Distortion of components due to segregations of a low alloy SAE 5120 steel after blank and case hardening∗

Abstract

A conventional low alloy steel (SAE 5120, EN 20MnCr5) was investigated to determine length change and curvature during heat treatment due to segregations. Long cylindrical shafts were used to minimize the influence of the geometry. The shafts were taken eccentrically from semifinished bars with two different degrees of deformation. Two sets of multiple heat treatments were done for each deforming degree. One of them started with two slow cooling cycles and had a final blank hardening cycle. The other set was a slow cooling cycle and afterwards a case hardening cycle. Coordinate measurements were done before and after each heat treatment cycle. Significant differences in the length change as well as in the magnitude and direction of the curvature could be detected.

Kurzfassung

Wellen aus einem kommerziellen niedriglegierten Stahl (20MnCr5) wurden hinsichtlich der Längenänderungs- und Krümmungsverhalten während der Wärmebehandlung untersucht. Um den Einfluss der Geometrie zu minimieren, wurden lange zylindrische Wellen verwendet. Die Wellen wurden exzentrisch aus Halbzeug mit zwei verschiedenen Umformgraden entnommen. Zwei Wärmebehandlungszyklen wurden für jeden der beiden Umformgrade angewendet. Ein Wärmebehandlungszyklus beinhaltete zwei langsame Abkühlungen und eine abschließende Blindhärtung. Bei dem anderen Zyklus wurde eine Einsatzhärtung nach einer langsamen Abkühlung durchgeführt. Koordinatenmessungen wurden vor und nach jeder Wärmebehandlung durchgeführt, um den Verzug aufgrund der einzelnen Wärmebehandlungen zu bestimmen. Wesentliche Kenngröße waren die Längenänderung und die Richtung sowie der Betrag der Krümmung der Wellen.