zfn413(de_en)-10

Norm / Standard :Beiblatt / Supplement :Sprache / Language :Ausgabe / Issue :Seite / Page :

ZFN 413-

de / en2003-07

1 (9)

Ersatz für / SupersedesZFN 413: 1998-01

ZFN 413 (E): 1998-01

Änderung(en)

Werkstoff-Beanspruchungs-Klasse durch WerkstoffklasseersetztAbschnitt 3: Normen aktualisiertAbschnitt 4: - Ersatz der DIN-Normen durch

DIN EN-Normen- Werkstoffbezeichnungen nach

DIN EN-Normen geändertWerkstoffklasse ZFN 413-E aufgenommen

Abschnitt 5: EHT für Synchronkörper erweitertAbschnitt 8: Beispiel überarbeitetzweisprachig

Amendment(s)

Material stress class replaced by material class

Section 3: Standards updatedSection 4: - DIN standards replaced by EN standards

- Material descriptions adapted to EN standards

- Material class ZFN 413-E added

Section 5: Case depth increased for synchronizer bodiesSection 8: Example revisedbilingual

Frühere Ausgabe(n) Previous issue(s)

1976-05, 1976-12, 1985-10, 1989-02, 1992-09, 1995-08, 1998-01

Herausgegeben von derZF FRIEDRICHSHAFEN AGZENTRALE TECHNIK/NORMENABTEILUNGDiese Unterlage darf weder kopiert noch dritten Personenohne unsere Erlaubnis mitgeteilt werden.Englische Übersetzung nur zur Information - Deutscher Textist bindend.

Issued by ZF FRIEDRICHSHAFEN AGCORPORATE ENGINEERING SERVICES/STANDARDS DEPARTMENTThis document may neither be copied nor communicated to a thirdparty without our express permission.English translation for reference only - German text isbinding.

Konzernnorm Standard for ZF Group

Werkstoffklassen A bis E für verschleiß- undmechanisch beanspruchte einsatzgehärteteBauteile

Material classes A to E for case-hardenedcomponents subject to wear and mechanicalload

Inhalt:

1 Geltungs-/Anwendungsbereich2 Zweck3 Normative Verweisungen4 Werkstoffe5 Werkstoffkennwerte6 Wärmebehandlung7 Qualitätssicherungsmaßnahmen8 Zeichnungseintragung

Contents:

1 Scope/Field of application2 Object3 Normative references4 Materials5 Material parameters6 Heat treatment7 Quality assurance measures8 Drawing entry

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1 Geltungs-/Anwendungsbereich

Diese Norm gilt als Vorschrift für jene Bauteile, derenZeichnungen auf diese Norm Bezug nehmen.

Sie ist anzuwenden für Bauteile aus Stahl, die hoheVerschleißfestigkeit bei Reibbeanspruchung und Pressung,sowie erhöhte Wälz-, Biege und Torsionsfestigkeit imVergleich zum nicht einsatzgehärteten Bauteil aufweisenmüssen.

Anwendungsbeispiele sind den Werkstoffklassen zuge-ordnet und dem Abschnitt 4 zu entnehmen.

Tabelle 1:

1 Scope/Field of application

This standard applies as a specification to those compo-nents, whose drawings contain references to this standard.

It applies to steel components required to possess highwear resistance against frictional load and compression aswell as increased rolling, bending and torsion strengthcompared to the non-casehardened component.

Application examples are allocated to the material classesand to obtain from section 4.

