DE977847C

DE977847C - Verwendung von Staehlen als Werkstoff fuer Panzerbleche oder -platten

Info

Publication number: DE977847C
Application number: DEH55084A
Authority: DE
Inventors: Walther Dr-Ing Dick; Rudolf Dr-Ing Graef; Karl Loek; Werner Dr-Ing Neuhaus
Original assignee: Huettenwerk Oberhausen AG
Current assignee: Huettenwerk Oberhausen AG
Priority date: 1965-02-07
Filing date: 1965-02-07
Publication date: 1971-09-02

Description

Verwendung von Stählen als Werkstoff für Panzerbleche oder -platten Die Erfindung bezieht sich auf Panzerbleche oder Panzerplatten mit hoher Beschußsicherh.eit und gleichzeitig guter Schweißbarkeit.
Es sind zahlreiche Vorschläge bekanntgeworden, beschußsichere Panzerplatten herzustellen. Beschußsicherheit bedeutet entsprechend hohe Festigkeit bei hinreichender Mindestzähigkeit. Die Beschußsicherheit konnte bei Stählen von geeigneter Festigkeit durch Zusatz entsprechender Mengen von relativ teuren Legierungselementen, hauptsächlich Chrom, Nickel und Molybdän, erreicht werden; diese Stähle zeigen allerdings häufig keine befriedigende Schweißbarkeit. Strebte man wiederum gute Schweißbarkeit an, was vor allem durch Senkung der Kohlenstoffgehalte dieser Stähle erreicht werden konnte, so wiesen diese Stähle eine ins Gewicht fallende Einbuße an Beschußsicherheit auf. - Insbesondere ist eine Stahllegierung für Panzerbleche mit hohem Beschußwiderstand bekannt, bestehend aus 0;15 bis 60% Kohlenstoff, 0,50 bis 2,0%' Chrom, 0,50 bis 2% Molybdän, 1,0 bis 2,51% Silizium, bis zu 5% Nickel, Rest Eisen und Verunreinigungen, wobei ein bestimmtes Verhältnis zwischen Chrom, Silizium und Molybdän einzuhalten ist, nämlich so, daß die Summe der jeweiligen Chrom- und Molybdängehalte gleich oder größer als der Siliziumgehalt und der Molybdängehalt gleich oder größer als der Chromgehalt ist. Stähle dieser Art zeichnen sich auch durch eine verhältnismäßig gute Schweißbarkeit aus und sind als Chrom-, molybdän- bzw. chrom-nickel-molybdänlegierte Panzerbleche mit einer Festigkeit von 130 bis 200 kg/mm bekannt. Es handelt sich jedoch um durch hohe Gehalte an edlen Legierungselementen aufwendige Legierungen.
Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, Panzerbleche und Panzerplatten zu schaffen, die zwar einwandfreie Beschußsicherheit und gute Schweißbarkeit aufweisen, aber mit wesentlich geringeren Gehalten an edlen Legierungselementen herstellbar sind. - Zwar ist es bekannt, daß Panzerplattenstähle durch Zugabe von kornverfeinerten Elementen, wie Vanadin oder Zirkon, in bezug auf Zähigkeit und Beschußfestigkeit verbessert werden können, jedoch trägt diese Kenntnis allein zur Lösung der Erfindungsaufgabe nichts bei.
Gegenstand der Erfindung ist hauptsächlich die Verwendung von Stählen mit Gehalten an C = 0,10 bis 0,25 0/0 Si = 0,5 bis 1,0% Mn= 0,5 bis 1,0% P = max 0,015% S = max 0,020% N = 0,01 bis 0,025 0/0 Al = 0,04 bis 0,08% Cr = 0,50 bis 1,00% Mo = 0;20 bis 0,40% B = 0,0010 bis 0,005% Zr = 0,03 bis 0,20% in denen die Gehalte an Chrom, Molybdän, Bor, Zirkon, Aluminium und Stickstoff so aufeinander abgestimmt sind, daß der Molybdängehalt sich auf etwa die Hälfte des Chromgehaltes beläuft, die Summe der Gehalte an Bor und Zirkon mindestens 13% der Summe der Gehalte an Aluminium, Chrom und Molybdän beträgt und der Stickstoffgehalt den zehnten Teil der Summe, der Gehalte 10n Bor und Zirkon nicht unterschreiten soll, als Werkstoff für Panzerbleche oder -platten, deren Vorprodukte, nämlich Blöcke und Brammen, so verformt werden, daß das Verformungsverhältnis in den beiden Achsen parallel zur Blechoberfläche in den Grenzen von 2 :1 bis 0,6 :1 gehalten wird und die Walztafeln im Temperaturbereich von 700 bis 200° C mit einer Geschwindigkeit von höchstens 8° C/h, im Bereich von 450, bis 250° C mit einer Geschwindigkeit von höchstens 5° C/h abgekühlt werden, woraufhin im Temperaturbereich von 900 bis 970° C eine Glühung vorgenommen wird, an die sich ein Warmrichten der Bleche mit nachfolgender Erhitzung auf den Temperaturbereich von 950 bis 1050° C anschließt, wonach durch Abbrausen mit Druckwasser in einer Quette eineAbschreckhärtung erfolgt und der Stahl im Temperaturberech von 550 bis 750° C angelassen wird.
