DE874009C

DE874009C - Verfahren zum Warmbehandeln von Werkstuecken aus Baustahl

Info

Publication number: DE874009C
Application number: DED1076D
Authority: DE
Inventors: Gerhard Dr-Ing Seulen
Original assignee: Deutsche Edelstahlwerke AG
Current assignee: Deutsche Edelstahlwerke AG
Priority date: 1944-10-28
Filing date: 1944-10-28
Publication date: 1953-04-20

Description

Verfahren zum Warmbehandeln von Werkstücken aus Baustahl Die Erfindung betrifft ein `'erfahren zum Warmbehandeln von Werkstücken aus Baustahl, die an der Oberfläche hohe Härte und im Eiern hohe Zähigkeit aufweisen müssen. Derartige Werkstücke werden im allgemeinen aus unlegiertem Kohlenstoffstahl oder schwach legiertem Stahl hergestellt, wobei der Kohlenstoffgehalt zwischen 0,40 und 0,70 % schwankt. Je nachdem ob diese Stähle in der Form von Vergütungsbaustählen oder Einsatzbaustählen verarbeitet werden, liegt der Kohlenstoffgehalt höher oder niedriger.
Bisher werden die Werkstücke nach dem Walzen abgelegt und dann nach irgendeinem an sich bekannten und üblichen `'erfahren gehärtet. Auf diese Weise werden aber nur verhältnismäßig niedrige Zähigkeitswerte im Kern erreicht, die unter Umständen sogar nur i mkg/cm2 betragen. Es ist daher auch schon so vorgegangen worden, daß die Werkstücke nach dem Walzen gehärtet und angelassen wurden, um auf diese `'eise im Kern ein Vergütungsgefüge zu erzielen. Alsdann sind die Werkstücke an der Oberfläche gehärtet worden. Dieses Verfahren, das zwar zu besseren Zähigkeitswerten führt, ist sehr umständlich. Hinzu kommt noch, daß an der Oberfläche starke Entkohlungserscheinungen auftreten, so daß beim nachträglichen Oberflächenhärten die Außenschicht nicht die erforderliche Härte annimmt. Um den Mangel an Kohlenstoff in der Außenschicht auszugleichen, ist daher auch schon versucht worden, die Werkstücke kurzzeitig, vornehmlich in einem Salzbad, aufzukohlen, wodurch ein weiterer Arbeitsgang erforderlich wird, der das Verfahren noch umständlicher macht. Besonders fühlbar wird der Aufwand an Zeit und Arbeit dann, wenn es sich um in großen Massen zu verarbeitende Werkstücke, wie beispielsweise Baggerbolzen, Kranbolzen, Kettenbolzen u. dgl., handelt.
Die Schwierigkeiten werden gemäß der Erfindung dann vermieden, wenn die gewalzten oder geschmiedeten Werkstücke zunächst in an sich bekannter Weise gehärtet werden, wobei gegebenenfalls auch ein kurzzeitiges Aufkohlen durchgeführt werden kann. Anschließend werden die Werkstücke in einem Arbeitsgang derart elektroinduktiv erwärmt, daß sie in kürzester Frist bis in den Kern hinein bei 5oo bis 8oo°C angelassen werden.
Unter Ausnutzung dieser Temperatur werden die Werkstücke sodann an der Oberfläche elektroinduktiv auf Temperaturen über 82o' C gebracht und abgeschreckt. Das Ergebnis eines solchen Verfahrens ist ein Werkstück mit einer hohen Zähigkeit im Kern und einer hinreichenden Festigkeit bei einer guten Härte der Oberfläche. Das Erwärmen des Werkstückes bis in den Kern hinein auf 5oo bis 8oo° C wird sehr rasch durchgeführt, so daß die Temperaturerhöhung stoßartig eintritt. Durch dieses Stoßanlassen werden Zähigkeiten erzielt, die höher liegen, als durch ein normales Anlassen. bei üblichen Temperaturen und bei längeren Anlaßzeiten, möglich ist. Das Stoßanlassen und das anschließende Oberflächenhärten, das gewissermaßen in einer Hitze erfolgt, nehmen nur sehr wenig Zeit in Anspruch. Durch geeignete räumliche Anordnung der Induktionsheizeinrichtung werden die Bewegungen und Handgriffe, die an den Werkstücken durchzuführen sind, auf ein Mindestmaß beschränkt.
Für das Induktionserhitzen der Werkstücke kann das sogenannte ruhende Verfahren angewendet werden, bei welchem das Werkstück zur Gänze in eine das Werkstück umfassende Spule eingeführt- wird.- Das Werkstück wird in diesem Falle in einer Spule dem Stoßanlassen unterworfen, und in einer zweiten Spule, die unmittebar hinter die erste geschaltet sein kann, wird das auf 5oo bis 8oo°C erwärmte Werkstück oberflächengehärtet. Hierzu wird in an sich bekannter Weise eine dünne Oberflächenschicht auf eine über 82o' C liegende Härtetemperatur gebracht und nach Abschalten des Induktionsstromes in der Spule selbst abgeschreckt, wobei die Abschreckflüssigkeit aus den Windungen des Induktors austritt; oder aber es kann das Werkstück aus der zweiten Spule in eine gesonderte Abschreckeinrichtung hineingestoßen werden oder aus der. Spule heraus in ein Abschreckbad fallen.
