DE60127925T2

DE60127925T2 - Hochfester Laufring und Verfahren zu seiner Herstellung

Info

Publication number: DE60127925T2
Application number: DE60127925T
Authority: DE
Inventors: Shinji Yokohama-shi Asano; Youichi Yokohama-shi Watanabe; Tatsuo Yokohama-shi Iguchi; Kanji Yokohama-shi Ueno
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2000-12-14
Filing date: 2001-11-22
Publication date: 2008-01-17
Anticipated expiration: 2021-11-23
Also published as: JP3585034B2; DE60127925D1; EP1215292B1; EP1215292A1; US20020112787A1; JP2002180183A; US7083688B2

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines hochfesten Laufrings.
Beschreibung des Standes der Technik
Vom Standpunkt des Umweltschutzes entstand in den letzten Jahren ein erhöhter Bedarf, um bei Fahrzeugen einen niedrigeren Kraftstoffverbrauch und eine niedrige Umweltverschmutzung zu erreichen. Als eine der Maßnahmen, um den Kraftstoffverbrauch und das Abgas zu reduzieren, ist es effektiv, einen Fahrzeugaufbau leicht zu machen. Deshalb werden laufend Versuche unternommen, um verschiedene Bauteile für Fahrzeugaufbauten mit kleiner Größe und niedrigem Gewicht zu entwickeln.
Wenn Fahrzeuge benutzt werden, bei denen eine Antriebswelle mit geringer Größe und niedrigem Gewicht verwendet wird, sind einige Fälle bekannt, bei denen ein Abblättern und eine Senkung eines äußeren Laufrings in einem relativ frühen Stadium auftreten und dadurch die Haltbarkeit des äußeren Laufrings ein Ende erreicht. Es wurde für den äußeren Laufring erforderlich, hohe Schlagfestigkeitseigenschaften aufzuweisen, um die Sicherheit zu gewährleisten. Ferner besteht ein erhöhter Bedarf, die Lebensdauer des äußeren Laufrings zu verlängern, um die Entwicklung des äußeren Laufrings mit reduzierter Größe zu bewältigen. Als Technologien, die verwendet werden, um die Lebensdauer des äußeren Laufrings zu verlängern, wurde eine komplexe Wärmebehandlung, bei der ein Induktionshärten nach einer Nitrierung durchgeführt wurde, in der Veröffentlichung der offen gelegten japanischen Patentanmeldung Nummer 6-173967 vorgeschlagen.
Japanischer Patentauszug, Ausgabe 1998, Nr. 03, 27. Februar 1998 (1998-02-27) & JP 09 291337 A (AICKI STEEL WORKS LTD.) 11. November 1997 (1997-11-11) offenbart einen Lagerstahl zum Induktionshärten, der eine Zusammensetzung aufweist, die nach Gewichtsverhältnis aus 0,51–0,65% C, 0,70–1,60% Si, 1,30–2,0% Mn, ≤ 0,025% P. ≤ 0,030% S, ≤ 0,50–1,50% Ni, 0,10–0,50% Cr, ≤ 15 ppm O, ≤ 30 ppm Ti und der Restmenge aus Eisen mit Verunreinigungselementen zusammengesetzt ist, und einem Induktionshärten bei einer Oberflächentemperatur von 900–1110°C unterworfen wird. Ferner kann ≤ 0,50% Mo hinzugefügt werden, um die Rollermüdungseigenschaft auf einen größeren Umfang zu verbessern.
ZUSMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Aus den von den Erfindern der vorliegenden Erfindung detailliert durchgeführten Studien wurde herausgefunden, dass der Grund, warum die Lebensdauer eines äußeren Laufrings verkürzt ist, wie folgt lautet.
Wenn eine Antriebswelle eine geringe Größe aufweist, ist eine Kontaktfläche zwischen dem äußeren Laufring und einer Kugel, insbesondere bei einem Zeppa-Typ, reduziert und daher erhöht sich der Oberflächendruck, der mit einer signifikanten Wärmeentwicklung verbunden ist. Weil die Temperatur der Oberflächenschicht des rollenden Teils hoch wird, wird die Oberflächenschicht aufgrund eines Temper- bzw. Anlassphänomens erweicht, und dadurch verschlechtern sich die Rollermüdungseigenschaften in bemerkenswerter Weise. Als Folge davon tritt in einem frühen Stadium ein Abblättern und eine Senkung auf.
