DE1207635B

DE1207635B - Verwendung einer Stahllegierung als Werkstoff fuer Helme

Info

Publication number: DE1207635B
Application number: DED31657A
Authority: DE
Inventors: Dr Mont Ing Max Schmidt; Dr-Ing Karl Bungardt; Dipl-Ing Albert Von De Steinen
Original assignee: Deutsche Edelstahlwerke AG
Current assignee: Deutsche Edelstahlwerke AG
Priority date: 1959-10-13
Filing date: 1959-10-13
Publication date: 1965-12-23
Also published as: CH388812A; BE593502A; GB908201A

Description

Verwendung einer Stahllegierung als Werkstoff für Helme Stahllegierungen, die als Werkstoff für Helme und ähnlich beanspruchte Gegenstände verwendet werden, müssen nach Möglichkeit sowohl hohe Festigkeitswerte als auch eine ausreichende Zähigkeit aufweisen. Diese Eigenschaften müssen auch bei Temperaturen von etwa +50 bis -40°C vorhanden sein. Da Festigkeit und Zähigkeit gegeneinanderlaufende Eigenschaften darstellen, ist der Festigkeit eine Grenze gesetzt, wenn die Zähigkeit nicht zu stark abfallen soll. Zweifellos ist es wünschenswert, die Festigkeit so hoch wie möglich zu halten, wobei aber die Zähigkeit der Stahllegierung trotzdem ausreichend hoch sein muß, daß der Helm bei schlagartiger Beanspruchung, insbesondere beim Beschuß, nicht splittert oder reißt.
Diese Forderungen sind nur schwer oder unvollkommen zu verwirklichen. Wird beispielsweise ein etwa 12°/oiger Manganstahl, sogenannter Manganhartstahl als Werkstoff für Helme verwendet, so kann der Helm auf Grund des zu seiner Herstellung erforderlichen Tiefziehvorganges auf Festigkeiten von etwa 120 kg/mm2 gebracht werden. Der Werkstoff ist in diesem Zustand zwar zäh, aber er weist keine hinreichende Festigkeit auf, weil er sich beim Beschuß leicht einbeult. Es kann sogar vorkommen, daß der Helm bei unsachgemäßer Behandlung, beispielsweise durch Hinwerfen, einbeult.
Stahlhelme, die nach dem Tiefziehen einer Vergütungsbehandlung unterworfen werden, weisen bei Festigkeitswerten von 170 bis 180 kg/mm2 noch eine ausreichende Zähigkeit auf. Solche Helme, die z. B. aus niedriglegiertem Kohlenstoff-Chrom-Stahl gefertigt sind, besitzen ein besseres Beschußverhalten als Helme aus Manganhartstahl. Eine weitere Erhöhung der Härte dieser Stahlhelme verschlechtert jedoch das Beschußverhalten, da diese Helme zum Zersplittern neigen.
Es ist bereits eine aus 0,5 bis 1,0°/o Kohlenstoff, 0,3 bis 2,0°/o Mangan, 0,9 bis 2,0°/o Silizium, 0,5 bis 2,5 °/o Chrom, bis 0,3 °% Vanadium und Rest Eisen mit den üblichen Verunreinigungen bestehende Stahllegierung bekannt, welche nach einer Zwischenstufenvergütung verhältnismäßig unempfindlich gegen Stoß-und Schlagbeanspruchungen sein soll. Um die gleiche Härte eines Stahles zu erzielen, die bei Anwendung der direkten Härtung mit einem geringeren Kohlenstoffgehalt erreicht werden kann, ist jedoch bei der genannten Zwischenvergütung dieser bekannten Stahllegierung ein höherer Kohlenstoffgehalt erforderlich. Ein erhöhter Kohlenstoffgehalt wirkt sich jedoch bei der Weiterverarbeitung dünner Bleche durch Tiefziehen nachteilig aus. Als Verwendungszweck der vorstehend angegebenen bekannten Stahllegierung ist daher auch nicht die Herstellung von dünnen Blechen vorgesehen, vielmehr soll diese Stahllegierung zur Herstellung von Panzerplatten verwendet werden.
Ferner ist eine Stahllegierung vorgeschlagen worden, die als wesentlichen Legierungsbestandteil Nickel aufweist und im übrigen aus 0,3 bis 0,6 °/o Kohlenstoff, weniger als 0,8 °/o Mangan, 1 bis 2,5 °/o Silizium, 0,3 bis 0,8 °/o Chrom, 0,1 bis 0,3 °/o Vanadium, 1,5 bis 3,5 °/o Nickel und Rest Eisen besteht. Gegebenenfalls soll diese bekannte Stahllegierung 1,25 bis 1,5 °/o Molybdän bzw. Wolfram enthalten. Mit dieser bekannten Stahllegierung können ebenfalls die in der Anmeldung gestellten Forderungen nicht erfüllt werden, weil bekanntlich ein zu hoher Molybdängehalt die Tiefziehfähigkeit der Stahllegierung beeinträchtigt. Deshalb soll auch der Stahl in dieser Zusammensetzung der Herstellung von Panzerplatten dienen, die nicht nach dem Tiefziehverfahren weiter verarbeitet werden müssen.
