WO2019057868A1 - Material and method for manufacturing roller bearing components - Google Patents

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WO2019057868A1
WO2019057868A1 PCT/EP2018/075558 EP2018075558W WO2019057868A1 WO 2019057868 A1 WO2019057868 A1 WO 2019057868A1 EP 2018075558 W EP2018075558 W EP 2018075558W WO 2019057868 A1 WO2019057868 A1 WO 2019057868A1
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carbon
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Uwe MASCHELSKI
Fabian Pape
Marco Burtchen
Wilfried Spintig
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Thyssenkrupp Rothe Erde Gmbh
Thyssenkrupp Ag
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Definitions

  • the present invention relates to a material and a manufacturing method for rolling bearing components.
  • these materials In order to achieve sufficient resistance to the permanent dynamic load exerted on the material when the rolling bearings are circulating, these are materials required, which have both a high strength and a high toughness and which can ensure a high load capacity and longer life of the rolling bearing components after inductive surface hardening.
  • Bearing applications in particular large diameter, continuously rotating, high life bearings, are made predominantly of case hardened bearing steels or through hardened bearing steels. These require for the production of the hardened surface layer a high expenditure of energy and often a long hardening process to reach a sufficient hardening depth.
  • the production of these materials and processes is increasingly uneconomical and technically not feasible for large components. For example, it may be necessary to clamp the components into quills or other devices during curing to prevent the component from unduly distorting during curing. Another limiting factor for large bearing components is the size of the furnace.
  • a material for rolling bearing components wherein the material comprises steel with an admixture of at least 0.4% carbon and at least 0.3% nickel.
  • the percentages here and below refer to parts by weight.
  • the hardness of steel is due, on the one hand, to the distortions caused by the admixture of carbon in the lattice and, on the other hand, to the influence of carbon on the microstructure, for example, the size, composition and crystal structure of the various grains that make up the microstructure ,
  • the process conditions under which the microstructure of the material forms are decisive.
  • the material is cooled down so rapidly from a high temperature that the carbon atoms can not rearrange themselves by diffusion rapidly enough to form a carbon-supersaturated phase which has high strain stresses and correspondingly high hardness.
  • the disadvantage of the high carbon This means that the steel becomes brittle at the same time.
  • the addition of nickel according to the invention influences the distribution of the carbon in the formation of the microstructure and, moreover, the grain size of the microstructure.
  • By adding the toughness of the material is increased without causing a significant reduction in hardness.
  • a carbon content of at least 0.4% and a nickel content of at least 0.3% has been proven in accordance with the invention.
  • the material comprises steel with an admixture of 0.40-0.52% carbon, more preferably 0.43-0.48% carbon and an admixture of 0.30-1.5% nickel, more preferably 0 , 45 - 0.70% nickel.
  • the material additionally contains a proportion of molybdenum.
  • the proportion is 0.10-0.40% molybdenum, more preferably 0.25-0.30% molybdenum.
  • the material additionally contains an admixture of 0.00-0.60% silicon, particularly preferably 0.25-0.35% silicon, 0.40-1.00% manganese, particularly preferably 0, 80-0.90% manganese and 0.005-0.050% aluminum, more preferably 0.01-0.03% aluminum.
  • the material in addition to the admixtures mentioned, contains an admixture of 0.005-0.050% vanadium, particularly preferably 0.010-0.025% vanadium and 0.005-0.050% niobium, particularly preferably 0.010-0.025% niobium. According to a preferred embodiment of the invention, the material has a compressive residual stress of 600 MPa to 1000 MPa.
  • the rolling bearing components are formed in a first step of the material and cured in a second step by means of an inductive method.
  • inductive hardening currents are generated by magnetic alternating fields in the workpiece, which heat the material.
  • a very rapid heating is possible by this process.
  • the workpiece is brought to a lower temperature with a high cooling rate. By heating and the final rapid cooling, a fine-grained structure is produced, which has a correspondingly high hardness.
  • a rolling bearing component is further proposed, which was made of a material according to the main claim.
  • the rolling bearing components may be rings, ring segments or rolling elements.
