DE3685816T4 - Einsatzgehärteter stahl und verfahren zu seiner herstellung. - Google Patents

Einsatzgehärteter stahl und verfahren zu seiner herstellung.

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DE3685816T4
DE3685816T4 DE86904950T DE3685816T DE3685816T4 DE 3685816 T4 DE3685816 T4 DE 3685816T4 DE 86904950 T DE86904950 T DE 86904950T DE 3685816 T DE3685816 T DE 3685816T DE 3685816 T4 DE3685816 T4 DE 3685816T4
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    • C22C38/40Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
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Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft einen hochwertigen einsatzgehärteten Stahl mit hervorragender Ermüdungsfestigkeit, Lebensdauer und Bearbeitbarkeit zur Verwendung für Maschinenbauteile von Fahrzeugen, Industriemaschinen usw., sowie ein Verfahren zur Herstellung des besagten Stahls.
  • Stand der Technik
  • Maschinenbauteile müssen verschiedenen Anforderungen hinsichtlich der Ermüdungsfestigkeit, der Lebensdauer der Bearbeitbarkeit usw. gerecht werden. Insbesondere wird die Ermüdungsfestigkeit immer wichtiger wegen des Trends hin zu schwereren Belastungen und höherer Geschwindigkeit im Zusammenhang mit den Anforderungen einer höheren Leistung von Industriemaschinen und Fahrzeugen. Es wurden Untersuchungen durchgeführt, um einen Stahl mit einer höheren Ermüdungsfestigkeit, Lebensdauer, Bearbeitbarkeit usw. zu entwickeln.
  • Um die Ermüdungsfestigkeit zu verbessern, wurde ein herkömmliches Verfahren vorgeschlagen, bei dem ein Legierungselement, wie Ni oder Mo, in einer geeigneten Menge zugesetzt wird, um die Materialfestigkeit zu erhöhen. Bei einigen Anwendungen wurde ein anderes herkömmliches Verfahren vorgeschlagen, bei dem spezielle Schmelzmethoden, wie VAR oder ESR verwendet wird, um die Textur des Festkörpers zu beeinflussen und die Menge an nichtmetallischen Einschlüssen zu vermindern.
  • Dennoch kann bei einigen Anwendungen durch das herkömmliche Verfahren eines einfachen Zusatzes eines Legierungselements eine ausreichend lange Lebensdauer nicht erzielt werden. Darüber hinaus ist dieses Verfahren kostenintensiv und nicht für die Massenproduktion geeignet.
  • Die JP-A-59074262 offenbart einen Getriebestahl, welcher folgende Zusammensetzung in Gew.-% umfaßt, 0,15-0,40% von C, nicht mehr als 0,35% von Si, nicht mehr als 0,55% von Mn, nicht mehr als 0,020% von P, nicht mehr als 0,020% von S, 0,3-2,0% von Cr, 0,020%-0,080% von Alb 0,010%-0,030 % von N, nicht mehr als 15 ppm. von O, eventuell ein Element oder Elemente einer Gruppe, bestehend aus nicht mehr als 5,0 % Ni und nicht mehr als 0,5% von Mo, wobei der Rest aus Eisen und unvermeidbaren Verunreinigungen gebildet ist.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen einsatzgehärteten Stahl sowie ein Verfahren zum Frischen eines einsatzgehärteten Stahles anzugeben. Es wurde festgestellt, daß ein bestimmter Minimalgehalt an Mn als Bestandteil des Stahls notwendig ist, um die Deoxidations- und Entschwefelungseigenschaften sowie die Härtbarkeit zu verbessern.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung wurde hinsichtlich dieser Überlegungen gemacht und basiert auf verschiedenen Untersuchungen zum Einfluß verschiedener Legierungselemente auf die Ermüdungsfestigkeit eines so hergestellten einsatzgehärteten Stahls. Auf der Grundlage derartiger Studien wurde festgestellt, daß die Sauberkeit des Stahls sehr wichtig ist, z. B. erniedrigen allein Spuren an Sauerstoff- und Schwefeleinschlüssen in beträchtlicher Weise die Ermüdungsfestigkeit und es wurde weiter festgestellt, daß andere Verunreinigungen die Ermüdungsfestigkeit beeinträchtigen.
