82B ist ein Federstahl mit hohem Kohlenstoffgehalt, der sich durch hohe Festigkeit und Härte auszeichnet, jedoch sehr empfindlich gegenüber Einschlüssen, Entmischungen, Oberflächendefekten, Eigenspannungen und Umweltfaktoren ist. Federversagen wird normalerweise nicht durch einen einzelnen Faktor verursacht, sondern ist das kombinierte Ergebnis von Materialien, Herstellungsprozessen und Betriebsbedingungen. Heute sprechen wir über die dritte Stufe: Walzstufe: Bildung von Mikrostruktur und Oberflächenqualität.
3.1 Übermäßige Kühlung
Problem: Die Luftkühlung nach dem Rollen-ist zu stark oder die lokale Kühlung ist zu schnell.
Mechanismus: 82B muss eine feine lamellare Perlit- oder Sorbitstruktur erhalten. Bei zu schneller Abkühlung kann es lokal zur Bildung von Martensit oder Bainit kommen. Martensit ist hart und spröde und weist eine äußerst schlechte Plastizität auf.
Folgen:
- Platzt beim Zeichnen
- Sprödbruch von Stahldraht
- Rissbildung beim Aufwickeln der Feder
- Verringerte Ermüdungslebensdauer des Endprodukts
3.2 Langsames Abkühlen
Problem: Unzureichende Kühlluftmenge oder zu niedrige Kühlrate.
Mechanismus: Langsames Abkühlen führt zu grobem lamellarem Perlit oder zu einer strukturellen Vergröberung. Wenn der Lamellenabstand zu groß ist, sind die Festigkeits- und Ermüdungseigenschaften unzureichend und die anschließende Ziehverstärkungswirkung ist ebenfalls instabil.
Folgen:
- Unzureichende Zugfestigkeit
- Verminderte Federlast-Tragfähigkeit
- Verkürzte Ermüdungslebensdauer
- Schwankungen der Batch-Leistung
3.3 Oberflächenentkohlung
Problem: Eine zu hohe Heizofentemperatur, eine längere Verweilzeit oder eine unsachgemäße Kontrolle des Ofengases führen zu Kohlenstoffverlusten an der Oberfläche.
Mechanismus: Bei hohen Temperaturen reagiert Oberflächenkohlenstoff mit Sauerstoff und bildet eine entkohlte Schicht. Die Härte und Festigkeit dieser Schicht ist geringer als die des Kerns, wobei gerade die Federoberfläche der spannungsempfindlichste Bereich ist.
Folgen:
- Verminderte Oberflächenfestigkeit
- Bevorzugte Rissbildung an der Oberfläche
- Deutlich verkürzte Ermüdungslebensdauer
- Das Aussehen scheint normal zu sein, geht aber während des Gebrauchs früh kaputt
3.4 Maßtoleranz und Unrundheit
Problem: Walzwerksverschleiß, falsche Einstellung oder schlechte Walzstabilität führen zu Schwankungen des Stabdurchmessers oder übermäßiger Ovalität.
Mechanismus: Wenn unrunde Stäbe in die Ziehmatrize gelangen, ist die Spannung ungleichmäßig und der lokale Kontaktdruck zu hoch, wodurch sie anfällig für Kratzer, lokale Verformung und Spannungskonzentration sind.
Folgen:
- Instabile Zeichnung
- Oberflächenkratzer
- Schlechte Maßhaltigkeit der fertigen Produkte
- Schwankungen der Federabmessungen und der elastischen Kraft
3.5 Oberflächenfalten, Kratzer und Krusten
Problem: Oberflächenfehler, die durch Rollen, Führungen, Oberflächenfehler des Knüppels oder schlechte Zunderkontrolle verursacht werden.
Mechanismus: Oberflächenfalten und Krusten werden beim anschließenden Ziehen verlängert und bilden tiefe und lange Längsfehler. Hochfester Stahl reagiert empfindlich auf Kerben und selbst kleine Defekte können zu Rissquellen werden.
Folgen:
- Drahtbruch beim Ziehen
- Rissbildung beim Aufwickeln der Feder
- Früher Ermüdungsbruch
- Oberflächendefektstellen werden zu festen Rissauslösepunkten
3.6 Ohren und falsch ausgerichtete Rollen
Problem: Das gewalzte Stück überfüllt die Laschen, die den Durchgang bilden, oder die Mittellinien der oberen und unteren Walze stimmen nicht überein, was zu falsch ausgerichteten Walzen führt.
Mechanismus: Beim nächsten Durchgang werden die Ohren in die Stahloberfläche gedrückt und bilden einen Faltfehler. Dieser Defekt hat eine schlechte Haftung an der Matrix und wird sich bei der nachfolgenden Verarbeitung weiter ausdehnen.
Folgen:
- Falzfehler
- Starke Oberflächenrisse
- Drahtbruch beim Kaltziehen
- Wird bei hochfestem Federstahl normalerweise als Schrottproblem angesehen
