DE102015221387A1 - Legierter Stahl für ein hoch belastbares Außenrad eines Gleichlaufgelenks und Verfahren zum Herstellen desselben - Google Patents

Legierter Stahl für ein hoch belastbares Außenrad eines Gleichlaufgelenks und Verfahren zum Herstellen desselben Download PDF

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Abstract

Ein legierter Stahl für das Außenrad eines Gleichlaufgelenks, enthält – bezogen auf das Gesamtgewicht des legierten Stahls, 0,50 bis 0,60 Gew.-% C (Kohlenstoff), 0,15 bis 0,35 Gew.-% Si (Silizium), 0,4 bis 0,8 Gew.-% Mn (Mangan), mehr als 0 bis 0,03 Gew.-% P (Phosphor), mehr als 0 bis 0,035 Gew.-% S (Schwefel), mehr als 0 bis 0,3 Gew.-% Cu (Kupfer), mehr als 0 bis 0,00002 Gew.-% O (Sauerstoff) und als Rest Fe (Eisen).

Description

  • Querverweis auf verwandte Anmeldungen
  • Gemäß 35 U. S. C. § 119 beansprucht die Anmeldung die Priorität der koreanischen Patentanmeldung Nr. 10-2015-0084750 , die am 16. Juni 2015 beim koreanischen Patentamt eingereicht wurde und auf deren gesamten Inhalt hiermit vollumfänglich Bezug genommen wird.
  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Offenbarung betrifft einen legierten Stahl, der in einem Außenrad eines Gleichlaufgelenks bzw. homokinetischen Gelenks für ein Fahrzeug eingesetzt wird, sowie ein Verfahren zum Herstellen desselben; sie betrifft einen legierten Stahl mit einer durch Zusetzen eines Legierungsbestandteils und Optimieren eines Wärmebehandlungsprozesses verbesserten Zugfestigkeit und Kerbschlagzähigkeit sowie ein Verfahren zum Herstellen desselben.
  • Hintergrund
  • Um den Weiterentwicklungen der Fahrzeugindustrie und den unterschiedlichen Anforderungen der Kunden zu genügen, wurden in letzter Zeit zu Komfortzwecken verschiedene Zubehörteile entwickelt. Wenn auf Kundenwunsch viele solcher Zubehörteile in ein Fahrzeug eingebaut wurden, nahm das Fahrzeuggewicht erheblich zu und so ergaben sich verschiedene Probleme wie eine Abnahme der Kraftstoffeffizienz des Fahrzeugs und eine weitere Zunahme der auf die Karosserieteile wirkenden Belastung.
  • Da die Produktionsmenge eines Fahrzeugs über eine Massenproduktion gesteigert werden kann, ist die Qualität schwieriger zu kontrollieren und daher nimmt die Qualität der Bauteile ab und die Unzufriedenheit der Kunden schnell zu. Da es jedoch kein kostengünstiges Verfahren zur Lösung dieser Probleme gibt, steigen die Kosten, die zum Lösen der vorstehend beschriebenen Probleme aufzuwenden sind, rapide an.
  • Ein Gleichlaufgelenk wird im Allgemeinen in einer Vorderachse eines Fahrzeugs mit Frontantrieb eingesetzt und bezeichnet eine Einrichtung, die Achsen mechanisch miteinander verbindet, um zwischen den beiden Achsen ein Drehmoment zu übertragen. Genauer gesagt, ist ein Gleichlaufgelenk eine Art Kreuzgelenk bzw. Kardangelenk, das die Kraftübertragung zwischen den angetriebenen Achsen, die sich nicht auf einer geraden Linie mit dem vorderen Antriebsstrang befinden, gleichmäßig und ohne eine Änderung der Drehwinkelgeschwindigkeit überträgt. An beiden Enden der Achse werden Kreuzgelenke, die einen großen Wellenwinkel aufweisen, angebracht, um eine Änderung der Drehwinkelgeschwindigkeit auszugleichen. Beispiele für Gleichlaufgelenke schließen einen Zeppa-Typ, einen Birfield-Typ, einen Weiss-Typ, einen Tractor-Typ und dergleichen ein. Daneben wird ein Gleichlaufgelenk allgemein als CV (constant velocity)-Gelenk bezeichnet.
  • Das Gleichlaufgelenk überträgt die Antriebsleistung eines Motors und die Übersetzung auf ein Rad selbst dann mit konstanter Geschwindigkeit, wenn sich der Lenkungs- bzw. Einschlagswinkel ändert. Das Gleichlaufgelenk setzt sich im Allgemeinen aus einem äußeren, sich drehenden Element bzw. einem Außenrad, einem inneren, sich drehenden Element bzw. einem Innenrad, einer Kugel, einem Käfig und dergleichen zusammen.
  • Bei diesem Aufbau eines Gleichlaufgelenks nimmt aufgrund der strukturellen Merkmale insbesondere das Außenrad die größte Belastung des Fahrzeugs auf und stellt so eine mögliche Gefährdung für die Sicherheit der Passagiere oder eine Beschädigung des Fahrzeugs dar. Beispiele für ein Verfahren zum Lösen des Problems schließen das Erreichen einer Gewichtsreduktion des Fahrzeugs sowie eine Gewährleistung der Steifheit des Außenrads des Gleichlaufgelenks ein. Von diesen Beispielen ist eine Aufgabe der vorliegenden Offenbarung, die Qualität des Fahrzeugs zu verbessern, indem die Steifheit des Außenrads des Gleichlaufgelenks für das Fahrzeug erhöht wird, und die Haltbarkeit des Gleichlaufgelenks zu verbessern, indem ein legierter Stahl mit einer überragenden Festigkeit und Belastbarkeit verwendet wird. Daneben kann die Sicherheit der Passagiere sichergestellt werden und zudem kann durch die Erhöhung der Lebensdauer der Fahrzeugteile eine Umweltverschmutzung verhindert werden.
  • Zusammenfassung der Offenbarung
  • Die vorliegende Offenbarung wurde in dem Bestreben gemacht, einen legierten Stahl, der für das Außenrad eines Gleichlaufgelenks für ein Fahrzeug verwendet wird, wobei der legierte Stahl als Hauptbestandteil Fe (Eisen) enthält und C (Kohlenstoff), Si (Silizium), Mn (Mangan), P (Phosphor), S (Schwefel), Cu (Kupfer), Cr (Chrom), Mo (Molybdän), Ni (Nickel), Ti (Titan), B (Bor), O (Sauerstoff) und unvermeidbare Verunreinigungen umfasst, um so die Festigkeit, die Belastbarkeit und dergleichen zu erhöhen und damit die Haltbarkeit zu verbessern, sowie ein Verfahren zum Herstellen desselben bereitzustellen.
  • Die vorliegende Offenbarung wurde auch in dem Bestreben gemacht, ein Außenrad eines Gleichlaufgelenks für ein Fahrzeug bereitzustellen, welches aus dem legierten Stahl hergestellt wurde.
  • Die technischen Merkmale der vorliegenden Offenbarung sind nicht auf die vorstehend beschriebenen technischen Merkmale beschränkt und ein Fachmann kann weitere technische Merkmale, die nicht beschrieben sind, leicht aus der nachstehenden Beschreibung entnehmen.
