DE677015C

DE677015C - Stahllegierung fuer Ringe, Scheiben und Waelzkoerper fuer Waelzlager

Info

Publication number: DE677015C
Application number: DEV31435D
Authority: DE
Original assignee: Vereinigte Kugellagerfabriken AG
Current assignee: Vereinigte Kugellagerfabriken AG
Priority date: 1934-09-30
Filing date: 1934-09-30
Publication date: 1939-06-17

Description

Stahllegierung für Ringe, Scheiben und Wälzkörper für Wälzlager Der jetzt für Wälzlagerringe, -Scheiben und Wälzkörper gebräuchliche Chromstahl ergibt bei dicken Querschnitten und Ölhärtung nicht immer eine einwandfreie, gleichmäßig hohe Härte. Bei großen Wälzlagerringen ist eine gleichmäßige und durchgehende Härte nur beim Abschrecken in Wasser oder in Wasseröl zu erzielen. Dieses Verfahren bringt aber große Gefahren mit sich bezüglich der Entstehung von Härterissen und inneren Spannungen.
Auf Grund eingehender Versuche ist es jetzt gelungen, einen Stahl zu finden, der auch bei großen Lagern Ölhärtung ermöglicht bei wesentlich tieferer Härtetemperatur und der eine hohe, gleichmäßige Härte bei guter Durchhärtung ergibt. Es sind zwar schon viele Versuche unternommen worden, Wä lzlagerstähle auch für große Abmessungen zu entwickeln. Der Erfolg all dieser Versuche scheiterte jedoch daran, daß die gefundenen Stähle entweder zu einer wesentlichen Verteuerung führten oder eine geringere Lebensdatier der Lager zur Folge hatten. Der Vor= teil der gemäß der Erfindung zu verwendenden Stahlsorte für Wälzlagerteile besteht also nicht nur in der einfacheren Behandlung beint Härten und der besseren, glciclunüljigen und tiefen Durchhärtung bei hoherHärte, sondern auch in den guten Eigenschaften unter Belastung, abgesehen davon, daß dieser Stahl genau so billig hergestellt werden kann wie der jetzt hauptsächlich von der Wälzlagerindustrie verwendete Chromstahl mit etwa folgender -Zusammensetzung:

Kohlenstoff ....... o,95 bis i,io o@o,

Chrom . . . . . . . . . . . i,ao - i,8o °@o,

Mangan .... ... o ,2o - 0,50 ojo,

@Ip.

Silicium. weniger als 0,35

In diesem Zusammenhang sei darauf hingewiesen, daß es bekannt ist, Stähle der Zusammensetzung

Kohlenstoff . . 0,80 bis 1.3 %,

Silicium .... 0,30 - I,O Oho

Mangan ..... o,6o - i,8 11,

Chrom ...... 0,50 -' 3,0 ojo@

im sauren Elektroofen nach besonderen Verfahren geschmolzen, wegen ihrer Verschleißfestigkeit besonders für Schleifkugeln zu verwenden.
Für den Zweck der Erfindung wurde zunächst ein in Öl gehärteter Stahl mit höherem Mangangehalt, aber geringerem Kohlenstoffgeltalt, erprobt, und zwar txtit ungefähr

0,90 bis 1,00 oho mangan,

o,Vo - 0,70 °@o Iohlenstoff,

o,go - 1,15 1/o Chrom.

Dieser Stahl zeigte zwar bessere Härteeigenschaften als der bisher verwendete Chromstahl, er war jedoch nicht zufriedenstellend in bezug auf das Gefüge, weil freies Carbid wünschenswert ist. Außerdem war es schwierig, den Stahl gleichmäßig und mit geringerem Schlackengehalt zu erzeugen.
Es wurden daher neue Versuche angestellt mit einer Stahlsorte, bei der ein höherer Kohlenstoffgehalt und auch ein höherer Mangangehalt verwendet wurde. Es zeigte sich, daß die Härteeigenschaften dadurch verbessert würden und auch die Widerstandsfähigkeit der Wälzlagerteile befriedigend war. Deshalb wurde in derselben Richtung weitergearbeitet und durch Versuche festgestellt, daß es wünschenswert ist, den Kohlenstoffgehalt über den sogenannten eutektoiden oder Perlitpunkt zu halten, der für gering legierte Stähle mit ungefähr I °/0 Mangan und I 010 Chrom ungefähr bei o,85 00 liegt. Diese Stähle waren zwar in bezug auf die Härte und Härtung zufriedenstellend. Es traten aber bei der Erzeugung Unregelmäßigkeiten auf. Deshalb wurde der Siliciumgehalt gleichzeitig mit dein -Mangangehalt erhöht, so daß sich eine Legierung ergab von

1,00 0,10 Kohlenstoff;

1,00 0/0 lIangan.

o,6o % Silicium,

I,00 00 Chrom.

