DE69902030T2 - Rostfreier stahl - Google Patents
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Description
- Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Edelstahl mit verbesserter Härte und Reissfestigkeit, wobei andererseits die Korrosionsfestigkeit nicht beeinträchtigt ist.
- Der nach dem Stand der Technik verbreitetste Kugellagerstahl ist 440C, enthaltend etwa 0,95-1,20 Gew.-% C, 16-18 Gew.-% Cr, 0,75 Gew.-% Mo, < 1,0 Gew.- % Si, < 1,0 Gew.-% Mn, < 0,4 Gew.-% P, < 0,03 Gew.-% 5. Ein solcher Stahl wird bei etwa 1040ºC austenitisiert, woraufhin er auf üblichem Weg gehärtet wird. Die endgültige Härte liegt bei etwa HRC 58-60.
- Für einige Anwendungen ist diese Härte auf lange Sicht unzureichend was ein regelmäßiges auszuwechseln von Kugellagerkomponenten erfordert. Die Auswechselung ist stets erforderlich, wenn Risse auftreten. Diese Rissbildung wird durch Abschrecken (Quenching) verursacht.
- 440C Stahl wird weiterhin in Werkzeugen verwendet. Allerdings finden sich die gleichen Nachteile bei der Verwendung von Kugellagerstahl, wie unzureichende Verschleißfestigkeit unter bestimmten Bedingungen und das Risiko der Rissbildung während des Abschreckens.
- Die Erfindung zielt darauf ab, einen Edelstahl, der über eine erhöhte Härte verfügt, ohne dass daraus eine erhöhte Tendenz zur Rissbildung resultiert, zur Verfügung zu stellen.
- Die Erfindung ist in den Ansprüchen 1 und 5 definiert. Bevorzugte Ausführungsformen sind in den Ansprüchen 2-4 und 6-12 definiert.
- Gemäß der Erfindung wird dies durch einen Stahl realisiert, der 0,7-1,4 Gew.-% C, 18-26 Gew.-% Cr, 2-4 Gew.-% Ni, 0-1 Gew.-% Mo, 0 Gew.-% Pb und < 0,6 Gew.-% Si, Rest Fe ausgenommen Verunreinigungen, enthält. Aufgrund der obigen Zusammensetzung ist es möglich, die Temperatur beim Austenitisieren unter 1050ºC und vorzugsweise unter 1040ºC, z. B. auf 950ºC zu senken. Die niedrigere Austenitisierungstemperatur spart Hitzebehandlungskosten, und es wurde gefunden, dass es ferner die Tendenz zur Rissbildung während des nachfolgenden Abschreckens reduziert. Der Nickel-Prozentsatz hat eine Auswirkung auf die erhaltene Struktur. Gemäß der Erfindung ist es beabsichtigt, eine vollständige austenitisierte Struktur zu realisieren, im Gegensatz zum Stand der Technik, bei dem etwas Ferrit vorhanden ist. Dieses Austenit wird während des Abschreckens zu Martensit umgewandelt. Falls Ferrit vorhanden ist, wird eine solche Transformation nicht automatischer Weise beobachtet. Wenn allerdings der Nickelprozentsatz zu hoch ist, wird die Härtung beeinträchtigt.
- Der Kohlenstoffprozentsatz kann bis zu 1,4% betragen. Oberhalb von 1,4% Kohlenstoff ergeben sich Härtungsprobleme.
- Insbesondere enthält der oben beschriebene Edelstahl zwischen 0,9 und 1,0 Gew.- % C. Der Chrom-Prozentsatz liegt vorzugsweise zwischen 20-24 Gew.-%. Der oben beschriebene Edelstahl kann für alle denkbaren Zwecke verwendet werden, z. B. für Werkzeuge, jedoch liegt eine besondere Verwendung im Gebiet von Kugellagern. Es wurde gefunden, dass die Korrosionsfestigkeit des obigen Edelstahls ausreichend ist, weil etwa 13-14 Gew.-% Cr in der FCC-Phase gelöst vorliegen, wenn oberhalb von etwa 840ºC austenitisiert wird. Das Härten kann in der gesamten herzustellenden Komponente durch Ofenhärtung durchgeführt werden werden, oder es kann Oberflächenhärtung angewendet werden.