Eine Steigerung der Hochtemperaturhärte der Oberflächenschicht des rollenden Teils des äußeren Laufrings ist effektiv, um die Rollermüdungseigenschaften zu verbessern. Beispiele von angewendeten Verfahren, um die Aufgabe zu erreichen, umfassen zwei Verfahren, bei denen die Anfangshärte verbessert und die Resistenz gegenüber einem Hochtemperatur-Enthärten erhöht wurde.
Ein Induktionshärten wird zum Beispiel für ein Verfahren vorgegeben, um die Anfangshärte der Oberflächenschicht zu verbessern. Dies ist eine Technologie, die verwendet wird, um nur die Oberflächenschicht durch den Induktionsstrom effizient zu härten, der durch ein elektromagnetisches Hochfrequenzfeld induziert wird. Jedoch gibt es eine Grenze bei der Steigerung der Anfangshärte, deren Verbesserung durch die oben genannten Maßnahmen erfolgt ist. Ein Aufkohlhärten wird manchmal angewendet, um eine höhere Anfangshärte zu erreichen. Dieses Verfahren weist jedoch den Nachteil der reduzierten Stoßfestigkeit auf.
Beispiele von Verfahren, um die Resistenz gegenüber dem Hochtemperatur-Endhärten zu verbessern, umfassen die Technologien, die in der Veröffentlichung der oben beschriebenen JP-A- Nr. 6-173967 offenbart wurden. Dieses Verfahren erfordert jedoch einen Ausführungsschritt eines Nitrierens und eines Induktionshärtens.
Alle Verfahren des Aufkohlhärtens und der in der Veröffentlichung des JP-A-173967 offenbarten Technologien erfordern einen Prozess des Aufkohlens, Nitrierens und dergleichen, die die Erschwerung der Bedingungen bezüglich einer Produktionsvorlaufzeit und von Produktionskosten bewirken. Die vorliegende Erfindung erfolgte im Hinblick auf die oben beschriebenen Probleme beim Stand der Technik. Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen hochfesten Laufring, der nicht nur eine hohe Schlagzähigkeit sondern auch überlegene Rollermüdungseigenschaften aufweist, und bei der Produktivität überlegen ist und auch ein Verfahren zur Herstellung des Laufrings bereitzustellen.
Die vorliegende Erfindung erreicht hohe Anti-Impact-Festigkeits- und Rollermüdungseigenschaften, die durch eine Kombination einer harten Oberfläche, die durch ein Induktionshärten und eine Verbesserung bei der Resistenz gegenüber einem Hochtemperatur-Enthärten durch die Auswahl einer optimalen Legierungszusammensetzung erreicht wird, ohne die Schmiedbarkeit und maschinelle Bearbeitbarkeit durch eine Kombination der Schmiedebedingungen und Wärmebehandlungsbedingungen zu beeinträchtigen. Da der hochfeste Laufring durch ein höchst produktives Induktionshärten hergestellt werden kann, während eine hohe Schmiedbarkeit und maschinelle Bearbeitbarkeit aufrecht erhalten werden, ist die vorliegende Erfindung auch mit einer hohen Produktivität versehen.
Ein hochfester Laufring, der durch das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt ist, weist die Verwendung eines Stahls, der 0,30 bis 0,60% an C, 0,30 bis 1,30% an Si, 0,5 bis 1,5% an Mn, 0,0050% oder weniger an B, 0,1 bis 0,5% an Cr, 0,1 bis 0,5% an Mo, 0,5 bis 1,4% an Si und Mo und 0,02 bis 1,0% an Ni enthält, der durch Fe und unvermeidliche Verunreinigungen ausgeglichen ist, und eine Behandlung des Stahls durch ein Induktionshärten auf, sodass die Oberflächenhärte 58HRC oder mehr beträgt und die Oberflächenhärte nach dem Tempern bzw. Anlassen bei 300°C 52 HRC oder mehr beträgt.
