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Wärmebehandlung von Werkstoffen für Lagerschalen, Schneckenräder,
Gleitbahnen usw. Es ist bekannt, daß Bronzelagerschalen und ähnlich beanspruchte
Werkstücke durch Gußeisen und nichtmetallische Werkstoffe, z. B. Kunstharz und Sinterlegierungen,
mit Erfolg ausgetauscht werden können. Das Gußeisen bietet dabei den Vorteil guter
Laufeigenschaften infolge der schmierenden Wirkung des eingelagerten Graphits. Das
Gußeisen setzt aber eine sehr feine Graphitverteilung voraus, die durch gewisse
gießtechnische Maßnahmen erreicht werden kann, da sonst ein Ausbröckeln stattfindet
und die guten Gleiteigenschaften schneller verlorengehen. Sowohl das Gußeisen wie
die Kunststoffe weisen aber nur geringe Zähigkeit auf und sind dadurch gegen Stoß
und Schlag empfindlich. Es ist auch bekannt, Teile von Verbrennungsmotoren, Kolbenringen,
Ventilteilen, Zylinderauskleidungen und Bremstrommeln aus Eisen-Kohlenstoff-Legierungen
herzustellen, die nicht weniger als 1,s °/o Kohlenstoff und ein die Graphitisierung
begünstigendes Element, vorzugsweise Silicium, enthalten.
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Bei diesem bekannten Vorschlag ist auch erwähnt, daß das Silicium
durch Molybdän, Nickel, Aluminium und deren Äquivalente ersetzt werden könne. Aus
diesen Legierungen sollen die obengenannten Teile derart hergestellt werden, daß
die Gußblöcke unter Vermeidung der Graphitausscheidung verformt und schließlich
ein beträchlicher Anteil des Kohlenstoffs
durch Glühen schnell ausgefällt
wird. Nach den Angaben der älteren Schrifttumsstelle darf demnach auf keinen Fall
während des Verarbeitungsganges eine Abkühlung der Legierungen auf Temperaturen
erfolgen, bei denen eine Graphitisierung erfolgt.
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Diese Vorschrift ist offenbar darauf zurückzuführen, daß es wohl möglich
war, den ausgeschiedenen Graphit wieder in Lösung zu bringen, aber nicht ihn dann
wieder auszuscheiden. Hierzu sei auf das Werkstoffhandbuch Stahl und Eisen (1g37),
S. K 1 bis 3 und K 1 bis 4 verwiesen. Demnach kann bei Temperguß, der bekanntlich
ein siliciumhaltiges Eisen ist, die ausgeschiedene Temperkohle beim Wiedererhitzen
in Lösung gebracht werden, bei dem nach-. folgenden Abkühlen scheidet sich der Kohlenstoff
aber nicht mehr als Temperkohle, sondern als Perlit bzw. Sorbit ab. Je nach der
Höhe der Glühtemperatur, der Dauer der Glühzeit und der Abkühlungsgeschwindigkeit
ist der Umfang dieser Umwandlung unterschiedlich.
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Die vorliegende Erfindung geht von der überraschenden Feststellung
aus, daß es möglich ist, den bereits ausgefällten Graphit in solchen Eisen-Kohlenstoff-Legierungen
wieder in Lösung zu bringen und erneut wieder auszuscheiden, wenn Eisen-Kohlenstoff-Legierungen
verwendet werden, die etwa o,8 bis 3 °/o Kohlenstoff, o,1 bis 10/, Mangan,
o,2 bis 3 0/a Aluminium, Rest Eisen. mit den üblichen Begleitern enthalten.
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Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist daher ein Verfahren zur
Behandlung von warmverformbaren Eisen-Kohlenstoff-Legierungen der genannten Zusammensetzung
zwecks _ Herstellung von z. B. Lagerschalen, Schneckenrädern, Zylinderlaufbüchsen,
Führungsbüchsen, Gleitbahnen, Ventil- und Ventilstößelführungen und ähnlich gleitend
oder reibend beanspruchten Teilen, wobei die Legierungen als Rohblock, Halbzeug
oder Fertigteil so warmbehandelt werden, daß eine Ausscheidung des Kohlenstoffs
in Form von Graphit erfolgt und die Stücke nach Wiederinlösunggehen des Graphits
beim Erhitzen auf Temperaturen oberhalb A3 (vorzugsweise 65o bis 750°C) langzeitig
angelassen werden, so daß sie Graphit in möglichst feiner Verteilung aufweisen und
eine dem Verwendungszweck entsprechende Festigkeit und Zähigkeit besitzen.
