DE688289C

DE688289C - Geschmiedete, vollkernige, umlaufende Maschinenteifnahme grosser Fliehkraefte eine hohe Streckgrenze und Zaehigkeit aufweisen muessen, z. B. Induktorw

Info

Publication number: DE688289C
Application number: DE1935D0069440
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Herbert Buchholtz
Original assignee: Dortmund Hoerder Huettenverein AG
Current assignee: Dortmund Hoerder Huettenverein AG
Priority date: 1935-01-01
Filing date: 1935-01-01
Publication date: 1940-02-16

Description

Für Maschinenteile, die bei der Berührung mit heißen und flüssigen Metallen zu netzartigen Warmspannungsrissen an der Oberfläche neigen, sind Stähle vorgeschlagen worden, die zur Erzielung einer besonders hohen Warmstreckgrenze Chromgehalte von 2,ϊ bis 4,5 °/₀, Molybdängehalte von 0,15 bis 1 % und gegebenenfalls noch Nickel bis zu 2 % und Vanadin bis zu o,4°/₀ enthalten. Der Kohlenstoffgehalt dieser Stahllegierungen steigt mit wachsendem Vergütungsquerschnitt bis zu 0,3 °/o C an.

Ebenfalls wurde bereits die Verwendung von Stählen mit 2 bis 4,5 °/₀ Cr und mindestens 0,15% Mo bei einem Kohlenstoffgehalt bis zu o, 3^Ό/_ο-vorgeschlagen für hohl geschmiedete Gegenstände, z. B. Geschützrohre, die eine besonders hohe Widerstandsfähigfeit ■ gegen die bei Explosionen und Detonationen auftretende Beanspruchung aufweisen müssen.

Für" mit hohen Drehzahlen umlaufende

vollkernige Maschinenteile, z. B. ■ Rotore, schwere Schwungradwellen, Induktorkörper usw., verwendet man zur Zeit vergütete Chrom-Nickel-Stähle mit 1 bis 5 °/o Nickel, bis zu i,S % Chrom und einem über 0,25 °/₀ Hegenden Kohlenstoffgehalt. Der Chromgehalt wird stets kleiner als der Nickelgehalt gewählt. Zur Verhütung der Anlaßsprödigkeit ist auch bereits der Zusatz von 0,2 bis 0,5 °/₀ Molybdän vorgeschlagen worden. Trotzdem bei der Herstellung dieser durch starke Fliehkraft im Innern ■" hochbeanspruchten Teile mit aller Sorgfalt vorgegangen wird, kommt es doch immer wieder vor, daß bei der Prüfung durch Hohlbohrproben im Innern ungenügende Festigkeitseigenschaften, insbesondere eine geringe Streckgrenze und Zähigkeit, teilweise auch bereits Werkstofftrennungen, interkristalline Risse oder Flocken festgestellt werden, die entweder eine erneute Vergütung oder im Falle von Werkstofftrennungen vollständige Neuanfertigung notwendig machen. Die Herstellung dieser meist dickwandigen Teile ist also trotz großter Sorgfalt mit zahlreichen Unsicherheitspunkten und erheblichen Kosten durch Ausfall und Prüfung belastet.

Eingehende Versuche haben nun erwiesen, daß man diese Schwierigkeiten fast völlig vermeiden kann, wenn man für die Herstellung dieser Maschinenteile Stahllegierungen wählt, die

0,05 bis 0,2 °/„ Kohlenstoff,

über 2 bis 4,5 % Chrom, 0,15 bis 1,5 ^D/_o Molybdän

*) Von dem Patent sucher ist als der Erfinder angegeben -worden:

Dr.-Ing. Herbert Bu-chholtg in Dortmund-Kirchhörde.

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und gegebenenfalls noch Zusätze von Nickel und/oder Kupfer bis zu 3 °/o ^una- Vanadium in Höhe von 0,1 bis 0,65 °/o enthalten. Je nach den geforderten Festigkeitseigenschaften kann die Wärmebehandlung dieser erfindungsgemäß hergestellten Teile in einem einfachen Normalglühen oder in beschleunigter Abkühlung in Wasser, öl oder Luft mit anschließendem Anlassen bestehen. Durch die Herabsetzung des Kohlenstoffgehaltes unter die bisher übliche Grenze unter Erhöhung des Chromgehaltes auf über 2 °/₀ gelingt es, Schmiedestücke mit großen Querschnitten herzustellen, die bis in den Kern hohe Streckgrenze und Zähigkeit sowie einen fast völlig homogenen Werkstoff aufweisen. Der niedrige Kohlenstoffgehalt erleichtert die Behandlung sowohl der Gußhlöcke wie der Schmiedeblöcke ganz erheblich; es werden weder Flocken noch Warmrisse oder wesentliche Härtespannungen und Anlaßsprödigkeit beobachtet. Durch die Begrenzung des Kohlenstoffgehaltes lassen sich auch ohne jede Schwierigkeit die für Induktorkörper geforderten magnetischen Eigenschaften einhalten.

