DE680275C - Herstellung von Gegenstaenden mit verschleissfester Oberflaeche - Google Patents

Description

• Herstellung von Gegenständen mit verschleißfester Oberfläche Zur Herstellung von Stahlgegenständen mit harter, verschleißfester Oberfläche und zähem Kern bedient man sich bisher der bekannten Verfahren der Einsatz- und Nitrierhärtung.
• Bei der üblichen Einsatzhärtung muß zur Erzielung des hohen Verschleißwiderstandes in der Randschicht nacherfolgter Aufkohlung schroff abgeschreckt werden. Dabei entstehen naturgemäß leicht Härterisse, insbesondere bei Stücken mit schwierigen Querschnitten. Auch ergeben sich leicht Verziehungen, die nur durch kostspieliges Nachschleifen behoben werden können. Mit Rücksicht auf die genannten Nachteile der Einsatzhärtung ist vorgeschlagen worden, die Steigerung :der Härte und Verschleißfestigkeit der Oberfläche durch Nitrieren zu bewirken. Bei diesem Verfahren erübrigt sich zwar das Abschrekken, aber die gehärteten Oberflächen besitzen nur geringe Zähigkeit, so daß das Verfahren für Werkstücke mit scharfen Kanten und Gegenstände, die schlagenden Beanspruchungen ausgesetzt sind, nicht in Betracht kommen kann.
• Es ist bereits vorgeschlagen worden, für Gegenstände, bei denen @es auf hohe Verschleißfestigkeit ankommt, eutektoide Stähle zu verwenden, welche bei einem Mangangehalt von o,6 bis o,8% rein lamellarperlitisches Gefüge besitzen. Derartige Gegenstände besitzen bei der durch die Zusammensetzung bedingten Festigkeit gute Zähigkeit. In manchen Fällen ist jedoch eine höhere Zähigkeit erwünscht, die mit der Natur dieses verschleißfesten Stahles nicht zu vereinen ist.
• Gegenstand der Erfindung .ist :ein Verfahren zur Herstellung von Werkstücken, denen Oberfläche die Eigenschaften und die Zusammensetzung der vorgenannten Stähle besitzt, während ihr Kern zwar weniger verschleißfest ist, sich aber durch große Zähigkeit auszeichnet.
• Gemäß der Erfindung geht man von einem Werkstück aus weichem Kohlenstoffstahl mit einem Kohlenstoffgehalt unter 0,250;o aus, dessen Mangangehalt innerhalb der angegebenen Grenzen liegt, und führt in dieses auf dem Wege der Einsatzhärtung so lange Kohlenstoff :ein; bis sich an der Oberfläche des Werkstückes die dem Mangangehalt entsprechende eutektoide Zusammensetzung eingestellt hat. Hierauf wird das Werkstück zwecks Rückfeinung des Kernes dicht üben dem oberen Haltepunkt des Ausgangsmaterials kurz geglüht und an ruhiger Luft abgekühlt.
• Anstatt einen Stahl mit einem Kohlenstoffgehalt unter o, a 5 % und einem Mangangehalt von o,6 bis o, $ % zu verwenden, kann man das Mangan auch teilweise durch Chrom, Wolfram, Molybdän oder Vanadin ersetzen, und zwar in der Weise, .daß der Mangangehalt etwa o,5 bis 0,7%, der Gehalt an den übrigen Legierungsbestandteilen bis zu etwa o,5% ausmacht. Es hat sich ferner als zweckmäßig .erwiesen, den Siliciumgehalt über das für ausschließlich mit Silicium beruhigten Werkstoff übliche Maß zu steigern, so daß er etwa 'o,35 bis o;8o% beträgt. Die Eigenschaften des Werkstoffes können weiter verbessert werden, wenn man ihm Nickel bis zu 30/6 oder Kupfer bis zu -etwa i, 5 % hinzusetzt.
• Der gemäß der Erfindung anzuwendende Stahl ist kein Einsatzstahl im gebräuchlichen Sinne. Bekanntlich darf der Mangangehalt bei den bisherigen Einsatzstählen mit Rücksicht auf das Abschrecken o, 5 % bei Kohlenstoffgehalten bis zu o, i 3 % und ö, 4 % bei Kohlenstoffgehalten von o, i 3 bis o, 2o o(o (Din 1661) nicht überschreiten. Für die Zähigkeit des Kernes wären an sich höhere Mangangehalt:e bei den üblichen Einsatzstählen zwar besser. Weil aber, wenn der Mangangeha.lt die angegebenen Grenzen überschreitet, beim Abschrecken in Wasser Risse entstehen öder die Stücke sogar auseinanderspringen, ist der Zähigkeit des Kernes durch die durch höhere Mangangehalte bedingte Härteempfindlichkeit eine Grenze gesetzt. Im Gegensatz zu den üblichen Einsatzstählen ist erfindungsgemäß ein Mangangehalt von mindestens o, 6 % für Kohlenstoffstähle mit einem Kohlenstoffgehalt unter o,25% und mindestens o, 5 % für legierte Stähle erforderlich. Auf die Wasserhärtung braucht keine Rücksicht genommen zu werden, weil sie bei dem Verfahren der Erfindung entfällt. Die Mangangehälte, die zur Erreichung der hohen Verschleißfestigkeit der Oberfläche ohne Abschreckhärtung notwendig sind, bedingen überdies noch in Verbindung mit dem neuen Verfahren, weil der, höhere Mangangehalt die Zähigkeit des Stahles heraufsetzt, wesentliche Verteile für die Festigkeitseigenschaften der Gegenstände.
• Das Wesen der Erfindung besteht also darin, daß man den Gehalt an Döppelcarbidbildnern im Ausgangsmaterial so abstimmt, daß sich beim Zementieren ein Eutektoid ergibt, dessen Zementit bei lamellarer Ausbildung die für den hohen Verschleißwiderstand maßgebende Zusammensetzung besitzt.
• Nach dem den Gegenstand der Erfindung bildenden Verfahren lassen sich Werkstücke herstellen, bei denen es dä.rauf ankommt, eine verschleißfeste Oberfläche zu schaffen, während in dem Kern .des Werkstückes eine hohe Zähigkeit erhalten bleibt. Das Verfahren läßt sich daher mit besonderem Vorteil anwenden bei Zahnrädern, hach beanspruchten Maschinenteilen, wie Spindeln, Zapfen, Laufflächen; Laufrädern für Winden und Krane, Teilen für Aden Automobil-, Motor- und Fahrradbau usw. Das Verfahren gemäß der Erfindung hat gegenüber den bisherigen Verfahren zur Herstellung verschleißfester Oberflächen Vorteile. Im Vergleich zur üblichen Einsatzhärtung entfällt das Abschrecken, der Kern ist zäher. Während die durch Einsatz- und Nitrierhärtüng erzeugten verschleißfesten Oberflächen spröde sind, weisen :die gemäß .der Erfindung hergestellten Gegenstände auch in der verschleißfesten Randzone gute Zähigkeit und damit hohe Bruchsicherheit auf. Die Oberflachen sind trotz der hohen Verschleißfestigkeit gut zu bearbeiten. Das Verfahren kann ferner, eben weil nicht abgeschreckt zu werden braucht und daher Härterisse und Verziehungen nicht entstehen können, auf die schwierigsten Werkstücke angewandt werden: Bei Temperaturerhöhungen bis zu 6oo° leidet die Verschleißfestigkeit nicht so wie bei den in üblicher -Weise einsatzgehärteten Gegenständen. Dies ist beispielsweise beim Warmlaufen von Wellen von großer Bedeutung.
• Der im Vergleich zu den üblichen Einsatzstählen höhere Gehalt an Mangan bzw. doppelcarbidbildenden Elementen erhöht :die Kohlungsgeschwindigkeit. Der höhe Gehalt an doppelcarbidbildenden Elementen begünstigt außerdem die Entstehung :eines für die Güte der zementierten Gegenstände wesentlichen allmählichen Übergangs von den hohen Kohlenstoffgehalten des Randes zu den niedrigeren des Kerns.