  • FIG. 1 shows a diagram with the results of an investigation of the hardenability of the material according to the invention.
  • FIG. 2 shows a diagram with the results of a study of
  • the material according to the invention can be achieved by means of inductive hardening high strength of the hardened surface layer, without causing a significant reduction in toughness.
  • two series of experiments were carried out, each of which investigated the hardenability and the toughness with respect to a comparison alloy known from the prior art.
  • the material according to the invention is described below according to the rules of DIN 17006 with the name 46CrNiMo42 provided.
  • the comparative material in both series of tests is the steel 43CrMo4 known from the prior art.
  • FIG. 1 shows the result of a forehead quenching test according to ISO 643.
  • a cylindrical sample of material is first heated to hardening temperature and then quenched on the face for 10 minutes with a 20 ° C water jet.
  • the lateral surface of the sample is subsequently ground flat by 0.4 to 0.5 mm and the hardness of the resulting surface is determined at various distances from the end face by means of a Rockwell test method.
  • the course of the hardness (HRC) is plotted as a function of the distance from the end face.
  • the designations J1 .5, J3, J5 ... on the horizontal axis correspond to the distances 1 .5 mm, 3 mm, 5 mm etc.
  • the two materials have a similar hardness in the range up to about 10 mm, while at larger distances from the end face, the hardness of the comparison material over that of the material according to the invention is higher. In a boundary layer, the hardening of the two materials is therefore comparable.
  • the toughness of the two materials was additionally tested by impact tests.
  • the material is jerky stressed by a striking body and the deformation work done thereby is measured by the loss of kinetic energy that suffers the impactor in shock.
  • This so-called notched-bar impact work is directly related to the ability of the material to absorb energy and translate it into plastic deformation work and is thus a parameter for the toughness of the corresponding material.
  • FIG. 2 shows the corresponding minimum impact energy (in joules) at a temperature of -20 ° C. for the two materials 43CrMo4 and 46CrNiMo42.

Abstract

The invention relates to a material for rolling bearing components, said material comprising steel with at least 0.4% carbon and at least 0.3% nickel admixed to it.

Description

BESCHREIBUNG  DESCRIPTION
Titel title
Werkstoff und Herstellungsverfahren für Wälzlagerkomponenten Stand der Technik Material and manufacturing process for rolling bearing components State of the art
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Werkstoff und ein Herstellungsverfahren für Wälzlagerkomponenten. The present invention relates to a material and a manufacturing method for rolling bearing components.
Wälzlagerkomponenten, wie Ringe, Ringsegmente oder Wälzkörper und geeignete Werkstoffe für derartige Komponenten sind aus dem Stand der Technik wohlbekannt. Üblicherweise basieren solche Werkstoffe auf Stahl mit einer Beimischung mehrerer anderer Elemente, die die Materialeigenschaften in einer, für die jeweilige Anwendung günstigen Weise modifizieren. Um die mechanische Widerstandsfähigkeit zu steigern sind diese Werkstoffe häufig zusätzlich gehärtet. Bei den heute bekannten induktiv gehärteten Großwälzlagern (größer als 250 mm), handelt es sich meist um Schwenklageranwendungen, die aus Werkstoffen der einschlägigen Normen für induktiv gehärtete Wälzlagerstähle (DIN 17230 und DIN ISO 683- 17) hergestellt werden. Die in den einschlägigen Werkstoff normen aufgeführten Werkstoffe 43CrMo4 und 48CrMo4 weisen nach einer induktiven Oberflächenhärtung nicht die erforderlichen Eigenschaften auf, die für Wälzlageranwendungen mit hohen Lebensdaueranforderungen notwendig sind. Rolling bearing components such as rings, ring segments or rolling elements and suitable materials for such components are well known in the art. Typically, such materials are based on steel with an admixture of several other elements that modify the material properties in a manner favorable to the particular application. To increase the mechanical resistance, these materials are often additionally hardened. The currently known inductively hardened slewing bearings (greater than 250 mm), are usually pivot bearing applications, which are made of materials of the relevant standards for inductively hardened bearing steels (DIN 17230 and DIN ISO 683-17). The materials 43CrMo4 and 48CrMo4 listed in the relevant material standards do not exhibit the required properties after inductive surface hardening, which are necessary for rolling bearing applications with high service life requirements.
