Titel: DIERFELD: Vanadium-Stahl und -Eisen, ihre Eigenschaften und Verwendung usw.
Autor: Anonymus
Fundstelle: 1911, Band 326 (S. 504–506)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj326/ar326149

VANADIUM-STAHL UND -EISEN, IHRE EIGENSCHAFTEN UND VERWENDUNG IM MASCHINENBAU.

Von Regierungsbaumeister Dierfeld, Berlin.

(Fortsetzung von S. 485 d. Bd.)

Vanadiumstahl, Type A.

Dieser Stahl paßt sich den verschiedensten Verwendungszwecken an; er besitzt große statische Festigkeit und Dehnbarkeit sowie hohe Widerstandsfähigkeit gegen Erschütterung bezw. Ermüden. Im Gesenk unter dem Fallhammer oder bei Zugversuchen verhält sich der Stahl ähnlich wie weicher Martinstahl; er fließt, im Gesenk geschmiedet, leicht, erträgt hohe Temperaturen ohne Strukturänderung, erhält eine sehr glatte Oberfläche und ist leicht zu bearbeiten.

Besonders geeignet ist dieser Stahl für die Kurbelwellen von Automobilmotoren.

Textabbildung Bd. 326, S. 504

Fig. 9 zeigt eine im Gesenk geschmiedete Kurbelwelle für einen Zweizylindermotor, die durch wiederholte Schläge eines 1140 kg schweren Dampfhammers verzerrt wurde, ohne eine Spur von Bruch oder Riß aufzuweisen. Infolge der wiederholten Schläge ist dies eine viel härtere Probe, als wenn dieselbe Verzerrung mittels des allmählichen Druckes einer hydraulischen Presse erfolgt wäre. Eine Kurbelwelle aus vorzüglichem Kohlenstoffstahl wurde derselben Prüfung unterzogen, konnte aber nicht in demselben Maße ohne Bruch verzerrt werden, trotzdem hierbei die Schläge nur mit dem vierten Teil der früher angewendeten Kraft erfolgten.

Elasti-
zitäts-
grenze

kg/qcm

Zug-
festigkeit

kg/qcm

Dehnung
in 50 mm

v. H.
Quer-
schnitts-
vermin-
derung
in v. H.
Kohlenstoffstahl 3515 5750 30,0 60,0
Nickelstahl 6328 8200 21,0 71,0
Chromvanadiumstahl
Type A

7734

9140

17,0

57,0
Chromvanadiumstahl
Type D

10500

11600

16,0

59,0
Textabbildung Bd. 326, S. 504

Obenstehende Tabelle gibt Ergebnisse von vergleichenden Festigkeitsversuchen mit Stahlen für Motorkurbelwellen an: |505| Der Vanadiumstahl ist also den heute gebräuchlichen Stahlen stark überlegen.

Fig. 10 stellt verschiedene im Gesenk geschmiedete Automobilteile dar, welche durch Schläge eines Fallhammers kalt verbogen wurden, ohne zu brechen oder Risse zu zeigen. Kolbenstangen aus diesem Stahl können ohne Schaden kalt spiralig verdreht werden, wie aus Fig. 11 zu ersehen.

Für die Treibachsen und Schubstangen amerikanischer Lokomotiven wird der A-Stahl sehr viel verwandt; er ist von bemerkenswerter Zähigkeit, wie die in Fig. 12 und 13 abgebildeten gebogenen Stücke zeigen.

In Fig. 12 sieht man eine Lokomotivtreibachse von 250 mm , welche kalt unter 14000 t Druck in die abgebildete Form gebogen wurde. Der dazu benutzte Stahl hatte folgende Festigkeitsziffern:

Elastizitätsgrenze 5400 kg/qcm
Zugfestigkeit 7031 „
Dehnung für 50 mm 20 v. H.
Querschnittsverminderung 50 „

Fig. 13 zeigt eine kalt gebogene Lokomotivschubstange. In beiden Fällen war eine Rißbildung nicht bemerkbar.

Textabbildung Bd. 326, S. 505

Einsatzgehärtete Zahnräder aus mildem A-Stahl werden viel bei amerikanischen Motorwagen als Steuerwellenantriebsräder, Differentialräder usw. angewendet. Die Härtehaut ist sehr hart, stark und zähe und hängt gut mit dem Kern zusammen. Der Kern solcher Einsatzstücke hat bemerkenswerte Festigkeitseigenschaften, wie aus folgendem zu ersehen:

Textabbildung Bd. 326, S. 505
Elastizitätsgrenze 12700 kg/qcm
Zugfestigkeit 14000 „
Dehnung für 50 mm 8 v. H.
Querschnittsverminderung. 25 „

Sehr wichtig ist der Einfluß der Wärmebehandlung auf die Festigkeit des A-Stahles, wie aus folgender Tabelle hervorgeht;

Analyse des A-Stahles.

(C – 0,26 v H, Mn – 0,48 v. H., Cr – 0,92 v. H., Si – 0,06 v. H., V – 0,20 v. H.)


