DE1758775C - Verwendung von kaltgezogenem Stahl draht fur die Tauchaluminierung - Google Patents
Verwendung von kaltgezogenem Stahl draht fur die TauchaluminierungInfo
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Description
Diese Erfindung betrifft die Verwendung von kaltgezogenem Kohlenstoffstahl-(0.50% bis 1,0% C)-Drahl
mit bestimmter Zusammensetzung und hoher Festigkeit zur Herstellung tauchaluminierter Drähte.
Drähte, die nach dem Ziehen höheren Tomperalurun unterworfen werden, erleiden oft eine wesentliche
und für ihre Verwendung in der Praxis sehr unangenehme Abnahme ihrer Zugfestigkeit. Eine
derartige Verschlechterung der Zugfestigkeit tritt des öfteren bei der Herstellung von Stahldraht auf, der
als Kern bei einem mehrdrähtigen, elektrischen AIuminiumleiler verwendet wird, des Typs, wie er bei
elektrischen Freileitungen zum Einsatz gelangt. Zur Verringerung der Korrosion derartiger Leiter ist
es üblich, eine Aluminiumbeschichtung auf dem Stahl- «5 kern anzubringen, Üblicherweise mittels Durchleiten
des Kerndrahtes durch ein Bad von geschmolzenem Aluminium, das auf einer Temperatur von 649 bis
700" C gehalten wird. Ein solches Verfahren kann das Absinken der Zugfestigkeit eines herkömmlichen.
kaltgezogenen Kohlenstoffslahldrahtes von einem Wert von ungefähr über 207 kg/mm2 auf einen Wert
unter 134 kg/mm2 zum Ergebnis haben. Der letztgenannte
Wert liegt bedenklich nahe an der Minimalzugfestigkeit, die von Stahlkerndrähten von mehrdrähtigen
Aluminiumleilern, stahlverstärkt nach dem Stand der Technik, gefordert wird. Wegen des Festigkeitsverlustes,
der sich aus dem Anlassen bzw. Glühen aus Anlaß bei der Beschichtung der Stahldrähte in
einem Bad von geschmolzenem Aluminium oder anderen Metallen ergibt, wurden bisher Versuche
unternommen, eine ausreichende Festigkeit des beschichteten Drahtes dadurch zu erreichen, daß man
den Kohlenstoffgehalt des Drahtes erhöht; da jedoch die Erhöhung des Kohlenstoffgehaltes von einer Abnähme
der Leitfähigkeit begleitet ist, mußte solchen Versuchen zur Herstellung völlig zufriedenstellender
Ergebnisse der Erfolg versagt bleiben.
Die vorliegende Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, einen Drahtwerkstoff vorzuschlagen, bei dem
der Abfall der Zugfestigkeit, der durch das Glühen der kaltgezogenen Kohlenstoffstahldrähte bei Temperaturen,
wie sie bei der Tauchaluminierung auftreten, hervorgerufen wird, vermindert ist und der,
nachdem er einem solchen Glühen bzw. Anlassen oder Enthärten unterworfen wurde, eine Zugfestigkeit
aufweist, die wesentlich höher liegt als die der ähnlich behandelten, herkömmlichen Drähte.
Es wurde nun gefunden, daß die Abnahme der Zugfestigkeit, die sich aus der Behandlung des kaltgezogenen
KohlensioiTstahldrahtes bei Temperaturen um 4300C und darüber hinaus ergibt, wesentlich
verringert werden kann, wenn man dem Stahl einen geringen Anteil eines geeigneten Legierungsmetalls
einverleibt.