Es ist ferner möglich, beide Induktionsbehandlungen in einer Spule durchzuführen. Die erste Behandlung wird bei geringer, die zweite bei hoher Leistungsdichte durchgeführt. Anschließend wird das Werkstück dann entweder, wie beschrieben, in der Spule selbst oder in einer nachgeordneten Abschreckeinrichtung abgelöscht.
In vielen Fällen wird es zweckmäßiger sein, das fortschreitende Induktionsverfahren anzuwenden, um zu einer fließenden Fertigung zu gelangen. Die Werkstücke werden hierbei durch ein Induktionsheizgerät hindurchgeführt, dessen erster Abschnitt, d. h. also gewissermaßen die Vorsatzspule, das Stoßanlassen besorgt. Der rückwärtige Teil der Einrichtung härtet sodann laufend die Oberfläche des Werkstückes, in dem die einzelnen aus der Vorsatzspule auslaufenden, bis in den Kern erhitzten Werkstückabschnitte an der Oberfläche auf Härtetemperatur gebracht und unmittelbar anschließend abgeschreckt werden.
Zum Induktionsoberflächenhärten von Bolzen der verschiedensten Art sind beispielsweise Vorrichtungen in Gebrauch, bei denen die Werkstücke in senkrechter Richtung durch eine Heizspule hindurchgeführt werden, wobei auch ein Schnellrückgang vorgesehen ist, um ein Auswechseln und Neueinsetzen von Werkstücken vornehmen zu können. Diese Vorrichtungen können zu einem Verfahren gemäß der Erfindung ausgenutzt werden, bei welchem die Werkstücke in fortschreitendem Verfahren zunächst in einer Richtung bei kleiner Leistung langsam durch die Spule hindurchgeführt werden und sodann durch die gleiche Spule in umgekehrter Richtung bei hoher Leistung rasch hindurchgeführt werden. Anschließend werden die Werkstücke sodann unmittelbar abgeschreckt.
Das Verfahren gestattet die Erzeugung von Werkstücken aus Baustahl, die hohe Kernzähigkeit bei guter Kernfestigkeit und einer allen Ansprüchen genügenden Oberflächenhärte aufweisen. Bei Kettenbolzen, insbesondere Gleiskettenbolzen, die aus einem Stahl mit o,45 bis o,6o °/o Kohlenstoff hergestellt werden, kann beispielsweise eine Festigkeit von 55. bis go kg/mm2 und eine Zähigkeit von 2o bis 5 mkg/cmz im Kern bei einer Oberflächenhärte von 5o bis 6o R, erreicht werden. Ein solcher Kettenbolzen gemäß der Erfindung hat mithin bessere Eigenschaftswerte als die bisher üblichen, wodurch insbesondere Bolzenbrüche unter stoßweiser Belastung auf ein Mindestmaß beschränkt werden. Es ist aber selbstverständlich, daß auch andere Kernfestigkeitswerte _ und andere Oberflächenhärtewerte erreicht werden können, wenn der Kohlenstoffgehalt anders gewählt oder die Warmbehandlungsbedingungen anders eingestellt werden, um die erzeugten Werkstücke den an sie gestellten Forderungen anzupassen.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zum Warmbehandeln von Werkstücken aus Baustahl, die an der Oberfläche hohe Härte und im Kern hohe Zähigkeit aufweisen müssen, dadurch gekennzeichnet, daß die gewalzten oder geschmiedeten Werkstücke in an sich bekannter Weise gegebenenfalls nach einem kurzzeitigen Aufkohlen gehärtet und anschließend in einem Arbeitsgang derart elektroinduktiv erwärmt werden, daß sie in kürzester Frist bis in den Kern hinein bei 5oo bis 8oo°C angelassen, sodann an der Oberfläche auf Temperaturen über 82o°C gebracht und darauf abgeschreckt werden. z. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Werkstücke im ruhenden Induktionsverfahren in einer Spule stoßangelassen und die auf 5oo bis 8o0° C erwärmten Werkstücke in einer zweiten Spule oberflächengehärtet werden. 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß beide Induktionsbehandlun&en in einer Spule, die erste bei geringer, die zweite bei hoher Leistungsdichte durchgeführt werden, worauf abgeschreckt wird. 4. Verfahren nach Anspruch i oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Werkstücke im fortschreitenden Verfahren durch ein Induktionsheizgerät so geführt werden, daß sie durch seinen vorderen Teil (Vorsatzspule) stoßangelassen und durch seinen rückwärtigen Teil oberflächengehärtet werden. 5. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Werkstücke im fortschreitenden Verfahren zunächst in einer Richtung bei kleiner Leistung langsam durch die Spule, sodann durch die gleiche Spule in umgekehrter Richtung bei hoher Leistung rasch hindurchgeführt und anschließend abgeschreckt werden. 6. Die Anwendung eines der Verfahren nach den Ansprüchen i bis 5, auf Gleiskettenbolzen aus einem Stahl mit o,45 bis o,6o °/o Kohlenstoff zur Erzielung einer Festigkeit von 55 bis 9o kg/mm2 und einer Zähigkeit von 2o bis 5 mkg/cm2 im Kern bei einer Oberflächenhärte von 5o bis 6o R..