WO2012048917A1 - Vergütungsstahl, seine verwendung als stangenmaterial, gewindespindel, zahnstange, zahnstangenelemente und verfahren zu deren herstellung - Google Patents

Vergütungsstahl, seine verwendung als stangenmaterial, gewindespindel, zahnstange, zahnstangenelemente und verfahren zu deren herstellung Download PDF

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Definitions

  • PAYMENT STEEL, ITS USE AS ROD MATERIAL, THREADED SPINDLE, RACK, DENTAL ELEMENTS AND METHOD FOR THE PRODUCTION THEREOF
  • This invention relates to a heat-resistant tempering steel and bar stock formed therefrom, and to methods of making a lead screw and a rack and pinion member from this bar stock.
  • tempered steels are suitable for hardening with subsequent tempering.
  • a tempered steel can be an alloyed steel.
  • An alloy is described by the percentages by mass of its components are given. The percentages given to describe the present invention are measures indicating the percentage of total weight.
  • the tempered steels include steels for surface hardening according to DIN 17212. In the case of partial hardening tion - in the surface layer of the component - only the surface layer on a martensitic microstructure, wherein the core has a compensation structure.
  • Hardening refers to the process of rapid cooling out of the austenite area, with transformation of austenite into martensite.
  • tempering is meant heating after previous curing to a temperature below "Ad”. This can be done with the aim of a tempering treatment or to reduce internal tensions in the structure.
  • Ac1 denotes the first transformation point during the heating of the steel. This transition point marks the beginning of alpha-gamma conversion (beginning of austenite formation).
  • Bar material refers in particular bars with any cross-sectional profile, such as rectangular profiles and round profiles. The length of the bars can vary depending on the use, lengths up to several meters in length are possible.
  • a known tempered steel Cf53 with the material number 1.21 13 will be normally annealed or GKZ annealed for subsequent processing.
  • a uniform microstructure with fine grain should be formed in the material. It is used for eliminating uneven and rough structures.
  • GKZ annealing focuses on the change in elongation at break and hardness.
  • the strip-shaped cementite loses its strength and can pursue its pursuit of a body with the smallest possible surface area. It forms granular cementite, so it is also called annealing on spherical cementite (GKZ annealing).
  • GKZ annealing annealing on spherical cementite
  • Soft annealing improves the machinability of steels with a carbon content greater than 0.4 percent by weight.
  • the mentioned tempering steels are often pre-tempered as round bars. With medium and higher diameters - 20 to 40 mm - uneven hardenability or recoverability may be present and consequently inhomogeneous mechanical properties as well as residual stresses and distortion may result.
  • the Cf53 low-alloy tempered steel can only be tempered as a bar stock up to a diameter of less than 20 mm.
  • the tempered rod material has a largely homogenous compensation structure seen over the cross section.
  • the pre-tempered rods can be machined or shaped by forming and finally hardened and tempered. During curing, often only the surface layer is hardened. A defined increase of the mechanical properties tolerated within relatively narrow limits can be achieved by means of a tempering treatment of the rod cross-section. This is a basis for controlled cold forming processes. From the compensation structure, an even better hardenability of the surface layer is possible.
  • the aim of a tempering treatment in the sense of the above application is the generation of uniform mechanical properties.
  • the object of the present invention was to specify a tempering steel which has improved hardenability, in particular of bar stock. According to the invention, this object has been achieved by the tempering steel according to claim 1.
  • the components stated in parts by weight as well as the ratio of titanium to nitrogen can be determined in the analysis - for example spectral analysis - in a known manner.
  • the material according to the invention with the addition of boron in the proportionally stated proportions by weight in conjunction with at least 3.5 parts of titanium to one part of nitrogen makes it possible to provide a heat-resistant tempering steel which is passively coatable and coatable.
  • the tempering steel according to the invention is characterized by a steep drop in the Jominy curve, which is shifted by a factor of 2 away from the end face compared to a comparable known tempering steel. As a result, bar stock up to 40 mm diameter with uniform hardening can be provided.
  • a rod material produced from this inventive tempering steel can be provided as a semi-finished product, whereby diameters of up to 40 mm can be tempered and surface-layered.
  • This bar stock may be annealed to at least 550 MPa yield strength in the core.
  • This rod material is ideal for producing threaded spindles of ball screws or racks of rack and pinion steering. In particular, such racks are subject to particularly high demands as a security component.
  • Surface hardening steels are described in DIN 17212. They are usually cured in the quenched state by local heating and quenching in the edge zone without significantly affecting the strength and toughness properties of the core.
  • the tempered steel Cf 53 is one of these steels. To harden the edge zone, these steels are flame-hardened.
  • the 0.2% yield strength R p o, 2 or yield strength describes that (uniaxial) mechanical stress at which the residual strain related to the initial length of the sample is exactly 0.2% after relief.
  • the core of the bar material refers approximately to the cross-sectional center of the bar stock.
  • the Jominy face quenching test (DIN EN ISO 642) is used to test the hardenability of steel. The highest achievable hardness is determined during quench hardening (hardening) and the course of the hardness in depth at a specific cross section (hardening).
  • a cylindrical steel specimen of 100 millimeters length and 25 millimeters diameter is heated to hardening temperature after the material dependent normalizing, then taken out of the furnace within 5 seconds and at the front side from below for at least 10 minutes with a 20 ° C warm Water jet quenched. Thereafter, the cylinder jacket surface is abraded flat by 0.4 to 0.5 millimeters.
  • the hardness (Rockwell (HRC) or Vickers hardness (1, 5 - 3 - 5 - 7 - 9 - 1 1 - 13 - 15 - 20 - 25 - 30 - ... millimeters) is gradually determined. HV).
  • Annealing steels according to the invention have a carbon content of 0.5% to 0.6% inclusive. Carbon contents outside this range are not provided for the invention. The carbon content is limited due to its influence on the yield stress of the material. Carbon raises the yield stress in sum with other elements. Furthermore, a C content of more than 0.7% practically does not increase the martensite content; a lower limit for the formation of 100% martensite is seen at about 0.5% by weight carbon.
  • the dissolved boron tends to segregate at the grain boundaries due to its high binding energy. This boron segregated at the grain boundaries prevents there the necessary for Ferritkeim Struktur self-diffusion of the iron and diffusion of the carbon. This leads to a shift of the diffusion-controlled conversion to longer conversion times, which consequently causes an increase in the recoverability and hardenability in a positive sense.
