EP0632137B1 - Process for the thermal pretreatment of metallic articles - Google Patents

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EP0632137B1
EP0632137B1 EP94107705A EP94107705A EP0632137B1 EP 0632137 B1 EP0632137 B1 EP 0632137B1 EP 94107705 A EP94107705 A EP 94107705A EP 94107705 A EP94107705 A EP 94107705A EP 0632137 B1 EP0632137 B1 EP 0632137B1
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hardening
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presses
press parts
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Hans-Georg Dr.-Ing. Diplom Ing. Bittner
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Dr Hans-Georg Bittner
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D1/00General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
    • C21D1/62Quenching devices
    • C21D1/673Quenching devices for die quenching
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D9/00Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
    • C21D9/46Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for sheet metals

Definitions

  • the invention relates to methods for heat treatment of metallic goods (e.g. easily warped Steel parts such as sheet metal, round blanks and the like Like.) by means of a Roller oven and presses interacting with it (so-called Quetten), at which the good to a predetermined temperature brought and between press parts with predetermined Cooling rate curve is cooled.
  • metallic goods e.g. easily warped Steel parts such as sheet metal, round blanks and the like Like.
  • the blank is brought to the desired temperature quenched, which requires a quenching medium, namely air, water, salt baths and oil.
  • a quenching medium namely air, water, salt baths and oil.
  • Quetten It is also known to be subjected to quenching of presses, so-called Quetten. It deals are metal parts, e.g. B. cylinder blocks when it comes to the hardening of saw blade blanks goes. These metal parts press the blank from both sides during the Cooling process. It is in this context too known to cool the press parts or the cylinders, be it with water or oil in order to obtain a cheap, to achieve rapid cooling rate progress.
  • the amount of temperature depends on the materials chosen, it is also depending on whether the object to be hardened is now large Dimensions in an extension has a smaller thickness or whether it is more or less compact blanks. The same applies to the temperature.
  • the aforementioned Process parameters can be determined by simple tests so that optimal values are achieved.
  • the blanks arranged between press parts be, the pressure of the two press parts on each other or is controlled in a time-dependent manner on the blank.
  • a High pressure phase is followed by a decrease in pressure so that only the dead weight of the upper press on the blank acts, and it is precisely this pressure drop that leads to this has resulted in the blanks even with unfavorable Dimensioning relationships are treated without delay can.
  • the method according to the invention can also be based on blanks such steels can be used, which have also been used to date Air can be hardened. In this context it shows a significantly lower energy expenditure for the couples according to the Invention.
  • the process can be used on blanks with a thickness of up to 20 mm be applied and shows in this context its Superiority to known methods, especially in required energy expenditure.
  • roller furnaces which can be used according to the invention can be applied to the desired conditions, they are roller ovens known that the temperature range from 850 to 1350 ° C. deal with.
  • the structure too corresponds to a tough and good structure.
  • the main idea is that Hardening and simultaneous straightening or distortion-free hardening the blanks, as well as recycling from hardening Round materials by inserting them into a mold to the known one Hardening flat products.
  • Drills were previously hardened in salt baths. By Environmental protection requirements have to be met by the salt baths in Pass over vacuum ovens. These vacuum furnaces do not guarantee anything distortion-free hardening, and on the other hand, by the lower cooling rate not the very high Hardness value achieved.
  • the invention relates in particular to the hardening of Steel workpieces and preferably on distortion-free hardening of flat products, whatever steel they are made of.
  • the temperature in the Roller furnace guided so that the The temperature of the goods only slightly decreases and the goods still into the hardening presses above the austenitizing temperature reached.