Table 1:

Gruppe / Group Bauteil / Component Werkstoffklasse / Material class

1 Anlaufscheiben / Thrust washersDistanzringe / Spacer ringGleitlagerbuchsen / Friction bearing bushesMuffenträger/ Sleeve carrierSchaltungsteile / Shifting componentsSteuerungsteile (z. B. Kolben) / Control components (e.g. piston)Synchronkörper / Synchronizer bodiesSynchronringe / Synchronizer ringsTachoteile / Speedometer components

A, B, CA, B, CA, BAAA, B, CAA, BA

2 Außenringe / Outer ringsInnenringe / Inner ringsKupplungskörper / Clutch bodiesKupplungsscheiben / Clutch discsMitnehmer / DriverSchiebemuffen / Sliding sleeves

A, BA, BAAAA

3 Bolzen mit Rollenlaufbahnen bis max. ∅ 35 mmPins with roller raceways of max. ∅ 35 mm

D

4 Zahnräder und verzahnte Teile m ≤ 3 (nicht stoßbeansprucht)Gears and toothed parts m ≤ 3 (not subject to shock load)

D

5 Trivialteile ohne besondere Anforderung mit Wanddicke > 5 mm(z. B. Stützring, Scheibe, Welle ohne Rollenlaufbahn undLaufverzahnung) / Trivial parts without special requirements withwall thickness > 5 mm (e. g. supporting ring, disc, shaft withoutroller raceway and running gears)

A

6 Variatorwellen und -scheiben / Variator shafts and sheaves E

Beachte:Werkstoffklasse und Wärmebehandlung sind im Sinnedieser Norm eine Einheit. Sie dürfen in Zeichnungen nurgemeinsam (unter gleicher Norm-Nummer) angegebenwerden.

Note:For the purposes of this standard, material class and heattreatment constitute a single entity and must be enteredtogether (under the same standard number) in drawings.

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2 Zweck

a) Durch Festlegung von Werkstoffklassen werdengegebenenfalls erforderliche Angleichsänderungen inZeichnungen vermieden.

b) Diese Norm stellt jene Werkstoffe zur Auswahl, die dervorliegenden Werkstoffklasse entsprechen und legt diezugehörige Wärmebehandlung sowie die Qualitäts-sicherungsmaßnahmen fest.

Bei Eigen- wie auch bei Fremdfertigung 1) kann nach Rücksprache mit den auftraggebenden Abteilungender günstigste Werkstoff innerhalb der vorgegebenen Werkstoffklasse aus der Sicht des Fertigers gewählt werden.Bei der Fertigung von Bauteilen für die Erprobung mussjedoch der Vorzugswerkstoff verwendet werden. Andernfalls muss der Serienwerkstoff dem Erprobungs-werkstoff entsprechen.

2 Object

a) Definition of material classes prevents the potentialnecessity of adaptations in drawings.

b) This standard provides a selection of materialsconforming to the present material class and specifiesheat treatment and quality assurance measures.

No matter which applies, in-house or subcontractedmanufacturing 1), following consultation with the orde-ring departments, the most favorable material within thespecified material class from the point of view of the manufacturer may be chosen.The preferential material, however, must be used for the production of components for test purposes.Otherwise, the production material must be equivalent to the test material.

3 Normative Verweisungen 3 Normative references

ZFN 93 Werkstoff und Wärmebehandlung; Angabe in ZeichnungenMaterial and heat treatment; data on drawings

ZFN 161 Wärmebehandelte Bauteile; Lebensdauer-Erhöhung; Verfestigungsstrahlen; CBN-Profilschleifen; Verfahrens- und PrüfrichtlinieHeat treated parts; service life extension; shot peening; CBN-profile grinding;process and inspection directive

ZFN 5003 WärmebehandlungsprobenHeat treatment samples

ZFN 5013 Schleifbrandprüfung (Nitalätzung) für einsatzgehärtete BauteileGrinding burn test (nital etching) for case-hardened components

ZFN 5016 Korngrößenbestimmung bei Einsatz- und VergütungsstählenGrain size determination for case-hardened and quenched and tempered steels

ZFN 5023 Magnetpulverprüfung an einsatz- und induktivgehärteten OberflächenMagnetic powder test on case-hardened and inductively hardened surfaces

Werkstoff-Lieferbedingungen fürMaterial delivery conditions for

ZF 1 ZF1 (17CrNi6-6 modifiziert / modified)

ZF 5H ZF5H (20MoCrS4 modifziert / modified)

ZF 6 ZF6 (16MnCr5 modifiziert / modified)

ZF 7 ZF7 (20MnCr5 modifiziert / modified)

ZF 7B ZF7B (20MnCr5 modifiziert / modified)

ZF 18 ZF18 (15CrMo5 modifiziert / modified)

ZF 20 ZF20 (20MnB5 modifiziert / modified)

1) Zulieferer müssen den jeweils verwendeten Werkstoff im Lieferschein angeben.

