Neuigkeiten – Werkstoffe und Härte von Schlackenabstreiferketten (Rundgliederketten)

FürRundgliedkettenDie in Schlackenkratzerförderern verwendeten Stahlwerkstoffe müssen über außergewöhnliche Festigkeit, Verschleißfestigkeit und die Fähigkeit verfügen, hohen Temperaturen und abrasiven Umgebungen standzuhalten.

Sowohl 17CrNiMo6 als auch 23MnNiMoCr54 sind hochwertige legierte Stähle, die häufig für anspruchsvolle Anwendungen wie Rundgliederketten in Schlackenförderern eingesetzt werden. Diese Stähle zeichnen sich durch ihre hervorragende Härte, Zähigkeit und Verschleißfestigkeit aus, insbesondere nach einer Einsatzhärtung durch Aufkohlen. Im Folgenden finden Sie eine detaillierte Anleitung zur Wärmebehandlung und zum Aufkohlen dieser Werkstoffe:

17CrNiMo6 (1,6587)

Es handelt sich um einen Chrom-Nickel-Molybdän-Legierungsstahl mit ausgezeichneter Kernzähigkeit und Oberflächenhärte nach dem Aufkohlen. Er findet breite Anwendung in Zahnrädern, Ketten und anderen Bauteilen, die eine hohe Verschleißfestigkeit erfordern.

Wärmebehandlung für 17CrNiMo6

1. Normalisieren (optional):

- Zweck: Verfeinert die Kornstruktur und verbessert die Bearbeitbarkeit.

- Temperatur: 880–920°C.

- Kühlung: Luftkühlung.

2. Aufkohlen:

- Zweck: Erhöhung des Kohlenstoffgehalts an der Oberfläche, um eine harte, verschleißfeste Schicht zu erzeugen.

- Temperatur: 880–930°C.

- Atmosphäre: Kohlenstoffreiche Umgebung (z. B. Gaskarburierung mit endothermer Gaskarburierung oder Flüssigkeitskarburierung).

- Zeit: Abhängig von der gewünschten Härtetiefe (typischerweise 0,5–2,0 mm). Zum Beispiel:

- 0,5 mm Gehäusetiefe: ~4–6 Stunden.

- 1,0 mm Gehäusetiefe: ~8–10 Stunden.

- Kohlenstoffpotenzial: 0,8–1,0 % (um einen hohen Kohlenstoffgehalt an der Oberfläche zu erreichen).

3. Abschrecken:

- Zweck: Umwandlung der kohlenstoffreichen Oberflächenschicht in harten Martensit.

- Temperatur: Unmittelbar nach dem Aufkohlen in Öl abschrecken (z. B. bei 60–80 °C).

- Abkühlrate: Kontrolliert, um Verformungen zu vermeiden.

4. Härten:

- Zweck: Verringert die Sprödigkeit und verbessert die Zähigkeit.

- Temperatur: 150–200 °C (für hohe Härte) oder 400–450 °C (für bessere Zähigkeit).

- Zeitaufwand: 1–2 Stunden.

5. Endgültige Härte:

- Oberflächenhärte: 58–62 HRC.

- Kernhärte: 30–40 HRC.

23MnNiMoCr54 (1,7131)

Es handelt sich um einen Mangan-Nickel-Molybdän-Chrom-Legierungsstahl mit ausgezeichneter Härtbarkeit und Zähigkeit. Er wird häufig für Bauteile verwendet, die hohe Festigkeit und Verschleißfestigkeit erfordern.

Wärmebehandlung für 23MnNiMoCr54

1. Normalisieren (optional):

- Zweck: Verbesserung der Gleichmäßigkeit und Bearbeitbarkeit.

- Temperatur: 870–910°C.

- Kühlung: Luftkühlung.

2. Aufkohlen:

- Zweck: Erzeugt eine kohlenstoffreiche Oberflächenschicht zur Erhöhung der Verschleißfestigkeit.