Kurzbeschreibung der Zeichnung
1 ist eine Graphik, die die Ergebnisse von Walzen-Senkungstests für die Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und für ein Vergleichsbeispiel zeigt.
2 ist ein Ablaufdiagramm, das einen Schritt zur Herstellung eines äußeren Laufrings gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
3 ist eine Grafik, die die Ergebnisse von Dreh-Dauerversuchen mit geringem Winkel für einen äußeren Laufring gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und für ein Vergleichsbeispiel zeigt.
Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform
Wie oben beschrieben, verwendet der hochfeste Laufring, der durch das Verfahren der vorliegenden Erfindung hergestellt ist, einen Stahl, der C (Kohlenstoff), Si (Silizium), Mn (Mangan), B (Bor), Cr (Chrom), Mo (Molybdän), Ni (Nickel) und S (Schwefel) in jeweils vorgegebener Menge enthält, der durch Fe und unvermeidliche Verunreinigungen ausgeglichen bzw. aufgefüllt wird, wobei der Gesamtgehalt an Si und Mo in einem vorgegebenen Bereich gesteuert wird. Nachstehend wird der Bereich des Gehalts jedes Bestandteils und der Grund beschrieben, warum der Gehalt jedes Bestandteils begrenzt ist.
C: 0,30 bis 0,60%
C ist ein wesentliches Element, das verwendet wird, um die Festigkeit eines mechanischen Bauteils zu gewährleisten. Wenn C in einer Menge von weniger als 0,30% hinzugefügt wird, ist es selbst durch ein Induktionshärten schwierig, dem mechanischen Bauteil eine Oberflächenhärte von 58 HRC oder mehr zu verleihen. Wenn die Menge andererseits 0,60% übersteigt, besteht die Neigung, dass durch das Induktionshärten Abschreckrisse verursacht werden.
Si: 0,03 bis 1,30%
Si ist ein Element, das verwendet wird, um die Resistenz gegenüber einem Enthärten beim Anlassen zu erhöhen. Deshalb wird Si in einer Menge von 0,30% oder mehr hinzugefügt. Andererseits verringert der Zusatz an Si in übermäßiger Menge die Verformbarkeit und verursacht leicht Risse, die während dem Schmieden auftreten. Daher ist der obere Grenzwert 1,30%.
Mn: 0,50 bis 1,50%
Mn ist ein Element, das die Härtbarkeit erhöht und zu einem Anstieg der Oberflächenhärte beiträgt. Wenn die Menge an Mn geringer als 0,5% ist, wird nur ein ungenügender Effekt erzielt, wohingegen wenn Mn in einer Menge hinzugefügt wird, die 1,50% übersteigt, werden während dem Schmieden leicht Risse verursacht.
B: 0,005% oder weniger
B, das als feste Lösung in Fe vorliegt, erhöht die Induktionshärtbarkeit und verbessert die Anti-Schlagbiege- und Anti-Torsionseigenschaften. B ist vorzugsweise in einer Menge von mindestens 0,0005% enthalten. Selbst wenn B jedoch in einer Menge enthalten ist, die 0,005% übersteigt, sättigt sich sein Effekt und es erzeugt eher einen so nachteiligen Effekt, dass bei der Wärmearbeitung, wie z. B. dem Walzen und Schmieden, Risse aufzutreten pflegen.
Cr: 0,1 bis 0,5%
Cr ist ein Element, das die Härtbarkeit von Stahl, wie im Fall von Mn, erhöht. In dem Fall, bei dem der Durchmesser oder die Dicke eines Bauteils einem Induktionshärten unterworfen wird, wird das Bauteil während dem Härten ausreichend schnell abgekühlt, und es ist daher unnötig, Cr hinzuzufügen. Im Falle von relativ großen Bauteilen bewirkt eine unzureichende Kühlung manchmal einen schwachen Härtungseffekt und es ist daher erwünscht, Cr hinzuzufügen, um die Härtbarkeit zu verbessern. Der Effekt von Cr ist unbefriedigend, wenn die Menge an Cr geringer als 0,1% ist, wohingegen eine Menge, die 0,5% übersteigt die maschinelle Bearbeitungsfähigkeit und die Warmbearbeitungsfähigkeit beeinträchtigt.