Von den Legierungsmetallen, die diese Wirkung aufweisen und die mehr oder weniger häufig in Stählen
verwendet werden, nämlich Nickel, Silicium, Aluminium, Zirkonium, Mangan, Chrom, Wolfram,
Molybdän, Vanadin, Niob, Titan, Kupfer und Blei, werden solche bevorzugt, die zu den Gruppen VB
und VI B des Periodensystems der Elemente gehören und eine größere Neigung als Eisen zur Bildung von
Carbiden in Kohlenstoffstählen aufweisen. Solche Metalle sind Chrom, Wolfram, Molybdän, Vanadin
und Niob. Aus Vereinfachungsgründen werden diese fünf Metalle nachfolgend als karbidbildende Metalle
Ea wird daher gemäß Erfindung die Verwendung eines niedriglegierten Stahles, bestehend aus 0,5 bis
1.0% Kohlenstoff, nicht Über 1,5% Mangan, nicht
Über 1,0% Silicium, aowie 0.03 bis 0.5% der Elemente
Chrom. Wolfram. Molybdän. Vanadin, Niob einzeln oder zu mehreren. Rest Eisen und Verunreinigungen,
als kaltgezogener Draht für die Tauchaluminierung bei Temperaturen im Bereich von 430 und 700" C
vorgeschlagen.
Die Zusammensetzung des kaltgezogenen Kohlenstoffstahldrahtes, zu welchem das karbidbUderide
Metall zugegeben wird, sollte zur Hochdrahtfestigkeit wenigstens 0,50% Kohlenstoff und für die erforderlichen
Kaltzieheigenschaften nicht mehr als 1.0% Kohlenstoff enthalten.
Wie in den nachfolgenden Beispielen angegeben, kann der Stahl weiterhin kleine Mengen an Mangan
und Silicium enthalten, die von dem Stahlhersteller aus Gründen zugegeben werden, die mit der Herstellung
und Bearbeitung des Stahles in·Zusammenhang stehen. Die Stähle, die bei der vorliegender.
Erfindung Verwendung finden, umfassen zusätzliche Bestandteile von Mangan in Mengen nicht über
1,5% und Silicium in Mengen nicht über 1,0%. Der Stahl kann weiterhin geringe Mengen von Verunreinigungen
enthalten, wie sie üblicherweise bei der Stahlherstellung auftreten, und die Formulierung
»Rest Eisen und Verunreinigungen«, wie sie im Anspruch verwendet wird, ist entsprechend auszulegen.
In manchen Fällen kann der Gehalt eines karbidbildenden Metalls in dem Stahl des geglühten Drahtes
eine Wirkung hervorrufen, die der Wirkung entgegengesetzt ist, die der Stahl vor dem Glühen des
Drahtes aufweist. Beispielsweise verringert in einem Stahl von Kerndrahtqualität die Zugabe von 0,08%
Vanadin die Zugfestigkeit von 199 auf 178 kg/mm2 in dem Draht beim Kaltziehen, erhöht aber die Zugfestigkeit
von 132 auf 138 kg/mm2 in dem Draht, wenn er 10 Sekunden bei 6660C geglüht wird. Bei
einem anderen Kerndrahtstahl verringert die Zugabe von 0,33% Molybdän die Zugfestigkeit des ungeglühten,
kaltgezogenen Drahtes von 209 auf 182 kg/mm2, erhöht aber die des geglühten Drahtes
von 137 auf 142 kg/mm2.
Die Wirkung der karbidbildenden Elemente bei der Verunreinigung des Verlustes an Zugfestigkeit
infolge des Glühens wird ausgeprägter, wenn die Dauer des Glüharbeitverfahrens erhöht wird. Das
ist aus der nachfolgenden Tabelle zu ersehen, die die Wirkungen der verschiedenen Glühzeitdauer bei einer
Temperatur von 6660C bei Kohlenstoffstahldrähten, die miteinander identisch sind, ausgenommen im
Hinblick auf das Vorhandensein oder die Abwesenheit des karbidbildenden Metalls, aufzeigen.
