Ermittlung der Materialdaten zur Simulation des Durchhärtens von Komponenten aus 100Cr6 : Teil 1: Einleitung – Charakterisierung des Werkstoffs und der Wärmebehandlung – Grundsätzliche Überlegungen – Beschreibung von Abhängigkeiten – Thermo-physikalische Kennwerte – Thermo-mechanische Kennwerte ^*

Kurzfassung

Der Sonderforschungsbereich 570 „Distortion Engineering – Verzugsbeherrschung in der Fertigung“ an der Universität Bremen hat sich als ein Ziel die Bestimmung signifikanter Einflussgrößen und Wechselwirkungen auf den Verzug über die gesamte Fertigungskette von ausgewählten Bauteilen gesetzt, um die wesentlichen Mechanismen der Verzugsentstehung zu identifizieren. In diesem Zusammenhang kommt der Simulation eine große Bedeutung zu, da hiermit die zeitliche Entwicklung der Vorgänge auch lokal im Bauteil analysiert werden können. Hieraus können dann die signifikanten Vorgänge der Verzugsentstehung abgeleitet werden.

Für die Simulation muss ein qualitativ hochwertiger Datensatz als Grundvoraussetzung angesehen werden. In der vorliegenden Arbeit wird daher über das Vorgehen sowie die Herausforderungen bei der Erstellung eines Datensatzes für den Wälzlagerstahl 100Cr6 berichtet. Als einschränkende Bedingung soll dieser Datensatz zunächst nur für die Berechnung einer durchgreifenden martensitischen Härtung bei einem definierten Austenitisierungszustand gelten. Neben den thermophysikalischen und -mechanischen Kenngrößen werden die Parameter zur Beschreibung einer martensitischen Umwandlung angegeben.

Die Güte des erstellten Datensatzes wird aus dem Vergleich von berechneten und experimentell ermittelten Ergebnissen hinsichtlich Maß- und Formänderungen sowie der Eigenspannungen von Wälzlagerringen nach einer martensitischen Härtung diskutiert.

Abstract

The Collaborative Research Centres 570 “Distortion Engineering - Distortion Control in the Production Process” focuses on the determination of significant factors and interactions in the overall production process of selected components to identify relevant distortion mechanisms. In this context, computer simulations are more and more important for an answer of distortion problems. With these simulations the temporal and local process development in the component can be analyzed to conclude the significant procedures which control distortion.

A high class data set is an essential basic requirement for the simulation. In the present paper the proceeding and the challenge of preparation of a data set for the ball bearing steel 100Cr6 (SAE 52100) are reported. As a restrictive condition, this data set is only valid for a completely through hardened component after a defined austenitizing procedure. In addition to the thermo physical and thermo mechanical values, the parameters of the martensitic transformation are specified.

The quality of the presented data set is discussed by the comparison of calculated and experimental results concerning size and shape changes as well as residual stresses of ball bearing rings after a martensitic hardening.