  • Entsprechend der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Frischen eines einsatzgehärteten Stahls zur Verfügung gestellt, welcher aus 0,10-0,30 Gew.-% Kohlenstoff, nicht mehr als 0,50 Gew.-% Silizium, 0,59-1,50 Gew.-% Mangan, nicht mehr 0,012 Gew.-% Phosphor, nicht mehr als 0,009 Gew.-% Schwefel, 0,020-0,040 Gew.-% Aluminium, nicht mehr als 0,0010 Gew.-% Sauerstoff, 0,0100-0,0200 Gew.-% Stickstoff und einem Teil oder Teilen aus der Gruppe, bestehend aus 0,20-1,50 Gew.-% Chrom, 0,10-0,35 Gew.-% Molybdän und 0,20-3,0 Gew.-% Nickel, gegebenenfalls ein Teil oder Teile aus der Gruppe, bestehend aus 0,03-0,10 Gew.-% Vanadium und 0,03-0,10 Gew.-% Niobium, wobei der Rest Eisen zusammen mit den unvermeidlichen Beimischungen ist, wobei das Verfahren umfaßt:
  • (i) Schmelzen des Stahls in einem Schmelzofen, um den Stahl oxidativ zu entzundern;
  • (ii) Ausgießen des Stahls in einen separaten Behälter, Entschwefeln des geschmolzenen Stahls und Absorbieren und Entfernen der Schlacke, die Oxide aus dem Stahl enthält und oben auf dem geschmolzenen Stahl schwimmt, an einem Schlackenabsauger;
  • (iii) reduzierendes Vergüten des Stahls durch starkes Bewegen des geschmolzenen Stahls in Anwesenheit einer hochbasischen Schlacke, die eine Basizität von nicht weniger als 3 hat, während die Temperatur des Stahlbades durch Elektrodenheizung eingestellt wird, wobei das Vergüten in Inertatmosphäre durchgeführt wird, die unter höherem als normalem Druck steht;
  • (iv) Vakuumentgasung des Stahls mit einer Zirkulationsvakuumentgasungsvorrichtung, die während zwei Drittel der Behandlung eine starke Zirkulation und während einem Drittel der Behandlung schwache Zirkulation bewirkt, und
  • (v) reduzierende Vergütung des Stahls durch schwaches Bewegen des geschmolzenen Stahls in einer Reduktionsatmosphäre bei Normaldruck, wobei die Behandlung dadurch die Menge an Phosphor, Schwefel, Sauerstoff, Stickstoff und Aluminium auf nicht mehr als 0,012 Gew.-%, nicht mehr als 0,009 Gew.-%, nicht mehr als 0,001 Gew.-%, 0,0100-0,0200 Gew.-% bzw. 0,020-0,040 Gew.-% herabsetzt.
  • Auf der Grundlage dieser Erkenntnisse wird entsprechend der vorliegenden Erfindung ein Sauerstoffgehalt auf 0,0010% oder weniger eingestellt, welcher dem minimalen Stauerstoffgehalt entspricht, der mittels der geläufigen Reinigungstechnik der Vakuumentgasung erreichbar ist, ein Schwefelgehalt wird auf 0,009% oder weniger eingestellt, welcher beträchtlich geringer ist als der von herkömmlichem Stahl, und der Gehalt des Verunreinigungselements P wird gleichfalls auf 0,012% oder weniger eingestellt, so daß der Gehalt an nichtmetallischen Einschlüssen im Stahl stark vermindert wird und damit eine hervorragende Zeitstand- oder Ermüdungsfestigkeit erhalten wird.
  • Ein einsatzgehärteter Stahl, welcher entsprechend des erfindungsgemäßen Verfahrens hergestellt wurde, besteht aus 0,10- 0,30 Gew.-% Kohlenstoff, nicht mehr als 0,50 Gew.-% Silizium, 0,59-1,50 Gew.-% Mangan, nicht mehr als 0,012 Gew.-% Phosphor, nicht mehr als 0,009 Gew.-% Schwefel, 0,020-0,040 Gew.-% Aluminium, nicht mehr als 0,0010 Gew.-% Sauerstoff, 0,100-0,200 Gew.-% Stickstoff, ein Teil oder Teile aus der Gruppe, bestehend aus 0,20-1,50 Gew.-% Chrom, 0,10-0,35 Gew.-% Molybdän und 0,20-3,0 Gew.-% Nickel, gegebenenfalls ein Teil oder Teile aus der Gruppe, bestehend aus 0,03-0,10 Gew.-% Vanadium und 0,03-0,10 Gew.-% Niobium, wobei der Rest Eisen und unvermeidliche Beimengungen ist, wobei der Stahl eine Nenn- Walzermüdungsfestigkeit B&sub1;&sub0; von 4,1-10,5·10&sup7; und eine mittlere Walzermüdungsfestigkeit B&sub5;&sub0; von 9,7-24,6·10&sup7; nach der Aufkohlung, gefolgt von Abschrecken und Anlassen, aufweist.
  • Da der erfindungsgemäße Stahl einen sehr geringen Gehalt an Verunreinigungen aufweist, zeigt eine eine hervorragende Kaltbearbeitbarkeit.
