DE1275559B - Verfahren zur Herstellung von Stahl hoher Zugfestigkeit und Kerbschlagzaehigkeit - Google Patents
Verfahren zur Herstellung von Stahl hoher Zugfestigkeit und KerbschlagzaehigkeitInfo
- Publication number
- DE1275559B DE1275559B DEY368A DEY0000368A DE1275559B DE 1275559 B DE1275559 B DE 1275559B DE Y368 A DEY368 A DE Y368A DE Y0000368 A DEY0000368 A DE Y0000368A DE 1275559 B DE1275559 B DE 1275559B
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- steel
- temperature
- steels
- annealing
- strength
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/04—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing manganese
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D6/00—Heat treatment of ferrous alloys
- C21D6/005—Heat treatment of ferrous alloys containing Mn
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/02—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing silicon
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Heat Treatment Of Steel (AREA)
Description
BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND DEUTSCHES WZW PATENTAMT
Int. Cl.:
C21d
AUSLEGESCHRIFT
Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:
Deutsche KL: 18 c-1/00
P 12 75 559.8-24 (Y 368)
25. August 1959
22. August'1968
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Stahl hoher Zugfestigkeit und
Kerbschlagzähigkeit.
Es ist bekannt, daß gute Kerbschlagzähigkeitsund Zugfestigkeitseigenschaften gewalzter Baustähle
mit zu den wichtigsten mechanischen Eigenschaften von Stahlkonstruktionen, insbesondere von geschweißten
Bauwerken aus Stahl gehören.
Es wurden daher zur Verbesserung der mechanischen Eigenschaften von Stählen eine Reihe von
Verfahren vorgeschlagen: So behandelt die deutsche Patentschrift 926074 ein Verfahren, bei welchem
Stahl mit Wasser oder einem anderen Medium von einer Temperatur unmittelbar oberhalb des Umwandlungspunktes
abgeschreckt wird.
Nach der britischen Patentschrift 252420 werden
Stähle mit einem Kohlenstoffgehalt von 0,28 bis 0,3% auf einen Temperaturbereich von 800 bis 9000C
erhitzt und anschließend in Luft, öl oder Wasser abgekühlt. Ein Halten der Stähle während eines
bestimmten Zeitraumes bei einer bestimmten Temperatur wird jedoch nicht erwähnt.
Nach der deutschen Patentschrift 881 354 werden Stähle neben anderen Maßnahmen über einen Zeitraum
von 30 Minuten bei einer Temperatur von 6900C einer Wärmebehandlung unterworfen. Bei
allen diesen Verfahren wird jedoch keinesfalls eine für die Verbesserung der Zugfestigkeits- und Kerbschlagzähigkeitseigenschaften
günstige Ferrit- und Perlitstruktur erhalten.
Das nachstehend beschriebene, erfindungsgemäße Vergütungsverfahren zeigt nun auf, daß bei einer ganz
bestimmten Reihenfolge von Zeit- und Temperaturbedingungen überraschenderweise gewisse Stähle in
solche mit hervorragenden mechanischen Eigenschäften übergeführt werden können.
Es wurde nun gefunden, daß man Stahl von hoher Zugfestigkeit und Kerbschlagzähigkeit dadurch erhält,
daß der Stahl innerhalb des Temperaturbereiches über einen Bereich von mehr als 100° C mit einer
Abkühlgeschwindigkeit von 1 bis 10°C/Sekunde abgekühlt, auf einer Temperatur von 350 bis 6500C
über einen Zeitraum von 30 bis 90 Minuten gehalten und anschließend an der Luft abgekühlt wird.
Durch dieses Glühen bei niedriger Temperatur kann man ausgezeichnete Eigenschaften des Stahls
hinsichtlich Kerbschlagzähigkeit und Dehnung erzielen, wie sie bisher durch das Verfahren der beschleunigten
Kühlung entweder nach dem Walzen oder nach dem Normalglühen nicht zu erreichen waren.
Vor kurzem haben J. H. Gross, E. M. Ko U-Verf ahren zur Herstellung von Stahl hoher
Zugfestigkeit und Kerbschlagzähigkeit
Zugfestigkeit und Kerbschlagzähigkeit
Anmelder:
Yawata Seitetsu Kabushiki Kaisha
(Yawata Iron and Steel Company Limited), Tokio
Vertreter:
Dipl.-Chem. Dr. rer. nat. W. J. Berg,
Patentanwalt, 8000 München 2, Hilblestr. 20
Als Erfinder benannt:
Sadayoshi Morita,
Susumu Goda,
Makoto Sato Yawata, Fukuoka (Japan)
Beanspruchte Priorität:
Japan vom 25. August 1958 (24 041)
camp und R. D. S t ο u t im Welding Journal, 37
(1958), Nr.4, 160-8, und A. I. Rubin, J. H. Gr oss und R. D. Stout im Welding Journal, 38 (1959),
Nr. 4, 182-S, die Verwendung des Abspritzabschrekkens
für Druckgefäßbaustähle großen Querschnitts vorgeschlagen, um die Abkühlgeschwindigkeit zu
erhöhen, wodurch sie infolge der beschleunigten Abkühlung die Festigkeit und insbesondere die Kerbschlagzähigkeit
der Stahlplatten von 101,6 mm für Druckgefäße verbessern konnten, vorausgesetzt allerdings,
daß auf die Behandlung ein Spannungsfreiglühen oder Anlassen bei einer Temperatur von
über 6200C erfolgte. Die obige B6handlung besteht
jedoch in der Anwendung des Abspritzabschreckens innerhalb der Betriebstemperaturen von der Austenitbildung
bis zur Zimmertemperatur, und das Gefüge des auf diese Weise erhaltenen Stahls zeigt nicht immer
nur Perlit allein, also zum Unterschiede von der vorliegenden Erfindung, sondern das eines gehärteten
Gefüges im Falle legierter Stähle, wobei die Kerbschlagzähigkeit des Stahls durch Härten und Anlassen
verbessert wird. Außerdem sieht die obige Behandlung wegen des Abspritzabschreckens bis auf Zimmertemperatur
nur ein Abkühlen unterhalb einer Temperatur von rund 705°C vor; auf ein Abkühlen bei
verhältnismäßig hoher Temperatur, wie es die vorliegende Erfindung ins Auge faßt, wird dort nicht
Bezug genommen. Demzufolge ist bei dem Abkühl-
809 597/300
verfahren der vorliegenden Erfindung die Abkühlgeschwindigkeit
bei erhöhter Temperatur so wichtig, daß der Betriebstemperaturbereich der Ferrit- und
Perlitumwandlung sehr rasch durch beschleunigtes Abkühlen abgekühlt wird unter Bildung eines Gefüges
von entweder feinem Ferrit und Perlit oder Ferrit, Perlit und etwas oberem Bainit. Hernach
werden die Karbide dieses Gefüges durch Glühen bei niedriger Temperatur zu Sphäroidit umgewandelt.