Dauer des Glühens
Kein Glühen
2 Sekunden
10 Sekunden
60 Sekunden
Draht mit 0,08% V
kg/mm2
kg/mm2
178
142
138
128
142
138
128
Draht ohne V
kg/mm2
kg/mm2
199
136
132
117
136
132
117
Die durch die erfindungsgemäße Verwendung der niedriglegierten Stähle erreichbaren Vorteile werden
noch ausgeprägter, wenn die Glühtemperaturen erhöhl werden. So ergeben wechselnde Temperaturen, die
wHhrend eines IQ-Sekunden-GiUhens von zwei Drähten
beibehalten werden, die einender gleich sind, ausgenommen hinsichtlich der Gegenwart oder Ab-Wesenheit
des karbidbildenden Metalls die nach· folgenden Ergebnisse:
GlUhlcmporolur | Drnhl mit 0.20% V | Draht ohne V |
kg/mm1 | kg/mm1 | |
Kein GlUhen | 200 | 208 |
427° C | 195 | 192 |
482" C | 190 | 178 |
666" C | 157 | 139 |
In den nachfolgenden Beispielen werden die Wirkungen
aufgezeigt, die sich bei einem kaltgezogenen Draht durch die Zugabe verschiedener Anteile unterschiedlicher
karbidbildender Metalle bei unterschiedlichen Basisstählen ergeben. In den Beispielen 1 bis 5
wurde der verwendete Draht von einem Ausgangsstab mit einer Stärke von 5,556 mm auf einen Durchmesser
von 2,66 mm gezogen; im Beispiel 6 wurde der Draht von einem Ausgangsstab der gleichen
Größe auf einen Durchmesser von 2,03 mm gezogen, und in den gesamten Beispielen ist die für den geglühten
Draht angegebene Festigkeit diejenige, welche dieser nach dem Glühen bei einer Temperatur von
666° C während einer Zeitdauer von 10 Sekunden aufweist.
Zugegebenes Metall: 0.33% Mo
ίο Legierungsstahldraht.
Beispiel 4
Basisstahl:
0,74% C
0,67% Mn
0,28% Si
Zugegebenes Metall:
0,36% Cr
0,36% Cr
Basisstahldraht
Legierungsstahldraht.
Beispiel 5
Basisstahl:
Basisstahl:
0,72% C
0,66% Mn
0,25% Si
Beispiel t
Basisstahl:
Basisstahl:
0,76% C
0,79% Mn
0,28% Si
Zugegebenes Metall:
0,08% V
0,08% V
Basisstahldraht
Legierungsstahldraht.
Basisstahl:
0,79% C
0,77% Mn
0,31% Si
0,79% C
0,77% Mn
0,31% Si
Zugegebenes Metall:
0,20% V
0,20% V
Basisstahldraht
Legierungsstahldraht.
Beispiel 3
Basisstahl:
Basisstahl:
0,78% C
0.66% Mn
0,23% Si
Zugfestigkeil
Zugegebenes Metall:
0,17% W
0,17% W
Basisstahldraht
Legierungsstahldraht.
vordem Glühen kg/mm2
nach dem Glühen kg/mnr
199
178
209 200
Basisstahl:
0,74% C
0,67% Mn
0,28% Si
0,74% C
0,67% Mn
0,28% Si
Zugegebenes Metall:
0.05% Nb
0.05% Nb
Basisstahldraht
Legierungsstahldraht...
Zugfc*ugk«it
vor dem Glühen
209
182
182
199
203
203
189
189
189
221
223
223
nach dem Glühen kg !mmJ
137
142
142
132
142
136
139
139
136
139
139
132 138
139 157
Irgendeines der karbidbildenden Metalle kann entweder allein oder zusammen mit einem anderen oder
anderen zur Bildung von Legierungen eingesetzt werden, die man gemäß der vorliegenden Erfindung
verwenden kann. Das Zulegieren eines karbidbildenden Metalls oder solcher Metalle in einem so
geringen Verhältnis wie 0,03% schafft einen erkennbaren Nutzen gegenüber der Verringerung des Zugfestigkeitsverlustes,
den der kaltgezogene Kohlen-. stoffstahldraht erleidet, wenn er Anlaß- bzw. Glühtemperaturen
unterworfen wird. Gewöhnlich jedoch wird vorgezogen, daß der Gehalt eines solchen Metalls
oder von Metallen wenigstens 0,10% ist. Es darf erwartet werden und es wird dies für Vanadin in den
obigen Beispielen 1 und 2 aufgezeigt, daß sich der Umfang des sich aus der Verwendung dieser Erfindung
ergebenden Nutzens mit der Erhöhung des Anteils des karbidbildenden Metalls oder der Metalle
erhöht; jedoch wird aus Kostengründen und — in manchen Fällen — wegen der Entstehung von unerwünschten
Nebenwirkungen eine praktische Grenze von 0.50% Tür einen solchen Anteil gesetzt. In den
1
775 \
meisten Füllen wird ein Anteil, der nicht größer als 0,40% ist, bevorzugt. Unter Berücksichtigung der
Wirksamkeit des Legierungsmetalls im Hinblick auf die Verringerung des Verlustes an Zugfestigkeit,
der Verfügbarkeit und der Kosten und der Art der auftretenden Nebenwirkungen, ist Vanadin wahrscheinlich
das wünschenswerteste Legierungsmetall, wonach Molybdän und Chrom folgen. Unter den
beiden letzteren Metallen wird Molybdän bevorzugt; dies deshalb, weil, obgleich ein Vergleich in den obigen
Beispielen 3 und 4 zeigt, daß Chrom wirksamer als Molybdän ist, relativ hohe Prozentsätze an Chrom
eine nachteilige Wirkung auf die Ziehbarkeit des Drahtes haben.