  • Bei dem Verfahren des Frischens eines hochreinen, einsatzgehärteten Stahls mit einem geringen Gehalt an Sauerstoff, Schwefel und Phosphor entsprechend der vorliegenden Erfindung werden gute Stahlrohstoffe ausgewählt und nach der oxidierenden Reinigung in einem elektrischen Ofen in eine Gießpfanne gefüllt. Der geschmolzene Stahl wird während des Umfüllens in die Gießpfanne oder auch danach einer Entphosphorisierung unterzogen.
  • Die Oxidschlacke auf dem geschmolzenen Stahl wird durch einen Schlackenabsauger abgesaugt. Eine sehr basische Schlacke mit eine Basizität von 3 oder mehr (eine reduzierende Schlacke mit hervorragenden Entschwefelungseigenschaften, wobei FeO + MnO ≤ 0,5 Gew.-% und CaO/SiO&sub2;/Al&sub2;O&sub3; = 0,3 bis 0,4 ist) wird durch elektrisches Aufheizen hergestellt. Die reduzierende Reinigung wird durchgeführt, um den Betrag an S auf 0,009 Gew.-% oder weniger, den Gehalt an O auf 0,020 Gew.-% oder weniger und den geringen Gehalt an P zu erniedrigen, während die Temperatur des Bades kontrolliert wird, wobei in der Anwesenheit der hochbasischen Schlacke ein inertes Gas durch doppelt poröse Steine eingeleitet wird und der geschmolzene Stahl stark gerührt wird. Im Anschluß daran wird eine Vakuumentgasungsvorrichtung derart eingesetzt, daß eine kräftige Strömung während zwei Drittel der gesamten Behandlungszeit hervorgerufen wird, während eine schwache Strömung während ein Drittel der gesamten Behandlungszeit hervorgerufen wird, und damit eine weitere Verminderung der Beträge an O, N und H erzielt wird. Die reduzierende Säuberung wird dann bei einem schwachen Umrühren des geschmolzenen Stahls in einer reduzierenden Atmosphäre bei einem Druck höher als der Normaldruck durchgeführt, um zu gewährleisten, daß kleine Einschlüsse aufschwimmen und entfernt werden können. Anschließend wird der Guß unter Abschluß durchgeführt, um weitgehend den Sauerstoff auf einen Gehalt von 0,0010 Gew.-% oder weniger zu verringern, den S-Gehalt auf 0,009 Gew.-% oder weniger und den P-Gehalt auf 0,0012 Gew.-% oder weniger zu reduzieren, womit diese wesentlich geringer sind als in herkömmlichen Stählen, um einen sehr reinen einsatzgehärteten Stahl zur Verfügung zu stellen, welcher nur einen geringen Gehalt an nichtmetallischen Einschlüssen aufweist.
  • Die Gründe für die Einschränkung des Gehalts der entsprechenden Bestandteile des erfindungsgemäßen Stahls wird im folgenden beschrieben.
  • Kohlenstoff ist ein wichtiges Element, welches eingebaut werden muß, um eine Kernhärte bei der Aufkohlungshärtung zu erzielen. Um eine Härte HRC von 30 bis 45 zu erzielen, um die erforderliche Ermüdungsfestigkeit in einem Getriebe, einer Welle oder ähnlichem zu erzielen, muß Kohlenstoff in einem Gehalt von wenigstens 0,10% oder mehr enthalten sein. Sofern C in einem größeren Gehalt enthalten ist, wird die Bearbeitbarkeit und die Schlagzähigkeit nach der Aufkohlung erniedrigt. Aus diesem Grund wird die Obergrenze des C-Gehalts im Stahl auf 0,30% eingestellt. Der C-Gehalt beträgt vorzugsweise 0,25% oder weniger.
  • Silizium ist ein notwendiges Element zur Verbesserung der Deoxidationseigenschaften sowie der Härtbarkeit. Wenn Si in einer Menge enthalten ist, welche 0,50% übersteigt, wird die Bearbeitbarkeit, z. B. die spanabhebende Formgebung, verschlechtert oder es bildet sich eine abnormale Aufkohlschicht nach der Aufkohlung. Aus diesem Grund beträgt die Obergrenze des Si-Gehalts 0,50%. Der Si-Gehalt beträgt vorzugsweise 0,35% oder weniger.
  • Mangan ist ein Element, welches notwendig ist, um die Deoxidations- und die Entschwefelungseigenschaften sowie die Härtbarkeit zu verbessern. Wenn Mn in einer Menge von mehr als 1,50% enthalten ist, wird eine Verschlechterung der Bearbeitbarkeit des hergestellten Stahls hervorgerufen. Daher beträgt die Obergrenze des Mn-Gehalts 1,50%.