Die Temperatur, bei welcher die beschleunigte Abkühlung beendet ist, soll vorzugsweise bei etwa
7000C liegen. Bei Stahlplatten großen Querschnitts
besteht jedoch ein Temperaturgefälle zwischen der Oberfläche der Platten und dem Kern derselben.
So ist beispielsweise bei einer Stahlplatte von 50 mm Stärke die Temperatur an der Oberfläche um etwa
100 bis 1500C höher als im Kern derselben. Daraus ergibt sich, daß man die Oberfläche der Stahlplatte
Bei der üblichen Wärmebehandlung; wie z. B. io auf eine Temperatur bis herunter zu 600° C kühlen
beim Martempering und beim Austempering bzw. muß, um bei dem Kern derselben eine Temperatur
der Zwischenstufenvergütung ist die Abkühlgeschwin- von 7000C zu erreichen. Vermutlich ist es schwer,
digkeit zur Zeit des Abschreckens so erheblich viel an einer Stahlplatte einen Ausgleichvorgang vorschneller
gegenüber der vorliegenden Erfindung, daß zunehmen, wenn die Temperatur der Oberfläche
eine derartige Wärmebehandlung für die Weiter- i5 derselben eine Höhe von 600° C erreicht hat, aber in
behandlung bzw. Verarbeitung großer Baustahlquer- der Tat wird die Oberfläche infolge der hohen Tempeschnitte
und von Stählen hoher Zugfestigkeit nicht ratur des Kerns wieder erhitzt, wodurch die Schwieriganwendbar
ist. Bei der Zwischenstufenvergütung ist keit des Ausgleichvorganges vermieden wird,
das Gefüge des Stahls unmittelbar nach dem Härten Was den Temperaturbereich des Glühens bei
das Gefüge des Stahls unmittelbar nach dem Härten Was den Temperaturbereich des Glühens bei
immer noch das des Austenits, welcher allmählich 2o niedriger Temperatur anbelangt, so ist die Anlaßdurch
die nachfolgende Haltetemperatur zu Bainit temperatur, wie sie von J. N. Gross, E. M. Kottumgeformt
werden soll. Das Endziel richtet sich auf camp und R. D. S t ο u t in dem vorerwähnten
die Bildung eines Gefüges, das in der Hauptsache Artikel vorgeschlagen wird, eine ziemlich hohe Tempeaus
Bainit besteht. Weiterhin wird beim Martempering ratur, entweder rund 6200C oder rund 7300C, und
der Stahl direkt auf eine Temperatur unterhalb der 25 damit gänzlich verschieden von der erfindungs-Ms-Temperatur
abgeschreckt, um sich bei der kon- gemäßen Wärmebehandlungstechnik. Augenscheinstanten
Temperatur in Martensit umwandeln, und lieh versprechen sich die Autoren Wirkungen vom
wird dann auf Zimmertemperatur abgekühlt, um die Abschrecken und vom Anlassen, jedoch werden bei
Bildung von Martensit bei konstanter Temperatur dieser Art der Wärmebehandlung keine guten Ergebzu
vollenden. 30 nisse erzielt, da der Stahl bei einer solch hohen Tempe-
Die sogenannte »Mar-Abschreckvergütung« ist ein ratur spröde wird. Die Kerbschlagzähigkeit von
Verfahren, bei welchem der Stahl auf einer Tempe- Stahl wird also durch die Behandlung bei einer
ratur unmittelbar über Ms gehalten wird, bis der Temperatur von entweder über 650 oder unterhalb
ganze Querschnitt desselben die gleiche Temperatur 350° C nicht verbessert. Insbesondere wird bei einer
erreicht hat, worauf der Stahl in Luft gekühlt wird, 35 Temperatur von über 6500C die statische Festigkeit
um die Ar-Umwandlung allmählich vorzunehmen. von Stahl gesenkt. Demzufolge handelt es sich bei
dem Glühen bei niedriger Temperatur gemäß der vorliegenden Erfindung um den Temperaturbereich
zwischen 350 und 650° C.
Das erfindungsgemäße Wärmebehandlungsverfahren kann mit guter Wirkung bei fast allen Arten von
Baustählen Anwendung finden und wegen der Art der Wärmebehandlung insbesondere für ein Stahlgefüge
mit mehr als 50% Perlit + Ferrit (zuzüglich
neuartige Wärmebehandlungstechnik, nämlich 45 eines sehr geringen Anteils oberen Bainits). Demein
Glühen bei niedriger Temperatur nach dem zufolge kann sich die chemische Zusammensetzung
beschleunigten Abkühlen, herbeigeführten Wirkungen des Stahls innerhalb der folgenden Grenzen halten:
sind vermutlich zurückzuführen auf ein Freiglühen C unter 0,30%, Si unter 0,50%, Mn unter 1,50%,
der Abkühlspannungen infolge der beschleunigten sonstige Legierungselemente nach Belieben. Wenn
Abkühlung, auf das feine Perlitgefüge, die Sphäroidi- 50 die erfindungsgemäße Wärmebehandlung auf die
sierung des oberen Bainitgefüges, die Erscheinung verbesserten Stähle des Mn-Si-Typs mit der hohen
der Ferrit-Wiederherstellung sowie die Ausfällung Zugfestigkeit von mehr als 60 kg/mm2 angewandt
von Nitriden und Karbiden. wird, ist die dabei erhaltene Wirkung erstaunlich.
