Verfahren zur Wärmebehandlung von Werkzeugen und Bauteilen Für Konstruktionsteile,
z. B. Spindeln., Pumpenteile für Brennstoffpumpen, Düsennadeln, Kolben, Schieber
u. dgl., sowie für Meßwerkzeuge, z. B. Kaliberringe und Kaliberdorne, werden überwiegend
hochwertige Werkzeugstähle folgender Legierungsgruppen verwendet: 1. 1,9 bis :2,21/o
Kohlenstoff, o,2 bis 0,,4% Mangan, 0,3 bis o,50/0 Silizium, ii bis z2,50/0 Chrom,
o,3 bis 0,6% Wolfram; 2. 1,2 bis i,5 % Kohlenstoff, 0,3 bis o,60/0 Mangan, o,2 bis
0,5% Silizium, 1,4. bis 1,6% Chrom; 3. 1 bis 1,2% Kohlenstoff, o,9 bis 1,2% Mangan,
o,2 bis. 0,50/a Silizium, 0,9 bis 1,2% Wolfram; 4.. o,8 bis 1% Kohlenstoff, 1,8
bis 2,2% Mangan, 0,2 bis 0,3'9/o Silizium. Gefordert werden für die genannten Werkstoffe
und Anwendungsgebiete Rockwell-C-Härten von über 6o R/C, hohe Verschleißeigenschaften,
möglichst geringer Verzug bei der Anfertigung und Maßbeständigkeit während des Betriebes.Process for the heat treatment of tools and components For structural parts,
z. B. Spindles., Pump parts for fuel pumps, nozzle needles, pistons, slides
and the like, as well as for measuring tools, e.g. B. caliber rings and caliber mandrels are predominant
high quality tool steels of the following alloy groups are used: 1. 1.9 to: 2.21 / o
Carbon, 0.2 to 0.4% manganese, 0.3 to 0.50 / 0 silicon, ii to z2.50 / 0 chromium,
0.3 to 0.6% tungsten; 2. 1.2 to 1.5% carbon, 0.3 to 0.60 / 0 manganese, 0.2 to
0.5% silicon, 1.4. up to 1.6% chromium; 3. 1 to 1.2% carbon, 0.9 to 1.2% manganese,
o, 2 to. 0.50 / a silicon, 0.9 to 1.2% tungsten; 4 .. 0.8 to 1% carbon, 1.8
up to 2.2% manganese, 0.2 to 0.39 / o silicon. Are required for the named materials
and areas of application Rockwell-C hardnesses of over 6o R / C, high wear properties,
The least possible delay in production and dimensional stability during operation.
Bei Nichterfüllung der vorgenannten Anforderungen ist die reibungslose
Herstellung und auch ein einwandfreies Arbeiten nicht gewährleistet. Da Legierungen
der genannten Art im gehärteten Zustand selbst bei Entspannung, wie sie allgemein
üblich ist, bei einer Rockwell-C-Härte über 6o Einheiten noch erhebliche Eigenspannungen
aufweisen, besteht die Gefahr, daß während des Betriebes Maßänderungen oder sogar
Verwerfen eintreten,
wodurch das Arbeiten des betreffenden Werkstückes
in Frage gestellt ist. Zur Vermeidung eines Verwerfens bzw. einer. Maßänderung werden
folgende zusätzlichen Behandlungen vorgeschlagen bzw. angewendest: Nach erfolgter
Härtung werden die Teile mehrere Monate gelagert und während dieser Lagerung mehrmals
bei Temperaturen, die ein Absinken der vorgeschriebenen Härte vermeiden, entspannt.
Trotzdem ist, wie die Erfahrung zeigt, diese Behandlung nicht zur Gewährleistung
eines einwandfreien Werkstückes geeignet, da der Erfolg nicht immer erzielt wird.