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Es ist demnach möglich, bei dem Verfahren gemäß der Erfindung die
Gußblöcke erkalten zu lassen, sie erforderlichenfalls weich zu glühen, zu überdrehen
und dann zur Warmverformung wieder zu erhitzen. Auch ist es möglich, die Gußblöcke
zu Halbzeug auszuschmieden und bei Bedarf nach Wiedererwärmen das Fertigerzeugnis
durch . Schmieden, Gesenkschmieden, Walzen u. dgl. herzustellen.
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Man ist demnach auch nicht darauf angewiesen, diesen Werkstoff in
einer Hitze auf die endgültige Form zu bringen, was eine erhebliche Vereinfachung
der betrieblichen Arbeit bedeutet. Der Betrieb ist somit in der Wahl des Blockformates
nicht beschränkt und in der Lage, Zwischen- und Halbfertigerzeugnisse an weiterverarbeitende,
räumlich entfernt liegende Betriebe zu liefern. Die erfindungsgemäß zu verarbeitenden
Legierungen besitzen auch gute Laufeigenschaften und Notlaufeigenschaften sowie
eine günstige Zerspanbarkeit mit hohen Schnittgeschwindigkeiten, so daß es möglich
ist, sie auf Automaten zu verarbeiten. Durch die erfindungsgemäß vorgeschlagene
Wärmebehandlung können Gegenständen, die aus den genannten Legierungen gefertigt
sind, gute Festigkeitseigenschaften bei guter Einschnürung und insbesondere guten
Widerstand gegen stoß- und schlagartige Beanspruchungen verliehen werden.
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Falls eine weitere Erhöhung der Grundfestigkeit der wärmebehandelten
Gegenstände erwünscht ist, .so können die auf Vormaß, z. B. Schleifmaß, bearbeiteten
Teile bei solchen Temperaturen und Haltezeiten so zusätzlich gehärtet werden, daß
der durch die vorhergehende Wärmebehandlung ausgefällte Graphit nur teilweise in
Lösung geht. So kann beispielsweise ein auf etwa 4o bis 70 kg/mm2 vorbehandeltes
Teil durch dieses Nachhärten auf Festigkeiten bis etwa 12o kg/mm2 gebracht werden,
so daß eine Feile nur noch schwer angreift. Die feine Graphitverteilung ist jedoch
erhalten geblieben und damit auch die guten Laufeigenschaften. Beispiel Eisenlegierungen
mit 1,880/, Kohlenstoff, o,18 °/o Mangan, o,12 °/o Silicium, 1,05 % Aluminium wurden
als Block gegossen. Beim Erkalten fiel der Graphit aus. Der Block wurde dann bei
Temperatur unterhalb A3 zur Erzielung des gewünschten Weichheitsgrades geglüht und
überdreht und darauf auf Schmiedetemperatur erhitzt und warm verformt. Bei dieser
Erhitzung auf Schmiedetemperatur ging der Graphit wieder in Lösung. Durch Abschrecken
von goo° C in Öl und anschließende 12stündige Glühbehandlung bei 68o' C wurde der
Kohlenstoff als- sehr feinverteilter Graphit ausgeschieden. Auch kann das Schmiedestück
zunächst wieder erkalten und erst darauf auf Temperaturen von etwa goo° C gebracht
werden, und dann die aus Abschrecken und Glühen bei etwa 68o' C bestehende Behandlung
erfahren.
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Es wurden folgende technologischen Eigenschaften festgestellt: Streckgrenze:
25 kg/mm', Festigkeit: 38,0 kg/mm2, Streckgrenzenverhältnis: 65 0/0, Dehnung
1 = 5 d: 25 °/o, Einschnürung: 33.5 °/o, Kerbschlagzähigkeit, DVM-Probe: 5 mkg/cm@