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AT404363B - BLADE FOR AGRICULTURAL AND FORESTRY PURPOSES OF STEEL, AND METHOD FOR THEIR PRODUCTION - Google Patents

BLADE FOR AGRICULTURAL AND FORESTRY PURPOSES OF STEEL, AND METHOD FOR THEIR PRODUCTION Download PDF

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AT404363B
AT404363B AT42997A AT42997A AT404363B AT 404363 B AT404363 B AT 404363B AT 42997 A AT42997 A AT 42997A AT 42997 A AT42997 A AT 42997A AT 404363 B AT404363 B AT 404363B
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    • C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/32—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with boron
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
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    • C21D9/18—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for knives, scythes, scissors, or like hand cutting tools

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Description

AT 404 363 BAT 404 363 B

Die Erfindung betrifft eine Klinge für land- und forstwirtschaftliche Zwecke aus Stahl, die thermisch durch Erwärmen und Abschrecken gehärtet wird, sowie ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Klinge.The invention relates to a blade for agricultural and forestry purposes made of steel, which is hardened thermally by heating and quenching, and a method for producing such a blade.

Durch Härten kann niedrig gekohlter Stahl, wie z.B. C22 oder C35, bei Erwärmung auf ca. 900 *C und anschließendem Abschrecken auf eine maximale Härte von bis zu 48 HRc gehärtet werden. Diese Härte ist für einen direkten Einsatz als Schneidenkante völlig unzureichend, hat aber den Vorteil, daß die Zähigkeit ausreichend hoch ist, so daß eine Nachbehandlung (Anlassen) nicht erforderlich ist. Um die als Schneidkante erforderliche Härte zu erreichen, wird bei Verfahren gemäß dem Stand der Technik die Klinge durch ein Oberflächenhärtungsverfahren, z.B. Karbonitrieren, in der äußersten Schicht gehärtet. Diese gehärtete Schicht kann eine Härte von 65 bis 70 HRc erreichen. Eine Klinge, die nach dem soeben beschriebenen Verfahren hergestellt wird und die genannten Eigenschaften hat, ist z.B. in der DE-C 42 04 000 beschrieben.Low carbon steel, e.g. C22 or C35, when heated to approx. 900 * C and then quenched to a maximum hardness of up to 48 HRc. This hardness is completely insufficient for direct use as a cutting edge, but has the advantage that the toughness is sufficiently high that post-treatment (tempering) is not necessary. In order to achieve the hardness required as a cutting edge, in methods according to the prior art the blade is subjected to a surface hardening process, e.g. Carbonitriding, hardened in the outermost layer. This hardened layer can reach a hardness of 65 to 70 HRc. A blade, which is manufactured according to the method just described and has the mentioned properties, is e.g. described in DE-C 42 04 000.

Dieses Verfahren ist für höher gekohlte Stähle nicht verwendbar, da dort das Grundmaterial eine höhere Härte annimmt, aber ohne Nachbehandlung (Anlassen) eine zu geringe Zähigkeit aufweist und damit die Bruchgefahr zu hoch ist. Beim Nachbehandeln durch Anlassen würde aber der Effekt der hohen Härte von 65 bis 70 HRc in der karbonisierten Schicht wieder verlorengehen.This method cannot be used for higher-carbon steels, since the base material takes on a higher hardness there, but has too little toughness without post-treatment (tempering) and the risk of breakage is therefore too high. In the case of post-treatment by tempering, however, the effect of the high hardness of 65 to 70 HRc in the carbonized layer would be lost again.

Bei der Klinge gemäß DE-C 42 04 000 andererseits ist der Verbiegewiderstand durch die erreichbare Grundhärte limitiert, so daß es zu einem Verbiegen der Klinge kommen kann und auch der durch die unterschiedliche Härte der gehärteten Schicht und des Grundmaterials sich ergebende Selbstschärfeffekt dich den unterschiedlich schnellen Verschleiß ist unzufriedenstellend, da das Grundmaterial zu schnell verschleißt.In the case of the blade according to DE-C 42 04 000, on the other hand, the bending resistance is limited by the basic hardness that can be achieved, so that the blade can bend and the self-sharpening effect resulting from the different hardness of the hardened layer and the base material can cause the different speeds Wear is unsatisfactory because the base material wears out too quickly.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Klinge zu schaffen, die die obengenannten Nachteile nicht aufweist.The object of the present invention is to provide a blade which does not have the disadvantages mentioned above.