Erfindungsgemäß wird also mit einem Stahl der Zusammensetzung C = 0,10 bis 0,25%, Si = 0,5 bis 1,01%, Mn = 0,5 bis 1,0%, P = max 0;015 %, S = max 0,0201%, N = 0,01 bis 0,025%, Al = 0,04 bis 0,080%, Cr = 0,50 bis 1,00%, Mo = 0,20 bis 0,40%, B = 0,0010 bis 0,0050/0, Zr = 0,03 bis 0,201% gearbeitet. Es ist dies eine als Feinkornstahl erschmolzene Stahlgüte mit relativ geringen Zusätzen von Chrom, Molybdän, Bor und Zirkon, deren Molybdängehalt sich auf etwa die Hälfte des Chromgehaltes beläuft, in der die Summe der Gehalte an Bor und Zirkon mindestens 13% der Summe der Gehalte an Aluminium, Chrom und Molybdän beträgt und der Stickstoffgehalt den zehnten Teil der Summe der Gehalte an Bor und Zirkon nicht unterschreiten soll. Dieser Stahl weist gegenüber üblichen schwachlegierten Baustählen eine erhöhte Härtbarkeit auf, so daß er im Festigkeitsbereich 85 bis 110 kg/mm2 insbesondere und vorzugsweise für Dicken bis 7 mm als Panzerstahl den geltenden Beschußanforderungen genügt.
Für Blechdicken über 7 bis 20 mm sind - in weiterer Ausbildung der Erfindung und in Abweichung von der vorgenannten Zusammensetzung -Gehalte von 1,0 bis 2,01% Cr und 0,3 bis 0,7% Mo vorzusehen. Bei Chromgehalten, die über 1,51% Cr liegen, ist es zweckmäßig, den über 1,5% liegenden Teil des Chromgehaltes durch Nickel im Verhältnis 1 :1 zu ersetzen. Ferner muß ein Zusatz von stärkeren Karbidbildnern erfolgen, und zwar vorzugsweise 0,02 bis 0,30% V. Das Vanadium kann ganz oder teilweise durch Niob und/oder Tantal ersetzt werden.
Panzerbleche von 20 mm Dicke an aufwärts erfordern zusätzlich zur vorstehenden Analyse eine weitere Steigerung des Chromzusatzes. Als zweckmäßig haben sich Gehalte von 1,5 bis 2,51% erwiesen. In dieser Dickenstufe kann je nach den speziellen Anforderungen und Fabrikationsmöglichkeiten ein Austausch des Molybdängehaltes ganz oder teilweise durch die doppelte Menge Wolfram erfolgen. Bezüglich des Ersatzes des Chroms durch Nickel bei Chromgehalten über 1,510/a gilt das oben Gesagte.
Die Stähle der vorbezeichneten Analysenbereiche werden zur Erzielung der für Panzerbleche erforderlichen Eigenschaften stets folgender Walz- bzw. Wärmebehandlung unterzogen: Die Bleche werden - zur Herstellung isotropen Verhaltens - mit kontrolliertem Walzverhältnis hergestellt, d. h., die Verformung von Block und Bramme wird derart ausgeführt, daß das Verformungsverhältnis in den beiden Achsen parallel zur Blechoberfläche in den Gerenzen von 2 :1 bis 0,6 :1 gehalten wird. Zur Vermeidung von Flockenrissen - d. i. zum Zwecke der Ausscheidung des Wasserstoffs -, werden die Walztafeln im Temperaturbereich von 700 bis 200° C mit einer Geschwindigkeit von höchstens 8° C/h, im Bereich von 450 bis 250° C mit einer Geschwindigkeit von höchstens 5° C/h abgekühlt. Zum Ausgleich der Gefügeunterschiede, die vom Walzen herrühren, wird sodann im Temperaturbereich von 900 bis 970° C eine Glüheng vorgenommen, an die sich ein Warmrichten der Bleche anschließt. Der Stahl wird sodann auf den Temperaturbereich von 950 bis 1050° C gebracht und durch Abbrausen mit Druckwasser in einer Quette einer Abschreckhärtung unterzogen. Hierbei wird die Bildung feinkörnigen Martensits mit eingelagerten feinverteilten Sonderkarbiden erreicht. Ein wesentlicher Unterschied der erfindungsgemäßen Wärmebehandlung gegenüber der üblichen Arbeitsweise, die Härtetemperaturen anwendet, die nur um ein geringes über A3 liegen, besteht in der erhöhten Härtetemperatur. Schließlich wird der Stahl im Temperaturbereich von 550 bis 750° C angelassen.
Stahl der vorstehend beschriebenen chemischen Zusammensetzung, der eine Walz- und Wärme- Behandlung gemäß der vorliegenden Erfindung erhalten hat, zeichnet sich durch folgende überraschend vorteilhafte Eigenschaften aus Er ist im Bereich der Zugfestigkeit von 100 bis 160 kg/mm2 Festigkeit bei einem Streckgrenzenverhältnis von mehr als 8511/o nach geltenden Begriffen beschußsicher. Bei Raumtemperatur weist er eine Kerbschlagzähigkeit von mindestens 6 .kg/ cm2 an U-Kerbproben auf. Seine Zähigkeit ist auch noch bei hohen Verformungsgeschwindigkeiten, die durch Kerbschlagwerte von mindestens 4 kgm/cm2 an U-Kerbproben bei -40° C gekennzeichnet sind, groß. Stähle gemäß der Erfindung eignen sich vorzüglich zum Kaltümformen, z. B. durch Biegen und Kanten sowie durch Explosivumformen im vergüteten Zustand. Auf diese Weise können z. B. Panzerkuppeln auf einfacheWeise gefertigt werden.
Die erfindungsgemäßen Stähle zeigen eine sehr gute Eignung zum Verschweißen, und zwar ohne oder mit nur geringer Vorwärmung und - je nach den Verbindungsbedingungen - ohne die Notwendigkeit zum Spannungsfreiglühen. Die Stahleigenschaften machen es möglich, das Schweißen auch mit artähnlichen Elektroden vorzunehmen, so daß die Verwendung teurer austznitischer Elektroden nicht erforderlich ist.