- Ein wie oben beschriebener Gegenstand aus dem Stahl kann sowohl ausgehend von einem gerollten Halbzeug und spanabhebender Verarbeitung als auch durch Pulvermetallurgie hergestellt werden. Letztere Methode würde attraktiv sein, wenn Gegenstände mit einer komplizierten Form hergestellt werden sollen.
- Es wird angemerkt, dass aus der japanischen Anmeldung 60-210837/62-70551 ein Stahlpulver für die Herstellung von Ventilsitzen bekannt ist. Dort wurde Pb oder Sn zur Selbstschmierung eingeführt, was zum damaligen Zeitpunkt als wesentlich für Ventilsitze angesehen wurde. Es gibt keine Informationen über Hitzebehandlung und die resultierende Härte.
- Die Erfindung wird ferner durch das folgende Beispiel erläutert.
- Ein Stahl mit einer Zusammensetzung von 0,95 Gew.-% Kohlenstoff, 22 Gew.-% Chrom, 3 Gew.-% Nickel und 0,2 Gew.-% Molybdän wurde für 1 Stunde bei 950ºC austenitisiert und bei 3 bar Stickstoff abgeschreckt (quenched), bei 150ºC getempert und tiefgefroren bei -70ºC und getempert bei 220ºC.
- Die Vickers-Härte der Oberfläche der Kugellagerkomponenten, die aus diesem Stahl hergestellt wurde, lag zwischen HV&sub1; 860-890 (HRC 66-67).
- Der oben genannte Edelstahl könnte besonders in Anwendungen benutzt werden, bei denen eine Laserschmelzbehandlung nicht möglich ist. Es versteht sich jedoch, dass der oben beschriebene Edelstahl viele Anwendungsmöglichkeiten im Rahmen der Ansprüche hat.
Claims (12)
1. Edelstahl bestehend aus 0,7-1,4 Gew.-% C, 18-26 Gew.-% Cr, 2-4 Gew.-%
Ni, 0-1 Gew.-% Mo, 0 Gew.-% Pb und < 0,6 Gew.-% Si, Rest Fe abgesehen
von Unreinigungen.
2. Edelstahl nach Anspruch 1, enthaltend 0,7-0,9 Gew.-% C.
3. Edelstahl nach Anspruch 1, enthaltend 20-24 Gew.-% Cr.
4. Kugellageredelstahl gemäß Anspruch 1.
5. Verfahren zur Herstellung einer Komponente umfassend die Bereitstellung
eines Gegenstandes aus Stahl, der eine Zusammensetzung nach einem der
Ansprüche 1-3 hat, austenitisieren zwischen 800ºC und 1050ºC, gefolgt von
Härten.
6. Verfahren nach Anspruch 5, wobei das Austenitisieren zwischen 930ºC und
970ºC durchgeführt wird.
7. Verfahren nach Anspruch 5, wobei das Härten Ofenhärten umfasst.
8. Verfahren nach Anspruch 5, wobei das Härten Oberflächenhärten umfasst.
9. Verfahren nach Anspruch 5, wobei das Härten in einer Weise derart
durchgeführt wird, dass die Oberfläche der Kugellagerkomponente eine Härte
zwischen HRC 60-70 beträgt.
10. Verfahren nach Anspruch 9, wobei die Härte etwa HRC 66-67 ist.
11. Verfahren nach Anspruch 5, wobei die Komponente eine
Kugellagerkomponente umfasst.
12. Verfahren nach Anspruch 5, wobei das Ausgangsmaterial ein Pulver umfasst.
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