  • Chrom ist ein Element, welches die Härtbarkeit und die Festigkeit nach der Härtung und Temperung verbessert. Sofern Cr einer aufzukohlenden Stahlkomponente zugesetzt wird, verbessert dieses die Festigkeit und die wirksame Aufkohlungstiefe der Aufkohlungsschicht. Um diesen Effekt zu erzielen, muß der Cr-Gehalt 0,20% oder mehr betragen. Daher beträgt die Untergrenze des Cr-Gehalts 0,20%.
  • Wenn der Cr-Gehalt 1,50% übersteigt, neigt der Stahl jedoch dazu, bei der Aufkohlung zu stark aufgekohlt zu werden, was Probleme verursacht. Daher beträgt die Obergrenze des Cr-Gehalts 1,50%.
  • Nickel ist ein Element, welches zur Verbesserung der Zähigkeit eines Stahls nach der Härtung und dem Tempern beiträgt. In der vorliegenden Erfindung wird Ni in einer Menge von 0,20 % oder mehr zugesetzt in Abhängigkeit der erforderlichen Härtbarkeit und Festigkeit. Wenn der Ni-Gehalt zu hoch ist, bleibt zuviel Rest Austentit in der Aufkohlungsschicht nach der Aufkohlung zurück, wobei die Oberflächenhärte abnimmt. Daher und da Nickel ein teueres Element ist, wird die Obergrenze des Nickelgehalts auf 3.00% aus wirtschaftlichen Gründen eingestellt.
  • Molybdän ist ein Element, welches eine Verbesserung der Härtbarkeit und der Zähigkeit nach dem Tempervorgang bewirkt. Wenn Mo bei einer aufgekohlten Stahlkomponente zugesetzt ist, verbessert es die Härte und die wirksame Aufkohlungstiefe der Aufkohlungslage des so hergestellten Stahls. Entsprechend der vorliegenden Erfindung ist Mo in einer geeigneten Menge in bezug auf die erforderliche Härtbarkeit, Festigkeit und in bezug auf die erforderlichen Aufkohlungseigenschaften enthalten. Die Untergrenze des Mo-Gehalts zum Erreichen einer erwarteten hohen Festigkeit wird auf 0,10% eingestellt. Wenn der Mo-Gehalt zu groß ist, entsteht ein Karbid in der Aufkohlungsschicht und der Betrag an Restaustentit steigt, was unvorteilhafte Wirkungen verursacht. Daher wird die Obergrenze des Mo-Gehalts auf 0,35% eingestellt.
  • Aluminium ist ein Element, welches als Deoxidationsmittel beim Schmelzen dient, verbindet sich mit Stickstoff zu AlN im geschmolzenen Stahl und verhindert Kornwachstum während des Aufkohlens und bewirkt feine Körner. Wenn der Al-Gehalt geringer als 0,020% ist, kann diese Wirkung nicht erzielt werden; wenn der Al-Gehalt 0,040% übersteigt, entstehen große Mengen an Aluminiumoxideinflüssen, welchen die Sauberkeit oder die spanabhebende Bearbeitbarkeit des Stahls verschlechtern. Daher wird der Al-Gehalt auf 0,020-0,040% eingestellt.
  • Stickstoff ist ein Element, welches sich mit Aluminium zu AlN verbindet und Kornwachstum während des Aufkohlens verhindert. Wenn das gesamte Al, welches im Stahl enthalten ist, dazu verwendet wird, AlN zu bilden, muß der N-Gehalt 0,0100% oder mehr betragen. Daher wird die Untergrenze des H-Gehalts auf 0,0100% eingestellt. Wenn der N-Gehalt 0,0200% übersteigt, verschlechtert sich die Zähigkeit des Stahls. Daher wird die Obergrenze des N-Gehalts auf 0,0200% eingestellt.
  • Sauerstoff ist ein Element, welches Oxideinschlüsse bildet, welche den Scherwiderstand eines Getriebes und ähnliches erniedrigen und ungünstig für die Bearbeitbarkeit, wie z. B. die spanabhebende Bearbeitung, sind. Die Obergrenze des Sauerstoffgehalts wird auf 0,0010% eingestellt.
  • Phosphor ist ein Element, welches leicht zu Segregationen im hergestellten Stahl in Form einer bandartigen Struktur führt. Wenn P Segregationen an den Korngrenzen bildet, versprödet der Stahl. Daher wird die Obergrenze von P auf 0,012% eingestellt.
  • Schwefel ist ein Element, welches hauptsächlich in der Form von Sulfiden vorkommt und trägt zur Verbesserung der spanabhebenden Bearbeitbarkeit bei. Wenn der Schwefelgehalt hoch ist, wird jedoch eine Anisotropie im hergestellten Stahl beobachtet oder die Sauberkeit des Stahls wird erniedrigt, was die Ermüdungsfestigkeit ungünstig beeinflußt. Daher wird die Obergrenze des S-Gehalts auf 0,009% eingestellt.