Der Bereich der Temperaturen beschleunigter Ab- Durch diese Wärmebehandlung kann sowohl die
kühlung liegt vorzugsweise zwischen den Umwand- 55 Kerbschlagzähigkeit als auch die Dehnbarkeit des
lungspunkten Ar3 und Ar1, jedoch werden die erfin- Stahls verbessert werden, wie es die erhebliche Eindungsgemäßen
Wirkungen erreicht, wenn der Stahl schnürung und Dehnung zeigen. Ferner ist auch eine
von einer erhöhten Temperatur aus von über Ar3 mit Zunahme des Streckverhältnisses infolge der Zunahme
Wasser abgeschreckt wird, vorausgesetzt, daß die der Streckgrenze überraschend gut. Durch das Glühen
Temperatur des abschließenden Auswalzens oder 60 bei einer gewählten niedrigen Temperatur ist eine
Erhitzens hoch ist. Vom wirtschaftlichen Standpunkt Erzeugung von Baustählen mit ausgezeichneten me-
Das Gefüge eines auf solche Weise behandelten Stahls besteht daher aus Martensit. Eine Wärmebehandlung
mit anschließendem Anlassen nennt man die »Mar-Abschreck-Anlaß-Behandlung«.
Demzufolge dürfte es klar sein, daß die obenerwähnten bisherigen Wärmebehandlungsverfahren
grundlegend verschieden sind von der Wärmebehandlung gemäß vorliegender Erfindung. Die durch
die
aus gesehen ist ein Abschrecken mit Wasser von einer Temperatur von über 1200C aus kaum angängig.
Weiterhin sind die Vorzüge der vorliegenden Erfindung schwerlich zu erreichen, wenn der Stahl nicht
einer beschleunigten Abkühlung um etwa 100" C
innerhalb des Temperaturbereiches der Umwandlungspunkte
Ar3 und Arx unterzogen wird.
physikalischen Eigenschaften in Maßstab durchaus möglich und
chanischen und
fabrikatorischem
ausführbar.
fabrikatorischem
ausführbar.
Die Auswirkungen und die Vorteile der vorliegenden Erfindung werden durch die nachfolgenden Beispiele
im Zusammenhang mit den dazugehörigen Schaubüdern erläutert.
Die Fig. 1 bis 6 sind Schaubilder für die Anwendung der Erfindung auf niedrig legierte Baustähle.
F i g. 1 zeigt die Einwirkung eines Glühens bei niedriger Temperatur (Verweildauer: 1 Stunde) auf
die statischen mechanischen Eigenschaften von Walzstahl, der einem beschleunigten Abkühlen (900 bis
700° C — um 30C je Sekunde) unterzogen wurde.
Die F i g. 2-1 und 2-2 zeigen die Einwirkung des Glühens bei niedriger Temperatur (Verweildauer:
1 Stunde, dann Abkühlen in Luft) auf die Ergebnisse des Kommerei- und des Kinzel-Tests bei einem
Walzstahl, der dem Normalglühen bei einer Temperatur von 9100C auf die .Dauer einer Stunde und
dann dem beschleunigten Abkühlen (900 bis 7000C —
um 3°C je Sekunde) unterworfen wurde.
Die Fig. 8-1, 8-2 und 8-3 zeigen die Einwirkung
des Glühens bei niedriger Temperatur (Verweildauer: 1 Stunde) auf die statischen mechanischen
1 Stunde) auf die Ergebnisse des Charpy-Kerbschlag- io Eigenschaften der Walzstähle Nr. 5, 6 und 7, die
einem beschleunigten Abkühlen unterworfen worden waren.
Die F i g. 9-1 und 9-2 zeigen die Einwirkung des Glühens bei niedriger Temperatur (Verweildauer:
,
unterworfen waren.
unterworfen waren.
Die F i g. 10 zeigt die Einwirkung des Glühens bei niedriger Temperatur auf die statischen mechah
f h h
tests bzw. des Faserbruches bei Walzstählen, die einer beschleunigten Abkühlung (900 bis 700°C — um
30C je Sekunde) unterworfen wurden.
Die F i g. 3-1, 3-2, 3-3 und 3-4 zeigen die Einwirkung des Glühens bei niedriger Temperatur (Ver- 15 1 Stunde) auf die Kerbschlagzähigkeit der Walzweildauer:
1 Stunde) auf die statischen mechanischen stähle Nr. 6 und 7, die einem beschleunigten Abkühlen
Eigenschaften der Walzstähle Nr. 1, 2, 3 und 4,
welche dem Normalglühen (9000C — 1 Stunde)
sowie der beschleunigten Abkühlung (900 bis
7000C — um 3°C je Sekunde) unterworfen wurden. 20 nischen Eigenschaften des Walzstahls Nr. 8, welcher
welche dem Normalglühen (9000C — 1 Stunde)
sowie der beschleunigten Abkühlung (900 bis
7000C — um 3°C je Sekunde) unterworfen wurden. 20 nischen Eigenschaften des Walzstahls Nr. 8, welcher
Die Fig. 4-1, 4-2, 4-3 und 4-4 zeigen die Ein- dem Normalglühen (9100C — 1 Stunde) und dann
wirkung des Glühens bei niedriger Temperatur (Ver- dem beschleunigten Abkühlen (900 bis 7000C — um
weildauer: 1 Stunde) auf die Kerbschlagzähigkeit der 30C je Sekunde) unterworfen worden war.
