DE2035106B2 - Unlegierte, niedriglegierte und legierte automatenstaehle - Google Patents

Description

Viaη hat erkannt, daß die Schneid- jchnik und die Bearbeitbarkeit von Stühlen von großer Wichtigkeit ist. um der gesteigerten Produktion \on Stahlgegen-Ständcn nachkommen zu können, Ls sun! \erschiedcne Arten von Automatenstahl«:!! entwickelt wurden, indem ein oder mehrere Elemente aus der Gruppe Schwefel. Blei. Selen, "leüur. Wismut Phosphor und Stickstoff den Stahlen /ugesel/t wurde:;. Neuerdings haben Aulomatenstähle. welche Calcium enthalten, die Aufmerksamkeit der Fachleute auf sich gezogen, weil hierdurch auf dem Schneidewerk/eug eine Abscheidungsschicht gebildet wird, wodurch der Verschleiß des Werkzeugs vermieden wird und die Lebensdauer des Werkzeugs verbessert wird.

In der japanischen Patentanmeldung 59620 sind Automatenstähle beschrieben, die als Hauptoxideinschluß Anorthit enthalten. Solche Aulomatenstähle enthalten Calcium in Mengen von 20 bis !00 ppm (0,002 bis 0,01 Gewichtsprozent).

In der japanischen Patentanmeldung 14630 sind Automatenstähle beschrieben, die Calcium in Mengen von 100 bis 600 ppm (0.01 bis 0.06 Gewichtsprozent) enthalten. Die Basisstähle enthalten Cr oder Cr und Ni oder Cr und Mn oder Cr. Ni und Mn als Haupt legiert., η jiselemen te.

Es wurde nun gefunden, daß ein Calcium enthaltender Automatenstahl die Standzeit des Werkzeugs verbessert, wenn er mit hoher Geschwindigkeit geschnitten wird, nicht aber, wenn er mit niedriger Geschwindigkeit geschnitten wird, verglichen zu der Standzeit des Werkzeugs, wenn der Basisstahl, der keine Automatenstahl-Additive enthält, mit niedriger Geschwindigkeit geschnitten wird. Ls wurde bereits berichtet, daß Aulumatenstähle. die ein oder mehrere Llemente aus der Gruppe Pb. S und Te enthalten, die Standzeit des Werkzeugs erheblich verbessern, wenn sir mit niedriger oder mittlerer Geschwindigkeit uesci;;.iuen werden, daß sie aber die Standzeil des Wei k-

, „ _ν.;,,- ^₁,,j,^ \erb:ssern. wenn sie mit hohei ι ι

Iv. ii,.i!"i,eii LL-:-cl\!iilleii werden.
" ι- [ ,ι,!KiuiH' hegt daher die Aufgabe zugrui:.:
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-.V₁, i., ... ,υ;! d.eneii die herkömmlichen Automat,.·

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!"V...',He ihukiich -.kennzeichnet sind, daß sie .·.

v.'.-iiii'ei al- 2" ■ ¹SiIiCi¹Im.
v..;::i-ei als 4' ■ Mangan.
w«.nι■ ■ c: al ιi.l '<■ Phosphor,
_Vi_m,!,;c: als ().(,".. kupier.
wciiii-'C! als ¹^" υ Nickel.
·.·, .--.M·.'■.-ν '.ü- ''" ■■ ' Ιίγοπι.

■λ e^.iee¹ als 1 ' ■ Vv · >lli ;iin.

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O.tKH his (Ι.ΐι.ΐ¹ ■ C a'icium.

(i.(i * ins (1.35' ■■ Bici.

Rest Ilsen und Ii.·!-teiliingsbeJ.iiigie

\ crunreinigungen

bestehe:¹..

Im »Archi\ für da- 1 iscn-l iütten-Wcscn··. 37.IaIuiia.¹¹.!'. Heft 1. 19ί»>. S. 27 bis 41. wird zwar schon die Desoxidation \on kohlenstolTstählcn mil C aSi he- -.ehneben. wobei Stahle mil einem Calciumgehalt \on 0.00h'■„ erhalten werden.

Stanie. wie sie gemäß der Lrfmdung in Betracht gezogen werden, d. h. solche, die Calcium und Blei enthalten, werden aber in dieser Di uckschrill nicht genannt.

Bei den erhiulungsgemaßen Stählen ist nämlich die Warm- und kalt\crfoi mbarkeil sowie die llanken- \eischleißbreite. die Standzeit und die i rmüdungsfestigkeit besser als in den bekannten Stahlen, die Calcium und Schwefel enthalten.

