgeführt wird. Eine Querschnittsansicht des gesenkgeschmiede ten Bereichs 1b ist auf der rechten Seite der Fig. 2 gezeigt. Der gesenkge schmiedete Bereich 1b verjüngt sich nach außen.

Wie in Fig. 3 gezeigt wird ein zweiter gesenkgeschmiedeter Bereich 1c (siehe rechte Seite der Fig. 3) aus dem ersten gesenkgeschmiedeten Be reich 1b mit einem zweiten Gesenkwerkzeug 6 mit rechtwinkligem Quer schnitt gebildet. Der Grund für die Durchführung des Gesenkschmiedens in zwei Stufen ist die Vermeidung von Ausbeulungen bzw. Stauchungen, so daß der zweite gesenkgeschmiedete Bereich 1c in zufriedenstellender Weise ausgebildet wird, um einen ausreichenden Grad an Dicke auf der In nenseite des zweiten gesenkgeschmiedeten Bereichs 1c sicherzustellen. Wenn das Gesenkschmieden nicht sorgfältig durchgeführt wird, das heißt wenn der zweite gesenkgeschmiedete Bereich 1c nicht gut definiert ist, ist es ziemlich schwierig, durch Kaltschmieden feine Zahnradzähne auszu formen.

Die nächste Stufe besteht darin, den dünnwandigen Bereich des Stanz stücks zu pressen, um ein flachbodiges schüsselförmiges Rad zu bilden.

Fig. 4 zeigt das Radstanzstück 10, wobei der zweite gesenkgeschmiedete Bereich 1c mit einer Matrize 7 und einer Patrize 8 preßverformt wird. Ein von dem gesenkgeschmiedeten Bereich 1c umgebener, dünner, flacher, scheibenförmiger Bereich wird zu einer flachen Schüssel geformt. Ein Au ßenrand des gesenkgeschmiedeten Bereichs wird durch ein äußeres Werk zeug 9 begrenzt zur Bildung des Radstanzstücks 10.

Die nächste Stufe ist die Zahnradbildungsstufe, gemäß der durch Kalt schmieden ein Zahnrad in der äußeren oder inneren Randfläche des Stanzstücks 10 gebildet wird.

Fig. 5 zeigt ein Beispiel, bei dem Zahnradzähne in der äußeren Randflä che des Stanzstücks ausgebildet werden. Das Stanzstück 10 wird koaxial mit einem äußeren Werkzeug 11 in einer solchen Anordnung plaziert, daß die äußere Randfläche des Stanzstücks 10 der Innenseite des äußeren Werkzeugs 11, welches auf der Innenseite Zähne aufweist, gegenüberliegt. In einen von der Innenrandfläche umgebenen Bereich wird ein Stützwerk zeug 12 in Axialrichtung eingezwängt, um in der äußeren Randfläche des Stanzstücks 10 Zahnradzähne auszuformen. Da der Außendurchmesser des Stützwerkzeugs 12 größer ist als der Innendurchmesser des Stanz stücks 10, wird der zweite gesenkgeschmiedete Bereich 1c des Stanz stücks 10 durch Einsetzen des Stützwerkzeugs 12 in das Stanzstück 10 nach außen ausgedehnt. Somit werden äußere Zahnradzähne entspre chend den auf der Innenseite des äußeren Werkzeugs 11 vorgesehenen Zähnen in der äußeren Randfläche des Stanzstücks 10 gebildet.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform, wie in Fig. 6 gezeigt, können Wellungen 13 mit dem gleichen Abstand wie die Zahnradzähne des äuße ren Werkzeugs 11 auf der Außenoberfläche des Stützwerkzeugs 12 vorge sehen sein. Wenn die Wellungen 13 vorgesehen sind, ist es einfach, die äu ßeren Zahnradzähne in der Außenrandfläche des Stanzstücks 10 auszu bilden. Somit ist es möglich, eine Massenproduktion von Zahnrädern mit einem großen Durchmesser von 200 mm oder mehr durchzuführen. Es ist zu bemerken, daß im Stand der Technik davon ausgegangen wurde, daß Zahnräder mit solch großem Durchmesser nicht durch Massenproduktion hergestellt werden können.