Claims

PATENTANSPRüCHE: 1. Die Verwendung von Stählen mit Gehalten an C = 0,10bis0,250/0 Si = 0,5 bis 1,0% Mn = 0,5 bis 1,0 % P = max 0,0151/o S = max 0,020% N = 0,01 bis 0,02510/0 Al = 0,04 bis 0,080/0 Cr = 0,50 bis 1,00% Mo = 0,20 bis 0,400/0 B = 0,0010 bis 0,0050/0 Zr = 0,03 bis 0,20% in denen die Gehalte an Chrom, Molybdän, Bor, Zirkon, Aluminium und Stickstoff so aufeinander abgestimmt sind, daß der Molybdängehalt sich auf etwa die Hälfte des Chromgehaltes beläuft, die Summe der Gehalte an Bor und Zirkon mindestens 13% der Summe der Gehalte an Aluminium, Chrom und Molybdän beträgt und der Stickstoffgehalt den zehnten Teil der Summe der Gehalte an Bor und Zirkon nicht unterschreiten soll, als Werkstoff für Panzerbleche . oder -platten,' deren Vorprodukte, nämlich Blöcke und Brammen, so verformt werden, daß das Verformungsverhältnis in den beiden Achsen parallel zur Blechoberfläche in den Grenzen von 2 :1 bis 0,6 :1 gehalten wird und die Walztafeln im Temperaturbereich von 700 bis 200'° C mit einer Geschwindigkeit von höchstens 8° C/h, im Bereich von 450 bis 250° C mit einer Geschwindigkeit von höchstens 5° C/h abgekühlt werden, woraufhin im Temperaturbereich von 900 bis 970° C eine Glühung vorgenommen wird, an die sich ein Warmrichten der Bleche mit nachfolgender Erhitzung auf den Temperaturbereich von 950 bis 1050° C anschließt, wonach durch Abbrausen mit Druckwasser in einer Quette eine Abschreckhärtung erfolgt und der Stahl im Temperaturbereich von 550 bis 750° C angelassen wird.
2. Stahl für die Verwendung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für Blechdicken von 7 bis 20 mm, die Gehalte an Chrom 1,0 bis 2,0% und die Gehalte an Molybdän 0,3 bis 0,7% betragen.
3. Stahl für die Verwendung nachAnspruch2, dadurch gekennzeichnet, daß bei Chromgehalte, die über 1,5% liegen, der über 1,5% liegende Teil des Chromgehaltes durch Nickel im Verhältnis 1 :1 ersetzt wird und ein Zusatz von 0,02 bis 0,30% Vanadium erfolgt.
4. Stahl für die Verwendung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Vanadium ganz oder teilweise durch Niob und/oder Tantal ersetzt wird.
5. Stahl für die Verwendung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für Blechdicken von 20 mm und darüber die Gehalte an Chrom 1,5 bis 2,5%, die an Molybdän 0,3 bis 0;7'% betragen, während die Abwandlungen nach den Ansprüchen 3 und 4 durchgeführt werden können.
6. Stahl für die Verwendung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Molybdän ganz oder teilweise durch die doppelte Menge Wolfram ersetzt ist. In Betracht gezogene Druckschriften: Österreichische Patentschriften Nr. 162 909, 163 652; britische Patentschrift Nr. 586 911.