Ls wurde gefunden, daß die Automatenstähle der LiTmdung erheblich bessere mechanische Ligenschaften. z.B. eine erheblich verbesserte Verformbarkeit im Vergleich zu den Automatenstählcn. die ( a oder Pb oder Pb. S und Te enthalten, aulweisen, wenn sie mn niedriger, mittlerer oder hoher Geschwindigkeit geschnitten werden. Die erfindungsgemäßen Auloso matenstähle besitzen auch eine Abriebfestigkeit, eine Härlharkeil sowie eine kalt- und Warmverformbarkeil. die denen der Basisstähle ähnlich ist. Die den erlindungsgemäikn Stählen zugrunde liegende Basisstähle besitzen die nachstehende chemische /usamss menset/unu:

Kompnneiilcn

Si Mn P C u

Ni Cr Mo

Gewichtsprozent

0,05 bis O.SO
weniger als 2.00
weniger als 4.00
weniger n\> 0.10
weniger als 0,60
weniger als 5.00
weniger als 6.00
weniger als 1.00

	3	I	>prn/cnl
	Fortsetzung		als 1.0(1
\nmponcntcn	Gewicht	als 0.50
W	weniger	als 0.50
Ti	weniger	als 0.50
V	weniger	als 0.01
Nb	weniger
B	weniuer

Die Basisstähle müssen Calcium in Mengen \on ©.0010 bis 0.030 Gewichtsprozent und mindestens ein lilement aus der Gruppe Blei in Mengen \on 0.03 bis 0.35 Gewichtsprozent und Schwefel in einer Menge lon unterhalb 0,5 Gewichtsprozent enthalten, um /v. 15 UCU Automatenstählen der Gründung /u kommen, solche eine verbesserte Schneidbarkeh und Bearbeitbarkeit besitzen. l^;s wurde festgestellt, daß die Autoinaicnstähle hinsichtlich ihrer Verformbarkeit nicht \ erbessert werden, wenn sie Calcium !·ι Mengen außer- :o lialb des oben definierten Bereichs enthalten. Is wurde weiterhin festgestellt, daß die Automalensiähle hinsichtlich ihrer Verformbarkeit verschlechtert oder zumindest nicht verbessert werden, wenn sie l'h und S in Mengen außerhalb der oben angegebenen Bereiche .^ enthalten.

Nachstehend werden die Gründe für die einzelnen Bereiche anueucben.

Die untere Grenze für den Kohlenstoff wird als 0,05 Gewichtsprozent angegeben, um die notwendige Festigkeit der Stähle zu erhalten. Die obere Grenze Tür Kohlenstoff, das Silicium oder das Mangan wird als 0,80 bzw. 2,0 und 4,0 Gewichtsprozent angegeben, um die notwendige Zähigkeit und Verformbarkeit der Stähle zu realisieren. Phosphor ist ein Additiv zur Verbesserung der Verformbarkeit der Stähle, doch wird die maximale Phosphormenge als 0,1 Gewichtsprozent angegeben, weil die Zähigkeit und die Duktilität der Stähle verschlechtert wird, wenn der Phosphorgehalt zunimmt. Die obere Grenze für das Nickel, das Chrom oder das Molybdän wird zu 5 bzw. 6.0 oder 1.0 Gewichtsprozent angegeben, weil die Verformbarkeit der Stähle abnimmt, wenn die Stähle Ni. Cr oder Mo in größeren Mengen über die obere Grenze enthalten. Mohere Mengen von Wolfram sind für die Verformbarkeit schädlich, höher·¹ Mengen von Kupfer bewirken ein Verspröden, cihere Mengen von ί Han. Vanadin und Niob sind für üie lläribarkeit schädlich und höhere Mengen von Bor sind für die Bearbeitbarkeit der Stähle schädlich. Die oberen Grenzen für diese HIemente sind daher zu 1.0. 0,5. 0,5. 0.5 und 0,01 Gewichtsprozent definiert.

In der nachsiehenden Tabelle 1 sind Beispiele für die Automatenstähle nach der Frfmdung und für die dazugehörigen Basisstähle .-,ov-ie die entsprechenden Verpleichsstähle zusammengestellt.

1 a bei Ie

Κ.,ί,,Γ,,

S 20CN (Basis) : 0.21

S20CI·" ^! 0.20

S20CN' j 0.21

S 20 CY F' i 0.20

S 50(N (Basis) ι 0.51

S 50 CF I 0.50

S 50CY j 0,51

S50CYF i 0.50

Si C3F

SIt 3YF'

Sl M I B (Basis) . .

SCM I BY

SCM 3 N (Basis) . . .

SCM 3 Y

SCM 3 I·'

SCM 3 Yl

0.OS
0.09
0.1 I
0.10
0.35

Si

0.24 0.3 1 0.31 0.2X 0.2S 0.29 0.30 0.27 0.10 0.09 0.1 X 0.20 0.29

! 0.36 i Π.:χ I 0.35 j 0.31 I 0.35 j 0.30

Mn ■ Γ ; s

0.3X 0.0 I X '().<> 12

0.40 0.0 IX I !.0I 5

0.50 0.021 ; 0.016

0.3S 0.019 i 0.015

0.75 0.014 ; 0.0 I S

0.7Χ 0.01 5 '0.019

0.74 0.014 j 0.020

0.6Χ 0.016 10.020

0.99 0.Of)S ; 0.3 I S

I.Ol ί 0.071 j 0.32 I

0.7Χ 0.014 ■(!. 1X5

0.76 0.015 iO.iisi

0.69 0.0 !X i 0.012

0.69 0.016 !0.013

0 71 0 017 ; ο ο ι ι

0.70 ; o.oix Io.oi ι

Cr

M.·

13

12
12
12
11
16
IO
15
12
11
23
20
14
12
12
12

().! 1
0.10
0,10
0.10
0.14
0.13
0.12
0.K)
0.15
0.10
!'.1 I

1.00
0.9S
0.9S

1.00

ί 0.09 ,

j ^; 0.0053

: o.i γ, ; 0.005!

