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Title:
BASE MATERIAL FOR PRODUCING BLADES FOR CIRCULAR SAWS, CUTTING-OFF WHEELS, MILL SAWS AS WELL AS CUTTING AND SCRAPING DEVICES
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/1997/002367
Kind Code:
A1
Abstract:
The base material consists of a base steel that has a base carbon content of less than 0.3 wt.% and that is carbon-enriched through its surface (2, 3, 4) of two cover faces (2), two leading edge faces (3) and two longitudinal edge faces (4). As a result of a thermochemical treatment of at least one cover face (2), the base steel has edge regions (5) enriched with 0.5 to 1.1 wt.% carbon; with diminishing carbon content the edge regions (5) merge into a region (6) of little or no carbon enrichment. On its edge faces (3, 4) the base material has a sandwich structure created by the carbon-enriched edge region (5) and the non-carbon-enriched region (6).

Inventors:
DEIMEL HANS JOACHIM (DE)
Application Number:
PCT/EP1996/002825
Publication Date:
January 23, 1997
Filing Date:
June 27, 1996
Export Citation:
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Assignee:
PICARD FA CARL AUG (DE)
DEIMEL HANS JOACHIM (DE)
International Classes:
B23D61/02; B23D61/12; B26D1/14; B23D65/00; B27B33/00; C23C8/22; (IPC1-7): C23C8/22; B23D61/02
Foreign References:
FR2236016A11975-01-31
GB1559690A1980-01-23
US2513713A1950-07-04
DE4227447A11993-02-25
AT372709B1983-11-10
EP0024106A11981-02-25
Other References:
F.HOFFMANN ET AL: "DER AUFKOHLUNGSVORGANG", HAERTEREI TECHNISCHE MITTEILUNGEN, vol. 50, March 1995 (1995-03-01) - April 1995 (1995-04-01), MUNCHEN DE, pages 86 - 92, XP000504137
A.MELBER ET AL: "NUMERISCHE SIMULATION DER AUFKOHLUNG VON STAHL UNTER BERÜSICHTIGUNG DER BAUTEILGEOMETRIE", HAERTEREI TECHNISCHE MITTEILUNGEN, vol. 45, March 1990 (1990-03-01) - April 1990 (1990-04-01), MUNCHEN DE, pages 129 - 132, XP000128579
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Claims:
Patentansprüche
1. Basismaterial für die Herstellung von Stammblättern insbesondere für Kreissägen, Trennscheiben, Gattersä¬ gen sowie für Schneide und Schabvorrichtungen, beste¬ hend aus einem ausgehend von seiner aus zwei Deckflä¬ chen (2) , zwei Stirnkantenflächen (3) und zwei Längs¬ kantenflächen (4) gebildeten Oberfläche (2, 3, 4) mit Kohlenstoff angereicherten Basisstahl, wobei der Basi stahl einen Grundkohlenstoffgehalt von weniger als 0,3 Ma.% Kohlenstoff besitzt, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Basisstahl infolge einer thermochemischen Be¬ handlung von mindestens einer Deckfläche (2) ausgehend mit 0,5 bis 1,1 Ma.% Kohlenstoff angereicherte Rand¬ bereiche (5) aufweist, die bei abfallendem Kohlenst¬ offgehalt in einen nicht oder nur wenig mit Kohlen¬ stoff angereicherten Bereich (6) übergehen, während das Basismaterial an den Kantenflächen (3, 4) die aus dem mit Kohlenstoff angereicherten Randbereich (5) und dem nicht mit Kohlenstoff angereicherten Bereich (6) gebildete Sandwichstruktur besitzt.
2. Basismaterial nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der Basisstahl infolge einer thermochemischen Be¬ handlung von beiden Deckflächen (2) ausgehend mit Kohlenstoff angereicherte Randbereiche (5) aufweist und das Basismaterial an den Kantenflächen (3, 4) die aus den beiden mit Kohlenstoff angereicherten Randbe¬ reichen (5) und dem nicht mit Kohlenstoff angereicher¬ ten Bereich (6) gebildete Sandwichstruktur besitzt.
3. Basismaterial nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß das Basismaterial im Randbereich (5) zur Kohlen¬ stoffanreicherung aufgekohlt ist.
4. Basismaterial nach Anspruch 1 oder 2 , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß das Basismaterial im Randbereich (5) zur Kohlen¬ stoffanreicherung carbonitriert ist .
5. Basismaterial nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der Basisstahl ein unlegierter Baustahl ist.
6. Basismaterial nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß das Basisstahl ein niedriglegierter Baustahl ist.
7. Basismaterial nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Quotient aus einer Aufkohlungstiefe (At) des Randbereiches (5) des thermochemisch behandelten Ba¬ sisstahls, in welcher der Kohlenstoffgehalt 0,35 Ma.% beträgt, und aus der Dicke (D) des Basisstahls einen Wert von 0,15 bis 0,40 aufweist.
8. Basismaterial nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß entsprechend der ausgewählten Tiefe des mit Koh¬ lenstoff angereicherten Randbereichs (5) nach einem Härten und einem Anlassen des thermochemisch behandel¬ ten Basisstahls höchstens etwa 50 % der Dicke (D) des Basismaterials im wesentlichen die ursprüngliche Härte des Basisstahls oder eine geringfügig höhere Härte aufweisen und mindestens etwa 50 % der Dicke (D) des Basismaterials eine höhere Härte aufweisen.
9. Basismaterial nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß entsprechend der ausgewählten Tiefe des mit Koh¬ lenstoff angereicherten Randbereichs (5) nach einem Härten und einem Anlassen des thermochemisch behandel¬ ten Basisstahls höchstens etwa 1/3 der Dicke (D) des Basismaterials im wesentlichen die ursprüngliche Härte des Basisstahls oder eine geringfügig höhere Härte aufweist und mindestens etwa 2/3 der Dicke (D) des Basismaterials eine höhere Härte aufweisen.
10. Basismaterial nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der mit Kohlenstoff angereicherte Randbereich (5) des Basisstahls von der Deckfläche (2) zum nicht mit Kohlenstoff angereicherten Bereich (6) hin einen mitt¬ leren Kohlenstoffgradienten von etwa 0,25 bis 0,75 Ma.% C/mm, vorzugsweise von 0,40 bis 0,50 Ma.% C/mm aufweist.
11. Basismaterial nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß nach einem Härten und einem Anlassen des thermo¬ chemisch behandelten Basisstahls der mit Kohlenstoff angereicherte Randbereich (5) des Basismaterials von der Deckfläche (2) zum nicht mit Kohlenstoff angerei¬ cherten Bereich (6) hin einen mittleren Härtegradien¬ ten von etwa 10 bis 22 HRC/mm, vorzugsweise von 14 bis 18 HRC/mm aufweist.
12. Basismaterial nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 11, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß nach einem Härten und einem Anlassen des thermo¬ chemisch behandelten Basisstahls der Bereich der Deck¬ flächen (2) eine Härte von etwa 50 bis 63 HRC, vor¬ zugsweise von 52 bis 55 HRC und der nicht mit Kohlen¬ stoff angereicherte Bereich (6) eine Härte von 20 bis 40 HRC, vorzugsweise von 30 bis 35 HRC aufweisen.
13. Basismaterial nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 12, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß nach einem Härten und einem Anlassen des thermo¬ chemisch behandelten Basisstahls der Randbereich (5) in einem Abstand von den Deckflächen (2) , der kleiner als die Aufkohlungstiefe (At) ist, maximale Druckei¬ genspannungen im Bereich bis zu etwa 0,90 GPa, vor¬ zugsweise im Bereich zwischen 0,40 und 0,75 GPa, auf¬ weist.
14. Basismaterial nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 13, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß nach einem Härten und einem Anlassen des thermo¬ chemisch behandelten Basisstahls das Basismaterial in einem Abstand von den Deckflächen (2) , der etwa gleich oder geringfügig größer als die Aufkohlungstiefe (At) ist, maximale Zugeigenspannungen im Bereich bis zu et¬ wa 0,60 GPa, vorzugsweise im Bereich bis zu 0,20 GPa aufweist.
15. Basismaterial nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 14, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß nach einem Härten und einem Anlassen des thermo¬ chemisch behandelten Basisstahls das Basismaterial in einem Abstand von den Deckflächen (2) , der größer als die Aufkohlungstiefe (At) ist, maximale Druckeigen¬ spannungen im Bereich bis zu etwa 0,30 GPa aufweist.
16. Basismaterial nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 15, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der mit Kohlenstoff angereicherten Randbereich (5) aus einem angelassenem Mischgefüge (9, 10, 11) be¬ steht, welches, gegebenenfalls carbidische Ausschei¬ dungen enthaltenden, Martensit, einen geringen Anteil Restaustenit und/oder Zwischenstufengefüge enthält, wobei der Martensitanteil mit zunehmendem Abstand von den Deckflächen (2) in Richtung auf den nicht mit Kohlenstoff angereicherten Bereich (6) hin zunächst bis auf einen Maximalwert (10) ansteigt und danach im nicht mit Kohlenstoff angereicherten Bereich (6) auf nahezu Null zurückgeht und wobei der Restaustenitan teil und/oder der Anteil an Zwischenstufengefüge mit zunehmendem Abstand von den Deckflächen (2) in Rich¬ tung auf den nicht mit Kohlenstoff angereicherten Bereich (6) hin zunächst bis auf einen lokalen Mini¬ malwert (10) abnimmt, danach geringfügig ansteigt (11) und schließlich im nicht mit Kohlenstoff angereicher¬ ten Bereich (6) unter den lokalen Minimalwert (10) zu¬ rückgeht.
17. Basismaterial nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 16, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Basisstahl im Bereich der Deckflächen (2) nur partiell thermochemisch behandelt ist.
18. Basismaterial nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 17, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die über die Dicke (D) des Basismaterials nicht oder nur geringfügig mit Kohlenstoff angereicherten Bereiche (6) und/oder die auf der Oberfläche (2, 3, 4) des Basismaterials nicht oder nur geringfügig mit Koh¬ lenstoff angereicherten Bereiche (6) aus einem ferri tischperlitischen Mischgefüge (12) des Rohmaterials und/ oder aus Bainit, vorzugsweise in seiner unteren Stufe, bestehen.
Description:
Basismaterial für die Herstellung von Stammblättern für Kreissägen, Trennscheiben, Gattersägen sowie Schneid- und Schabvorrichtungen

