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DE102004051885A1 - Mechanically load-bearing actuator or bearing component made of mechanically hardened steel - Google Patents

Mechanically load-bearing actuator or bearing component made of mechanically hardened steel Download PDF

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DE102004051885A1
DE102004051885A1 DE102004051885A DE102004051885A DE102004051885A1 DE 102004051885 A1 DE102004051885 A1 DE 102004051885A1 DE 102004051885 A DE102004051885 A DE 102004051885A DE 102004051885 A DE102004051885 A DE 102004051885A DE 102004051885 A1 DE102004051885 A1 DE 102004051885A1
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DE
Germany
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component
mechanically
treatment
functional surface
bearing
Prior art date
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Ceased
Application number
DE102004051885A
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German (de)
Inventor
Ernst Dipl.-Ing. Strian
Karl-Ludwig Dipl.-Ing. Grell
Werner Dr.-Ing. Trojahn
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Schaeffler Technologies AG and Co KG
Original Assignee
FAG Kugelfischer AG and Co OHG
INA Schaeffler KG
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Publication date
Application filed by FAG Kugelfischer AG and Co OHG, INA Schaeffler KG filed Critical FAG Kugelfischer AG and Co OHG
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Priority to PCT/EP2005/011094 priority patent/WO2006045461A1/en
Priority to EP05804438A priority patent/EP1805331A1/en
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Abstract

Mechanisch belastbares Stell- oder Lagerbauteil, bestehend aus einem legierten Stahl mit einem Legierungsanteil von wenigstens 7% und einem Kohlenstoffgehalt von 0,5-2,2%, mit wenigstens einer im Einsatz mechanisch belasteten Funktionsfläche, wobei wenigstens im Bereich einer Funktionsfläche (4) ein metastabiler Austenit mit einem Gefügeanteil von wenigstens 80% vorliegt, der durch eine mechanische Bearbeitung der Funktionsfläche (4) zumindest teilweise in Martensit überführt ist.Mechanically resilient actuating or bearing component, consisting of an alloyed steel with an alloying fraction of at least 7% and a carbon content of 0.5-2.2%, with at least one functional surface mechanically loaded in use, at least in the region of a functional surface (4) a metastable austenite having a microstructural content of at least 80% is present, which is at least partially converted into martensite by a mechanical treatment of the functional surface (4).

Description

Gebiet der ErfindungTerritory of invention

Die Erfindung betrifft ein mechanisch belastbares Stell- oder Lagerbauteil, bestehend aus einem legierten Stahl mit einem Legierungsanteil von wenigstens 7% und einem Kohlenstoffgehalt von 0,5 – 2,2%, mit wenigstens einer im Einsatz mechanisch belasteten Fläche.The Invention relates to a mechanically loadable positioning or bearing component, consisting of an alloyed steel with an alloy content of at least 7% and a carbon content of 0.5 - 2.2%, with at least one mechanically loaded surface in use.

