Schwingfestigkeit schwefellegierter, sprühkompaktierter Stähle*
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J. Schumacher
Kurzfassung
Die Kombination von Mangan und Schwefel im Stahl führt zur Bildung von Mangansulfiden. Diese Einschlüsse werden bei der Umformung in Walzrichtung gestreckt und mindern bei Belastungen quer zur Walzrichtung die Schwingfestigkeit. Um optimale mechanische Eigenschaften zu erzielen, sollte der Schwefelgehalt im Stahl so klein sein, dass er die Ermüdungsrissbildung nicht beeinflusst. Auf der anderen Seite wird die Zerspanbarkeit bereits durch geringe Mengen an Schwefel verbessert. Die Spanform wird positiv beeinflusst und der Werkzeugverschleiß verringert. Sprühkompaktieren bietet die Möglichkeit, schwefellegierte Stähle mit verbesserter Zerspanbarkeit herzustellen, bei denen die mechanischen Eigenschaften nur geringfügig verschlechtert werden. Die schnelle Abkühlung während der Erstarrungsphase führt zur Bildung kleiner Mangansulfideinschlüsse, die sich im Vergleich zu großen Sulfiden weniger schädlich auf die Dauerfestigkeit auswirken. Bei den in diesem Vorhaben untersuchten Stählen wurden die Dauerfestigkeiten bei Belastungen längs zur Walzrichtung durch die Schwefelzugabe nicht negativ beeinflusst. Bei den senkrecht zur Walzrichtung belasteten Querproben hingegen lag bei allen, bis auf einer besonders kalt gesprühten Variante, bei generell niedrigerer Dauerfestigkeit der Rissausgang an Mangansulfiden. Im Vergleich zu konventionell hergestellten, schwefelarmen Stählen führte die Schwefelzugabe nur bei einem Teil der Stähle zu einer Verbesserung der Zerspanbarkeit.
Abstract
Manganese and sulphur form inclusions of manganese sulphide in the steel matrix. These inclusions are stretched in rolling direction during hot forming. They reduce the fatigue strength of steels, especially at loads transverse to rolling direction. Optimal mechanical properties can be achieved only with low sulphur contents in the steel. On the other hand, small amounts of sulphur lead to an improved machinability. Chip formation is enhanced and the tool wear is reduced. Spray forming offers the opportunity to produce sulphur-alloyed well machinable steels with only a slight loss of strength. The fast cooling rate during solidification of the steels leads to the formation of small sulphides. Their detrimental influence on the mechanical properties is low compared to that of larger sulphides. The sulphur amount in this investigation showed no detrimental influence on the endurance limit of the steels loaded in rolling direction. The specimens loaded transverse to rolling direction at decreased endurance limit had their crack initiation at manganese sulphides. Only the transverse specimens of a cold sprayed billet had their crack initiations at the surface. Only part of the sulphur-alloyed spray-formed steel grades showed an improved machinability compared to low sulphur containing conventionally produced steels.
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Artikel in diesem Heft
- Inhalt/Contents
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- Kurzfassungen/Summaries
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- Fachbeiträge/Technical Contributions
- Schwingfestigkeit schwefellegierter, sprühkompaktierter Stähle*
- Stand des Einsatzhärtens aus industrieller Sicht*
- Grundlegende Untersuchungen zur Erzeugung von Druckeigenspannungen durch Hochgeschwindigkeits-Abschrecken
- Prozessmöglichkeiten zur gezielten Einstellung des Gasabschreckens*
- Wear of diffusion hardened Ti-6Al-4V sliding against alumina
- Einflüsse der Gesenkschmiede-Prozessparameter auf die dynamische Belastbarkeit von Bauteilen aus dem Werkstoff C45 im Dauerschwingversuch
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