Fine Grain Resistance of Steel 20NiMoCr6-5+Nb (Material No. 1.6757) during Case Hardening depending on Cold Massive Forming∗ Translated title: Feinkornbeständigkeit des Stahles 20NiMoCr6-5+Nb (Werkstoff-Nr. 1.6757) beim Einsatzhärten in Abhängigkeit einer Kaltmassivumformung

Abstract

Cold massive forming of steel has been used for over 100 years to reduce mechanical finishing for cost reasons. A systematic investigation regarding the austenitic grain coarsening in the following heat treatment steps during the application treatment of e. g. gear steels could not be found, only indications of sporadic qualitative failures. The material 20NiMoCr6-5+Nb for gear shafts was subjected to a simulating treatment for the investigation of cold massive forming. No significant coarse grain growth was observed. Because the degree of cold massive forming at the individual shaft sections was not known, oblique samples were taken from the same bar steel lot, with which degrees of forming could be carried out steplessly from ∊ = 0 to 50 % on a press. After simulation of a high temperature carburization from 990 °C to 1050 °C, no significant coarse grain growth could be observed, only a uniform increase of the grain size index G with increasing temperature at the same holding time. In order to gain further knowledge in the field of modern manufacturing processes on the subject, newly available computer programs should to be used to simulate the production of components from case hardened steels from steel production to the ready to install part and to identify weak points.

Kurzfassung

Die Kaltmassivumformung von Stahl wird schon seit über 100 Jahren angewandt, um mechanisches Nachbearbeiten aus Kostengründen zu reduzieren. Eine systematische Untersuchung hinsichtlich der Austenitkornvergröberung in den folgenden Wärmebehandlungsschritten bei der Einsatzbehandlung von z. B. Getriebestählen konnte nicht gefunden werden, nur Hinweise auf sporadische qualitative Ausfälle. Für die Untersuchung zur Kaltmassivumformung wurde der Werkstoff 20NiMoCr6-5+Nb für Getriebewellen einer simulierenden Behandlung unterzogen. Es zeigte sich kein signifikantes Grobkornwachstum. Weil der Grad der Kaltmassivumformung an den einzelnen Wellenabschnitten nicht bekannt war, wurden vom gleichen Stabstahllos Schrägproben angefertigt, mit denen auf einer Presse Umformgrade stufenlos von ∊ = 0 bis 50 % vollzogen werden konnten. Nach Simulation einer Hochtemperaturaufkohlung von 990 °C bis 1050 °C konnte auch kein signifikantes Grobkornwachstum festgestellt werden, lediglich ein gleichmäßiges Anwachsen der Korngrößenkennzahl G mit steigender Temperatur bei gleicher Haltedauer. Um weitere Erkenntnisse auf dem Gebiet moderner Fertigungsverfahren zum Thema zu gewinnen, sollten neu vorhandene Rechenprogramme genutzt werden, die die Fertigung von Bauteilen aus Einsatzstählen von der Stahlherstellung bis zum einbaufertigen Teil simulieren und mögliche Schwachstellen erkennbar machen.