  • boron has a high affinity for nitrogen and oxygen. In order to achieve an improvement in the hardenability by dissolved boron, therefore, a binding and excretion of the boron as boron nitride and binding by oxygen must be prevented. The boron must therefore be present in dissolved form in the austenite lattice in order to be effective in the context of the invention.
  • the hardening effect of boron has been known for a long time and is used in case hardening and tempering steels with low and medium carbon contents (up to 0.4%). In these applications, the use of boron achieves the strength and toughness properties comparable to conventional, alloyed steels.
  • the invention is particularly advantageous from an economic point of view: although steels known to improve the recoverability and hardenability may have expensive alloying elements such as chromium, nickel or molybdenum instead of boron in comparatively high concentrations added to the base material Cf53. Alternatively, materials such as 50CrMo4 can be used. In both cases, however, significantly higher costs for the purchase of the base material are to be expected.
  • Nitrogen is basically present in steelmaking. Only by way of exception and with considerable effort can nitrogen-free steels be produced. Steels according to the invention have the lowest possible nitrogen content in order to minimize the required addition of titanium in a ratio of at least 3.5 parts to 1 part of nitrogen. For topical steels according to the invention, an upper limit of 0.035% of nitrogen has proven useful: on the one hand, the required addition of titanium is kept within acceptable limits; On the other hand, the cost of producing a nitrogen-free steel is limited.
  • the inventive tempering steel To avoid the binding of boron by nitrogen titanium in the ratio of titanium to nitrogen in the ratio of 3.5: 1 and greater is included in the inventive tempering steel.
  • the element Ti is even more strongly classified as boron (i.e., is more affine to nitrogen and forms a compound with nitrogen even before boron), so that Ti is well suited for nitrogen bonding.
  • the addition of an alternative nitride former but the addition of titanium has proven to be suitable for economic reasons.
  • the addition of the alloying element aluminum serves to deoxidize the melt and prevent the binding of the boron by oxygen, deoxidation means a withdrawal of oxygen from molten metal.
  • the required for deoxidation of the melt AI concentration is 0.01 - 0.1%.
  • Aluminum is an element that tends to combine with oxygen and is used in de-oxygenated steels for deoxidation (along with silicon). In addition, it also combines with nitrogen in the form of smallest feinkornstabilsierend acting precipitates. These precipitates help to hinder unwanted grain growth in the heat treatment.
  • tempering steel according to the invention can be used for the production of mechanical components which require homogeneous hardenability or hardenability even with relatively large wall thicknesses or diameters and, for example, have to be surface-hardened.
  • tempering steel according to the invention is designed as a rod material and surface hardened and annealed following a forming process, improved uniform hardening is achieved with uniformly tough core compared to other known tempering steels.
  • the rod material produced from the inventive tempering steel can be tempered to at least 550 MPa yield strength.
  • the composition of the known Cf53 is suitable for rolling bearing technology to produce a fully load-bearing martensitic hardened edge layer. Measured against the so-called edge hardening depth, the tempered steel Cf53B according to the invention achieves compliance (600 HV) between 4 mm and under the technical boundary conditions - quenching performance 6 mm measured from one end of a Stirnabreckreckprobe.
  • the structure in the core usually consists of a mixture of pearlite and ferrite with correspondingly low mechanical properties (eg yield strength).
  • Cf53 is a widely used steel for surface hardening or surface hardening. This steel is used for the production of, for example, bolts, screws, gears, shafts, spindles, camshafts, rolling bearings.
  • the following general advantages are obtained with the Cf53B according to the invention: through-hardenability up to a diameter of about 40 mm, a clearly more homogeneous microstructure than with tempered Cf53 even with smaller diameters; a reduction of residual stresses and distortion compared to the conventional tempered Cf53.
  • the modified material Cf53B according to the invention as raw material represents an only slightly expensive alternative to the base material Cf53.
  • Cf53 (1.1213 according to DIN 17212) has a composition of 0.5-0.57% C, 0.15-0.35% Si, 0.5-0.7% Mn, 0.15-0.3% Cr, 0.02-0.08% Al. Boron and titanium are added according to the invention.
  • the inventive tempering steels preferably have a composition of 0.5-0.6% C, 0, -0.35% Si, 0.5-0.9% Mn, 0 -0.3% Cr, alloyed with 0.003% 0.005% boron on; furthermore titanium in the ratio titanium / nitrogen> 3.5: 1 and aluminum from 0.01% to 0.1%.
  • the economically particularly favorable Cf53B according to the invention is suitable for through-hardening and for surface hardening.
  • the chromium content already present in Cf53 improves the properties of the rod material formed from this steel in terms of rolling resistance.
  • the reason for the improved rolling resistance in conjunction with the boron is a finer microstructure.
  • the tempering steel according to the invention can be rolled into rod material with a circular or polygonal cross-section.
  • this bar material can preferably be shaped into threaded spindles of ball screws or into rack and pinion steering racks.
  • Bar steels according to the invention with a diameter of up to about 40 mm can be tempered and have a hoop over the entire cross section. mogenes remuneration structure on.
  • the threaded spindles or toothed racks produced by forming can be surface-hardened and have a martensite structure in the surface layer.
  • a threaded spindle of a ball screw designates a spindle, on the outer circumference of which a helical ball groove wound around the spindle axis for rolling balls is formed.
  • the known profile pass rolling can be used in a favorable manner.
  • the bar steel is inserted into a rolling nip of the rolling tool.
  • the rolling tool has rollers on the lateral surface of which the bar steel to be rolled ball groove profile is formed.
  • the ball groove is rolled into the lateral surface of the workpiece, wherein the workpiece due to the shape of the rolling tool under the rotation of the rollers undergoes an axial feed, so that on the circumference of the Workpiece is helically rolled around the spindle axis spiral ball groove.
  • the threaded spindle can be surface-hardened.
  • the threaded spindles according to the invention are suitable in a particularly advantageous manner for use in an electromechanical steering of a motor vehicle.
  • a rack and pinion steering is often provided.
  • a handlebar is on the one hand connected to a steering wheel and on the other hand provided with a steering pinion.
  • the steering pinion meshes with a toothing of the rack.
  • the rack has in its extension on the threaded spindle.
  • the threaded spindle is part of a ball screw, in which a spindle nut with the interposition of balls in operative engagement with the threaded spindle.
  • An electric motor is connected with its rotor directly or with the interposition of a gear to the spindle nut.
  • the spindle nut rotates.
  • the rotation of the spindle nut is in an axial movement the threaded spindle and thus the rack converted.
  • Steering operations by the driver are supported by the connected electric motor.
  • the rack and the threaded spindle can be integrally connected to a rack member.
