DD143930A1

DD143930A1 - Thermomechanisches behandlungsverfahren fuer federstaehle zur verbesserung der werkstoffeigenschaften

Info

Publication number: DD143930A1
Application number: DD78206599A
Authority: DD
Inventors: Dietrich Boehme; Karl-Ernst Hensger; Peter Klimanek; Georg Wuttke
Original assignee: Dietrich Boehme; Hensger Karl Ernst; Peter Klimanek; Georg Wuttke
Priority date: 1978-07-10
Filing date: 1978-07-10
Publication date: 1980-09-17

Abstract

Die Erfindung betrifft ein thermomechanisches Behandlungsverfahren für Federstähle zur Verbesserung der Werkstoffeigenschaften. Das erfindungsgemäße Verfahren kann in metallurgischen Betrieben und Betrieben der metallverarbeitenden Industrie bei der Behandlung von geschmiedetem,' gewalztem, gezogenem oder mit anderen Verfahren der spanlosen Umformung erzeugten Stahl sowie daraus hergestellter Erzeugnisse angewandt werden. Die Erfindung verfolgt das Ziel, die technisch nutzbaren Werkstoffeigenschaften von Federstahl über das Niveau hinaus zu verbessern, das bei der Anwendung des in dar PS WP C 21 D / 204 970 angemeldeten Verfahrens erreicht werden kann. Dabei liegt der Erfindung gleichzeitig die Aufgabe zugrunde, dieses Verfahren zu rationalisieren. Das wird durch die Verknüpfung von Warmumformung und thermischer Austenitstabiiisierung in ein einheitliches thermomechanisches technologisches Schema erreicht. Grundlage der Werkstcffeigenschaftsverbessarung durch Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist die Einstellung eines mehrphasigen Gefügezustandes in niedriglegierten Stählen mit einem Austenitanteil vcn > 7 Vol.-%.

Description

Beschreibung der Erfindung

Titel der Erfindung

Thermomechanische Behandlungsverfahren für Federstähle zur Verbesserung der Werkstoffeigenschaften

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein thermomechanisches Behandlungsverfahren, das in metallurgischen Betrieben und Betrieben oer metallverarbeitenden Industrie anwendbar ist. Das erfindungsgemäße Verfahren bezieht sich auf die Behandlung von geschmiedetem, gewalztem, gezogenem oder mit anderen Verfahren der spanlosen Umformung erzeugten Federstahl sowie daraus, hergestellter Erzeugnisse·

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Die Erfindung betrifft eine Weiterentwicklung des in der Patentschrift WPC 21 D/204 970 beschriebenen Wärmebehandlungsverfahrens für Federstähle zur Verbesserung der Werkstoffeigenschaften.

Die bekannten Wärmebehandlungsverfahren zur Beeinflussung bestimmter Verarbeitungs- und/oder Gebrauchseigenschaften sind in der TGL 21 862 beschrieben»

Das in der Patentschrift WPC 21 D/204 970 dargelegte Wärraebehandlungsverfahren für niedriglegierte Stähle zur Verbesserung der Werkstoffeigenschaften beruht auf thermischer Austenitstabilisierung· Dadurch können in niedriglegierten Stählen Gefügezustände eingestellt werden, in welchem die Matrix aus zwei unterschiedlichen Phasen mit kubisch-raumzentriertem bzw» tetragonal verzerrtem und kubisch-flächenzentriertern Raumgitter besteht. So lassen sich stark verbesserte Werkstoffeigenschaften im Vergleich zum üblichen Vergüten an niedriglegierten Stählen einstellen. Ein Mangel dieser technischen Lösung

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besteht darin, daß Warmumformung und thermische Austenitstabilisierung in zwei voneinander unabhängigen technologischen Schritten erfolgen· Dadurch macht sich neuerliches Erwärmen auf Temperaturen über A₃ nach Warmumformung und Abkühlen notwendig.