  • Vanadium und Niob sind Elemente, welche das Kornwachstum während der Aufkohlung verhindern, indem sie Karbo-Nitride in ähnlicher Weise wie AlN bilden. Um diesen gewünschten Effekt hervorzurufen, ist es notwendig, daß V und/oder Nb im Stahl in einer Menge von 0,03% oder mehr enthalten sind. Sofern jedoch diese Elemente in höheren Mengen als 0,01% im Stahl enthalten sind, verbinden sie sich mit C im Stahl und führen so zu einer Herabsetzung der Härtbarkeit. Daher wird die Obergrenze für die Elemente auf 0,10% eingestellt.
  • Die beste Art der Durchführung der Erfindung
  • Die kennzeichnenden Merkmale des erfindungsgemäßen Stahls werden durch Beispiele im Vergleich zu vergleichbaren herkömmlichen Stählen beschrieben. Der erfindungsgemäße Stahl wird durch Schmelzen in Übereinstimmung mit dem Herstellungsverfahren, welches durch die vorliegende Erfindung offenbart ist, hergestellt.
  • Die Tabelle 1 zeigt die chemischen Bestandteile von Stahlproben. Tabelle 1 Chemische Zusammensetzung
  • In Tabelle 1 sind die Stähle A bis K erfindungsgemäße Stähle, die Stähle L und M sind Vergleichsstähle und die Stähle N bis Q sind herkömmliche Stähle.
  • Tabelle 2 zeigt die Ergebnisse von Experimenten zur Ermittlung der Walzermüdungsfestigkeit, der Oberflächenhärte, der inneren Härte und der wirksamen Aufkohlungstiefe für die Probestücke, wobei diese einen Durchmesser von 60 mm und eine Länge 10 mm aufweisen und aus Probestählen erhalten wurden, wie sie in Tabelle 1 aufgeführt sind, wobei diese Probestücke unter Aufkohlungsbedingungen von 0,90% Kohlenstoffpotential und eine Aufkohlungstemperatur von 930ºC für 5 Stunden, einer Haltezeit von 20 min bei 850ºC aufgekohlt wurden, im Ölbad abgeschreckt und bei 160ºC für 90 min getempert wurden.
  • Die Walzermüdungsfestigkeit wurde gemessen unter Verwendung eines Mori-Walzermüdungstesters. Die wirksame Aufkohlungstiefe wurde durch eine Entfernung zwischen der Oberfläche und dem Punkt ermittelt, bei dem die Festigkeit größer als Hv 531 betrug. Tabelle 2 Walzermüdungsfestigkeit Oberflächenhärte innere Härte wirksame aufgekohlte Einsatzhärttiefe
  • Wie Tabelle 2 zu entnehmen ist, beträgt die Walzermüdungsfestigkeit der betreffenden herkömmlichen Stähle N bis Q, deren Nennlebensdauer (B&sub1;&sub0;) 0,95 bis 1,83·10&sup7; und deren durchschnittliche Lebensdauer (B&sub5;&sub0;) 1,23 bis 2,66·10&sup7;. Im Gegensatz dazu wird durch eine Minimierung des O oder S oder ähnlicher Gehalte bei den Stählen A bis K der vorliegenden Erfindung Oxid oder Sulfideinschlüsse vermindert und damit eine wesentlich höhere Walzermüdungsfestigkeit gegenüber herkömmlichen Stählen erzielt. So betragen nämlich die Nennlebensdauern (B&sub1;&sub0;) 4,10 bis 10,5·10&sup7; und die durchschnittliche Lebensdauer (B&sub5;&sub0;) betragen 9,7 bis 24,6·10&sup7;.
  • Die Vergleichsstähle L und M zeigen hinsichtlich ihrer Nennlebensdauer (B&sub1;&sub0;) eine leichte Erhöhung von 2,12·10&sup7; und 2,58·10&sup7; und durchschnittliche Lebensdauer (B&sub5;&sub0;) von 2,77·10&sup7; und 5,63·10&sup7; im Vergleich zu den herkömmlichen Stählen aufgrund höherer S- und O-Gehalte gegenüber den erfindungsgemäßen Stählen. Dennoch sind sowohl die Nenn- als auch die durchschnittlichen Lebensdauern der Stähle L und M geringer als die der vorliegenden Erfindung.
