DE721905C - Verfahren zur Erzielung einer moeglichst gleichmaessigen Abschreckwirkung im Rand und Kern beim Abschrecken von Staehlen dickeren Querschnittes - Google Patents

Description

• 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.
• 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.
• 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.
• 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.
• 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.
• 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.
• Die einige Beispiele aus den Untersuchungen enthaltende Tafel zeigt den günstigen Einfluß der neuen Behandlungsart.
• 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).
• 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

Claims (2)

1. PATENTANSPRÜ'CFIE: " i. Verfahren zur Erzielung einer möglichst gleichmäßigen Abschreckwirkung im Rand und Kern beim Abschrecken von Stählen dickeren Querschnittes, dadurch gekennzeichnet, daß die Stähle wenig (höchstens 2o° C) über die theoretische Umwandlungstemperatur (Ac 3 bzw. Ac i) erhitzt und nach erfolgtem Temperaturausgleich noch zusätzlich eine Zeitlang auf Temperatur gehalten werden, die bei Werkstückquer schnitten von 40 mm Durchmesser mindestens 2o Minuten und bei größeren Querschnitten mindestens 30 Minuten beträgt, worauf die Stähle abgeschreckt werden.
2. 2. Die Anwendung des Verfahrens nach Anspruch i zur Vergütung von Stählen, dadurch gekennzeichnet, daß die Stähle nach der Abschreckung noch mindestens 6o Minuten angelassen werden.