DD241089B1 - METHOD FOR ADJUSTING A DEFINED SOFT GLIDE AND CERTAIN MECHANICAL PROPERTIES FOR ROLLED WIRE AND SEMI-FINISHED STEEL - Google Patents
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Description
verbessert. Anfang der 80er Jahre wurden durch eigene Untersuchungen und aus der Patentliteratur verschiedene technische Lösungen bekannt, welche einen Austausch des toxischen Legierungselementes Blei durch das arbeitshygienisch unbedenkliche Bismut erlauben (US-EB-4236939,4255187 und 4255188). Gleichzeitig wurden Hinweise für eine Verbesserung der Zerspanbarkeit durch Beeinflussung der Zusammensetzung sowie Form und Verteilung der nichtmetallischen Einschlüsse gegeben.improved. In the early 1980s, various technical solutions were made known through own investigations and from the patent literature, which permit an exchange of the toxic alloying element lead by bismuth which is harmless with regard to industrial hygiene (US-EB-4236939, 4255187 and 4255188). At the same time, indications were given for improving the machinability by influencing the composition as well as the shape and distribution of the non-metallic inclusions.
Neben der chemischen Zusammensetzung sowie der Form und Verteilung der nichtmetallischen Einschlüsse übt die Größe und Verteilung der Karbidphasen einen entscheidenden Einfluß auf die Zerspanbarkeit und die weiteren technologischen Eigenschaften aus. Bei hochgekohlten Stählen sollte der Zementit in globularer Form vorliegen.In addition to the chemical composition and the shape and distribution of the non-metallic inclusions, the size and distribution of the carbide phases has a decisive influence on the machinability and the other technological properties. For highly carbon steels, the cementite should be in globular form.
Üblicherweise wird die Weichglühbehandlung so durchgeführt, daß der Stahl bei einer Temperatur oberhalb A01 teilweise austenitisiert, eine bestimmte Zeit auf dieser Temperatur gehalten, langsam bis auf eine Temperatur unterhalb Ar1 abgekühlt, wiederum eine bestimmte Zeit gehalten und schließlich bis auf Raumtemperatur langsam abgekühlt wird.Usually, the soft annealing is carried out so that the steel austenitized partially at a temperature above A 01 , kept at this temperature for a certain time, slowly cooled to a temperature below A r1 , again held for a certain time and finally slowly cooled to room temperature ,
Von V. A. Baranova u. a. Metalloved. i. ter. obrabotka, (1981) 11. S. 51-55, wurde für den Stahl C45 experimentell festgestellt, daß die Einformung des Zementits verbessert wird, wenn vor dem Weichglühen eine Kaltumformung des perlitisch-ferritischen Gefüges erfolgt. So wird z. B. auch bei der Herstellung von Nadeldraht des sphäroidisierende Glühen unterhalb Arl erst nach dem entsprechenden Ziehen auf eine Zwischenabmessung und der damit verbundenen Kaltumformung vor dem letzten Zug durchgeführt.By VA Baranova and others Metalloved. i. ter. obrabotka, (1981) 11 pp. 51-55, it has been found experimentally for steel C45 that the cementing of the cementite is improved if cold-working of the pearlitic-ferritic microstructure takes place before annealing. So z. B. also in the production of needle wire of the spheroidizing annealing below A rl performed only after the appropriate pulling on an intermediate dimension and the associated cold forming before the last train.
G.A.Chasin u.a. Stal 52 (1982)7. S.71-73, geben an, daß durch mehrfache Kaltumformung mit dazwischenliegenden Rekristallisationsglühungen unterhalb A01 die Einformung des Zementits indem Stahl A75, welcher nach DIN dem Stahl 75 S20 entspricht, verbessert wird.GAChasin et al. Stal 52 (1982) 7. S.71-73, indicate that by multiple cold forming with intermediate recrystallization annealing below A 01, the indentation of the cementite in the steel A75, which according to DIN the steel 75 S20, is improved.
Von Wilks DE-OS-3-042067 wird ein Verfahren zum Weichglühen von übereutektoiden Stählen beschrieben, bei dem durch schnelle Erhitzung über Ac1 kleine Karbidteilchen aufgelöst werden und bei relativ schneller Abkühlung eine Ausscheidung größerer Karbide, welche als Keime wirken, erfolgt.Wilks DE-OS-3-042067 describes a process for the soft annealing of hypereutectoid steels in which small carbide particles are dissolved by rapid heating via Ac 1 and, with relatively rapid cooling, a separation of larger carbides which act as nuclei occurs.