Bei Meßwerkzeugen treten dadurch größere Schwierigkeiten auf, da die Teile mehrmals
während des Gebrauches nachgeprüft und nachgearbeitet werden müssen, um die vorgeschriebene
Maßgenauigkeit, die bei solchen Werkzeugen gefordert wird, einzuhalten. Bei Konstruktionsteilen
treten je nach Art der Teile während des Betriebes, z. B. hei Pumpenteilen, hohe
Drücke bis zu 30o atü bei einer Erwärmung bis etwa 200° C auf. Hierbei ist die Gefahr
des Verziehens noch wesentlich größer, hervorgerufen durch die noch vorhandenen
Eigenspannungen und durch Umwandlungsspannungen, die infolge Änderung des Martensits
auftreten. Eine Folge davon sind das Aussetzen der Förderung durch Verwerfen. sowie
gegebenenfalls Stillstand und Beschädigung des betreffenden Motoren- oder Maschinenteils.Failure to meet the aforementioned requirements is the smooth
Manufacturing and perfect work are not guaranteed. Because alloys
of the type mentioned in the hardened state even with relaxation, as is generally the case
It is common for a Rockwell C hardness of more than 6o units to have considerable residual stresses
have, there is a risk that dimensional changes or even
Reject enter,
whereby the work of the workpiece concerned
is in question. To avoid discarding or a. Dimensional change will be
The following additional treatments are suggested or applied: After
After hardening, the parts are stored for several months and several times during this storage
relaxed at temperatures that prevent the prescribed hardness from dropping.
Nevertheless, as experience shows, this treatment is not a guarantee
of a flawless workpiece, as success is not always achieved.
In the case of measuring tools, greater difficulties arise as a result, since the parts are repeated several times
must be checked and reworked during use to the prescribed
The dimensional accuracy required for such tools must be adhered to. For structural parts
occur depending on the type of parts during operation, e.g. B. hot pump parts, high
Press up to 30oatü when heated to around 200 ° C. Here is the danger
the distortion is much greater, caused by the ones that are still present
Residual stresses and transformation stresses that result from changes in martensite
appear. One consequence of this is the suspension of the promotion due to discarding. as
possibly downtime and damage to the relevant engine or machine part.
Bei Anwendung des erfindungsgemäß durchzuführenden Verfahrens werden
die geforderten Eigenschaften für derartige Teile gewährleistet.When using the method to be carried out according to the invention
guarantees the required properties for such parts.
Erfindungsgemäß werden Werkzeuge, Konstruktions- und Maschinenteile,
für die höchste Maßbeständigkeit während der Herstellung und des Gebrauches bei
Härten von über 6o Rockwell-C-Einheiten und hohe Verschleißfestigkeit und Ver: zugsfreiheit
gefordert werden, wie z. B. Kaliber, Kaliberringe, Pumpenteile, Schieber, Düsennadeln
usw., hergestellt aus Stahllegierungen mit o,5 bis % Kohlenstoff, 0,3 bis 2,50/0
Mangan, 0,3 bis 1,5% Silizium, 2 bis 5°/o Chrom, o,i bis 1% Molybdän, 0,o5 bis i
% Van.adin, Rest' Eisen mit den üblichen Verunreinigungen und von Temperaturen zwischen
etwa 105o bis 120o° C abgeschreckt und anschließend in Temperaturgebieten zwischen
etwa 450 und 60o° C derart angelassen, daß die Härte auf über 6o Rockwell/C steigt
bei gleichzeitiger Erreichung der Ausgangsform und geringer Eigenspannungen.According to the invention, tools, construction and machine parts,
for the highest dimensional stability during manufacture and use
Hardness of more than 6o Rockwell C units and high wear resistance and freedom from distortion
are required, such as B. caliber, caliber rings, pump parts, slides, nozzle needles
etc., made from steel alloys with 0.5 to% carbon, 0.3 to 2.50 / 0
Manganese, 0.3 to 1.5% silicon, 2 to 5% chromium, 0.1 to 1% molybdenum, 0.05 to i
% Van.adin, remainder 'iron with the usual impurities and temperatures between
about 105o to 120o ° C and then quenched in temperature ranges between
about 450 and 60o ° C tempered in such a way that the hardness rises to over 6o Rockwell / C
with simultaneous achievement of the initial shape and low residual stresses.
