SE521771C2 - Sätt att tillverka komponenter av stål - Google Patents

Description

20 25 30 35 š 521 771 2 ! 1 1 .V . 3. . Ändamålet med uppfinningen är att eliminera ovan diskute- rade nackdelar och att anvisa ett sätt för tillverkning av kom- ponenter av stål för användning under kraftiga påkänningar, last och nötning, till reducerad kostnad, med lägre energiför- brukning, kortare flödestid, mer miljövänligt och säkert, jäm- fört med teknikens ståndpunkt.

Dessa och andra ändamål med uppfinningen uppnås med sättet enligt uppfinningen, sådant det definieras i krav 1.

Genom användning av värmet från varmformningssteget i härdningssteget uppnås avsevärda energibesparingar. Hårdbear- betning genomföres efter härdning av komponenten, och eftersom ingen härdning äger rum efter det att komponenten fått sina slutliga dimensioner erfordras ringa eller ingen slipning, vil- ket leder till avsevärda besparingar i tid och kostnad. Ytter- ligare en viktig fördel består i att det konventionella släck- ningssteget är eliminerat, och följaktligen är miljö- och säkerhetsriskerna eliminerade.

Kolhalten i relation till resten av legeringsbeståndsde- larna i stålet skall justeras så att halten kol i lösning i austeniten vid varmformningssteget är 0,55 - 0,85 vikt%. Med detta förbehåll kommer komponenterna inte att spricka och de kommer att bli genomhärdade i luftkylningssteget.

J 1 . . V .! .

Uppfinningen kommer nu att beskrivas mer i detalj med hjälp av ett exempel och med hänvisning till den bifogade rit- ningen, på vilken Fig. 1 illustrerar hårdhetsfördelningen i ett ring- tvärsnitt, verklig storlek, framställd med sättet enligt uppfinningen. ! 1. 3 1 1 _ . E. _ Vid sättet enligt uppfinningen måste stålet vara så sammansatt att det ger rätt austenitisk kolhalt vid varmform- ningstemperaturen. Ett alltför högt innehåll av löst kol skulle leda till sprickbildning vid släckning.

Vidare måste stålets härdbarhet vara sådan att ringsektio- nen genomhärdar när den utsättes för en mycket mild och långsam släckning såsom i luft. 10 15 20 25 30 35 = 521 771 3 Det efterföljande exemplet illustrerar uppfinningen, men uppfinningen är inte begränsad till den diskuterade stålsam- mansättningen. Fackmannen på området kommer att kunna variera halterna av de olika legeringsbeståndsdelarna, i beroende av de önskade egenskaperna hos de färdiga komponenterna, under utnyttjande av den information som lämnas i beskrivningen.

Exêmnšl Process Avsikten var att direkt genomhärda ringar (9 kg/styck) efter varmvalsning. Smidningstemperaturen var vid start cirka 1100°C och hade sjunkit till ca 850°C i det sista formningsste- get. Ringarna utsattes för en luftkylning med lätt tvångs- cirkulation på ett transportband. När ringarna uppnått rumstemperatur eftersläcktes de till en temperatur av 5°C.

Efter detta anlöptes ringarna vid l50°C under 1 timme.

Materialets kemiska sammansättning Sammansättningen optimerades för att uppnå lika goda eller förbättrade egenskaper med en mild släckning från smidningstem- peratur, jämfört med en traditionellt behandlad komponent av AISI 52100 stål (>60 HRC genom tvärsnittet och ungefär 15 % restaustenit). Eftersom vid smidningstemperaturen samtliga de använda legeringsbeståndsdelarna befinner sig i fast lösning, beaktades följande: 0,66 vikt% C - Kolhalten måste vara tillräckligt låg för att undvika härdsprickor och alltför stor mängd restaustenit men tillräckligt hög för att uppnå den önskade hårdhetsgraden. - 1,45 vikt% Si - Kiselhalten valdes relativt hög för att öka härdbarheten utan att påverka Ms-temperaturen alltför mycket och för att undertrycka sönderdelning av restaustenit och cementit-utfällning. Följaktligen kommer den härdade och anlöpta strukturen att vara termiskt stabil och sålunda mindre mjukningsbenägen vid värmeexponering. - 0,28 vikt% Mn - En normal nivå jämfört med t ex AISI 52100. Mangan ansågs sänka Ms-temperaturen alltför mycket jäm- fört med vinsten i härdbarhet (inverkan på perlit- och bainit- omvandlingen). - 1,51 vikt% Cr - En normal nivå jämfört med t ex AISI 52100. Krom kommer att öka härdbarheten. 10 15 20 25 i 521 771¿,¿¿-, 4 - 1,03 vikt% Ni - En nickeltillsats kommer att signifikant öka härdbarheten. Vidare inverkar den positivt på martensitens seghet. - 0,23 vikt% Mo - Ökar härdbarheten kraftigt, särskilt per- litomvandling.

Hårdhet och struktur Den uppnådda hårdheten var 62,5 HRC och den var enhetlig genom ringens tvärsnitt, se Fig. 1. Strukturen var martensit med approximativt 15 % restaustenit.

Diskussion Tabell 1 visar egenskaperna för en produkt tillverkad en- ligt den nya processvägen med det nya materialet jämfört med en traditionell martensitisk AISI 52100 komponent.

I§bell_l Egenskaper hos en komponent behandlad enligt den nya processvä- gen och med optimerad stålsammansättning jämfört med konventio- nellt martensithärdade AISI 52100 stålkomponenter.

Hårdhet Seghet Struktur- Maximal Förmåga att efter stabilitet driftstem- bibehålla hård- anlöpning peratur het efter lång (15°°C) tids användning ny lika lika högre högre högre

Claims (2)

10 15 20 f 521 7l7;1«a¿ 5 Batentkray

1. Sätt att tillverka komponenter av stål, vilka utsättes för kraftiga påkänningar, belastning och/eller nötning, såsom rullagerelement, kännetecknat av - att man utgår från ett stål med en austenitisk kolhalt vid en varmformningstemperatur av cirka 800 - 1100°C av C 0,55-0,85 vikt%, - varmformning av komponenterna över Al för stålet, - härdning av komponenterna direkt från varmformningstempera- turen, i luft, eventuellt genom tvångsoirkulation understödd av vattentillsats, - hårdbearbetning av komponenterna till deras slutliga dimen- sioner, - slutlig ytbearbetning av komponenterna.

2. Sätt enligt krav 1, där ett stål med en sammansättning av mer än 0,55% c, o-2% si, o-2% Mn, o-20% cr, o-5%Ni, o-3% Mo och dessutom O-1% V och/eller Nb användes.