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Abstract

Process for the heat treatment of metallic articles such as steel components which distort easily, by means of a roller furnace and presses (so-called quenches) cooperating with the latter. The articles are raised to a predetermined temperature and cooled in accordance with a predetermined characteristic for the cooling rate. After reaching the predetermined temperature, the articles pass out at very high speed through a rapid discharge region of the roller furnace at an even higher temperature, the press parts exerting on the metallic articles pressures which vary as a function of time during the cooling process.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Verfahren zur Wärmebehandlung von metallischem Gut (z. B. sich leicht verziehenden Stahlteilen wie Blech, Ronden u. dgl.) mittels eines Rollenofens und mit diesem zusammenwirkenden Pressen (sog. Quetten), bei welchem das Gut auf eine vorbestimmte Temperatur gebracht und zwischen Pressenteilen mit vorbestimmtem Abkühlungsgeschwindigkeitsverlauf abgekühlt wird.The invention relates to methods for heat treatment of metallic goods (e.g. easily warped Steel parts such as sheet metal, round blanks and the like Like.) by means of a Roller oven and presses interacting with it (so-called Quetten), at which the good to a predetermined temperature brought and between press parts with predetermined Cooling rate curve is cooled.

Zur thermischen Behandlung von Stählen, insbesondere auch zum Härten, ist es bislang üblich, daß die Rohlinge auf die Austenitisierungstemperatur gebracht werden. Hierzu werden mehrere Salzbäder eingesetzt, die auf eine feste Temperatur eingestellt werden und die von einem Rohling nacheinander durchlaufen werden.For the thermal treatment of steels, especially for Hardening, it has been common so far that the blanks on the Austenitizing temperature. To do this Several salt baths are used that are at a fixed temperature be set and that of a blank one after the other be run through.

Der auf die gewünschte Temperatur gebrachte Rohling wird abgeschreckt, wozu ein Abschreckmedium erforderlich ist, nämlich neben Luft, Wasser, Salzbäder auch Öl.The blank is brought to the desired temperature quenched, which requires a quenching medium, namely air, water, salt baths and oil.

Das Abschrecken bestimmter Stähle (z. B. höher und niedrig legierter Werkzeugstähle) an Luft ist nicht möglich, weil mit Hilfe der Luft nicht genügend Wärme in ausreichend kurzer Zeit dem Rohling entnommen werden kann. Es gibt also eine Reihe von Stählen, bei denen man auf den Einsatz von Salzbädern und Öl zum Abschrecken angewiesen ist. Diese Verfahren sind im Hinblick auf die heutigen Umweltvorstellungen sehr bedenklich, wobei auch zu berücksichtigen ist, daß das Abschrecken in Wasser durch die im Wasser vorhandenen Bestandteile in dieser Hinsicht problematisch ist. Quenching certain steels (e.g. higher and lower alloyed tool steels) in air is not possible because with Air does not provide enough heat in a short enough time can be removed from the blank. So there are a number of Steels, which involve the use of salt baths and oil is instructed to deter. These procedures are in the Very questionable with regard to today's environmental ideas, it should also be borne in mind that the quenching in Water due to the components present in the water Is problematic.

Es ist auch bekannt, den Abschreckvorgang unter der Einwirkung von Pressen, sogenannten Quetten, durchzuführen. Es handelt sich hierbei um Metallteile, z. B. Zylinderblöcke, wenn es um das Härten von Sägeblatt-Rohlingen geht. Diese Metallteile drücken von beiden Seiten auf den Rohling während des Abkühlvorganges ein. Es ist in diesem Zusammenhang auch bekannt, die Pressenteile bzw. die Zylinder zu kühlen, sei es mit Wasser oder Öl, um auf diese Art und Weise einen günstigen, raschen Abkühlungsgeschwindigkeitsverlauf zu erzielen.It is also known to be subjected to quenching of presses, so-called Quetten. It deals are metal parts, e.g. B. cylinder blocks when it comes to the hardening of saw blade blanks goes. These metal parts press the blank from both sides during the Cooling process. It is in this context too known to cool the press parts or the cylinders, be it with water or oil in order to obtain a cheap, to achieve rapid cooling rate progress.

Härterei Technische Mitteilungen, Bd.45, Nr. 6, Dezember 1990, Seiten 325-329 offenbart ein Verfahren zur abschreckmittelfreien Wärmebehandlung von Stahlteilen mittels eines Rollenofens und einer sich daran anschließenden Pressenabkühlungeinrichtung.Härterei Technische Mitteilungen, Vol.45, No. 6, December 1990, pages 325-329 discloses a process for quenching-free heat treatment of steel parts using a roller furnace and an adjoining press cooling device.