Mo: 0,1 bis 0,5%
Mo erhöht die Zähigkeit von Stahl, verbessert die Schlageigenschaften und verbessert die Anti-Schlagbiege- und Anti-Torsionseigenschaften. Daher wird Mo in einer Menge von 0,1% oder mehr hinzugefügt. Wenn Mo in einer Menge hinzugefügt wird, die 0,5% übersteigt, werden die maschinelle Bearbeitbarkeit und die Warmbearbeitbarkeit beeinträchtigt.
Ni: 0,02 bis 1,0%
Ni erhöht die Zähigkeit von Stahl. Wenn die Menge an Ni geringer als 0,02% ist, wird nur ein unzureichender Effekt erzielt, wohingegen wenn Ni in einer Menge enthalten ist, die 1,0% übersteigt, die maschinelle Bearbeitbarkeit und die Warmschmiedbarkeit beeinträchtigt werden.
Si + Mo: 0,5 bis 1,4%
Si und Mo haben den Effekt, die Resistenz gegenüber dem Enthärten beim Hochtemperatur-Anlassen zu erhöhen. Daher werden Si und Mo in einer Gesamtmenge von 0,5% oder mehr hinzugefügt. Wie oben beschrieben, beeinträchtigt andererseits eine Menge, die 1,4% übersteigt, die maschinelle Bearbeitbarkeit und die Schiedbarkeit.
Es sollte beachtet werden, dass der Stahl, der in der vorliegenden Erfindung verwendet wird, die oben beschriebenen Elemente als seine wesentlichen Bestandteile enthält, und neben diesen Bestandteilen eine Kombination von einem oder mehreren Elementen, die aus 0,05% oder weniger an Bi (Bismuth), 0,10% oder weniger an S (Schwefel), 0,01% oder weniger an Ca (Kalzium), 0,10% oder weniger an Zr (Zirkonium), 0,10% oder weniger an Sb (Antimon) und 0,01% oder weniger an Pb (Blei) gewählt werden, hinzugefügt werden können.
Die Verwendung solcher zusätzlicher Elemente kann die Oberflächenermüdungseigenschaften erhöhen und die gleiche maschinelle Bearbeitbarkeit wie die des konventionellen Stahls gewährleisten. Es ist daher erwünscht, diese Elemente nach Bedarf hinzuzufügen.
Die Arbeitsschritte zur Herstellung des Laufrings der vorliegenden Erfindung aus dem oben genannten Stahl lauten wie folgt.
Der oben genannte Stahl wird auf 720 bis 790°C erhitzt, um das Warmschmieden auszuführen. Als Nächstes wird der Stahl bei 850 ± 10°C gehalten, um das Normalisieren, gefolgt von einem Abkühlen bei einer Geschwindigkeit von 3 bis 10°C auszuführen, danach 20 Minuten lang oder mehr bei 550°C gehalten und gestattet, an der Luft abzukühlen. Der entstehende Stahl wird durch maschinelle Bearbeitung in eine vorgegebene Form verarbeitet. Ferner wird der Stahl durch ein Induktionshärten und Anlassen behandelt und durch maschinelle Bearbeitung in eine Endform gebracht, um so einen hochfesten Laufring, wie oben beschrieben, zu erhalten.
Was die Temperatur betrifft, bei der das Warmschmieden ausgeführt wird, sichert eine höhere Temperatur eine hohe Verformbarkeit, die eine Herstellung leicht macht. Jedoch bietet sie Gelegenheit zum Auftreten von Beulen wegen eines Mangels an Formbeständigkeit. Wenn die Heiztemperatur zu hoch ist, besteht darüber hinaus eine Gefahr, dass sich die Haltbarkeit einer Gießform signifikant verkürzt. Unter Berücksichtigung dieser Ergebnisse, wird die beim Warmschmieden vorzugsweise verwendete Heiztemperatur bei der vorliegenden Erfindung auf 720 bis 790°C ausgelegt.