Walzstähle Nr. 1, 2, 3 und 4, welche dem Normal- Die Fig. 11-1 und 11-2 zeigen die Einwirkung
Walzstähle Nr. 1, 2, 3 und 4, welche dem Normal- Die Fig. 11-1 und 11-2 zeigen die Einwirkung
glühen (900° C — 1 Stunde) und später dem beschleu-25 des Glühens bei niedriger Temperatur (Verweilnigten
Abkühlen (900 bis 700°C — um 3°C je Se- dauer: 1 Stunde) auf die Kerbschlagzähigkeit des
künde) unterworfen wurden. Walzstahls Nr. 8, welcher den gleichen Wärme-
Die Fig. 5-1, 5-2, 5-3 und 5-4 zeigen die Ein- behandlungen wie oben unterworfen worden war.
wirkung des Glühens bei niedriger Temperatur (Ver- Die Fig. 12-1 und 12-2 zeigen die Einwirkung
weildauer: 1 Stunde) auf den Faserbruch der Walz- 30 des Glühens bei niedriger Temperatur (Verweildauer:
stähle Nr. 1, 2, 3 und 4, welche ebenfalls den obigen 1 Stunde) auf die Ubergangstemperaturen Trs bzw.
Wärmebehandlungen unterworfen worden waren.
Die Fig. 6-1, 6-2, 6-3 und 6-4 zeigen die Einwirkung
des Glühens bei niedriger Temperatur (Verweildauer: 1 Stunde) auf die Ubergangstemperaturen
Tr 15 bzw. Trs bei den Walzstählen Nr. 1, 2, 3 und 4, welche ebenfalls den obigen Wärmebehandlungen
unterworfen worden waren.
Die Fig. 7 bis 12 sind Schaubilder für die Anwendung
der vorliegenden Erfindung auf gewöhn- 40 behandlungstechnik auf niedrig legierte Baustähle
liehe Baustähle. einschließlich der Stähle hoher Zugfestigkeit erhält
Die F i g. 7-1 und 7-2 zeigen die Einwirkung des man sehr viel bessere Ergebnisse als bei der Anwen-Glühens
bei niedriger Temperatur (5000C auf dung auf gewöhnliche Baustähle.
Tabelle 1
Chemische Analyse der zu testenden niedrig legierten Baustähle
Chemische Analyse der zu testenden niedrig legierten Baustähle
Tr 15 bei dem Walzstahl Nr. 8, welcher den gleichen Wärmebehandlungen wie oben unterworfen worden
war.
I. Die Anwendung der Erfindung auf niedrig
legierte Baustähle einschließlich der Stähle hoher
Zugfestigkeit
Bei Anwendung der erfindungsgemäßen Wärme-
Stahlplatte 20 mm stark |
C | Mn | Si | P | S | Cu | Ti | Cr | Ni | Mo | V | Al löslich |
Al unlöslich |
1 | 0,15 | 1,20 | 0,35 | 0,009 | 0,017 | 0,08 | — | 0,20 | 0,53 | — | '—- | 0,020 | 0,009 |
2 | 0,13 | 1,08 | 0,42 | 0,009 | 0,011 | 0,07 | 0,014 | 0,24 | 0,12 | 0,16 | 0,09 | 0,034 | 0,006 |
3 | 0,13 | 1,11 | 0,34 | 0,010 | 0,011 | 0,07 | 0,009 | 0,03 | 0,61 | 0,12 | 0,12 | 0,040 | 0,010 |
4 | 0,17 | 1,16 | 0,43 | 0,016 | 0,007 | 0,07 | 0,006 | 0,21 | 0,61 | 0,09 | 0,09 | 0,050 | 0,017 |
Mechanische Eigenschaften der zu testenden
niedrig legierten Baustähle
niedrig legierten Baustähle
Mechanische Eigenschaften | Streck grenze |
im gewalzt Zug festigkeit |
en Zustand Dehnung |
Streck verhältnis |
|
Stahlplatte 20 mm stark |
kg/mm2 | kg/mm2 | % | % | |
39,5 | 62,1 | 25,7 | 63,6 | ||
1 | 51,1 | 67,2 | 18,8 | 76,0 | |
2 | 38,9 | 72,9 | 17,3 | 53,4 | |
3 | 57,9 | 78,8 | 18,0 | 73,5 | |
4 |
Wendet man das Glühen bei niedriger Temperatur bei den Stahlplatten 1, 2, 3 und 4 von der chemischen
Zusammensetzung und den mechanischen Eigenschaften, wie sie in den Tabellen 1 und 2 angeführt
sind, an, ohne nach dem abschließenden Walzvorgang zu dem beschleunigten Abkühlen zu schreiten, dann
ist eine Zunahme der Kerbschlagzähigkeit nicht zu bemerken. Werden jedoch diese Stähle nach dem
Walzen dem beschleunigten Abkühlen (900 bis 700° C: — um 30° C je Sekunde) und dann dem Glühen
bei niedriger Temperatur unterzogen, dann werden Streckgrenze und Dehnung des Stahls Nr. 1 verbessert,
wie aus der F i g. 1 ersichtlich ist. Ebenso
sieht man, daß die Ubergangstemperaturen des Stahls
nach dem Glühen bei niedriger Temperatur nach der Seite der niedrigen Temperatur zu verschoben werden.
