EP1681365B1 - Procédé de fabrication des composants fortement chargés - Google Patents

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EP1681365B1
EP1681365B1 EP06450006A EP06450006A EP1681365B1 EP 1681365 B1 EP1681365 B1 EP 1681365B1 EP 06450006 A EP06450006 A EP 06450006A EP 06450006 A EP06450006 A EP 06450006A EP 1681365 B1 EP1681365 B1 EP 1681365B1
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optionally
gew
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steel
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Oskar Kehrer
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Magna Drivetrain AG and Co KG
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Magna Drivetrain AG and Co KG
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    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/02—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing silicon
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING 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
    • C21D7/00—Modifying the physical properties of iron or steel by deformation
    • C21D7/02—Modifying the physical properties of iron or steel by deformation by cold working
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING 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
    • C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
    • C21D9/28—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for plain shafts
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
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    • C22C38/04—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing manganese
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    • C21D—MODIFYING 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
    • C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
    • C21D1/56—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering characterised by the quenching agents
    • C21D1/613—Gases; Liquefied or solidified normally gaseous material

Definitions

  • a transmission shaft of this kind is a central main component of a transmission, which is also exposed to extreme requirements. Such a shaft must absorb high shock-like moments, with a relatively small outer diameter. In addition, most are strong weakenings due to a notch effect, caused by oil longitudinal and transverse holes, grooves, etc., given.
  • an alloy which contains 0.1 to 0.3% C, 0.3 to 2.0% Mn, at most 1.2% Cr, 0.01 to 0.06% Al, 0.004 to 0.02% N , a maximum of 50 ppm B, optionally a maximum of 0.3% Si, optionally a maximum of 0.03% P, optionally a maximum of 0.03% S and the balance iron.
  • the invention aims to avoid the above-described disadvantages and difficulties and has as its object to provide a method for producing such high-duty machine parts, which can be brought in addition to a high core strength, even with larger wall thicknesses by case hardening to very high hardnesses in the surface region, and this at a negligible even for complicated machine parts delay.
  • a good mechanical machinability by machining should be given.
  • the produced steel itself should be inexpensive, namely by using inexpensive alloying elements and avoiding the very expensive alloying elements such as Mo, and also the contents of alloying elements should be as low as possible.
  • the steel expediently has a C content before case hardening of between 0.26 and 0.30% by weight, and an Mn content of between 1.5 and 2% by weight.
  • This optimally balanced composition of the alloying elements has the surprising effect that the hardenability of the material is extremely high even under the mildest quenching conditions. Due to the novelty of this alloy, the hardenability is of course also in the latest regulations (SEP1664, June 2004, "Determination of formulas by multiple regression to calculate the hardenability in the stimulus quenching test from the chemical composition of steels" + supplementary sheet to the SEP1664) not calculable, but only to characterize by practical experiments.
  • the case hardening is expediently carried out in a temperature range between 880 and 1050 ° C., preferably between 900 and 950 ° C. during carburization with subsequent diffusion between 840 and 880 ° C., preferably at about 860 ° C., where a C is suitably used during case hardening Level of 0.7 to 1.2 wt.%, Preferably from 1.0 to 1.1 wt.% When carburizing and from 0.7 to 0.8 wt.% Is set when diffusing.

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Claims (10)