Bei der vorliegenden Erfindung wird das Normalisieren bei den oben genannten Bedingungen durchgeführt, um eine Härte von 91 bis 96 HRB zu erzielen. Wenn die Härte von diesem Bereich abweicht, hat der Abnutzungsverlust der Werkzeuge zugenommen und die Werkzeuge sind durch Späne verschlissen, was die Haltbarkeit der Werkzeuge verkürzt, was zu einer verminderten Produktivität des Laufrings führt.
Der hochfeste Laufring, der durch Verwendung des oben beschriebenen Stahls gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt wurde, weist eine Oberflächenhärte von 58 HRC oder mehr, nachdem das Induktionshärten ausgeführt wurde, und eine Oberfläche von 52 HRC oder mehr nach dem Anlassen bei 300°C auf.
Wie oben beschrieben, wurde der Laufring der vorliegenden Erfindung bei seinen Abnutzungsbeständigkeits- und Ermüdungseigenschaften durch Verwendung eines Stahls mit einer hohen Resistenz gegenüber dem Enthärten und durch steuern/regeln der Oberflächenhärte nach dem Härten und Anlassen auf 52 HRC oder mehr signifikant verbessert. Darüber hinaus weist der Stahl gemäß der vorliegenden Erfindung durch die Wahl einer geeigneten Heiztemperatur eine gute Warmschmiedbarkeit auf. Anschließend wird eine entsprechende Normalisierung durchgeführt, um eine Härte von 91 bis 96 HRB zu erhalten, die für die Schneidbearbeitung geeignet ist. Der oben genannte Arbeitsschritt wird mit einem höchst produktiven Induktionshärten kombiniert, wodurch der oben genannte Laufring, der exzellente Abnutzungsbeständigkeits- und Ermüdungseigenschaften aufweist, hergestellt werden kann und die Produktivität dadurch hoch ist.
(Beispiel 1)
Die nachfolgenden Experimente wurden durchgeführt, um den Effekt der vorliegenden Erfindung zu belegen.
Ein Stahl-Gussblock mit der in Tabelle 1 gezeigten Zusammensetzung wurde hergestellt und in einen Rohling geformt, der dann in einen runden Barren mit einem Durchmesser von 50 mm heißgewalzt wurde. Eine zylindrische Probe mit einem Durchmesser von 30 mm und einer Höhe von 45 mm wurde durch maschinelle Bearbeitung aus dem entstandenen runden Barren hergestellt. Die erhaltene zylindrische Probe wurde auf 720°C und 780°C erhitzt, um das Warmschmieden mit einem Bearbeitungsverhältnis von 50% unter Verwendung einer Pressvorrichtung durchzuführen, um dadurch die Warmschmiedbarkeit zu evaluieren. Danach wurde die Beziehung zwischen der Bedingung (Abkühlgeschwindigkeit) des Normalisierens und der Härte untersucht. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 gezeigt.
Andererseits wurde ein Roller-Pitching-Test bzw. Walzen-Senkungstest durchgeführt, um die Oberflächen-Ermüdungsfestigkeit zu evaluieren. Dafür wurden die folgenden Vorgänge für ein Versuchsteil mit einem Durchmesser von 26 mm und einer Länge von 28 mm durchgeführt.
Zuerst wurde die Oberflächentemperatur des Versuchsteils durch ein Hochfrequenzheizen in 0,9 Sekunden erhöht, bis es 850°C erreicht hat. Ferner wurde die Temperatur des Versuchsteils in 1,9 Sekunden auf 1150°C erhöht, um das Abschrecken in Wasser auszuführen, und danach einem Anlassen unterworfen, das bei 170°C 120 Minuten lang durchgeführt wurde.
Die Walzen-Senkungshaltbarkeit eines Vergleichsstahls hatte einen Niveau von 10⁵, wohingegen bestätigt wurde, dass die Lebensdauer des Stahls der vorliegenden Erfindung auf zehnmal soviel wie die des Vergleichsstahls verlängert wurde. Die Bedingungen des Walzen-Senkungstests sind nachfolgend beschrieben und die Ergebnisse des Tests sind in Tabelle 1 dargestellt.
(Bedingungen des Walzen-Senkungstests)