Wie aus den F i g. 2-1 und 2-2 ersichtlich ist, werden die Charpy-Kerbschlagwerte bei einem Anstieg der
Glühtemperaturen verbessert, und gleichzeitig neigen bei einem Anstieg der Kerbschlagwerte die Faserbrüche
zu einer Zunahme. Eine Erhöhung der Kerbschlagzähigkeit des Stahls, der nach dem Walzen
einer beschleunigten Abkühlung und dann gemäß vorliegender Erfindung einem Glühen bei niedriger
Temperatur unterzogen wurde, ist so unverkennbar, daß die erfindungsgemäße Wärmebehandlungstechnik
mit Vorteil für die Erzeugung von Stählen hoher Zugfestigkeit verwendet werden kann. Bei dem vorliegenden
Test beläuft sich die Dauer des Glühens auf 1 Stunde; in der Praxis muß je nach der höheren
oder niedrigeren Temperatur ein geeigneter Zeitraum für das Glühen gewählt werden. Außerdem ist eine
verhältnismäßig niedrige Glühtemperatur für einen längeren Zeitraum aus wirtschaftlichen Gründen nicht
erwünscht und obendrein auch nicht zweckmäßig. Werden die Stähle nach dem Normalglühen der
beschleunigten Abkühlung und dann dem Glühen bei niedriger Temperatur unterworfen, dann ist eine
Zunahme der Streckgrenze, d. h. eine Zunahme des Streckverhältnisses, und ebenso eine Zunahme der
Dehnung und der Einschnürung durch das Glühen bei niedriger Temperatur, wie es in den Fig. 3-1,
3-2, 3-3 und 3-4 dargestellt ist, kennzeichnend. Man ersieht hieraus deutlich, daß man bei einem Glühen
bei niedriger Temperatur gemäß den Lehren der vorliegenden Erfindung ausgezeichnete Werte für
die statischen mechanischen Eigenschaften erhält. Hinsichtlich der Änderung der Kerbschlagzähigkeit
nach dem Charpy-Test, wie sie in den F i g. 4-1, 4-2, 4-3 und 4-4 dargestellt ist, ist zu bemerken, daß
der Wert von etwa 5 mkg/cm2 bei einer Temperatur von 00C nach dem beschleunigten Abkühlen auf
mehr als 20 mkg/cm2 nach dem Glühen bei niedriger Temperatur anstieg, was eine unerwartete Verbesserung
bedeutet. Es führt also die Wirkung des beschleunigten Abkühlens allein oder des Glühens
bei niedriger Temperatur allein nicht zu einer wesentlichen Verbesserung, dagegen ist die Wirkung des
beschleunigten Abkühlens kombiniert mit einem Glühen bei niedriger Temperatur ausgesprochen hoch.
Eine ähnliche Tendenz besteht auch in der Beziehung zwischen dem faserigen Bruch und der Glühtemperatur,
wie aus den Fig. 5-1, 5-2, 5-3 und 5-4 hervorgeht. Weiterhin sind die Tr 15 — und Tr s — Ubergangstemperaturen,
bei welchen der Charpy-Kerbschlagwert auf unter 2,6 mkg/cm2 und der faserige
Bruch auf weniger als 50% absinkt, für diese Stähle in den F i g. 6-1,6-2,6-3 und 6-4 aufgezeichnet, woraus
man deutlich sieht, daß die Kerbschlagzähigkeit durch das erfindungsgemäße Glühen bei niedriger Temperatur
verbessert wird.
Nun soll eine Anwendung dieser neuartigen Wärmebehandlung auf Stähle hoher Zugfestigkeit betrachtet
werden. Diese Stähle haben eine Zugfestigkeit von 60 kg/mm2 und eine Streckgrenze von etwa 40 kg/mm2,
was den Normvorschriften für einen Stahl hoher Zugfestigkeit entspricht. Nun beläuft sich aber der
Charpy-Kerbschlagwert dieser Stähle nur auf mehrere mkg/cm2,· was nicht zufriedenstellend ist; er wird
aber durch das erfindungsgemäße Glühen bei niedriger Temperatur erheblich erhöht, wobei man dann einen
Stahl hoher Kerbschlagzähigkeit mit hervorragenden mechanischen Eigenschaften erhält.
Übrigens ist in den Transactions of the Institute of Welding, Dezember 1953, S. 154 bis 166, ein Berieht
über die Schweißbarkeit von Baustählen hoher Zugfestigkeit des britischen Hüttenmannes L. R e e ν e
abgedruckt; danach erfolgt bei der Erzeugung eines Stahls mit der hohen Zugfestigkeit von etwa 60 kg/mm2
nach dem Auswalzen oder nach dem Normalglühen ein Anlassen bei der Temperatur von 65O0C. Die
in diesem Bericht erwähnte Wärmebehandlung ist jedoch eine Kombination schon bekannter Verfahren.
Die vorliegende Erfindung dagegen faßt die Wirkung des beschleunigten Abkühlens bei einer Zwischenabkühlgeschwindigkeit
ins Auge, mit anderen Worten die Verbesserung der Kerbschlagzähigkeit und der Dehnbarkeit infolge der Bildung feinen Ferrits und
Perlite, die Wirkung des Wiederherstellungsphänomens und des Spannungsfreiglühens infolge des
Glühens bei niedriger Temperatur sowie weitere ausgezeichnete Effekte, die durch die Umwandlung
des Mikrogefüges zustande kommen.
Man kann also nach dem neuartigen erfindungsgemäßen Wärmebehandlungsverfahren einen Stahl
hoher Kerbschlagzähigkeit erhalten, was durch bloßes Anlassen nach dem Walzen oder dem Normalglühen
nicht möglich war. Die Stähle Nr. 1, 2, 3 und 4 sind Beispiele für die erfindungsgemäßen Verbesserungen,
und die denselben verliehenen mechanischen Eigenschäften konnten bisher nur durch Härte- und
Anlaßvorgänge erzielt werden. Angesichts der obenerwähnten Vorteile ist es wohl klar, daß die erfindungsgemäße
Wärmebehandlung einen überraschenden Erfolg bei der Herstellung von Stählen mit der
hohen Zugfestigkeit von mehr als 50 kg/mm2 haben
kann.
