DE3018454A1

DE3018454A1 - Verfahren zur waermebehandlung von werkstuecken aus stahl, insbesondere waelzlagerringen

Info

Publication number: DE3018454A1
Application number: DE19803018454
Authority: DE
Inventors: Alois Dipl Ing Geiwitsch; Paul Dipl Ing Grohmann
Original assignee: Steyr Daimler Puch AG; Messer Griesheim Austria GmbH
Current assignee: Steyr Daimler Puch AG; Messer Austria GmbH
Priority date: 1979-05-18
Filing date: 1980-05-14
Publication date: 1980-11-27
Also published as: AT362807B; ATA367379A

Description

Verfahren zur Vrärmebehandlung von Werkstücken aus Stahl,
insbesondere Wälzlagerringen Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Wärmebehandlung von Werkstücken aus Stahl, insbesondere Wälzt lagerringen, bei dem das Werkstück auf ausreichende Austenitisierungstemperatur erhitzt, abgeschreckt, dann gegebenenfalls zur Verminderung der Sprödigkeit wieder erwärmt und durch ein tiefsiedendes, verflüssigtes,Gas vorzugsweise Stickstoff, abgekühlt wird.
Bei der Wärmebeahndlung von Werkstücken aus Stahl soll nicht nur abgekühlt, sondern auch gehärtet werden.
Es kommen daher - zu den Abkühlungswärme spannungen- zusätzliche Spannungen aus der Umwandlung des Gefüges.
Während der Abkühlung bauen sich Randzugeigenspannungen auf. Bei Erreichen des Martensitpunktes kommt es plötzlich zu einer Volumenvergrößerung durch die Umwandlung, die Druckspannungen bedingt. Diese Druckspannungen müssen im Kernbereich ausgeglichen werden, der dadurch unter Zug-Spannungen gerät. Eine- weitere Spannungsumkehr erfolgt, wenn auch der Kernbereich unter den Martensitpunkt abgekühlt ist und sich unter Volumenvergrößerung umwandelt.
Da aber die äußere Schale bereits hart ist, kann sie diese Dehnungen des Kernbereiches nicht mehr durch Fließen abbauen und kommt daher unter Zugspannung. Der für die mertensitische Härtung typische Eigenspannungsverlauf zeigt daher Zugeedgenspannungen im Randbereich der Werkstückes, die in Druckeigenspannungen im Kern übergehen.
Bei Belastung des Werkstückes, insbesondere eines Wälzlagerringes kommt es dann zu einer ungünstigen Uberlagerrung der Zugeigenspannungen mit der sich aus der Werkstückbeanspruchung ergebenden Spannung und damit zu einer insgesamt höheren Belastung, die sogar die zulässige Beanspruchung überschreiten kann.
Verfahren zur Wärmebehandlung von Werkstücken aus Stahl, bei denen der Restaustenit durch Tieftemeperaturbehandlung in Martensit umgewandelt wird, sind bereits bekannt. Dabei wird aber stets der ganze Restaustenit in Martensit umgewandelt, wobei bisher Spannungen im Werkstück möglichst vermieden werden sollten.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben, mit dessen Hilfe es möglich ist, Werkstücke aus Stahl, insbesondere Wälzlagerringe so zu behandeln, daß bei ausreichender Härte keine Zugeigenspannungen im Randbereich mehr vorhanden sind.
Die Erfindung lot die gestellte Aufgabe dadurch, daß die Abkühlung lediglich im Randbereich des Werkstückes -vor sich geht.
-Dabei kann in Abhängigkeit von der notwendigen Umwandlungstemeperatur.das Werkstück verschieden lange abgekühlt werden. Die niedrigste erreichbare Abkühlungstemperatur entspricht der Siedetemperatur des verflüssigten Gases;- für- Stickstoff 77,4 K bei 1013 mbar. In üblicher Weise wärmebehandelter, konventioneller 1z1agerstah1 hat etwa 8 - 10 % Restaustenit, der bei der Abkühlung auf etwa 77 K zum Großteil in Martensit umgewandelt wird.
Bei dieser nur auf den Randbereich beschränkten Umwandlung ergibt sich eine Volumenvergrößerung, so daß die vordem vorhandenen Zugeigenspannungen im Randbereich abgebaut werden und sogar die gewünschten Druckspannungen auftreten.
Es geht- also darum im Randbereich möglichst Druckspannungen zu erzelen. Dazu ist es notwendig im Randbereich den Austenit in Martensit umzuwandeln,wogegen im Kernbereich das ursprüngli-che Gefüge erhalten bleiben soll.
In weiterer Ausbildung der Erfindung erfolgt die Äbkühlung des Randbereiches mit Stickstoff-Sprühnebel. Bei einem solchen Sprühnebel besteht die Möglichkeit das Mischungsverhältnis von flüssigem und gasförmigem Anteil zu variieren und dadurch auch die Wärmeübergangszahl vom Werkstück auf das Kühlmedium zu verändern bzw. eine genaue Anpassung an den Randbereich zu erzielen, in dem die Druckspannungen auftreten sollen.
Die Erfindung wird an Hand des nachstehenden Ausführungsbeispiels noch näher erläutert: Eine Wälzlagerolle aus Werkstoff Nr. 1. 2067 (100 Cr 6) mit einem Durchmesser von 90 mm und 200 mm Länge wurde auf 8700 C erwärmt, 30 min auf dieser Austnitisierungstemperatur gehalten, anschließend in 600 G warmem Öl abgeschreckt und schließlich auf 1800 C Anlaßtemeperatur erwärmt. Auf dieser Temperatur wurde die Rolle eine Stunde lang gehalten. Darauf wurde eine Probe genommen und ein Restaustenitgehalt von 12 % festgestellt.
Danach wurde die Rolle unter Drehen im flpssigen Stickstoff getaucht, wobei die Tauchzeit 10 sec betrug. Eine anschließende neuerliche Untersuchung ergab, daß der Restaustenitgehalt innerhalb eines Randbereiches von 3 mm 6 % nicht überschritt, wogegen im Kernbereich der Restaustenitgehalt bei 12 % unverändert geblieben war.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e 1. Verfahren zur Wärmebehandlung von Werkstücken aus Stahl-, insbesondere Wälzlagerringen, bei dem das Werkstück auf ausreichende Austenitisierungstemperatur erhitzt, abgeschreckt, dann gegebenenfalls zur Verminderung der Sprödigkeit wieder erwärmt und durch ein tiefsiedendes, verflüssigtes Gas, vorzugsweise Stickstoff, abgekühlt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Abkühlung lediglich im Randbereich des Werkstückes vor sich geht.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abkühlung des Randbereiches mit Stickstoff-Spruhnebel erfolgt.