Beim obigen, in Fig. 5 und 6 gezeigten Beispiel, werden Zahnradzähne in der Außenrandfläche des Stanzstücks 10 gebildet. Es ist ebenso mög lich, innere Zahnradzähne in der Innenfläche des Stanzstücks 10 auszubil den. In diesem Fall wird das Stanzstück 10 koaxial mit einem inneren Werkzeug mit Zahnradzähnen im Außenrandbereich des Werkzeugs und einem Stützwerkzeug in Berührung mit der Außenrandfläche des Stanz stücks plaziert. Alternativ hierzu können Zahnradzähne sowohl in der in neren als auch äußeren Oberfläche des Stanzstücks vorgesehen werden.

Beim oben beschriebenen Beispiel werden Zahnradzähne durch Schmie den mit einem Zahnradwerkzeug und einem Stützwerkzeug gebildet. Bei einer weiteren Ausführungsform können Zahnradzähne mittels einer in Fig. 7 gezeigten Walzformvorrichtung bzw. Wellmaschine 14 gebildet werden. Die Walzformvorrichtung 14 kann herkömmlicher Natur sein, wo bei ein Stanzstück 10 zwischen einer Preßstützplatte 16 und einem in ver tikaler Richtung beweglichen Tisch 15 angeordnet wird. Gegen die äußere Randfläche des Stanzstücks 10 werden Walzenformwerkzeuge 18, 18 an gedrückt, um Zahnradzähne auszubilden. Die Walzformwerkzeuge 18, 18 werden von Tragehalterungen 17, 17, welche hinsichtlich ihren Positionen vorwärts und rückwärts einstellbar sind, wie durch die Pfeile in den Zeich nungen gezeigt, gehalten.

Da gemäß der vorliegenden Erfindung keine Notwendigkeit besteht, ein Zahnrad mittels erzwungener Einfügung oder Schweißen zusammenzu setzen, tritt keine Abmessungsverzerrung bzw. -deformation auf. Da wei terhin die Bearbeitung auf lediglich einen oberen Randbereich der Zahn radzähne begrenzt werden kann, ist es möglich, die Bearbeitungsstufen zu verringern und die Produktausbeute zu erhöhen.

Ebenso ist es möglich, Zahnradzähne in den äußeren und/oder inneren Randflächen des Stanzstücks, welche durch das in den Fig. 1 bis 5 ge zeigte Verfahren bearbeitet worden sind, durch Bearbeitung mittels bei spielsweise einer Fräsmaschine auszubilden. Ebenso ist es möglich, die Zahnradzähne durch Walzen mit einem an einer gegebenen Position ange ordneten Rotationswerkzeug zu bilden.

IV. Martensitstruktur und Härtung

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird mindestens der Oberflächenbe reich der Zahnradzähne in eine Martensitstruktur umgewandelt. Dies ist erforderlich, da eine solch gehärtete Oberfläche notwendig ist, den durch Zusammenstoß gegenüberliegender Zahnradzähne verursachten Abrieb verschleiß zu verhindern oder zu unterdrücken. Aus diesem Grund ist es wünschenswert, daß die Tiefe, bis zu welcher die Oberfläche abschreckge härtet wird, mindestens 20 µm und vorzugsweise 100 µm oder tiefer ist. Um die höchste Härte zu erzielen, ist es ratsam, die gesamte Struktur der Zahnradzähne in eine Martensitstruktur umzuwandeln. Es ist aber auch ebenso notwendig, einen ausreichenden Grad an Stoß- und Dauerfestig keit sicherzustellen, so daß es wünschenswert ist, die Tiefe der Ab schreckhärtung auf etwa 100 µm zu begrenzen.

Fig. 8 zeigt schematisch ein Verfahren zur Härtung von Zahnradzähnen mit einer Hochfrequenz-Induktionsheizspule, wobei ein Zahnrad 20 für ei nen Antriebsflansch, welches wie vorangehend beschrieben hergestellt worden ist, an einem Rotationsschaft 21 befestigt wird und das Zahnrad 20 auf eine vorbestimmte Temperatur mittels der Hochfrequenz-Induk tionsheizspule 19 erhitzt wird, während das Zahnrad um den Schaft 21 he rum gedreht wird. Nach Erhitzen auf die vorbestimmte Temperatur wird die Heizspule 19 entfernt und Wasser oder Öl auf die Randaußenfläche mittels einer herkömmlichen Wasser- oder Ölsprühvorrichtung gesprüht, um den Zahnradzahnbereich des Zahnrads 20 abzuschrecken.