Hinsichtlich der Schweißbarkeit des nach der vorliegenden Erfindung vergüteten bzw. wärmebehandelten
Stahls ist zu bemerken, daß beim Kommerel-Test, wie aus der F i g. 7-1 hervorgeht, bei
der Temperatur von 6O0C keine Rißbildung auftritt,
während beim Kinzel-Test bei der Temperatur von — 6O0C die horizontale Schrumpfung einen Wert
von etwa 1% aufweist.
Tabelle 3
Testergebnisse der I.I.W.-Schweiß-Maximalhärte
Testergebnisse der I.I.W.-Schweiß-Maximalhärte
Stahl
Nr.
3
4
Grundmetallhärte
HV
HV
Normalisiert,
beschleunigt
beschleunigt
gekühlt
und geglüht
und geglüht
201
247
262
247
262
Maximale Härte in dem von der
Hitze erfaßten Querschnitt
RV
Normalisiert,
beschleunigt
gekühlt und bei
5000C 1 Stunde
lang geglühlt
306
333
376
333
376
Normalisiert
und
beschleunigt
gekühlt
gekühlt
314
348
401
348
401
Die Testergebnisse des I.I.W.-Schweiß-Maximalhärtetests
mit den Stählen Nr. 2, 3 und 4 sind in der vorstehenden Tabelle 3 angeführt, woraus hervorgeht,
daß die Maximalhärte an der Schweißstelle des Stahls, welcher einem Glühen bei niedriger Temperatur
unterzogen wurde, niedriger ist als bei dem Stahl, welcher lediglich beschleunigt gekühlt wurde,
was ebenfalls beweist, daß die Schweißbarkeit des
ersteren besser ist als die des letzteren. Außerdem beläuft sich die Maximalhärte selbst bei dem Stahl
Nr. 4 mit einer Zugfestigkeit von etwa 80 kg/mm2 auf 376. Demzufolge ist die Schweißbarkeit dieser
Stähle so ausgezeichnet, daß man dieselbe bei der Beurteilung der mechanischen Eigenschaften un-
10
bedingt in Betracht ziehen muß. Es geht also aus den Testergebnissen über die Schweißbarkeit der Stähle
deutlich hervor, daß die erfindungsgemäße Wärmebehandlung bei der Erzeugung eines Stahles hoher
Zugfestigkeit und hoher Kerbschlagzähigkeit von sehr großer Wirkung ist.
Tabelle 4 Chemische Analysen der Stähle WEL-TEN 60 der Yawata Iron & Steel Comp., Ltd.
Stahl | C | Si | Mn | P | S | Cr | Ni | V |
A B |
0,16 016 |
0,55 0 55 |
1,30 1 30 |
0,04 004 |
0,04 004 |
0,40 0 40 |
060 | 0,15 015 |
Mechanische Eigenschaften
eines WEL-TEN-60-Stahls der
Yawata Iron & Steel Comp., Ltd.
Streck grenze kg/mm2 |
Zug festigkeit kg/mm2 |
Dehnung: CL = 200 0/ /0 |
Charpy-Test Kerbschlag V-Kerbe mkg/cm2 |
über 46 | über 60 | über 16 | über 6,0 (00C) |
Testergebnisse der mechanischen Eigenschaften
und der Schweißbarkeit von WEL-TEN-60-Stählen der Yawata Iron & Steel Comp., Ltd.
Stahl | Streck | Zug | Dehnung: | Charpy-Test |
Nr. | grenze | festigkeit | GL = 200 | V-Kerbe |
kg/mm2 | kg/mm2 | % | mkg/cm2 | |
1 | 49,2 | 60,9 | 23,5 | 23,5 |
2 | 52,9 | 63,9 | 22,0 | 27,2 |
3 | 56,7 | 68,5 | 19,5 | 22,0 |
Maximalhärte
I.I.W HV
Belastung:
10 kg
339
336
348
348
Kommerei-Test
+ 20''C (-30X)
+ 20''C (-30X)
Winkel des
Anrißbeginns
Anrißbeginns
> 120° (90)
> 120° (80)
> 120° (60)
Winkel des
Biegebruchs
Biegebruchs
> 120° (120)
> 120° (120)
> 120° (75)
Tekken-Test Rißbildung
in%,
magnetische Prüfung
0
0
Eine Anwendung des neuartigen erfindungsgemäßen Wärmebehandlungsverfahrens auf den Stahl
WEL-TEN 60 mit der hohen Zugfestigkeit von 60 kg/mm2, einem neuen Produkt der Yawata
Iron & Steel Company, Ltd., wird nachstehend beschrieben.
Eine vorläufige Übersicht der chemischen Analyse und der mechanischen Eigenschaften der WEL-TEN-60-Stähle
findet sich in den vorstehenden Tabellen 4 und 5. Trotz der geringen Anteile an Legierungselementen hat der Stahl doch eine Zugfestigkeit von
mehr als 60 kg/mm2 und besitzt eine ausgezeichnete
Schweißbarkeit.
Der Stahl WEL-TEN 60 wird hergestellt in einem Wärmebehandlungsverfahren, wobei zunächst ein
Stahlausgangsmaterial nach dem Normalglühen bei einer Temperatur von 9500C einem beschleunigten
Abkühlen ausgesetzt wird, und zwar um etwa 5° C je Sekunde innerhalb eines Temperaturbereiches von
900 bis 6500C, worauf das Material in Luft gekühlt und schließlich bei einer Temperatur von 45O0C
geglüht wird. Die Testergebnisse für die mechanischen Eigenschaften und die Schweißbarkeit des so behandelten
Stahls sind in der Tabelle 6 angegeben. Wie aus der letzteren deutlich hervorgeht, ist trotz
der hohen Zugfestigkeit von mehr als 60 kg/mm2 für den WEL-TEN-60-Stahl, der nach dem erfindungsgemäßen
Verfahren vergütet wurde, der Charpy-Kerbschlagtestwert bei 00C auf einer Höhe von
mehr als 20 mkg/cm2, was ein Beweis für die hohe Kerbschlagzähigkeit ist. Bisher glaubte man, daß
eine derart hohe Kerbschlagzähigkeit nur durch Härten und Anlassen erreicht werden konnte. Daß
diesem Stahl mit einem Gefüge aus feinem Ferrit und Perlit solche ausgezeichneten mechanischen Eigenschaften
verliehen werden konnten, ist der neuartigen, auf neuen Gedanken beruhenden erfindungsgemäßen
Wärmebehandlungstechnik zu verdanken.