(1) angelegte Last: 18,6 kN
(2) Oberflächendruck: 4500 MPa
(3) Drehzahl (Antriebseite)
(4) Schlupffaktor: 20%
(5) Antriebswalze: kleine Walze (Probeprodukt)
(6) Nebenwalze: große Walze (SUJ2)
(7) Temperatur des Schmieröls: 100 bis 11000
(8) Senkungs-Erfassungsverfahren: Schwingungssensor

Tabelle 1

Nr.	Verwendung	Chemische Bestandteile (mass%)
Nr.	Verwendung	C	Si	Mn	P	S	Cu	Ni	Cr	Mo	Sol.B	Bi	Pb
1	Stahl der Erfindung	0.55	0.49	0.55	0.008	0.017	0.02	0.02	0.17	0.18	0.014	0.030	-
2		0.54	0.52	0.63	0.018	0.022	0.02	0.03	0.17	0.18	0.002	0.020	-
3		0.54	1.00	0.60	0.011	0.012	0.01	0.03	0.36	0.33	-	0.038	-
4		0.48	0.50	0.59	0.016	0.020	0.01	0.03	0.25	0.20	0.015	-	-
5		0.58	0.52	0.59	0.015	0.020	0.01	0.03	0.25	0.20	0.014	-	-

A	Vergleichs-Stahl	0.55	0.22	0.66	0.019	0.012	0.06	0.03	0.30	0.01	-	-	0.07
B		0.53	0.25	0.66	0.017	0.013	0.06	0.01	0.30	0.01	-	-	0.05
C		0.55	0.52	0.64	0.015	0.015	0.09	0.03	0.29	0.01	0.014	-	-
D		0.55	0.20	0.65	0.15	0.015	0.10	0.03	0.30	0.020	0.014	-	-

Tabelle 2

Nr.	Verwendung	Formbeständigkeit beim Schmiedevorgang (Mpa)	Härte des normalisierten Stahls nach dem Schmieden (HRB)
	Verwendung	Schmiedetemperatur °C	Abkühlgeschwindigkeit von 850°C (°C/min)
	Stahl der Erfindung	700	720	750	790	820	3	6	10	30	60
1		320	315	290	272	248	92	93	95	97	103
2		-	-	-	-	-	-	-	-	-	-
3		352	350	340	306	274	93	94	96	98	108
4		290	288	277	256	240	91	92	94	96	101
5		324	325	308	282	262	93	93	95	96	104

A	Vergleichs-Stahl	316	312	273	245	240	91	92	92	92	95
B		-	-	-	-	-	-	-	-	-	-
C		-	-	-	-	-	-	-	-	-	-
D		-	-	-	-	-	-	-	-	-	-