1) Suppliers must indicate the material used in delivery notes.

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DIN EN 10084 Einsatzstähle; Technische LieferbedingungEN 10084 Case hardening steels; technical delivery conditions

DIN EN 10087 Automatenstähle; Technische Lieferbedingungen für Halbzeug, warmgewalzte Stäbe und WalzdrahtEN 10087 Free-cutting steels; technical delivery conditions for semi-finished products, hot-rolled bars and rods

0000 700 628 Werkstoff-Vorschrift für den Stahl SAE 8620H - modifiziertMaterial specification for SAE 8620H steel - modified

0000 702 152 C-/N-Verlauf von carbonitrierten VariatorteilenC-/N-profile of carburized variator parts

NM 011 Norm für den Stahl NM-011 (SAE 8620 modifiziert)Material Specification for steel NM-011 (SAE 8620 modified)

SAE J 403 Chemical compositions of SAE Carbon SteelsChemische Zusammensetzung von SAE-Kohlenstoffstählen

SAE J 1268 Hardenability Bands for Carbon and Alloy H SteelsHärtbarkeitsstreubänder für Kohlenstoffstähle und legierte H-Stähle

4 Werkstoffe

Hinweis:In der Tabelle 2 sind zurückgezogene nationale Normendurch EN-Normen ersetzt sowie nationaleWerkstoffbezeichnungen nach EN-Werkstoffbezeichnungenumgestellt.Die jeweilige nationale Normbezeichnung besteht aus dereuropäischen Normnummer z.B. EN 10084 und dervorangestellten nationalen Bezeichnung z.B. DIN.

4 Materials

Note:Table 2 contains EN standards replacing withdrawnnational standards and national material descriptionsadapted to EN material descriptions.

Each national standard description consists of theEuropean standard number, e.g. EN 10084, and thepreceding national description, e.g. DIN.

Tabelle 2: Table 2:

WerkstoffklasseMaterial Class

Zugelassene WerkstoffeApproved Materials

LieferbedingungenDelivery conditions

* VorzugswerkstoffPreferential Material

ZF EN NMZF-Bras

SAE

ZFN 413-A * 16MnCr5 2) 10084EintragungsbeispielAbschnitt 8Entry examplesection 8

ZF620MnCr5 2)

ZF7ZF7B20MoCr4 2)

ZF5HZF18ZF20ZF117CrNi6-6 2)

SAE 8620HSAE 8617HSAE 5120HSAE 1524 3)

6

77B

5H18201

10084

10084

10084011 J1268 4)

J1268J1268J403

Anwendungsempfehlung / Application recommendation:Für verschleißbeanspruchte Bauteile mit Stückgewicht ≤ 1 kgFor wear-exposed components with unit weight ≤ 1 kg

2), 3), 4) siehe Seite 7 2), 3), 4) see page 7

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Tabelle 2 (Fortsetzung): Table 2 (continuation):

WerkstoffklasseMaterial Class

Zugelassene WerkstoffeApproved Materials

LieferbedingungenDelivery conditions

* VorzugswerkstoffPreferential Material

ZF EN NMZF-Bras

SAE

ZFN 413-B * 17Cr3 2 ) 10084SAE 5120H J1268Anwendungsempfehlung / Application recommendation:Für verschleißbeanspruchte Bauteile mit Stückgewicht < 0,3 kg und Wanddicken < 10 mm.For wear-exposed components with unit weight < 0,3 kg and wall thickness < 10 mm.

ZFN 413-C *11SMn30*C15E

1008710084

10S20SAE 1015SAE 1117

10087J403J403

Anwendungsempfehlung / Application recommendation:Nur für Trivialteile bzw. Stanzteile, Stückgewicht < 0,3 kg, max. ∅ 20 mm.Nur bei Verschleißbeanspruchung.Only for trivial parts or blanks, unit weight < 0,3 kg, max. ∅ 20 mm.Only if exposed to wear.