Das Ergebnis dieser Untersuchungen war ein reiner Stahl, der bei Ölhärtung sehr gute Härteeigenschaften auch bei dicken Wälzlagesteilen (etwa 5o mm Stärke) zeigte. Fer--ner würde festgestellt, daß ein: derartiger Stahl in allen Herstellungsverfahren sowohl beim Schmelzen, Verarbeiten, Bearbeiten als auch beim Härten leicht behandelt werden kann.
Durch weitere Untersuchungen wurde schließlich gefunden, daß bei noch dickeren Wälzlagerteilen die Legierungsbestandteile Chrom und Mangan zweckmäßigerweise noch erhöht werden sollten. Es zeigte sich auch, daß die Volumenänderungen für derartige Stähle beim Härten in Öl nicht so groß sind wie beim Chromstahl und daß sie auch bei niedrigen Temperaturen abgeschreckt werden können. Es ist sogar in Sonderfällen möglich, dicke Teile aus diesem vorgeschlagenen Wälzlagerwerkstoff ohne Gefahr in Wasser zu härten. Gegebenenfalls kann das -Härten in 0l oder Wasser finit Zusätzen von Salz, Soda o. dgl. erfolgen, auch Ölwasserliärtung ist möglich. Die Untersuchungen haben gezeigt, daß kein züfriedenstellendes Gefüge erzielt wird, wenn der Kohlenstoffgehalt niedrig ist bei gleichzeitig niedrigem Mangan- und Chromgehalt. Es ist daher wibischenswert, daß der Kohlenstoffgehalt nicht geringer ist als 0,85 0/0 und der Chroingelialt nicht niedriges als o,go 1'p. Die unteren Grenzen für die Beimengungen und der höhere Kohlenstoffgehalt würden also für kleinere Abmessungen von Laufringen und Wälzkörpern in Frage kommen: während bei dicken Ringen und Wälzkörpern zweckmäßigerweise ein höherer Gehalt an Zusätzen bei niedrigerem Kohlenstoffgehalt verwendet wird. In der Praxis wird natürlich in den Stahlwerken mit einerAbweichung gerechnet werden müssen, die bei Mangan:, Silicium und Chrom -h o,I5 0/, und bei Kohlenstoff -f- o,o5 00 betragen kann.
Für Wälzlagerringe, -scheiben und Wälzkörper soll daher gemäß der Erfindung der Stahl innerhalb folgender Zusanunensetzuil(r liegen: -

Kohlenstoff , o,85 his 1,20 0/0,

Mangan-. : . . o;8o - 3,oo 0/0,

Silicium ... 0,50 - 1.50'/.,

Chrom ..... o,9o - -2,5o0/,.

Außerdem ist es gegebenenfalls zweckmäßig, Zusätze von Wolfram bis etwa 1,5 0/0, Vanadium bis etwa 1,5. 0 J0 und Molybdän bis etwa I 0/0 beizugeben, umZähigkeitundFeinkörnigkeit des Stahles noch mehr zu beeinflussen.
Als Beispiel einer Legierung, die für dünne , Wälzlagerringe zweckmäßig ist, sei folgende :',nalyse angegeben:

Kohlenstoff . . . . . . . I,oo 04,

Mangan . . . .-. . . . . . I,oo 0/0,

Silicium . . . . . . . . . . o,6o 0/0,

Chrom . . . . . . . . . . . . I,oo 0/0.

Für Lager mittlerer Größe ist folgende Durchschnittsanalyse zu empfehlen

Kohlenstoff . . . . . . . . 0,95 %,

0 /01

Mangan . ..... 450

Silicium .......... 0,70

Chrom . . . . . . . . 1.3004.

Für ganz dicke Querschnitte von etwa 9o min ist folgende Durehschiiittsanalyse zweckmäßig::

Kohlenstoff . . . . . . . . o.9o 0/0,

Mangan . . . . . . 2,oo °/0,

Silicium . . . . . . . . . . 0,80 0l0,

Chrom . . . . . . . . . . . . i,6o 01o.