Die Erfindung betrifft ein Basismaterial für die Herstel¬ lung von Stammblättern insbesondere für Kreissägen, Trenn¬ scheiben, Gattersägen sowie für Schneide- und Schabvorrich¬ tungen, bestehend aus einem ausgehend von seiner aus zwei Deckflächen, zwei Stirnkantenflächen und zwei Längskanten¬ flächen gebildeten Oberfläche mit Kohlenstoff angereicher¬ ten Basisstahl, wobei der Basisstahl einen Grundkohlen¬ stoffgehalt von weniger als 0,3 Ma.-% Kohlenstoff besitzt.

Es ist bekannt, zur Herstellung eines Basismaterials für Stammblätter, insbesondere für Kreissägen, Trennscheiben, Gattersägen sowie Schneid- und Schabvorrichtungen, übli¬ cherweise Werkzeugstähle mit einem Kohlenstoffgehalt zwi¬ schen 0,5 und 1,0 Masseprozent oder niedriglegierte Bau¬ stähle (als Vergütungsstähle) zu verwenden. Die Wärmebe¬ handlung dieser Werkstoffe erfolgt dabei mit der Zielset¬ zung, ein homogenes Gefüge und eine gleichmäßig hohe Härte über den gesamten Dickenbereich zu erzielen. Die notwendige Zähigkeit des Basismaterials wird durch eine gezielte An¬ laßbehandlung erreicht, wobei diese jedoch zwangsläufig mit Härteeinbußen verbunden ist. Je nach Verwendungszweck und spezifischer Belastung des Basismaterials, beispielsweise für Sägen, werden heute Härten zwischen etwa 37 und 50 HRC

gefertigt .

Insbesondere beim Warmwalzprozeß eines üblicherweise einge¬ setzten Werkzeug- oder Vergütungsstahls und bei seiner Austenitisierungsbehandlung für das Härten diffundiert der Kohlenstoff aus der Randschicht des Werkstoffes heraus. Es kommt zu einer Entkohlung der Oberfläche, so daß nach der Wärmebehandlung die entkohlte, eine niedrige Härte aufwei¬ sende Randschicht abgeschliffen werden muß.

Zur Erhöhung der Standzeit wird eine große Anzahl von Sägen hartverchromt, mit Hartmetall oder Diamant bestückt oder stellitiert. Die Bestückung erfolgt durch Löten oder Sin¬ tern. Diese Maßnahmen führen zu deutlichen Standzeitver¬ besserungen, ohne jedoch die Eigenfestigkeit der Stammblät¬ ter zu beeinflussen. Durch die Maßnahmen zur Standzeitver¬ besserung werden die Fertigungskosten dieser Sägen deutlich erhöht. Dies führt zwangsläufig zu einer Reduktion der Zähne bzw. Segmentzahl, wodurch sich die Schnittgüte ver¬ schlechtert und die Schallemission erhöht.

Aus der Firmenschrift: "Sie + Wir" der Stahlwerke Südwest¬ falen, Heft 14/1975, sind Fertigungswege für verschiedene Sägetypen beschrieben, wobei darauf hingewiesen wird, daß stets die Forderung nach einem möglichst spannungsarmen und planen Blech mit geringen Entkohlungswerten und homogener Gefügeausbildung gestellt wird. Die eingesetzten Stähle müssen nach dem Härten und Anlassen ein sehr feinkörniges Gefüge mit guter Zähigkeit aufweisen, damit die auftreten¬ den hohen Flieh- und Zerspankräfte sicher aufgefangen wer¬ den.

Die Typisierung der Sägen in der genannten Firmenschrift

stützt sich auf eine übliche, entsprechend dem zu bearbei¬ tenden Schneidgut vorgenommene Unterteilung in drei Grup¬ pen. Je nach der Schneidgut-Gruppe werden unterschiedliche Anforderungen an die Eigenschaften der Sägen gestellt. Diese Gruppen sind:

1. Sägen für Holz und Kunststoff (Holzkreissägen, hartme¬ tallbestückte Kreissägen, Forst- und Gattersägen) ;

2. Sägen für Metall (Segmentkreissägen, Trennsägen, Warm¬ kreissägen) ;

3. Sägen für Gestein (Diamant-Kreissägen, Diamant-Gatter¬ sägen) .

Eine der Anforderungen an Sägeblätter ist das Vorhandensein einer hohen Biegesteifigkeit bzw. Formstabilität. Zur Sta¬ bilisierung von Gatter-, Band-, Kreis- und Schnelltrenn¬ sägeblättern sowie DiamantScheiben, insbesondere zum Aus¬ gleich von durch ungleichmäßige Erwärmung im Werkzeugkorper hervorgerufenen Spannungen, besteht eine bekannte Verfah¬ rensweise darin, in bestimmten Zonen durch Spannen des Blattes gezielt Eigenspannungen hervorzurufen ("Verglei¬ chende Untersuchungen über das Spannen von Kreissägeblät¬ tern mit Maschinen und Richthämmern" in Sonderdruck aus "Holz als Roh- und Werkstoff" , Bd. 21 (1963) , S. 135-144) . Eine derartige Eigenspannungserzeugung kann in gehärteten Stahlscheiben oder -bändern durch Kaltschlagen mit dem Hammer oder maschinell durch Walzen oder Drücken vorgenom¬ men werden, stellt aber in jedem Fall einen aufwendigen Bearbeitungschritt bei der Fertigung dar.