Üblicherweise wurde davon ausgegangen, daß es notwendig ist, bei 800°C oder darüber während 3 Minuten oder länger zu erhitzen, um eine Diffu sion des Kohlenstoffs aus Graphit in eine Matrixphase durchzuführen. Ge mäß der vorliegenden Erfindung kann jedoch, da Graphit durch plastische Deformation in einer Deformationsrichtung abgeflacht wird und der Kon taktbereich von Graphit mit einer Matrix erhöht wird, eine erwünschte Martensitstruktur durch Abschrecken nach dem Erhitzen während nur 10-30 Sekunden erhalten werden, wenn die Erhitzungstemperatur 800°C oder darüber beträgt. Dies ist darauf zurückzuführen, daß ein höherer Grad an plastischer Deformation beim erfindungsgemäßen Zahnrad ange wendet worden ist. Somit ist eine geeignete Erhitzungseinrichtung das Hochfrequenz-Induktionserhitzen. Bei Anwendung einer solchen Induk tionserhitzung ist es möglich, die Erhitzungszeit deutlich zu verkürzen.

Wenn es erforderlich ist, auf der Innenoberfläche des Stanzstücks vorge sehene Zahnradzähne zu erhitzen, kann dies in einfacher Weise mittels der Induktionsheizspule 19 durchgeführt werden, welche in der Lage ist, die Zahnradzähne auf der Innenseite zu erreichen und zu erhitzen.

Wie vorangehend erwähnt, werden der zu härtende Bereich und die Tiefe in Abhängigkeit der Anwendung des Zahnrads bestimmt. Die vom Zahnrad bereich verschiedenen Bereiche werden normalerweise nicht gehärtet jedoch kann es empfehlenswert sein, eine Abschreckhärtung für einen Be reich anzuwenden, welcher mit einem Rotationsteil in Berührung steht, beispielsweise der Mittelbohrung des Zahnrads.

Die vorliegende Erfindung wird unter Bezugnahme auf einige Ausfüh rungsbeispiele näher erläutert.

Beispiel 1

3 mm dicke Stahlplatten mit den in Tabelle 1 gezeigten Zusammensetzun gen wurden hergestellt. Das Graphitisierungsverhältnis wurde wie in Ta belle 2 gezeigt variiert durch Variieren der Erhitzungstemperatur und -zeit. Aus diesen Stahlplatten wurden JIS Nr. 5 Prüfkörper geschnitten und Zugprüfungen unterzogen. Es wurde eine Reihe von Scheiben-Stanz stücken mit der gleichen Stahlzusammensetzungsreihe, wie in Tabelle 1 gezeigt, hergestellt, um Zahnräder für einen Antriebsflansch herzustellen. Da manchmal während dem Gesenkschmieden oder der Zahnradbildung Rißbildung auftritt, wurde durch Inspektion überprüft, ob Rißbildung bei jedem der Stanzstücke während dem Gesenkschmieden und der Zahnrad bildung auftrat. Die Ergebnisse der Inspektionen sind in Tabelle 2 gezeigt.

Aus den in Tabelle 2 gezeigten Ergebnissen ist zu entnehmen, daß die me chanischen Eigenschaften stark von dem Graphitisierungsverhältnis und dem Gehalt an Si, Ni und Cu, bei denen es sich um Elemente handelt, die einen starken Einfluß auf die Mischkristallhärtung von Stahl haben, ab hängen. Sowie das Graphitisierungsverhältnis abnimmt, nimmt die Fe stigkeit zu. Sowie der Gehalt dieser Elemente zunimmt, nimmt die Festig keit zu und die Dehnung verringert sich.