  • Tabelle 3 zeigt die Ergebnisse eines Versuchs zur Ermittlung der Warmschmiedeeigenschaften der Probestücke, wobei die Probestücke aus den Probestählen, wie sie in Tabelle 1 dargestellt sind, in einer Richtung senkrecht zur Walzrichtung geschnitten wurden und durch Luftkühlung nach einer Erhitzung unter Bedingungen von 920ºC für 1 Stunde normalisiert wurden. Die Warmschmiedeeigenschaft wurde durch eine Verringerung einer Fläche ermittelt, wenn Probestücke für den Dehnungstest, welche einen Durchmesser von 6 mm aufweisen, verformt und einem Dehnungstest unter Dehnungsbedingungen bei 700º und einer Dehnungsrate E = 10 s&supmin;¹ ausgesetzt werden. Tabelle 3 Verringerung der Fläche
  • Wie aus Tabelle 3 zu erkennen ist, zeigen die Stähle N und P als herkömmliche Stähle mit Cr und Mo eine Verringerung der Fläche von 74 beziehungsweise 75%, die Vergleichsstähle L und M weisen eine Verringerung der Fläche von 79 beziehungsweise 77% auf. Im Gegensatz dazu zeigen alle erfindungsgemäßen Stähle A bis K eine starke Verringerung der Fläche von 84% oder mehr und sind damit mit einer hervorragenden Warmschmiedefähigkeit ausgestattet.
  • Tabelle 4 zeigt die Ergebnisse eines Versuchs zur Ermittlung der Austenitkorngröße der Proben, welche in Tabelle 1 aufgeführt sind, wobei die Probenstähle unter Aufkohlungsbedingungen bei Temperaturen von 930ºC für 6 Stunden, 950ºC für 5 Stunden und 970ºC für 4 Stunden aufgekohlt wurden.
  • Hinsichtlich der Walztemperatur wurden die herkömmlichen Stähle N bis Q bis 1050ºC gewalzt und die erfindungsgemäßen Stähle A bis K sowie die Vergleichsstähle L und M wurden bei 1200ºC gewalzt. Tabelle 4 Korngröße
  • Wie der Tabelle 4 entnommen werden kann, ist das Kornwachstum der herkömmlichen Stähle N bis Q und der Vergleichsstähle L und M beträchtlich bei Aufkohlung bei hohen Temperaturen von 950 und 970ºC. Im Gegensatz dazu ist das Kornwachstum der erfindungsgemäßen Stähle A bin K schwach, auch wenn die Stähle hohen Aufkohlungstemperaturen von 950 bis 970ºC ausgesetzt werden. In dieser Hinsicht zeigen die erfindungsgemäßen Stähle eine hervorragende Hochtemperaturaufkohlungseigenschaft.
  • Fig. 5 zeigt die Ergebnisse eines Versuchs zur Ermittlung der Ermüdungsfestigkeit, der inneren Härte und der wirksamen Aufkohlungstiefe der Versuchsstücke, welche aus den Stählen A bis Q, wie sie in Tabelle 1 gezeigt sind, hergestellt wurden. Die Versuchsstücke wurden derart hergestellt, daß sie einen glatten Anteil von 8 mm aufweisen, und sie wurden der Aufkohlung, dem Abschrecken und dem Anlassen in derselben Art und Weise wie bei den Versuchen zur Ermittlung der Walzermüdungsfestigkeit, wie in Tabelle 2 gezeigt, ausgesetzt, außer den Aufkohlungsbedingungen von 930ºC für 3 Stunden.
  • Die Ermüdungsfestigkeit wurde ermittelt, indem eine Ono- Umlaufbiegefestigkeitsuntersuchungsvorrichtung verwendet wurde. Die wirksame Aufkohlungstiefe wurde als Abstand von der Oberfläche bis zu einem Punkt, an dem die Härte mehr als Hv 531 betrug, ermittelt. Tabelle 5 Haltbarkeitsdauer innere Härte wirksame Aufkohlungstiefe
  • Wie Tabelle 5 entnommen werden kann, zeigt der herkömmliche Stahl N, welcher nur Cr zusammen mit Ni, Cr und Mo eine Haltbarkeitsdauer von 55,5·10&sup7; und die Vergleichsstähle L und M weisen Haltbarkeitsdauern von 57,2·10&sup7; und 58,7·10&sup7; auf. Im Gegensatz dazu zeigen dies erfindungsgemäßen Stähle A und B Haltbarkeitsdauern von 63,8·10&sup7; und 66,2·10&sup7; und haben damit eine stark verbesserte Ermüdungsfestigkeit im Vergleich zu den herkömmlichen Stählen.
  • Die erfindungsgemäßen Stähle C und D, welche Cr und Mo enthalten, zeigen eine bessere Haltbarkeitsdauer als der herkömmliche Stahl P und die erfindungsgemäßen Stähle E und F, welche Ni, Cr und Mo enthalten, zeigen eine bessere Haltbarkeitsdauer als der herkömmliche Stahl Q. Daher verbessert die vorliegende Erfindung die Ermüdungsfestigkeit von Cr, Cr-Mo, und Mo-Stählen.