Die thermochemische Anreicherung von Eisen- und Stahlwerk-

Stoffen mit Kohlenstoff ist an sich seit langem bekannt und wird als Aufkohlen bezeichnet. Wenn gleichzeitig Stickstoff in den Werkstoff eingebracht wird, spricht man von Carboni- trieren. Einen Überblick über das Aufkohlen, mit spezieller Akzentsetzung im Hinblick auf seine mathematische Modellie¬ rung, vermittelt beispielsweise der Artikel "Der Aufkoh- lungsVorgang" in Härterei Technische Mitteilungen, Bd. 50 (1995) 2, S. 86-92. Der Aufkohlungsvorgang kann in einem gasförmigen Medium, im Salzbad oder in Pulver geschehen und wird im allgemeinen bei Temperaturen zwischen 900 und 1000 °C vorgenommen. Als KohlenstoffSpender dienen dabei Mittel, deren Kohlenstoffaktivität höher sein muß als die des Ei¬ senwerkstoffs. Der vom Aufkohlungsmittel abgegebene Kohlen¬ stoff diffundiert in die Randschicht des aufzukohlenden Werkstücks. Entsprechend den gewählten Prozeßparametern, wie Temperatur und Behandlungszeit, sowie der Kohlenstoff- aktivität des Aufkohlungsmittels und der Zusammensetzung des Eisenwerkstoffs stellt sich ein charakteristisches Kohlenstoff-Konzentrationsprofil ein. Mit zunehmendem Ab¬ stand vom Rand sinkt der Kohlenstoffgehalt kontinuierlich ab, bis er im Werkstoffinneren das Ausgangsniveau des Werk¬ stoffs erreicht. Als charakteristische und für die Praxis bedeutsame Kenngröße ist dabei die Aufkohlungstiefe A,. anzusehen. Die Aufkohlungstiefe A,. ist als der senkrechte Abstand von der Oberfläche bis zu einer die Dicke der mit Kohlenstoff angereicherten Schicht kennzeichnenden Grenze definiert. Der Kohlenstoffgehalt, bei dem diese Grenze angenommen wird, unterliegt der Normung (vgl. DIN EN 10 052) und wird üblicherweise mit 0,35 Ma.-% Kohlenstoff vereinbart. Mit steigender Aufkohlungsdauer nimmt die Auf- kohlungstiefe A t eines Werkstücks zu, wobei auch dessen Geometrie eine Rolle spielt. So kommt es bei konvex ge¬ krümmten Werkstückoberflächen, an Kanten oder Spitzen zu

einer größeren Aufkohlungstiefe A t , da dem allseitig ein¬ diffundierenden Kohlenstoff ein vergleichsweise geringeres Volumen zur Verfügung steht. Dadurch kann es zu einer Über- kohlung kommen, die durch die Ausscheidung von Carbiden bzw. nach dem Härten durch einen unerwünschten erhöhten Restaustenitgehalt gekennzeichnet ist.

Aus der DE-OS 24 31 797 ist ein gattungsgemäßes Verfahren zur Herstellung von hochlegiertem Bandstahl bekannt gewor¬ den, der als Schnellschnitt- und Werkzeugstahl unter ande¬ rem zum Zwecke der Fertigung flexibler Klingen bzw. Schnei¬ den eingesetzt wird, wie sie beispielsweise an Rasierklin¬ gen oder Metallsägeblättern zu finden sind. Der hohe Gehalt an Legierungselementen und die Art der Legierungselemente, z.B. von 12 -13 Ma.-% Chrom, wodurch eine hohe Warmhärte erreicht werden kann, entspricht diesem, gemäß der obigen Einteilung der zweiten Gruppe zuzuordnenden, Verwendungs¬ zweck des Bandstahles für Metallsägen bzw. Rasierklingen. Hochlegierte Stähle mit zusätzlich hohem Kohlenstoffgehalt sind im Herstellungsprozeß beim Warm- und Kaltwalzen schlecht zu verarbeiten, d.h. sie sind riß- und bruchge¬ fährdet. Daher wird ein Bandmaterial mit niedrigem Kohlen¬ stoffgehalt nach dem beschriebenen Verfahren zunächst ent¬ weder gesintert oder kaltgewalzt und anschließend vollflä¬ chig oder partiell im Schneidenbereich mit Kohlenstoff angereichert. Die Kohlenstoffanreicherung erfolgt über den gesamten Querschnitt bzw. die Dicke des Bandmaterials. Es stellt sich damit über die gesamte, entsprechend dem vor¬ gesehenen Einsatz des Materials geringe, Dicke des Band¬ stahls eine Kohlenstoff-Konzentration mit nahezu konstantem Verlauf ein, die in ihrer Höhe der Kohlenstoffkonzentration von Werkzeugstählen entspricht .

Aus der AT-PS 372 709 ist ein Schneidwerkzeug, insbesondere eine Säge, aus legiertem Stahl bekannt, das im Bereich seiner Arbeitsflächen bzw. der Zahnung bis zu einer Tiefe von 0,02 bis 0,10 mm mit 1,8 bis 2,2 Ma.-% Kohlenstoff angereichert ist, wobei der Kohlenstoffgehalt in einer Tiefe von 0,15 bis 0,25 mm den Kohlenstoffgehalt der Stahl- Legierung erreicht. Die Stahl-Legierung besteht aus Eisen mit den unvermeidlichen Verunreinigungen und enthält 0,1- 0,3 Ma.-% Kohlenstoff, 0,2-2,0 Ma.-% Silicium, 0,2-1,5 Ma.- % Mangan, 5,0-7,0 Ma.-% Chrom, 1,0-2,0 Ma.-% Wolfram, 1,0- 2,0 Ma.-% Molybdän, 0-2,0 Ma.-% Vanadium, 0-0,5 Ma.-% Ti¬ tan, 0-0,5 Ma.-% Niob. Zur Herstellung des Schneidwerkzeugs wird der Werkstück-Rohling, insbesondere das Sägeblatt, einer Aufkohlungsbehandlung bei Temperaturen im Bereich von 850-1050 °C unterworfen, wonach das Härten in Luft, Öl oder im Warmbad erfolgt. Die geringe Aufkohlungstiefe und die starke Aufkohlung führen von der Deckfläche zum nicht mit Kohlenstoff angereicherten Bereich hin zur Ausbildung eines mittleren Kohlenstoffgradienten von etwa 6 bis 14 Ma.-% C/mm im Randbereich des Basisstahls. Auf diese Weise soll insbesondere eine Oberflachenschicht mit erhöhter Ver¬ schleißfestigkeit erreicht werden. Bei der eingesetzten Legierung handelt es sich um einen Sonderstahl, der vom Gehalt an Legierungselementen her einer Schnellstahllegie¬ rung entspricht, ohne allerdings den entsprechend hohen Kohlenstoffgehalt aufzuweisen. Der Kohlenstoffgehalt ist dabei typisch, der hohe Legierungsgehalt jedoch atypisch für Einsatzstähle. Die Verwendung eines solchen Werkstoffes verfolgt das Ziel, durch die angegebene und in der be¬ schriebenen Weise behandelte Legierung Schnellarbeitsstahl zu ersetzen. Auch hier ist - ähnlich wie bei dem Verfahren entsprechend der DE-OS 24 31 797 - außerdem eine Senkung der Herstellungskosten durch Minderung des Ausschußrisikos

und eine Materialeinsparung durch Vermeidung eines Überein¬ satzes an Bandstahl bei dessen Umformungsvorgängen beab¬ sichtigt. Dabei kann im Werkstück eine hohe Warmhärte er¬ zielt werden, die durch Anlaßtemperaturen von 500 °C und mehr gekennzeichnet ist. Bei der Kernhärte des Werkstoffes ist dabei wie bei Schnellarbeitstählen von einem Wert von ca. 45 bis 55 HRC auszugehen.

