J. Schumacher, H. Bomas, M. Kuntz, H.-W. Zoch
May 31, 2013
Abstract
Kurzfassung Die Kombination von Mangan und Schwefel im Stahl führt zur Bildung von Mangansulfiden. Diese Einschlüsse werden bei der Umformung in Walzrichtung gestreckt und mindern bei Belastungen quer zur Walzrichtung die Schwingfestigkeit. Um optimale mechanische Eigenschaften zu erzielen, sollte der Schwefelgehalt im Stahl so klein sein, dass er die Ermüdungsrissbildung nicht beeinflusst. Auf der anderen Seite wird die Zerspanbarkeit bereits durch geringe Mengen an Schwefel verbessert. Die Spanform wird positiv beeinflusst und der Werkzeugverschleiß verringert. Sprühkompaktieren bietet die Möglichkeit, schwefellegierte Stähle mit verbesserter Zerspanbarkeit herzustellen, bei denen die mechanischen Eigenschaften nur geringfügig verschlechtert werden. Die schnelle Abkühlung während der Erstarrungsphase führt zur Bildung kleiner Mangansulfideinschlüsse, die sich im Vergleich zu großen Sulfiden weniger schädlich auf die Dauerfestigkeit auswirken. Bei den in diesem Vorhaben untersuchten Stählen wurden die Dauerfestigkeiten bei Belastungen längs zur Walzrichtung durch die Schwefelzugabe nicht negativ beeinflusst. Bei den senkrecht zur Walzrichtung belasteten Querproben hingegen lag bei allen, bis auf einer besonders kalt gesprühten Variante, bei generell niedrigerer Dauerfestigkeit der Rissausgang an Mangansulfiden. Im Vergleich zu konventionell hergestellten, schwefelarmen Stählen führte die Schwefelzugabe nur bei einem Teil der Stähle zu einer Verbesserung der Zerspanbarkeit.