  • Eine beispielhafte Ausführungsform des vorliegenden erfinderischen Konzepts stellt einen legierten Stahl für das Außenrad eines Gleichlaufgelenks bereit, der – bezogen auf das Gesamtgewicht des legierten Stahls – 0,50 bis 0,60 Gew.-% C (Kohlenstoff), 0,15 bis 0,35 Gew.-% Si (Silizium), 0,4 bis 0,8 Gew.-% Mn (Mangan), mehr als 0 bis 0,03 Gew.-% P (Phosphor), mehr als 0 bis 0,035 Gew.-% S (Schwefel), mehr als 0 bis 0,3 Gew.-% Cu (Kupfer), mehr als 0 bis 0,00002 Gew.-% O (Sauerstoff) und Fe (Eisen) als Rest enthält.
  • Der legierte Stahl kann ferner 0,2 bis 0,6 Gew.-% Cr (Chrom) enthalten.
  • Der legierte Stahl kann ferner 0,15 bis 0,30 Gew.-% Mo (Molybdän) enthalten.
  • Der legierte Stahl kann ferner 0,2 bis 0,6 Gew.-% Ni (Nickel) enthalten.
  • Der legierte Stahl kann ferner 0,005 bis 0,05 Gew.-% Ti (Titan) enthalten.
  • Der legierte Stahl kann ferner 0,000010 bis 0,000040 Gew.-% B (Bor) enthalten.
  • Der legierte Stahl kann ferner 0,2 bis 0,6 Gew.-% Cr (Chrom), 0,15 bis 0,30 Gew.-% Mo (Molybdän), 0,2 bis 0,6 Gew.-% Ni (Nickel), 0,005 bis 0,05 Gew.-% Ti (Titan) und 0,000010 bis 0,000040 B (Bor) enthalten.
  • Eine weitere beispielhafte Ausführungsform des vorliegenden erfinderischen Konzepts stellt ein Verfahren zum Herstellen eines legierten Stahls für das Außenrad eines Gleichlaufgelenks bereit, wobei das Verfahren die Schritte umfasst: Vermischen der Materialien für den legierten Stahl; Schmieden des legierten Stahls; Vergüten, d. h. Abschrecken und Tempern, des geschmiedeten, legierten Stahls als Wärmebehandlung; und Hochfrequenz-Wärmebehandeln des vergüteten, legierten Stahls.
  • Beim Hochfrequenz-Wärmebehandeln kann MHN/(2 – (X/Y))3,9 bis 4,3 sein, wobei MHN ein Index für die Härtbarkeit eines Materials ist, der durch die folgende Gleichung ausgedrückt wird: MHN = 3,0 × C (Gew.-%) + 2,0 × Mn (Gew.-%) + 1,5 × Cr (Gew.-%) + 2,5 Mo (Gew.-%) + 4,0 × Ti (Gew.-%); wobei X eine neue Ausgangsleistung ist und diese neue Ausgangsleistung der vorgegebenen Ausgangsleistung während des Hochfrequenz-Wärmebehandelns entspricht, die für jeden Materialbestandteil des legierten Stahls während des Herstellens des Außenrads eingestellt werden muss, und Y eine Referenz-Ausgangsleistung ist, die hier bei 170 kW liegt.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung kann der Antriebsstrang für ein Fahrzeug, der aus dem legierten Stahl hergestellt ist, die Haltbarkeit des Fahrzeugs erhöhen und die Lebensdauer des Fahrzeugs steigern und damit einer Umweltverschmutzung vorbeugen.
  • Kurze Beschreibung der Figuren
  • 1 zeigt den Aufbau eines Gleichlaufgelenks für ein Fahrzeug gemäß dem Stand der Technik.
  • 2 zeigt einen Ablaufplan für die Herstellung eines legierten Stahls, der in einem Außenrad eines Gleichlaufgelenks für ein Fahrzeug eingesetzt wird, gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
  • Ausführliche Beschreibung der Ausführungsformen
  • Unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren werden nachfolgend ausführlich bevorzugte beispielhafte Ausführungsformen des vorliegenden erfinderischen Konzepts beschrieben. Zuvor sei angemerkt, dass die in der vorliegenden Beschreibung und den Ansprüchen verwendeten Begriffe oder Worte nicht in ihrer allgemein gebräuchlichen Bedeutung oder in ihrer im Lexikon angegebenen Bedeutung nach ausgelegt werden sollen, sondern so, dass ihre Bedeutung und ihre Begrifflichkeit mit dem technischen Sinn der vorliegenden Offenbarung übereinstimmen, welcher auf dem Prinzip beruht, dass ein Erfinder die Bedeutung eines Begriffs in geeigneter Weise definieren kann, um sein/ihr eigenes erfinderisches Konzept auf die bestmögliche Weise zu beschreiben. Dementsprechend stellen die in der vorliegenden Beschreibung beschriebenen Ausführungsform und der in den Figuren gezeigte Aufbau die am meisten bevorzugte Ausführungsform des vorliegenden erfinderischen Konzepts dar, geben jedoch nicht alles wieder, was vom eigentlichen technischen Sinn des vorliegenden erfinderischen Konzepts umfasst ist. Es sollte daher verstanden werden, dass zum Zeitpunkt des Einreichens der vorliegenden Anmeldung anstelle der Ausführungsformen verschiedene Äquivalente und Modifikationen möglich sind.
  • Die 1 zeigt den Aufbau eines Gleichlaufgelenks gemäß dem Stand der Technik. Das Gleichlaufgelenk wird als Vorderachse in einem Fahrzeug mit Frontantrieb verwendet und bezeichnet eine Einrichtung, die Achsen mechanisch verbindet, um ein Drehmoment zwischen den beiden Achsen zu übertragen. Genauer gesagt, ist ein Gleichlaufgelenk eine Art Kreuzgelenk, das die Kraftübertragung zwischen den angetriebenen Achsen, die sich nicht auf einer geraden Linie mit dem vorderen Antriebsstrang befinden, gleichmäßig und ohne eine Änderung der Drehwinkelgeschwindigkeit überträgt, und meint, dass die Kreuzgelenke, die einen großen Wellenwinkel aufweisen, an beiden Enden der Achse befestigt werden, um eine Änderung der Drehwinkelgeschwindigkeit auszugleichen.
  • Wie in der 1 gezeigt ist, ist das Gleichlaufgelenk aufgebaut aus einem Außenrad 100, einer Kugel als Innenrad und einem Käfig. Von diesen stellt das Außenrad des Gleichlaufgelenks das Bauteil dar, das die größte Belastung eines Fahrzeugs aufnehmen muss. Um die Sicherheit des Fahrzeugs zu gewährleisten, muss daher die Steifheit des Außenradstücks verbessert werden.