- Temperatur: 880–930°C.

- Atmosphäre: Kohlenstoffreiche Umgebung (z. B. gasförmige oder flüssige Aufkohlung).

- Zeit: Hängt von der gewünschten Härtetiefe ab (ähnlich wie bei 17CrNiMo6).

- Kohlenstoffpotenzial: 0,8–1,0%.

3. Abschrecken:

- Zweck: Härtet die Oberflächenschicht.

- Temperatur: In Öl abschrecken (z. B. bei 60–80 °C).

- Abkühlrate: Kontrolliert, um Verformungen zu minimieren.

4. Härten:

- Zweck: Ausgewogene Balance zwischen Härte und Zähigkeit.

- Temperatur: 150–200 °C (für hohe Härte) oder 400–450 °C (für bessere Zähigkeit).

- Zeitaufwand: 1–2 Stunden.

5. Endgültige Härte:

- Oberflächenhärte: 58–62 HRC.

- Kernhärte: 30–40 HRC.

Wichtige Parameter für das Aufkohlen

- Einsatzhärtungstiefe: Typischerweise 0,5–2,0 mm, je nach Anwendung. Für Schlackenabstreiferketten ist eine Einsatzhärtungstiefe von 1,0–1,5 mm oft ausreichend.

- Oberflächenkohlenstoffgehalt: 0,8–1,0% zur Gewährleistung einer hohen Härte.

- Abschreckmedium: Für diese Stähle wird Öl bevorzugt, um Rissbildung und Verformung zu vermeiden.

- Anlassen: Niedrigere Anlasstemperaturen (150–200 °C) werden für maximale Härte verwendet, während höhere Temperaturen (400–450 °C) die Zähigkeit verbessern.

Vorteile des Aufkohlens für 17CrNiMo6 und 23MnNiMoCr54

1. Hohe Oberflächenhärte: Erreicht 58–62 HRC und bietet damit eine ausgezeichnete Verschleißfestigkeit.

2. Robuster Kern: Behält einen duktilen Kern (30–40 HRC) bei, um Stößen und Ermüdung standzuhalten.

3. Langlebigkeit: Ideal für raue Umgebungen wie die Schlackenhandhabung, wo Abrieb und Stöße häufig vorkommen.

4. Kontrollierte Gehäusetiefe: Ermöglicht eine individuelle Anpassung an die jeweilige Anwendung.

Überlegungen nach der Behandlung

1. Kugelstrahlen:

- Verbessert die Dauerfestigkeit durch Erzeugung von Druckspannungen an der Oberfläche.

2. Oberflächenveredelung:

Durch Schleifen oder Polieren kann die gewünschte Oberflächengüte und Maßgenauigkeit erreicht werden.

3. Qualitätskontrolle:

- Durchführung von Härteprüfungen (z. B. Rockwell C) und mikrostrukturellen Analysen, um die korrekte Einsatzhärtungstiefe und Härte sicherzustellen.

Die Härteprüfung ist ein entscheidender Schritt zur Sicherstellung der Qualität und Leistungsfähigkeit von Rundgliederketten aus Werkstoffen wie 17CrNiMo6 und 23MnNiMoCr54, insbesondere nach dem Aufkohlen und der Wärmebehandlung. Nachfolgend finden Sie eine umfassende Anleitung und Empfehlungen zur Härteprüfung von Rundgliederketten:

Bedeutung der Härteprüfung

1. Oberflächenhärte: Gewährleistet, dass die karburierte Schicht der Kettenglieder die gewünschte Verschleißfestigkeit erreicht hat.

