Anwendungsbereich

Für hochbeanspruchte Zahnräder mit einer genügend hohen Oberflächenhärte an den Zahnflanken und wegen der hohen Beanspruchung im Zahnfuss mit einer ausreichenden Biegefestigkeit und zum Schutz vor schlagartigen Beanspruchungen mit einer guten Schlagzähigkeit. Gleichzeitig weisen Zahnräder, die aus CV58Z hergestellt werden, einen hohen Verschleisswiderstand auf und sind frei von der Neigung zur Grübchenbildung (Pitting). Ebenfalls geeignet ist dieser Stahl für weitere Bauteile wie Kurvenscheiben etc.

Beschrieb

Normalerweise werden Bauteile mit den beschriebenen Anforderungen aus einem Einsatzstahl hergestellt. Aus wirtschaftlichen Gründen findet auch die Flammhärtung oder induktive Härtung von Vergütungsstählen Verwendung, bei der die Zahnflanken im Vorschubverfahren erwärmt und abgeschreckt werden. Einwandfrei gelingt diese Härtung jedoch nur an Stirnrädern bei Modul > 6. Kegelräder und die unter Modul 6 liegenden Bereiche können nicht mehr mit zufrieden stellenden Ergebnissen nach diesem Verfahren gehärtet werden.
Aus dieser Erkenntnis heraus wurde das Umlaufhärteverfahren entwickelt, um auch in diesem Bereich noch einwandfreie Härteergebnisse zu erzielen. Voraussetzung allerdings war, einen Stahl zu entwickeln der eine hohe Oberflächenhärte annimmt und gleichzeitig ausreichend hohe Federungseigenschafen besitzt um stossartige Beanspruchungen, die immer im Betrieb auftreten, elastisch aufnehmen zu können.

Eigenschaften

Es handelt sich um einen Ölhärter-Stahl, bestimmt für die Umlaufhärtung. Er scheidet daher für ähnliche Verfahren, soweit zum Abschrecken Wasser verwendet werden muss, grundsätzlich aus.
Die Einhaltung besonderer metallurgischer Bedingungen und die Einführung geeigneter Prüfverfahren sind notwendig um immer gleich bleibende Eigenschaften des Stahles als Voraussetzung für das Umlaufhärteverfahren zu erzielen.
CV 58 Z wird im geglühten Zustand bzw. im vergüteten Zustand geliefert.

Festigkeitseigenschaften im Anlieferungszustand

Geglüht auf körnigen Zementit vergütet. Höhere Festigkeiten sind möglich, aber aus bearbeitungstechnischen Gründen nicht zu empfehlen. Sie sind auch nicht erforderlich, da beim Umlaufhärten im Zahngrund ohnehin eine Festigkeit von ca. 1470 N/mm2 erreicht wird. Einige Hinweise für den Behandlungszustand vor der Umlaufhärtung: Grundsätzlich sollte der Vergütungszustand gewählt werden bei kleineren Rädern bis zu einem Aussendurchmesser von etwa 200 mm und wenn die Bohrung durch Räumen (Keilnutenprofil) oder die Zähne durch Hobeln gefertigt werden. Der Härteverzug ist geringer. Die Härteannahme ist mit 62 – 64 HRC um etwa 2 – 3 HRC-Einheiten höher. In allen anderen Fällen kann geglühtes Material eingesetzt werden, da bei den grösseren Rädern die Wärmezeit (Ausheiz- und Haltezeit) ohnehin ausreichend lang ist, um einwandfreie Härteergebnisse zu garantieren.

Warmformgebung und Wärmebehandlung

*) mit nachfolgender Ofenabkühlung bis 600 °C

Eine Gleichmässigkeit des Stahles, wie sie zur Erzielung reproduzierbarer Ergebnisse gefordert werden muss, wird bei CV 58 Z durch Sondererschmelzung und sorgfältige Wärmebehandlung garantiert.

Härteverzug

Der Härteverzug wird in der Praxis an der Änderung des Eingriffwinkels und des grossen Teilungssprunges durch Messung vor und nach dem Härten ermittelt. Das Ergebnis derartiger Untersuchungen im Vergleich zu dem Stahl 16 MnCr 5 zeigt, dass der Härteverzug beim CV 58 Z im Mittel um 45 bzw. 30 % geringer ist als beim 16 MnCr 5.

Umlaufhärtung

Mit dem Umlaufstandhärten, auch Umlaufhärten genannt, werden Rotationskörper an ihrem Umfang gehärtet. Das Verfahren ist im Prinzip dem Standhärten gleich, allerdings mit dem Unterschied, dass das Werkstück während des Erwärmungs- und Abschreckvorgangs rotiert. Bei diesem Verfahren wird der im geglühten oder vorvergüteten Zustand, bearbeitete vorliegende Zahnradrohling örtlich erwärmt und anschliessend in Öl abgeschreckt. Ziel: Hohe Oberflächenhärte (Verschleisswiderstand), hohe Biegefestigkeit, gute Schlagzähigkeit.

Einhärtungszonen

Beim Einsatzstahl 16 MnCr 5 erkennt man deutlich die harte Einsatzschicht und den weichen Kern als zwei unterschiedliche Gefügezonen. Bei CV 58 Z kann man ebenso deutlich das praktisch durchgehärtete Gefüge des eigentlichen Zahnes und seinen langsamen Übergang in das weiche Gefüge des Zahnkranzes beobachten.