Bei dem vorangehend geschilderten Wärmebehandlungsvorgang geht es nicht allein um die Härte eines Rohlings, es soll auch ein gleichförmiges Gefüge angestrebt werden, das sich möglichst über den Querschnitt gleichmäßig verteilt, wobei sogenannte Abkohlungszonen in den Rohlingen unerwünscht sind, weil sie bei großflächigen und dünnen Rohlingen dazu führen, daß sich der Rohling später verzieht.In the above-described heat treatment process it's not just about the hardness of a blank, it's supposed to be one too uniform structure should be striven for, if possible evenly distributed over the cross-section, so-called Decarburization zones in the blanks are undesirable because they are large and thin blanks cause the Blank later warped.

Es ist das Bestreben der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zu schaffen, mit welchem Rohlinge aus Stahl thermisch behandelt werden können, ohne daß hierzu der Einsatz von Öl als Abschreckmedium erforderlich wäre.It is the pursuit of the present invention, a method to create with which steel blanks are thermally treated can be without the use of oil as Quenching medium would be required.

Erreicht wird dies durch die in Anspruch 1 angegebenen Merkmale. Bevorzugte Ausführungsformen des Verfahrens nach Anspruch 1 finden sich in den abhängigen Ansprüchen.This is achieved through the in Claim 1 specified features. Preferred embodiments of the method according to claim 1 can be found in the dependent claims.

Für die eine Gruppe der Verfahren gemäß der Erfindung wesentlich sind vor allen Dingen zwei Merkmale:For one group of methods according to the invention Above all, two characteristics are essential:

Es geht darum, einen Hochtemperaturbereich vorzusehen, der deutlich höher liegt, als bei denjenigen Temperaturen, bei denen bisherige Wärmebehandlungseinrichtungen arbeiten. In der Technik allgemein besteht das Vorurteil, daß man einen solchen hohen Temperaturbereich im Zusammenhang mit der Wärmebehandlung von Stählen vermeiden sollte, da eine solche Temperatur u.a. Veränderungen des Kohlenstoffgehaltes, Verzunderungen und Verziehen der Rohlinge mit sich bringt. Durch die Erfindung ist jedoch erkannt worden, daß ein solch hoher Temperaturbereich im Hinblick auf die oben aufgeführten Probleme nicht nur unschädlich ist, sondern darüber hinaus auch zu erheblichen Vorteilen führt, nämlich dadurch, daß nunmehr selbst solche Stähle bearbeitet und insbesondere gehärtet werden können, die bislang beim Abschrecken nur unter Öl zu den gewünschten Eigenschaften führten. Wesentlich ist in diesem Zusammenhang, daß der Bereich besonders hoher Temperaturen mit einer hohen Geschwindigkeit durchlaufen wird, wobei diese Geschwindigkeit den sonstigen Bedingungen, insbesondere der Form und Gestalt den Rohlingen angepaßt ermittelt wird. Die Höhe der Temperatur ist von den gewählten Materialien abhängig, sie ist auch abhängig davon, ob der zu härtende Gegenstand nun bei großen Dimensionen in einer Erstreckung eine geringere Dicke hat oder ob es sich um mehr oder weniger kompakte Rohlinge handelt. Entsprechendes gilt auch für die Temperatur. Die vorgenannten Verfahrensparameter können durch einfache Versuche ermittelt werden, so daß optimale Werte erzielt werden.The point is to provide a high temperature range that is significantly higher than at those temperatures which previous heat treatment facilities work. In the Technology in general has the prejudice that one is such high temperature range related to heat treatment of steels should be avoided, as such a temperature Changes in carbon content, scaling and Warping the blanks. Through the invention however, it has been recognized that such a high temperature range in the Not only with regard to the problems listed above is harmless, but also significant Advantages, namely, that now Steels can be processed and in particular hardened that So far, when quenching only under oil to the desired ones Properties led. It is essential in this context that the range of particularly high temperatures with a high Speed is passed, this speed the other conditions, in particular the shape and form adapted to the blanks. The amount of temperature depends on the materials chosen, it is also depending on whether the object to be hardened is now large Dimensions in an extension has a smaller thickness or whether it is more or less compact blanks. The same applies to the temperature. The aforementioned Process parameters can be determined by simple tests so that optimal values are achieved.