ZFN 413-D * 16MnCr5+HH 1008420MnCr5+HHZF6ZF7ZF7BZF5HZF1820MoCr4+HHZF20ZF117CrNi6-6+HHSAE 8620HSAE 8617HSAE 5120H

677B5H18

201

10084

10084

10084011 J1268

J1268J1268

Anwendungsempfehlung / Application recommendation:Für Bolzen mit Rollenlaufbahnen max. ∅ 35 mm und Zahnräder (m ≤ 3).For bolts with roller raceways max. ∅ 35 mm and gears (m ≤ 3).

ZFN 413-E * ZF18 18

Anwendungsempfehlung / Application recommendation:Für Variatorwellen und –scheiben / For variator shafts and sheaves

2), 5) siehe Seite 7 2), 5) see page 7

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5 Werkstoffkennwerte

Tabelle 3:

5 Material parameters

Table 3:

BauteileComponents

OberflächenhärteSurface hardness

EinsatzhärtungstiefeCase depth

EHT 610 (mm)

Kernfestigkeit RmCore strength

(N/mm²)Teile der Gruppe 1Parts of group 1

≥ 670 HV 2 Synchronkörper / sync. bodies 0,1 - 0,6Andere / others 0,1 - 0,4

Werkstoffklasse A, B ≥ 800Material class

Werkstoffklasse C ≥ 600Material class

Teile der Gruppe 2Parts of group 2

≥ 670 HV 5 Außenring / outer ringInnenring / inner ring 0,2 - 0,5Kupplungsscheibe / clutch diskKupplungskörper / clutch body 0,3 - 0,7Konus / tape ≥ 0,15Doppelkonussynchronisierung / dual taper synch.Konus / taper ≥ 0,1Andere / others 0,2 - 0,6

Kupplungsscheiben ≥ 1100clutch discsAndere / others ≥ 800


Entsprechend WellendurchmesserCorresponding to shaft dia,

- siehe / see ZFN 93, Tabelle / table 13 5)

≥ 900


Entsprechend Modul mCorresponding to module m

- siehe / see ZFN 93, Tabelle / table 12

≥ 800


≥ 670 HV 5 0,2 - 1,0 ≥ 800


59 - 63 HRC 0,6 - 1,0 ≥ 1000

Tabelle 4: Table 4:

WerkstoffkennwerteMaterial parameters

AnforderungenRequirements

KleinlastrandhärteSmall-load surface hardness

Nach dem Strahlen bzw. Schleifen > 670 HV 1After peening or grinding > 670 HV 1

Restaustenitgehalt im Randgefüge metallographischermittelt bei V = 200Residual austenite content in border structuremetallographically determined by V = 200

Gruppe / Group 1, 2 und / and 5: ≤ 40 %Gruppe / Group 3 und / and 4: ≤ 30 %

Zementitgehalt:Cementite content:

geschlossenes Zementitnetz nicht zulässigclosed cementite net not permitted

Ferritgehalt:Ferrite content:

zulässig entsprechend Kernfestigkeitpermitted according to core strength

Rand-C-Gehalt / C-content of surface layer: Gruppe / Group 1 bis / up to 5 : 0,65% - 0,90%Gruppe / Group 6 : 0,65% - 0,75%

Rand-N-Gehalt / N-content of surface layer: Gruppe / Group 1 bis / up to 5 : 0,30% - 0,50%Gruppe / Group 6 : 0,25% - 0,40%

Abschreckkorngröße nach Direkthärtung für nicht ZF-GütenQuenching grain size after direct hardening for non-ZF grades

Körner der Korngrößenkennzahl 5 und feinerPrüfung nach ZFN 5016Grains of grain size factor 5 and finerInspection according to ZFN 5016

Mikroskopischer Reinheitsgrad für nicht ZF-GütenMicroscopic purity standard for non-ZF grades

Entsprechend DIN EN 10084, Tabelle 8According to EN 10084, table 8

5) siehe Seite 7 5) see page 7

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6 Wärmebehandlung

In der Regel sind das Carbonitrieren und das Einsatzhärtenalternativ zugelassen.