! 0.22

0.0050

j ; 0.20 , 0.0054

j i 0.20 !

' I 0.21 I 0.0030

1 ■ ι
ι

¹ ' 0.0025

0.24 j '

0.21 ! ' 0.0031

0.22 ! O.IX I

0.23 ! 0.17 ί

.,JlC tl.ul·. LlCi ,,.:ΐ;ι._;Ιμ!ιΐ1κ-:!

151 150 153 151 215 213 215 214 124 123 120 122

In Tabelle 1 ist anizciicben, daß die Basisstähle S20CN. S50CN. SUMlB und SCM3N gemäß den _il0 Japanese Industrial Standards sind. Die Stähle des F-Typs. Y-Typs und YF'-Typs enthalten Blei. Calcium bzw. Blei plus Calcium.

Nachstehend soll die Frfindung an I land der Zeichnungen näher erli viert werden. fis

In F" ig. 1 ist die Abhängigkeit der Ilanken-Verschleißbrcite von der Schneidzeit angegeben, wenn S20CN-. S20CF-. S20CY- und S20CYF-Slähle normalgcglüht und dann mit einer Vorschub:--* ■ Jiwindigkeit von 0,2 mm U geschnitten werden : >:c Schnitt-Tiefe beträgt 2.0 mm. Die Schneidet· .Jiwindigkcit beträgt 200 nv Min. Hs wird ein Schneidwerkzeug verwendet, welches einen hinteren um! einen seitlichen Neigungswinkel von — 5^:. einen l.nd-F.ntlastungswinkcl und einen seitlichen I.-niiastungswinkcl ^l>on 5 . einen F.nd-Schneidwinkel von 30 . einen seitlichen Schneidwinkcl von 0 und einen Ratlins der Nase von 0.4 mm aufweist.

Das genannte Schneidwerkzeug bestand aus einem Hartmetall mit folgender Zusammensetzung: 6.V.. VVC. 28% (TiC + TaC). 9",„C-o.

Aus den in Fig. 1 angegebenen Kursen gehl hervor, daß der erfindungsgemüße S2(K Yl'-Stahl. tier 0.18% Pb und 0,0051% Ca enthält, verglichen /u dem S20CT-Stahl und dem S20CY-SIaIiTeIheblich verbessert ist. In der nachstehenden Tabelle 2 ist die Flanken-Verschleißbreite des Werkzeugs nach fiOminutigem Schneiden der Stähle angegeben.

Tabelle 2

Stühle

S 20CN
S20CF
S 20 CY
S 20 CYF

Flankcn-VersdilciUbrcite Imml

0.175 0.182 0,062 0.035

Die obengenannten Stähle werden normalgeglüht, daß sie eine Härte (HB) von 135 besitzen. Aus den normalgeglühten Stählen werden Teststücke hergestellt. Diese Teststücke besitzen die Abmessungen 6 mm Durchmesser χ 12 mm. Sie werden hinsichtlich ihrer Kaitstauchung untersucht. Der Test wurde für jeden Stahl 20mal vorgenommen. Die Ergebnisse dieser Teste sind in F i g. 2 zusammengestellt. Wie die F i g. 2 zeigt, besitzt der S20CYF-Stahl der Erfindung eine Kaltverformbarkeit, die derjenigen des S20CN-Stahls entspricht. Er besitzt jedoch eine höhere Kaltverformbarkeit als der S20CF-Stahl. der nur Pb allein enthält. Die Kaltstauchbarkcit (0L) wird durch die folgende Gleichung angegeben:

0L =

H -h H

In dieser Gleichung bedeutet H die Anfangshöhe des Teststücks und /i die Endhöhe des Teststücks nach dem Zusammendrücken.

Die obengenannten Stähle wurden auch auf ihre Warmverformbarkeit untersucht. Teststücke mit den Abmessungen 8 mm Durchmesser χ 30 mm wurden aus den Stählen hergestellt. Die Testproben wurden bis zu dem Bruch mit einer Formänderungsgeschwindigkeit von 2 s"¹ bei 1100 C verdreht. Hierzu wurde eine Hochtcmperatur-Torsions-Testvorrichtung verwendet. Die Ergebnisse dieser Teste sind in F i g. 3 zusammengestellt. Wie die F i g. 3 zeigt, besitzt der S20CYF-Stahl der Erfindung eine Warmverformbarkeit, die derjenigen des S20CN-Stahls ähnlich ist. Er besitzt aber eine höhere Warmverformbarkeit als der S20CF-Stahl. der nur Pb allein enthält.