Hintergrund der Erfindungbackground the invention

Solche Stell- oder Lagerbauteile sind in unterschiedlicher Bauweise bekannt und kommen in verschiedenartigsten Anwendungen zum Einsatz. Als Stellelement sind insbesondere Motorenelemente wie Schlepp- oder Kipphebel zu nennen, also mechanisch betätigte Bauteile, die ihrerseits andere Bauteile stellen. Als Lagerbauteil ist beispielsweise ein Wälzlager beziehungsweise dessen Teile oder ein Gleitlager und dessen Teile wie Lagerbüchse, Lagerring etc. zu nennen. All diesen Stell- oder Lagerbauteilen ist gemeinsam, dass sie wenigstens eine im Einsatz mechanisch belastete Funktionsfläche aufweisen, über die beispielsweise ein Stellelement in Form eines Kipphebels an einem Stößel oder dergleichen angreift, oder auf der im Falle eines Wälzlagers die Wälzkörper laufen. Die Bauteile sind dabei hohen mechanischen und tribologischen Belastungen ausgesetzt, weshalb es nötig ist, diese Bauteile nach der mechanischen Bearbeitung zu härten. Um die Maß- und Formgenauigkeit zu erreichen, wird eine Endbearbeitung wie Schleifen oder Hartdrehen durchgeführt. Die Wärmebehandlung selbst erfolgt einmal je nach Stahlqualität durchhärtend, z.B. bei 100Cr6, oder mittels Einsatzhärtung, z.B. bei 16MnCr5, oder durch verschiedene Varianten von Nitrierbehandlungen beziehungsweise Beschichtungen.Such Stell- or bearing components are known in different construction and are used in a wide variety of applications. When Stellelement are in particular engine elements such as drag or To call rocker arm, so mechanically actuated components, in turn put other components. As a bearing component is for example a roller bearing or its parts or a plain bearing and its parts like bearing bush, Bearing ring etc. to call. All these positioning or bearing components is common that at least one mechanically loaded in use Have functional surface over the For example, an actuating element in the form of a rocker arm on a Pestle or the like attacks, or in the case of a rolling bearing the rolling elements are running. The components are subject to high mechanical and tribological loads exposed, which is why it needed is to cure these components after mechanical processing. To the Dimensional and To achieve dimensional accuracy, finishing such as grinding or hard turning performed. The heat treatment itself takes place once, depending on the steel quality through hardening, e.g. at 100Cr6, or by case hardening, e.g. at 16MnCr5, or by various variants of nitriding treatments or coatings.

Der Hauptnachteil der meisten derartigen Behandlungen ist der sogenannte Härteverzug und die sich einstellende Maßänderung. Die Bauteildimension variiert also in Folge der verschiedenen insbesondere thermischen Behandlungen zwischen der ursprünglich vor der Behandlung vorhandenen Form beziehungsweise Bemaßung und der letztendlich nach der Durchführung der jeweiligen Behandlungen gegebenen Parameter. Dabei werden die Bauteile in bestmöglichen Gefüge- und Härtezustand spanend oder spanlos bearbeitet, anschließend bei hoher Temperatur gehärtet und schließlich mechanisch, also spanend endbearbeitet und beispielsweise durch Kugelstrahlen oder Rollieren kaltverfestigt. Neben dem in Folge der thermischen Härtebehandlung sich einstellenden Maß- und Härteverzug ist die Durchführung des separaten Härteschrittes darüber hinaus auch zeit- und kostenaufwendig.Of the The main disadvantage of most such treatments is the so-called hardening distortion and the resulting dimensional change. The component dimension thus varies as a result of the various particular thermal treatments between those originally present before treatment Shape or dimension and ultimately given after performing each treatment Parameter. The components are machined or chipless in the best possible microstructure and hardness conditions edited, then cured at high temperature and finally mechanically, so machined finished and, for example, by Shot blasting or rolling cold worked. Next to that in a row the thermal hardening treatment itself adjusting measure and hardness delay is the implementation the separate hardening step Furthermore also time consuming and expensive.

Zusammenfassung der ErfindungSummary the invention

Der Erfindung liegt daher das Problem zugrunde, ein Stell- oder Lagerelement der eingangs genannten Art anzugeben das einfach und ohne die eingangs genannten Probleme hinsichtlich der Maß- und Formhaltigkeit herzustellen ist.Of the The invention is therefore based on the problem, an actuating or bearing element specify the type mentioned above, the simple and without the beginning produce dimensional and dimensional problems mentioned above is.

Zur Lösung dieses Problems ist bei einem mechanisch belastbaren Stell- oder Lagerelement bestehend aus dem oben genannten Stahl erfindungsgemäß vorgesehen, dass wenigstens im Bereich einer Funktionsfläche ein metastabiler Austenit mit einem Gefügeanteil von wenigstens 80% vorliegt, der durch eine mechanische Bearbeitung der Funktionsfläche zumindest teilweise in Martensit überführt ist.to solution This problem is with a mechanically strong Stell- or Bearing element consisting of the above-mentioned steel provided according to the invention, that at least in the area of a functional surface with a metastable austenite a structural component of at least 80% is present, through mechanical processing the functional area at least partially converted into martensite.