Stehen zwei Bauteile in mechanischem Kontakt, findet unter Belastung eine elastische Einfe- derung beider Bauteile statt, bei der sich zwischen ihnen eine flächige Kontaktzone ausbildet, an der die Spannung zwischen den Körpern übertragen wird. Bei Wälzlagern nimmt dieser Vorgang beim Umlauf der Wälzkörper die Form von zyklischen elastischen Verformungen an. Für die Lebensdauer des Wälzlagers ist es von entscheidender Bedeutung, dass es dabei nicht zusätzlich zu plastischen Verformungen kommt, die auf Dauer im Material Schäden hervorrufen. Der Widerstand gegen plastische Verformungen ist durch die Härte des Materials bestimmt. Die Härte wird von verschiedenen Merkmalen der Materialstruktur bestimmt, wie zum Beispiel das Vorhandensein von Fehlstellen und Verzerrungen im atomaren Gitter oder die morphologischen Eigenschaften des Gefüges. If two components are in mechanical contact, under load a resilient insertion of both components takes place, in which a flat contact zone forms between them, at which the tension between the bodies is transmitted. In rolling bearings, this process takes the form of cyclic elastic deformations during circulation of the rolling elements. For the life of the rolling bearing, it is of crucial importance that it does not come in addition to plastic deformations that permanently cause damage in the material. The resistance to plastic deformation is determined by the hardness of the material. The hardness is determined by various features of the material structure, such as the presence of imperfections and distortions in the atomic lattice or the morphological properties of the structure.
Um eine ausreichende Beständigkeit gegenüber der permanenten dynamischen Belastung zu erzielen, die beim Umlauf der Wälzlager auf das Material ausgeübt wird, sind Werkstoffe erforderlich, die sowohl über eine hohe Festigkeit als auch eine hohe Zähigkeit verfügen und die nach einer induktiven Randschichthärtung eine hohe Tragfähigkeit und längere Lebensdauer der Wälzlagerkomponenten gewährleisten können. Lageranwendungen, insbesondere kontinuierlich drehende Lager mit großem Durchmesser und hohen Lebensdaueranforderungen werden überwiegend aus einsatzgehärteten Wälzlagerstählen oder aus durchgehärteten Wälzlagerstählen hergestellt. Diese benötigen für die Herstellung der gehärteten Randschicht einen hohen Energieaufwand und häufig einen langen Härtungsprozess um eine ausreichende Einhärtetiefe zu erreichen. Mit größer werdendem Durchmesser der Lagerkomponenten wird die Herstellung dieser Werkstoffe und Verfahren zunehmend unwirtschaftlich und für große Komponenten technisch nicht umsetzbar. So kann es zum Beispiel notwendig sein, die Bauteile beim Härten in Quetten oder andere Vorrichtungen einzuspannen, um zu verhindern, dass sich das Bauteil beim Härten übermäßig verzieht. Ein weiterer begrenzender Faktor bei großen Lagerkomponenten ist die Größe des Ofens. In order to achieve sufficient resistance to the permanent dynamic load exerted on the material when the rolling bearings are circulating, these are materials required, which have both a high strength and a high toughness and which can ensure a high load capacity and longer life of the rolling bearing components after inductive surface hardening. Bearing applications, in particular large diameter, continuously rotating, high life bearings, are made predominantly of case hardened bearing steels or through hardened bearing steels. These require for the production of the hardened surface layer a high expenditure of energy and often a long hardening process to reach a sufficient hardening depth. With increasing diameter of the bearing components, the production of these materials and processes is increasingly uneconomical and technically not feasible for large components. For example, it may be necessary to clamp the components into quills or other devices during curing to prevent the component from unduly distorting during curing. Another limiting factor for large bearing components is the size of the furnace.
