Bearing Steels for Induction Hardening – Part II Translated title: Wälzlagerstähle für die Induktionshärtung – Teil II

Abstract

Surface induction hardening, through induction hardening, and induction tempering of components like rolling elements or rings are established in production and are further developed in research and development. Among others, the used steel grade for induction hardening is one important factor affecting the induction hardening result. The present study benchmarks potential and existing bearing steels in terms of their induction hardening response. Steel grades with low to high carbon contents and different alloying strategies were selected. The robustness of the heat treatment result depending on the selected steels and their conditions prior to induction hardening, shall be pointed out. A dilatometer study was used to compare the sensitivity of martensite start temperature (M _S), hardness after quenching, prior austenite grain size, and appearance of non-martensitic transformation products, for varied process parameters. The study showed the pronounced effect of the steels prior microstructure, prior to induction hardening, on the hardening response. The alloying with silicon and manganese reduced the amount of non-martensitic transformation products after hardening. Increasing amounts of alloying elements led in general to larger changes in M _S temperature and lower hardness after hardening.

Kurzfassung

Randschichthärten, Durchhärten und Anlassen von Wälzlagerkomponenten mittels induktiver Erwärmung sind etablierte Produktionsprozesse, welche im Bereich der Forschung und Entwicklung weiterentwickelt werden. Neben vielen Faktoren hat die Werkstoffauswahl einen maßgeblichen Einfluss auf das Wärmebehandlungsergebnis. In der vorliegenden Arbeit wird eine Auswahl üblicher sowie für das Induktionshärten potenziell interessanter Wälzlagerstähle bezüglich ihres Verhaltens beim induktiven Härten bewertet. Es wurden Stähle mittlerer bis hoher Kohlenstoffgehalte mit unterschiedlichen Legierungsstrategien ausgewählt. In Abhängigkeit der verschiedenen Stähle sowie verschiedener Gefügezustände vor dem Härten wurde die Stabilität des Härteergebnisses erörtert. Dabei wurde mithilfe einer Dilatometerstudie die Veränderung der Martensitstarttemperatur, der Härte, der ehemaligen Austenitkorngröße und der nicht martensitischen Umwandlungsbestandteile des Gefüges für veränderte Austenitisierbedingungen verglichen. Der Gefügezustand vor dem Härten zeigte sich als wichtige Einflussgröße für das Härteergebnis. Das Legieren mit Silizium und Mangan führte zu einer Reduzierung der nicht martensitischen Umwandlungsbestandteile des Gefüges nach dem Härten. Allgemein führten höhere Gehalte an Legierungselementen zu größeren Veränderungen der Martensitstarttemperatur mit veränderten Austenitisierbedingungen. Mit zunehmendem Legierungsgehalt wurde zudem eine geringere erreichbare Härte gemessen.