Es wurden Automatenstähle hergestellt, indem verschiedene Mengen von Calcium und Blei dem S 50 CN-Stahl zugesetzt wurden und indem hierauf eine Normalglühung erfolgte. Die normalgeglühten Automatenstähle wurden mit einer Vorschubges>~hwindigkeii von 0,20 mm U geschnitten. Die Schnitt- Hefe betrug 2,00 mrn. Unter Verwendung eines Schneidöls und des Schneidwerkzeugs mit der oben angegebenen Zusammensetzung und Einstellung wurde mit hoher Schneidgeschwindigkeit gearbeitet. Die Standzeit des Werkzeugs wurde bei einer Flanken-Verschleißbreite von 0.3 nun berechnet. Die Ergebnisse dieser Tests sind in F i u. 4 angegeben. In F" i g. 4 ist die relative Standzeit des Werkzeugs dargestellt, wobei I 7' der Standzeit beim Schneiden des kalzium- und bleifreien Stahles > S51K N entspricht. Wie aus Fig. 4 hervorgeht, wird die· Standzeit des Werkzeugs erheblich verbessert, wenn die Menge des in dem Automatenstahl enthaltenen ( a und Pb zunimmt. Die Figur zeigt auch, daß die Standzeil des Werkzeugs verbessert wird, wenn die ,ο Meng·: des Ca erhöhl wird, selbst wenn die Menge des Pb verringert wird.

Die F i g. 5 zeigt die Standzeit des Werkzeugs, wenn S50CN-. S50CY-, S50CF- und S50CYF-StUhIe normalgeglüht und mit niedriger Geschwindigkeit gei, schnitten werden. Der normalgcglühte Basisstahl und die Automatenstahl wurden mit einer Vorschubgeschwindigkeil von 0,12 mm U geschnitten. Die Schnitt-Tiefe betrug 1.0 mm. Unter Verwendung von Schneidöl und eines Schneidwerkzeugs mit der Zusammcnsetzunc 0.70 bis 0.85% C. 3,8 bis 4.5% Cr. 17 bis 19% W.Yo bis 1.5% V. 9 bis 11% Co. Rest Fc wurde mit hoher Sehneidgeschwindigkeit gearbeitet. Das Werkzeug haue einen hinteren "Neigungswinkel von 0\ einen seitlichen Neigungswinkel von I? · einen End-Entlastungswinkcl von 7°, einen seillicher. Entlastungswinkel von 7'. einen End-Schncidwinkei von 10", einen seitlichen Schneidwinkel von 0 und einen Radius der Nase von 0.5 mm. Die Lebensdauer des ^^crkzei!°s wy^⁰ "^ λι** 7**»* k«^*»»^»!-»-»* v^i welcher das Schneidwerkzeug die Testproben nicht mehr schneiden konnte. Wie aus F i g. 5 hervorgeht, wird der als S50CY-Stahl bezeichnete Automatenstahl, der nur Calcium enthält, hinsichtlich seiner Verformbarkeit, verglichen zu dem als S 50CN bezeichneten Basisstahl, nicht verbessert. Jedoch wird der Automatenstahl, der als SC50CYF bezeichnet wird und der in Kombination Calcium und Blei enthält, im Vergleich zu dem Basisstahl hinsichtlich seiner Verformbarkeit erheblich verbessert. Die F i g. 6 zeigt die Beziehung zwischen der Schneidgeschwindigkeit und der Rauhigkeit der fertiggestellten Oberfläche der Stähle S50CN. S50CY. S50CF und S50CYF, nachdem diese normalgcglüht und geschnitten worden waren. Die Teste wurden in der Weise vorgenommen, daß die normalgeglühten Stähle mit einer Vorschubgeschwindigkeit von 0.25 mm U bzw. 0,35 mm/U geschnitten wurden. Die Schnitt-Tiefe betrug 0.2 mm. Es wurde ein Schneidwerkzeug mit der Zusammensetzung 63% WC, 28% (TiC + TaC), 9% Co mit der angegebenen Einstellung verwendet.

Wie aus F i g. 6 hervorgeht, besitzt der Automatenstahl (S50CYF-Stahl) der Erfindung eine gute fertig gestellte Oberfläche.

Die oben angegebenen normalgeglühten Stähk wurden auch mit einer Vorscnubgeschwindigkei' von 0.18 bis 0.48 mm/U geschnitten. Die Schnitt Tiefe betrug 1.0 mm. Hierzu wurde das obenerwähnt* Schneidwerkzeug verwendet, welches einen hinterer Neigungswinkel von 0°, einen seitlichen Neigungs winkel von 6°, einen End-Entlastungswinkel von 7" einen seitlichen Entlastungswinkel von 7°, einen End Schneidwinkel von 10°. einen seitlichen Schneidwinke von 0^c und einen Radius der Nase von 0,5 mm aufwies 65 Der Schneidabfall wurde zur Untersuchung de Sprödigkeit zerkleinert. Es wurde festgestellt, daß de Schneidabfall, der beim Schneiden des S 50 CY F Stahls der Erfindung anfiei, ohne wetieres zerkieiriei

werden kann, ohne daß ein Spanbrecher verwendet werden muß.

Die Ergebnisse dieser Versuche sind in der nachstehenden Tabelle 3 zusammengestellt.