Ausnahmen:- Kupplungskörper dürfen nicht carbonitriert werden.- Bauteile die aus der Werkstoffklasse C und E gefertigt

werden müssen carbonitriert werden

Carbonitrieren:- Werkstoffklassen A bis D: Aufkohlen (bei

Stickstoffangebot) im Gas oder Salzbad bei 800 °C bis900 °C

- Werkstoffklasse E: Aufkohlen (bei Stickstoff- Angebot) im Gas bis 950 °C, C-und N-Tiefenverlauf

gemäß Vorschrift 0000 702 152- anschließend Direkthärtung in Öl, Ölwarmbad, Salzwarmbad oder wässriger Lösung

6 Heat treatment

As a rule, carbonitriding and case hardening are permitted asalternatives.

Exceptions:- Clutch bodies may not be carbonitrided- Material class C and E components must be carbonitrided

Carbonitriding:- Material classes A to D: Carburizing (nitrogen) in gas or

salt bath at 800 °C to 900 °C

- material class E: carburizing (nitrogen) in gas up to 950°C,C- and N-profile according to specification0000 702 152

- then direct hardening in oil, hot oil bath, hot salt bath or watery solution

Oder

Einsatzhärten:- Aufkohlen in Gas, Pulver oder Salzbad bei 870 °C bis

950 °C- anschließend Direkthärtung oder- Abschrecken nach Wiedererwärmen auf 840 °C bis

870 °C in Öl, Ölwarmbad, Salzwarmbad, Gas oder wässrige Lösungen

Anlassen:150 °C bis 190 °C – mindestens 1 Stunde Haltedauer

Sonderfälle:Anlassen entfällt bei- nicht geschliffen oder- nicht nach ZFN 161 behandelte Teilemit EHT ≤ 0,5 mm

Or

Case hardening:- Carburizing in gas, powder or salt bath at 870 °C to

950 °C- then direct hardening or- quenching after reheating to 840 °C to 870 °C in

oil, hot oil bath, hot salt bath, gas or watery solution.

Annealing:150 °C to 190 °C – min. 1 h holding time

Special cases:No annealing for- non-ground or- non- ZFN 161 –treated partswith case depth ≤ 0,5 mm

2) Empfehlung: Bei verzugsempfindlichen BauteilenWerkstoffe mit eingeengter Härtbarkeit verwenden.

3) Nur für Synchron-, Außen- und Innenringe, Schiebe-muffen aus Präzisionsschmiedeteilen zugelassen.

4) Hierfür besteht eine ZF-Werkstoffvorschrift mit einge-engter Härtbarkeit = Vorschrift 0000 700 628 fürSAE 8620H modifiziert.

5) Obere Toleranzgrenze kann nach Rücksprache mit Kon-struktion und Werkstoffabteilung angehoben werden.

2) Recommendation: Use materials with limited hardenability for distortion-prone components.3) Only permitted for synchro, outer and inner rings,

sliding sleeves made of precision-forged parts.4) ZF-material specification with limited hardenability = Specification 0000 700 628 for SAE 8620H modified.

5) Upper tolerance limit may be raised after consultation with design and materials department.

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7 Qualitätssicherungsmaßnahmen

7.1 Verfahrenskontrolle

- Bedarfsweise Ermittlung des Rand-C- und Rand-N- Gehalt an Kohlungsprobe ZFN 5003 bzw. an Ersatz-

proben (Kohlungsbolzen oder Folie)- bei automatischen Anlagen Überwachung der Prozess-

parameterDie Aufzeichnungen der Verfahrenskontrolle sind, wennnichts anderes vereinbart, mindestens 2 Jahre aufzube-wahren und im Bedarfsfall dem ZF-Qualitätssicherungvorzulegen.

