DE707639C

DE707639C - Verfahren zum Haerten von Zahnraedern mit gehaerteter Oberflaeche und zaehem Kern

Info

Publication number: DE707639C
Application number: DEST53436D
Authority: DE
Inventors: Victor Fabian
Original assignee: Stahlwerke Roechling Burbach GmbH; Stahlwerke Roechling Buderus AG
Current assignee: Buderus Edelstahl GmbH; Stahlwerke Roechling Burbach GmbH
Priority date: 1935-04-26
Filing date: 1935-04-26
Publication date: 1941-06-28

Description

Verfahren zum Härten von Zahnrädern mit gehärteter Oberfläche und zähem Kern Zur Herstellung von Zahnrädern wurden meist unlegierte oder hauptsächlich mit Chrom, Nickel oder Molybdän legierte Einsatzstähle benutzt, deren Kohlenstoffgehalt sich zwischen oio bis o,2o% bewegte. Die Werkstücke wurden zementiert und darauf ge- härtet, wobei eine Zwischenglühung oder Härtung eingeschoben sein konnte. Das Einsatzverfahren ist jedoch in der praktischen Durchführung umständlich und zeitraubend. Es ist ferner bekannt, lediglich,die Zahnflanken von Zahnrädern bis zu einer bestimmten Tiefe auf Härtetemperatur zu bringen und anschließend abzuschrecken. Auch dieses Verfahren ist für die Massenherstellun- zu umständlich.
Überall jedoch, wo eine besonders hohe Kernfestigkeit der Räder erforderlich war, mußte man auf legierte Stähle, insbesondere Chrom-Nickel-Stähle, zurückgreiten, also auf Legierungen, die einen hohen Prozentsatz an Sparmetallen enthalten.
Um die Gefahr des Verziebens-und Reißens beim Härten weitgehend zu mildern, ist auch schon vorgeschlagen worden, aus ühereutektoideü reinen oder schwach legierten Kohlenstoffstählen, die sich überkritisch abkühlen lassen, hergestellte Werkzeuge und Werkstücke der verschiedensten Axt von einer um 2o bis 40' höheren Härtetemperatur als der üblichen in einem Termalbad abzuschrecken, dessen Temperatur gleich der Martensitumwandlungstemperatur ist oder wenig darüber liegt. In diesem Züsammenhang wurde in der Literatur auch bereits angedeutet, daß Versuche nach diesem Verfahren mit Zahnrädern im Gange, jedoch noch nicht abgeschlossen seien.
Diese Versuche haben aber schließlich zu dem Ergebnis geführt, daß es nur dann möglich ist ' aus un- bzw. schwachlegiertern Kohlenstoffstahl hergestellte hochwertige Zahn räder im Termalbad zu härten, wenn hierbei eine ganz bestünmte Regel eingehalten wird, die den Gegenstand der Erfindung ausmacht und darin besteht, daß mit steigendem Modul des Zahnrades ein Stahl mit abnehmender kritischer Abkühlungsgeschwindigkeit verwendet wird. Dieser Lehre liegt die Erkenntnis zugrunde, daß mit steigender Zahndicke ein Stahl mit stärkerer Durchhärtung, also geringerer kritischer Abkühlungsgeschwindigkeit, verwendetwerden muß, was mit der größeren Wärmemenge, die aus dem Zahnradkörper abgeführt werden muß, begründet ist.
Praktische Versuche haben ergeben, daß die aus höher gekohlten unlegierten oder schwach legierten Stählen hergesteUten Zahnräder, wenn sie unter Berücksichtigung der erfindungsgemäßen Beziehung zwischen Zahnradmodul und kritischer Abkühlungsgeschwindigkeit des Stahles termalgehärtet werden, den nach den bekannten umständlichen Verfahren hergestellten Zahnrädern ebenbürtig sind, ohne daß eine Zementation erforderlich ist und ohne daß höhere Legierungszusätze notwendig sind. Es hat sich nämlich herausz5 gestellt, daß die so 1)#eliaiid#elt#eiiZalinräcl#er einen Härteverlauf in den Zähnen annehmen, welcher gegenüber der sich beim Einsatzverfahren ergebenden, rings um den Zahnkranz in gleicher Tiefe verlaufenden harten Randschicht sich dadurch unterscheidet, daßeinerseits die von der Zahnoberfläche ausgehende glasharte Zone allmählich in die weichzähe Grundmasse des Zahnes ausklingt und and,ererseits die tiefe, an den Zahnflanken entlang laufende Härtezone vom Teilkreis zum Zahngrund hin allmählich abfällt. Dieser Härteverlauf wirkt sich hinsichtlich des Verschleißes und der Schlagbiegeheanspruchung deshalb-üiisti-atis, weil der gefährlicheQuerschnitt, der im Zahnfuß liegt, infolge der weiclizäl,en Beschaffenheit des Kernes und des Zahnfußes einer Biegebeanspruchung weit mehr -ewachsen ist als die beim Einsatz--härteverfahren entstehende glasharte Randschicht.
Es hat sieh bei Einhaltung der erfindungsgemäßen Regel günstig, erwiesen, die Härtetemperatur, welche beim Abschr(5ckeii eines Stahles mit 017 bis o,80#o Kohlenstoff in Wasser 780' C beträgt, in an sich bekannter Weise um einen geringen Betrag zu steigern, ohne daß bei den verhältnismäßig hohen Temperaturen ein Reißen zu befürchten ist. Bei diesem Stahl beispielsweise beträgt die günstigste Härtetemp-eratur etwa Soo' C. Da geringe Schwankungen zulässig sind und neben der Zusammensetzung des Stahles die Größe und der Modul des Zahnrad-es eine Rolle spielen kann, kann eine Steigerung der Härtetemperatur um io bis 4o' C als ungefähr zweckentsprechend erachtet werden. Innerhalb dieses Rahmens lassen sich die jeweils günstigsten Temperaturen dann leicht -ermitteln.
Die kritische Abkühlungsgeschwindigkeit des Stahles kann durch die Menge der im Stahl vorhandenen üblichen Beimengungen an Mangan, Silicium oder durch geringere iGehalte an Chrom, Nickel, Kupfer bis zu o,50j1o erreicht werden.

Claims

P.A T E NT A N S PR U C 11 - Verfahren zur Herstellung von Zahnrädern mit gehärteter Oberfläche und zähem Kern aus unlegierten oder schwach legierten Kohlenstofistählen unter Verwendung eines warmen Abschreckbades, dessen Temperatur wenig üb-er der Martensitumwandlung des verwendeten Stahles liegt, dadurch gekennzeichnet, daß für die Zahnräder mit steigendem Modul ein Stahl mit abnehmender kritischer Abkühlungsgeschwindigkeit verwendet wird.