Tabelle 3

Schncid-J2CM.I1U indiukeit

Im mini

50

100

150

200

250

Vorschub

(mm Ul

0,48
0,38
0,28
0,18
0,48
0,38
0,28
0,18
0,48
0,38
0,28
0,18
0,48
0,38
0,28
0,18
0,48
0,38
0,28
0,18

S50CN

X X

χ
0
χ

0
0
0
χ
0
0
0
0
χ

0
0
χ

S 50 CY	S 5(1 CF
X	0
X	X
X	X
0	X
X	0
X	0
X	0
0	0
X	0
X	0
0	0
0	0
0	0
0	0
X	0
X	0
0	0
0	0
X	0
X	0

S 50 CYH

X X X X

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

Die F i g. 9 zeigt die Beziehung zwischen der Charpy-Schlaefestigkcit und der Härte bei S50CN-. S50CY-. S50CF- und S50CYF-Slählcn. Diese wurden auf 800 C erhitzt, bei 550. 600 oder 650 C vergület. Aus der Kurve wird ersichtlich, daß die mechanischen Eigenschaften des SSOCYF-Slahls durch die Anwesenheit von Calcium und Blei nicht beeinträchtigt werden.

Die F i g. 10 zeigt die Veränderung der Ermüdungs·

ίο festigkeit, welche durch die Anwesenheit von Calcium und Blei in dem S50C-Stahl bedingt ist. Die Werte der F i g. 10 geben das Verhältnis der Ermüdungsfestigkeit der jeweiligen Stähle zu der Ermüdungsfestigkeit des Grundstahls (S50CN) wieder. Die jeweiligen Werte stellen Mittelwerte aus 3 Versucher dar.

Die Tabelle 4 zeigt die Beziehung zwischen der Standzeit des Schneidwerkzeugs und der Ermüdungs· festiekeit bei drei Arten von Automatenstählen, die als S50CY-. S50CF- und S50CYF-Stähle bezeichne! werden. In der Tabelle 4 ist die Standzeit des Werkzeugs und die Ermüdungsfestigkeit der Stähle als Ver· hältniszahl unter Verwendung der Abkürzung (T angegeben. Der SSOCY-1-Stahl. S50C-2-Stahl unc S5OCY-3-Stahl enthalten 0.002% Ca. bzw. 0.005°/₍ Ca oder 0,007% bis 0.016% Ca. Der S50CF-l-Stah oder der S50CF-2-Stahl enthalten 0.15% Pb bzw (Λ IfW- TJK V\or Q ^C\CV I Ci«UI A„- C cnrvr -ι c.li v,*-v'u λ ^j. i~r%*i ^-»ν/Λ_· ι uiuill, U^l O *J\J V^ 1 1 -Z₁-OIiIIiI der S5OCYF-3-Stahl oder der S50CYF-4-Stahl ent halten 0,001% Ca und 0.05% Pb, 0,001% Ca unc 0,10% Pb, 0,002% Ca und 0.05% Pb oder 0,004% C: und 0,005% Pb.

35 Standzeit
des Werkzeugs

40

45

Die Markierung »X« bedeute!, daß zum Zerkleinern des Schneid- >.;:i!ls ein Spanbrecher verwende! wurde. Die Markierung »O« ■- kutet. daß zum Zerkleinern des Schneidabfalls kein Spanbrecher ■H'-rderlich war.

Die Fig. 7 zeigt Mikro-Photographien, die den Y.Tschieiß der freien Flächen und den Kaltverschleiß ih-< Hartmetall-Schneidwerkzeugs mit der Zusammenhang 63% WC,28%(TiC + TaC).9% Codarsteljen. '■; S50CN- S50CY-, S50CF- und S50CYF-Stahle ••Μ dem Schneidwerkzeug geschnitten worden waren. mis den Mikro-Photographien wird ersichtlich, dall 'lic Neigungsfläche und die Entlastungsflache des Werkzeugs abgerieben wurden, wenn der S50CN- Mahl geschnitten wurde. Es zeigt sich auch, daß der Abrieb der Neigungsfläche und der Entlastungsflache Jos Werkzeugs erheblich vermindert wurde, wenn die S50CY- und S50CF-Stähle geschnitten wurden, was ciuf die Anwesenheit der auf den Neigungs- und Entiastungsflächen abgeschiedenen Schicht zurückzuführen ist. Es wird ferner gezeigt, daß das Werkzeug nicht abgerieben wurde, wenn der S50CYF-Stahl Geschnitten wurde. _

" Die F i g. 8 zeigt die Beziehung zwischen der Zugfestigkeit und der Dehnung und der ^u^f¹"."¹" S50CN- S50CYN-, S50CNF- und SSOCYF-Stahle. Aus den Kurven wird ersichtlich, daß die Stahle hinsichtlich der Priifbeanspruchung, der Dehnung und dtr Einschnürung ähnliche mechanische Eigenschaften besitzen. Die mechanischen Eigenschaften der S50CYF-Stähle werden somit durch die Anwesenheit von Calcium und Blei nicht beeinträchtigt.

Tabelle	4	Ermüdungsfestigkeit
Stähle	0,99 TF
S 50 CY-I	0,96 TF
S 50 CF-I	0,98 TF
S50 CYF-I	0,97 TF
S50CY-2	0,94 Tp
S50CF-2	0.97 TF
S50CYF-2	0.97 Tp
S5OCYF-3	0,90 Tp bis 0,96 TF
S50CY-3	0,94 TF
S50CYF-4

2 Tw

4Tw

5Tw

T_f = Ermüdungsfestigkeit eines Basis-Stahls S 50 CN.
7V = Standzeit des Werkzeugs aus dem Basis-Slahl S50CN bei d< Zerspanung.