  • Wie oben ausgeführt wurden entsprechend der vorliegenden Erfindung die S- und O-Gehalte oder ähnliches im Stahl minimiert, die Gehalte an Sauerstoff oder Schwefeleinschlüssen im Stahl wurden reduziert und die Sauberkeit des Stahls wurde daher entscheidend verbessert. Als ein Ergebnis wurde die Ermüdungsfestigkeit, die Haltbarkeitsdauer und die Warmschmiedeeigenschaften der Stahlbauteile stark verbessert. Die vorliegende Erfindung stellt einen einsatzgehärteten Stahl hoher Qualität bereit, welcher für Fahrzeuge, Industriemaschinen und ähnliches geeignet ist, sowie ein Verfahren zur Herstellung desselben, welches eine hohe praktische Anwendbarkeit aufweist.

Claims (2)

1. Verfahren zum Frischen von einsatzgehärtetem Stahl aus 0,10-0,30 Gew.-% Kohlenstoff, nicht mehr als 0,50 Gew.-% Silizium, 0,59-1,50 Gew.-% Mangan, nicht mehr als 0,012 Gew.-% Phosphor, nicht mehr als 0,009 Gew.-% Schwefel, 0,020-0,040 Gew.-% Aluminium, nicht mehr als 0,0010 Gew.-% Sauerstoff, 0,0100-0,0200 Gew.-% Stickstoff und einem Teil oder Teilen aus der Gruppe, bestehend aus 0,20-1,50 Gew.-% Chrom, 0,10-0,35 Gew.-% Molybdän und 0,20-3,0 Gew.-% Nickel, gegebenenfalls ein Teil oder Teile aus der Gruppe, bestehend aus 0,03-0,10 Gew.-% Vanadium und 0,03- 0,10 Gew.-% Niobium, wobei der Rest Eisen zusammen mit den unvermeidlichen Beimischungen ist, wobei das Verfahren umfaßt:
(i) Schmelzen des Stahls in einem Schmelzofen, um den Stahl oxidativ zu entzundern;
(ii) Ausgießen des Stahls in einen separaten Behälter, Entschwefeln des geschmolzenen Stahls und Absorbieren und Entfernen der Schlacke, die Oxide aus dem Stahl enthält und oben auf dem geschmolzenen Stahl schwimmt, an einem Schlackenabsauger;
(iii) reduzierendes Vergüten des Stahls durch starkes Bewegen des geschmolzenen Stahls in Anwesenheit einer hochbasischen Schlacke, die eine Basizität von nicht weniger als 3 hat, während die Temperatur des Stahlbades durch Elektrodenheizung eingestellt wird, wobei das Vergüten in Inertatmosphäre durchgeführt wird, die unter höherem als normalem Druck steht;
(iv) Vakuumentgasung des Stahls mit einer Zirkulationsvakuumentgasungsvorrichtung, die während zwei Drittel der Behandlung eine starke Zirkulation und während einem Drittel der Behandlung schwache Zirkulation bewirkt, und
(v) reduzierende Vergütung des Stahls durch schwaches Bewegen des geschmolzenen Stahls in einer Reduktionsatmosphäre bei Normaldruck, wobei die Behandlung dadurch die Menge an Phosphor, Schwefel, Sauerstoff, Stickstoff und Aluminium auf nicht mehr als 0,012 Gew.-%, nicht mehr als 0,009 Gew.-%, nicht mehr als 0,001 Gew.-%, 0,0100-0,0200 Gew.-% bzw. 0,020-0,040 Gew.-% herabsetzt.
2. Einsatzgehärteter Stahl, hergestellt nach dem Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei der Stahl aus 0,10-0,30 Gew.-% Kohlenstoff, nicht mehr als 0,50 Gew.-% Silizium, 0,59-1,50 Gew.-% Mangan, nicht mehr als 0,012 Gew.-% Phosphor, nicht mehr als 0,009 Gew.-% Schwefel, 0,020-0,040 Gew.-% Aluminium, nicht mehr als 0,0010 Gew.-% Sauerstoff, 0,100-0,200 Gew.-% Stickstoff, ein Teil oder Teile aus der Gruppe, bestehend aus 0,20-1,50 Gew.-% Chrom, 0,10-0,35 Gew.-% Molybdän und 0,20-3,0 Gew.-% Nickel, gegebenenfalls ein Teil oder Teile aus der Gruppe, bestehend aus 0,03-0,10 Gew.-% Vanadium und 0,03-0,10 Gew.-% Niobium, besteht, wobei der Rest Eisen und unvermeidliche Beimengungen ist, wobei der Stahl eine Nenn-Walzermüdungsfestigkeit B&sub1;&sub0; von 4,1-10,5·10&sup7; und eine mittlere Walzermüdungsfestigkeit B&sub5;&sub0; von 9,7-24,6·10&sup7; nach der Aufkohlung, gefolgt von Abschrecken und Anlassen, aufweist.