In der Regel wird es vorteilhaft sein, nicht weniger als 2,50 04 und nicht nielir als 7,ö00/0 Legierungsbestandteile (Mn, Si, Cr, W, Mo, @r) zu verwenden.

Brauchbare Ergebnisse. wurden mit Stählen folgender Zusaniniensetzung erzielt:

holilenstof . 0,90 bis I,Ii Alp,

Mangan .... o,so - 1,50 Silicitnn ... 0,50 - 0,80 o/',

Chrom ..... 0,90 - I,50

Kohlenstoff . 0,85 - I,10 01o,

Mangan .... I,20 - 2,oo %,

Silicium ... o,6o - i,2o %,

Chrom ..... i,io - 2,oo Olo;

Kohlenstoff . o,85 - I,05

Mangan .... 1,50 - 3,00

Silicium ... 0,70 - 1,50 Chrom ..... 1,30 - 2,5o

Für die in der Beschreibung genannten Legierungen gilt Rest Eisen einschließlich der im technischen Eisen üblichen Verunreinigungen, wie z. B. Phosphor und Schwefel.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Die Verwendung einer Stalillegierttng mit 0,85 bis 1,20 01o Kohlenstoff, 0,80 - 3,00 0@0 Mangan, 0,50 - 1,50 0@o Silicium, @o,9o - 2,50 % Chrom, Rest Eisen,

als Werkstoff für durch Walzen, Pressen oder Schmieden hergestellte und durch Abschrecken in Öl oder Wasser gehärtete Ringe, Scheiben und Wälzkörper für Wälzlager.
2. Die Verwendung einer Stahllegierung mit o,9o bis I,15 % Kohlenstoff, 0,80 - I,50 % Mangan, 0,50 - 0,80'/, Silicium, 0,90 - 1,5004 Chrom, Rest Eisen,

für den Zweck nach Anspruch i.
3. Die Verwendung einer Stahllegierung mit o,85 bis i,io 0(o Kohlenstoff, 1,20 - 2,00 % Mangan, 0,6o - I,2o 1/o Silicium, 1,10 - 2,00 0'o Chrom, Rest Eisen,

für den Zweck nach Anspruch i. .
4. Die Verwendung einer Stahllegierung mit 0,85 bis 1,05 % Kohlenstoff, 1,50 - 3,00 % Mangan, 0,70 - 1,5O o% o Silicium, 1,30 - 2,5O 04 Chrom, Rest Eisen,

für den Zweck nach Anspruch i.
5. Die Verwendung einer Stahllegierung mit i,oo 'to Kohlenstoff, 1,00 % Mangan, o,6o % Silicium, I,00 °/o Chrom, Rest Eisen,

für den Zweck nach Anspruch i.
6. Die Verwendung einer Stahllegierung mit o,95 0@0 Kohlenstoff, 1,50 0@o Mangan, 0,70 0@o Silicium, 1,30 0@o Chrom, Rest Eisen,

für den Zweck nach Anspruch i.
7. Die Verwendung einer Stahllegierung mit o,9o"/o Kohlenstoff, 2,00 'to Mangan, o,8o 0@o Silicium, i,6o 0@o Chrom, Rest Eisen,

für den Zweck nach Anspruch i. B. Die Verwendung einer Stahllegierung, die neben Eisen einen Kohlenstoffgehalt über dem sogenannten eutektoiden oder Perlitpunkt besitzt und sich außerdem zusammensetzt aus i,oo o% oder mehr Mangan, i,001/0 oder mehr Chrom, o,5o °/o oder mehr Silicium,

wobei die Summe der Anteile vonMangan, Chrom und Silicium nicht weniger betragen soll als 2,5o'/, und nicht mehr als 7,000/0, für den Zweck nach Anspruch i. Die Verwendung einer Stahllegierung nach Anspruch 9, und zwar mit I,00 % Mangan, 1,00 % Chrom, o,6o % Silicium,

für den Zweck nach Anspruch i. io. Die Verwendung einer Stahllegierung, die neben den in den Ansprüchen i bis 9 genannten Gehalten .an Kohlenstoff, Mangan, Chrom und Silicium noch, allein oder zu mehreren, bis etwa 1,5 % Wolfram oder Vanadium, bis etwa i % Molybdän, Rest Eisen, enthält, für den Zweck nach Anspruch i.