  • a toothed rod element of rod material can be provided by forming technology, wherein the toothing of the toothed rack portion and the helically wound ball groove are executed on a common, integrally formed component.
  • the tempering steel provided according to the invention makes it possible to produce slender toothed racks or toothed rack elements.
  • the manufacturers of motor vehicles aim for toothed racks or toothed rack elements with a 0.2% proof stress R p o, 2 of greater than 550 MPa.
  • tempered steels are known which fulfill this requirement, for example the 42CrMo4 tempering steels with a 0.2% yield strength R p0 , 2 of about 900 MPa, or the 50CrMo4; however, these steels are very expensive.
  • the tempering steel according to the invention is significantly less expensive and also meets the requirement for a 0.2% proof stress of well over 550 MPa.
  • Figure 1 shows the hardness profile by one of inventive
  • FIG. 2 shows the hardening depth in a conventional tempering steel and in a tempering steel according to the invention, determined in the end quenching test,
  • Figure 3 shows a combined rack of a rack and pinion steering with
  • FIG. 1 shows the hardness curve on a round rod with a diameter of 28 mm, wherein a modified Cf53 (1.1213 according to DIN 17212) was used as tempering steel according to the invention, to which 0.0033% of boron was added to the melt. Significantly, only a weak hardness drop from the edge to the middle of the bar can be seen in the amount of about 30 HV10. The admixed boron ensures a homogeneous compensation structure over the entire cross-section.
  • the modified Cf53 according to the invention is designated Cf35B (labeled "E" in the figures).
  • FIG. 2 shows a comparison of the Cf53 (marked “K”) and the Cf53B according to the invention (marked “E") in a Jominy forehead quenching test (DIN EN ISO 642).
  • This method is used to test the hardenability of steel. The highest achievable hardness is determined during quench hardening and the course of hardness in depth at a specific cross section (referred to as hardening depth or hardening).
  • hardening depth or hardening a cylindrical steel specimen 100 millimeters long and 25 millimeters in diameter is heated to hardening temperature after the material dependent normalizing, then taken out of the furnace within 5 seconds and at the front side from below for at least 10 minutes with a 20 ° C warm Water jet quenched.
  • the cylinder jacket surface is abraded flat by 0.4 to 0.5 millimeters.
  • the hardness Rockwell (HRC) or Vickers hardness (1, 5 - 3 - 5 - 7 - 9 - 1 1 - 13 - 15 - 20 - 25 - 30 - ... millimeters) is gradually determined. HV). It can be seen from FIG. 2 that the hardness profile in the depth at the Cf53B indicates significantly higher values than the Cf53. The determined values decrease from a maximum at 1, 5 millimeters, the further one moves away from the quenched face.
  • the hardenability of Cf53B can be increased in a very economical manner by a factor of 2 to 2.5 compared to the known Cf53.
  • Figure 3 shows an inventive rack member 1, in which a rack 2 and a threaded spindle 3 are integrally connected to each other.
  • the rack 2 is provided with a toothing 4 which is formed by a plurality of along its axis successively arranged teeth 4a.
  • the threaded spindle 3 is provided with a helically wound around its axis ball groove 5.
  • the threaded spindle 3 is part of a ball screw drive, not shown here, known per se, in which balls roll on ball grooves of a spindle nut and the threaded spindle 3.
  • the toothing 4 and the ball groove 5 have each been produced in a rolling operation on a round rod as a starting material. Subsequent to this forming process, surface hardening and tempering are carried out.
  • the finished rack element 1 has a 0.2% expansion limit well above 550 MPa.
  • Figure 4 shows the rack member 1 in perspective view; clearly the teeth 4 can be seen, and a frontal bore 6 for the connection of a steering part, for example, a tie rod not shown here.

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Abstract

Ein wälzfester Vergütungsstahl, mit den in Masseanteilen am Gesamtgewicht angegebenen Elementen: 0,5% bis einschließlich 0,6% Kohlenstoff (C), 0,0031 % bis einschließlich 0,005% Bor (B) und 3,5 Teile oder mehr Teile Titan (Ti) im Verhältnis zu 1 Teil Stickstoff (N).

Description

Bezeichnung der Erfindung
VERGÜTUNGSSTAHL, SEINE VERWENDUNG ALS STANGENMATERIAL, GEWINDESPINDEL, ZAHNSTANGE, ZAHNSTANGENELEMENTE UND VERFAHREN ZU DEREN HERSTELLUNG
Beschreibung
Gebiet der Erfindung Die Erfindung betrifft einen wälzfesten Vergütungsstahl, und daraus gebildetes Stangenmaterial, sowie Verfahren zur Herstellung einer Gewindespindel und einem Zahnstangenteil aus diesem Stangenmaterial.
Beim Kontakt zweier Körper entsteht unter den Berührungsflächen ein meh- rachsiger Spannungszustand, der über die Vergleichsspannungs- oder Schubspannungshypothese in eine Werkstoffanstrengung umgerechnet werden kann. Dies ist auch der Fall, wenn beide Körper aufeinander abrollen; beispielsweise kann eine Kugel auf einer Ebene oder in einer Kugelrille abrollen. Ein Werkstoff ist wälzfest, wenn er diese Beanspruchung dauerhaft überstehen kann, ohne dass es zur Schädigung durch Werkstoffermüdung kommt. Eine ungenügende Wälzfestigkeit zeigt sich zuerst in einer Gefügeumwandlung bzw. in fortgeschrittenem Stadium in einer Zerstörung der Laufbahnkontur durch Ausbrechen kleiner Materialanteile. Je nach Berührungsart (Punkt oder Linienkontakt) gilt eine Härte von 58 HRc oder 650 HV am Ort der höchsten Pressung als ausrei- chend für die geforderte Wälzfestigkeit.
Vergütungsstähle eignen sich aufgrund ihres Kohlenstoffgehaltes zum Härten mit anschließendem Anlassen. Ein Vergütungsstahl kann ein legierter Stahl sein. Eine Legierung wird beschrieben, indem die prozentualen Massenanteile ihrer Komponenten angegeben sind. Die zur Beschreibung der vorliegenden Erfindung angegebenen Prozentangaben sind Massenangaben, die den prozentualen Anteil am Gesamtgewicht angeben. Zu den Vergütungsstählen zählen Stähle für das Randschichthärten gemäß DIN 17212. Bei der partiellen Här- tung - in der Randschicht des Bauteils - weist lediglich die Randschicht ein martensitisches Gefüge auf, wobei der Kern ein Vergütungsgefüge aufweist.