(Beispiel 2)
Ein äußerer Laufring wurde aus dem Stahl mit der in Tabelle 1 gezeigten Zusammensetzung gemäß den in 2 gezeigten Schritten hergestellt. Obwohl die Härte des Stahls der vorliegenden Erfindung bei Raumtemperatur höher als die des Vergleichsstahls war, war die Formbeständigkeit während dem Warmschmieden nicht übermäßig hoch. Der Stahl der vorliegenden Erfindung wurde durch das Warmschmieden ohne irgendein Problem behandelt.
Die Ergebnisse der Messung der Härte vor der maschinellen Bearbeitung und nach dem Normalisieren sind in Tabelle 3 dargestellt. Die Normalisierungsbedingung 1 in Tabelle 3 lautet wie folgt: die Stahlprobe wird 40 Minuten lang bei 850°C gehalten, danach mit einer Abkühlgeschwindigkeit von 10°C/min länger als 30 Minuten auf 550°C abgekühlt und danach gestattet, in der Luft abzukühlen. Die Normalisierungsbedingung 2 lautet wie folgt: die Stahlprobe wird 40 Minuten lang bei 850°C gehalten, danach mit einer Abkühlgeschwindigkeit von 3,3°C/min länger als 90 Minuten auf 550°C abgekühlt, danach 30 Minuten lang bei 550°C gehalten und danach gestattet, in der Luft abzukühlen.
Da die Abkühlgeschwindigkeit der Normalisierungsbedienung des erfundenen Stahls auf 3 bis 10°C/min ausgelegt wurde, wurde die gleiche Härte wie die des Vergleichsstahls 1 erreicht, der ein konventioneller Stahl ist. Die Ergebnisse der Messung des Abnutzungsverlusts der Werkzeuge während der maschinellen Bearbeitung sind in Tabelle 4 dargestellt. Eine gewünschte Härte kann durch Optimierung der Abkühlgeschwindigkeit im Normalisierungsschritt erzielt werden, um eine zufrieden stellende maschinelle Bearbeitbarkeit zu erreichen. Darüber hinaus zeigt Tabelle 5 die Ergebnisse, die durch Messung der Härte der gehärteten Schicht oder Oberflächenschicht des Teilstücks erzielt wurden, das durch ein Induktionshärten behandelt wurde.
Zur Evaluierung der Oberflächenermüdungsfestigkeit wurden Dreh-Dauerversuche für drei Stahltypen, nämlich für die Stähle 1 und 2 der vorliegenden Erfindung und den Vergleichsstahl 1 in einem Zustand durchgeführt, bei dem diese Stähle jeweils in einer Antriebswelle eingebaut waren. Die Ergebnisse des Dauerversuche sind in 3 dargestellt.
Wie in 3 gezeigt, wurde bestätigt, dass der Stahl der vorliegenden Erfindung eine hohe Dauerfestigkeit beim realen Betrieb wie dem Walzen-Senkungstest aufwies.

Wie sich aus dem obigen ergibt, wurde der äußere Laufring hergestellt, um die Produktivität zu bestätigen und als Folge davon wurde bestätigt, dass der äußere Laufring eine exzellente Schmiedbarkeit, maschinelle Bearbeitbarkeit und Schleif-Bearbeitbarkeit aufwies. Darüber hinaus ist der äußere Laufring zwischen den Festigkeitseigenschaften und der Produktivität genau abgestimmt. Die Wirkung und der Effekt der oben genannten Beispiele gemäß der vorliegenden Erfindung kann in industriellen Gebieten als besonders effektiv gelten. Tabelle 3

Nr.	Verwendung	Normalisierungsbedingung	Härte des normalisierten Stahls nach dem Schmieden (HRB)
1	Stahl der Erfindung	Bedingung 1	94
2		Bedingung 1	94
3		Bedingung 2	95
4		-	-
5

A	Vergleichs-Stahl	Bedingung 1	93
B		-	-
C		-	-
D		-	-

Bedingung 1: Die Stahlprobe wird 40 Minuten lang bei 850°C gehalten, danach mit einer Abkühlgeschwindigkeit von 10°C/min länger als 30 Minuten auf 550°C abgekühlt und danach gestattet, in der Luft abzukühlen. Bedingung 2: Die Stahlprobe wird 40 Minuten lang bei 850°C gehalten, danach mit einer Abkühlgeschwindigkeit von 3,3°C/min länger als 90 Minuten auf 550°C abgekühlt, danach 30 Minuten lang bei 550°C gehalten und danach gestattet, in der Luft abzukühlen. Tabelle 4

Nr.	Verwendung	Drehvorgang
Nr.	Verwendung	VB-Abnutzungsrate am äußeren Umfang	VB-Abnutzungsrate am inneren Umfang	Leichtigkeit des Spanbruchs
1	Stahl der Erfindung	0.27	0.20	exzellent
2		0.28	0.22	gut
3		0.33	0.18	exzellent
4		-	-	-
5		-	-	-