Aus der Tabelle 4 geht hervor, daß die Stähle de S50CYF-Typs eine Ermüdungsfestigkeit besitzen di der Ermüdungsfestigkeit der S50CY-Stähle ähnlic ist oder über dieser liegt. Die Tabelle zeigt auch, da die S50CYF-Stähle eine größere Ermüdunesfestieke als die S 50 CF-Stähle besitzen.

Die nachstehende Tabelle 5 zeigt die Beziehung zw sehen der Standzeit des Schneidwerkzeugs und de Ermüdungsfestigkeit von drei Arten von Automater stählen, die als S 50 CY-, S50CF- und S50CYF-Stähl bezeichnet werden. Wie in Tabelle 4 ist die Standze des Werkzeugs und die Ermüdungsfestigkeit unte Verwendung einer Vielfachzahl aneeeeben n_f S50CY-4- oder S50CY-5-Stahl enthält!) 010% ~C oder 0,016% Ca. Der S50CF-2-Stahl oder S50CF-:

Stahl enthalt 0,20% Pb oder 0.25% Pb. [)_Ci S5OCYF-5- oder S50CYF-6-Stahl enthält 0.005¹O Ca plus 0,05% Pb oder 0.006% Ca plus 0.10%, Pb.

Tabelle 5

Stuhle	Sl.llUl/ΙΊ
S50CY-4	STw
S50CF-2	ATw
S5OCYF-5	5 Tu·
S50CY-5	5 Tu·
S5OCF-3	4 Tu·
S50CYF-6	16 Tu·

0,94 7>

0,89

T₁ = Ermüdungsfesligkeil eines Basis-Stahls S 50CN. Tu = Standzeil des Werkzeugs aus dem Basis-Stahl S5(ICN bei der Zerspanung.

Aus Tabelle 5 geht hervor, daß die Ermüdungsfestigkeit der S50CYF-Stähle nicht sehr stark vermindert wird, obgleich eine hohe Zunahme der Standzeit des Schneidzeugs erzielt wird.

Die F i g. 11 zeigt die Kaltverformbarkcit der Stähle, die als S 50CN. S 50CY, S 50CF und S 50CYF bezeichnet werden. Die Stähle werden so normalgeglüht, daß sie eine Hätte (HB) von 135 besitzen. Aus der. normalgeglühten Stählen werden 20 Teststücke hergestellt. Die Teststücke besitzen die Abmessungen 6 mm Durchmesser χ 12 mm. Sie wurden hinsichtlich ihrer Kaltstauchunc (0L) untersucht. Wie aus der Fig. 11 hervorgeht, besitzt der S50CYF-Stahl nach der Erfindung im wesentlichen die gleiche kritische Höheverminderung wie der Basis S50CN. Der Nachteil des S 50 CN-Stahls, der als freies Schneidelement nur Pb allem enthält, ist bei ihm beseitigt.

Die Fig. 12 zeigt die Warmverformbarkeit der in F i g. 11 beschriebenen Stahle. Die Teststückc haben die Abmessungen 8 mm Durchmesser χ 30 mm. Die Testproben wurden bis zum Bruch mit einer Formänderungsgeschwindigkeit von 5 s"¹ bei HOO⁰C verdreht. Hierzu wurde eine Hochtemperatur-Torsions-Vorrichtung verwendet. Wie die F i g. 12 zeigt, besitzt der S50CYF-Stahl der Erfindung einen Torsionswert, der demjenigen des Basisstahls S 50CN ähnlich ist. Der Nachteil des S 50CN-Stahls, der als freies Schneidelement Pb allein enthält, ist bei ihm beseitigt.

Die Fig. 13 zeigt die Abriebbeständigkeit der in den F i g. 11 und 12 beschriebenen Stähle. Die Stähle wurden so normalgeglüht, daß sie eine Härte (HRC) von 63 bei einer Tiefe von 1.5 mm aufwiesen. Aus den normalgeglühten Stählen wurden Teslstücke hergestellt. Die Teststücke haben einen Außendurchmesser von 30 mm. Die Kontaktfläche ist 5 mm breit. Sie wurden hinsichtlich ihrer Abriebfestigkeit untersucht. Der Test wurde bei 1000 Upm und einem Oberflächendruck von 200 kg mm² unter Verwendung einer Abriebtestvorrichtung durchgeführt. Die totalen Drehzahlen bis zur Bildung der Auskolkungen wurden bestimmt. Die Ergebnisse dieser Teste sind in F i g. 13 zusammengestellt. Aus dieser geht hervor, daß der S50CYF-Stahl der Erfindung im wesentlichen die gleiche Abriebfestigkeit wie der Basisstahl S 50CN besitzt.