Claims (1)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zur Herstellung von Gegenständen mit verschleißfester Oberfläche, gekennzeichnet durch folgende Maßnahmen: a) Herstellung der Gegenstände aus weichem Kolilenstoffstahl mit einem Kohlenstoffgehalt unter o,25% und einem Mangangehalt von o,6 bis o8%1 b) Aufkohlung, bis die Oberfläche in Abhängigkeit von dem Mangangehalt eine eutektoide Zusammensetzung aufweist, c) kurze Glühbehandlung dicht über dem oberen Haltepunkt des Kernwerkstoffes, d) Abkühlung an ruhiger Luft. z. Anwendung des Verfahrens nach Anspruch i auf Gegenstände aus solchen Stahllegierungen, bei denen Mangan teilweise durch Chrom, Wolfram, Molybdän oder Vanadin einzeln öder zu mehreren ersetzt ist. 3. Anwendung des Verfahrens nach Anspruch 2 auf Gegenstände aus solchen Stahllegierungen, bei denen der Mangangehalt o,5 bis 0,7% beträgt, während die übrigen Sonderbestandteile in einer Menge bis zu o, 5 % vorhanden sind. ¢. Anwendung des Verfahrens nach Anspruch 3 auf Gegenstände aus solchen Stahllegierungen, deren Siliciumgehalt 0,35 bis o,8% beträgt. 5. Anwendung des Verfahrens nach Anspruch i bis ¢ auf Gegenstände aus solchen Stahllegierungen, die neben Mangan oder den Sonderbestandteilen Chrom, Wolfram, Molybdän oder Vanadin noch einen Nickelgehalt bis zu 3% besitzen. 6. Anwendung .des Verfahrens auf Gegenstände aus solchen Stahllegierungen, die neben Mangan oder den Sonderbestandteilen Chrom, Wolfram, Molybdän oder Vanadin noch einen Kupfergehalt bis zu i, 5 % besitzen.