Zur Herstellung des Stell- oder Lagerbauteils wird erfindungsgemäß ein Stahl verwendet, der eine metastabile Austenitphase ausbildet. Diese metastabile Austenitphase kann durch eine mechanische Bearbeitung der Funktionsfläche selbst, also beispielsweise der Auflagefläche eines Schlepp- oder Kipphebels oder der Lauffläche eines Gleitlagers aufgrund der mechanisch induzierten Energie lokal in Martensit gewandelt werden. Es erfolgt also eine mechanisch induzierte Gefügeveränderung und damit Härtung unmittelbar im Bereich der Funktionsfläche.to Production of the actuator or bearing component according to the invention is a steel used, which forms a metastable austenite phase. This metastable Austenitic phase can be achieved by mechanical processing of the functional surface itself, So for example, the bearing surface of a towing or rocker arm or the tread a sliding bearing due to the mechanically induced energy locally be transformed into martensite. So there is a mechanically induced structural change and thus hardening directly in the area of the functional area.

Diese Eigenschaften werden bei Verwendung eines legierten Stahls mit einem Legierungsanteil von wenigstens 7% und einem Kohlenstoffgehalt von 0,5 – 2,2% ermöglicht, wobei der konkret verwendete Stahl zum einen einen hinreichend hohen Kohlenstoff aufweisen muss, um eben eine hohe martensitische Härte von über 55 HRC, insbesondere von über 58 HRC zu erzielen. Ferner muss ein entsprechendes „Mangan-Nickel-Äquivalent" (Cr-Ni) zur Erzeugung des metastabilen Austenit bei entsprechend hohen Wärmebehandlungstemperaturen gegeben sein, und schließlich muss eine hinreichende Feinkörnigkeit des Gefüges realisiert werden können.These Properties become when using an alloyed steel with a Alloy content of at least 7% and a carbon content of 0,5 - 2,2% allows wherein the concrete steel used on the one hand a sufficiently high Has to have carbon in order to have a high martensitic hardness of more than 55 HRC, in particular from about 58 HRC. Furthermore, a corresponding "manganese nickel equivalent" (Cr-Ni) must be produced of metastable austenite at correspondingly high heat treatment temperatures be given, and finally must have a sufficient fine grain of the structure can be realized.

Hierzu werden wie beschrieben vorzugsweise Stähle mit 0,5 – 2,2% Kohlenstoff, einem Legierungsanteil von Chrom zwischen 5 – 20%, einem Mangan-Anteil von 2 – 8% sowie einem Nickel-Anteil von maximal 6% verwendet. Die Feinkörnigkeit und entsprechende Gefügemerkmale sind von Zugabe von beispielsweise Molybdän, Aluminium, Titan oder sonstiger Legierungselemente zu gewährleisten. Verwendet werden können auch herkömmliche Werkzeugstähle wie z.B. X210Cr12 oder X165CrMoV121, wie sie insbesondere bei Motorenelementen wie Schlepp- oder Kipphebel verwendet werden.For this purpose, as described preferably steels with 0.5 to 2.2% carbon, an alloy content of chromium between 5 to 20%, a manganese content of 2 to 8% and a nickel content of not more than 6% used. The fine grain and corresponding microstructural characteristics are to be ensured by the addition of, for example, molybdenum, aluminum, titanium or other alloying elements. It is also possible to use conventional tool steels such as X210Cr12 or X165CrMoV121, as used in particular for engine elements such as drag or rocker arms become.