Es hat sich herausgestellt, daß bei optimal eingestellten Bedingungen der Energieaufwand pro Werkstück geringer ist, als bei bekannten Verfahren, wenngleich dort mit niedrigen Temperaturen gearbeitet wird.It has been found that at optimally set Conditions of energy expenditure per workpiece is less than in known methods, albeit with low ones Temperatures is worked.

Weiterhin ist für die vorliegende Erfindung wesentlich, daß beim Abkühlen die Rohlinge zwischen Pressenteilen angeordnet werden, wobei der Druck der beiden Pressenteile aufeinander bzw. auf den Rohling zeitlich abhängig gesteuert wird. Auf eine Phase hohen Druckes folgt eine Herabsetzung des Druckes, so daß lediglich das Eigengewicht der oberen Presse auf den Rohling einwirkt, und es ist gerade diese Druckabsenkung, die dazu geführt hat, daß die Rohlinge selbst bei ungünstigen Dimensionierungsverhältnissen verzugsfrei behandelt werden können.It is also essential for the present invention that when cooling, the blanks arranged between press parts be, the pressure of the two press parts on each other or is controlled in a time-dependent manner on the blank. On a High pressure phase is followed by a decrease in pressure so that only the dead weight of the upper press on the blank acts, and it is precisely this pressure drop that leads to this has resulted in the blanks even with unfavorable Dimensioning relationships are treated without delay can.

Weiterhin hat sich herausgestellt, daß bei optimal eingestellten Bedingungen (Temperatur und Geschwindigkeit in der Schnellabzugszone und Druckverhältnisse beim Abkühlen) die einzelnen Rohlinge abkohlungsfrei sind, so daß ein besseres Gefügebild entsteht und daraus resultierend überlegene Eigenschaften festgestellt werden konnten.It has also been found that optimal set conditions (temperature and speed in the rapid withdrawal zone and pressure conditions when cooling) individual blanks are decarburization-free, so that a better one Microstructure arises and, as a result, superior Properties could be determined.

Es ist weiterhin wesentlich für die vorliegende Erfindung, daß eine Abkühleinheit und eine Quetten- bzw. Presseneinrichtung fest mit einem Rollenofen verbunden worden sind. Auf diese Art und Weise kann auf die optimale Abkühlung abgestellt werden. Auch hier liegt eine wesentliche Erkenntnis der vorliegenden Erfindung darin, daß die Eigenschaften des bearbeiteten Rohlings davon abhängig sind, bei welcher Temperatur der Rohling die Schnellabzugszone mit welcher Geschwindigkeit durchlaufen hat.It is also essential to the present invention that a cooling unit and a squeeze or press device have been firmly connected to a roller oven. In this manner and way can be turned to the optimal cooling. Here, too, is an essential finding of the present Invention in that the properties of the machined Blank depend on the temperature at which Blank the rapid withdrawal zone at what speed has gone through

Bei einer Vorrichtung, die nach dem Verfahren gemäß der Erfindung arbeitet, befindet sich am Ausgang des Rollenofens mindestens eine Quetteneinheit, vorzugsweise zwei, die wechselweise mit den sich auf der entsprechenden Temperatur befindlichen Rohlingen beschickt werden. Auf diese Art und Weise ist es möglich, ausreichend lange Abkühlvorgänge durchzuführen und dennoch an den Durchsatz des Rollenofens angepaßt zu arbeiten.In the case of a device which is operated according to the method according to the Invention works, is at the exit of the roller furnace at least one quartet unit, preferably two, the alternately with those at the appropriate temperature blanks can be loaded. This way and Way it is possible to have sufficiently long cooling processes perform and still on the throughput of the roller kiln adapted to work.