DE86904950T 1985-09-02 1986-08-22 Einsatzgehärteter stahl und verfahren zu seiner herstellung. Expired - Lifetime DE3685816T4 (de)

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JP60193661A JPS6254064A (ja) 1985-09-02 1985-09-02 高品質肌焼鋼の製造法

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DE3685816T2 DE3685816T2 (de) 1993-02-04
DE3685816T4 true DE3685816T4 (de) 1994-02-10

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Families Citing this family (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01247561A (ja) * 1988-03-30 1989-10-03 Sanyo Special Steel Co Ltd 高強度高靭性肌焼鋼
US5055018A (en) * 1989-02-01 1991-10-08 Metal Research Corporation Clean steel
JPH0759733B2 (ja) * 1989-02-10 1995-06-28 新日本製鐵株式会社 浸炭用鋼
JPH0445244A (ja) * 1990-06-09 1992-02-14 Aichi Steel Works Ltd 疲労強度の優れた迅速窒化用鋼
US5256219A (en) * 1990-10-24 1993-10-26 Mannesmann Aktiengesellschaft Steel reinforcement tube
DE4234192C2 (de) * 1992-10-10 1996-01-11 Gutehoffnungshuette Man Hoch belastbare Vollräder und Radreifen für Schienen-Triebfahrzeuge und Wagen
JPH0826432B2 (ja) * 1993-03-19 1996-03-13 愛知製鋼株式会社 高品質肌焼鋼
WO1998050594A1 (en) * 1997-05-08 1998-11-12 The Timken Company Steel compositions and methods of processing for producing cold-formed and carburized components with fine-grained microstructures
KR100338707B1 (ko) * 1997-12-27 2002-09-05 주식회사 포스코 고강도시트파일용강의제조방법
FR2780418B1 (fr) * 1998-06-29 2000-09-08 Aubert & Duval Sa Acier de cementation a temperature de revenu eleve, procede pour son obtention et pieces formees avec cet acier
JP3417878B2 (ja) * 1999-07-02 2003-06-16 株式会社神戸製鋼所 伸びフランジ性および疲労特性に優れた高強度熱延鋼板およびその製法
JP3932102B2 (ja) * 2001-07-17 2007-06-20 大同特殊鋼株式会社 肌焼鋼及びこれを用いた浸炭部品
JP4884802B2 (ja) * 2006-03-03 2012-02-29 株式会社神戸製鋼所 高清浄鋼の製造方法
JP4618189B2 (ja) * 2006-04-24 2011-01-26 住友金属工業株式会社 ボールケージ用高強度肌焼鋼管
JP5071038B2 (ja) * 2007-10-22 2012-11-14 住友金属工業株式会社 Cvjボールケージ用鋼
US20160060744A1 (en) * 2013-04-18 2016-03-03 Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation Case-hardening steel and case-hardened steel member
US9771634B2 (en) 2014-11-05 2017-09-26 Companhia Brasileira De Metalurgia E Mineração Processes for producing low nitrogen essentially nitride-free chromium and chromium plus niobium-containing nickel-based alloys and the resulting chromium and nickel-based alloys
US10041146B2 (en) 2014-11-05 2018-08-07 Companhia Brasileira de Metalurgia e Mineraçäo Processes for producing low nitrogen metallic chromium and chromium-containing alloys and the resulting products
RU2740949C1 (ru) * 2019-07-22 2021-01-21 Сергей Анатольевич Ботников Способ получения суперчистой стали, раскисленной алюминием, для производства высококачественной металлопродукции
CN113969375B (zh) * 2021-10-29 2022-04-26 建龙北满特殊钢有限责任公司 一种含硫含铝钢的制备方法
CN114875313A (zh) * 2022-04-26 2022-08-09 湖南华菱湘潭钢铁有限公司 一种温锻齿轮钢及其生产方法
CN115537633B (zh) * 2022-08-30 2023-03-21 成都先进金属材料产业技术研究院股份有限公司 一种热作模具钢及其生产方法

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3366471A (en) * 1963-11-12 1968-01-30 Republic Steel Corp High strength alloy steel compositions and process of producing high strength steel including hot-cold working
US3867132A (en) * 1969-07-11 1975-02-18 Republic Steel Corp Method of deslagging molten metal
JPS5810962B2 (ja) * 1978-10-30 1983-02-28 川崎製鉄株式会社 圧縮性、成形性および熱処理特性に優れる合金鋼粉

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