Mangan, Silicium, Phosphor und Schwefel halten sich in den für solche Stähle üblichen Grenzen.

Beispiel I Aus einer Schmelze mit

j, 12 °/o Kohlenstoff, 2,8 % Chrom, 0,45 °/o Molybdän, o,55 % Mangan, 0,25 % Silicium

Entnahme	Streck grenze kg/mm²	Zug festigkeit .kg/mm² .-	Dehnung	Ein schnürung	Kerbzähigkeit Charpypr. mkg/cm²
Längs vom Wellenende ....... 30 Quer im Kern Quer im Kern des Flansches..	52 49 48	^: 74 72 73 :	' 23 20	64 55 58	22 I8 .

wurde eine Turbinenwelle mit 450 mm mittlerem Durchmesser und einem Flansch mit 700 mm Durchmesser geschmiedet und anschließend im luftvergüteten Zustand geprüft. Bei der Prüfung wurden nachstehende Festigkeitseigenschaften ermittelt:

Aus einer Schmelze mit

Beispiel II

0,12% Kohlenstoff, 3,2 °/₀ Chrom, 0,47 °/o Molybdän,

0,8 °/₀ Nickel, 100

0,18 °/₀ Vanadium,

0,50 °/₀ Mangan, 0,28 °/₀ Silicium

wurde ein Rotorkörper mit 900 mm Ballendurchmesser geschmiedet und nach Ölvergütung 105 45 geprüft. Die Prüfung ergab:

Entnahme-	Streck grenze kg/mm²	Zug festigkeit kg/mm³	Dehnung °/o	Ein schnürung %	Kerbzähigkeit Mesnagerpr. mkg/cm²
Tangential vom Ballen Radial im Kern des Ballens ..	56 53	70 68	^T9 17	60 56	l6 13

Diese Stähle eignen sich daher in hervorragendem Maße als Werkstoff für geschmiedete, vollkernige, umlaufende Maschinenteile mit großen Querschnitten, die im Innern eine hohe Streckgrenze und Zähigkeit aufweisen müssen, z. B. Induktorwellen, Rotorkörper, Turbinenläufer u. dgl.

Unter vollkernigen Maschinenteilen mit großen Querschnitten sind dabei auch solche Schmiedestücke zu verstehen, die zur Werkstoffprüfung oder zu anderen Zwecken mit einer axialen Seelenbohrung iao von geringer Stärke bis etwa 120 mm versehen sind.

Claims

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Patentansprüche:
ι. Die Verwendung einer Stahllegierung mit

0,05 bis 0,2 °/₀ Kohlenstoff,
über 2,00 - 4,5 °/₀ Chrom,
0.15 - 1.5 °/o Molybdän,
Rest Eisen

als Werkstoff für geschmiedete vollkernige, umlaufende Maschinenteile mit großen Querschnitten, die im Innern zur Aufnahme großer Fliehkräfte eine hohe Streckgrenze und Zähigkeit aufweisen müssen, z. B. Induktorwellen, Rotorkörper, Turbinenläufer u. dgl.
2. Die Verwendung eines Stahles der Zusammensetzung gemäß Anspruch 1, in welchem das Molybdän jedoch durch einen etwa zweifachen Betrag an Wolfram ganz oder teilweise ersetzt ist, für den Zweck nach Anspruch 1.
3. Die Verwendung eines Stahles der Zusammensetzung gemäß Anspruch 1 oder 2, der jedoch ferner noch

bis 3°/o Nickel oder

- 3 °/₀ Kupfer oder

- 3 °/₀ Nickel + Kupfer

enthält, für den Zweck nach Anspruch 1.
4. Die Verwendung eines Stahles der Zusammensetzung nach Anspruch 1, 2 oder 3, der jedoch ferner noch

0,1 bis 0,65 °/o Vanadin
enthält, für den Zweck nach Anspruch 1.