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Verfahren zur Erzielung einer möglichst gleichmäßigen Abschreckwirkung
im Rand und Kern beim Abschrecken von Stählen dickeren Querschnittes Es ist bekannt,
daß Stähle, insbesondere solche, die mit Chrom und IVl:olybdän legiert sind (Sparstähle),
beim Vergüten große Unterschiede in den Vergütungswerten zwischen Rand und Kern
zeigen, falls die Querschnittsabmessungen über etwa 4o mm Durchmesser hinausgehen.
Um höherwertige Stähle zu erhalten, welche diesen Nachteil nicht zeigen, mußte man
bisher gewisse Legierungselemente, insbesondere Nickel, zugeben, da Nickel die Vergütbarkeit,
als deren Maß man allgemein das Verhältnis von Streckgrenze zu Zerreißfestigkeit
ansieht, verbessert. Daß Stähle, insbesondere die sogenannten Sparstoffstähle, im
Hinblick auf die Durchvergütbarkeit als ungünstig angesehen werden, geht bereits
aus den bezüglichen Abnahmevorschriften hervor, in denen festgelegt ist, daß die
Probe für die Untersuchung ohne Rücksicht auf den Durchmesserdes Werkstückes in
einer Entfernung von 2o mm vom Rande entnommen werden muß. Die Vergütung erfolgt
bekanntlich derart, daß das Werkstück auf eine der Stahlart und dem Härtemittel
entsprechende Temperatur erhitzt und sofort nach erreichtem Temperaturausgleich
abgeschreckt und sodann angelassen wird. Die Abschrecktemperatur wird zur Erzielung
einer großen Abkühlgeschwindigkeit und damit beabsichtigter größerer Tiefenwirkung
möglichst hoch, beispielsweise So bis 6o° C oberhalb des Ac 3-Punktes gewählt, auch
um das Gebiet der festen Lösung im Eisen-Eisenkarbid-Diagramm mit Sicherheit zu
erreichen. Damit ist aber die Gefahr der Kornvergröberung und Verringerung der Kerbzähigkeit
verbunden. Um diesen Nachteilen entgegenzuwirken, werden besondere Schmelz- bzw.
Gießverfahren gewählt.
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Die Temperatur beim nachfolgenden Anlassen ist hauptsächlich bestimmt
durch die beabsichtigte Gebrauchsfestigkeit des Stahles und um so niedriger zu wählen,
je höher die
verlangte Gebrauchs'fest;gkeit sein soll. Da erfahrungsgemäß
grobkörniger Stahl leichter durchhärtet, nimmt man an, daß das im Gebiete der festen
Lösungen vorhandene größere Austenitkorn eine bessere Durchhärtbarkeit gewährleistet;
anderseits zeigen gerade Stähle mit gröberem Ausgangsaustenitkorn erhöhte Empfindlichkeit
im Hinblick auf die Härtetemperatur.
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Wie nun planmäßige Untersuchungen gezeigt haben, ist für die Erzielung
einer bestimmten Tiefenwirkung nicht die Abschrecktemperatur als solche, aber auch
nicht die Korngröße an sich maßgebend. Von der Überlegung ausgehend, daß das Härten
eine Erscheinung der Unterkühlung ist, welche ganz allgemein verstärkt wird, wenn
die .Keimzahl gering ist, wurden Verfahren gesucht, um die Keimzahl zu verringern.
Die schon früher gemachte Feststellung, daß grobkörniger Stahl leichter durchhärtbar
ist, ist darin begründet, daß ein grobkörniger Stahl an sich eine geringere Keimzahl
hat; es ist jedoch nicht die Korngröße als solche der Grund für diese Erscheinung.
Ein feinkörniger Stahl mit geringer Keimzahl müßte nach dieser Überlegung mindestens
ebensogut durchhärtbar sein als der grobkörnige, ohne die Nachteile des letzteren,
das ist Härteempfindlichkeit und geringe Kerbzähigkeit nach denn Vergüten, aufzuweisen.
Es wurde gefunden, daß außer einer arteigenen Unterkühlbarkeit, die durch die Zusammensetzung
bedingt ist, noch weitere mit der Keimzahl in Zusammenhang stehende Einflüsse auf
die Unterkühlbarkeit der Stähle einwirken. Bei entsprechender Wahl der Abschrecktemperatur
und der Zeitdauer des Warmhaltens auf Abschrecktemperatur wird offenbar die die
Unterkühlbarkeit herabsetzende Keimzahl vermindert.