Ein Nachteil dieses Schneidwerkzeuges und seines Herstel¬ lungsverfahrens besteht darin, daß Bandsägen ausdrücklich ausgenommen werden müssen, vermutlich, weil die erforderli¬ che Zug- und Biegewechselfestigkeit nicht erreicht werden kann. Weiterhin werden als Werkstück-Rohlinge z.B. durch Ausstanzen, Fräsen und Schränken der Zähne Stichsägeblätter hergestellt, die erst danach aufgekohlt, gehärtet und ange¬ lassen werden. Es muß jedoch davon ausgegangen werden, daß die Sägeblätter nach dieser Behandlung aufgrund des hohen Kohlenstoffgehaltes in der Randschicht nicht mehr schränk¬ bar sind. Durch die von allen Seiten, beispielsweise an den Sä-gezähnen, erfolgende Aufkohlung kann es zudem, wie oben beschrieben, in bestimmten Randbereichen zu einer Überkoh- lung kommen, die, indem sie zu einer Materialversprödung führt, sich ungünstig auf die Schneideigenschaften und die Festigkeit der Zähne auswirkt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein gattungsgemä¬ ßes Basismaterial anzugeben, mit dem mit hoher Reproduzier¬ barkeit Stammblätter für Kreissägen, Trennscheiben, Gatter¬ sägen sowie Schneid- und Schabvorrichtungen mit erhöhter Bauteilfestigkeit unter Vermeidung der Ausbildung einer entkohlten Randzone hergestellt werden können, wobei zur Erhöhung des Verschleißwiderstandes eine höhere Härte an der Oberfläche bei gleicher Betriebs- bzw. Bruchsicherheit

erzielbar ist und die Schallemission im Betriebszustand vermindert ist. Weiterhin sollen aus diesem Basismaterial insbesondere nicht bestückte Sägen für Holz und Kunststoff, wie Holzkreissägen, Forst- und Gattersägen, herstellbar sein, die sich bei geringem Fertigungsaufwand durch eine hohe Lebensdauer auszeichnen.

Diese Aufgabe wird durch ein gattungsgemäßes Basismaterial gelöst, bei dem der Basisstahl infolge einer thermochemi- schen Behandlung von mindestens einer Deckfläche ausgehend mit 0,5 bis 1,1 Ma.-% Kohlenstoff angereicherte Randberei¬ che aufweist, die bei abfallendem Kohlenstoffgehalt in einen nicht oder nur wenig mit Kohlenstoff angereicherten Bereich übergehen, während das Basismaterial an den Kan¬ tenflächen die aus dem mit Kohlenstoff angereicherten Rand¬ bereich und dem nicht mit Kohlenstoff angereicherten Be¬ reich gebildete Sandwichstruktur besitzt. Die thermochemi- sche Behandlung ist dabei vorzugsweise ein Aufkohlungspro- zeß, kann aber auch vorteilhafterweise, wenn das Aufkoh- lungsmedium Stickstoff oder Stickstoffverbindungen, wie Ammoniak enthält, ein Carbonitrierprozeß sein. Die auf diese Weise im erfindungsgemäßen Basismaterial gebildeten Nitride bewirken eine zusätzliche Erhöhung der Verschlei߬ festigkeit und wirken einer Werkstoffermüdung entgegen.

Auf diese Weise können die üblicherweise zur Verwendung kommenden Werkzeugstähle mit einem hohen Reinheitsgrad durch das erfindungsgemäße Basismaterial, dessen Basisstahl - vorzugsweise ein niedrig- oder unlegierter Baustahl - diesen Reinheitsforderungen nicht zu entsprechen braucht, ersetzt werden. Sonderstähle sind als Ausgangsmaterialien nicht erforderlich, was eine Reduzierung der Stahlherstel¬ lungskosten bedeutet. Mit dem erfindungsgemäßen Basismate-

rial lassen sich nicht nur eine erhöhte Verschleißfestig¬ keit an den Deckflächen sondern auch eine höhere Bauteilfe¬ stigkeit, beispielsweise gekennzeichnet durch eine höhere Biegefestigkeit, statische Biegesteifigkeit oder Biegewech¬ selfestigkeit, erzielen.

Das Basismaterial kann vorteilhafterweise auch eine Sand¬ wichstruktur besitzen, welche aus einer mit Kohlenstoff angereicherten Deckfläche, einem nicht oder nur geringfügig mit Kohlenstoff angereicherten inneren Kern und einer wei¬ teren mit Kohlenstoff angereicherten Deckfläche des Basis¬ stahls besteht. Diese Struktur liegt nach der Herstellung der Sägen, Trennscheiben oder Schneidvorrichtungen dann auch an den Sägezähnen bzw. den Schneiden vor. Bei wieder¬ holtem Werkzeugeinsatz kommt es daher über die Dicke des Werkstoffes zu einem ungleichmäßigen Verschleiß, und zwar zu einer sog. Auskolkung. Das heißt, daß die harten und verschleißfesten Deckflächen langsamer als der nicht mit Kohlenstoff angereicherte Kern verschleißen, wodurch die Kantenfläche eine konkave Gestalt erhält und am Schneiden¬ bereich eine selbstschärfende Wirkung eintritt .

Es hat sich gezeigt, daß, da die physikalischen Eigenschaf¬ ten des Basismaterials durch unterschiedliche Kohlenstoff¬ gehalte graduell veränderbar sind, es für die in den Stamm¬ blättern zu erzielenden Verschleiß- und Festigkeitseigen¬ schaften von besonderem Vorteil ist, wenn der Quotient aus einer Aufkohlungstiefe A t des Randbereiches des Basisma¬ terials, in welcher der Kohlenstoffgehalt 0,35 Ma.-% be¬ trägt, und aus der Dicke des Basismaterials einen Wert von 0,15 bis 0,40 aufweist. Die Tiefe des aufgekohlten Bereichs kann dabei vorzugsweise so ausgewählt werden, daß nach einem Härten und einem Anlassen des thermochemisch behan-

delten Basisstahls höchstens etwa 1/3 der Gesamtdicke des Basisstahls im wesentlichen die ursprüngliche Härte des Basisstahls oder eine geringfügig höhere Härte aufweist und mindestens etwa 2/3 der Dicke des Basismaterials eine höhe¬ re Härte aufweisen. Insbesondere ist es bevorzugt, daß nach einem Härten und einem Anlassen des thermochemisch behan¬ delten Basisstahls höchstens etwa 50 % der Dicke des Basis¬ materials im wesentlichen die ursprüngliche Härte des Ba¬ sisstahls oder eine geringfügig höhere Härte aufweisen und mindestens etwa 50 % der Dicke des Basismaterials eine höhere Härte aufweisen. Vorteilhafterweise liegt nach einem Härten und einem Anlassen die Härte der Deckflächen des Basismaterials im Bereich von etwa 50 bis 63 HRC, vorzugs¬ weise im Bereich von 55 bis 60 HRC, und im nicht mit Koh¬ lenstoff angereicherten Bereich bei 20 bis 40, vorzugsweise bei 30 bis 35 HRC. Die Anreicherung des Basisstahls mit Kohlenstoff erfolgt vorzugsweise beidseitig auf der gesam¬ ten Stahlblech-Deckfläche, die Kohlenstoffanreicherung kann jedoch zur ausschließlichen Erzeugung spezieller Eigen¬ schaften im späteren Zahnbereich der Säge beidseitig auch nur partiell durchgeführt werden oder es können Teilberei¬ che an denen später Lötstellen oder dergleichen vorgesehen sind, von der Kohlenstoffanreicherung ausgenommen werden. Die nicht oder nur geringfügig mit Kohlenstoff angereicher¬ ten Bereiche bestehen nach einem Härten und Anlassen aus einem ferritisch-perlitischen Mischgefüge des Rohmaterials und/oder aus Bainit, vorzugsweise in seiner unteren Stufe.