Bei der dem genannten Zweck entsprechenden Auswahl der Legierungskomponenten
innerhalb der genannten Legierungsgrenzen ist es auch möglich, den Molybdängehalt
wegfallen zu lassen. So können z. B. die gewünschten Eigenschaften erreicht werden
an Stählen mit 1,5 bis 1,8% Kohlenstoff, 1-,8 bis 2,2% Mangan, i bis 1,3°/o Silizium,
2,3 bis 30/0 Chrom, o,2 bis 0,3'/o Vanadin oder 1,5 bis 2% Kohlenstoff, 0,4 bis
o,6d/o Mangan, 0,3 bis o,60/9 Silizium, 3 bis 5°/o Chrom, o,7 bis 1% Molybdän, o,2
bis 0,3% Vanadin.With the selection of the alloy components corresponding to the stated purpose
within the stated alloy limits it is also possible to adjust the molybdenum content
to be omitted. So z. B. the desired properties can be achieved
on steels with 1.5 to 1.8% carbon, 1-, 8 to 2.2% manganese, 1 to 1.3% silicon,
2.3 to 30/0 chromium, 0.2 to 0.3% vanadium or 1.5 to 2% carbon, 0.4 to
0.6d / o manganese, 0.3 to 0.66 / 9 silicon, 3 to 5% chromium, 0.7 to 1% molybdenum, 0.2
up to 0.3% vanadium.
Aus derartigen Stahllegierungen hergestellte Werkstücke können vor
allem bei foTms,chwienigen Teilens derart gefertigt werden, daß die Teile zunächst
vorgeformt, dann von Temperaturen zwischen etwa io5o bis i2oo° C abgeschreckt, in
dem dann vorliegenden weichen Zustand fertiggeformt und dann bei Temperaturen bis
zu 60o° C - durch Anlassen ausgehärtet werden. Beim Aushärten findet kein Verzug
statt.Workpieces made from such steel alloys can be used
Especially with foTms, chwienigen parts are manufactured in such a way that the parts first
preformed, then quenched from temperatures between about 10o to 12oo ° C, in
the then existing soft state and then finished molded at temperatures up to
to 60o ° C - can be hardened by tempering. There is no delay during hardening
instead of.
Die erfindungsgemäß zu verwendende Legierung hat gegenüber den genannten
Stählen i bis folgende Vorteile: Wie aus der Zeichnung hervorgeht, gewährleistet
die Legierung im Gegensatz zu den heute gebräuchlichen Stählen eine weit größere
Verzugsfreiheit und für den Betrieb größere Maßbeständigkeit. Im gehärteten Zustand
ergeben sich gemäß der Zeichnung für die Stähle i und 2, die den angegebenen Legierungen
2 und 4 entsprechen, Maßabweichungen bis zu 0,2%, wobei der Streubereich wesentlich
größer ist als bei der erfindungsgemäß vorgeschlagenem Legierung entsprechend Stahl
3 der Zeichnung, für die die Maßabweichung im gehärteten Zustand mit austenitischem
Gefüge zwar größer ist, der- Streubereich jedoch gleichmäßig, aber vor allen Dingen
wesentlich kleiner ist. Beim Anlassen verringert sich nun infolge der anzuwendenden
hohen Anlaßtemperaturen die Maßabweichung für den vorgeschlagenen Stahl und nimmt
praktisch die gleichen Maße des Ausgangsstückes an. Bei den Legierungen i und 2
dagegen bleiben die Abweichung und die Streuung wesentlich größer. Die dargestellten
Ergebnisse gemäß der Zeichnung entstammen einer größeren Anzahl von Versuchshärtungen
und Messungen. Durch die höheren Anlaßtemperaturen, die die Schmelze 3 erfordert,
werden die Eigenspannungen sowie auch gegeberienfallsUmwandlungsspannungen restlos
ausgelöst, so daß auch bei einem nachträglichen Einbau Maßänderungen unterbleiben.