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Insbesondere ergaben die Versuche, daß eine Durchhärtung bei geringstmöglicher
Kornvergröberung dann erzielt wird, wenn die anzuwendende Abschrecktemperatur möglichst
mit der theoretischen übereinstimmt bzw. diese höchstens um 2o° C übergchreitet,
dafür aber zwecks Verringerung der Keimzahl durch längere Zeit eingehalten wird.
Die notwendige Zeit, während welcher zwecks Keimlösung der betreffende Stahl auf
Härtetemperatur gehalten werden muß, richtet sich nach der Querschnittsgröße des
Werkstückes, nach der Zusammensetzung des Stahles und seiner Ausgangsaustenitkorngröße,
beträgt aber mindestens das Doppelte der sonst üblichen Zeit.
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Es hat sich gezeigt, daß bei Werkstückquerschnitten entsprechend qo
mm Durchmesser mindestens 20 Minuten und bei größeren mindestens 30 Minuten
Haltedauer auf vorerwähnter Härtetemperatur erforderlich sind, um die notwendige
Keimlösung zu erreichen, während es bisher üblich war, nur ungefähr die Hälfte der
erfindungsgemäßen Haltedauer anzuwenden.
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Die dadurch erzielte Wirkung kann noch verstärkt werden, wenn die
Anlaßdauer ebenfalls auf mindestens die doppelte der bisher üblichen Zeitdauer,
mithin auf mindestens 6o Minuten ausgedehnt wird, um einen mÖglichst weitgehenden
Gefügeausgleich herzustellen und so eine noch weitere Verbesserung sämtlicher Gütewerte
zu erzielen.
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Die einige Beispiele aus den Untersuchungen enthaltende Tafel zeigt
den günstigen Einfluß der neuen Behandlungsart.
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Wie diese Beispiele beweisen, wird durch die neue Behandlungsweise
erst die wirtschaftliche Verwendbarkeit billig legierter Stähle, die sich sonst
der Durchhärtung bzw. Durchvergütung widersetzen, ermöglicht (z. B. Chrom-Molybdän-Stähle
als Ersatz für Cr-Nickel-Stähle).
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Das aus einer neuen Erkenntnis heraus entwickelte Vergütungsverfahren
läßt sich auch auf andere durch Abschrecken härtbare und nachfolgendeErwärmungvergütbare
Lxgierungen von Nichteisenmetallen anwenden.
| Kohlenstoffstähle |
| des Art der Vergütung Verhältnis |
| Härte- Streckgrenze d/" |
| Werk- Halten Charakteristik Festigkeit |
| stücikes temperatur auf Härte- |
| temperatur der Vergütung am Rand im Kern I Differenz |
| 40 mm 830, 1o' gewöhnlich - 64,o - |
| 4o mm 790" 60' neu - 75,3 - |
| 8o mm f830 0 15' gewöhnlich 62,7 58.8 3,9 |
| 8o mm 790 ° 6o' neu 7o,6 69,3 1,3 |
| ioo mm 830' 15' gewöhnlich 64,4 59,0 5,4 |
| ioo mm 780' 9o' neu 64,0 64,0 0,0 |
| 12o mm 830' 15' gewöhnlich 63,0 56,o 7,0 |
| i20 mm 780' 120' neu 68,4 68,o 0,4 |
| _ Molybdänl:egierte Vergütungsstähle |
| des Art der Vergütung Verhältnis |
| Härte- Streckgrenze °/o |
| Werk- Halten Festigkeit |
| Stückes temperatur auf Härte- Charakteristik |
| temperatur der Vergütung am- Rand im Kern ! Differenz |
| go mm 86o' 15' gewöhnlich 87,6 73,2 14,4 |
| 90 nun 8200 75' neu g1,8 947 0,1 |
| 15o mm 860 ° 20' gewöhnlich 85,2 59,8 25.4 |
| 15 0 mm 820, 120' neu . 88,8 89,8 -1,0 |
| 165 mm 820° 18o' neu 92,2 92,7 -0,5 |