SKF hat ein neues Verfahren zur Wärmebehandlung von Bainitstahl entwickelt und patentieren lassen, das Stahl derselben Härte wie bei einer herkömmlichen Wärmebehandlung erzeugt, ohne dass jedoch die Zähigkeit darunter leidet. Er ist besonders für Pendelrollenlager geeignet, denn er weist genau die Eigenschaften auf, die in
dieser Lagerbauart gefordert sind. Mit dieser neuen Wärmebehandlung wird ein neuer Stahl kombiniert, der härter und gleichzeitig zäher ist als die bisherigen Werkstoffe.

Dieser Stahl mit der Bezeichnung 755V ist optimal für große Radial- und Axial-Pendelrollenlager sowie CARB® Lager. Er wurde speziell für Lager mit einer Wanddicke über 100 mm entwickelt. Bisher war es problematisch, einen Stahl herzustellen, der sowohl große Härte als auch große Zähigkeit aufwies.

Üblicherweise ist ein gehärteter Stahl recht spröde, und aufgrund der Spannungen vom Abkühlen oder Abschrecken ist er erst nach einem zusätzlichen Anlassen für die Praxis verwendbar.

Zum Erzielen einer bestimmten Gefügeänderung beim Stahl ist eine genaue Steuerung der Temperatur wichtig. Mit unterschiedlichen Anlasstemperaturen kann man dem Stahl auch unterschiedliche mechanische Eigenschaften verleihen.
Bei der Wärmebehandlung wird der Stahl generell langsam auf eine bestimmte Temperatur erwärmt, auf dieser Temperatur gehalten und danach abgekühlt. Die Abkühlgeschwindigkeit bestimmt das Gefüge des Stahls und so auch seine mechanischen Eigenschaften. Die Erwärmung hat keinen Einfluss auf das Gefüge, sofern sie so langsam erfolgt, dass der Stahl bei der maximalen Temperatur ein Gefügegleichgewicht erreichen kann. Die nachfolgende Abkühlung, die für das Gefüge des Stahls entscheidend ist, kann zwischen schnellem Abschrecken in Wasser und langsamem Abkühlen im Ofen liegen.
Durch die optimale Kombination von Wärmebehandlung und Werkstoff kann man dem Stahl die für die jeweilige Anwendung gewünschten Eigenschaften verleihen. Grundsätzlich gibt es bei Wälzlagerstahl zwei Gefügeformen: Martensit erscheint unter dem Mikroskop als Masse gleichförmiger nadelförmiger Kristalle. Er verleiht dem Stahl eine große Härte zu Lasten der Zähigkeit. Bainit, die andere wichtige Gefügestruktur, hat eine eher lamellare Struktur und weist in vielen Anwendungsfällen eine bessere Verschleißfestigkeit auf.

Höhere Härte

Beim neuen bainitischem Stahl lässt sich eine ebenso große Härte erreichen wie bei martensitischer Wärmebehandlung oder Einsatzhärtung. Und dies ist möglich ohne Verlust der Zähigkeit, Rissfestigkeit und Bauteilfestigkeit, die einen bainitischen Stahl charakterisieren. In Tests ergab sich eine mehr als doppelt so große Verschleißfestigkeit wie bei einem Standard-Bainitgefüge. Bainitstahl hat eine hohe Tragfähigkeit, und wegen der Druckeigenspannungen an der Oberfläche können die Lagerinnenringe mit großer Überdeckung auf die Welle aufgeschoben werden.

Beim Stahl 755V tritt eine modifizierte Bainitumwandlung ein, die hilft, die gewünschten Werkstoffeigenschaften zu erzielen. Durch die Kombination von neuem Stahl und einer neuen Wärmebehandlung ist die Verschleißfestigkeit zwei bis drei Mal so hoch wie die von Standard-Bainit. Die neue Wärmebehandlung bewirkt eine entscheidende Verbesserung für Ringe mit über 100 mm Wanddicke.

Tomas Johannisson

SKF Sverige AB, Göteborg, Schweden