Die EP EB 0030699 beschreibt ein Verfahren zur Erzeugung von sphäroidisiertem Walzdraht für Stahl mit 0,2 bis 0,6% Kohlenstoff, welches durch Erzeugung eines sorbitischen und/oder bainitischen Ausgangsgefüges durch schnelle Abkühlung nach dem Walzen und anschließender konventioneller Weichglühbehandlung gekennzeichnet ist, wobei insgesamt eine Verkürzung der Glühdauer erreicht wird.EP EB 0030699 describes a process for the production of spheroidized wire rod for steel with 0.2 to 0.6% carbon, which is characterized by production of a sorbitic and / or bainitic starting structure by rapid cooling after rolling and subsequent conventional annealing treatment, in total a shortening of the annealing time is achieved.
H. Weinmann und R. Widmayer, Drahtwelt 1 (1979), S. 20-23, geben an, daß sich beim Richten und Abschneiden Festigkeits- und Dehnungsveränderungen ergeben.H. Weinmann and R. Widmayer, Drahtwelt 1 (1979), pp. 20-23, indicate that the straightening and cutting results in strength and strain changes.
Von R. Brühl, Drahtwelt 1 (1981), S. 10-11, wurde im Ergebnis von Versuchen festgestellt, daß beim Richten mit umlaufenden Richtapparat bei gezogenen Drähten mit 0,02-0,18%C in der Regel die Streckgrenze/Zugfestigkeit abnimmt und die Dehnung zunimmt, während eine eindeutige Tendenz der Einschnürung nicht feststellbar war.From R. Bruehl, Wire World 1 (1981), pp. 10-11, was found in the result of experiments that when straightening with straightening straightener for drawn wires with 0.02-0.18% C in the rule, the yield strength / tensile strength decreases and the elongation increases, while a clear tendency of the constriction was not detectable.
Die bekannten technischen Lösungen und Verfahren zur Einformung des Zementits in hochgekohlten Stählen sowie beim Richten und Abschneiden weisen den Nachteil auf, daß keine Angaben zu den notwendigen Verfahrensschritten und -Parametern für hochgekohlte Stähle gemacht werden, weiche die Einstellung eines definierten Weichglühgefüges und bestimmter mechanischer Eigenschaften bei blankem Stabstahl ermöglichen, die den speziellen Anforderungen einer gleichmäßig guten Zerspanbarkeit und wetteren technologisch bedingten Anforderungen gerecht werden.The known technical solutions and methods for molding the cementite in high-carbon steels and in straightening and cutting have the disadvantage that no information is provided on the necessary process steps and parameters for high-carbon steels, which makes it easier to set a defined soft-annealed structure and certain mechanical properties allow bare bar steel, which meet the special requirements of uniformly good machinability and weathering technologically related requirements.
Ziel der Erfindung ist es, ein Verfahren zu schaffen, bei dessen Anwendung gegenüber einer herkömmlichen Weichglüh- und Richtbehandlung die Zerspanbarkeit und weitere technologische Eigenschaften von Waizdraht und Blankstahl aus hochgekohlten Stählen so verbessert werden, daß daraus die Herstellung von feinmechanischen Präzisionsteilen auf Automaten durch spangebende und spanlose Formgebung mit höchsten Qualitätsanforderungen möglich wird und die Teile auch bei nachfolgenden technologischen Schritten, z.B. Härten, Schleifen, Polieren, Oberflächenbehandlung usw. allen Anforderungen genügen.The aim of the invention is to provide a method, in its application over a conventional annealing and straightening the machinability and other technological properties of Waizdraht and bright steel high carbon steels are improved so that from the production of fine mechanical precision parts on machines by cutting and non-cutting shaping with the highest quality requirements is possible and the parts in subsequent technological steps, eg Hardening, grinding, polishing, surface treatment, etc. meet all requirements.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu entwickeln, welches erlaubt, durch die Anwendung bestimmter Verfahrensschritte zunächst während des Glühens von Walzdraht mit der chemischen ZusammensetzungThe invention has for its object to develop a method which allows, by the application of certain process steps, first during the annealing of wire rod with the chemical composition
Rest Eisen und herstellungsbedingte Verunreinigungen sowie Begleitelemente ein definiertes Weichglühgefüge zu erzielen.Remaining iron and production-related impurities and accompanying elements to achieve a defined Weichglühtstruktur.
die Einstellung eines definierten Weichglühgefüges mit 10 bis 30 Zementitkörnern pro 100pm2 und einem Anteil anthe setting of a defined Weichglühtstruktur with 10 to 30 Zementitkörnern per 100pm 2 and a proportion of
weiteren technologischen Anforderungen genügt.meets further technological requirements.