  • Voraussetzungen zum Lösen der vorstehend angegebenen Probleme sind, dass das Material ein Kohlenstoffstahl ist und dass die Oberflächenhärte durch das Hochfrequenz-Wärmebehandeln 58 bis 63 HRC beträgt und eine effektive Einhärtetiefe bei 3,5 bis 5,5 mm liegt. Daneben ist gefordert, dass ein Million mal ein Verbiegungsversuch ausgewertet wird, dabei keine Anomalien auftreten oder dass die Dauerfestigkeit nach dem Verbiegen 350 Nm oder mehr beträgt.
  • Eine beispielhafte Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung erfüllt die vorstehend beschriebenen Anforderungen und betrifft einen legierten Stahl, der in einem hoch belastbaren Außenrad eines Gleichlaufgelenks verwendet wird, sowie ein Verfahren zum Herstellen desselben und, in einem Aspekt, betrifft die vorliegende Offenbarung einen legierten Stahl, der in einem hoch belastbaren Außenrad eines Gleichlaufgelenks verwendet wird.
  • Um die vorstehend beschriebenen Probleme zu lösen, kann der legierte Stahl, der zum Herstellen des hoch belastbaren Außenrads eines Gleichlaufgelenks verwendet wird, so aufgebaut sein, dass er – bezogen auf das Gesamtgewicht des legierten Stahls – als Hauptbestandteil Fe (Eisen) enthält und 0,50 bis 0,60 Gew.-% C (Kohlenstoff), 0,15 bis 0,35 Gew.-% Si (Silizium), 0,4 bis 0,8 Gew.-% Mn (Mangan), mehr als 0 Gew.-% und 0,03 Gew.-% oder weniger P (Phosphor), mehr als 0 Gew.-% und 0,035 Gew.-% oder weniger S (Schwefel), mehr als 0 Gew.-% und 0,3 Gew.-% oder weniger Cu (Kupfer), mehr als 0 Gew.-% und 0,00002 Gew.-% oder weniger O (Sauerstoff) sowie die unvermeidbaren Verunreinigungen umfasst.
  • Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform kann ein legierter Stahl gebildet werden, indem selektiv eines oder mehrere von 0,2 bis 0,6 Gew.-% Cr (Chrom), 0,15 bis 0,30 Gew.-% Mo (Molybdän), 0,2 bis 0,6 Gew.-% Ni (Nickel), 0,005 bis 0,05 Gew.-% Ti (Titan) oder 0,000010 bis 0,000040 Gew.-% B (Bor) zugesetzt werden.
  • Genauer gesagt, ist der Grund, warum der Zahlenwert eines Bestandteils, der den legierten Stahl gemäß dem vorliegenden erfinderischen Konzept bildet, begrenzt ist, folgender.
  • (1) 0,50 bis 0,60 Gew.-% C (Kohlenstoff)
  • C (Kohlenstoff) ist von allen chemischen Bestandteilen dasjenige Element, welches die Zwischenräume in einer Matrix am stärksten festigt und es wird mit einem Element, wie beispielweise Cr (Chrom) kombiniert, wobei ein Carbid gebildet wird, und damit die Festigkeit, die Härte und dergleichen verbessert werden, und es kann durch Aufkohlung die Oberflächenhärte erhöhen und einen Carbidniederschlag bilden.
  • Für die vorstehend beschriebene Rolle kann der Anteil an C (Kohlenstoff) etwa 0,50 bis 0,60 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des legierten Stahls, betragen. Wenn der Anteil an C (Kohlenstoff) weniger als etwa 0,50 Gew.-% ausmacht, kann die Festigkeit des legierten Stahls abnehmen und die Härte kann schwer sicherzustellen sein. Wenn der Anteil an C (Kohlenstoff) andererseits mehr als etwa 0,60 Gew.-% beträgt, nimmt die Härte im Kern des legierten Stahls zu und dies kann dazu führen, dass der legierte Stahl insgesamt weniger belastbar ist.
  • (2) 0,15 bis 0,35 Gew.-% Si (Silizium)
  • Wenn es im Überschuss zugesetzt wird, kann Si (Silizium) eine Aufkohlung verhindern, als Desoxidationsmittel kann es jedoch das Bilden von Gasblasen im legierten Stahl unterbinden und so die Festigkeit des legierten Stahls aufgrund des festigenden Effekts zwischen Feststoff und Lösung, dadurch dass der Feststoff in einer Matrix gelöst ist, erhöhen und die Aktivität von C (Kohlenstoff) und dergleichen verstärken.
  • Für die vorstehend beschriebene Rolle kann der Anteil an Si (Silizium) etwa 0,15 bis 0,35 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des legierten Stahls, betragen. Wenn der Anteil an Si (Silizium) kleiner als etwa 0,15 Gew.-% ist, kann das Si (Silizium) kaum als Desoxidationsmittel wirken, und wenn der Anteil an Si (Silizium) zum anderen mehr als etwa 0,35 Gew.-% ausmacht, nimmt der festigende Effekt zwischen Feststoff und Lösung in der Matrix übermäßig zu und die Formbarkeit, das Aufkohlungsverhalten und dergleichen nehmen ab.
  • (3) 0,4 bis 0,8 Gew.-% Mn (Mangan)
  • Mn (Mangan) kann das Abschreckverhalten des legierten Stahls verbessern und die Festigkeit des legierten Stahls und dergleichen erhöhen. Für die vorstehend beschriebene Rolle kann der Anteil an Mn (Mangan) etwa 0,4 bis 0,8 Gew.-% betragen.
  • Wenn der Anteil an Mn (Mangan) hierbei weniger als etwa 0,4 Gew.-% ausmacht, kann kein ausreichendes Abschreckverhalten und dergleichen sichergestellt werden und wenn der Anteil an Mn (Mangan) zum anderen mehr als etwa 0,8 Gew.-% beträgt, kann eine Korngrenzenoxidation auftreten und die mechanischen Eigenschaften des legierten Stahls können sich verschlechtern.
  • (4) Mehr als 0 Gew.-% und 0,03 Gew.-% oder weniger P (Phosphor)
  • P (Phosphor) kann eine Korngrenzenanreicherung bzw. -segregation der Kristalle induzieren bzw. einzuleiten und die Belastbarkeit des legierten Stahls vermindern.
  • Um diesem Problem vorzubeugen, kann der Anteil an P (Phosphor) auf mehr als 0 Gew.-% und 0,03 Gew.-% oder weniger beschränkt werden. Wenn der Anteil an P (Phosphor) hier mehr als etwa 0,03 Gew.-% beträgt, kann die Belastbarkeit des legierten Stahls abnehmen.
  • (5) Mehr als 0 Gew.-% und 0,035 Gew.-% oder weniger S (Schwefel)
  • S (Schwefel) erhöht die maschinelle Bearbeitbarkeit des legierten Stahls, was dessen Verarbeitung erleichtert, er kann jedoch aufgrund der Korngrenzensegregation die Belastbarkeit des legierten Stahls vermindern und durch eine Reaktion mit Mn (Mangan) durch Bilden von MnS die Lebensdauer des legierten Stahls senken.
  • Um dieses Problem zu lösen, kann der Anteil an S (Schwefel) auf mehr als 0 Gew.-% und 0,035 Gew.-% oder weniger beschränkt werden. Wenn der Anteil an S (Schwefel) hierbei mehr als 0,035 Gew.-% ausmacht, kann die Belastbarkeit des legierten Stahls abnehmen und damit kann sich die Lebensdauer des Stahls vermindern.