Offenbarung der Erfindung Disclosure of the invention
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen neuen Werkstoff für Wälzlagerkomponenten bereitzustellen, der eine höhere Lebensdauer gewährleistet. Der Werkstoff soll dazu eine hohe Festigkeit der gehärteten Randschicht mit einer ausreichenden Zähigkeit des gehärteten und ungehärteten Werkstoffs bei gleichzeitig hohen Einhärtetiefen bei induktiv gehärteter Randschichthärtung, beispielsweise nach dem in Druckschrift DE 102 28 333 C1 beschriebenen Härteverfahren, verbinden. It is the object of the present invention to provide a new material for rolling bearing components, which ensures a longer life. The material is to a high strength of the hardened surface layer with a sufficient toughness of the cured and uncured material at the same time high hardening depths in inductively hardened surface hardening, for example, according to the method described in DE 102 28 333 C1 hardening process, connect.
Gelöst wird diese Aufgabe durch einen Werkstoff für Wälzlagerkomponenten, wobei der Werkstoff Stahl mit einer Beimischung von mindestens 0,4 % Kohlenstoff und mindestens 0,3 % Nickel umfasst. Die Prozentangaben beziehen sich hier und im Folgenden jeweils auf Gewichtsanteile. This object is achieved by a material for rolling bearing components, wherein the material comprises steel with an admixture of at least 0.4% carbon and at least 0.3% nickel. The percentages here and below refer to parts by weight.
Die Härte von Stahl beruht zum einen auf den Verzerrungen, die die Beimischung von Kohlenstoff im Gitter hervorruft, zum anderen durch den Einfluss des Kohlenstoffs auf die Gefügestruktur, zum Beispiel auf die Größe, Zusammensetzung und Kristallstruktur der verschiedenen Körner, aus denen sich das Gefüge zusammensetzt. Neben dem Kohlenstoffgehalt sind dafür die Prozessbedingungen entscheidend, unter denen sich die Mikrostruktur des Werkstoffs bildet. Beim Härten wird das Material ausgehend von einer hohen Temperatur so rasch abgekühlt, dass sich die Kohlenstoffatome nicht schnell genug durch Diffusion umordnen können und so eine mit Kohlenstoff übersättigte Phase entsteht, die hohe Verzerrungsspannungen und entsprechend hohe Härte aufweist. Der Nachteil des hohen Kohlenstoffge- halts besteht darin, dass der Stahl dadurch gleichzeitig spröde wird. Die erfindungsgemäße Beimischung von Nickel beeinflusst bei der Bildung der Mikrostruktur die Verteilung des Kohlenstoffs und darüber hinaus die Korngröße des Gefüges. Durch die Beimischung wird die Zähigkeit des Materials erhöht, ohne dass es dabei zu einer wesentlichen Verminderung der Härte kommt. Um eine ausreichende Zähigkeit bei gleichzeitiger hoher Härte zu erreichen hat sich erfindungsgemäß ein Kohlenstoffgehalt von mindestens 0,4 % und ein Nickelgehalt von mindestens 0,3 % bewährt. The hardness of steel is due, on the one hand, to the distortions caused by the admixture of carbon in the lattice and, on the other hand, to the influence of carbon on the microstructure, for example, the size, composition and crystal structure of the various grains that make up the microstructure , In addition to the carbon content, the process conditions under which the microstructure of the material forms are decisive. During curing, the material is cooled down so rapidly from a high temperature that the carbon atoms can not rearrange themselves by diffusion rapidly enough to form a carbon-supersaturated phase which has high strain stresses and correspondingly high hardness. The disadvantage of the high carbon This means that the steel becomes brittle at the same time. The addition of nickel according to the invention influences the distribution of the carbon in the formation of the microstructure and, moreover, the grain size of the microstructure. By adding the toughness of the material is increased without causing a significant reduction in hardness. In order to achieve sufficient toughness and high hardness at the same time, a carbon content of at least 0.4% and a nickel content of at least 0.3% has been proven in accordance with the invention.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst der Werkstoff Stahl mit einer Beimischung von 0,40 - 0.52 % Kohlenstoff, besonders bevorzugt 0,43 - 0,48 % Kohlenstoff und einer Beimischung von 0,30 - 1 ,50 % Nickel, besonders bevorzugt 0,45 - 0,70 % Nickel. According to a preferred embodiment of the invention, the material comprises steel with an admixture of 0.40-0.52% carbon, more preferably 0.43-0.48% carbon and an admixture of 0.30-1.5% nickel, more preferably 0 , 45 - 0.70% nickel.