Das Verfahren gemäß der Erfindung kann auch auf Rohlinge aus solchen Stählen angewendet werden, die bislang auch schon an Luft gehärtet werden können. In diesem Zusammenhang zeigt sich ein deutlich geringerer Energieaufwand bei den Paaren gemäß der Erfindung.The method according to the invention can also be based on blanks such steels can be used, which have also been used to date Air can be hardened. In this context it shows a significantly lower energy expenditure for the couples according to the Invention.

Das Verfahren kann auf Rohlinge mit Dicken bis zu 20 mm angewendet werden und zeigt in diesem Zusammenhang seine Überlegenheit zu bekannten Verfahren, insbesondere beim erforderlichen Energieaufwand.The process can be used on blanks with a thickness of up to 20 mm be applied and shows in this context its Superiority to known methods, especially in required energy expenditure.

Es ist daran gedacht, im Zusammenhang mit der Handhabung der Rohlinge geeignete Maschinen und Roboter einzusetzen, so daß auch hier definierte Zeit- und Temperaturbedingungen eingehalten werden.It is thought of in the context of handling the Use suitable machines and robots so that time and temperature conditions also defined here be respected.

Es zeigt sich, daß bei dem Verfahren gemäß der Erfindung bei vielen Stählen nur eine ganz geringe Zunderschicht entsteht und daß diese leicht abplatzt. Daher kann im Anschluß an das Verfahren gemäß der Erfindung eine Arbeitsstufe vorgesehen werden, bei welcher mit Hilfe von Druckluft der Zünder von dem Rohling entfernt wird.It turns out that in the method according to the invention many steels only a very small scale layer is formed and that it flakes off easily. Therefore, following that Method according to the invention provided a working stage in which, with the help of compressed air, the igniter from the Blank is removed.

Die gemäß der Erfindung verwendbaren Rollenöfen können auf die gewünschten Bedingungen eingestellt werden, es sind Rollenöfen bekannt, die den Temperaturbereich von 850 bis 1350°C bewältigen. The roller furnaces which can be used according to the invention can be applied to the desired conditions, they are roller ovens known that the temperature range from 850 to 1350 ° C. deal with.

Es hat sich herausgestellt, daß nicht allein das schnelle Härten von Werkzeugstählen, sondern auch das verzugsfreie Härten aller Stahlsorten der wesentliche Punkt des Verfahrens gemäß der Erfindung ist. Insbesondere können hier Flachprodukte verzugsfrei gehärtet werden.It turned out that not only the quick Hardening tool steels, but also the distortion-free Hardening all types of steel is the essential point of the process according to the invention. Flat products in particular can be used here be hardened without warping.

Es müssen zwei unterschiedliche Phänomene voneinander getrennt werden:

  • a) Das schnelle Härten in sogenannten Schnellhärtepressen
  • b) Das verzugsfreie Härten von Stahlmaterialien
  • a) Beim schnellen Härten wird die Austenitisiertemperatur, die bei den normal üblichen Werkzeugstählen vorliegt, deutlich erhöht. Die Erhöhung in etwa liegt hier zwischen 100 - 200 K. Durch diese Erhöhung kann die Austenitisierzeit sehr stark verkürzt werden. Wesentlicher Grund dieser starken Temperaturerhöhung ist es, zu gewährleisten, daß das Material unter der Presse noch nicht die Umwandlungstemperatur HC3 unterschritten hat. Dieses bedeutet, daß nach Beendigung der Austenitisierung das Material schnell den Ofen verläßt und unter die Härtepressen gelangt. Die Transportgeschwindigkeit beträgt in diesen Fällen 250 mm/sec. Um eine ungleichmäßige Abkühlung von Rand und Mitte zu verhindern, ist die Auslaufrollenbahn isoliert und stellt einen Tunnel dar. Dieses ist ein wesentlicher Punkt, schwierige Werkzeugstähle zu härten. In der Regel ist der Rand nämlich oft schon wesentlich kälter, als die Mitte. Wesentlich ist, daß das Material einer Ronde mit nahezu gleicher Temperatur Rand - Mitte in die Härtepresse eingelegt wird und nach Schließen der Härtepresse gleichmäßig abkühlt. Werden diese Maßnahmen nicht ergriffen, so hat sich gezeigt, daß die Randbereiche der Materialien schon so kalt geworden sind, daß sie eine wesentlich geringere Härte und ein nicht ausreichend vorliegendes Martensitgefüge aufweisen.
  • b) Das verzugsfreie Härten wird insbesondere im Härteofen eingestellt. Durch das Einstellen einer bestimmten Temperaturdifferenz in der Austenitisierzone oberhalb und unterhalb der Rollenbahn kann eine derartige Erwärmung gewährleisten, daß sich das Material nicht verzieht. Einerseits wird durch diese Maßnahme bewirkt, daß sich die Temperaturen auf dem Weg zu den Härtepressen so verändern und daß unterhalb und oberhalb des Materials beim Beginn der Abkühlung in den Härtepressen diese Temperatur gleich ist. Auf der anderen Seite wird durch diese Maßnahme die relative Oberflächenbeschädigung gleichgehalten.
  • Two different phenomena have to be separated:
  • a) Fast hardening in so-called fast hardening presses
  • b) The distortion-free hardening of steel materials
  • a) In the case of rapid hardening, the austenitizing temperature that exists with normal tool steels is significantly increased. The increase is approximately between 100 - 200 K. This increase can shorten the austenitizing time very much. The main reason for this strong temperature increase is to ensure that the material under the press has not yet fallen below the transition temperature HC3. This means that after the austenitization has ended, the material quickly leaves the furnace and gets under the hardening presses. The transport speed in these cases is 250 mm / sec. In order to prevent uneven cooling of the edge and center, the discharge roller conveyor is insulated and represents a tunnel. This is an essential point for hardening difficult tool steels. As a rule, the edge is often much colder than the middle. It is essential that the material of a round blank with almost the same temperature edge-center is placed in the hardening press and cools evenly after closing the hardening press. If these measures are not taken, it has been shown that the edge areas of the materials have already become so cold that they have a significantly lower hardness and an insufficient martensite structure.
  • b) The distortion-free hardening is adjusted in particular in the hardening furnace. By setting a certain temperature difference in the austenitizing zone above and below the roller conveyor, such heating can ensure that the material does not warp. On the one hand, this measure has the effect that the temperatures on the way to the hardening presses change so that this temperature is the same below and above the material when cooling begins in the hardening presses. On the other hand, this measure keeps the relative surface damage level.
  • Diese beiden Punkte a und b sind wesentliche Vorteile des Verfahrens gemäß der Erfindung.These two points a and b are essential advantages of the Method according to the invention.

    Es hat sich herausgestellt, daß eine sehr hohe Abkühlwirkung erreicht wird, wenn eine bestimmte Dicke der Metallplatte vorliegt, die allerdings so gering wie möglich ausfallen muß (hohe Abkühlgeschwindigkeit und so dick wie nötig). Auch die Temperatur des Kühlwassers der indirekten Kühlung der Härtepressen ist von entscheidender Bedeutung. Sie muß je nach Material entsprechend eingestellt werden. Durch Temperatur und die geometrische Gestalt der Dicke ist eine sehr hohe Abkühlwirkung zu erzielen, die die Bereiche der Ölhärtung abdeckt (hohe Gleichmäßigkeit). Darüber hinaus ist der Druck der Härtepressen hinsichtlich gleichmäßiger Wärmeübertragung ebenfalls von Bedeutung. It has been found that a very high cooling effect is achieved when a certain thickness of the metal plate is present, which, however, must be as small as possible (high cooling rate and as thick as necessary). Also the Temperature of the cooling water of the indirect cooling of the Hardness presses are vital. You have to Material can be adjusted accordingly. By temperature and the geometric shape of the thickness is very high To achieve cooling effect, the areas of oil hardening covers (high uniformity). In addition, the pressure the hardness presses with regard to even heat transfer also important.