  • (6) Mehr als 0 Gew.-% und 0,3 Gew.-% oder weniger Cu (Kupfer)
  • Cu (Kupfer) verbessert die Härtbarkeit des legierten Stahls und dergleichen.
  • Für die vorstehend beschriebene Rolle kann der Anteil an Cu (Kupfer) auf mehr als 0 Gew.-% und 0,3 Gew.-% oder weniger eingeschränkt werden. Wenn der Anteil an Cu (Kupfer) hier mehr als 0,3 Gew.-% ausmacht, stagniert der die Festigkeit des Stahls erhöhende Effekt, da eine Feststoff-Lösung-Grenze überschritten wird, und daher nehmen die Herstellungskosten zu und es kann Rotbruch auftreten.
  • (7) Mehr als 0 Gew.-% und 0,001 Gew.-% oder weniger O (Sauerstoff)
  • O (Sauerstoff) fördert die Entstehung von Nicht-Metall-Einschlüssen im legierten Stahl, das heißt, die Entstehung von Verunreinigungen, wodurch die Reinheit und die Haltbarkeit vermindert werden und der legierte Stahl durch Kontaktermüdung zersetzt wird.
  • Um diesem Problem vorzubeugen, kann der Anteil an O (Sauerstoff) auf 0,00002 Gew.-% oder weniger begrenzt werden. Wenn der Anteil an O (Sauerstoff) hier größer als 0,00002 Gew.-% oder mehr ist, nimmt die Verunreinigung des legierten Stahls zu, wodurch der legierte Stahl durch Kontaktermüdung zersetzt wird.
  • (8) 0,2 bis 0,6 Gew.-% Cr (Chrom)
  • Cr (Chrom) verbessert das Abschreckverhalten des legierten Stahls, wodurch eine Härtbarkeit bereitgestellt wird, und gleichzeitig die Mikronisierbarkeit und Weichglühbarkeit des legierten Stahls bei einer Wärmebehandlung. Daneben härtet Chrom die Lamellenstruktur des Zementits.
  • Für die vorstehend beschriebene Rolle kann der Anteil an Cr (Chrom) bei 0,2 bis 0,6 Gew.-% liegen. Wenn der Anteil an Cr (Chrom) hier kleiner als 0,2 Gew.-% ist, können das Abschreckverhalten und die Härtbarkeit beschränkt sein und es können keine ausreichende Mikronisierung und kein ausreichendes Weichglühen des legierten Stahls erzielt werden. Wenn der Anteil an Cr (Chrom) andererseits mehr als 0,6 Gew.-% ausmacht, nehmen aufgrund des höheren Anteils die Belastbarkeit und die maschinelle Bearbeitbarkeit ab und der die Festigkeit erhöhende Effekt kann verloren gehen, was zu einer Zunahme der Herstellungskosten führt.
  • (9) 0,15 bis 0,30 Gew.-% Mo (Molybdän)
  • Mo (Molybdän) erhöht das Abschreckverhalten des legierten Stahls und verbessert so die Härtbarkeit und die Belastbarkeit des legierten Stahls und dergleichen nach dem Tempern und verleiht einen Widerstand gegen Sprödheit. Zudem reduziert Molybdän die Aktivität von Kohlenstoff.
  • Für die vorstehend beschriebene Rolle kann der Anteil an Mo (Molybdän) etwa 0,15 bis 0,30 Gew.-% ausmachen. Wenn der Anteil an Mo (Molybdän) hierbei kleiner als etwa 0,15 Gew.-% ist, können die Härtbarkeit und die Belastbarkeit des legierten Stahls und dergleichen nicht ausreichend sichergestellt werden. Wenn der Anteil an Mo (Molybdän) zum anderen mehr als etwa 0,5 Gew.-% beträgt, nehmen die Belastbarkeit, die Verarbeitbarkeit (maschinelle Bearbeitbarkeit) und die Leistungsfähigkeit des legierten Stahls und dergleichen ab und die mit dem Anteil zunehmende Wirkung geht verloren, was mit einer Zunahme der Herstellungskosten einhergeht.
  • (10) 0,2 bis 0,6 Gew.-% Ni (Nickel)
  • Ni (Nickel) mikronisiert bzw. verkleinert die Kristallkörner des legierten Stahls und kann in Austenit und Ferrit als Feststoff gelöst vorliegen und so die Matrix festigen. Daneben verbessert Nickel die Schlagbeständigkeit bei niedrigen Temperaturen und die Härtbarkeit und setzt die Transformationstemperatur von A1 für die Expansion von Austenit herab. Ebenso erhöht Nickel die Aktivität von Kohlenstoff.
  • Für die vorstehend beschriebene Rolle kann der Anteil an Ni (Nickel) etwa 0,2 bis 0,6 Gew.-% ausmachen. Wenn der Anteil an Ni (Nickel) hier kleiner als etwa 0,2 Gew.-% ist, kann es schwierig sein, eine ausreichende Mikronisierung der Kristallkörner zu bewirken, und es kann schwierig sein, einen ausreichend hohen verbessernden Effekt, wie beispielsweise die Verfestigung zwischen Feststoff und Lösung und die Verfestigung der Matrix, zu erhalten. Wenn der Anteil an Ni (Nickel) zum anderen mehr als 0,6 Gew.-% beträgt, kann in dem legierten Stahl Rotbruch auftreten und der mit dem Anteil zunehmende Effekt geht verloren, wodurch sich die Herstellungskosten erhöhen.
  • (11) 0,005 bis 0,05 Gew.-% Ti (Titan)
  • Ti (Titan) bildet ein Carbonitrid und unterbindet so das Wachstum der Kristallkörner und verbessert die Stabilität bei hohen Temperaturen, die Festigkeit, die Belastbarkeit und dergleichen.
  • Für die vorstehend beschriebene Rolle kann der Anteil an Ti (Titan) 0,005 bis 0,05 Gew.-% ausmachen. Wenn der Anteil an Ti (Titan) hier mehr als etwa 0,05 Gew.-% beträgt, kann sich ein grober Niederschlag bilden und aufgrund einer Abnahme des Kerbschlagverhaltens bei niedrigen Temperaturen und einer Stagnation der Wirkung desselben nehmen die Herstellungskosten zu.
  • (12) 0,00001 bis 0,00004 Gew.-% B (Bor)
  • B (Bor) verbessert die Härtbarkeit, die Zugfestigkeit, die Kerbschlagfestigkeit und die Festigkeit des legierten Stahls und dergleichen und beugt Korrosion vor. Daneben begünstigt Bor, da es das Abschreckverhalten verbessert, die Hochfrequenz-Wärmebehandlung. Die Schweißbarkeit kann jedoch reduziert sein.