Eine zweite Werkstoffklasse stellt der Bereich der Einsatz- und Vergütungsstähle dar. Diese hochlegierten Einsatzstähle wie z.B. 14NiCrMo14 oder noch höhere Legierungsbestandteile mit Summenwerten Nickel-Mangan-Chrom größer 7% und einem Randkohlenstoffgehalt/Randstickstoffgehalt, erzeugt durch die übliche Einsatzhärtung beziehungsweise Carbonisierung, von 0,5 – 1,5% Kohlenstoff beziehungsweise 0,1 – 0,6% Stickstoff bilden ebenfalls eine metastabile Austenitphase, die durch mechanischen Energieeintrag lokal in Martensit gewandelt werden kann. Voraussetzung ist, dass die Legierungselemente so eingestellt werden müssen, dass die Martensitbildungstemperatur nach der Aufkohlung und/oder Aufstickung beim Abschrecken nicht oder nur knapp unterschritten wird, so dass eine Zwischenstufenumwandlung oder ein Perlitzerfall unterbleibt.A The second class of materials is the field of insert and tempering steels. These high-alloyed case-hardened steels such as. 14NiCrMo14 or even higher Alloy components with sums nickel-manganese-chromium greater than 7% and a Randkohlenstoffgehalt / Randstickstoffgehalt, produced by the usual case hardening or Carbonation, from 0,5 - 1,5% Carbon or 0.1-0.6% nitrogen also form a metastable austenite phase due to mechanical energy input locally converted into martensite. requirement is, that the alloying elements must be adjusted so that the martensite formation temperature after carburizing and / or nitriding during quenching not or only just below, so that an intermediate stage conversion or a Perlitzerfall falls short.

Die genannten Werkstoffe sind also prinzipiell in der Lage, bei hohen Einsatzhärtetemperaturen (Direkt- oder Einfachhärtung), z.B. über 1000°C und einem schnellen Abschrecken ein quasi 80%iges oder noch höheres Austenitgefüge in der kohlenstoffreichen Randzone ausbilden, wobei der eingangs genannte Kohlenstoffanteil zumindest in dieser Randzone vorliegt, im Falle einer Aufstickung sollte die Summe an Stickstoff und Kohlenstoff ebenfalls in diesem Bereich liegen. Der gebildete metastabile Austenit liegt damit auch bei Raumtemperatur vor, ist jedoch bei hinreichender Energiezufuhr in Martensit umwandelbar, wobei die Umwandlungsfähigkeit erfindungsgemäß von der mechanischen Bearbeitung abhängt.The These materials are therefore in principle capable of high Case hardening temperatures (direct or single hardening), e.g. above 1000 ° C and one fast quenching a quasi 80% or even higher austenite in the form carbon-rich edge zone, the aforementioned Carbon content is present at least in this peripheral zone, in the case Nitrous oxide should be the sum of nitrogen and carbon also lie in this area. The formed metastable austenite is therefore also available at room temperature, but is sufficient Energy input into martensite convertible, the conversion ability According to the invention of the mechanical processing depends.

Die Wärmebehandlung bei durchhärtenden Stählen, im Rahmen welcher bevorzugt bereits die Umformung zum fertigen Endbauteil erfolgt, sieht zum einen die Hochtemperaturaustenitisierung und gegebenenfalls Aufkohlung bei ca. 1000 – 1250°C und anschließend ein Abschrecken im Salzbad bis ca. 150°C oder auf Raumtemperatur vor. Anschließend kann eine weitere Abkühlung auf Raumtemperatur an Luft erfolgen, sofern noch erforderlich. Im Ergebnis bildet sich in den Randzonen (sofern nur dort der hinreichend hohe Kohlenstoffgehalt vorliegt) beziehungsweise im gesamten Querschnitt ein Austenitanteil von über 80%, bevorzugt von über 90% aus, wobei gegebenenfalls Karbide ausgeschieden sind und gegebenenfalls Spuren von Martensit vorliegen. Anschließend erfolgt die mechanische Endbearbeitung des bereits umgeformten, jedoch metastabilen Austenit-Bauteils durch Drehen, Fräsen oder Schliefen. Durch diese Art der Gefügebeanspruchung an der Funktionsfläche entsteht in den entspre chenden Wirktiefen eine mechanisch induzierte martensitische Umwandlung des metastabilen Austenits. Grundsätzlich ist die Tiefe der Umwandlungszone abhängig von der Werkzeug-Kontaktgeometrie (z.B. Spanwinkelverstellung), der zu erzeugenden Kontur, der Dauer sowie der Höhe der aufgebrachten Kraft und der herrschenden Temperatur bei der mechanischen Bearbeitung.The heat treatment for through hardening steels, in Frame which prefers already the transformation to the finished end component takes place, sees on the one hand the Hochtemperaturaustenitisierung and if necessary Carburizing at about 1000 - 1250 ° C and then a Quenching in salt bath until about 150 ° C or at room temperature before. Subsequently can be another cooling to room temperature in air, if still necessary. in the Result forms in the margins (if only there the sufficient high carbon content is present) or in the entire cross section an austenite portion of over 80%, preferably from above 90%, with optionally precipitated carbides and optionally Traces of martensite are present. Subsequently, the mechanical Finishing of the already formed but metastable austenite component by turning, milling or sleeping. Due to this type of structural stress on the functional surface arises in the corre sponding effective depths a mechanically induced martensitic Transformation of metastable austenite. Basically, the depth of the transformation zone depends on tool contact geometry (e.g., rake adjustment); To be generated contour, the duration and the amount of applied force and the prevailing temperature during mechanical processing.