2. Kernhärte: Überprüft die Zähigkeit und Duktilität des Kernmaterials der Kettenglieder.

3. Qualitätskontrolle: Bestätigt, dass der Wärmebehandlungsprozess ordnungsgemäß durchgeführt wurde.

4. Einheitlichkeit: Gewährleistet die Gleichförmigkeit innerhalb der Kette.

Härteprüfverfahren für Rundgliederketten

Für einsatzgehärtete Ketten werden üblicherweise folgende Härteprüfverfahren angewendet:

1. Rockwell-Härteprüfung (HRC)

- Zweck: Misst die Oberflächenhärte der aufgekohlten Schicht.

- Skala: Rockwell C (HRC) wird für Werkstoffe mit hoher Härte verwendet.

- Verfahren:

- Ein diamantförmiger Kegelstempel wird unter hoher Belastung in die Oberfläche des Kettenglieds gedrückt.

Die Eindringtiefe wird gemessen und in einen Härtewert umgerechnet.

- Anwendungen:

- Ideal zur Messung der Oberflächenhärte (58–62 HRC für aufgekohlte Schichten).

- Ausrüstung: Rockwell-Härteprüfgerät.

2. Vickers-Härteprüfung (HV)

- Zweck: Misst die Härte an bestimmten Punkten, einschließlich der Hülle und des Kerns.

- Skala: Vickers-Härte (HV).

- Verfahren:

- Ein diamantförmiger Pyramiden-Eindringkörper wird in das Material gedrückt.

Die diagonale Länge des Eindrucks wird gemessen und in Härte umgerechnet.

- Anwendungen:

- Geeignet zur Messung von Härtegradienten von der Oberfläche zum Kern.

- Ausrüstung: Vickers-Härteprüfgerät.

3. Mikrohärteprüfung

- Zweck: Misst die Härte auf mikroskopischer Ebene und wird häufig zur Beurteilung des Härteprofils zwischen Außenschicht und Kern verwendet.

- Skala: Vickers (HV) oder Knoop (HK).

- Verfahren:

- Zur Erzeugung von Mikroeindrücken wird ein kleiner Eindringkörper verwendet.

Die Härte wird anhand der Eindruckgröße berechnet.

- Anwendungen:

- Wird verwendet, um den Härtegradienten und die effektive Einsatzhärtungstiefe zu bestimmen.

- Ausrüstung: Mikrohärteprüfgerät.

4. Brinellhärteprüfung (HBW)

- Zweck: Misst die Härte des Kernmaterials.

- Skala: Brinellhärte (HBW).

- Verfahren:

- Eine Wolframkarbidkugel wird unter einer bestimmten Last in das Material gepresst.

Der Durchmesser des Eindrucks wird gemessen und in Härte umgerechnet.

- Anwendungen:

- Geeignet zur Messung der Kernhärte (entspricht 30–40 HRC).

- Ausrüstung: Brinell-Härteprüfgerät.

Härteprüfverfahren für einsatzgehärtete Ketten

1. Prüfung der Oberflächenhärte:

- Verwenden Sie die Rockwell C (HRC)-Skala, um die Härte der aufgekohlten Schicht zu messen.

- Prüfen Sie mehrere Punkte auf der Oberfläche der Kettenglieder, um die Gleichmäßigkeit sicherzustellen.

- Erwartete Härte: 58–62 HRC.

2. Kernhärteprüfung:

- Verwenden Sie die Rockwell C (HRC)- oder Brinell (HBW)-Skala, um die Härte des Kernmaterials zu messen.

- Den Kern prüfen, indem man einen Querschnitt eines Kettenglieds anfertigt und die Härte in der Mitte misst.

- Erwartete Härte: 30–40 HRC.

3. Härteprofilprüfung:

- Verwenden Sie den Vickers- (HV) oder Mikrohärtetest, um den Härtegradienten von der Oberfläche zum Kern zu ermitteln.

- Bereiten Sie einen Querschnitt des Kettenglieds vor und machen Sie Einkerbungen in regelmäßigen Abständen (z. B. alle 0,1 mm).