So können bei geringeren Anforderungen an den Basisstahl Sägen hergestellt werden, die aus einem Stahlblech beste¬ hen, das beispielsweise beidseitig, oder auch nur partiell, mittels einer thermochemischen Behandlung, insbesondere einer Aufkohlung, mit Kohlenstoff angereichert ist. Es

wurde überraschenderweise festgestellt, daß bei Verwendung eines Basisstahls mit sehr niedrigem Kohlenstoffgehalt von 0,1 bis 0,2 Ma.-% und einem nachfolgendem Aufkohlen sowie Härten und Anlassen, d.h. nach Abschluß der vollständigen Wärmebehandlung, sich Sägen, die, bezogen auf die Dicke und Fläche, keinen linearen Härte-/Festigkeitsverlauf haben, mit verbesserter Qualität herstellen lassen. Der mit Koh¬ lenstoff angereicherte Randbereich des Basisstahls weist dabei günstigerweise von der Deckfläche zum nicht mit Koh¬ lenstoff angereicherten Bereich hin einen mittleren Kohlen¬ stoffgradienten von etwa 0,25 bis 0,75 Ma.-% C/mm, vorzugs¬ weise von 0,40 bis 0,50 Ma.-% C/mm auf.

Während herkömmliche Sägen ein durchgängig martensitisches Gefüge mit homogenen Eigenschaften haben, liegt dieses bei den aus dem erfindungsgemäßen Basismaterial hergestellten Sägen nur an den Oberflächen der mit Kohlenstoff angerei¬ cherten Bereiche vor. Die Zähigkeitsanforderungen werden weitestgehend vom weicheren Kern erfüllt, während die Ober¬ fläche mit ihrer Härte - im Fall einer unbestückten oder nicht stellitierten Säge die guten Zerspanungseigenschaften - und die hohe Stabilität der Säge bestimmt .

Wie bereits dargestellt wurde, sind niedrig- oder unlegier¬ te Baustähle als Basistähle für das erfindungsgemäße Basis- material bevorzugt. So sind sämtliche Stähle, die unlegiert oder legiert als Einsatzstähle verwendet werden können, für das erfindungsgemäße Basismaterials geeignet. Ebenso können Vergütungsstähle mit geringen Kohlenstoffgehalten sowie auch rost- und säurebeständige Stähle mit einem erhöhten Chromgehalt (von 12 bis 13 Ma.-%) benutzt werden. In Tabel¬ le 1 sind beispielhaft solche erfindungsgemäß verwendbare Stähle angegeben, ohne daß die Erfindung jedoch hierauf

beschränkt ist.

Tabelle 1 : Mögliche Basistähle für das erfindungsgemäße Basismaterial

In den Unteransprüchen und in der nachfolgenden Beschrei¬ bung sind weitere vorteilhafte Ausführungen der Erfindung enthalten.

Im folgenden wird die Erfindung anhand mehrerer Beispiele unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung näher erläu¬ tert. Es zeigen:

Fig. in perspektivischer Darstellung, eine Ansicht einer Tafel eines erfindungsgemäßen Basismate¬ rials für die Herstellung von Stammblättern für Kreissägen, Trennscheiben, Gattersägen sowie Schneid- und Schabvorrichtungen,

Fig. 2 die vergleichsweise Darstellung der Kohlenstoff- Konzentrationsprofile dreier Qualitäten des er¬ findungsgemäßen Basismaterials, das unter Ver¬ wendung unterschiedlicher Stahlsorten als Basis¬ stahl hergestellt wurde,

Fig. 3 die vergleichsweise Darstellung der Härteprofile des erfindungsgemäßen Basismaterials aus Fig. 2,

Fig. 4 die vergleichsweise Darstellung der statischen Biegesteifigkeit eines herkömmlichen Basismateri¬ als aus gehärtetem Werkzeugstahl und eines erfin¬ dungsgemäßen Basismaterials bei unterschiedlicher Blechdicke,

Fig. 5 das Ergebnis eines Biegeversuches an Flachproben eines erfindungsgemäßen Basismaterials in Gestalt eines Kraft-Durchbiegungs-Diagrammes.

In Fig. 1 ist eine Tafel 1 eines erfindungsgemäßen Basisma¬ terials dargestellt, wie sie für alle im weiteren beschrie¬ benen Ausführungsbeispiele charakteristisch ist. Die Ober¬ fläche der Tafel 1 ist aus zwei Deckflächen 2, sowie je¬ weils zwei Stirnkantenflächen 3 und zwei Längskantenflächen 4 gebildet. Als Basismaterial für die herzustellenden Stammblätter sind Tafeln 1 dieser Art nach einer thermoche- mischen Behandlung an den Stirnkantenflächen 3 und den Längskantenflächen 4 beschnitten und werden in dieser Form an den Hersteller ausgeliefert oder der Werkzeughersteller stanzt oder lasert sich die gewünschten Teile daraus derart aus, daß eine Verarbeitung von aufgekohlten Bereichen der Kantenflächen 3, 4 zu Stammblättern vermieden wird. Erfin¬ dungsgemäß ist das Basismaterial nur ausgehend von den Deckflächen 2, nicht von den Kantenflächen 3, 4 mit Kohlen¬ stoff angereichert. Infolge der thermochemischen Behandlung weist das Basismaterial von den Deckfläche 2 ausgehend mit 0,5 bis 1,1 Ma.-% Kohlenstoff angereicherte Randbereiche 5 auf, die bei abfallendem Kohlenstoffgehalt in einen nicht mit Kohlenstoff angereicherten Bereich 6 - in diesem Fall

aufgrund der beidseitig erfolgten Aufkohlung in einen Kern¬ bereich 6 - übergehen. An den Kantenflächen 3, 4 besitzt das Basismaterial die aus dem mit Kohlenstoff angereicher¬ ten Randbereich 5 und dem nicht mit Kohlenstoff angerei¬ cherten Bereich 6 gebildete Sandwichstruktur.

In der Darstellung sind bereits die Konturen 7 von Säge- blattrohlingen 8a für Kreissägen und von Sägeblattrohlingen 8b für Gattersägen angedeutet. Zur Herstellung der Tafel 1 des erfindungsgemäßen Basismaterials wurde von einem der nachfolgend angegebenen Basisstähle mit einem Kohlenstoff¬ gehalt von weniger als 0,3 Ma.-% Kohlenstoff ausgegangen.

Beispiel 1:

Verwendetes Material : C 15 Kaltband geglüht

Probendicke: D = 2, 5 - 2,7 mm

Es wurde an mehreren Proben bei einer Temperatur, die zwi¬ schen 880 und 930 °C lag, und einer Behandlungsdauer, die im Zeitraum von 60 bis 90 Minuten lag, eine dünnschichtige Aufkohlung in mit Propan angereicherter Endogasatmosphäre durchgeführt, so daß, wie Fig. 2 zu entnehmen ist, sich je¬ weils eine Randschicht 5 mit einer bei den verschiedenen Proben von etwa 0,6 bis 1,0 mm streuenden mittleren Ein¬ dringtiefe A,. von etwa 0,8 mm ergab. Der Quotient aus der Aufkohlungstiefe A,- des Randbereiches 5 des thermochemisch behandelten Basisstahls und aus der Dicke D des Basismate¬ rials nahm Werte von 0,15 bis 0,40 an und lag im Mittel bei 0,32. Wie Fig. 2 weiterhin zeigt, lag der Kohlenstoffgehalt unmittelbar an den Deckflächen 2 zwischen 0,7 und 0,8 Ma.- %. Der mit Kohlenstoff angereicherte Randbereich 5 des Basisstahls wies von der Deckfläche 2 zum nicht mit Kohlen-

stoff angereicherten Bereich 6 hin einen mittleren Kohlen¬ stoffgradienten von etwa 0,30 bis 0,55 Ma.-% C/mm auf.