Die erfindungsgemäße Aufgabe wird dadurch gelöst, daß der für die eingangs genannte Klinge verwendete Stahl mikroborlegiert ist und einen Kohlenstoffgehalt von 0,35 bis 0,50 % hat. Vorzugsweise enthält der Stahl 0,3 bis 0,5 % Chrom und 0,0015 bis 0,008 % Bor. Dieser Stahl erreicht beim thermischen Härten eine Ansprungshärte in Öl von 48 bis 58 HRc, hat jedoch eine ganz besondere Eigenschaft, und zwar, daß er bei der Ansprungshärte bereits eine hohe Zähigkeit aufweist und deshalb bei dieser hoben Härte belassen werden kann.The object of the invention is achieved in that the steel used for the blade mentioned at the beginning is micro-alloyed and has a carbon content of 0.35 to 0.50%. The steel preferably contains 0.3 to 0.5% chromium and 0.0015 to 0.008% boron. This steel achieves a crack hardness in oil of 48 to 58 HRc during thermal hardening, but has a very special property, namely that it already has a high level of toughness when it starts to crack and can therefore be left with this high level of hardness.

Bei gleicher Abmessung hat eine derartige Klinge einen höheren Biegewiderstand oder es kann bei gleichem Biegewiderstand die Dicke der Klinge reduziert werden. Dies ist ein ganz entscheidender Vorteil, da dadurch die translatorisch zu bewegenden Massen geringer werden und sowohl eine geringere Antriebskraft erforderlich ist als auch der Verschleiß der Antriebselemente reduziert wird. Weiters bewegt sich eine dünnere Klinge leichter durch das Schneidgut, was ebenfalls die erforderliche Antriebskraft verringert und außerdem die Verstopfungsgefahr redeziert. Die Reduktion der zu bewegenden Massen ist von größere Bedeutung, wenn man sich vor Augen hält, daß beispielsweise bei einem 9 m langen Mähmesser für Mähdrescher ca. 120 Stück Klingen montiert sind.With the same dimensions, such a blade has a higher bending resistance or the thickness of the blade can be reduced with the same bending resistance. This is a very decisive advantage, since the masses to be moved translationally become smaller and less drive force is required and the wear on the drive elements is reduced. Furthermore, a thinner blade moves through the material to be cut more easily, which also reduces the required driving force and also reduces the risk of clogging. The reduction in the masses to be moved is of greater importance if you keep in mind that, for example, a 9 m long cutter blade for combine harvesters has about 120 blades installed.

Auch der durch die Härtedifferenz gegebene Selbstschärfeffekt wird durch die Anhebung der Härte des Grundmaterials gegenüber der Klinge des Standes der Technik und damit durch die Verringerung der Härtedifferenz zwischen Härteschicht und Grundmaterial wesentlich verbessert. Es erhöht die Standzeit und ein Nachschliefen muß seltener vorgenommen werden.The self-sharpening effect provided by the difference in hardness is also substantially improved by increasing the hardness of the base material compared to the blade of the prior art and thus by reducing the difference in hardness between the hardness layer and base material. It increases the service life and you have to sleep late less often.

Erfindungsgemäß hat die Klinge eine Härte größer oder gleich 48 HRc.According to the invention, the blade has a hardness greater than or equal to 48 HRc.

Vorzugsweise weist die Klinge zumindest im Bereich der Schneide eine durch ein an sich bekanntes Oberflächenhärtungsverfahren, vorzugsweise durch Karbonitrieren, gehärtete Schicht an der Oberfläche mit einer Härte von 65 bis 70 HRc auf. Damit wird der Selbstschärfeffekt optimiert.Preferably, at least in the area of the cutting edge, the blade has a layer on the surface hardened by a surface hardening method known per se, preferably by carbonitriding, with a hardness of 65 to 70 HRc. This optimizes the self-sharpening effect.

Bei der erfindungsgemäßen Herstellung einer Klinge für land- und forstwirtschaftliche Zwekcke aus Stahl wird die Klinge aus mikroborlegiertem Stahl mit einem Kohlenstoffgehalt von 0,35 bis 0,50 % gefertigt, durch Erwärmen und Abschrecken auf eine Härte größer gleich 48 HRc gebracht und durch ein an sich bekanntes Oberflächenhärtungsverfahren, vorzugsweise durch Karbonitrieren an der Oberfläche, auf eine Härte von 65 bis 70 HRc gebracht.In the production according to the invention of a blade for agricultural and forestry purposes made of steel, the blade is made of micro-alloy steel with a carbon content of 0.35 to 0.50%, brought to a hardness greater than or equal to 48 HRc by heating and quenching and by one known surface hardening process, preferably by carbonitriding on the surface, brought to a hardness of 65 to 70 HRc.