Als Härten bezeichnet man den Vorgang der raschen Abkühlung aus dem Austenitgebiet heraus, wobei eine Umwandlung des Austenits in Martensit erfolgt.
Unter Anlassen versteht man ein Erwärmen nach vorausgegangener Härtung auf eine Temperatur unterhalb "Ad ". Dies kann mit dem Ziel einer Vergü- tungsbehandlung erfolgen oder zum Abbau von inneren Spannungen im Gefüge. Ac1 bezeichnet im Eisen-Kohlenstoffdiagramm den ersten Umwandlungspunkt beim Aufheizen des Stahles. Dieser Umwandlungspunkt kennzeichnet den Beginn der alpha-gamma-Umwandlung (Beginn der Austenitbildung). Stangenmaterial bezeichnet insbesondere Stäbe mit beliebigem Querschnittsprofil, beispielsweise Rechteckprofile und Rundprofile. Die Länge der Stäbe kann je nach Verwendung variieren, Längen bis zu mehreren Metern Länge sind möglich. Ein bekannter Vergütungsstahl Cf53 mit der Werkstoffnummer 1.21 13 wird für eine anschließende Bearbeitung normal geglüht oder GKZ-geglüht werden.
Bei dem Normalisieren soll im Material eine einheitliche Gefügestruktur mit feinem Korn ausgebildet werden. Es wird zum Beseitigen von ungleichmäßigen und groben Gefügen angewandt.
Bei dem GKZ-Glühen steht die Veränderung der Bruchdehnung und der Härte im Vordergrund. Durch die Glühung verliert der streifenförmige Zementit an Festigkeit und kann seinem Streben nach einem Körper mit möglichst geringer Oberfläche nachgehen. Es bildet sich körniger Zementit, deswegen spricht man auch von Glühen auf kugeligen Zementit (GKZ-Glühen). Dadurch ist der Werkstoff leichter umformbar und spanbar. Durch Weichglühen wird eine Verbesserung der Bearbeitbarkeit bei Stählen mit einem Kohlenstoffgehalt größer 0,4 Gewichts-Prozent erreicht. Es besteht eine Abhängigkeit der mechanischen Eigenschaften von Gefügeanteilen (Ferrit, Per- lit), und deren Verteilung sowie Einformungsgrad der Carbiden. Diese geglüh- ten Stähle weisen eine vergleichsweise geringe Kernfestigkeit auf.
Die genannten Vergütungsstähle werden oftmals als Rundstäbe vorvergütet. Bei mittleren und höheren Durchmessern - 20 bis 40 mm - können eine ungleichmäßige Durchhärtbarkeit oder Vergütbarkeit gegeben sein und folglich inhomogene mechanische Eigenschaften sowie Eigenspannungen und Verzug die Folge sein. Beispielsweise kann der niedrig legierte Vergütungsstahl Cf53 nur als Stangenmaterial bis zu einem Durchmesser unterhalb 20 mm durchvergütet werden. Das durchvergütete Stangenmaterial weist ein über den Querschnitt gesehen weitgehend homogenes Vergütungsgefüge auf.
Die vorvergüteten Rundstäbe können spangebend oder umformtechnisch bearbeitet und schließlich gehärtet und angelassen werden. Bei der Härtung wird oftmals lediglich die Randschicht gehärtet. Eine definierte und in relative engen Grenzen tolerierte Anhebung der mechanischen Eigenschaften kann über eine Vergütungsbehandlung des Stabquerschnittes geschehen. Dies ist eine Grundlage für beherrschte Kaltumformprozesse. Aus dem Vergütungsgefüge heraus ist eine noch bessere Härtbarkeit der Randschicht möglich.
Für eine qualitativ gute Vergütungsbehandlung ist die Einhärtung ein wichtiger Maßstab. Ziel einer Vergütungsbehandlung im Sinne der o.g. Anwendung ist die Erzeugung gleichmäßiger mechanischer Eigenschaften. Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es, einen Vergütungsstahl anzugeben, der eine verbesserte Vergütbarkeit insbesondere von Stangenmaterial aufweist. Erfindungsgemäß wurde diese Aufgabe durch den Vergütungsstahl gemäß Anspruch 1 gelöst. Die in Masseanteilen angegebenen Komponenten sowie das Verhältnis von Titan zu Stickstoff lassen sich in der Analyse - bspw. Spektralanalyse -in bekannter Weise ermitteln.
Der erfindungsgemäße Werkstoff mit Zugabe von Bor in den prozentual angegebenen Massenanteilen in Verbindung mit wenigstens 3,5 Teilen Titan zu einem Teil Stickstoff ermöglicht die Bereitstellung eines wälzfesten Vergütungsstahles, der durchvergütbar und randschichtbar ist. Der erfindungsgemäße Vergütungsstahl zeichnet sich durch einen Steilabfall in der Jominy Kurve aus, der gegenüber einem vergleichbaren bekannten Vergütungsstahl um den Faktor 2 weg von der Stirnfläche verschoben ist. Demzufolge kann Stangenmaterial bis zu 40 mm Durchmessern mit gleichmäßiger Einhärtung bereitgestellt werden.
Insbesondere kann ein aus diesem erfindungsgemäßen Vergütungsstahl hergestelltes Stangenmaterial als Halbzeug bereitgestellt werden, wobei Durchmesser bis zu 40 mm durchvergütbar und randschichtbar sind. Dieses Stangenmaterial kann auf wenigstens 550 MPa Streckgrenze im Kern durchvergütet werden. Dieses Stangenmaterial eignet sich hervorragend zur Herstellung von Gewindespindeln von Kugelgewindetrieben oder Zahnstangen von Zahnstangenlenkungen. Insbesondere derartige Zahnstangen unterliegen als Sicherheitsbauteil besonders hohen Anforderungen. Randschichthärtbare Stähle sind in der DIN 17212 beschrieben. Sie lassen sich üblicherweise im vergüteten Zustand durch örtliches Erhitzen und Abschrecken in der Randzone härten, ohne dass die Festigkeits- und Zähigkeitseigenschaften des Kerns wesentlich beeinflusst werden. Der Vergütungsstahl Cf 53 zählt zu diesen Stählen. Zum Härten der Randzone werden diese Stähle flamm- o- der induktionsgehärtet. Diese Härteverfahren sind in der DIN 17014 angegeben. Die 0,2-%-Dehngrenze Rpo,2 - oder Streckgrenze - beschreibt diejenige (einachsige) mechanische Spannung, bei der die auf die Anfangslänge der Probe bezogene bleibende Dehnung nach Entlastung genau 0,2 % beträgt. Der Kern des Stangenmaterials bezeichnet etwa die Querschnittsmitte des Stangenmaterials.