45 II. Anwendung der vorliegenden Erfindung auf
gewöhnliche Baustähle
gewöhnliche Baustähle
Einige Muster gewöhnlicher Baustähle, die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren vergütet wurden,
sind nachstehend angegeben. Die chemische Zusammensetzung und die mechanischen Eigenschaften
der Stähle, die nach dem Wateten einem beschleunigten Abkühlen unterzogen wurden, sind in den Tabellen 7
und 8 angeführt:
Chemische Analyse der zu testenden
gewöhnlichen Baustähle
gewöhnlichen Baustähle
Stahl | C | Mn | Si | ρ | S |
Nr. | 0,13 | 1,08 | 0,25 | 0,017 | 0,016 |
5 | 0,13 | 1,36 | 0,38 | 0,016 | 0,016 |
6 | 0,12 | 0,82 | 0,22 | 0,014 | 0,025 |
7 | 0,12 | 0,84 | 0,24 | 0,014 | 0,018 |
8 | |||||
«09 597/300
Geschwindigkeiten der beschleunigten Abkühlung und mechanische Eigenschaften
der so behandelten gewöhnlichen Baustähle
Platten | Abkühltemperatur | C | nach dem | Abkühl | Charpy-Test | Charpy-Test | Zugfestigkeitstest | Streck | Zug | % | |
Stahl | stärke | Kühlen | geschwin | bei 00C | bei O0C | grenze | festigkeit | 31,5 | |||
Nr. | mm | vor dem | 640 | digkeit | Kerbschlag | faseriger Bruch | kg/mm2 | kg/mm2 | 30,0 | ||
39,5 | Kühlen | 695 | °C/Sek. | mkg/cm2 | % | 29,9 | 46,3 | 29,5 | |||
5 | 36,0 | 895 | 749 | 2,3· | 9,03 | 11,7 | 31,6 | 48,8 | 30,0 | ||
6 | 32,5 | 875 | 685 | -2,1 | 7,57 | 6,7 | 28,8 | 42,8 | |||
7 | 31,2 | 910 | 1,7 | 6,28 | 37,0 | 26,6 | 42,5 | ||||
8 | 860 | 1,9 | 10,46 | 73,3 | |||||||
Wenn man diese Stähle bei niedriger Temperatur glüht, dann bemerkt man wohl eine geringe Zunahme
der Dehnung und auch der Streckgrenze, aber eine Änderung der Einschnürung ist kaum zu beobachten.
Die Beziehung zwischen dem Glühen bei niedriger Temperatur und den dadurch herbeigeführten statischen
mechanischen Eigenschaften ergibt sich aus den F i g. 8-1, 8-2 und 8-3.
Die Ergebnisse des Kerbschlagversuches bei der Temperatur von 00C sind aus den F i g. 9-1 und 9-2
ersichtlich; die Kerbschlagwerte werden durch das Glühen bei niedriger Temperatur, also entweder
bei 400 oder bei 5000C etwas verbessert. Ebenso
bemerkt man, daß die faserigen Brüche durch die erfindungsgemäße Wärmebehandlung etwas verbessert
werden.
Bei Anwendung der erfindungsgemäßen Wärmebehandlung auf den Stahl, welcher einem Normalglühen
und dann dem beschleunigten Abkühlen unterworfen wurde, werden — wie aus der F i g. 10
ersichtlich ist — die Ergebnisse des Zugfestigkeitsversuches kaum beeinflußt. Was jedoch die Kerbschlagzähigkeit
und den faserigen Bruch anbelangt, beispielsweise bei einer Temperatur von —40° C,
so werden dieselben durch das Glühen bei niedriger Temperatur, nämlich bei 4000C auf die Dauer von
1 Stunde und dann Abkühlen in Luft, merklich verbessert, wie aus den Fig. 11-1 und 11-2 hervorgeht.
■Weiterhin zeigen die F i g. 12-1 und 12-2 die Beziehung zwischen den Tr 15 — und den Trs — übergangstemperaturen
einerseits und dem Glühen bei niedriger Temperatur andererseits, d. h., die Ubergangstemperaturen
sind bei einer Glühtemperatur von 4000C am niedrigsten.
Wie aus vorstehendem hervorgeht, kann man durch die neuartige erfindungsgemäße Wärmebehandlung
sowohl die Dehnbarkeit als auch die Kerbschlagzähigkeit gewöhnlicher Baustähle genau
so wirksam verbessern wie bei Stählen hoher Zugfestigkeit und sonstigen niedrig legierten Baustählen.
Es ist daher ersichtlich, daß sich das erfindungsgemäße Verfahren auch für gewöhnlichen Stahl eignet.