Die in den Fig. 11. 12 und 13 genannten Stähle wurden weite·· hin hinsichtlich der Rißbildung an der Oberfläche oder dem eirund oder in der Tiefe untersucht. Is wurde gefunden, daß der S50CYF-Siahl der Erfindung eine gute Festigkeil gegenüber einer Rißbildung an der Oberfläche oder am Grund oder in der Tiefe im Vergleich /u dem Basisstahl S50CN besitzt. Die RißTestigkeit des S50CYF-Stahls wird als der Mittelwert des S50CY-Stahls. der Calcium allein enthält, und des SSOCF-Stahls. der als freie Schnuidelemcnte Pb allein enthält, gemessen.

ίο Die Fig. 14 zeigt die Beziehung zwischen der Standzeit des Werkzeugs und der Schneidgeschwindiakeit beim Schneiden der Automatenstähle SFC3 F, der S und Pb enthält, und SFC3 FY. der S. Pb und Ca enthält. Die Stähle wurden normalgeglüht. Die nor-

is malgeglühten Stähle wurden mit einem Vorschub von 0,1 mm U geschnitten. Die Schnitt-Tiefe war bei der angegebenen Schnittgeschwindigkeit 0.5 mm. Es wurde ein Schneidwerkzeug mit einer Zusammensetzung von 92% WC. 2% (TiC 4 TaC 4- VC). 6% Co verwendet.

welches einen hinteren Neigungswinkel von 0 . einen seitlichen Neigungswinkel von 6 . einen End-Entlastungswinkel von 7\ einen seitlichen Entlastungswinkcl von 7'", einen End-Schneidwinkel von 10 . einen seitlichen Schneidwinkel und einen Radius der Nase von 0.5 mm aufwies. Die Standzeit des Werkzeugs wurde bei einer Flanken-Verschleißbrcite von 0.2 mm bestimmt. Aus den Kurven der F i g. 14 geht hervor, daß der SFC3FY-Stahl der Erfindung, verglichen zu dem SFC3F-Stahl eine längere Standzeit des Werkzeugs ergibt.

Die Fig. 15 zeigt die Warmverformbarkeit der in Fig. 14 gezeigten Stähle. Die Teslstücke haben die Abmessungen 8 mm Durchmesser χ 30 mm. Sie wurden hinsichtlich des Torsionswerles für die Einleitung des Brechens bei einer Formändcrungsgcsclnvindigkcit von 3 s"¹ bei 1150" C untersucht. Hierzu wurde eine Hochtemperatur-Torsions-T^stvorrielHung verwendet. Aus Fig. 15 geht hervor, daß der SFC 3 FY-Stahl hinsichtlich seines Torsionswertes im Vergleich zu dem SFC3F-Basisstahl verbessert ist.

Die Fig. 16 zeigt die Beziehung zwischen der Standzeit des Werkzeugs und der Schneidgeschwindigkeit beim Schneiden der Automatenstähle SUNi 1 B-Stahl und SUM I BY-Stahl mit der Zusammensetzung entsprechend Tabelle 1. Der SUM I B-Stahl enthält Schwefel. Der SUM 1 BY-Stahl enthält als freie Schneidelemente Schwefel und Calcium. Die Stähle wurden normalgeglüht. Die normalgeglühten Stähle wurden in der gleichen Weise wie bei den Testen gemäß F i g. 6 geschnitten. Die Lebensdauer de; Werkzeugs wurde bei einer Flanken-Verschleißbreitc von 0,2 mm ermittelt. Aus den Kurven der Fig. Γ geht hervor, daß der SUM 1 BY-Stahl der Erfindung im Vergleich zu dem Basisstahl SUM I B eine längen Standzeit des Werkzeugs ergibt.

Die F i g. 18 und 19 zeigen die Intensität der charak teristischen' Röntgen-Emission, die von dem Schwefe und Eisen emittiert wird, welches in der abgeschiede nen Schicht auf der Neigungsfläche des Werkzeug enthalten ist, nachdem das Werkzeug zum Schneidei der Stähle SUM 1 B und SUM I BY verwendet wurde Die beiden Stähle wurden mit einem Vorschub vo 0.1 mm U mit einer Schnitt-Tiefe von 0.5 mm un 20 Minuten mit einer Schneidgeschvvindigkeit vo

180 m Min. geschnitten. Dabei wurde ein Schneide und das oben beschriebene schneidwerkzeug mit dt Zusammensetzung 92% WC, 2% (TiC + TaC + VC 6% Co verwendet. Die Fig. 18 zeigt die Versuch:

crgcbnisse bei Verwendung des Werkzeugs zum Schneiden des SUM 1 B-Stahls, über einen Bereich, der sich vom Ende des Werkzeugs bis zu etwa 250 μ erstreckt. wird eine erhebliche Menge von Fe beobachte!. Dies beweist, daß die Neigungsfläche des Werkzeugs direkt mit dem Abfall des Stahls in Berührung war. Die F i g. 19 zeigt die Versuchsergebnisse bei Verwendung des Werkzeugs zum Schneiden des SL¹M 1 BY-Slahls. Über das gesamte Werkzeug wird eine erhebliche Menge von S (oder CaS) beobachtet. Eisen wird jedoch nicht beobachtet. Dies beweist, daß die Neigungsfläche des Werkzeugs mit einer dünnen Schicht überzogen war, welche Schwefel enthielt. Das Werkzeug war somit vom Abrieb geschützt.