Wie oben angegeben, ist die Erfindung besonders brauchbar für die Verwendung eines kaltgezogenen
Drahtes für die Beschichtung mit Aluminium mittels Durchleiten durch ein Bad dieses geschmolzenen
Metalls, der als Stahlkerndraht in einem stahlverstärkten Aluminiumleiter verwendet werden soll.
Es ist auf Grund der obigen Beispiele festzuhalten,' duß in jedem Fall der Draht mit Zugabe von karbidbildendem
Metall, nach einer 10 Sekunden langen Glühung bei 6660C, eine Zugfestigkeit hatte, die merklich
größer war als die eines in ähnlicher Weise geglühten Drahtes derselben Zusammensetzung, ausgenommen,
daß das karbidbildende Metall weggelassen wurde. Der Verlust an Zugfestigkeit, ausgedrückt
in Prozent, war in jedem Fall und bei jedem Stahllegierungsdrahi geringer als bei dem entsprechenden
Basismetalldraht, sogar in solchen Fällen wie in den Beispielen 4 und 5, wo die Zugabe des
karbidbildenden Metalls entweder von erhöhter (Beispiel 4) oder ohne wesentliche Wirkung (Beispiel 5)
auf die Zugfestigkeit des nicht geglühten Basismetalldrahtes war. Im Durchschnitt erleiden die Basis-
metalldrHhte als Ergebnis des Anlaßverfahrens einen
Verlust an Zugfestigkeit in Höhe von 34,2%, wöhrend die Stahllegierungsdröhte nur einen Verlust von 27,3%
erleiden. Wahrend der absolute Gewinn von 2,11 kg/mm2, wie er im Beispiel 6 erreicht wird, relativ
gering zu sein scheint, ist er nichtsdestoweniger von Bedeutung im Hinblick auf die Talsache, daß
130 kg/mm2 etwa der für einen Kerndraht von slahlverstärkten
Aluminiumleitern zulässigen minimalen Zugfestigkeit entsprechen. Es erhöht daher der Gewinn
von diesen 2,11 kg/mm2 den Spielraum über
dem Minimum um ein Drittel. Im Falle von Beispiel 5, wo der absolute Gewinn ebenso gering ist, wurde der
Spielraum über dem Minimum um ungefähr 44% erhöht.
Claims (2)
1. Verwendung eines
bestehend aus
bestehend aus
niedriglegierten Stahls,
0,5 bis 1,0% Kohlenstoff,
nicht über 1,5% Mangan,
nicht über 1,0% Silicium
sowie
0,03 bis 0,5% der Elemente Chrom, Wolfram, Molybdän, Vanadin, Niob,
einzeln oder zu mehreren,
Rest Eisen und Verunreinigungen,
als kaltgezogener Draht Für dieTauchalurninierung
bei Temperaturen im Bereich von 430 und 700° C.
2. Verwendung eines niedriglegierten Stahles
nachAnspruch 1,der jedoch 0,10bisO,50% Chrom, Wolfram, Molybdän, Vanadium, Niob, einzeln
oder zu mehreren, enthält, für den Zweck nach Anspruch 1.
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