Der Stirnabschreckversuch nach Jominy (DIN EN ISO 642) dient der Prüfung der Härtbarkeit von Stahl. Ermittelt wird die höchsterreichbare Härte beim Ab- schreckhärten (Aufhärten) und der Verlauf der Härte in die Tiefe bei einem bestimmten Querschnitt (Einhärten). Bei dem Stimabschreckversuch nach Jominy wird eine zylindrische Stahlprobe von 100 Millimetern Länge und 25 Millimetern Durchmesser nach dem werkstoffabhängigen Normalglühen auf Härtetemperatur erwärmt, dann innerhalb von 5 Sekunden aus dem Ofen genommen und an der Stirnseite von unten mindestens 10 min lang mit einem 20 °C warmen Wasserstrahl abgeschreckt. Danach wird die Zylindermantelfläche gegenüberliegend um 0,4 bis 0,5 Millimeter plan abgeschliffen. Ausgehend vom Rand der abgeschreckten Stirnfläche wird schrittweise (1 ,5 - 3 - 5 - 7 - 9 - 1 1 - 13 - 15 - 20 - 25 - 30 - ... Millimeter) die Härte nach Rockwell (HRC) oder nach Vickers (HV) gemessen.
Erfindungsgemäße Vergütungsstähle haben einen Kohlenstoffgehalt von 0,5% bis einschließlich 0,6%. Kohlenstoffgehalte außerhalb dieses Bereichs sind für die Erfindung nicht vorgesehen. Der Kohlenstoffgehalt wird aufgrund seines Einflusses auf die Fließspannung des Werkstoffes begrenzt. Kohlenstoff hebt in Summe mit anderen Elementen die Fließspannung. Des weiteren steigert ein C-Gehalt von mehr als 0.7% den Martensitanteil praktisch nicht mehr; eine Untergrenze für die Bildung von 100% Martensit ist bei ca. 0,5 Gew.% Kohlenstoff zu sehen.
Es wurde erkannt, dass die Beimischung von Bor in dem erfindungsgemäß vorgesehenen Bereich bei Vergütungsstählen mit dem angegebenen Kohlenstoffgehalt insbesondere bei Stangenmaterial Vorteile bringt: so konnte bei Stangen bis zu einem Durchmesser von 40 mm ein homogenes Vergütungsge- füge über den ganzen Querschnitt erreicht werden. Somit ist die gute Bearbeit- barkeit der erfindungsgemäßen Vergütungsstähle in einem Umformverfahren gewährleistet.
Als Umformverfahren für erfindungsgemäße Vergütungsstähle kommt insbesondere das an sich Walzen oder Rollieren im kalten Zustand in Betracht.
Das gelöste Bor neigt infolge seiner hohen Bindungsenergie zur Segregation an den Korngrenzen. Dieses an den Korngrenzen segregierte Bor verhindert dort die zur Ferritkeimbildung notwendige Selbstdiffusion des Eisens und Diffusion des Kohlenstoffs. Dies führt zur einer Verschiebung der diffusionsgesteuerten Umwandlung zu längeren Umwandlungszeiten hin, welche im positiven Sinn folglich eine Steigerung der Vergütbarkeit und Härtbarkeit bewirkt.
Wie aus der Praxis bekannt ist, besitzt Bor eine hohe Affinität zum Stickstoff und Sauerstoff. Um eine Verbesserung der Durchhärtbarkeit durch gelöstes Bor zu erreichen, muss demnach eine Abbindung und Ausscheidung des Bors als Bornitrid sowie Abbindung durch Sauerstoff verhindert werden. Das Bor muss also in gelöster Form im Austenitgitter vorliegen, um wirksam im Sinn der Erfindung zu sein.
Der härtesteigernde Effekt vom Bor ist seit langem bekannt und wird beim Einsatz- und Vergütungsstählen mit niedrigen und mittleren Kohlenstoffgehalten (bis 0,4%) genutzt. In diesen Anwendungsbereichen werden durch den Einsatz von Bor die mit herkömmlichen, legierten Stählen vergleichbaren Festigkeitsund Zähigkeitseigenschaften erreicht.
Jedoch war die Fachwelt der Auffassung, dass die Zugabe von Bor in Bezug auf die Streckgrenze bei Stählen ab einem Kohlenstoffäquivalent von etwa 0,45% nahezu wirkungslos wurde: in dem Heft 1/93,„Thyssen Technische Berichte" wurde der Aufsatz„Einsatz von Bor in hochfesten Feinkornbaustählen" veröffentlicht, der auf Seite 72 in Bild 8 ein Diagramm zeigt, in dem der Zusammenhang zwischen der Streckgrenze und dem Borgehalt aufgezeigt wird.
Die Erfindung ist aus wirtschaftlicher Sicht besonders günstig: zwar können zur Verbesserung der Vergütbarkeit und der Durchhärtbarkeit bekannte Stähle teure Legierungselemente wie Chrom, Nickel oder Molybdän anstelle von Bor in vergleichsweise hohen Konzentrationen aufweisen, die dem Basiswerkstoff Cf53 hinzugefügt werden. Alternativ können Werkstoffe wie 50CrMo4 eingesetzt werden. In beiden Fällen ist jedoch mit deutlich höheren Kosten bei der Anschaffung vom Basiswerkstoff zu rechnen.
Stickstoff ist bei der Stahlherstellung grundsätzlich anwesend. Nur ausnahmsweise und mit erheblichem Aufwand lassen sich stickstofffreie Stähle herstellen. Erfindungsgemäße Stähle haben einen möglichst geringen Stickstoff ge halt, um die erforderliche Zugabe von Titan im Verhältnis von wenigstens 3,5 Teilen zu 1 Teil Stickstoff gering zu halten. Für erfindungsgemäße Vergütungsstähle hat sich eine obere Begrenzung auf 0,035% Stickstoff als sinnvoll herausgestellt: einerseits ist die erforderliche Zugabe von Titan in vertretbaren Grenzen gehalten; andererseits ist der Aufwand bei der Herstellung eines möglichst stickstofffreien Stahls begrenzt.
Zur Vermeidung der Abbindung von Bor durch Stickstoff ist bei dem erfindungsgemäßen Vergütungsstahl Titan als Inhibitor im Verhältnis Titan zu Stickstoff im Verhältnis von 3,5:1 und größer enthalten. In der Reihe der Nitridbildner ist das Element Ti noch stärker als Bor eingestuft (d.h. ist affiner zu Stickstoff und bildet noch vor Bor eine Verbindung mit Stickstoff), so dass Ti für die Stickstoffbindung gut geeignet ist. Denkbar ist auch die Zugabe eines alternativen Nitridbildners, jedoch hat sich aus wirtschaftlichen Gründen die Zugabe von Titan als geeignet herausgestellt.