Claims (1)
- Patentanspruch:.Verfahren zur Herstellung von Stahl hoher Zugfestigkeit und Kerbschlagzähigkeit durch beschleunigtes Abkühlen eines Stahls mit weniger als 0,3% Kohlenstoff, weniger als 0,5% Silicium und weniger als 1,5% Mangan im Temperaturbereich von 550 bis 12000C mit nachfolgender Abkühlung, dadurch gekennzeichnet, daß der Stahl innerhalb des Temperaturbereiches über einen Bereich von mehr als 100°C mit einer Abkühlgeschwindigkeit von 1 bis 10°C/Sekunde abgekühlt, auf einer ,Temperatur von 350 bis 650° C über einen Zeitraum von 30 bis 90 Minuten gehalten und anschließend an der Luft abgekühlt wird.In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 881 354, 926074;
britische Patentschrift Nr. 252 420.Hierzu 2 Blatt Zeichnungen809 597/300 8.68 © Bundesdruckerei Berlin
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1275559X | 1958-08-25 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE1275559B true DE1275559B (de) | 1968-08-22 |
Family
ID=14962913
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DEY368A Pending DE1275559B (de) | 1958-08-25 | 1959-08-25 | Verfahren zur Herstellung von Stahl hoher Zugfestigkeit und Kerbschlagzaehigkeit |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE1275559B (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2124994A1 (de) * | 1970-05-20 | 1971-12-02 | Sumitomo Metal Ind | Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung starker, zähfester Stahlplatten |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB252420A (en) * | 1925-01-26 | 1926-05-26 | Francis Grimshaw Martin | Improvements in or connected with the manufacture of steel plates, sections, and thelike |
DE881354C (de) * | 1944-07-08 | 1953-06-29 | Oberhuetten Vereinigte Obersch | Verfahren zum Vergueten von legierten und unlegierten Staehlen untereutektoider Zusammensetzung |
DE926074C (de) * | 1941-10-26 | 1955-04-04 | Oberhuetten Vereinigte Obersch | Verwendung von nach Patent 753198 behandelten Staehlen |
-
1959
- 1959-08-25 DE DEY368A patent/DE1275559B/de active Pending
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB252420A (en) * | 1925-01-26 | 1926-05-26 | Francis Grimshaw Martin | Improvements in or connected with the manufacture of steel plates, sections, and thelike |
DE926074C (de) * | 1941-10-26 | 1955-04-04 | Oberhuetten Vereinigte Obersch | Verwendung von nach Patent 753198 behandelten Staehlen |
DE881354C (de) * | 1944-07-08 | 1953-06-29 | Oberhuetten Vereinigte Obersch | Verfahren zum Vergueten von legierten und unlegierten Staehlen untereutektoider Zusammensetzung |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2124994A1 (de) * | 1970-05-20 | 1971-12-02 | Sumitomo Metal Ind | Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung starker, zähfester Stahlplatten |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE60033498T2 (de) | Heissgetauchtes galvanisiertes stahlblech mit hoher festigkeit und hervorragenden eigenschaften beim umformen und galvanisieren | |
DE60024672T2 (de) | Stab- oder drahtprodukt zur verwendung beim kaltschmieden und herstellungsverfahren dafür | |
DE69901345T2 (de) | Einsatzstahl mit hoher anlasstemperatur, herstellungsverfahren für diesen stahl und werkstücke aus diesem stahl | |
DE4040355C2 (de) | Verfahren zur Herstellung eines dünnen Stahlblechs aus Stahl mit hohem Kohlenstoffgehalt | |
DE60300561T3 (de) | Verfahren zur Herstellung eines warmgewalzten Stahlbandes | |
DE69418565T2 (de) | Wärmeunbehandelter stahl zum warmschmieden, verfahren zur herstellung eines daraus hergestellten schmiedestückes und schmiedestück | |
DE3541792C2 (de) | Verwendung eines Cr-Mo-V-Stahls | |
DE1558720B1 (de) | Verfahren zur herstellung eines kalt gewalzten stahlbleches mit ausgezeichneter tiefziehfaehigkeit und duktilitaet | |
DE2427038A1 (de) | Nichtrostender stahl und verfahren zu seiner herstellung | |
EP1052296B1 (de) | Verwendung eines Stahls zur Herstellung von Panzerblech | |
DE3616518C2 (de) | ||
DE3528537A1 (de) | Verfahren zur herstellung von stahl hoher festigkeit und zaehigkeit fuer druckbehaelter | |
DE1508450A1 (de) | Thermomechanische Behandlung von Stahl | |
DE69107439T2 (de) | Hochfester rostfreier Stahl mit guten Zähigkeitseigenschaften, und Verfahren zu seiner Herstellung. | |
DE1905473B2 (de) | Verfahren zur herstellung eines hochfesten, bainitischen schweissbaren baustahles | |
DE2326882A1 (de) | Verfahren zum erzeugen eines hochfesten stahls mit geringer neigung zum verzoegerten bruch | |
DE1433699A1 (de) | Schweissbarer zaeher Stahl,der im wesentlichen aus Chrom und Mangan besteht,und Verfahren zu seiner Herstellung | |
DE1275559B (de) | Verfahren zur Herstellung von Stahl hoher Zugfestigkeit und Kerbschlagzaehigkeit | |
DE1533252B1 (de) | Niedriglegierter stahl hoher kerbzaehigkeit fuer geschweisste konstruktionen, die dem korrodierenden einfluss von schwefelwasserstoff ausgesetzt sind | |
DE69214421T2 (de) | Rohfabrikate grosser Länge für Herstellungsverfahren durch Kaltumformen, insbesondere für Kaltstauchen von formgebend bearbeitete Erzeugnisse wie Bolzen, und Verfahren zur Herstellung dieser kaltgeformten Gegenstände | |
DE2028149A1 (de) | Hochfeste, schweißbare Titanlegie rungen | |
DE2118697C3 (de) | Verfahren zur Herstellung eines hochfesten, kohlenstoffarmen Baustahles mit guter Schweißbarkeit | |
DE2433512A1 (de) | Verfahren zum herstellen geformter teile | |
DE1807992B2 (de) | Wärmebehandlungsverfahren zur Erzielung eines bainitischen Gefüges in einem hochfesten Stahl | |
DE1458464C3 (de) | Anwendung eines Wärmebehandlungsund Reckalterungs verfahrens auf einen Stahl |