Beim Oberflächenhärten werden vorzugsweise mehrere Klingen in einem Stapel aufeinandergelegt, wobei sich die Oberflächen der Klingen gegenseitig abdecken, außer in den Bereichen der Schneiden und an der oberen Fläche der obersten Klinge und an der unteren Räche der untersten Klinge. Durch dieses Stapeln der Schneidklingen kann das gesamte Härteverfahren wesentlich kostengünstiger durchgeführt werden, da einerseits in eine wesentlich kleinere Fläche Kohlenstoff oder Stickstoff hineindiffundiert werden muß und andererseits eine wesentlich größere Stückzahl von Schneidklingen gleichzeitig behandelt werden kann; d.h. bei gleichen Kosten eine mehrfache Stückzahl hergestellt werden kann.In surface hardening, a plurality of blades are preferably stacked on top of one another, the surfaces of the blades covering one another, except in the areas of the cutting edges and on the upper surface of the uppermost blade and on the lower surface of the lowermost blade. By stacking the cutting blades, the entire hardening process can be carried out much more cost-effectively, since on the one hand carbon or nitrogen must be diffused into a much smaller area and on the other hand a much larger number of cutting blades can be treated at the same time; i.e. multiple quantities can be produced at the same cost.

Vorzugsweise wird die Klinge aus Stahl mit 0,3 bis 0,5 % Chrom und 0,0015 bis 0,008 % Bor gefertigt. 2The blade is preferably made of steel with 0.3 to 0.5% chromium and 0.0015 to 0.008% boron. 2nd

Claims (7)