In Analogie unterstützt Aluminium - mit dieser Wirkung allerdings etwas schwächer als Titan - die Stabilisierung eines ausreichend wirksamen, freien, ungebundenen Bor Anteiles. Die Zugabe vom Legierungselement Aluminium dient der Desoxidation der Schmelze und der Vermeidung der Abbindung des Bors durch Sauerstoff, Desoxidation bedeutet einen Entzug von Sauerstoff aus Metallschmelzen. Die zur Desoxidation der Schmelze erforderliche AI-Konzentration liegt bei 0,01 - 0,1%. Aluminium ist ein Element, das zur Verbindung mit Sauerstoff neigt und in AI-beruhigten Stählen zur Desoxidation (zusammen mit Silizium) Verwendung findet. Darüber hinaus verbindet es sich auch mit Stickstoff in Form kleinster feinkornstabilsierend wirkender Ausscheidungen. Diese Ausscheidungen tragen zur Behinderung des unerwünschten Kornwachstums bei der Wärmebehandlung bei.
Des Weiteren kann der erfindungsgemäße Vergütungsstahl zur Herstellung von mechanischen Komponenten eingesetzt werden, die eine homogene Vergüt- barkeit bzw. Härtbarkeit auch bei größeren Wandstärken bzw. Durchmessern erfordern und beispielsweise randschichtgehärtet werden müssen.
Wenn der erfindungsgemäße Vergütungsstahl als Stangenmaterial ausgeführt und im Anschluß an eine umformtechnische Bearbeitung randschichtgehärtet und angelassen wird, ist eine verbesserte gleichmäßige Einhärtung bei gleichmäßig zähem Kern erzielt gegenüber anderen, bekannten Vergütungsstählen.
Das aus dem erfindungsgemäßen Vergütungsstahl hergestellte Stangenmate- rial kann auf wenigstens 550 MPa Streckgrenze vergütet werden.
Bislang wurden aus Stangenmaterial hergestellte Gewindespindeln beispielsweise aus dem Vergütungsstahl Cf53 vorwiegend im GKZ geglühten Zustand hergestellt. Bei einem Durchmesser von etwa 30 mm ermöglicht der bekannte Cf53 eine nur ungleichmäßige Durchhärtbarkeit wobei die gewünschte Dehngrenze Rp0,2 on min 550 MPa nicht erreicht wurde. Durch die Beimischung von geringen Mengen des Legierungselements Bor in den prozentual angegebenen Masseanteilen und von Titan kann beispielsweise eine generelle Verbesserung der Vergütbarkeit vom Grundwerkstoff Cf53 - also mit dem Ziel eines möglichst gleichmäßigen Vergütungsgefüges - erzielt wer- den. Dieser so weitergebildete erfindungsgemäße Vergütungsstahl wird nachstehend Cf53B genannt.
Die Zusammensetzung des bekannten Cf53 ist im wälzlagertechnischen Sinn geeignet, eine voll tragfähige, martensitisch gehärtete Randschicht zu erzeu- gen. Gemessen an der sogenannten Randschichthärtetiefe erreicht der erfindungsgemäße Vergütungsstahl Cf53B unter den technischen Randbedingungen - Abschreckleistung - eine Einhaltung (600 HV) zwischen 4 mm und 6 mm gemessen von einer Stirnseite einer Stirnabschreckprobe. Das Gefüge im Kern besteht in der Regel aus einer Mischung von Perlit und Ferrit mit entsprechend niedrigen mechanischen Eigenschaften (bspw. Streckgrenze).
Cf53 ist ein weit verbreiteter Stahl für die Oberflächenhärtung oder Randschichthärtung. Diese Stahl wird eingesetzt für die Herstellung beispielsweise von Bolzen, Schnecken, Getrieberädern, Wellen, Spindeln, Nockenwellen, Wälzlager.
Gegenüber dem konventionellem Cf53 beispielsweise ergeben sich mit dem erfindungsgemäßen Cf53B folgende, generelle Vorteile: Durchvergütbarkeit bis einem Durchmesser von ca. 40 mm, ein deutlich homogeneres Gefüge als bei vergütetem Cf53 auch bei kleineren Durchmessern; eine Reduzierung der Eigenspannungen und des Verzugs gegenüber dem konventionellen, vergüteten Cf53.
Durch den Einsatz des erfindungsgemäßen Werkstoffs Cf53B im vergüteten Zustand sind im Vergleich zum Basiswerkstoff Cf53 im GKZ Zustand weitere Vorteile zu erwarten: Erhöhung der Kemf estig keit , z. B. für Gewindespindeln von Kugelgewindetrieben mit verringertem Durchmesser; gezielte und genaue Einstellung und Steuerung der mechanischen Eigenschaften; eine deutlich bessere Beherrschung von empfindlichen Fertigungsprozessen, wie z.B. Rollie- ren vom Kugelgewinde an Gewindespindeln von Kugelgewindetrieben; generelle Verbesserung der Härtbarkeit der Randschicht, beispielsweise beim Induktivhärten.
Aus wirtschaftlicher Sicht stellt der erfindungsgemäße modifizierte Werkstoff Cf53B als Rohmaterial eine lediglich geringfügig teuere Alternative zum Basiswerkstoff Cf53 dar. Cf53 (1.1213 nach DIN 17212) hat eine Zusammensetzung von 0,5-0,57% C, 0,15-0,35% Si, 0,5-0,7 % Mn, 0,15-0,3 % Cr, 0,02-0,08% AI . Erfindungsgemäß werden Bor und Titan hinzugefügt.
Erfindungsgemäße Vergütungsstähle weisen vorzugsweise eine Zusammen- setzung von 0,5-0,6% C, 0,-0,35% Si, 0,5-0,9 % Mn, 0 -0,3 % Cr, zulegiert mit 0,003-0,005% Bor auf; ferner Titan im Verhältnis Titan-/Stickstoff > 3,5:1 und Aluminium von 0,01 % bis 0,1 %.
Der wirtschaftlich besonders günstige erfindungsgemäße Cf53B ist zum Durch- vergüten sowie zum Randschichthärten geeignet. Mit der Erfindung wurde erkannt, dass bei dem erfindungsgemäßen Cf35B der ohnehin im Cf53 enthaltene Chromanteil die Eigenschaften des aus diesem Stahl gebildeten Stangenmaterials im Hinblick auf die Wälzfestigkeit verbessert. Ursächlich für die verbesserte Wälzfestigkeit ist im Zusammenspiel mit dem Bor ein feineres Gefüge.