Die nachfolgende, bei einer Temperatur im Bereich von 820 bis 860 °C bei Olabschreckung durchgeführte Härtung führte bei guter Planheit der Platte 1 des Basismaterials zu Här¬ ten von etwa 63 bis 65 HRC auf den Deckflächen 2 bzw. von etwa 44 HRC im Kern 6. Nach einer Anlaßzeit von 3 Stunden bei einer als optimal ermittelten Temperatur von 260° wur¬ den, wie Fig. 3 zeigt, auf der Deckfläche 2 Härtewerte von etwa 56 HRC (700 HV) und im Kern 6 von etwa 40 HRC (400 HV) erreicht. Der mit Kohlenstoff angereicherte Randbereich 5 des Basismaterials wies von der Deckfläche 2 zum nicht oder nur wenig mit Kohlenstoff angereicherten Bereich 6 hin einen mittleren Härtegradienten zwischen etwa 9 bis 15 HRC/mm auf . Bei Vorliegen einer solchen Härteverlaufskurve läßt sich bei Verwendung des Basismaterials für Sägen noch eine Schränkung des Sägezahnes durchführen. Eine aus diesem Basismaterial hergestellte Säge zeichnet sich durch eine hohe Steifigkeit und dynamische Beanspruchbarkeit aus, ist sehr leise und verfügt mit einer um etwa 10 HRC größeren Härte als eine aus dem Stand der Technik bekannten Säge auch über einen sehr guten Verschleißwiderstand. Insbeson¬ dere erscheint dieses Basismaterial auch für nicht rotie¬ rende Sägen sowie Schneid- und Schabvorrichtungen geeignet.

Beispiel 2:

Verwendetes Material : 13 CrMo 4 4 Kaltband geglüht

Probendicke: D = 2,4 bis 2,7 mm

Es wurde an mehreren Proben bei Prozeßparametern wie beim

ersten Ausführungsbeispiel eine dünnschichtige Gasaufkoh- lung durchgeführt, so daß, wie Fig. 2 veranschaulicht, sich jeweils eine Randschicht 5 mit einer mittleren Eindring¬ tiefe A j . von etwa 0,7 mm ergab. Der Quotient aus der Auf- kohlungstiefe A,. des Randbereiches 5 des thermochemisch behandelten Basisstahls und aus der Dicke D des Basismate¬ rials nahm mittlere Werte um 0,25 an. Wie Fig. 2 weiterhin zeigt, lag der Kohlenstoffgehalt unmittelbar an den Deck¬ flächen 2 etwa bei 0,7 Ma.-%. Der mit Kohlenstoff angerei¬ cherte Randbereich 5 des Basisstahls wies von der Deckflä¬ che 2 zum nicht mit Kohlenstoff angereicherten Bereich 6 hin einen mittleren Kohlenstoffgradienten von etwa 0,46 bis 0,53 Ma.-% C/mm auf.

Die nachfolgende, im wesentlichen ebenfalls unter den glei¬ chen Bedingungen wie im ersten Ausführungsbeispiel durch¬ geführte Härtung führte bei guter Planheit der Platte 1 des Basismaterials zu nur geringfügig vom ersten Ausführungs¬ beispiel abweichenden Härtewerten an den Deckflächen 2 bzw. im Kern 6. Nach einer Anlaßzeit von 3 Stunden bei einer als optimal ermittelten Temperatur von 300 °C wurden, wie Fig. 3 zeigt, auf der Deckfläche 2 Härtewerte von etwa 54 bis 55 HRC (ca. 670 HV) und im Kern 6 von etwa 38 HRC (380 HV) erreicht. Der mit Kohlenstoff angereicherte Randbereich 5 des Basismaterials wies von der Deckfläche 2 zum nicht oder nur wenig mit Kohlenstoff angereicherten Bereich 6 hin einen mittleren Härtegradienten von etwa 15 HRC/mm auf.

Das Basismaterial dieses Ausführungsbeispiels der Erfindung erscheint insbesondere zur Herstellung von Tisch- und Be¬ säumersägen als Kreissägen mit geschränkten Zähnen von etwa 55 HRC geeignet. Die Härte bei üblichen aus Werkzeugstahl gefertigten derartigen Sägen liegt bei 43-44 HRC.

Aus dem erfindungsgemäßen Basismaterial wurde zur Bestim¬ mung der statischen Biegesteifigkeit C ein Kreissägeblatt hergestellt. Die statische Biegesteifigkeit C des Sägeblat¬ tes ergibt sich dabei als Quotient aus einer im statischen Belastungsfall unter definierten Bedingungen aufgebrachten Biegekraft F und einer dadurch an der Belastungsstelle auftetenden Durchbiegung f. Das Sägeblatt besaß die in der Tabelle 2 unter der Nummer I aufgeführte Durchmesserabmes¬ sung D κ und Dicke D. Der Durchmesser D : einer inneren kreis¬ runden Öffnung des Sägeblattes betrug 40 mm. Das Sägeblatt wurde mittels eines Flansches eingespannt, der einen Durch¬ messer D E von 118 mm aufwies. Damit ergab sich als charak¬ teristisches Verhältnis von Einspann- zu Sägendurchmesser D E /D K ein Wert von 0,34. Die Meßpunkte, an denen die Biege¬ kraft F aufgebracht und an denen die Durchbiegung f gemes¬ sen wurde, befanden sich auf einem Meßkreiε, der von der Außenkante des Flansches 95 mm entfernt lag. Die Biegekraft betrug 19,7 N und wurde an jeweils vier Punkten des Me߬ kreises auf der Vorder- und auf der Rückseite der Sägeblät¬ ter aufgebracht .

Tabelle 2: Sägeblatt-Abmessungen

Es wurde eine mittlere statische Biegesteifigkeit C von 143 N/mm bestimmt, die im Vergleich mit den Werten des dritten Ausführungsbeispiels in Tabelle 3 enthalten ist.

Beispiel 3 :

Verwendetes Material : 10 Ni 14 Kaltband geglüht

Probendicke: D = 2,5 bis 3,0 mm

Es wurde an mehreren Proben bei Prozeßparametern wie beim ersten Ausführungsbeispiel eine dünnschichtige Aufkohlung durchgeführt, wodurch, wie Fig. 2 veranschaulicht, sich je¬ weils eine Randschicht 5 mit einer mittleren Eindringtiefe A,. von etwa 0,5 bis 0,6 mm ergab. Der Quotient aus der Aufkohlungstiefe A t des Randbereiches 5 des thermochemisch behandelten Basisstahls und aus der Dicke D des Basismate¬ rials lag bei einem mittleren Wert von etwa 0,20. Fig. 2 zeigt weiterhin, daß der Kohlenstoffgehalt unmittelbar an den Deckflächen 2 etwa zwischen 0,60 bis 0,65 Ma.-% lag. Der mit Kohlenstoff angereicherte Randbereich 5 des Basis¬ stahls wies von der Deckfläche 2 zum nicht mit Kohlenstoff angereicherten Bereich 6 hin einen mittleren Kohlenstoff¬ gradienten von etwa 0,48 Ma.-% C/mm auf. Diese im Vergleich mit dem bekannten Stand der Technik geringen Gradientenwer¬ te bewirken, daß nicht nur eine hohe Verschleißbeständig¬ keit an den Deckflächen 2, sondern auch integral hohe Fe¬ stigkeitswerte des erfindungsgemäßen Basismaterials er¬ reicht werden.

Die nachfolgende, im wesentlichen unter den gleichen Bedin¬ gungen wie im ersten Ausführungsbeispiel durchgeführte Här¬ tung führte bei guter Planheit der Platte 1 des Basismate¬ rials zu geringfügig niedrigeren Härtewerten als im ersten Ausführungsbeispiel. Nach einer Anlaßzeit von 3 Stunden bei einer Temperatur von 200° wurden, wie Fig. 3 zeigt, auf der Deckfläche 2 Härtewerte bis zu etwa 54 HRC (ca. 650 HV) und im Kern 6 von etwa 31 HRC (310 HV) erreicht. Der mit Koh-

lenstoff angereicherte Randbereich 5 des Basismaterials wies von der Deckfläche 2 zum nicht oder nur wenig mit Koh¬ lenstoff angereicherten Bereich 6 hin einen mittleren Här¬ tegradienten von etwa 17 bis 20 HRC/mm auf.

An sechs Proben der Abmessung 12,5 mm x 3 mm wurden nach dem Härten und Anlassen des aufgekohlten Basisstahls Zug¬ festigkeitsuntersuchungen durchgeführt. Dabei wurde ein mittlerer Wert der Zugfestigkeit R-, von etwa 1550 N/mm 2 bestimmt. Im Vergleich dazu liegt die Zugfestigkeit eines gehärteten und angelassenen, für bekannte Basismaterialien eingesetzten Werkzeugstahles bei einen mittleren Wert R_. von etwa 1600 N/mm 2 .