Insgesamt kann auf diese Weise ein sehr maßhaltiges Bauteil mit einer hinreichenden Härte im relevanten Bauteilbereich erreicht werden. Die Umformung des verwendeten Stahls zur Bauteilherstellung erfolgt bevorzugt während der Wärmebehandlung zur Hochtemperaturaustenitisierung. Ein zusätzlicher Hochtemperaturschritt zur Härtung des Materials, wie im Stand der Technik vorgesehen, entfällt, nachdem die Härtung durch martensitische Umwandlung bei dem erfindungsgemäßen Bauteil allein durch die mechanisch induzierte Energie erfolgt.All in all can in this way a very dimensionally stable component with a sufficient hardness be achieved in the relevant component area. The transformation of the used steel for component production is preferably carried out during the heat treatment for high-temperature austenitization. An additional high-temperature step for hardening of the material, as provided for in the prior art, is omitted after the hardening by martensitic transformation in the component according to the invention solely by the mechanically induced energy.

Die Funktionsfläche sollte eine martensitische Härte von wenigstens 55 HRC, insbesondere von wenigstens 58 HRC aufweisen, wozu ein hinreichend hoher Kohlenstoffgehalt, der im erfindungsgemäß beanspruchten Bereich liegt, nötig ist. Der Stahl selbst kann wie beschrieben eine den metastabilen Austenit aufweisende Schmelzlegierung sein, er kann aber auch durch eine separate Nitrierung erzeugt werden, also im Rahmen einer elektro-chemischen Behandlung.The functional surface should have a martensitic hardness of at least 55 HRC, in particular of at least 58 HRC, for which a sufficiently high carbon content claimed in the invention Range is necessary is. The steel itself can, as described, have the metastable austenite be exhibiting melting alloy, but he can also by a separate nitration are generated, ie in the context of an electro-chemical Treatment.

Neben dem Stell- oder Lagerbauteil selbst trifft die Erfindung selber ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Stell- oder Lagerbauteils, das sich dadurch auszeichnet, dass das Bauteil zunächst aus einem legierten Stahl mit einem Legierungsanteil von wenigstens 7% und einem Kohlenstoffgehalt von 0,5 – 2,2% geformt wird, während oder wonach das Bauteil einer Temperaturbehandlung unterzogen wird, und wonach das Bauteil anschließend abgeschreckt wird, so dass es sich wenigstens im Bereich einer Funktionsfläche des Bauteils ein metastabiler Austenit mit einem Gefügeanteil von wenigstens 80% bildet, wonach die Funktionsfläche mechanisch bearbeitet wird, so dass sich eine Randzone bildet, die zumindest teilweise Martensit aufweist.Next the actuator or bearing component itself meets the invention itself a method for producing such a positioning or bearing component, which is characterized in that the component initially from a alloyed steel with an alloy content of at least 7% and a carbon content of 0.5 - 2.2% is formed during or after which the component is subjected to a temperature treatment, and then the component afterwards is quenched so that it is at least in the area of a functional surface of Component of a metastable austenite with a microstructural content of at least 80% forms, after which the functional area is mechanically processed, so that forms a border zone, the at least partially martensite has.