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung enthält der Werkstoff neben den genannten Beimischungen zusätzlich einen Anteil Chrom. Stahl mit einer Beimischung von Chrom ist bei Wälzlagerkomponenten ein häufig eingesetzter Werkstoff, bei dem der Chromanteil zu einer besseren Härtbarkeit des Materials führt. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung beträgt der Chromanteil 0,90 - 1 ,50 % Chrom, besonders bevorzugt 1 ,05 - 1 ,20 % Chrom. According to a further embodiment of the invention, in addition to the admixtures mentioned, the material additionally contains a proportion of chromium. Steel with an admixture of chromium is a frequently used material in rolling bearing components, in which the chromium content leads to better hardenability of the material. According to a preferred embodiment of the invention, the chromium content is 0.90-1.50% chromium, more preferably 1.05-1.20% chromium.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung enthält der Werkstoff neben den genannten Beimischungen zusätzlich einen Anteil Molybdän. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung beträgt der Anteil 0,10 - 0,40 % Molybdän, besonders bevorzugt 0,25 - 0,30 % Molybdän. According to a further embodiment of the invention, in addition to the admixtures mentioned, the material additionally contains a proportion of molybdenum. According to a preferred embodiment of the invention, the proportion is 0.10-0.40% molybdenum, more preferably 0.25-0.30% molybdenum.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung enthält der Werkstoff neben den genannten Beimischungen zusätzlich eine Beimischung von 0,00 - 0.60 % Silizium, besonders bevorzugt 0,25 - 0.35 % Silizium, 0,40 - 1 ,00 % Mangan, besonders bevorzugt 0,80 - 0,90 % Mangan und 0,005 - 0,050 % Aluminium, besonders bevorzugt 0,01 - 0,03 % Aluminium. According to a further preferred embodiment of the invention, in addition to the admixtures mentioned, the material additionally contains an admixture of 0.00-0.60% silicon, particularly preferably 0.25-0.35% silicon, 0.40-1.00% manganese, particularly preferably 0, 80-0.90% manganese and 0.005-0.050% aluminum, more preferably 0.01-0.03% aluminum.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung enthält der Werkstoff neben den genannten Beimischungen eine Beimischung von 0,005 - 0,050 % Vanadium, besonders bevorzugt 0,010 - 0,025 % Vanadium und 0,005 - 0,050 % Niob, besonders bevorzugt 0,010 - 0,025 % Niob. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist der Werkstoff eine Druckeigenspannung von 600 MPa bis 1000 MPa auf. According to a further preferred embodiment of the invention, in addition to the admixtures mentioned, the material contains an admixture of 0.005-0.050% vanadium, particularly preferably 0.010-0.025% vanadium and 0.005-0.050% niobium, particularly preferably 0.010-0.025% niobium. According to a preferred embodiment of the invention, the material has a compressive residual stress of 600 MPa to 1000 MPa.
Zur Lösung der eingangs genannten Aufgabe wird ferner eine Verwendung eines Werkstoffs gemäß des Hauptanspruchs für die Herstellung einer Wälzlagerkomponente vorgeschlagen. To achieve the object mentioned above, a use of a material according to the main claim for the production of a rolling bearing component is also proposed.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens werden die Wälzlagerkomponenten in einem ersten Schritt aus dem Werkstoff geformt und in einem zweiten Schritt mittels eines induktiven Verfahrens gehärtet. Beim induktiven Härten werden durch magnetische Wechselfelder im Werkstück Ströme erzeugt, die das Material erhitzen. Dadurch ist es vorteilhaft möglich, die Wärme direkt im Werkstück zu erzeugen, statt sie über Wärmeleitung von der Oberfläche her einzubringen. Darüber hinaus ist durch diesen Vorgang eine sehr rasche Erwärmung möglich. Anschließend wird das Werkstück mit einer hohen Abkühlrate auf eine niedrigere Temperatur gebracht. Durch das Erwärmen und das abschließende schnelle Abkühlen, wird ein feinkörniges Gefüge erzeugt, das eine entsprechend hohe Härte aufweist. According to a preferred embodiment of the manufacturing method according to the invention, the rolling bearing components are formed in a first step of the material and cured in a second step by means of an inductive method. In inductive hardening currents are generated by magnetic alternating fields in the workpiece, which heat the material. As a result, it is advantageously possible to generate the heat directly in the workpiece, instead of introducing it via heat conduction from the surface. In addition, a very rapid heating is possible by this process. Subsequently, the workpiece is brought to a lower temperature with a high cooling rate. By heating and the final rapid cooling, a fine-grained structure is produced, which has a correspondingly high hardness.