Bekannt ist bereits seit einigen Jahrzehnten die Verknüpfung von plastischer Formgebung und Wärmebehandung in ein einheitliches technologisches Schema, das als tnermomechanische Behandlung bezeichnet wird.. Über diese Technologie wurde in der periodischen Fachliteratur bereichtet, siehe zum Beispiel "Referativnyj zurnai" von 1953 bis 1978, "Metals Abstract" von 1970 bis 1978 sowie "Neue Hütte" von 1968 bis 1978. Die thermomechanische Behandlung wurde ebenfalls in der TGL 21 862 beschrieben· Bei hochtemperatur-thermomechanischer Behandlung wird der Stahl oberhalb A₃ umgeformt, dannach eine gewisse Zeit gehalten und im Anschluß daran gehärtet«, Abschließende technologische Operation ist das Anlassen· Im Ergebnis dieser Behandlung liegt Anlaßgefüge vor, die mechanischen Werkstoffeigenschaften sind gegenüber gewöhnlichem Vergüten verbessert« Eine technologische Schwierigkeit des Prozesses besteht im schnellen Abkühlen nach der Umformung mit Geschwindigkeiten, die über der kritischen Abkühlgeschwindigkeit für das Härten liegen, bis auf Temperaturen - M^.

Ziel der Erfindung

Die Erfindung verfolgt das Ziel, die technisch nutzbaren Werkstoffeigenschaften von niedriglegierten Stählen, insbesondere Federstähle, über das Niveau hinaus zu verbessern, das bei Anwendung äsr in der Patentschrift IVPC 21 D/204 970 angemeldeten 5rfindung zur Einstellung eines mehrphasigen Gefügezustandes durch Wärmebehandlung erreicht werden kann. Gleichzeitig soll eine Rationalisierung des erfindungsgeniäßen Verfahrens, unter anderem durch Energieeinsparung, erreicht werden.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein thermomechanisches Behandlungsverfahren für Federstähle zur Verbesserung der Werkstoffeigenschaften zu entwickeln. Weiterhin ist es Aufgabe der Erfindung, durch eine geeignete Technologie die in der Patentschrift VVPC 21 0/204 970 angemeldete frfindung zu rationalisieren· Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß Warmumformung und thermische Austenitstabilisierung miteinander verknüpft werden. Erfindungsgemäß werden Federstähle austenitisiert und anschließend bei Temperaturen über A₃ durch ein geeignetes Umformverfahren, z#B. Walzen mit einem bezogenen Gesamtumformgrad in der letzten oder in den beiden letzten Umformstufen von C = 20 ·#· 60 % und einer Formänderungsgeschwindigkeit

3 —1 bis zu 2 * 10 s behandelt, danach bei diesen Temperaturen

bis zu 60 s gehalten und abgeschreckt. Die Abkühlung erfolgt mit einer Geschwindigkeit, die über der kritischen Abkühlgeschwindigkeit für das Härten liegt bis zu einer Temperatur T > M , wo die thermische Stabilisierung des Austenits s

erfolgt« Die nachfolgende partielle Phasenumwandlung des Austenits wird so gesteuert, daß ein mehrphasiges Martensit-Austenit-, Martensit/Bainit-Austenit oder Bainit-Austenit-Gefüge vorliegt, in welchem der Restaustenitgenalt nach abschließendem Anlassen bei Temperaturen T - 600 ⁰C einen Wert von 7 Vol-% nicht unterschreitet«, Der erfindungsgemäß behandelte niedriglegierte Stahl, insbesondere Federstahl zeichnet sich gegenüber dem in der Patentschrift WPC 21 D/204 970 beschriebenen durch eine weiter erhöhte Gitterfehlerdichte ir. den Gefügebestandteilen Martensit, Martensit/Bainit bzw» Bainit und Austenit, bei günstigerer Versetzungsanordnung und Restspannung aus» Die Gefügebestandteile sind feiner und gleichmäßiger verteilt. Dieser spezifische Realstrukturzustand führt zur weiteren Leistungssteigerung der erfindungsgemäß behandelten Federstähle.