Zum weiteren Stand der Technik gehört aber auch eine Stahllegierung als Werkstoff für Helme, die 0,25 bis 0,60/, Kohlenstoff, 0,3 bis 1,501, Mangan, 0,3 bis 1,501, Silizium, 0,501, bis 3,00/0 Chrom, bis 0,3 °/o Molybdän, bis 10/0 Nickel, bis 0,3 °/o Vanadium und Rest Eisen enthalten kann. Ein Nachteil dieser bekannten Stahllegierung ist schon in dem geringen Siliziumgehalt zu sehen, der dem Stahl für diesen Verwendungszweck eine zu geringe Anlaßbeständigkeit verleiht. Ein solcher Stahl kann nicht bei hohen Temperaturen angelassen werden, wodurch die im Helm enthaltenen mechanischen Spannungen normalerweise abgebaut werden. Die Folge ist, daß ein aus dieser bekannten Legierung hergestellter Helm nicht genügend zäh ist und somit bei Beschuß zum Zersplittern neigt. Weiterhin weist die bekannte Legierung einen zu geringen Molybdängehalt auf. Außer den bereits erwähnten Nachteilen der bekannten Stahllegierung als Werkstoff' für Helme ist noch zu beachten, daß mit dem bekannten Helmstahl maximal eine Festigkeit von 140 bis 150 kg/mm2 erreichbar ist. Eine solche Festigkeit reicht aber heute nicht mehr aus, da von den Benutzern eine Mindestfestigkeit von 190 kg/mm2 vorgeschrieben wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Stahllegierung als Werkstoff für Helme vorzuschlagen, mit welcher sich bezüglich ihres Gefügeaufbaues, ihrer Weichglühfähigkeit sowie ihrer sonstigen technologischenEigenschaftenmöglichstguteVoraussetzungen für die Weiterverarbeitung nach dem Tiefziehverfahren erzielen lassen. Außerdem soll der Stahl ein gutes Härteverhalten bei unmittelbarem Härten zeigen, damit der daraus hergestellte Gegenstand eine hohe Beschußsicherheit aufweist. Diese Eigenschaft muß zudem über einen breiten Temperaturbereich gewährleitstet sein, d. h. auch für sehr tiefe Temperaturen.
Überraschenderweise hat sich gezeigt, daß Helme hergestellt werden können, mit Festigkeiten über 190 kg/mm2 und sogar 210 kg/mm2, wobei die Zähigkeit ausreicht, um bei Beschuß ein Zersplittern oder Reißen des Helmes zu vermeiden.
Erfindungsgemäß wird als Werkstoff zur Herstellung solcher Helme und ähnlich beanspruchter Gegenstände eine Stahllegierung, die für andere Zwecke an sich bereits bekannt ist, mit folgender Analyse vorgeschlagen: 0,30 bis 0,50 °/o C 0,50 bis 1,00"/, Mn 1,20 bis 2,900/0 Si 0,20 bis 2,000/, Cr 0,30 bis 0,80 % Mo 0,50 bis 1,50% Ni 0,05 bis 0,30 0/0 V Rest Eisen mit den erschmelzungsbedingten Verunreinigungen an Schwefel und Phosphor.
Die Erhöhung des Siliziumgehaltes in der erfindungsgemäß zu verwendenden Stahllegierung bewirkt eine beträchtliche Erhöhung der Anlaßbeständigkeit des Stahles, d. h., er kann bei höheren Temperaturen angelassen werden. Infolgedessen können die im Helm vorhandenen mechanischen Spannungen leichter ausgeglichen werden, welches dem Helm eine höhere Zähigkeit verleiht und somit die Gefahr des Zersplitterns bei starker stoßförmiger Einwirkung vermindert. Die Erhöhung des Molybdängehaltes bewirkt gegenüber der bekannten Stahllegierung mit 0,3 °/o Molybdän außerdem eine Verbesserung des Tiefziehverhaltens. Die aus der erfindungsgemäß zu verwendenden Legierung bestehenden Bleche können zu Stahlhelmen mit einer Festigkeit um 200 kg/mm2 tiefgezogen werden. Durch die Verwendung dieser Legierung als Werkstoff für Helme ist es möglich, die Beschußfestigkeit für Helme mit herkömmlichen Abmessungen zu verbessern oder die Helme dünnwandiger auszuführen, wenn die bisher erforderliche Beschußfestigkeit als ausreichend erachtet wird. Beide Möglichkeiten stellen einen erheblichen technischen Fortschritt dar. Die Wärmebehandlung eines solchen Stahles kann in der üblichen und bekannten Weise erfolgen, etwa durch Abschrecken von ungefähr 890°C in Wasser, Öl, Härteemulsion od. dgl. und Anlassen bei einer Temperatur, die geeignet ist, eine Festigkeit von wenigstens 190 kg/mm2 herbeizuführen. Solche Temperaturen liegen 'etwa zwischen 200 und 400'C.
Als besonders vorteilhaft hat sich die Verwendung eines Stahles mit folgender Zusammensetzung erwiesen: 0,35 bis 0,43 % C 0,60 bis 0,900/, Mn 1,60 bis 1,900/, Si 1,40 bis 1,700/0 Cr 0,40 bis 0,60 °/o Mo 1,15 bis 1,45% Ni 0,15 bis 0,250/, V Rest Eisen mit den erschmelzungsbedingten Verunreinigungen an Schwefel und Phosphor.
Um die Kaltverformung, insbesondere das Tiefziehen des Stahles, zu verbessern, empfiehlt es sich, den Chrom- und Vanadingehalt zu erniedrigen. Eine wesentliche Beeinträchtigung der Eigenschaften ist damit nicht verbunden. Insbesondere wird der oben angegebene Wert für die Festigkeit nicht unterschritten, und auch die Zähigkeit wird nicht nennenswert herabgesetzt. Ein derart abgewandelter, zur Verwendung vorgeschlagener Stahl hat etwa folgende Zusammensetzung: 0,35 bis 0,43 % C 0,50 bis 0,70°/o Mn 1,60 bis 1,90°/o Si 0,70 bis 0,90 °/o Cr 0,40 bis 0,60 0/0 Mo 1,15 bis 1,450/, Ni 0,07 bis 0,15 % V Rest Eisen mit den erschmelzungsbedingten Verunreinigungen an Schwefel und Phosphor.