7.2 Produktprüfung

Stichproben:

- Oberflächenhärteprüfung mit HRA/HRC/HV(Prüfort, -verfahren und -last entsprechend Zeichnungs-vorgabe bzw. entsprechend ZFN 93 bzw. Prüfplan).

- EHT (z. B. BRIRO E bei EHT > 0,4 mm).

Nur Teile der Gruppe 3:- Schleifbrandprüfung nach ZFN 5013.

Nur Teile der Gruppe 3 und 4:- Prüfung auf makroskopische Werkstofffehler nach

ZFN 5023.

7 Quality assurance measure

7.1 Process control

- If necessary, determination of carbon and nitrogenpotential at surface on carburizing specimen ZFN 5003or on substitute specimens (carburizing bolt or foil)

- monitoring of process parameters in automaticinstallations

Unless agreed otherwise, the records of process controlmust be kept for at least 2 years and must be submitted toZF quality assurance if necessary.

7.2 Product analysis

Random testing:

- Surface hardness test with HRA/HRC/HV (test site, method and load according to drawing specifi-

cation or according to ZFN 93 or inspection and test plan- Case depth (e. g. BRIRO E with case depth > 0,4 mm).

Only parts of group 3:- Grinding burn test according to ZFN 5013.

Only parts of group 3 and 4:- Inspection of macroscopic material defects according to

ZFN 5023.

Bei Erstmustern von Fremdlieferern sowie in Zweifelsfällensind zusätzliche metallographische Untersuchung durchzu-führen.

Falls nicht anders vereinbart, sind die Ergebnisse derProduktprüfung in der zuständigen Abteilung desQualitätswesens für mindestens 2 Jahre aufzubewahren.Bei "Dokumentationspflichtigen Teilen" wird nachAbsprache verfahren.

Additional metallographic examination is required for initialsamples from external suppliers and in doubtful cases.

If not agreed otherwise, product analysis results are to bekept in the quality assurance departments for at least2 years.Storage period for "Parts subject to documentation" asagreed on.

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8 Zeichnungseintragung

8.1 Für bestehende Zeichnungen

8 Drawing entry

8.1 for existing drawings

Vorzugswerkstoff und wahlweiseWerkstoffklassePreferential material and alternativematerial class

Wärmebehandlungsvorgaben nachZFN 413 und Kennwerte entsprechendAbschnitt 5Heat treatment demands according toZFN 413 and parameters accordingto section 5

8.2 Für Neuzeichnungen 8.2 for new drawings

Werkstoffklasse entsprechendZFN 413, Abschnitt 4Material class according toZFN 413, section 4

Wärmebehandlungsvorgaben nachZFN 413 und Kennwerte entsprechendAbschnitt 5Heat treatment demands according toZFN 413 and parameters accordingto section 5

Anmerkung:Werden Teile carbonitriert, so lautet die Wärmebehand-lungseintragung ebenfalls “Einsatzgehaertet nach ZFN 413”Ausnahme:Ist nur Carbonitrieren zulässig, lautet die Eintragung"Carbonitriert nach ZFN 413".

Note:If parts are carbonitrided, the heat treatment entry is also“Case hardened acc. to ZFN 413”.Exception:If only carbo-nitriding is permitted, the entry is"Carbonitrided acc. to ZFN 413".

8.3 Regelung für Zeichnungen

a) Bestehende Zeichnungen:Zeichnungsschriftfeld entsprechend Abschnitt 8.1;kein Anlass zur Zeichnungsänderung

b) Zeichnung in Änderung (aus anderem Anlass):Zeichnungsschriftfeld entsprechend Abschnitt 8.2

c) Neuzeichnungen:Zeichnungsschriftfeld entsprechend Abschnitt 8.2

8.3 Rule for drawings

a) Existing drawings:Title block according to section 8.1;no reason for drawing modification

b) Drawing being modified (for other reason):Title block according to section 8.2

c) New drawings:Title block according to section 8.2

ZFN 413 - A

Einsatzgehaertet nach ZFN 413Case hardened acc. to ZFN 413

≥ 670 HV 2

0.1 - 0.4

ZFN 413

≥ 800

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