Das Auftreten von Rißbildung war selten bei Verwendung von Stahlplatten mit Stahlzusammensetzungen gemäß der vorliegenden Erfindung, vergli chen mit der Verwendung von Stahlplatten außerhalb des erfindungsge mäß definierten Bereichs. Hinsichtlich den Arbeitsverfahren ist zu bemer ken, daß eine Rißbildung während dem Gesenkschmieden sehr selten auf trat, wenn Stahlplatten gemäß der Erfindung verwendet wurden. Wenn weiterhin Stahlplatten außerhalb des erfindungsgemäßen Bereichs einge setzt wurden, trat eine Rißbildung in zunehmendem Maße während der darauffolgenden Zahnradbildungsstufe auf, wobei eine solche Tendenz bei Verwendung der erfindungsgemäßen Stahlplatten nicht festzustellen war.

Bei Ansatz Nr. 1 trat keine Rißbildung auf, da der Kohlenstoffgehalt unter halb des erfindungsgemäß definierten Bereichs lag.

Tabelle 1

Tabelle 2

Beispiel 2

Die Zahnräder zur Verwendung in Antriebsflanschen, welche in Beispiel 1 gemäß dem in den Fig. 1 bis 6 gezeigten Verfahren erfolgreich herge stellt worden sind, wurden dann der Hochfrequenz-Induktionshärtung unterzogen, welche unter Anwendung einer in Fig. 8 gezeigten Hochfre quenz-Induktionsheizvorrichtung durchgeführt wurde. Das heißt, die Zahnradzähne wurden bei 950°C während 10 Sekunden bei einer Fre quenz von 150 kHz bei 50 kW (8 kV·6,25 A) erhitzt und dann durch Be sprühen gekühlt. Die Oberflächenhärte der Zahnradzähne in der Außen randfläche wurde als Hv-Härte (Härte nach Vickers) angegeben.

Die Ergebnisse sind in Tabelle 3 gezeigt.

Wie aus den Ergebnissen in Tabelle 3 ersichtlich ist, trat eine Rißbildung während der Verformung nur dann nicht auf, wenn die chemische Zusam mensetzung der Stahlplatte und deren metallurgische Struktur innerhalb des erfindungsgemäß definierten Bereichs lagen, und die Hv-Härte nach dem Abschrecken betrug 300 oder mehr.

Tabelle 3

Beispiel 3

Beispiel 1 wurde hinsichtlich den Ansätzen Nr. 6, 15 und 21 zur Zahn radbildung wiederholt. Bei diesem Beispiel wurde die Zahnradbildung der Außenrandfläche des Stanzstücks durch Walzformung bzw. Walzschmie den, wie in Fig. 7 gezeigt, durchgeführt. Nach Bildung der Zahnradzähne wurde eine Hochfrequenzhärtung unter den gleichen Bedingungen wie in Beispiel 2 durchgeführt.

In keinem Fall trat eine Rißbildung während der Verformung auf. Die Oberflächenhärten auf der Hv-Skala betrugen 475, 412 und 408, was zu friedenstellend ist.

Somit ist es gemäß der vorliegenden Erfindung möglich, ein einstückiges Zahnrad vorzusehen, welches während der Verformung einschließlich dem Gesenkschmieden und Gesenkformen oder Walzenformen keiner Riß bildung unterliegt. Das erfindungsgemäße Zahnrad kann der Hochfre quenzhärtung unterzogen werden, um eine Oberflächenhärtung von 300 (Hv) oder darüber zu erzielen, wodurch eine ausgeprägte Verbesserung der Ab rieb- und Dauerfestigkeit bei geringeren Kosten resultiert.

Weiterhin ist es gemäß der vorliegenden Erfindung nicht erforderlich, eine Endbearbeitung bzw. Oberflächenveredelung nach der Gesenkformung oder Walzenformung durchzuführen, und die Oberflächenhärtung kann durch Hochfrequenzhärten einfacher und kostengünstiger durchgeführt werden, verglichen mit Oberflächenhärtungsbehandlungen, wie dem Weichnitrieren.