  1. Procédé pour fabriquer une partie de machine pouvant être fortement sollicitée, comme un arbre de transmission, caractérisé par les étapes de procédé suivantes :
    - utilisation d'un acier présentant la composition chimique suivante :
    C : 0,20-0,50 % en poids
    Si : 0,10-0,50 % en poids
    Mn : 0,12-3,5 % en poids
    Cr: ≤ 1,2 % en poids
    P: ≤ 0,05 % en poids
    B : 30-120 ppm ainsi que :
    éventuellement Ti : 0,020-0,07 % en poids éventuellement Ni : ≤ 1,0 % en poids
    le reste du Fe et des impuretés dus à la fusion
    - fabrication d'une ébauche, de préférence par forgeage, rétreint ou extrusion
    - finition avec enlèvement de copeaux de la partie de machine,
    - cémentation de la partie de machine ayant subi une finition avec enlèvement de copaux et
    - trempe par
    - refroidissement brusque avec du gaz, de préférence avec de l'azote
    - et recuit.
  2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on utilise un acier présentant la composition chimique suivante :
    C : 0,26-0,46 % en poids
    Si : 0,15-0,25 % en poids
    Mn : 1,4-3,0 % en poids
    Cr : 0,05-1% en poids
    P: ≤ 0,02 % en poids
    B : 35-60 ppm et :
    éventuellement Ti : 0,035-0,05 % en poids
    éventuellement Ni : < 0,15 %
    le reste du Fe et des impuretés dues à la fusion
    - la fabrication de l'ébauche s'effectuant par rétreint ou extrusion à froid.
  3. Procédé pour la fabrication d'une partie de machine pouvant être fortement sollicitée, comme un arbre de transmission, caractérisé par les étapes de procédé suivantes :
    - utilisation d'un acier présentant la composition chimique suivante :
    C : 0,20-0,50 % en poids
    Si : 0,10-0,50 % en poids
    Mn : 0,5-3,5 % en poids
    Cr : 0,009-1,2 % en poids
    P : ≤ 0,05 % en poids
    B : 30-120 ppm
    éventuellement Ti : 0,020-0,07 % en poids éventuellement Ni ≤ 1,0 % en poids
    N : < 0,016 % en poids.
    Al : 0,015-0,04 % en poids, la teneur en Al étant au moins le double de la teneur en azote,
    S : 0,02-0,04 % en poids
    le reste du Fe et des impuretés dues à la fusion
    - fabrication d'une ébauche, de préférence par forgeage, rétreint ou extrusion,
    - finition avec enlèvement de copeaux de la partie de machine
    - cémentation de la partie de machine ayant subi une finition avec enlèvement de copeaux et
    - trempe par
    - refroidissement brusque avec du gaz, de préférence avec de l'azote
    - et recuit.
  4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'on utilise un acier présentant la composition chimique suivante :
    C : 0,20-0,50 % en poids
    Si : 0,10-0,50 % en poids
    Mn : 1,4-3,0 % en poids
    Cr : 0,05-0,7% en poids
    P : ≤ 0,05 % en poids
    B : 40-80 ppm
    éventuellement Ti : 0,020-0,07 % en poids éventuellement Ni : ≤ 1,0 % en poids
    N : < 0,016 % en poids.
    Al : 0,015-0,04 % en poids, la teneur en Al étant au moins le double de la teneur en azote,
    S : 0,02-0,35 % en poids
    le reste du Fe et des impuretés dues à la fusion.
  5. Procédé selon l'une quelconque ou plusieurs des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la cémentation s'effectue dans une plage de températures comprise entre 880 et 1050°C et de préférence entre 900 et 950°C lors de la carburation avec diffusion consécutive entre 840 et 880°C, de préférence à environ 860°C.
  6. Procédé selon l'une quelconque ou plusieurs des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que pendant la cémentation, on règle un niveau C de 0,7 à 1,2 % en poids lors de la carburation et de 0, 7 à 0,8 % en poids lors de la diffusion.
  7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que, pendant la cémentation, on règle un niveau C de 1,0 à 1, 1 % en poids lors de la carburation et de 0,7 à 0, 8 % en poids lors de la diffusion.
  8. Procédé selon l'une quelconque ou plusieurs des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que la trempe s'effectue à partir d'une température d'environ 850 à 910°C, de préférence à partir d'environ 860°C.
  9. Procédé selon l'une quelconque ou plusieurs des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que le recuit s'effectue sur une plage de températures de maximum 200°C, de préférence à une température d'environ 160°C.
  10. Procédé selon l'une quelconque ou plusieurs des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que le refroidissement brusque est effectué avec une pression de gaz de 3 bars.
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