Die mechanische Bearbeitung zur Martensitbildung kann bei erhöhter Temperatur bis vorzugsweise ca. 500°C, bei Raumtemperatur oder bei erniedrigter Temperatur bis vorzugsweise maximal –200°C erfolgen. Insbesondere die Tieftemperaturbehandlung ist für die Martensitbildung vorteilhaft.The Machining for martensite formation may be at elevated temperature preferably about 500 ° C, at room temperature or at reduced temperature to preferably a maximum of -200 ° C. In particular, the low temperature treatment is advantageous for martensite formation.

Sofern die mechanische Behandlung bei erhöhter Temperatur oder bei Raumtemperatur erfolgt, ist es zweckmäßig, zur Verbesserung der Martensitbildung eine Tiefkühlbehandlung bis vorzugsweise maximal –200°C anzuschließen. Generell kann nach einer Tiefkühlbehandlung eine Temperaturbehandlung zum Anlassen des Bauteils bis maximal 600°C erfolgen.Provided the mechanical treatment at elevated temperature or at room temperature is done, it is appropriate to Improvement of the martensite formation to connect a deep-freeze treatment to preferably a maximum of -200 ° C. As a general rule can after a deep-freeze treatment a temperature treatment for starting the component up to a maximum 600 ° C done.

Auch ist es denkbar, unmittelbar nach der Bauteilformung, also vor der mechanischen Bearbeitung zur Martensitbildung, eine Tiefkühlbehandlung bis vorzugsweise maximal –200°C gegebenenfalls danach eine Anlassbehandlung bis maximal 600°C zwischenzuschalten.Also It is conceivable immediately after the component forming, ie before the mechanical treatment for martensite formation, a deep-freeze treatment up to preferably at most -200 ° C optionally after a tempering treatment up to 600 ° C interposed.

Des Weiteren kann zur weiteren Festigkeitssteigerung die Funktionsfläche wie auch die übrigen Bauteilflächen nach der mechanischen Behandlung zur Martensitbildung mechanisch nachbehandelt werden, insbesondere durch Kugelstrahlen oder Rollieren. Auch ein finales Feinbearbeiten wie Einschleifen oder Honen kann gegebenenfalls vorgesehen sein.Of Furthermore, the functional surface can be used to further increase the strength also the other component surfaces after the mechanical treatment for martensite formation are post-treated mechanically, in particular by shot peening or rolling. Also a final Finishing such as grinding or honing can optionally be provided.

Insgesamt bietet das erfindungsgemäße Verfahren wie auch das erfindungsgemäße Stell- oder Lagerbauteil den Vorteil, dass der Härteverzug durch den Bearbeitungszustand einmalig aufgehoben wird und nicht wie im üblichen Verfahren durch Weichbearbeitung und Hartbearbeitung eine doppelte Bearbeitung erforderlich ist.All in all offers the method according to the invention as well as the Stell- or Bearing component has the advantage that the hardening distortion due to the processing state is lifted once and not as in the usual process by soft machining and hard machining a double machining is required.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenShort description the drawings

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus dem im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispiel sowie anhand der Zeichnung. Diese zeigt eine Prinzipdarstellung eines mechanischen Stellelements in Form eines Kipphebels.Further Advantages, features and details of the invention will become apparent the embodiment described below and with reference to the Drawing. This shows a schematic representation of a mechanical Control element in the form of a rocker arm.

Detaillierte Beschreibung der Zeichnungdetailed Description of the drawing

Die Figur zeigt ein erfindungsgemäßes Stellelement 1 in Form eines um sein Lagerauge kippbaren Kipphebels 2, an dessen vorderem Arm 3 eine Funktionsfläche 4 vorgesehen ist, über die der Kipphebel beispielsweise an einem Stößel angreift. Der Kipphebel wurde aus einem Material hergestellt, das nach der Hochtemperaturaustenitisierung, im Rahmen welcher Temperaturbehandlung der Kipphebel herausgearbeit wurde, im Rahmen der nachfolgenden Abschreckung eine metastabile Austenitphase bildet.The figure shows an inventive control element 1 in the form of a tiltable about its bearing eye tilt lever 2 , on the front arm 3 a functional area 4 is provided, via which the rocker arm, for example, acts on a plunger. The rocker arm was made of a material which forms a metastable austenite phase during the subsequent quenching after the high-temperature austenitization, during which the temperature control of the rocker arm has been worked out.

