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      New Steel Grades for Deep Carburizing of Windmill Transmission Components* Translated title: Neue Stahlgüten für die Tiefaufkohlung von Getriebezahnrädern für Windkraftanlagen

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          Abstract

          However, while low pressure carburizing (LPC) is now well established for smaller components and conventional conditions (up to 980 °C), a number of difficulties are expected when considering high temperature LPC of large components. First, conventional carburizing steels will undergo extensive grain growth during an exposure to 1050 °C for 20 hours; while there are solutions to avoid the problem for shorter durations, there are no materials adapted to such heat-treatment durations. Second, the long exposure at high temperature means that the possibility of significant creep deformation should be considered. And third, the hardenability of the material commonly used for wind turbine gears (18CrNiMo7-6) may not be sufficient when switching from oil to gas quenching. The present work attempts to address these issues. On the basis of theoretical alloy design, numerical modeling and experimental work, two purposely designed steel compositions were industrially cast. They were used to manufacture large wind turbine gears and extensively tested. Experimental results are compared to those obtained with a standard 18CrNiMo7-6. Based on a full analysis of the possible production routes, a cost benefit of 20 % is estimated by switching from the actual to the newly developed manufacturing route.

          Kurzfassung

          Während sich das Niederdruckaufkohlen (LPC) für kleinere Bauteile und konventionelle Bedingungen (bis 980 °C) inzwischen gut etabliert hat, ergeben sich beim Hochtemperatur-Niederdruckaufkohlen großer Bauteile und Komponenten eine Reihe von Schwierigkeiten. Erstens erfahren herkömmliche Einsatzstähle bei einer Belastung von 1050 °C fur 20 h ein starkes Kornwachstum; doch während es Lösungen gibt, um dieses Problem bei kürzeren Laufzeiten zu vermeiden, gibt es keine Materialien, die für Wärmebehandlungen über solche langen Zeiträume geeignet sind. Zweitens ist angesichts der langen Dauer auf hohen Temperaturen auch die Möglichkeit einer erheblichen Kriechverformung zu berücksichtigen. Drittens ist die Härtbarkeit des üblicherweise für Getriebezahnräder von Windkraftanlagen verwendeten Materials (18CrNiMo7-6) bei einem Wechsel vom Öl- zum Gasabschrecken möglicherweise nicht ausreichend hoch. Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit eben diesen Themen. Auf Grundlage theoretischer Legierungskonzepte, rechnergestützter Modellierung und experimenteller Arbeiten wurden zwei speziell entwickelte Stahlzusammensetzungen industriell gegossen. Sie wurden zur Herstellung großer Getriebezahnräder von Windkraftanlagen verwendet und ausführlich getestet. Die Ergebnisse der Versuche werden mit den Ergebnissen der Standardlegierung 18CrNiMo7-6 verglichen. Basierend auf einer umfassenden Analyse der möglichen Produktionswege lässt sich ein Kostenvorteil von 20 % alleine durch den Wechsel vom aktuellen zum neu entwickelten Herstellungsprozess abschätzen.

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          On the Theory of the Effect of Precipitate Particles on Grain Growth in Metals

           T. Gladman (1966)
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            Overview no. 62

             P.R. Rios (1987)
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              Microstructure and high bending fatigue strength in carburized steel

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                Author and article information

                Journal
                htme
                HTM Journal of Heat Treatment and Materials
                Carl Hanser Verlag
                1867-2493
                2194-1831
                9 April 2019
                : 74
                : 2
                : 99-114
                Affiliations
                1 Ascometal CREAS, Avenue de France, 57301 Hagondange, France
                2 Sidenor Investigación y Desarrolo SA, Basauri, Spain
                3 ALD Vacuum Technologies GmbH, Hanau, Germany
                4 RWTH Institut für Eisenhüttenkunde, Aachen, Germany
                5 Ing. Mareike Solf, RWTH Werkzeugmaschinenlabor, Aachen, Germany
                6 Robert Bosch GmbH, Postfach 106050, 70049 Stuttgart, Germany
                Author notes
                [∗]

                Lecture presented at the HeatTreatmentCongress, HK 2018, October 16–18, 2018, Cologne, Germany

                7 simon.catteau@ 123456ascometal.com (Corresponding author/Kontakt)
                Article
                HT110377
                10.3139/105.110377
                © 2019, Carl Hanser Verlag, München
                Page count
                References: 19, Pages: 16
                Product
                Self URI (journal page): http://www.hanser-elibrary.com/loi/htme
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                Scientific Contributions/Fachbeiträge

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