  • Aus diesen Gründen kann der Anteil an B (Bor) etwa 0,00001 bis 0,00004 Gew.-% betragen. Wenn der Anteil an B (Bor) hier kleiner als etwa 0,00001 Gew.-% ist, kann es schwierig sein, eine ausreichende Härtbarkeit des legierten Stahls sicherzustellen, und wenn der Anteil an B (Bor) zum anderen mehr als etwa 0,00004 Gew.-% ausmacht, können die Belastbarkeit und die Duktilität bzw. Dehnfestigkeit des legierten Stahls und dergleichen reduziert sein, wodurch die Kerbschlagfestigkeit abnimmt, und aufgrund der Segregation kann die Haltbarkeit abnehmen.
  • Da der legierte Stahl mit dem vorstehend beschriebenen Aufbau gemäß der vorliegenden Offenbarung eine überragende Festigkeit, Zugfestigkeit, Kerbschlagfestigkeit und Haltbarkeit besitzt, kann der legierte Stahl in Fahrzeugteilen und dergleichen eingesetzt werden und insbesondere kann der legierte Stahl in einem Außenrad eines Gleichlaufgelenks für ein Fahrzeug eingesetzt werden.
  • Ferner betrifft die vorliegende Offenbarung in einem weiteren Aspekt ein Verfahren zum Herstellen eines legierten Stahls, der zum Herstellen eines Außenrads eines Gleichlaufgelenks für ein Fahrzeug verwendet wird.
  • Der zum Herstellen des Außenrads eines Gleichlaufgelenks für ein Fahrzeug verwendete, legierte Stahl kann unter Einsatz allgemein bekannter Techniken von einem Durchschnittsfachmann in geeigneter Weise hergestellt werden.
  • Die 2 zeigt einen Ablaufplan des Verfahrens zum Herstellen des legierten Stahls, der zum Herstellen des Außenrads eines Gleichlaufgelenks für ein Fahrzeug verwendet wird. Genauer gesagt, umfasst das Verfahren zum Herstellen des legierten Stahls, der zum Herstellen des Außenrads eines Gleichlaufgelenks für ein Fahrzeug verwendet wird, das Vermischen der Materialien für den legierten Stahl (S10); das Schmieden des legierten Stahls (S20); das Vergüten (S30), d. h. das Abschrecken und das Tempern, des geschmiedeten, legierten Stahls als Wärmebehandlung; das Hochfrequenz-Wärmebehandeln des vergüteten, legierten Stahls (S40) und dergleichen.
  • Beim Mischen der Materialien für den legierten Stahl (S10), wie sie vorstehend angegebenen sind, können die Materialien für den legierten Stahl miteinander vermischt werden, indem eines oder mehrere Elemente, die ausgewählt sind aus Cr (Chrom), Mo (Molybdän), Ni (Nickel), Ti (Titan) und B (Bor), zu C (Kohlenstoff), Si (Silizium); Mn (Mangan), P (Phosphor), S (Schwefel), Cu (Kupfer) oder O (Sauerstoff) gegeben werden. Der Legierungsbestandteil kann dem Material zugesetzt werden, um die Kristallkörner des legierten Stahls zu mikronisieren, wodurch die Zugfestigkeit, die Kerbschlagfestigkeit und die Festigkeit gegen eine Verbiegung des Materials verbessert werden können.
  • Beim Schmieden des legierten Stahls (S20) wird das Gleichlaufgelenk so hergestellt, dass es unter Einsatz von im Stand der Technik verwendeten Schmiedetechniken die gewünschte Form erhält.
  • Gemäß dem Stand der Technik wird in einem Verfahren zum Herstellen eines legierten Stahls, der zum Herstellen des Außenrads eines Gleichlaufgelenks für ein Fahrzeug verwendet wird, der legierte Stahl indessen hergestellt, indem die Schritte: Mischen der Materialien für den legierten Stahl gemäß dem Stand der Technik (S10); Schmieden des legierten Stahls (S20); und Hochfrequenz-Wärmebehandeln des geschmiedeten legierten Stahls (S40) in dieser Reihenfolge durchgeführt werden.
  • Wenn der legierte Stahl gemäß dem Stand der Technik hergestellt wird, wird jedoch an der Oberfläche eine Mikrostruktur aus getempertem Martensit erzeugt, in einem Kernstück wird jedoch eine Mikrostruktur aus Ferrit und Perlit erzeugt. Wenn der legierte Stahl gemäß dem Herstellungsverfahren des vorliegenden erfinderischen Konzepts hergestellt wird, zeigt die Struktur durch das Vergüten (S30), d. h. das Abschrecken und das Tempern als Wärmebehandlung, jedoch Homogenität und daher wird sowohl in der Mikrostruktur der Oberfläche als auch in der Mikrostruktur des Kernstücks getempertes Martensit erzeugt. Das getemperte Martensit ist ein Material, das fast genauso hart wie Martensit ist, jedoch eine höhere Streckgrenze besitzt und stärker belastbar ist als Martensit. Bei dem Herstellungsverfahren des vorliegenden erfinderischen Konzepts kann daher festgestellt werden, dass in der Mikrostruktur des Kernstücks getempertes Martensit erzeugt wird, was die Festigkeit und die Belastbarkeit erhöht. Das heißt, dass beim Vergüten (S30), d. h. beim Abschrecken und Tempern als Wärmebehandlung, die Härte des Kernstücks im Vergleich zu dem legierten Stahl aus dem Stand der Technik weiter erhöht wird und so die Festigkeit gegen Verbiegung zunimmt.
  • Daneben sollte das Hochfrequenz-Wärmebehandeln im Schritt des Hochfrequenz-Wärmebehandelns (S40) anders als im Stand der Technik unter speziellen Vorgaben erfolgen. Ein Ziel des Hochfrequenz-Wärmebehandelns im vorliegenden erfinderischen Konzept ist, eine Oberflächenhärte von 58 bis 63 HRC (Rockwell-Härte) und eine Einhärtetiefe von 3,5 bis 5,5 mm zu erzielen. Um dies zu erreichen, wird als Parameter der Index der Härtbarkeit eines Materials bzw. Materialhärtbarkeitsindex (MHN) als Referenz zum Anpassen der Ausgangsleistung während des Hochfrequenz-Wärmebehandelns verwendet. Dabei handelt es sich um einen Wert, der sich je nach dem Anteil eines Bestandteils der Legierung ändert, und die Wirkung besitzt, Fehler bzw. Defekte verhindern zu können, wenn die Qualität des legierten Stahls in dieser Weise gesteuert wird. Wenn eine Hochfrequenz-Wärmebehandlung unter Einsatz des Materialhärtbarkeitsindex optimiert wird, können daneben – anders als im Stand der Technik – die Kerbschlagfestigkeit, die Festigkeit gegen Verbiegung und die Haltbarkeit verbessert werden. MHR = 3, 0 × C(Gew.-%) + 2,0 × Mn(Gew.-%) + 1,5 × Cr(Gew.-%) + 2,5 × Mo(Gew.-%) + 4,0 × Ti(Gew.-%) [Gleichung 1]
  • Die Gleichung 1 beschreibt den Materialhärtbarkeitsindex (MHN). Um das Hochfrequenz-Wärmebehandeln (S40) zu optimieren, wird, wenn der Materialhärtbarkeitsindex zunimmt, die Ausgangsleistung des Hochfrequenz-Wärmebehandelns in Bezug auf die Referenzleistung reduziert, und wenn der Materialhärtbarkeitsindex reduziert wird, wird die Ausgangsleistung des Hochfrequenz-Wärmebehandelns in Bezug auf die Referenzleistung erhöht. [Tabelle 1]
    Bestandteil C Si Mn Cr Mo Ti MHN Bedingungen der Wärmebehandlung (bei einer Einhärtetiefe von 4 bis 5 mm)
    Erfinderisches Beispiel 1 0,50 0,15 0,4 0,2 0,15 0,005 3,00 Das 1,3- bis 1,6-Fache der Ausgangsleitung
    Erfinderisches Beispiel 2 0,55 0,20 0,6 0,4 0,22 0,02 4,12 Das 0,9- bis 1,2-Fache der Ausgangsleitung
    Erfinderisches Beispiel 3 0,40 0,35 0,8 0,6 0,30 0,05 5,25 Das 0,8- bis 0,9-Fache der Ausgangsleitung
  • Die Tabelle 1 gibt die Bedingungen für das Hochfrequenz-Wärmebehandeln je nach den Bestandteilen der Legierung gemäß dem vorliegenden erfinderischen Konzept an. Die Vorgaben des Hochfrequenz-Wärmebehandelns sind bezogen auf eine Einhärtetiefe von 4 bis 5 mm und wenn der Materialhärtbarkeitsindex erhöht wird, wird die Ausgangsleistung des Hochfrequenz-Wärmebehandelns reduziert, und wenn der Materialhärtbarkeitsindex reduziert wird, wird eine höhere Ausgangsleistung für das Hochfrequenz-Wärmebehandeln verwendet.