Zur Lösung der eingangs genannten Aufgabe wird ferner eine Wälzlagerkomponente vorgeschlagen, die aus einem Werkstoff gemäß dem Hauptanspruch hergestellt wurde. Bei den Wälzlagerkomponenten kann es sich um Ringe, Ringsegmente oder Wälzkörper handeln. To solve the above object, a rolling bearing component is further proposed, which was made of a material according to the main claim. The rolling bearing components may be rings, ring segments or rolling elements.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen Brief description of the drawings
Figur 1 zeigt ein Diagramm mit den Ergebnissen einer Untersuchung der Ein- härtbarkeit des erfindungsgemäßen Werkstoffs. FIG. 1 shows a diagram with the results of an investigation of the hardenability of the material according to the invention.
Figur 2 zeigt ein Diagramm mit den Ergebnissen einer Untersuchung der FIG. 2 shows a diagram with the results of a study of
Kerbschlagzähigkeit des erfindungsgemäßen Werkstoffs.  Notched impact strength of the material according to the invention.
Mit dem erfindungsgemäßen Werkstoff lässt sich mittels einer induktiven Härtung eine hohe Festigkeit der gehärteten Randschicht erzielen, ohne dass es dabei zu einer wesentlichen Verminderung der Zähigkeit kommt. Zum Nachweis dieser Materialeigenschaft wurden zwei Versuchsreihen durchgeführt, die jeweils die Einhärtbarkeit und die Zähigkeit gegenüber einer aus dem Stand der Technik bekannten Vergleichslegierung untersuchen. Der erfindungsgemäße Werkstoff wird im Folgenden nach den Regeln der DIN 17006 mit der Bezeichnung 46CrNiMo42 versehen. Das Vergleichsmaterial ist bei beiden Versuchsreihen der aus dem Stand der Technik bekannte Stahl 43CrMo4. With the material according to the invention can be achieved by means of inductive hardening high strength of the hardened surface layer, without causing a significant reduction in toughness. To demonstrate this material property, two series of experiments were carried out, each of which investigated the hardenability and the toughness with respect to a comparison alloy known from the prior art. The material according to the invention is described below according to the rules of DIN 17006 with the name 46CrNiMo42 provided. The comparative material in both series of tests is the steel 43CrMo4 known from the prior art.
