Umfassende Analyse der Härte für Schrauben der Klasse 10.9

Schrauben der Klasse 10.9 sind weit verbreitete hochfeste Sechskantbefestigungen. Aufgrund ihrer hohen Festigkeit und Härte werden sie häufig in Arbeitsumgebungen wie Präzisionsmaschinen und Werkzeugwerkzeugen eingesetzt. Was ist der Standardhärtebereich für Schrauben der Klasse 10.9? Dieser Artikel enthält zu Ihrer Information eine Analyse auf der Grundlage von Branchenreferenzen.

Schauen wir uns zunächst die Härteindikatoren von Schrauben der Klasse 10.9 an. Gemäß der nationalen Norm GB/T 3098.1 für Verbindungselemente liegt die Vickers-Kernhärte von Schrauben der Klasse 10.9 im Bereich von HV320-380, was der Rockwell-Härte HRC32-39 entspricht. Dieser Härtebereich muss durch angemessene Abschreck- und Anlasswärmebehandlungsverfahren erreicht werden. Bei der eigentlichen Produktion werden Schrauben austenitisiert und dann zum Abschrecken in Abschrecköl getaucht, gefolgt von einem Hochtemperaturanlassen. Die Haltezeit- und Temperaturparameter des Härtens und Anlassens spielen eine entscheidende Rolle für die Endhärte und die umfassenden mechanischen Eigenschaften.

Als Nächstes befassen wir uns mit praktischen Fällen des Herstellungsprozesses für Schrauben der Klasse 10.9.

Prozessfall 1

Wird als 35CrMo-Prozessschema bezeichnet, während für die Schraubenproduktion tatsächlich 40Cr-legierter Stahl verwendet wird. Der Bolzen hat einen Durchmesser von 22 mm und eine Länge von 114 mm und wird zur Befestigung von LKW-Rädern verwendet. Nach der Wärmebehandlung durch Abschrecken und Anlassen soll seine Härte HV320-380 (HRC32-39) erreichen, mit einer Mindestzugfestigkeit von 1040 MPa. Die ideale metallografische Struktur ist getemperter Sorbit.

Prozessfall 2

Testschema 1: Warmumformung mit anschließender Bearbeitung, wobei die Wärmebehandlung in einem Gitterbandofen durchgeführt wird. Die Temperatureinstellungen der Zone 1–4 zum Abschrecken betragen jeweils 860–870–870–860 Grad, mit einer gesamten Abschreckzeit von etwa 90 Minuten, gefolgt von einer Ölabschreckung zum Abkühlen. Die Härte nach dem Abschrecken erreicht HRC49-52. Die Anlasstemperatur für Zone 1–3 ist einheitlich auf 510 Grad eingestellt und die Härte nach dem Anlassen liegt bei HRC32–35. Die Inspektionsergebnisse zeigen, dass die Zugfestigkeit der Produkte in diesem Prozess die Anforderungen der Klasse 10.9 nicht erfüllt, weshalb der Prozess als nicht qualifiziert gilt.

Versuchsschema 2: Produktionsweg bestehend aus Glühen, Phosphatieren und Kaltfließpressen. Die Abschrecktemperaturen der Zone 1–4 im Maschenbandofen betragen 860‑870‑870‑860 Grad, die Abschreckhaltezeit beträgt etwa 90 Minuten, die Ölabschreckkühlung; Nachhärtehärte HRC49-52. Es werden zwei Sätze von Anlassparametern verglichen: Gruppe 1: Anlasstemperatur von 480 Grad für alle Zonen 1–3. Härte nach dem Anlassen: HRC34‑38, gemessene Zugfestigkeit: 1005 MPa. Bei der metallografischen Untersuchung wird eine kleine Menge ungelösten Ferrits festgestellt. Gruppe 2: Anlasstemperatur von 460 Grad für alle Zonen 1–3. Härte nach dem Anlassen: HRC36-40, gemessene Zugfestigkeit: 960 MPa, was nicht den Mindestanforderungen an die Zugfestigkeit der Klasse 10.9 entspricht.

Es zeigt sich, dass selbst wenn die Härte innerhalb des Zielbereichs liegt, Produkte immer noch nicht konform sind, wenn die Zugfestigkeit die Anforderungen nicht erfüllt. Kleine Mengen Ferrit beeinträchtigen die mechanische Leistung von Schrauben und müssen unter Arbeitsbedingungen mit hohen Ermüdungsanforderungen streng kontrolliert werden.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass der qualifizierte Kernhärtebereich fürSchrauben der Güteklasse 10.9ist HV320-380, entsprechend HRC32-39. Allgemeine Referenz-Wärmebehandlungsparameter: Abschrecken bei 850 Grad mit 60-minütigem Halten, kontrolliertes Kohlenstoffpotential auf 0,45, isotherm abgestuftes Abschrecköl bei 100 Grad Öltemperatur, Abschrecken mit Halten für 30 Minuten; Anlassen bei 480 Grad mit 120-minütigem Halten. Bei der Produktion kann die Härte allein nicht als alleiniges Kriterium herangezogen werden. Zugfestigkeit, Streckgrenze und andere mechanische Eigenschaften müssen alle den nationalen Standards entsprechen. Die metallographische Struktur sollte vorzugsweise von getempertem Sorbit dominiert werden. Nicht ideale Strukturen wie Ferrit sollten minimiert werden, um eine Beeinträchtigung der Tragfähigkeit und der Ermüdungsfestigkeit der Schrauben zu vermeiden.