Der erfindungsgemäße Vergütungsstahl kann zu Stangenmaterial mit kreisförmigem oder polygonförmigen Querschnitt gewalzt werden. Dieses Stangenmaterial kann in einer Kaltumformung vorzugsweise zu Gewindespindeln von Kugelgewindetrieben oder zu Zahnstangen von Zahnstangenlenkungen umge- formt werden.
Erfindungsgemäße Stabstähle mit einem Durchmesser bis zu etwa 40 mm können durchvergütet werden und weisen über den gesamten Querschnitt ein ho- mogenes Vergütungsgefüge auf. Die umformtechnisch hergestellten Gewinde- spindeln oder Zahnstangen können randschichtgehärtet werden und weisen in der Randschicht ein Martensitgefüge auf. Eine Gewindespindel eines Kugelgewindetriebes bezeichnet eine Spindel, an deren Außenumfang eine schraubenförmig um die Spindelachse gewundene Kugelrille zum Abwälzen von Kugeln ausgebildet ist.
Für die Kaltumformung des Stabstahles zu einer Gewindespindel kann in güns- tiger Weise das bekannte Profildurchlaufwalzen angewendet werden. Der Stabstahl wird in einen Walzspalt des Walzwerkzeuges eingeführt. Das Walzwerkzeug hat Walzen, an deren Mantelfläche das am Stabstahl zu walzende Kugelrillenprofil ausgebildet ist. Unter Andruck der Walzen gegen den Stabstahl als zu bearbeitendes Werkstück und Rotation der Walzen wird die Kugelrille in die Mantelfläche des Werkstücks eingewalzt, wobei das Werkstück aufgrund der Formgebung des Walzwerkzeugs unter der Rotation der Walzen einen a- xialen Vorschub erfährt, so dass am Umfang des Werkstücks die schraubenförmig um die Spindelachse gewundene Kugelrille eingewalzt wird. Im An- schluss an den Walzvorgang kann die Gewindespindel randschichtgehärtet werden.
Die erfindungsgemäßen Gewindespindeln sind in besonders vorteilhafter Weise für die Verwendung in einer elektromechanischen Lenkung eines Kraftfahrzeuges geeignet. Bei diesen elektromechanischen Lenkungen ist oftmals eine Zahnstangenlenkung vorgesehen. Eine Lenkstange ist einerseits an ein Lenkrad angeschlossen und andererseits mit einem Lenkritzel versehen. Das Lenkritzel kämmt mit einer Verzahnung der Zahnstange. Die Zahnstange weist in ihrer Verlängerung die Gewindespindel auf. Die Gewindespindel ist Teil eines Kugelgewindetriebes, bei dem eine Spindelmutter unter Zwischenschaltung von Kugeln in Wirkeingriff mit der Gewindespindel steht. Ein Elektromotor ist mit seinem Rotor direkt oder unter Zwischenschaltung eines Getriebes an die Spindelmutter angeschlossen. Unter Betätigung des Elektromotors rotiert die Spindelmutter. Die Rotation der Spindelmutter wird in eine axiale Bewegung der Gewindespindel und somit der Zahnstange umgewandelt. Lenkbetätigungen durch den Fahrer werden durch den angeschlossenen Elektromotor unterstützt. In günstiger Weise können die Zahnstange und die Gewindespindel einstückig zu einem Zahnstangenelement miteinander verbunden sein. Mit dem erfindungsgemäßen Vergütungsstahl kann ein Zahnstangenelement aus Stangenmaterial umformtechnisch bereitgestellt werden, wobei die Verzahnung des Zahnstangenabschnitts sowie die schraubenförmig gewundene Kugelrille an einem gemeinsamen, einstückig ausgeführten Bauteil ausgeführt sind. Der erfindungsgemäß vorgesehene Vergütungsstahl ermöglicht die Herstellung schlank gebauter Zahnstangen oder Zahnstangenelemente. Die Hersteller von Kraftfahrzeugen streben bei den beschriebenen elektromechanischen Lenkungen Zahnstangen oder Zahnstangenelemente mit einer 0,2%-Dehngrenze Rpo,2 von größer 550 MPa an. Zwar sind Vergütungsstähle bekannt, die diese Forde- rung erfüllen, bspw. die Vergütungsstähle 42CrMo4 mit einer 0,2%-Dehngrenze Rp0,2 von etwa 900 MPa, oder der 50CrMo4; jedoch sind diese Stähle sehr teuer. Der erfindungsgemäße Vergütungsstahl ist demgegenüber deutlich kostengünstiger und erfüllt zudem die Forderung nach einer 0,2% Dehngrenze von weit über 550 MPa.
Nachstehend wird die Erfindung anhand von drei Figuren näher erläutert. Es zeigen:
Figur 1 den Härteverlauf durch einen aus erfindungsgemäßem
tungsstahl gebildeten Rundstab mit 28 mm Durchmesser,
Figur 2 die Einhärtetiefe bei einem konventionellen Vergütungsstahl und bei einem erfindungsgemäßen Vergütungsstahl, ermittelt im Stirnabschreckversuch,
Figur 3 eine kombinierte Zahnstange einer Zahnstangenlenkung mit
Spindelmutter, hergestellt aus einem erfindungsgemäßen Vergütungsstahl, und Figur 4 die kombinierte Zahnstange aus Figur 3, jedoch ohne Spindelmutter. Figur 1 zeigt den Härteverlauf an einem durchvergüteten Rundstab mit 28 mm Durchmesser, wobei als erfindungsgemäßer Vergütungsstahl ein modifizierter Cf53 (1.1213 nach DIN 17212) verwendet wurde, dem ca 0,0033% Bor in die Schmelze beigemischt wurde. Deutlich ist ein nur schwacher Härteabfall vom Rand zur Stabmitte in Höhe von etwa 30 HV10 zu erkennen. Das beigemischte Bor gewährleistet ein homogenes Vergütungsgefüge über den ganzen Querschnitt. Der erfindungsgemäß modifizierte Cf53 wird als Cf35B bezeichne^ in den Figuren mit„E" gekennzeichnet).