In Figur 1 ist das Ergebnis eines Stirnabschreckversuchs nach ISO 643 dargestellt. Bei diesem Versuch wird eine zylindrische Materialprobe zuerst auf Härtetemperatur erwärmt und dann an der Stirnseite 10 Minuten lang mit einem 20 °C warmen Wasserstrahl abgeschreckt. Die Mantelfläche der Probe wird anschließend um 0.4 bis 0.5 mm plan abgeschliffen und die Härte der dadurch entstandenen Fläche in verschiedenen Abständen von der Stirnfläche mittels eines Rockwell-Prufverfahrens bestimmt. In dem Diagramm in Figur 1 ist der Verlauf der Härte (HRC) als Funktion des Abstandes von der Stirnfläche aufgetragen. Die Bezeichnungen J1 .5, J3, J5... an der horizontalen Achse entsprechen den Abständen 1 .5 mm, 3 mm, 5 mm etc. Durch den Verlauf der Härte als Funktion des Abstandes lässt sich die Einhärtetiefe charakterisieren, d.h. die Tiefe, in der die schnelle Abkühlung zu der gewünschten Härte geführt hat. Wie aus dem Diagramm ersichtlich ist, weisen die beiden Materialen im Bereich bis etwa 10 mm eine ähnliche Härte auf, während bei größeren Abständen von der Stirnfläche die Härte des Vergleichsmaterials gegenüber der des erfindungsgemäßen Werkstoffs höher ausfällt. In einer Randschicht ist die Härtung der beiden Materialen also vergleichbar. FIG. 1 shows the result of a forehead quenching test according to ISO 643. In this experiment, a cylindrical sample of material is first heated to hardening temperature and then quenched on the face for 10 minutes with a 20 ° C water jet. The lateral surface of the sample is subsequently ground flat by 0.4 to 0.5 mm and the hardness of the resulting surface is determined at various distances from the end face by means of a Rockwell test method. In the diagram in FIG. 1, the course of the hardness (HRC) is plotted as a function of the distance from the end face. The designations J1 .5, J3, J5 ... on the horizontal axis correspond to the distances 1 .5 mm, 3 mm, 5 mm etc. The course of the hardness as a function of the distance makes it possible to characterize the hardening depth, i. the depth at which the rapid cooling has led to the desired hardness. As can be seen from the diagram, the two materials have a similar hardness in the range up to about 10 mm, while at larger distances from the end face, the hardness of the comparison material over that of the material according to the invention is higher. In a boundary layer, the hardening of the two materials is therefore comparable.
Die Zähigkeit der beiden Materialen wurde zusätzlich durch Kerbschlagarbeitsversuche getestet. Dabei wird das Material durch einen Schlagkörpers stoßartig beansprucht und die dabei geleistete Verformungsarbeit durch den Verlust an kinetischer Energie gemessen, den der Schlagkörpers beim Stoß erleidet. Diese sogenannte Kerbschlagarbeit hängt direkt mit der Fähigkeit des Materials zusammen, Energie aufzunehmen und in plastische Verformungsarbeit umzusetzen und ist damit ein Kennwert für die Zähigkeit des entsprechenden Materials. Für die beiden Materialen wurden jeweils mehrere Kerbschlagarbeitsversuche durchgeführt und die minimale Kerbschlagzähigkeit ermittelt. In Figur 2 ist die entsprechende minimale Kerbschlagarbeit (in Joule) bei einer Temperatur von -20 °C für die beiden Materialen 43CrMo4 und 46CrNiMo42 abgebildet. Wie dem Diagramm zu entnehmen ist, ist die Kerbschlagarbeit bei dem erfindungsgemäßen Werkstoff 46CrNiMo42 bei einer Mindest-Zug- festigkeit von 850 MPa ungefähr doppelt so groß wie bei dem Vergleichsmaterial 43CrMo4 und die Zähigkeit damit entschieden höher. Zusammen mit den in Figur 1 dargestellten Daten sind somit die Materialeigenschaften zur erfindungsgemäßen Lösung der eingangs formulierten Aufgabe belegt. The toughness of the two materials was additionally tested by impact tests. In this case, the material is jerky stressed by a striking body and the deformation work done thereby is measured by the loss of kinetic energy that suffers the impactor in shock. This so-called notched-bar impact work is directly related to the ability of the material to absorb energy and translate it into plastic deformation work and is thus a parameter for the toughness of the corresponding material. Several impact tests were carried out for the two materials and the minimum impact strength was determined. FIG. 2 shows the corresponding minimum impact energy (in joules) at a temperature of -20 ° C. for the two materials 43CrMo4 and 46CrNiMo42. As can be seen from the diagram, the notch impact work in the case of the material 46CrNiMo42 according to the invention with a minimum tensile strength of 850 MPa is approximately twice as great as in the comparison material 43CrMo4, and the toughness is therefore decidedly higher. Together with the data shown in Figure 1 thus the material properties for the inventive solution of the above formulated object are occupied.

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1 . Werkstoff für Wälzlagerkomponenten, wobei der Werkstoff Stahl mit einer Beimischung von mindestens 0,4 % Kohlenstoff und mindestens 0,3 % Nickel umfasst. 1 . Material for rolling bearing components, wherein the material comprises steel with an admixture of at least 0.4% carbon and at least 0.3% nickel.