  • Um anhand der Daten aus der Tabelle 1 die optimalen Bedingungen für das Hochfrequenz-Wärmebehandeln zu erfassen, wird anhand des Materialhärtbarkeitsindex (MHN) ein Parameter Z formuliert. [Gleichung 2]
    Figure DE102015221387A1_0002
    • X:
    neue Ausgangsleistung
    Y:
    Referenz-Ausgangsleistung
  • In der Gleichung 2 bezeichnet MHN den Materialhärtbarkeitsindex (MHN). Die Referenz-Ausgangsleistung (kW) ist die Ausgangsleistung des Hochfrequenz-Wärmebehandelns und da die Referenz-Ausgangsleistungen verschiedener Hochfrequenz-Vorrichtungen voneinander abweichen, sollte die Referenz-Ausgangsleistung daher anhand eines Wärmebehandlungsversuchs bestimmt werden. Die folgende Tabelle 2 gibt die Vorgaben für einen Versuch an, mit welchem sich die Referenz-Ausgangsleistung erfassen lässt. Ein hoch belastbares Außenrad eines Gleichlaufgelenks besitzt nur dann optimale physikalische Eigenschaften, wenn die Einhärtetiefe bei 3,9 bis 4,6 mm liegt. [Tabelle 2]
    Bestandteil der Legierung C Si M C M Ti MHN Referenz-Ausgangsleistung (kW) Einhärtetiefe (mm)
    Erfinderisches Beispiel 2 0,55 0,20 0,6 0,4 0,22 0,02 4,12 170 4,1 bis 43
  • Im Beispiel 2 der Tabelle 2 wird jeweils ein in jedem Bereich eines Legierungsbestandteils des vorliegenden erfinderischen Konzepts mittlerer Wert eingesetzt und in diesem Fall wird in jedem erfinderischen Beispiel anhand einer Ausgangsleistung des Hochfrequenz-Wärmebehandelns als Referenz-Ausgangsleistung ein neuer Wert für die Ausgangsleistung gefunden. Die neue Ausgangsleistung dient als Vorgabe für die Ausgangsleistung bei einer Hochfrequenz-Wärmebehandlung, die während des Herstellungsprozesses des Außenrads für jeden Materialbestandteil des legierten Stahls als die am meisten geeignete Ausgangsleistung einzustellen ist.
  • Wenn der Z-Wert als Parameter, der zur Bestimmung der optimalen Bedingungen für das Hochfrequenz-Wärmebehandeln eingesetzt wird, 3,9 bis 4,2 beträgt, werden die Belastbarkeit, die Kerbschlagfestigkeit und die Dauerfestigkeit bei einer Verbiegung maximiert. Wenn der Z-Wert als Paramater erhöht wird, das heißt, wenn die Ausgangsleistung des Hochfrequenz-Wärmebehandens erhöht wird, wird das Material des legierten Stahls entsprechend grob, wodurch die Haltbarkeit gegen Verbiegung abnimmt, und wenn der Z-Wert als Parameter reduziert wird, das heißt in einem Fall, in dem die Ausgangsleistung des Hochfrequenz-Wärmebehandelns reduziert wird, reicht die Einhärtetiefe nicht mehr aus und die Festigkeit gegen Verbiegung nimmt ab. Zudem ergeben sich selbst bei legierten Stählen, die die gleichen Bestandteile aufweisen, unterschiedliche Verhältnisse der Bestandteile in den legierten Stählen in den jeweiligen erfinderischen Beispielen, so dass die Einhärtetiefe gemäß dem Hochfrequenz-Wärmebehandeln je nach dem Verhältnis der Bestandteile des legierten Stahls unterschiedlich groß ist. Es müssen daher für jedes Verhältnis der Bestandteile des legierten Stahls geeignete Bedingungen für das Hochfrequenz-Wärmebehandeln festgelegt werden.
  • Figure DE102015221387A1_0003
  • Figure DE102015221387A1_0004
  • Die Tabelle 3 ist eine Tabelle, in der die Vergleichsbeispiele aus dem Stand der Technik und die Beispiele des vorliegenden erfinderischen Konzepts miteinander verglichen werden. Der legierte Stahl aus dem Stand der Technik wird mit Hilfe des im Stand der Technik beschriebenen Herstellungsverfahrens hergestellt, wobei jeweils das in der vorstehend angegebenen Tabelle beschriebene Verhältnis der Bestandteile eingesetzt wird. Der legierte Stahl aus dem Stand der Technik zeigt hierbei das Ergebnis, dass die Zugfestigkeit 790 MPa oder mehr beträgt, die Kerbschlagfestigkeit 60 J oder mehr und die Dauerfestigkeit gegen Verbiegung 300 Nm oder mehr. Das vorliegende erfinderische Konzept ergibt andererseits, dass bei dem Fall, bei dem der legierte Stahl mit Hilfe des Herstellungsverfahrens des vorliegenden erfinderischen Konzepts hergestellt ist, bei welchem das in der Tabelle 3 beschriebene Verhältnis der Bestandteile verwendet wird, die Zugfestigkeit 830 MPa oder mehr beträgt, die Kerbschlagfestigkeit 70 J oder mehr und die Dauerfestigkeit gegen Verbiegung 350 Nm oder mehr. In Anbetracht dessen werden die Legierungselemente im vorliegenden erfinderischen Konzept gegenüber dem Stand der Technik dafür zugesetzt, um die Zugfestigkeit um etwa 5% zu verbessern und um die Kerbschlagfestigkeit um 15% oder mehr zu erhöhen. Die Dauerfestigkeit gegen Verbiegung wird zudem um etwa 17 % verbessert.