Wärme-
behandlung

Elastizitäts-
grenze

kg/qcm

Zug-
festigkeit

kg/qcm

Dehnung
für 50 mm

in v. H.
Quer-
schnitts-
vermin-
derung
in v. H.
Heizluft bei 800° C 4300 5700 34,8 66,4
Oelgetempert
bei 900/625° C

7000

9300

30,0

69,6
„ 900/550 „ 8600 10000 18,0 63,5
„ 900/400 „ 10800 13000 13,0 51,0
„ 850/625 „ 7200 9300 28,0 67,0
„ 850/550 „ 8000 9600 21,0 64,5
„ 850/400 „ 10500 12300 13,0 57,0
Wassergetemp.
bei 900/625°C

9300

11000

18,0

62,5
„ 900/550 „ 10700 11800 12,0 53,6
„ 900/450 „ 12200 14500 12,5 54,5
„ 850/625 „ 9600 10800 27,0 60,0
„ 850/550 „ 10500 11800 14,0 57,9
„ 850/450 „ 12100 14200 12,5 54,5

Nach dieser Tabelle läßt sich leicht die passende Wärmebehandlung für verschiedene Fälle bestimmen.

Vanadiumstahl Type D.

Der D-Stahl wird hauptsächlich für Federn der Lokomotiven, Eisenbahnwagen und Motorwagen verwendet. Mit niedrigem Kohlenstoffgehalt wird er auch für Hinterradbrücken, Vorderachsen, Kardanwellen der Motorwagen benutzt.

Textabbildung Bd. 326, S. 505

Dieser Stahl ist leicht schweißbar und kann im Betriebe wiederholt überlastet werden; seine Elastizitätsgrenze liegt zwischen 12600 und 15750 kg/qcm bei einer Zugfestigkeit von 13300 bis 17500 kg/qcm. Halbelliptische Federblätter aus Vanadiumstahl vertragen ohne bleibende Formänderung, Durchbiegen in umgekehrte Krümmung, wenn die Feder frei wieder in die normale Form zurückkehren kann. Fig. 14 stellt zwei Vorderfedern eines Motorwagens aus D-Stahl dar, welcher gegen eine |506| Steinmauer rannte und vollständig zertrümmert wurde. Wie ersichtlich, sind die Federn trotz des heftigen Anpralls nur verbogen; ein Beweis für die wunderbare Zähigkeit dieses Stahles.

Textabbildung Bd. 326, S. 506

Ein vergleichender Versuch auf der Federgreifmaschine mit Federblättern von 654 mm Länge, derselben Breite und Stärke, sowie 100 mm Pfeilhöhe ergab nach sechs Hüben, flach auf den Tisch der Prüfmaschine, bei Chromnickelstahlfedern eine bleibende Ausbiegung von 19 mm, bei D-Stahlfedern nur eine solche von 4,8 mm.

Textabbildung Bd. 326, S. 506

Bemerkenswert sind die Versuche der American Locomotive Company über die Festigkeit der Lokomotivfedern aus Vanadium-D-Stahl und Kohlenstoffstahl, deren Ergebnisse graphisch in Fig. 15 dargestellt sind. Die Federn hatten eine Stützweite von 914 mm, bestanden aus 16 Blättern 125/12,5 mm, von denen die drei obersten Blätter in ganzer Länge durchgingen.

Die Vanadiumfedern wurden geprüft:

1. zu 28500 kg mit 864 mm Stützweite,
2. 41818 914
3. 42727 914

Bei dem zweiten Versuche wurde die Elastizitätsgrenze bei 38636 kg Belastung oder 16676 kg/qcm Spannung und 12,2 mm bleibender Durchbiegung erreicht. Die Versuche wurden dreimal wiederholt ohne die geringste Aenderung des Ergebnisses, welches in Fig. 15 in den ausgezogenen Kurven wiedergegeben ist.

Die Kohlenstoffeder wurde geprüft:

1. zu 20000 kg mit 914 mm Stützweite,
2. 40581 914
3. 38409 914
4. 40581 914

Beim zweiten Versuche wurde die Elastizitätsgrenze bei 29545 kg Belastung oder 12600 kg/qcm Spannung und 28,5 bleibender Durchbiegung erreicht. Beim dritten Versuche kam eine weitere Durchbiegung von 6,6 mm hinzu, und beim vierten Versuch brachen die Federblätter 1, 2, 3, 8, 9, 10, 11 und 12 in der Mitte. Das Ergebnis zeigen die gestrichelten Kurven der Fig. 15.

Diese Prüfungen beweisen, daß Federn aus Vanadiumstahl solchen aus Kohlenstoffstahl bedeutend überlegen sind, und besonders dort sich zur Verwendung empfehlen, wo sehr scharfe Betriebsbedingungen auftreten.

Auch bei diesem Stahl ist die Art der Wärmebehandlung von großem Einfluß auf seine physikalischen Eigenschaften. Aus der folgenden Tabelle wird man die Wirkung der Wärmebehandlung für verschiedene Fälle leicht ersehen.

Zusammensetzung des D-Stahles.

(C – 0,50 v. H., Mn – 0,92 v. H., Cr – 1,02 v. H., Si – 0,065 v. H., V – 0,20 v. H.)


Wärme-
behandlung

Elastizitäts-
grenze

kg/qcm

Zugfetigkeit


kg/qcm

Dehnung
für 50 mm

in v. H.
Quer-
schnitts-
vermin-
derung
in v. H.
Geglüht bei 8000° C 4500 7200 25,8 61,5
Oelgetempert b.
900/600° C
12000 13100 15,5 45,2
900/500° C 13500 14300 12,5 42,5
900/400° C 16800 18600 6,5 17,0
875/600° C 11300 13000 13,5 45,5
875/450° C 15500 16600 10,0 29,5
850/550° C 13200 13800 12,5 45,0
850/400° C 16800 18300 7,0 22,0
825/550° C 12400 13000 14,5 47,5
825/400° C 16800 18200 8,0 24,0

(Schluß folgt.)

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