bis 5 Zyklen auf eine Temperatur von 5 bis 50 K über Adb erwärmt und 5 bis 60 K unter den Umwandlungspunkt Austenit-Perlit(Аи.) abgekühlt wird, wobei die Haltezeiten oberhalb A0H, jeweils 20 bis 100 Minuten und unterhalb A^, jeweils 40 bis 150 Minutenbetragen. Anschließend erfolgt eine beliebige Abkühlung an ruhender Luft außerhalb des Ofens auf Raumtemperatur.heated to 5 to 50 K over Adb and cooled to 5 to 60 K below the Austenite-Perlite (Ai) transformation point, with hold times above A 0 H, 20 to 100 minutes each and below A ^, 40 to 150 minutes each. Subsequently, any cooling takes place in still air outside the furnace to room temperature.
7200C zu Blankstahl weiterverarbeitet. Dabei wird die Größenverteilung und die Gestalt der Zementitkörner nicht nachteiligverändert. Durch die Kaltumformung der ferritischen Matrix kommt es zu einer noch gleichmäßigeren Verteilung und damit zueiner weiteren Homogenisierung des Gefüges und Verbesserung der Eigenschaften gegenüber dem Zustand nach dem720 0 C further processed to bright steel. The size distribution and the shape of the cementite grains are not adversely affected. The cold forming of the ferritic matrix leads to an even more uniform distribution and thus to a further homogenization of the microstructure and improvement of the properties compared to the state after
daß der gezogene kaltverfestigte Draht mit einer Durchlaufgeschwindigkeit von 5 bis 60m/min mit einem Richtbackenabstandvon 40 bis 100 mm und einer größten seitlichen Ablenkung von 1,0 bis 10 mm schleifgerade gerichtet wird und dadurch diethat the drawn work-hardened wire is straight-edged at a flow rate of 5 to 60 m / min with a straightening jaw spacing of 40 to 100 mm and a maximum lateral deflection of 1.0 to 10 mm, and thereby the
Rest Eisen und herstellungsbedingte Verunreinigungen sowie Begleitelemente wird gesteuert abgekühltRemaining iron and production-related impurities and accompanying elements is cooled controlled
Die mechanischen Eigenschaften des Drahtes nach dieser Verfahrensstufe sind The mechanical properties of the wire after this stage are
HV10 = 330HV 10 = 330
R, = 452MPaR, = 452MPa
Rn, = 1003MPaR n , = 1003MPa
A5 = 8,0%A 5 = 8.0%
Z = 8,8%Z = 8.8%
Der gesteuert abgekühlte Draht wird durch Ziehen von 6,5mm rund auf 5,7 mm rund mit einem Umformgrad von 23% kalt umgeformt. Anschließend wird der Draht in drei Zyklen weichgeglüht, wobei die obere Ofenraumtemperatur 740°C und die untere Ofenraumtemperatur 6800C beträgt. Die Haltezeit auf allen Temperaturen ist einheitlich und beträgt jeweils 90 Minuten. Nach der letzten Haltezeit bei 680°C wird der Draht an ruhender Luft außerhalb des Ofens auf Raumtemperatur abgekühlt. Der vorgezogene geglühte Walzdraht mit einem Durchmesser von 5,7 mm wird durch Kaltziehen zu geschliffenem Blankstahl mit 4,0mm Durchmesser und folgenden vom Anwender geforderten mechanischen EigenschaftenThe controlled cooled wire is cold-formed by drawing from 6.5mm round to 5.7mm round with a degree of deformation of 23% cold. Subsequently, the wire is annealed in three cycles, the upper furnace chamber temperature is 740 ° C and the lower furnace chamber temperature 680 0 C. The hold time at all temperatures is uniform and is 90 minutes each. After the last hold time at 680 ° C, the wire is cooled to room temperature in still air outside the furnace. The advanced annealed wire rod with a diameter of 5.7 mm is made by cold drawing to ground bright steel with 4.0 mm diameter and the following required by the user mechanical properties
— Streckgrenze R, = 590 bis 740 MPaYield strength R, = 590 to 740 MPa
— Zugfestigkeit Rn, = 740 bis 880 MPaTensile strength R n , = 740 to 880 MPa
— Bruchdehnung A5= 6bis14%- Elongation at break A 5 = 6 to 14%