Ausführungsbeispie1

Die erfindungsgemäß durchzuführende thermomechanische Behandlung und erzielbare Eigenschaftsverbesserungen werden am Stahl 55SiMn7 demonstriert» Nach Austenitisierung bei 950 C und Walzung in einem Stich mit einer Abnahme von 40 % und einer Formänderungsgeschvv'indigkeit von 12 s"¹ wurde der Stahl 55SiMn7 10 s bis zum Abschrecken in ein Salzbad mit 378 ⁰C gehalten, dort der Austenit 120 s thermisch stabilisiert und danach im Wasser gehärtet· Danach liegt der Stahl mit 35 ·,· 45 Vol~% Restaustenit vor« Als abschließende technologische Operation wurde bei 250 ⁰C angelassen. Die danach erzielten mechanischen Werkstoffeigenschaften des Stahls 55SiMn7 sind in Tabelle dargestellt und mit denen verglichen, die nach herkömmlichem Vergüten und Behandlung gemäß des in der Patentschrift WPC 21 D/204 angemeldeten Verfahrens erreicht werden können·

Tabelle 1:

Mechanische Werkstoffeigenschaften des Stahles 55SiMn7 nach erfindungsgemäßer thermomechanischer Behandlung, herkömmlichem Vergüten und Wärmebehandlung gemäß Ausführungsbeispiel in Patentschrift VVPC 21 D/204 970

Mechanische Eigen- Wärme- schäften behand- lungs- verfahren	MPa	^0,2 MPa	^10 %	Y %
Erfindungsgemäße thermomechanische Behandlung zur Restaustenitsta bilisierung	1750	1430	8	33
Herkömmliches Ver güten: Härten von 870 ⁰C in öl, An lassen bei 500 ⁰C	1460	1360	8	38
Wärmebehandlung gemäß Ausführungs beispiel in Patent schrift WPC 21 D/204 970	1640	1330 ..„. „. ,, _,	8	36

Claims

Erfindunpsanspruch

1# Thermomechanische Behandlungsverfahren für Federstähle zur Verbesserung der Werkstoffeigenschaften werden erfindungsgemsß zur Erzeugung von mehrphasigen Martensit-Austenit~, Martensit/Bainit-Austenit- oder Bainit-Austenitgefügezuständen durchgeführt und sind gekennzeichnet dadurch, daß die Federstähle bei Temperaturen über A_q warmumgeformt werden, der bezogene Gesamtumformgrad in den letzten beiden Umformstufen 20 .·· 60 % sowie die Form-

3 —1 änderungsgeschwindigkeit bis zu 2 * 10 s beträgt und die Haltezeit nach der Warmumformung bis zum Abschrecken unter A. die Dauer von 60 s nicht überschreitet, die Abkühlung nach der Warmumformung bis zu einer Temperatur

M < T < A. mit einer Geschwindigkeit erfolgt, die über s j.

der für das Härten kritischen Abkühlgeschwindigkeit liegt und bei dieser Temperatur T die thermische Stabilisierung des Austenits vollzogen wird, die nachfolgende Temperaturführung die Einstellung des martensitisch-austenitischen-, martensitisch/bainitisch^-austenitischen bzw* bainitisch-austenitischen Gefügezustandes ermöglicht, das abschließende Anlassen unterhalb 600 ⁰C ohne Beseitigung des Restaustenits erfolgt und die erzielte Eigenschaftsverbesserung durch den erfindungsgemäß sehr günstig eingestellten Realstrukturzustand der Federstähle erreicht wird*

2. Thermomechar.isches Behandlungsverfahren nach Punkt 1 dadurch gekennzeichnet, daß statt Anlassens ein Auslagern bei Raumtemperatur erfolgen kann·

3· Thermcrnechanisches Bohandxungsverfahren nach Punkt 1 dadurch gekennzeichnet, daß der Anlaßvorgang zu einem späteren Zeitpunkt beim Anwender erfolgt.