  • Es kann bestätigt werden, dass die erfinderischen Beispiele 1 und 2 die Vorgaben für die Beurteilung erfüllen (das bedeutet, dass die Zugfestigkeit 830 MPa oder mehr beträgt, die Kerbschlagfestigkeit 70 J oder mehr beträgt und die Dauerfestigkeit gegen Verbiegung 350 Nm oder mehr beträgt). Im Vergleichsbeispiel 1, welches dem Stand der Technik entspricht, kann jedoch festgestellt werden, dass die Zugfestigkeit, die Kerbschlagfestigkeit und die Dauerbeständigkeit gegen Verbiegung, die sich aus der Beurteilung ergeben, nicht die Vorgaben für die Beurteilung erfüllen. Im Vergleichsbeispiel 2 werden Cr (Chrom) und Mo (Molybdän) in einer übermäßig hohen Menge zugegeben. Infolgedessen kann bestätigt werden, dass sowohl die Zugfestigkeit, als auch die Kerbschlagfestigkeit und die Dauerfestigkeit gegen Verbiegung nicht die Vorgaben der Beurteilung erfüllen. Im Vergleichsbeispiel 3 werden Cr, Mo und Ni in einer – im Vergleich zu den erfinderischen Beispielen – kleinen Menge dazugegeben und Ti und B werden nicht zugesetzt. Als Folge davon kann bestätigt werden, dass sowohl die Zugfestigkeit, als auch die Kerbschlagfestigkeit und die Dauerfestigkeit gegen Verbiegung unzureichend sind. Im Vergleichsbeispiel 4 werden Mo und Ni in einer – im Vergleich zu den erfinderischen Beispielen – kleinen Menge zugegeben und Ti und B werden nicht zugesetzt. Infolgedessen kann bestätigt werden, dass die Kerbschlagfestigkeit und die Dauerfestigkeit gegen Verbiegung nicht die Vorgaben für die Beurteilung erfüllen. Im Vergleichsbeispiel 5 wird Ni in einer – im Vergleich zu den erfinderische Beispielen – kleinen Menge zugegeben und Ti und B werden nicht zugesetzt. Als Folge davon kann bestätigt werden, dass die Kerbschlagfestigkeit und die Dauerfestigkeit gegen Verbiegung nicht die Vorgaben für die Beurteilung erfüllen. Im Vergleichsbeispiel 6 wird – im Vergleich zu den Bestandteilen der erfinderischen Beispielen – kein Ti und B zugesetzt. Infolgedessen kann bestätigt werden, dass die Dauerfestigkeit gegen Verbiegung nicht die Vorgaben der Beurteilung erfüllt. Im Vergleichsbeispiel 7 wird Ni in einer – im Vergleich zu den erfinderischen Beispielen – übermäßig hohen Menge zugegeben und es wird kein B zugesetzt. Als Folge davon werden zwar alle Vorgaben für die Beurteilung erfüllt, da jedoch teures Ni in einer übermäßig hohen Menge zugegeben wird, nehmen die Herstellungskosten des legierten Stahls zu und dieses Beispiel stellt sich daher als nicht geeignet heraus. [Tabelle 4]
    Einteilung Chemischer Bestandteil (Gew.-%) Ergebnis der Beurteilung
    C Si Mn Cr Mo Ni Ti B (ppm) Dauerhaltbarkeit bei Verbiegen
    Stand der Technik 0,52 bis 0,56 0,15 bis 0,35 0,7 bis 0,9 0,1 bis 0,2 - - - - 1 Mio.-mal oder mehr
    Vorliegendes erfinderisches Konzept 0,50 bis 0,60 0,15 bis 0,35 0,4 bis 0,8 0,2 bis 0,6 0,15 bis 0,30 0,2 bis 0,6 0,005 bis 0,05 10 bis 40 1,5 Mio.-mal oder mehr
    Erfinderisches Beispiel 3 0,55 0,28 0,70 0,32 0,2 0,3 0,01 21 1,6 Millionen mal oder mehr
    Vergleichsbeispiel 1 0,53 0,25 0,75 0,12 - - - - 1,1 Millionen mal oder mehr
    Vergleichsbeispiel 3 0,55 0,28 0,70 0,1 0,1 0,1 - - 1,24 Millionen mal oder mehr
    Vergleichsbeispiel 8 0,55 0,28 0,70 0,7 0,5 0,5 0,01 21 1,4 Millionen mal oder mehr
  • Die Tabelle 4 ist eine Tabelle, in der die erfinderischen Beispiele und die Vergleichsbeispiele, die dem Stand der Technik entnommen sind, miteinander verglichen werden. Die Dauerhaltbarkeit bei Verbiegung ist eine Möglichkeit, die Haltbarkeit zu ermitteln, und bei einem hoch belastbaren Außenrad eines Gleichlaufgelenks ist gefordert, dass selbst nach 1 Million-facher Wiederholung des Verbiegungsversuchs keine Anomalien auftreten.
  • Bei dem Verhältnis der Bestandteile des legierten Stahls des vorliegenden erfinderischen Konzepts kann bestätigt werden, dass die Dauerhaltbarkeit bei Verbiegung 1,6 Millionen mal oder mehr beträgt. Im Vergleichsbeispiel 1 wurde hingegen Cr in einer – im Vergleich zu den erfinderischen Beispielen – kleinen Menge zugegeben und Mo, Ni, Ti und B wurden nicht zugesetzt. Als Folge davon betrug die Dauerhaltbarkeit bei Verbiegung nur das 1,1 Millionen-Fache, womit die Werte der erfinderischen Beispiele nicht erreicht wurden. Im Vergleichsbeispiel 3 wurden Cr, Mo und Ni in einer – im Vergleich zu den erfinderischen Beispielen – kleinen Menge zugegeben und Ti und B wurden nicht zugesetzt. Infolgedessen betrug die Dauerhaltbarkeit bei Verbiegung nur das 1,24 Millionen-Fache. Im Vergleichsbeispiel 8 wurden Cr und Mo in einer – im Vergleich zu den erfinderischen Beispielen – überschüssigen Menge zugegeben. Als Folge davon betrug die Dauerhaltbarkeit bei Verbiegung nur das 1,40 Millionen-Fache.
  • Das vorliegende erfinderische Konzept umfasst Fe (Eisen) als Hauptbestandteil, C (Kohlenstoff), Si (Silizium), Mn (Mangan), P (Phosphor), S (Schwefel), Cu (Kupfer), Cr (Chrom), Mo (Molybdän), Ni (Nickel), Ti (Titan), B (Bor), O (Sauerstoff) und vernachlässigbare Verunreinigungen. Dementsprechende Vorteile ergeben sich aus einer Verbesserung der physikalischen Eigenschaften, wie beispielsweise der Belastbarkeit, der Kerbschlagfestigkeit, der Dauerfestigkeit gegen Verbiegung oder der Dauerhaltbarkeit bei Verbiegung, wodurch die Lebensdauer verbessert wird, die Stabilität und eine längere Lebensdauer des Materials begünstigt werden und die Herstellungskosten reduziert werden.