A	Vergleichs-Stahl	0.30	0.15	exzellent
B		-	-	-
C		-	-	-
D		-	-	-

Tabelle 5

Nr.	Verwendung	Härte des äußeren Laufrings durch Hochfrequenz-Induktionshärten					Härte an der Nut nach dem 300°C Anlassen
		an der Nut		an der Achse
		Oberflächenhärte	ECD	Oberflächenhärte	ECD
1	Stahl der Erfindng	62–64	2.8	61–66	5.0	53–55
2		61–62	2.0	62–64	5.2	52–54
3		62–63	2.4	62–63	5.4	55–56
4		-	-	-	-	-
5		-	-	-	-	-

A	Vergleichs-Stahl	60–62	2.0	61–63	5.2	49–51
B		60–62	2.1	61–63	5.2	49–50
C		62–63	2.1	61–63	5.2	50–52
D		62–63	2.1	61–63	5.2	50–52

Einheit der Härte: HRC
ECD: effektive einsatzgehärtete Tiefe (mm)

Die Inhalte der der japanischen Patentanmeldung Nr. 2000–380666 (eingereicht am 14. Dez. 2000) werden hierin durch Bezugnahme miteinbezogen.
Obwohl die Erfindung, wie oben beschrieben, mit ihren bevorzugten Beispielen beschrieben wurde, ist die Erfindung darauf nicht beschränkt, sondern im Umfang der vorliegenden Erfindung anderweitig verschiedenartig verkörpert.
Obwohl in den oben genannten Beispielen der Fall des äußeren Laufrings als Laufring genommen wurde, kann die vorliegende Erfindung z. B. auf einen inneren Laufring angewendet werden.

Claims

Verfahren zur Herstellung eines hochfesten Laufrings, das aufweist: Härten eines Stahls bei 720 bis 790°C, um ein Warmschmieden durchzuführen, wobei der Stahl die folgenden Elemente in Gewichtsprozenten: C: 0,30 bis 0,60%; Si: 0,30 bis 1,30%, Mn: 0,5 bis 1,5%; B: 0,0050% oder weniger; Cr: 0,1 bis 0,5%, Mo: 0,1 bis 0,5%; Ni: 0,02 bis 1,0%, wobei die Gesamtmenge von Si und Mo in einem Bereich von 0,5 bis 1,4% liegt, und die Restmenge in Form von Fe und unvermeidlichen Verunreinigungen aufweist; Halten des warm geschmiedeten Stahls bei 850 ± 10°C, um ein Normalisieren durchzuführen, anschließendes Kühlen des Stahls bei einer Geschwindigkeit von 3 bis 10°C/min, Halten des Stahls für 20 Minuten oder mehr bei 550°C und Ermöglichen, dass der Stahl an der Luft abkühlt; maschinelles Bearbeiten des normalisierten Stahls in eine vorgegebene Form; Durchführen eines Induktionshärtens und Anlassen des Stahls; und Endbearbeiten des Stahls in eine Endprodukt-Form des hochfesten Laufrings.
Verfahren zur Herstellung eines hochfesten Laufrings nach Anspruch 1, wobei der Stahl als Restmenge ferner eines oder mehrere Elemente mit Ausnahme von Eisen aufweist, die aus der Gruppe ausgewählt sind, die aus den folgenden Elementen in Gewichtsprozent zusammengesetzt ist: Bi: 0,05% oder weniger, S: 0,10% oder weniger, Ca: 0,01% oder weniger, Zr: 0,10% oder weniger, Sb: 0,10% oder weniger und Pb: 0,01% oder weniger.
Verfahren zur Herstellung eines hochfesten Laufrings nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Oberflächenhärte, nachdem das Induktionshärten durchgeführt wurde, 58 HRC oder mehr beträgt und die Oberflächenhärte, nachdem das Anlassen durchgeführt wurde, 52 HRC oder mehr beträgt.