unter Berücksichtigung der beim Richten und Abschneiden einstellbaren Entfestigungswirkung hergestellt. Dabei wird der im Schlußzug des Kaltziehprozesses erzeugte Draht mit 4,1 mm Durchmesser derart gezielt kaltverfestigt, daß dieser eine Streckgrenze Re von 740 MPa, eine Zugfestigkeit Rm von 840 MPa und eine Bruchdehnung A5 von 8% aufweist. Das nachfolgende Richten und Abschneiden mit üblichen umlaufenden Richtapparat führt bei einer eingestellten Durchlaufgeschwindigkeit von 20 m/min und einer größten seitlichen Ablenkung von 1 mm am schleifgerade gerichteten, abgeschnittenen und geschliffenen Blankstahl mit 4,0 mm Durchmesser zu einer Verringerung der Streckgrenze um 80MPa und der Zugfestigkeit um 50MPa sowie einer Erhöhung der Bruchdehnung um 4%, wodurch die vorgenannten geforderten mechanischen Eigenschaften des fertigen Blankstahles mit hoher Genauigkeit im vorgegebenen Wertebereich liegen. Das erfindungsgemäß eingestellte Weichglühgefüge zeigt die Figur 1. Das Gefüge besteht aus globular eingeformten Zementitkörnern mit einheitlicher Größe und gleichmäßiger Verteilung in der ferritischen Matrix. Mittels eines automatischen Gefügeanalysators wurden im Mittel 18,3 Zementitkörner pro 100 pm2 ermittelt. 98,2% der Zementitkörner sind kleiner als 4,0 pm.made taking into account the adjustable during straightening and cutting Entfestigungswirkung. In this case, the 4.1 mm diameter wire produced in the final drawing of the cold drawing process is purpose-hardened in such a way that it has a yield strength R e of 740 MPa, a tensile strength R m of 840 MPa and an elongation at break A 5 of 8%. The subsequent straightening and trimming with conventional rotary straightening apparatus leads to a reduction of the yield strength by 80 MPa and the following at a set flow speed of 20 m / min and a maximum lateral deflection of 1 mm on the straight-faced, cut and ground bright steel 4.0 mm diameter Tensile strength around 50 MPa and an increase in the elongation at break of 4%, whereby the aforementioned required mechanical properties of the finished bright steel are with high accuracy within the specified value range. The soft glow microstructure set according to the invention is shown in FIG. 1. The microstructure consists of globular molded cementite grains of uniform size and uniform distribution in the ferritic matrix. An average of 18.3 cementite grains per 100 pm 2 was determined by means of an automatic microstructure analyzer. 98.2% of the cementite grains are smaller than 4.0 pm.
Der Blankstahl wurde in der metallverarbeitenden Industrie für die Fertigung von feinmechanischen Präzisionsdrehteilen eingesetzt. Aufgrund der günstigen Gef ugeausbiidung, einer entsprechenden chemischen Zusammensetzung und einem guten Reinheitsgrad an unerwünschten oxidischen Einschlüssen wurde eine verbesserte Zerspanbarkeit, charakterisiert durch hohe Schnittgeschwindigkeit, günstige Spanbildung, geringen Werkzeugverschleiß und gute Oberfläche, Kaltumformbarkeit und Haltbarkeit, nachgewiesen. Zum Vergleich wurde nach Figur 2 ein Stahl mit gleicher Zusammensetzung mit einem Weichglühgefüge nach herkömmlicher Technologie herangezogen.The bright steel was used in the metalworking industry for the production of fine mechanical precision turned parts. Due to the favorable vessel formation, a corresponding chemical composition and a good degree of purity of undesired oxide inclusions, improved machinability, characterized by high cutting speed, favorable chip formation, low tool wear and good surface, cold workability and durability, has been demonstrated. For comparison, according to FIG. 2, a steel having the same composition with a soft annealing structure according to conventional technology was used.
Die Zementitkörner haben ungleiche Größen mit einem hohen Anteil von Zementitkörnern größer 4,0 μπι und sind ungleichmäßig in der ferritischen Matrix verteilt. Trotz annähernd gleicher Härte und Festigkeit des Blankstahles entsprechender Abmessungen konnten die daraus hergestellten Präzisionsteile die gestellten Anforderungen an Maßhaltigkeit, Oberflächenqualität, Kaltumformbarkeit und Härtbarkeit nicht erfüllen, so daß der Stahl für dieses Anwendungsgebiet nicht eingesetzt werden kann.The Zementitkörner have unequal sizes with a high proportion of Zementitkörnern greater than 4.0 μπι and are distributed unevenly in the ferritic matrix. Despite almost the same hardness and strength of the bright steel corresponding dimensions precision parts produced from the requirements of dimensional stability, surface quality, cold workability and hardenability could not meet, so that the steel for this application can not be used.
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JP2627373B2 (en) * | 1991-07-08 | 1997-07-02 | 金井 宏之 | High strength extra fine metal wire |
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1985
- 1985-09-23 DD DD28087585A patent/DD241089B1/en not_active IP Right Cessation
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