Metallurgische und fertigungstechnische Maßnahmen zur Steigerung der Härtbarkeit von Einsatzstählen∗

F. Hippenstiel; R. Caspari

doi:10.3139/105.100321

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Metallurgische und fertigungstechnische Maßnahmen zur Steigerung der Härtbarkeit von Einsatzstählen^∗

F. Hippenstiel and R. Caspari

Published/Copyright: April 25, 2013

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From the journal HTM Journal of Heat Treatment and Materials Volume 60 Issue 1

Kurzfassung

Moderne Einsatzstähle müssen heute zahlreiche Eigenschaften im Hinblick auf die Verarbeitbarkeit und das Bauteilverhalten aufweisen. Ferner spielen die Gebrauchseigenschaften für das Leistungsvermögen dieser Edelbaustähle eine große Rolle. Aufgrund von Innovationen in der Fertigungstechnik wie beispielsweise neue Wärmebehandlungstechnologien ist es erforderlich, Einsatzstähle weiterzuentwickeln. Grundlage für den vorliegenden Bericht war der Wunsch eines Nutzfahrzeugherstellers, einen Einsatzstahl zu konzipieren, der die Hochdruckgasabschreckung größerer Antriebskegel- und Tellerräder für Hinterachsgetriebe nach der Aufkohlung erlaubt. Neben der Forderung nach der ausreichenden Kernhärte galt es hierbei auch die Gebrauchseigenschaften, insbesondere die Zähigkeitseigenschaften, zu berücksichtigen. Daher wurden zunächst die metallurgischen Maßnahmen zur Steigerung der Härtbarkeit betrachtet und die Zähigkeitseigenschaften verschiedener Einsatzstähle miteinander verglichen. Aus den erzielten Ergebnissen konnte entnommen werden, dass eine bloße Steigerung der Härtbarkeit nicht zielführend war. Durch Einbeziehung der fertigungstechnischen Einflussgrößen auf die Härtbarkeit von Einsatzstählen wurde belegt, dass der Vorwärmebehandlungszustand eine weitere Einflussgröße darstellt. So wurde an Simulationsproben, die mittels Hochdruckgas nach einer Wärmebehandlung abgeschreckt wurden, dieser Einfluss verifiziert. Es zeigte sich, dass der vorvergütete Ausgangszustand eine deutliche Steigerung der Kernhärte zulässt.

Abstract

Modern case hardening steels must now offer numerous characteristics in terms of machinability and component behavior. The functional characteristics are another important factor in the performance of these special engineering steels. Production technology innovations such as new heat treatment and hardening technologies have necessitated an application-specific development of case hardening steels. This report was prompted by the need of a commercial vehicle manufacturer to create a case hardening steel permitting high pressure gas quenching of large bevel drive gears and crown gears for truck rear axle gear units after carburization. In addition to the need for adequate core hardness, this application also stipulated certain functional characteristics, especially toughness. Accordingly, first the metallurgical measures to increase hardenability were considered, and the toughness characteristics of various case hardening steels were compared. The results indicated that merely raising hardenability by augmenting the elements promoting hardenability was not conducive. By considering the effect of factors, arising from the manufacturing process, on the hardenability of case hardening steels, it became evident that the preliminary heat treatment is a major factor. This effect was verified on simulation samples quenched with high-pressure gas after heat treatment. This showed that the pre-hardened state permits a significant increase in core hardness.

^∗Vorgetragen von F. Hippenstiel auf der Europäischen ATTT/AWT/ ASTT-SVW/VWT-Tagung “Härten und Abschrecken”, 18.-19. März 2004 in Straßburg, Frankreich.

Dr.-Ing. Frank Hippenstiel, geb. 1970, studierte Eisenhüttenkunde an der RWTH Aachen und promovierte über mikrolegierte Einsatzstähle nach seiner Tätigkeit am Institut für Eisenhüttenkunde an der RWTH Aachen. Anschließend begleitete er verschiedene Funktionen im Bereich Qualitätswesen bei der Edelstahlwerke Buderus AG, Wetzlar. Seit 2003 ist er Leiter der Zentralabteilung Verfahrenstechnik und Entwicklung.

Rainer Caspari, geb. 1945, ist seit 1960 bei der Edelstahlwerke Buderus AG, Wetzlar, tätig und ist Leiter des Technischen Produktmanagements Walz- und Gesenkschmiedeerzeugnisse.

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Erhalten: 2004-09

Online erschienen: 2013-04-25

Erschienen im Druck: 2005-02-01

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https://doi.org/10.3139/105.100321