AT 404 363 B Eine erfindungsgemäß gehärtete Klinge wird z.B., wie folgt, hergestellt: Es wird eine Klinge aus einem Stahl mit 0,42 % C, 0,28 % Si, 1,13 % Mn, 0,012 % P, 0,001 % S, 0,40 % Cr, 0,03 % Ni, 0,041 % Ti und 0,0030 % B gefertigt und durch Erwärmen auf 900 * C und Abschekken in Öl gehärtet. Die resultierende Ansprunghärte dieser Klinge beträgt nach dem Härten 54 bis 56 HRc. Durch ein anschließendes Karbonitrieren nach einem bekannten Verfahren kann man ein Härten der Oberflächenschicht mit z.B. einer Oberflächenschichtdicke von 0,3 mm auf 66 bis 67 HRc erzielen. Trotz der hohen Werte für die Härte ist das Material der so erzeugten Klinge ausreichend zäh, um beim Einsatz der Klinge genügend Bruchbeständigkeit zu haben. In den beiligenden Zeichnungen ist in Fig.1 eine von der Form her an sich bekannte Klinge in einer Ansicht von oben gezeigt. In Fig. 2 ist ein Stapel mit Klingen im Schnitt gemäß der Linie ll-ll in Fig. 1 dargestellt. Die Klinge weist einen Körper 7 mit Befestigungsbohrungen 8 auf sowie die Schneidenbereiche 2 und 3, welche sich an die Schneide 6 anschließen und deren Härtung für die Standzeit der Klinge ausschlaggebend ist. Werden die Klingen wie in Fig. 2 übereinander gestapelt, so berührt die untere Fläche 4 einer Klinge 1 die obere Fläche 5 der darunterliegenden Klinge 1 und die Oberflächen der Klingen decken sich gegenseitig ab. Die Diffusion des Kohlenstoffs und Stickstoffs findet jedoch nur an den unbedeckten Flächen, d.h. in den Schneidenbereichen 2 und 3 sowie an der oben Fläche 5 der obersten Klinge 1 und der unteren Fläche 4 der untersten Klinge 1, statt. Durch das Stapeln können in zeitsparender Weise die Schneidenbereiche mehrerer Klingen gleichzeitig oberflächengehärtet werden, wobei auch wesentlich weniger Diffusiongas benötigt wird, dennoch findet an den wesentlichen Stellen, nämlich an den Schneidenbereichen 2 und 3, eine Härtung der Oberfläche statt. Patentansprüche 1. Klinge für land- und forstwirtschaftliche Zwecke aus Stahl, die thermisch durch Erwärmen und Abschrecken gehärtet wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Stahl mikroborlegiert ist und einen Kohlenstoffgehalt von 0,35 bis 0,50 % hat.AT 404 363 B A blade hardened according to the invention is produced, for example, as follows: A blade is made from a steel with 0.42% C, 0.28% Si, 1.13% Mn, 0.012% P, 0.001% S, 0.40% Cr, 0.03% Ni, 0.041% Ti and 0.0030% B manufactured and hardened by heating to 900 * C and Abekken in oil. The resulting jump hardness of this blade is 54 to 56 HRc after hardening. Subsequent carbonitriding according to a known method can be used to harden the surface layer with e.g. achieve a surface layer thickness of 0.3 mm to 66 to 67 HRc. Despite the high values for the hardness, the material of the blade produced in this way is sufficiently tough to have sufficient break resistance when the blade is used. In the accompanying drawings, a blade known per se in shape is shown in FIG. 1 in a view from above. In Fig. 2 a stack with blades is shown in section along the line II-II in Fig. 1. The blade has a body 7 with fastening bores 8 and the cutting areas 2 and 3, which adjoin the cutting edge 6 and whose hardening is decisive for the service life of the blade. If the blades are stacked on top of one another as in FIG. 2, the lower surface 4 of a blade 1 touches the upper surface 5 of the underlying blade 1 and the surfaces of the blades cover one another. However, the diffusion of carbon and nitrogen takes place only on the uncovered areas, i.e. in the cutting areas 2 and 3 and on the top surface 5 of the top blade 1 and the bottom surface 4 of the bottom blade 1, instead. By stacking, the cutting areas of several blades can be surface-hardened at the same time in a time-saving manner, whereby significantly less diffusion gas is also required, but the surface is hardened at the essential points, namely at cutting areas 2 and 3. 1. Blade for agricultural and forestry purposes made of steel which is thermally hardened by heating and quenching, characterized in that the steel is micro-alloyed and has a carbon content of 0.35 to 0.50%. 2. Klinge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Stahl 0,3 bis 0,5 % Chrom und 0,0015 bis 0,008 % Bor enthält.2. Blade according to claim 1, characterized in that the steel contains 0.3 to 0.5% chromium and 0.0015 to 0.008% boron. 3. Klinge nah Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Klinge (1) eine Härte größer oder gleich 48 HRc hat.3. Blade close to claim 1 or 2, characterized in that the blade (1) has a hardness greater than or equal to 48 HRc. 4. Klinge nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet daß die Klinge (1) durch ein an sich bekanntes Oberflächenhärtungsverfahren, vorzugsweise durch Karbonitrieren (Eindiffundieren von Kohlenstoff und/oder Stickstoff), an der Oberfläche zumindest im Bereich (2, 3) der Scheide (6) eine gehärtete Schicht mit einer Härte von 65 bis 70 HRc aufweist.4. Blade according to claim 1, 2 or 3, characterized in that the blade (1) by a known surface hardening method, preferably by carbonitriding (diffusion of carbon and / or nitrogen), on the surface at least in the region (2, 3) the sheath (6) has a hardened layer with a hardness of 65 to 70 HRc. 5. Verfahren zur Herstellung einer Klinge für land- und forstwirtschaftliche Zwecke aus Stahl, dadurch gekennzeichnet daß - die Klinge (1) aus mikroborlegiertem Stahl mit einem Kohlenstoffgehalt von 0,35 bis 0,50 % gefertigt wird, - durch Erwärmen und Abschrecken auf eine Härte größer gleich 48 HRc gebracht wird, • und an der Oberfläche durch ein an sich bekanntes Oberflächenhärtungsverfahren, vorzugsweise durch Karbonitrieren, auf eine Härte von 65 bis 70 HRc gebracht wird.5. A method for producing a blade for agricultural and forestry purposes made of steel, characterized in that - the blade (1) is made of micro-alloy steel with a carbon content of 0.35 to 0.50%, - by heating and quenching on a Hardness greater than or equal to 48 HRc is brought about, • and the surface is brought to a hardness of 65 to 70 HRc by a known surface hardening process, preferably by carbonitriding. 6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet daß beim Oberflächenhärten mehrere Klingen (1) in einem Stapel aufeinanderglegt sind, wobei sich die Oberflächen (4, 5) der Klingen (1) gegenseitig abdecken, außer in den Breichen (2, 3) der Schneiden (6) und an der oberen Fläche (5) der obersten Klinge (1) und an der unteren Fläche (4) der untersten Klinge (1).6. The method according to claim 5, characterized in that during the surface hardening a plurality of blades (1) are placed one on top of the other in a stack, the surfaces (4, 5) of the blades (1) covering one another, except in the areas (2, 3) of the Cut (6) and on the top surface (5) of the top blade (1) and on the bottom surface (4) of the bottom blade (1). 7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet daß die Klinge (1) aus Stahl mit 0,3 bis 0,5 % Chrom und 0,0015 bis 0,008 % Bor gefertigt wird. Hiezu 1 Blatt Zeichnungen 37. The method according to claim 5 or 6, characterized in that the blade (1) is made of steel with 0.3 to 0.5% chromium and 0.0015 to 0.008% boron. With 1 sheet of drawings 3
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