Claims

Patentansprüche: 1. Verwendung eines Stahles mit 0,30 bis 0,5001, C 0,50 bis 1,00°/o Mn 1,20 bis 2,000/, Si 0,20 bis 2,000/0 Cr 0,30 bis 0,80°/o Mo 0,50 bis 1,50 °/o Ni 0,05 bis 0,300/0 V Rest Eisen mit den erschmelzungsbedingten Verunreinigungen an Schwefel und Phosphor als Werkstoff zur Herstellung von Stahlhelmen und ähnlich beanspruchten Gegenständen, die bei Temperaturen bis -40°C bei ausreichender Zähigkeit einer Festigkeit von wenigstens 190 kg/mm2 aufweisen müssen.
2. Verwendung eines Stahles nach Anspruch 1 mit 0,35 bis 0,43 % C 0,60 bis 0,900/0 Mn 1,60 bis 1,90°/o Si 1,40 bis 1,700/, Cr 0,40 bis 0,600/0 Mo 1,15 bis 1,45 0/0 Ni 0,15 bis 0,25% V Rest Eisen mit den erschmelzungsbedingten Verunreinigungen an Schwefel und Phosphor.
3. Verwendung eines Stahles nach Anspruch 1 mit 0,35 bis 0,43 0/0 C 0,50 bis 0,700/0 Mn 1,60 bis 1,900/0 Si 0,70 bis 0,900/, Cr 0,40 bis 0,60 0/0 Mo 1,15 bis 1,45 0/0 Ni 0,07 bis 0,15 0/0 V Rest Eisen mit den erschmelzungsbedingten Verunreinigungen an Schwefel und Phosphor. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 973 413; italienische Patentschrift Nr. 388 872; USA: Patentschrift Nr. 1342 911. Deutsche Patentanmeldung R 1341 VI, 18c (bekanntgemacht am 9.10.1952) (vgl. Chemisches Zentralblatt, 1943/I, S. 564).