    Darüber hinaus sind noch zwei Sonderfälle des Härtens, nämlich das partielle Härten und das Härten von Rundmaterialien in Formen erfolgreich gemäß der Erfindung durchgeführt worden. Nachfolgend werden beide Varianten dieser Verfahren gemäß der Erfindung beschrieben:In addition, there are two special cases of hardening, namely partial hardening and hardening of round materials in Molds have been successfully carried out according to the invention. In the following, both variants of this method are described in the Invention described:

    Partielles HärtenPartial hardening

    Grundlage des partiellen Härtens von Flachprodukten in diesem System ist die Forderung, daß ein Teilbereich vollständig durchgehärtet, ein anderer Bereich ungehärtet oder nur vergütet vorliegt. Zu diesem Zweck wird der Ofenraum im Bereich der Austenitisierzone mit einer Abdeckung der Rollenbahn oberhalb und unterhalb ausgestattet. Das zu härtende Material durchläuft nun während der Austenitisierung exakt positioniert zum Teil einen Bereich, in dem das Gut die Austenitisiertemperatur annimmt, und auf der anderen Seite einen abgeschirmten Bereich, in dem das Gut am Ende der Austenitisierzone einige hundert Kelvin kälter durchwärmt ist. Anschließend wird das Gut wieder sehr schnell abgezogen und unter die Härtepresse gelegt. Durch das anschließend schnelle Abkühlen wird erzielt, daß das Gut in dem durchgehärteten unabgedeckten Bereich die volle Härte aufweist und in dem abgedeckten Bereich deutlich geringere Härtewerte zeigt. Dieses ist insbesondere bei Messern erforderlich, die ein Schneidenteil und ein Spannteil aufweisen. Der Schneidenteil soll sehr hart sein, der Spannteil dagegen weich bleiben. Basis for the partial hardening of flat products in this System is the requirement that a partial area be complete fully hardened, another area unhardened or only tempered is present. For this purpose, the furnace space in the area of Austenitizing zone with a cover of the roller conveyor above and equipped below. The material to be hardened runs through now partially positioned exactly during austenitization an area in which the material has the austenitizing temperature assumes, and on the other hand, a shielded area, in which the estate at the end of the austenitizing zone is a few hundred Kelvin is warmed up colder. Then the good is back removed very quickly and placed under the hardness press. By the subsequent rapid cooling is achieved that the good in full hardness in the fully hardened uncovered area has and significantly lower in the covered area Shows hardness values. This is especially true with knives required a cutting part and a clamping part exhibit. The cutting part should be very hard, the clamping part on the other hand, stay soft.

    Härten von zylindrischen Bohrern oder zylindrischen Stahlteilen und auch konisch verlaufenden zylindrischen StahlteilenHardening cylindrical drills or cylindrical steel parts and also tapered cylindrical steel parts