2. Werkstoff nach Anspruch 1 , wobei der Werkstoff Stahl mit einer Beimischung von 0,40 - 0,52 % Kohlenstoff, bevorzugt 0,43 - 0,48 % Kohlenstoff und 0,30 - 1 ,50 % Ni ekel, bevorzugt 0,45 - 0,70 % Nickel umfasst 2. Material according to claim 1, wherein the material steel with an admixture of 0.40 - 0.52% carbon, preferably 0.43 - 0.48% carbon and 0.30 - 1, 50% Ni neskel, preferably 0, 45 - 0.70% nickel
3. Werkstoff nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Werkstoff zusätzlich eine Beimischung von Chrom enthält. 3. Material according to one of the preceding claims, wherein the material additionally contains an admixture of chromium.
4. Werkstoff nach Anspruch 3, wobei der Werkstoff zusätzlich eine Beimischung von 0,90 - 1 ,50 % Chrom, bevorzugt 1 ,05 - 1 ,20 % Chrom enthält. 4. Material according to claim 3, wherein the material additionally contains an admixture of 0.90 - 1, 50% chromium, preferably 1, 05 - 1, 20% chromium.
5. Werkstoff nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Werkstoff zusätzlich eine Beimischung von Molybdän enthält. 5. Material according to one of the preceding claims, wherein the material additionally contains an admixture of molybdenum.
6. Werkstoff nach Anspruch 5, wobei der Werkstoff zusätzlich eine Beimischung von 0,10 - 0,40 % Molybdän, bevorzugt 0,25 - 0,30 % Molybdän enthält. 6. Material according to claim 5, wherein the material additionally contains an admixture of 0.10-0.40% molybdenum, preferably 0.25-0.30% molybdenum.
7. Werkstoff nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Werkstoff zusätzlich eine Beimischung von 0,00 - 0.60 % Silizium, bevorzugt 0,25 - 0.35 % Silizium, 0,40 - 1 ,00 % Mangan, bevorzugt 0,80 - 0,90 % Mangan und 0,005 - 0,050 % Aluminium, bevorzugt 0,01 - 0,03 % Aluminium enthält. 7. Material according to one of the preceding claims, wherein the material additionally an admixture of 0.00 - 0.60% silicon, preferably 0.25 - 0.35% silicon, 0.40 - 1, 00% manganese, preferably 0.80 - 0, 90% manganese and 0.005-0.050% aluminum, preferably 0.01-0.03% aluminum.
8. Werkstoff nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Werkstoff zusätzlich eine Beimischung von 0,005 - 0,050 % Vanadium, bevorzugt 0,010 - 0,025 % Vanadium und 0,005 - 0,050 % Niob, bevorzugt 0,010 - 0,025 % Niob enthält. 8. Material according to one of the preceding claims, wherein the material additionally contains an admixture of 0.005 - 0.050% vanadium, preferably 0.010 - 0.025% vanadium and 0.005 - 0.050% niobium, preferably 0.010 - 0.025% niobium.
9. Werkstoff nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Werkstoff eine Druckeigenspannungen von 600 MPa bis 1000 MPa aufweist. 9. Material according to one of the preceding claims, wherein the material has a compressive residual stresses of 600 MPa to 1000 MPa.
10. Verwendung eines Werkstoffs nach Anspruch 1 für die Herstellung einer Wälzlagerkomponente. 10. Use of a material according to claim 1 for the production of a rolling bearing component.
1 1. Verfahren zur Verwendung eines Werkstoffs nach Anspruch 10, wobei die Wälzlagerkomponente in einem ersten Schritt aus dem Werkstoff geformt wird und in einem zweiten Schritt mittels eines induktiven Verfahrens gehärtet wird. 1 1. A method of using a material according to claim 10, wherein the rolling bearing component is formed in a first step of the material and cured in a second step by means of an inductive method.
12. Wälzlagerkomponente gefertigt aus einem Werkstoff nach einem der Ansprüche 1 -9. 12. Rolling bearing component made of a material according to any one of claims 1-9.
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