Die F i g. 20 zeigt die Beziehung zwischen der F!anken-Verschlcißbreitc und der Schncidgeschwindigkcit bei dem Schneiden eines Cr-Mo-Lcgierungsstahls. als SCM 3 N bezeichnet, und der Automatenstahl SCM 3Y, SCM3F und SCM3YF, mit dem Werkzeug. Der SCM3Y-Stahl enthält Calcium, der SCM 3 F-Stahl enthält Blei und der SCM3YF-Stahl enthält als freie Schneidelemente Calcium und Blei. Aus den Kurven der F i g. 20 geht hervor, daß der SCM 3 YF-Stahl nach der Erfindung einen geringeren Abrieb hat als die anderen Stähle. Sämtliche Stähle wurden normalgeglüht. Die normalgeglühten Stähle wurden mit einem Vorschub von 0,20 mm U geschnitten. Die Schneid-Tiefe betrug bei einer Schncidgeschwindigkeii von 200rn Min. 2.0m;-. Es wurde das hei F i g. 6 erwähnte Schneidwerkzeug verwendet.

Es wurde auch die Zeit (in Minuten) bestimmt, bis die Flankcn-Vcrschleißbreite des Werkzeugs 0.30 mm betrug, wenn die Stähle mit dem Schneidwerkzeug mit der Zusammensetzung 63% WC. 28°/.» (TiC -t TaC I. 9% Co geschnitten wurden. Die Ergebnisse dieser Vcrsuche sind in der Tabelle 6 zusammengestellt.

Tabelle 6

Stahle

SCM 3 N
SCM 3 Y

/eil iMiiuiteiil

19
70

Siiihlc	/en 1M liuiicn
SCM 3 F	21
SCM 3YF	150

45 Die Fig. 21 zeigt die Härtbarkeit uc in F i g. 20 gezeigten Stähle. Aus den Kurven der Fig. 21 geht hervor, daß der SCM3YF-Stahl der Erfindung eine bessere Härtbarkeit als der SCM3N-Stahl hat.

Die F i g. 22 zeigt die Beziehung zwischen der Zugfestigkeit und der Dehnung (%), der r^-Grcnzc und der Einschnürung bei der Untersuchung der als SCM3 N. SCM 3Y. SCM 3 F und SCM 3YF bezeichneten Stähle. In F i g. 22 wird der SCM 3 N-Stahl durch »0<· und der SCM3Y-Stahl durch »·« bezeichnet. Der SCM 3 F-Stahl ist durch »Λ« under der SCM 3 YF-Stahl durch »A« bezeichnet. Aus den Kurven der Fig. 22 geht hervor, daß der SCM 3 YF-Stahl der Erfindung mechanische Eigenschaften hat. die denjenigen anderer Stähle ähnlich sind.

Die F i g. 23 zeigt die Beziehung zwischen der Härte (HB) und der Charpy-Kerbschlagzähigkeit bei Untersuchung der als SCM 3N. SCM~3Y. SCM 3 F und SCM 3YF bezeichneten Stähle. Die Stähle sind durch die gleichen Bezeichnungen wie in F i g. 22 angegeben. Die Stähle werden bei K60 C normalgeglüht und sodann bei 500. 550. 600 und 650 C vergütet Die Kurven der F i c. 23 zeilen, d:iß der SCM3YF-Stahl nach der Erfindung eine Charpy-Kcrbschlagzähigkeit besitzt, die derjenigen anderer Stähle ähnlich isl.

F i 11.24 zeigt die Kaltvcrformbarkeit der als SCM 3 N. SCM 3 Y. SCM 3 F und SCM 3 Y F bezeichneten Stähle bei der Untersuchung der KahMauchbarkeit [0L). Die Stähle wurden alle normalgeglüht daß sie eine Härte (HB) von 190 hatten. Aus der normalgeglühten Stählen wurden Teststücke hergestellt. Die Tesislücke haben d^:<: Abmessungen 6 mir Durchmesser χ 12 mm. Wie aus F i g. 24 hervorgeht hat der SCM 3YF-Stahl der Erfindung im wesentlichen die gleiche kritische Höheverminderung wie dei SCM 3 N-Stahl. Die Fig. 24 zeigt weiterhin die bcs sere Kaltstauchbarkeit im Vergleich zu dem SCM 3 F-Stahl, der nur Pb allein enthält.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Unlegierte, niedriglegierte und legierte
   matenstähle, dadurch g e k c η π ζ c ι c
   daß sie aus

   0,05 bis 0,8",. Kohlenstoff.

   weniger als 2" υ Silicium.

   weniger als 4% Mangan.

   weniger als 0,1"» Phosphor.

   weniger als 0,6" υ Kupfer.

   weniger als 5% Nickel.

   weniger als 6% Chrom.

   weniger als 1% Molybdän.

   weniger als l"u Wolfram,

   weniger als 0.5".ι 1 itan.

   weniger als '.).5'\, Vanadium.

   weniger al* 0.5"., Niob.

   weniger als 0.01" ■> Her.

   0.(XH bis 0.03",. Calcium.

   0,03 bis 0.35",, Blei.

   Rest Lisen und herstelluiiysbeding'.c

   Verunreinigungen

   bestehen.