An weiteren sechs Proben der Abmessung 55 mm x 10 mm x 3 mm wurden nach dem Härten und Anlassen des aufgekohlten Basis- materials Schlagzähigkeitsuntersuchungen durchgeführt . Dabei wurde ein mittlerer Wert der Schlagzähigkeit von etwa 60 J/cm 2 bestimmt. Die Vergleichsuntersuchungen an sechs Proben des gehärteten, für bekannte Basismaterialien einge¬ setzten Werkzeugstahles ergaben einen mittleren Schlagzä¬ higkeitswert von etwa 52 J/cm 2 .

Diese Untersuchungen zeigen, daß mit dem erfindungsgemäßen Basismaterial mittlere Zugfestigkeitswerte R.. erzielbar sind, die etwa der Zugfestigkeit R., bekannter Basismateri¬ alien entsprechen, daß jedoch für die im Beanspruchungsfall der Stammblätter beim Schneidvorgang so wichtige Kenngröße der Schlagzähigkeit im Mittel um etwa 15 % höhere Werte als bei dem gehärteten Material auf der Basis von Werkzeugstahl erreicht werden können.

Durch metallographische Analysen konnte eine erfindungs-

gemäß optimale Gefügezusammensetzung des Basismaterials in verschiedenem Abstand von den Deckflächen 2 bestimmt wer¬ den. Solche Gefügestrukturen sind in Fig. 3 durch vier mi¬ kroskopische Gesichtsfelder 9, 10, 11, 12 schematisch ange¬ deutet. Der mit Kohlenstoff angereicherte Randbereich 5 besteht aus einem angelassenem Mischgefüge (Gesichtsfelder 9, 10, 11) . Dieses Mischgefüge enthält Martensit, zum Teil mit carbidischen Ausscheidungen, einen geringen Anteil an Restaustenit und Zwischenstufengefüge, wobei der Martensit- anteil mit zunehmendem Abstand von den Deckflächen 2 in Richtung auf den nicht mit Kohlenstoff angereicherten Be¬ reich 6 hin zunächst bis auf einen Maximalwert ansteigt (Gesichtsfeld 10) und danach im nicht mit Kohlenstoff ange¬ reicherten Bereich 6 nahezu verschwindet. Der Restaustenit- anteil bzw. der Anteil an Zwischenstufengefüge nimmt mit zunehmendem Abstand von den Deckflächen 2 in Richtung auf den nicht mit Kohlenstoff angereicherten Bereich 6 hin zunächst bis auf einen lokalen Minimalwert ab (Gesichtsfeld 10) , steigt danach geringfügig an (Gesichtsfeld 11) , um schließlich in einem nicht oder nur geringfügig mit Kohlen¬ stoff angereicherten Bereich 6 sehr stark zurückzugehen. Das Gesichtsfeld 12 zeigt im Kernbereich 6 eine ferritisch- perlitische Gefügestruktur, wie sie charakteristisch für das Grundgefüges des eingesetzten Basisstahls ist.

Im Hinblick auf die in dem erfindungsgemäßen Basismaterial auftretenden Eigenspannungen konnte festgestellt werden, daß diesbezüglich optimale Verhältnisse vorliegen, wenn nach dem Härten und Anlassen des thermochemisch behandelten Basisstahls der Randbereich 5 in einem Abstand von den Deckflächen 2, der kleiner als die Aufkohlungstiefe A t ist, maximale Druckeigenspannungen im Bereich bis zu etwa 0,90 GPa, vorzugsweise im Bereich zwischen 0,40 und 0,75 GPa

vorliegen. Im Gegensatz dazu treten bei einem bekannten auf der Basis von Werkzeugstahl hergestellten Basismaterial Zugeigenspannungen im äußeren Randbereich 5 auf. Diese Zugeigenspannungen begünstigen beim Betrieb der Sägen die Rißeinleitung und -ausbreitung, bzw. lösen diese Erschei¬ nungen erst aus. Verbunden mit den beim oftmaligen Gebrauch des Werkzeugs sich wiederholenden Temperaturänderungen kann dies außerdem auch zu einer beschleunigten Werkstoffermü- dung führen.

Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn das Basismaterial nach dem Härten und Anlassen des thermochemisch behandelten Basisstahls in einem Abstand von den Deckflächen 2, der etwa gleich oder geringfügig größer als die Aufkohlungs¬ tiefe A,. ist, maximale Zugeigenspannungen im Bereich bis zu etwa 0,60 GPa, vorzugsweise aber nur im Bereich bis zu 0,20 GPa aufweist. Bei höheren auftretenden Zugeigenspannungen in diesem Bereich können sich leicht Härterisse im Werk¬ stoff bilden. Insbesondere ist es daher von Vorteil, wenn mit zunehmendem Abstand von den Deckflächen 2 die Zugeigen¬ spannungen wieder absinken und dann in einem Abstand von den Deckflächen 2, der größer als die Aufkohlungstiefe A c ist, Druckeigenspannungen mit Maxima im Bereich bis zu etwa 0,30 GPa auftreten. Die erfindungsgemäße Eigensspannungs- verteilung im Basismaterial kann unter Umständen ein Span¬ nen von Sägeblättern mit Richthämmern oder Maschinen über¬ flüssig machen.

Das Basismaterial dieses Ausführungsbeispiels der Erfindung erscheint insbesondere zur Herstellung von Kreissägen mit geschränkten Zähnen von bis zu etwa 57 HRC geeignet.

Aus dem erfindungsgemäßen Basismaterial wurden zur Bestim-

mung der statischen Biegesteifigkeit C zwei Kreissäge¬ blätter hergestellt. Die statische Biegesteifigkeit C der Sägeblätter wurde nach der beim zweiten Beispiel beschrie¬ benen Methode bestimmt. Die Sägeblätter besaßen die in der Tabelle 2 unter den Nummern II und III aufgeführten Durch¬ messerabmessungen D κ und Dicken D. Der Durchmesser Ω τ einer inneren kreisrunden Öffnung der Sägeblätter betrug wie im zweiten Beispiel 40 mm. Das Sägeblatt wurde mittels eines Flansches mit dem gleichen Durchmesser D E wie im zweiten Beispiel eingespannt. Auch die Lage der Meßpunkte und die Höhe der Biegekraft waren mit dem zweiten Ausführungsbei¬ spiel der Erfindung identisch. Die Mittelwerte der ermit¬ telten Biegesteifigkeit enthält Tabelle 3. Die Anlaßtempe¬ raturen lagen abweichend von dem oben dargestellten Wert bei etwa 180 °C (II) und bei etwa 220 °C (III) .

Tabelle 3 : Meßwerte der Biegesteifigkeit C

Im allgemeinen sind je nach seiner Qualität für einen ther¬ mochemisch behandelten und gehärteten Basistahl unter Be¬ achtung seiner Anlaßbeständigkeit Anlaßtemperaturen von 150 bis 350 °C zweckmäßig. Außer durch die technologischen Parameter der thermochemischen Behandlung und des Härtens können der Gefügeaufbau und die physikalischen Eigenschaf¬ ten des Basismaterials, wie beispielsweise die Härtever-

laufskurve, auch durch die Anlaßtemperatur und -zeit be¬ einflußt werden. So wurden an der Oberfläche dieser Proben Härtewerte von etwa 57 bis 58 HRC gemessen.

Aufgrund der in Tabelle 3 enthaltenen und weiterer ermit¬ telter Werte ist vergleichsweise in Fig. 4 der Verlauf der statischen Biegesteifigkeit C eines herkömmlichen Basis¬ materials aus gehärtetem Werkzeugstahl und eines erfin¬ dungsgemäßen Basismaterials für ein charakteristisches Ver¬ hältnis von Einspann- zu Sägendurchmesser D E /D K = 0,34 bei unterschiedlichen Blechdicken D gegenübergestellt. Es zeigt sich, daß für Sägeblätter durch das erfindungsgemäßen Ba¬ sismaterial die 1,5- bis zweifache Biegesteifigkeit C her¬ kömmlicher Sägeblätter erreichbar ist.