- Tragen Sie die Härtewerte in ein Diagramm ein, um die effektive Einsatzhärtungstiefe zu bestimmen (typischerweise der Punkt, an dem die Härte auf 550 HV oder 52 HRC abfällt).

Empfohlene Härtewerte für Schlackenabstreifer-Förderketten

- Oberflächenhärte: 58–62 HRC (nach Aufkohlen und Abschrecken).

- Kernhärte: 30–40 HRC (nach dem Anlassen).

- Effektive Einsatzhärtungstiefe: Die Tiefe, bei der die Härte auf 550 HV oder 52 HRC abfällt (typischerweise 0,5–2,0 mm, je nach Anforderungen).

Härtewerte für Schlackenschaber-Förderketten

Qualitätskontrolle und Standards

1. Testhäufigkeit:

- An einer repräsentativen Stichprobe von Ketten aus jeder Charge ist eine Härteprüfung durchzuführen.

- Testen Sie mehrere Links, um Konsistenz zu gewährleisten.

2. Standards:

- Internationale Normen für Härteprüfungen sind einzuhalten, wie z. B.: ISO 6508

Zusätzliche Empfehlungen für die Härteprüfung von Rundgliederketten

1. Ultraschall-Härteprüfung

- Zweck: Zerstörungsfreies Verfahren zur Messung der Oberflächenhärte.

- Verfahren:

- Verwendet eine Ultraschallsonde zur Messung der Härte auf Basis der Kontaktimpedanz.

- Anwendungen:

- Nützlich zum Testen fertiger Ketten, ohne diese zu beschädigen.

- Ausrüstung: Ultraschall-Härteprüfgerät.

2. Gehäusetiefenmessung

- Zweck: Bestimmt die Tiefe der gehärteten Schicht der Kettenglieder.

- Methoden:

- Mikrohärteprüfung: Misst die Härte in verschiedenen Tiefen, um die effektive Einsatzhärtungstiefe zu ermitteln (bei der die Härte auf 550 HV bzw. 52 HRC abfällt).

- Metallographische Analyse: Untersucht einen Querschnitt unter einem Mikroskop, um die Härtetiefe visuell zu beurteilen.

- Verfahren:

- Schneiden Sie einen Querschnitt durch das Kettenglied.

- Polieren und Ätzen Sie die Probe, um die Mikrostruktur sichtbar zu machen.

- Messen Sie die Tiefe der gehärteten Schicht.

Arbeitsablauf für Härteprüfungen

Hier ist eine schrittweise Arbeitsanleitung für die Härteprüfung von einsatzgehärteten Ketten:

1. Probenvorbereitung:

- Wählen Sie ein repräsentatives Kettenglied aus der Charge aus.

- Reinigen Sie die Oberfläche, um Verunreinigungen oder Ablagerungen zu entfernen.

- Zur Bestimmung der Kernhärte und des Härteprofils wird ein Querschnitt des Verbindungsstücks angefertigt.

2. Prüfung der Oberflächenhärte:

- Verwenden Sie ein Rockwell-Härteprüfgerät (HRC-Skala), um die Oberflächenhärte zu messen.

- Um die Einheitlichkeit zu gewährleisten, sollten an verschiedenen Stellen entlang der Strecke mehrere Messungen durchgeführt werden.

3. Kernhärteprüfung:

- Verwenden Sie ein Rockwell-Härteprüfgerät (HRC-Skala) oder ein Brinell-Härteprüfgerät (HBW-Skala), um die Kernhärte zu messen.

- Prüfen Sie die Mitte des quergeschnittenen Verbindungsglieds.

4. Härteprofilprüfung:

- Verwenden Sie ein Vickers- oder Mikrohärteprüfgerät, um die Härte in regelmäßigen Abständen von der Oberfläche bis zum Kern zu messen.

- Tragen Sie die Härtewerte in ein Diagramm ein, um die effektive Einsatzhärtungstiefe zu bestimmen.