Um die Funktionsfläche 4 zu härten erfolgt nun, anders als im Stand der Technik, allein eine mechanische Bearbeitung der Funktionsfläche, beispielsweise durch Drehen, Fräsen oder Schleifen, im Rahmen welcher Bearbeitung, die durch den Pfeil B dargestellt ist, unmittelbar an der Funktionsfläche mechanische Energie eingetragen wird, die die Umklappvorgänge, also die Umwandlung des metastabilen Austenits in Martensit induziert. Es bildet sich, wie durch die gestrichelte Linie angedeutet ist, ein Bereich M aus, in dem ein hoher Gehalt an Martensit vorliegt, während im restlichen Bauteilkörper metastabiler Austenit vorliegt. Infolge der mechanisch induzierten Martensitbildung erfolgt also keine weitere Temperaturbehandlung zur Härtung des Bauteils, die sich nachteilig auf die Maß- und Formgenauigkeit auswirken würde. Vielmehr behält das Bauteil die im Rahmen seiner ursprünglichen Umformung gegebenen Form und Maße sehr exakt.To the functional area 4 hardening takes place now, unlike in the prior art, only a mechanical processing of the functional surface, for example by turning, milling or grinding, in the context of which processing, which is represented by the arrow B, is registered directly on the functional surface mechanical energy, the the Umklappvorgänge, ie the transformation of metastable austenite in martensite induced. It forms, as indicated by the dashed line, a region M in which a high content of martensite is present, while metastable austenite is present in the rest of the component body. As a result of the mechanically induced martensite formation so no further temperature treatment for curing of the component, which would adversely affect the dimensional and dimensional accuracy. Rather, the component retains the exact shape and dimensions given in the course of its original forming.

Der mechanischen Behandlung zur Martensitbildung kann sich wie beschrieben eine Tieftemperaturbehandlung anschließen, im Rahmen welcher das Bauteil auf beispielsweise –200°C abgekühlt wird, wodurch die Ausbildung der martensitischen Struktur in der Bauteilrandzone M noch weiter gefördert wird. Alternativ kann die Bearbeitung selbst bei erniedrigter Temperatur erfolgen, so dass eine separate Tiefkühlung nicht nötig ist. Im Rahmen eines nachfolgenden Anlassens können etwaige Spannungen abgebaut werden.Of the Mechanical treatment for martensite formation can be as described connect a cryogenic treatment, in which the Component is cooled to, for example, -200 ° C, whereby the formation of the martensitic structure in the component edge zone M further promoted becomes. Alternatively, the processing can be carried out even at a reduced temperature done so that a separate freezing is not necessary. As part of a subsequent event, any tensions may be reduced become.

Der in 1 gezeigte Kipphebel 2 stellt lediglich ein Ausführungsbeispiel dar. Denkbar ist es, auch andere Stell- oder Lagerbauteile durch mechanisch induzierte Martensitbildung zu härten. Zu nennen sind hier beispielsweise Gleitlager, bei denen die Laufflächen der Gleitlager, die ebenfalls aus metastabilem Austenit gebildet sind, mechanisch induziert in Martensit gewandelt werden.The in 1 shown rocker arms 2 represents only one embodiment. It is conceivable to harden other Stell- or bearing components by mechanically induced martensite. To call here are, for example, plain bearings, in which the running surfaces of the plain bearings, which are also formed of metastable austenite, are mechanically induced converted into martensite.