Für die Schmelzen i und 2 dagegen muß, um ein Absinken der erzieltenRockwell-C-Härte
unter6oEinheiten zu vermeiden, die Anlaßtemperatur betriebsmäßig mit etwa 20o° C
begrenzt werden. Die durchschnittlichen Behandlungen liegen sogar bei 15o bis 18o°
C, infolgedessen verbleiben bei derartigen Stählen größere Eigenspannungen, so daß
auch im Betrieb bei zusätzlichen Umwandlungsspannungen in dem Gebiet von ioo bis
etwa 25o° C Maßänderungen nicht vermieden werden können. Ausführungsbeispiel Mit
einem Stahl der Legierung 1,8q.0/0 C 0,52% Mn, 0,39% Si, 2,720/9 Cr, 1,07% Mo und
o,25 % Vanadin wurden folgende Rockwell-C-Werte nach dem Härten und Anlassen erreicht:
Härte- R/C angel. R/C angel.
temperatur R/C geh. - o o
.C 50o C, 6 Std. 55o0 C, 6 Std.
1050 36 bis 4o 62 bis 67 58 bis 6o
1070 35 - 36 62 - 66 62 - 65
iioo 32 - 34 66 - 67 59 - 61
1150 32 - 35 63 - 66 62 - 64
1200 33 - 35 64 - 67 63 - 64
Aus diesen Versuchsergebnissen ist zu erkennen, daß also ein Stahl
gemäß dem angegebenen Anspruch je nach Legierung bei etwa 105o bis 120o° C in Öl
gehärtet und bei etwa 45o bis 60o° C angelassen werden muß, um die Bedingungen für
Werkzeuge, Kaliber, Meßwerkzeuge sowie Kon struktionsteile, Pumpengehäuse, Schieber,
Düsennadeln, Spindeln usw. und die geforderte verzugsfreie Herstellung sowie Maßbeständigkeit
für den späteren Gebrauch zu erreichen.The alloy to be used according to the invention has the following advantages over the steels mentioned i bis: As can be seen from the drawing, the alloy, in contrast to the steels commonly used today, ensures far greater freedom from distortion and greater dimensional stability for operation. In the hardened state, according to the drawing, for steels i and 2, which correspond to the specified alloys 2 and 4, dimensional deviations of up to 0.2% result, the range of variation being significantly greater than in the case of the alloy proposed according to the invention corresponding to steel 3 in the drawing, for which the dimensional deviation in the hardened state with an austenitic structure is greater, but the scatter range is uniform, but above all is significantly smaller. During tempering, the dimensional deviation for the proposed steel is now reduced as a result of the high tempering temperatures to be used and practically assumes the same dimensions as the starting piece. In the case of alloys i and 2, on the other hand, the deviation and the scatter remain much larger. The results shown according to the drawing come from a large number of test hardening and measurements. Due to the higher tempering temperatures required by the melt 3, the internal stresses as well as, if necessary, transformation stresses are completely released, so that dimensional changes do not occur even in the event of subsequent installation. For melts 1 and 2, on the other hand, in order to avoid a drop in the Rockwell C hardness achieved below 60 units, the tempering temperature must be limited operationally to around 20 ° C. The average treatments are even 150 to 180 ° C, as a result of which larger internal stresses remain in such steels, so that dimensional changes in the range of 100 to about 25o ° C cannot be avoided even during operation with additional transformation stresses. EXEMPLARY EMBODIMENT The following Rockwell C values were determined using a steel made of the alloy 1.8q.0/0 C, 0.52% Mn, 0.39% Si, 2.720/9 Cr, 1.07% Mo and 0.25% vanadium after hardening and tempering: Hardness R / C angel. R / C angel.
temperature R / C go. - oo
.C 50o C, 6 hrs. 55o0 C, 6 hrs.
105 0 36 to 4o 62 to 67 58 to 6o
107 0 35 - 36 62 - 66 62 - 65
iioo 32 - 34 66 - 67 59 - 61
115 0 32-35 63-66 62-64
1200 33 - 35 64 - 67 63 - 64
From these test results it can be seen that a steel according to the specified claim, depending on the alloy, must be hardened in oil at about 105o to 120o ° C and tempered at about 45o to 60o ° C in order to meet the conditions for tools, calibers, measuring tools and Constructive parts, pump housings, slides, nozzle needles, spindles, etc. and the required distortion-free manufacture and dimensional stability for later use.