5. Dokumentation und Analyse:

- Alle Härtewerte und Einsatzhärtungstiefenmessungen protokollieren.

- Vergleichen Sie die Ergebnisse mit den vorgegebenen Anforderungen (z. B. Oberflächenhärte von 58–62 HRC, Kernhärte von 30–40 HRC und Einsatzhärtungstiefe von 0,5–2,0 mm).

- Etwaige Abweichungen feststellen und gegebenenfalls Korrekturmaßnahmen ergreifen.

Häufige Herausforderungen und Lösungen

1. Uneinheitliche Härte:

- Ursache: Ungleichmäßiges Aufkohlen oder Abschrecken.

- Lösung: Für eine gleichmäßige Temperatur und ein gleichmäßiges Kohlenstoffpotenzial beim Aufkohlen sowie für eine ausreichende Durchmischung beim Abschrecken sorgen.

2. Geringe Oberflächenhärte:

- Ursache: Unzureichender Kohlenstoffgehalt oder unsachgemäße Abschreckung.

- Lösung: Überprüfen Sie das Kohlenstoffpotenzial während des Aufkohlens und stellen Sie sicher, dass die Abschreckparameter (z. B. Öltemperatur und Abkühlgeschwindigkeit) korrekt sind.

3. Zu große Gehäusetiefe:

- Ursache: Zu lange Aufkohlungszeit oder zu hohe Aufkohlungstemperatur.

- Lösung: Optimierung der Aufkohlungszeit und -temperatur basierend auf der gewünschten Härtetiefe.

4. Verformung beim Abschrecken:

- Ursache: Schnelle oder ungleichmäßige Abkühlung.

- Lösung: Kontrollierte Abschreckmethoden anwenden (z. B. Ölabschreckung unter Rühren) und spannungsabbauende Behandlungen in Betracht ziehen.

Normen und Referenzen

- ISO 6508: Rockwell-Härteprüfung.

- ISO 6507: Vickers-Härteprüfung.

- ISO 6506: Brinell-Härteprüfung.

- ASTM E18: Standardprüfverfahren für die Rockwell-Härte.

- ASTM E384: Standardprüfverfahren für die Mikrohärteprüfung.

Abschließende Empfehlungen

1. Regelmäßige Kalibrierung:

- Härteprüfgeräte sollten regelmäßig mit zertifizierten Referenzblöcken kalibriert werden, um die Genauigkeit zu gewährleisten.

2. Ausbildung:

- Sicherstellen, dass die Bediener in den richtigen Härteprüfverfahren und im Umgang mit den Geräten geschult sind.

3. Qualitätskontrolle:

- Implementieren Sie einen robusten Qualitätskontrollprozess, einschließlich regelmäßiger Härteprüfungen und Dokumentation.

4. Zusammenarbeit mit Lieferanten:

- Enge Zusammenarbeit mit Materiallieferanten und Wärmebehandlungsanlagen zur Sicherstellung einer gleichbleibenden Qualität.

Veröffentlichungsdatum: 04.02.2025

Werkstoffe und Härte der Schlackenabstreifer-Förderkette (Rundgliederkette)

17CrNiMo6 (1,6587)

23MnNiMoCr54 (1,7131)

Wichtige Parameter für das Aufkohlen

Vorteile des Aufkohlens für 17CrNiMo6 und 23MnNiMoCr54

Überlegungen nach der Behandlung

Bedeutung der Härteprüfung

Härteprüfverfahren für Rundgliederketten

Härteprüfverfahren für einsatzgehärtete Ketten

Empfohlene Härtewerte für Schlackenabstreifer-Förderketten

Qualitätskontrolle und Standards

Zusätzliche Empfehlungen für die Härteprüfung von Rundgliederketten

Arbeitsablauf für Härteprüfungen

Häufige Herausforderungen und Lösungen

Normen und Referenzen

Abschließende Empfehlungen

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