    Bei zylindrischen Stahlteilen ist es wichtig, ein verzugsfreies Härten und eine sehr hohe Aushärtung zu erzielen. Zu diesem Zweck werden spezielle Formen angefertigt, in die die zylindrischen Bauteile eingelegt werden. Diese Formen werden dann mit einem Deckel abgedeckt und gegebenenfalls wird auch der Spalt zwischen Gehäuse und Deckel mit einer Schutzpaste abgedichtet. Deckel und Gehäuse werden danach, identisch einer Platte, schnell aus dem Ofen heraustransportiert und unter einem bestimmten Druck abgekühlt. Hiermit wird gewährleistet, daß die innenliegenden Bohrer gehärtet und durch den Druck ebenfalls gerichtet werden. Es ist damit ein verzugsarmes bzw. ein verzugsfreies Härten von Bohrerrohlingen möglich. Durch das Abdichten wird erzielt, daß die Bohrerrohlinge insbesondere bei sehr dünnen Durchmessern keine Beschädigung an der Oberfläche aufweisen. Mit diesem Verfahren sind sehr hohe Härtewerte und eine sehr gleichmäßige Härteverteilung möglich. Auch das Gefüge entspricht einem zähen und guten Gefüge. Kerngedanke ist das Härten und gleichzeitige Richten oder das verzugsfreie Härten der Rohlinge, sowie das Zurückführen vom Härten von Rundmaterialien durch Einbringen in eine Form zu dem bekannten Härten von Flachprodukten. Hier ist eine hohe Gleichmäßigkeit gegeben. Bohrer wurden früher in Salzbädern gehärtet. Durch Umweltschutzauflagen muß man nämlich von den Salzbädern in Vakuumöfen übergehen. Diese Vakuumöfen gewährleisten kein verzugsfreies Härten, und auf der anderen Seite wird durch die geringere Abkühlgeschwindigkeit auch nicht der sehr hohe Härtewert erzielt. With cylindrical steel parts it is important to have a distortion-free one Hardening and to achieve a very high curing. To this For this purpose, special forms are made into which the cylindrical components are inserted. These forms will be then covered with a lid and if necessary also the gap between the housing and cover with a protective paste sealed. After that, the lid and housing become identical Plate, quickly transported out of the oven and under cooled to a certain pressure. This ensures that the inner drill bit hardened and through the pressure also be judged. It is therefore a low-warpage or distortion-free hardening of drill blanks is possible. By the Sealing is achieved in that the drill blanks in particular very thin diameters no damage to the surface exhibit. With this method, very high hardness values and a very even distribution of hardness possible. The structure too corresponds to a tough and good structure. The main idea is that Hardening and simultaneous straightening or distortion-free hardening the blanks, as well as recycling from hardening Round materials by inserting them into a mold to the known one Hardening flat products. Here is a high level of uniformity given. Drills were previously hardened in salt baths. By Environmental protection requirements have to be met by the salt baths in Pass over vacuum ovens. These vacuum furnaces do not guarantee anything distortion-free hardening, and on the other hand, by the lower cooling rate not the very high Hardness value achieved.

    Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf die Härtung von Stahlwerkstücken und vorzugsweise auf das verzugsfreie Härten von Flachprodukten, aus welchem Stahl sie auch immer bestehen.The invention relates in particular to the hardening of Steel workpieces and preferably on distortion-free hardening of flat products, whatever steel they are made of.

    Bei einem bevorzugten Verfahren wird die Temperatur im Rollenofen so geführt, daß im Schnellabzugsbereich die Temperatur des Gutes nur unwesentlich abnimmt und das Gut noch oberhalb der Austenitisierungstemperatur in die Härtepressen gelangt.In a preferred method, the temperature in the Roller furnace guided so that the The temperature of the goods only slightly decreases and the goods still into the hardening presses above the austenitizing temperature reached.

    Claims (3)

    1. Method for thermal treatment of easily deforming steel parts such as sheet metal, rondes and similar materials by means of a roller furnace and presses cooperating therewith (so-called "Quetten"), in which the material
      is brought to a predetermined temperature T, and
      is cooled between press parts at a predetermined developement of cooling rate,
      wherein each steel part, having reached the predetermined temperature T, passes through a region of rapid discharge of the roller furnace at a temperature T1 > T, T1 being about 100°C higher as the curing temperatures usually striven for up to now (austenite forming temperature), at a speed of 20 to 40 mm/s or of 150-300 mm/s,
      wherein the press parts exert time-dependingly alternating pressures on the steel part during the cooling process such that after a phase of high pressure occurs a decrease of the pressure, during which only the dead weight of the top press part acts upon the steel part.
    2. Method according to claim 1, characterized in that the press parts operate pulsatingly.
    3. Method according to claim 2, characterised in that the press parts depending on the material are under pressure for about 3 sec., whereupon follows a period of 3 sec., during which the presses exert only the dead weight on the metallic material.
    EP94107705A 1993-05-19 1994-05-18 Process for the thermal pretreatment of metallic articles Expired - Lifetime EP0632137B1 (en)

    Applications Claiming Priority (2)

    Application Number Priority Date Filing Date Title
    DE4316795 1993-05-19
    DE4316795A DE4316795A1 (en) 1993-05-19 1993-05-19 Process for the thermal pretreatment of metallic material

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