Figur 2 zeigt in einer Gegenüberstellung den Cf53 (mit„K" gekennzeichnet) und den erfindungsgemäßen Cf53B (mit„E" gekennzeichnet) in einem Stirnabschreckversuch nach Jominy (DIN EN ISO 642). Dieses Verfahren dient der Prüfung der Härtbarkeit von Stahl. Ermittelt wird die höchsterreichbare Härte beim Abschreckhärten und der Verlauf der Härte in die Tiefe bei einem bestimmten Querschnitt ( als Einhärtetiefe oder auch Einhärten bezeichnet). Bei dem Stirnabschreckversuch nach Jominy wird eine zylindrische Stahlprobe von 100 Millimetern Länge und 25 Millimetern Durchmesser nach dem werkstoffabhängigen Normalglühen auf Härtetemperatur erwärmt, dann innerhalb von 5 Sekunden aus dem Ofen genommen und an der Stirnseite von unten mindestens 10 min lang mit einem 20 °C warmen Wasserstrahl abgeschreckt. Danach wird die Zylindermantelfläche gegenüberliegend um 0,4 bis 0,5 Millimeter plan abgeschliffen. Ausgehend vom Rand der abgeschreckten Stirnfläche wird schrittweise (1 ,5 - 3 - 5 - 7 - 9 - 1 1 - 13 - 15 - 20 - 25 - 30 - ... Millimeter) die Härte nach Rockwell (HRC) oder nach Vickers (HV) gemessen. Der Figur 2 kann entnommen werden, dass der Härteverlauf in die Tiefe bei dem Cf53B deutlich höhere Werte gegenüber dem Cf53 anzeigt. Die ermittelten Werte sinken von einem Maximum bei 1 ,5 Millimeter ab, je weiter man sich von der abgeschreckten Stirnfläche entfernt. Während der Cf53 in einer Tiefe von 12 mm Werte unter 300 HV10 anzeigt, werden mit dem erfindungsgemäßen Cf53B ca 550 HV10 erreicht. Ferner ist der Härteabfall in die Tiefe bei dem Cf53 deutlich stärker ausgeprägt als bei dem Cf53B. Der erfindungsgemäße Cf53B hat demzufolge ein homogeneres Gefüge als der bekannte Cf53. Diese verbesserten Werkstoffeigenschaften sind auf die Beimischung des Bor zurückzuführen
Durch die erfindungsgemäß beschriebene Zugabe von Bor kann die Einhärt- barkeit des Cf53B auf sehr wirtschaftliche Art um den Faktor 2 bis 2,5 gegen- über dem bekannten Cf53 gesteigert werden.
Figur 3 zeigt ein erfindungsgemäßes Zahnstangenelement 1 , bei dem eine Zahnstange 2 und eine Gewindespindel 3 einstückig miteinander verbunden sind. Die Zahnstange 2 ist mit einer Verzahnung 4 versehen, die durch eine Vielzahl von entlang ihrer Achse hintereinander angeordneten Zähnen 4a gebildet ist. Die Gewindespindel 3 ist mit einer schraubenförmig um ihre Achse gewundenen Kugelrille 5 versehen. Die Gewindespindel 3 ist Teil eines hier nicht abgebildeten, an sich bekannten Kugelgewindetriebes, bei dem Kugeln an Kugelrillen einer Spindelmutter und der Gewindespindel 3 abwälzen.
Die Verzahnung 4 und die Kugelrille 5 sind jeweils in einem Walzvorgang an einem Rundstab als Ausgangsmaterial erzeugt worden. Im Anschluss an diese umformtechnische Bearbeitung wird ein Randschichthärten und ein Anlassen durchgeführt. Das fertig gestellte Zahnstangenelement 1 hat eine 0,2% Dehn- grenze deutlich oberhalb von 550 MPa.
Figur 4 zeigt das Zahnstangenelement 1 in perspektivischer Darstellung; deutlich ist die Verzahnung 4 zu erkennen, sowie eine stirnseitige Bohrung 6 für den Anschluß eines Lenkungsteils, beispielsweise einer hier nicht abgebildeten Spurstange. Bezugszahlenliste
Zahnstangenelement
Zahnstange
Gewindespindel
Verzahnung
Zähne
Kugelrille
Bohrung

Claims

Patentansprüche
1. Wälzfester Vergütungsstahl, mit den in Masseanteilen am Gesamt- gewicht angegebenen Elementen: 0,5% bis einschließlich 0,6% Kohlenstoff (C), gekennzeichnet durch 0,0031 % bis einschließlich 0,005% Bor (B) und 3,5 Teile oder mehr Teile Titan (Ti) im Verhältnis zu 1 Teil Stickstoff (S).
2. Wälzfester Vergütungsstahl nach Anspruch 1 , mit 0% bis einschließlich 0,35% Silizium (Si), 0,5% bis einschließlich 0,9% Mangan (Mn), 0% bis einschließlich 0,3% Chrom (Cr), 0,01 % bis einschließlich 0,1 % Aluminium (AI).
3. Stangenmaterial, insbesondere Rundmaterial mit 10 bis 40 mm
Durchmesser, gebildet aus dem wälzfesten Vergütungsstahl nach Anspruch 1 , vergütet auf mindestens 550 MPa Streckgrenze im Kern.
4. Gewindespindel (3) eines Kugelgewindetriebes, gebildet aus dem Stangenmaterial nach Anspruch 3, wobei die Gewindespindel (3) eine schraubenförmig um die Spindelachse gewundene Kugelrille (5) zum Abwälzen von Kugeln aufweist.
5. Verfahren zur Herstellung der Gewindespindel (3) nach Anspruch 5, bei dem das Stangenmaterial in einem Umformverfahren zu der Gewindespindel (3) umgeformt wird, wobei die Kugelrille (5) in die Mantelfläche des vergüteten Stangenmaterials eingewalzt wird, und wobei die Gewindespindel (3) randschichtgehärtet und angelassen wird.
6. Zahnstange (2) einer Zahnstangenlenkung eines Kraftfahrzeuges, gebildet aus dem Stangenmaterial nach Anspruch 3, wobei eine Verzahnung (4) durch eine Vielzahl von in einer Reihe entlang der Zahnstange angeordneten Zähnen (4a) gebildet ist.
7. Verfahren zur Herstellung der Zahnstange (2) nach Anspruch 6, bei dem das Stangenmaterial in einem Umformverfahren zu der Zahnstange (2) umgeformt wird, wobei die Verzahnung (4) in die Mantelfläche des vergüteten Stangenmaterials eingewalzt wird, und wobei die Zahnstange (2) randschichtgehärtet und angelassen wird.
8. Zahnstangenelement (1), mit der Zahnstange (2) nach Anspruch 6 und mit der Gewindespindel (3) nach Anspruch 4, wobei die Zahnstange (2) und die Gewindespindel (3) einstückig miteinander verbunden sind.
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