Claims

1. Zahnrad zur Verwendung in Kraftfahrzeugen in Form einer schüssel förmigen Scheibe mit einem verdickten Außenrandbereich, in dessen Au ßen- und/oder Innenseite Zahnradzähne ausgebildet sind, dadurch ge kennzeichnet, daß mindestens der Oberflächenbereich der Zahnradzäh ne eine Martensit-Struktur besitzt und die Scheibe aus einem eine Ferrit- Zementit-Graphit-Struktur, in welcher 50% oder mehr Zementit in Gra phit umgewandelt worden sind, umfassenden Stahl hergestellt ist, wobei die Stahlzusammensetzung der Scheibe, in Gew. -%, besteht aus: C: 0,20-0,70%,
Si: 0,05-1,00%,
Mn: 0,05-0,50%,
gelöstes Al: 0,01-1,00%,
N: 0,002-0,010%,
B: 0,0003-0,0050%,
Ca: 0-0,01%,
Cu: 0-1,00%,
Ni: 0-2,00% unddem Rest Fe und zufälligen Verunreinigungen, wobei der Gehalt an P auf nicht mehr als 0,020% und der Gehalt an S auf nicht mehr als 0,010% be schränkt sind.

2. Zahnrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß minde stens eines aus 0,001-0,01% Ca, 0,05-1,00% Cu und 0,05-2,00% Ni im Stahl enthalten ist.

3. Verfahren zur Herstellung eines Zahnrads zur Verwendung in Kraft fahrzeugen, gekennzeichnet durch die Stufen:
Herstellung einer Stahlplatte aus einer Stahlzusammensetzung, welche, in Gew. -%, besteht aus: C: 0,20-0,70%,
Si: 0,05-1,00%,
Mn: 0,05-0,50%,
gelöstes Al: 0,01-1,00%,
N: 0,002-0,010%,
B: 0,0003-0,0050%,
Ca: 0-0,01%,
Cu: 0-1,00%,
Ni: 0-2,00% unddem Rest Fe und zufälligen Verunreinigungen, wobei der Gehalt an P auf nicht mehr als 0,020% und der Gehalt an S auf nicht mehr als 0,010% be schränkt sind;
Ausstanzen einer Scheibenform aus dieser Platte;
Anspitzen im Gesenk bzw. Gesenkschmieden eines Außenumfangrandbe reichs der Scheibe in Axialrichtung mit einem Gesenkwerkzeug, um den Außenumfangsrandbereich der Scheibe zu verdicken;
Pressen des von dem angespitzten bzw. gesenkgeschmiedeten Bereich um gebenen Innenbereichs in Axialrichtung, um ein flaches, schüsselförmi ges Stanzstück herzustellen;
Ausbilden von Zahnradzähnen im Außen- und/oder Innenrandbereich des verdickten Stanzstücks;
Oberflächenhärten der Zahnradzähne.

4. Verfahren zur Herstellung eines Zahnrads nach Anspruch 3, da durch gekennzeichnet, daß die Zahnradzahnausbildung in der Weise durchgeführt wird, daß ein Stützwerkzeug in entweder den äußeren oder inneren Rand des verdickten Stanzstücks und ein Zahnwerkzeug in den anderen eingesetzt werden, um im Außen- und/oder Innenrand des ver dickten Stanzstücks Zahnradzähne zu bilden.

5. Verfahren zur Herstellung eines Zahnrads nach Anspruch 3, da durch gekennzeichnet, daß die Zahnradzähne mittels Walzformung aus gebildet werden.

6. Verfahren zur Herstellung eines Zahnrads nach Anspruch 3, da durch gekennzeichnet, daß die Zahnradzähne durch Schneiden mit einer Zahnradschneidemaschine bzw. Zahnradfräsmaschine ausgebildet wer den.

7. Verfahren zur Herstellung eines Zahnrads nach mindestens einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächen härtung durch Hochfrequenz-Induktionshärtung durchgeführt wird.

8. Verfahren zur Herstellung eines Zahnrads nach mindestens einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß eine dünne Platte aus kohlenstoffreichem Stahl aus welcher das Zahnrad hergestellt wird und welche eine metallische Struktur aus Ferrit, Graphit und Zementit be sitzt und ausgezeichnete Verformbarkeit aufweist, durch die folgenden Stufen (i) bis (iv) hergestellt wird:

(i) Warmwalzen mit einer Bearbeitungstemperatur von 600-900°C,
(ii) Abkühlen nach dem Warmwalzen mit einer Abkühlungsgeschwindig keit von 5-40°C/s auf die nachfolgend genannte Wickeltemperatur,
(iii) Aufwickeln bei einer Temperatur von 400-650°C und
(iv) Glühen, nach dem Abkühlen, bei einer Temperatur im Bereich von 600°C bis Ac₁.