Fig. 5 zeigt das Ergebnis eines Dreipunkt-Biegeversuches an Flachproben von 15 mm Breite und 2, 8 mm Dicke D eines ent¬ sprechend dem dritten Ausführungsbeispiel hergestellten erfindungsgemäßen Basismaterials. Der Auflägerabstand der Proben betrug dabei 30 mm. Die Darstellung gibt ein Kraft- Durchbiegungs-Diagramm wieder, das aus 1000 Meßwerten ge¬ wonnen wurde. Wie der Kurvenverlauf verdeutlicht, wird nach Überschreitung der Elastizitätsgrenze bei einer Durchbie¬ gung f von etwa 0,75 mm mit etwa 810 daN bei einer Durch¬ biegung f von etwa 2,00 mm das Maximum der Biegekraft F er¬ reicht. Die maximal auftretende Biegespannung liegt an dieser Stelle bei etwa 305 daN/mm 2 . Bei abfallender Biege¬ kraft F ist danach eine weitere Durchbiegung der Proben zu beobachten, was darauf hinweist, daß der bei einer Durch¬ biegung f von etwa 3,75 mm auftretende Bruch kein Scher¬ sondern ein Verformungsbruch ist. Ein solches Bruchverhal¬ ten des erfindungsgemäßen Basismaterials bietet für daraus hergestellte Sägeblätter usw. eine "Weglegechance", d.h.

vor dem Auftreten des Bruches kann eine Auswechslung vor¬ genommen werden, wodurch sich die Arbeitssicherheit erhöht.

Zusammengefaßt besitzen die aus dem erfindungsgemäßen Ba¬ sismaterial hergestellten Sägen, Trenscheiben usw. gegen¬ über den aus dem Stand der Technik bekannten folgende Vor¬ teile:

Durch den gleichmäßig eingebrachten Kohlenstoff lassen sich die Werkzeuge mit hoher Reproduzierbarkeit ihrer Eigenschaften herstellen.

Die bisher unvermeidliche Entkohlung beim Warmwalzen und beim Härten kann ausgeglichen werden, wodurch ein Nachschleifen der Deckflächen entfällt. Beim Kaltwal¬ zen kann unter Beachtung der bei der thermochemischen Behandlung auftretenden Änderung der Abmessungen die gewünschte Materialdicke D festgelegt werden.

Durch eine gezielte thermochemische Behandlung und ggf. nachfolgende Warmbehandlung können aufgrund des graduierten Aufbaus bei gleicher Betriebs- bzw. Bruch¬ sicherheit höhere Härten der Werkzeuge an der Ober¬ fläche erzielt werden.

Nach der thermochemischen Behandlung des Basisstahls kann durch ein Abschrecken bereits ein Härtegefüge mit feinkörniger Struktur erzeugt werden. Dadurch kann der nachfolgende Härteprozeß entfallen oder die physikali¬ schen Eigenschaften können durch ein Doppelhärten noch weiter verbessert werden.

Durch gezielte Auswahl der Behandlungsparameter bei

der thermochemischen Behandlung, beim Härten und beim Anlassen besteht eine Vielzahl von Freiheitsgraden zur Erzeugung der erfindungsgemäßen Kohlenstoffprofile, Härteverlaufskurven, Eigenspannungs- und Gefügever¬ teilungen und in deren Folge der gewünschten Bauteil- eigenschaften.

Die Warmrißbildung von Sägen reduziert sich sowohl beim Trennprozeß glühender Stahlprofile als auch bei Temperaturerhöhungen bei hohen Umfangsgeschwindigkei¬ ten in der Metallverarbeitung. Insbesondere beim soge¬ nannten Schmelzsägen.

Durch den geringen Kohlenstoffgehalt im Kern vermin¬ dert sich die Gefahr einer für die Sicherheit des Bedienpersonals besorgniserregenden Aufhärtung bei ungewollter Wärmeeinbringung.

Durch die unterschiedlichen Gefüge von Oberfläche und Kern und die damit verbundenen Volumenänderung beim Härten und Anlassen können bei der Gefügeumwandlung Druckspannungen an der Oberfläche erzeugt werden. Dem¬ entsprechend ergibt sich besonders im Hinblick auf den Eigenspannungszustand der Sägen eine starke aber kon¬ trollierte Inhomogenität, die sich auf die Gebrauchs¬ eigenschaften vorteilhaft, insbesondere positiv auf eine verzögerte Werkstoffermüdüng und auf eine gerin¬ gere Rißanfälligkeit der Oberfläche auswirkt.

Durch das erfindungsgemäße Basismaterial kann integral die Bauteilfestigkeit erhöht werden. Dadurch reduzie¬ ren sich die bei Gebrauch auftretenden Biegeschwin¬ gungen insbesondere bei hoher Drehzahl. Eine Verringe-

rung der Schallemission ist die Folge. Alle bisherigen Maßnahmen zur Reduktion der Geräuschemission von Sägen bleiben von der Erfindung unberührt und können zusätz¬ lich Verwendung finden.

Die Dämpfungseigenschaften von Mischgefügen sind bes¬ ser als von reinem Martensit . Eine weitere Geräusch¬ reduktion ergibt sich.

Aufgrund der höheren Bauteilfestigkeit kann die Blatt¬ stärke verringert werden. Daraus wiederum resultiert durch eine geringere mögliche Schnittfuge eine Redu¬ zierung der Schnittverluste und damit eine Material¬ einsparung an dem zu trennenden Werkstoff.

Bei gleichbleibender Blattstärke ist es aufgrund des dann vergleichsweise steiferen Blattes möglich, bei höheren Schnittgeschwindigkeiten im Bereich von 25 bis 75 m/min zu arbeiten, wodurch sich die Schnittleistung bedeutend erhöht.

Durch die erreichbaren hohen Härten der Sägen ist eine gewisse Substitution der bislang eingesetzten bestück¬ ten und stellitierten Sägen bzw. hartverchromter Gat¬ ter- und Kreissägen denkbar.

Durch den ungleichmäßigen Härteverlauf quer zur Schnittrichtung (Sandwichstruktur) verschleißt ein Sägezahn über seinen Querschnitt mit unterschiedlicher Geschwindigkeit. Dadurch kann sich ein gewisser "Selbst-schärfeffekt" einstellen. Vorteile beim Nach¬ schärfen der Säge sind ebenfalls zu verzeichnen.

Durch das Auftreten eines Verformungsbruchmechanismus ist für aus dem erfindungsgemäßen Basismaterial herge¬ stellte Sägeblätter eine "Weglegechance" gegeben, wodurch sich die Arbeitssicherheit erhöht.

Durch eine partielle thermochemische Behandlung können die im Bereich von Löt- oder Schweißverbindungen stö¬ renden hohen Kohlenstoffgehalte vermieden werden. Gerade im Bereich der Steinbearbeitung ist dies ein wesentlicher Vorteil.

Aufgrund des weicheren Kerns der Sägen ist es möglich, durch Einbringen eines Keils einen sogenannten ge¬ stauchten Zahn herzustellen. Dies war bislang zur bei Nickelstählen möglich.

Bezugszeichen

1 Tafel aus Basismaterial

2 Deckfläche von 1

3 Stirnkantenfläche von 1

4 Längskantenfläche von 1

5 Randbereich

6 nicht mit Kohlenstoff angereicherter Bereich

7 Kontur von 8a, 8b

8a Sägeblattrohling, Kreissäge

8b Sägeblattrohling, Gattersäge

9 mikroskopisches Gesichtsfeld in 5

10 mikroskopisches Gesichtsfeld in 5

11 mikroskopisches Gesichtsfeld in 5

12 mikroskopisches Gesichtsfeld in 6

A,. Aufkohlungstiefe

C statische Biegesteifigkeit

D Dicke von 1

D E Einspanndurchmesser

D x Innendurchmesser

D κ Sägendurchmesser

F Biegekraft f Durchbiegung

R-. Zugfestigkeit