Analyse von Seigerungen und seigedrungsbedingtem Verzug am Beispiel des Einsatzstahls 20MnCr5 Translated title: Analysis of segregations and segregation-induced distortion using the case-hardening steel SAE 5120

Kurzfassung

Seigerungen sind chemische Inhomogenitäten, die sich beim Strangguss nicht vermeiden lassen. Die Orts- und Richtungsabhängigkeit von Mikro- und Makroseigerungen im Halbzeug wurden eingehend charakterisiert. Schwerpunkte der Charakterisierung waren die hochaufgelöste chemische Analyse mittels Elektronenstrahl-Mikrosonde und metallographische Untersuchungen. Über Dilatometerversuche wurde das orts- und richtungsabhängige Umwandlungs- und Dehnungsverhalten bestimmt. Der seigerungsbedingte Verzug nach der Wärmebehandlung wurde an einfachen zylindrischen Wellen untersucht, um eine Überlagerung mit geometriebedingtem Verzug zu vermeiden. Die Wellen wurden langsam im Ofen abgekühlt, blindgehärtet oder einsatzgehärtet. Ein wärmebehandlungsbedingter Verzug wurde dabei möglichst klein gehalten. Analysiert wurden die Längenänderung und die Krümmung der Wellen. Alle Experimente zum seigerungsbedingten Verzug erfolgten an einer Charge aus dem Werkstoff 20MnCr5. Zum Vergleich wurde zusätzlich seigerungsfreier sprühkompaktierter 20MnCr5 eingesetzt.

Abstract

Segregations are chemical inhomogenities due to the continuous casting process. The position and direction dependencies of micro- and macro-segregations within the rolled bar were characterized using Electron-Beam-Microanalysis and metallography. By dilatometry the position and direction dependency of the strain and transformation behavior was determined. The segregation-induced distortion after heat treatment was determined at simple cylindrical shafts to avoid a geometry-induced distortion. Heat treatments were slow cooling within the furnace, blank hardening and case hardening. A heat treatment as symmetric as possible was applied to avoid a heat treatment-induced distortion. The length change and the curvature of the shafts were analyzed to characterize the distortion. One heat of SAE 5120 was used for all experiments for the determination of segregation-induced distortion. Additionally a segregation-free spray-formed SAE 5120 was used for comparison.