  • Wie vorstehend beschrieben ist, wurde das vorliegende erfinderische Konzept unter Bezugnahme auf bestimmte Ausführungsformen beschrieben, wobei diese Ausführungsformen jedoch lediglich zur Veranschaulichung dienen und das vorliegende erfinderische Konzepts keinesfalls hierauf beschränkt ist. Die beschriebenen Ausführungsformen können von einem Fachmann, an den sich die Offenbarung richtet, verändert oder modifiziert werden, ohne dabei von dem Umfang des vorliegenden erfinderischen Konzepts abzuweichen, und es sind verschiedene Änderungen und Modifikationen innerhalb des eigentlichen technischen Sinns des vorliegenden erfinderischen Konzepts und des Äquivalenzumfangs der Ansprüche, welche nachstehend angegeben sind, möglich.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • KR 10-2015-0084750 [0001]

Claims (15)

  1. Legierter Stahl für ein Außenrad eines Gleichlaufgelenks, enthaltend: bezogen auf das Gesamtgewicht des legierten Stahls 0,50 bis 0,60 Gew.-% C (Kohlenstoff), 0,15 bis 0,35 Gew.-% Si (Silizium), 0,4 bis 0,8 Gew.-% Mn (Mangan), mehr als 0 bis 0,03 Gew.-% P (Phosphor), mehr als 0 bis 0,035 Gew.-% S (Schwefel), mehr als 0 bis 0,3 Gew.-% Cu (Kupfer), mehr als 0 bis 0,00002 Gew.-% O (Sauerstoff), und der Rest Fe (Eisen).
  2. Legierter Stahl nach Anspruch 1, ferner enthaltend: 0,2 bis 0,6 Gew.-% Cr (Chrom).
  3. Legierter Stahl nach Anspruch 1, ferner enthaltend: 0,15 bis 0,3 Gew.-% Mo (Molybdän).
  4. Legierter Stahl nach Anspruch 1, ferner enthaltend: 0,2 bis 0,6 Gew.-% Ni (Nickel).
  5. Legierter Stahl nach Anspruch 1, ferner enthaltend: 0,005 bis 0,05 Gew.-% Ti (Titan).
  6. Legierter Stahl nach Anspruch 1, ferner enthaltend: 0,000010 bis 0,000040 Gew.-% B (Bor).
  7. Legierter Stahl nach Anspruch 1, ferner enthaltend: 0,2 bis 0,6 Gew.-% Cr (Chrom), 0,15 bis 0,30 Gew.-% Mo (Molybdän), 0,2 bis 0,6 Gew.-% Ni (Nickel), 0,005 bis 0,05 Gew.-% Ti (Titan) und 0,000010 bis 0,000040 Gew.-% B (Bor).
  8. Verfahren zum Herstellen eines legierten Stahls für ein Außenrad eines Gleichlaufgelenks, wobei das Verfahren die Schritte umfasst: Vermischen der Materialien für den legierten Stahl gemäß Anspruch 1, Schmieden des legierten Stahls, Vergüten, d. h. Abschrecken und Tempern des geschmiedeten, legierten Stahls als Wärmebehandlung; und Hochfrequenz-Wärmebehandeln des vergüteten, legierten Stahls.
  9. Verfahren zum Herstellen eines legierten Stahls für ein Außenrad eines Gleichlaufgelenks, wobei das Verfahren die Schritte umfasst: Vermischen der Materialien für den legierten Stahl gemäß Anspruch 2, Schmieden des legierten Stahls, Vergüten, d. h. Abschrecken und Tempern des geschmiedeten, legierten Stahls als Wärmebehandlung; und Hochfrequenz-Wärmebehandeln des vergüteten, legierten Stahls.
  10. Verfahren zum Herstellen eines legierten Stahls für ein Außenrad eines Gleichlaufgelenks, wobei das Verfahren die Schritte umfasst: Vermischen der Materialien für den legierten Stahl gemäß Anspruch 3, Schmieden des legierten Stahls, Vergüten, d. h. Abschrecken und Tempern des geschmiedeten, legierten Stahls als Wärmebehandlung; und Hochfrequenz-Wärmebehandeln des vergüteten, legierten Stahls.
  11. Verfahren zum Herstellen eines legierten Stahls für ein Außenrad eines Gleichlaufgelenks, wobei das Verfahren die Schritte umfasst: Vermischen der Materialien für den legierten Stahl gemäß Anspruch 4, Schmieden des legierten Stahls, Vergüten, d. h. Abschrecken und Tempern des geschmiedeten, legierten Stahls als Wärmebehandlung; und Hochfrequenz-Wärmebehandeln des vergüteten, legierten Stahls.
  12. Verfahren zum Herstellen eines legierten Stahls für ein Außenrad eines Gleichlaufgelenks, wobei das Verfahren die Schritte umfasst: Vermischen der Materialien für den legierten Stahl gemäß Anspruch 5, Schmieden des legierten Stahls, Vergüten, d. h. Abschrecken und Tempern des geschmiedeten, legierten Stahls als Wärmebehandlung; und Hochfrequenz-Wärmebehandeln des vergüteten, legierten Stahls.
  13. Verfahren zum Herstellen eines legierten Stahls für ein Außenrad eines Gleichlaufgelenks, wobei das Verfahren die Schritte umfasst: Vermischen der Materialien für den legierten Stahl gemäß Anspruch 6, Schmieden des legierten Stahls, Vergüten, d. h. Abschrecken und Tempern des geschmiedeten, legierten Stahls als Wärmebehandlung; und Hochfrequenz-Wärmebehandeln des vergüteten, legierten Stahls.
  14. Verfahren zum Herstellen eines legierten Stahls für ein Außenrad eines Gleichlaufgelenks, wobei das Verfahren die Schritte umfasst: Vermischen der Materialien für den legierten Stahl gemäß Anspruch 7, Schmieden des legierten Stahls, Vergüten, d. h. Abschrecken und Tempern des geschmiedeten, legierten Stahls als Wärmebehandlung; und Hochfrequenz-Wärmebehandeln des vergüteten, legierten Stahls.
  15. Verfahren nach Anspruch 14, wobei während des Hochfrequenz-Wärmebehandelns MHN/(2 – (X/Y))3,9 bis 4,3 ist, wobei MHN ein Materialhärtbarkeitsindex ist, der durch die folgende Gleichung wiedergegeben ist: MHN = 3,0 × C (Gew.-%) + 2,0 × Mn (Gew.-%) + 1,5 × Cr (Gew.-%) + 2,5 × Mo (Gew.-%) + 4,0 × Ti (Gew.-%); wobei X eine neue Ausgangsleistung ist, wobei die neue Ausgangsleistung eine vorgegebene Ausgangsleistung während des Hochfrequenz-Wärmebehandelns ist, die während der Herstellung des Außenrads für jeden Materialbestandteil des legierten Stahls eingestellt werden muss, und Y eine Referenz-Ausgangsleistung ist, die hierbei bei 170 kW liegt.
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