11
Stellelementactuator
22
Kipphebelrocker arm
33
Armpoor
44
Funktionsflächefunctional surface

Claims (9)

Mechanisch belastbares Stell- oder Lagerbauteil, bestehend aus einem legierten Stahl mit einem Legierungsanteil von wenigstens 7% und einem Kohlenstoffgehalt von 0,5 –2,2%, mit wenigstens einer im Einsatz mechanisch belasteten Funktionsfläche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens im Bereich einer Funktionsfläche (4) ein metastabiler Austenit mit einem Gefügeanteil von wenigstens 80% vorliegt, der durch eine mechanische Bearbeitung der Funktionsfläche (4) zumindest teilweise in Martensit überführt ist.Mechanically loadable actuator or bearing component, consisting of an alloyed steel with an alloying content of at least 7% and a carbon content of 0.5 -2.2%, with at least one mechanically loaded functional surface in use, characterized in that at least in the region of a functional surface ( 4 ) is a metastable austenite having a microstructural content of at least 80%, which is obtained by a mechanical treatment of the functional surface ( 4 ) is at least partially converted to martensite. Stell- oder Lagerbauteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Funktionsfläche (4) eine martensitische Härte von wenigstens 55 HRC, insbesondere von wenigstens 58 HRC aufweist.Stell or bearing component according to claim 1, characterized in that the functional surface ( 4 ) has a martensitic hardness of at least 55 HRC, in particular of at least 58 HRC. Stell- oder Lagerbauteil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Stahl eine den metastabilen Austenit aufweisende Schmelzlegierung ist, oder dass der metastabile Austenit durch eine separate Nitrierung erzeugt ist.Stell or bearing component according to claim 1 or 2, characterized in that the steel is a metastable austenite having fusible alloy, or that the metastable austenite by a separate nitration is generated. Verfahren zur Herstellung eines Stell- oder Lagerbauteils nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil zunächst aus einem legierten Stahl mit einem Legierungsanteil von wenigstens 7% und einem Kohlenstoffgehalt von 0,5 – 2,2% geformt wird, während oder wonach das Bauteil einer Temperaturbehandlung unterzogen wird und wonach das Bauteil anschließend abgeschreckt wird, so dass sich wenigstens im Bereich einer Funktionsfläche des Bauteils ein metastabiler Austenit mit einem Gefügeanteil von wenigstens 80% bildet, wonach die Funktionsfläche mechanisch bearbeitet wird, so dass sich eine Randzone bildet, die zumindest teilweise Martensit aufweist.Method for producing an actuator or bearing component according to one of the preceding claims, characterized that the component first of an alloyed steel with an alloying content of at least 7% and a carbon content of 0.5 - 2.2% is formed while or after which the component is subjected to a temperature treatment and then the component afterwards is quenched, so that at least in the area of a functional surface of Component of a metastable austenite with a microstructural content of at least 80% forms, after which the functional surface mechanically is processed so that forms a border zone, at least partially martensite. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die mechanische Bearbeitung bei erhöhter Temperatur bis 500°C, bei Raumtemperatur oder bei erniedrigter Temperatur bis maximal –200°C erfolgt.Method according to claim 4, characterized in that that the mechanical treatment at elevated temperature up to 500 ° C, at room temperature or at a reduced temperature to a maximum of -200 ° C. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass nach einer mechanischen Bearbeitung bei erhöhter Temperatur oder bei Raumtemperatur eine Tiefkühlbehandlung bis maximal –200°C erfolgt.Method according to claim 5, characterized in that that after a mechanical treatment at elevated temperature or at room temperature a deep-freeze treatment to a maximum of -200 ° C takes place. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass nach einer Tiefkühlbehandlung eine Temperaturbehandlung zum Anlassen des Bauteils bis maximal 600°C erfolgt.Method according to claim 5 or 6, characterized that after a deep-freeze treatment a temperature treatment for starting the component up to a maximum 600 ° C takes place. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass nach der Bauteilformung eine Tiefkühlbehandlung bis maximal –200°C, und gegebenenfalls danach eine Temperaturbehandlung zum Anlassen des Bauteils bis maximal 600°C erfolgt.Method according to one of claims 4 to 7, characterized that after the component forming a deep-freezing treatment to a maximum of -200 ° C, and optionally Thereafter, a temperature treatment for starting the component up to a maximum 600 ° C takes place. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass zur weiteren Festigkeitssteigerung die Funktionsfläche mechanisch nachbehandelt wird, insbesondere durch Kugelstrahlen oder Rollieren.Method according to one of claims 4 to 8, characterized that the functional surface is mechanically aftertreated to further increase the strength is, in particular by shot peening or rolling.
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