SE406089B - Mjukt kolstal och sett att framstella detta - Google Patents

Description

7306999-9 üing av niob, tantal, vanadin, bor, eller titan som karbid och/ eller nitridbildande element i syfte att erhålla ickeåldrande otätat stål med goda djupdragningsegenskaper. Hänvisning kan gö- ras till amerikanska patentskrifterna 2999749 (E.R. Saunders et al.), 3102831 (N.F. Tisdale) och 3183078 (T. Ohtake et al.) för att summera tidigare arbeten på detta område.

Amerikanska patentskriften 3 522110 (M. Shimizu et al.) beskriver ett sätt att framställa kallvalsat stål som säges vara ickeåldrande och har utmärkta djupdragningsegenskaper. Stålet innehåller från mer än 0,001% till mindre än 0,020% kol, mindre än 0,45% mangan, mindre än 0,015% syre, mindre än 0,007% kväve, .från mer än 0,02% till mindre än 0,5% titan (med undantag för titan närvarande som titanoxider), och resten järn. Stålet kan innehålla svavel i mängder av mindre än 0,05% och små mängder av aluminium. Titan måste vara närvarande i mängder större än fyra gånger kolhalten. Sättet inbegriper varmvalsning av materialet vid en temperatur högre än 780°C, kallvalsning med en reduktion av mer än 30%, och glödgning vid en temperatur av 650-1OC0°C. Konti- nuerlig glödgning angives giva bättre egenskaper i produkten.

Amerikanska patentskriften 3 607456 (J.L. Forand, Jr.) be- skriver ett stål som tillskrives ha utmärkta djupdragningsegenska- per i det kallvalsade och glödgade tillståndet och en.ASTM korn- storlek av 6,0-9,0. Stålet består huvudsakligen av 0,020% maximum kol, 0,60% maximum mangan, 0,010% maximum kväve, 0,015% maximum syre, 0,15-0,30% titan, med resten i huvudsak bestående av järn.

Ett maximum av 0,03% svavel kan närvara, och aluminium kan när- vara i små mängder. Viktförhållandet titan till summan av kol- -.och kvävehalterna måste vara åtminstone 7:1. Produkten framstäl- les genom varmvalsning, färdigställning vid en temperatur över s43°c, kylning och haspiing inom ett temperaturområde av 4a2-649°c, kallvalsning med 50-85% reduktion, och satsvis glödgning inom ett temperaturområde av 843°C-alfa-gamma-omvandlingstemperatur.

Brittiska patentskriften 1_192794 (i namn av Nippon Kokan K.K.) beskriver ett sätt att framställa mjukt kolstâl som till- skrives vara i huvudsak ickeåldrande och att ha goda djupdragnings- egenskaper, vilket innefattar att kolhalten hos ett otätat smält stål minskas till mindre än 0,02% genom vakuumavgasning, tillsätt- ning av karbidbildare, formning av kallvalsade plåtar, och glödg- ning av plåtarna vid 700-950°C. Karbidbildaren är titan, vanadin, niob, tantal, zirkonium, uran, hafnium eller torium, och måste 7306999-9 killsättas i tillräcklig mängd för att reducera den lösta kol- halten vid glödgningstemperaturen till mindre än 0,002%. I fal- let med titan måste halten vara mer än fyra gånger kolhalten.

Av ovannämnda patentskrifter framgår det tydligt att titan länge har betraktats vara ett högeffektivt element för att elimi- nera åldring och förhindra flytfigurer i mjuka kolstål. Emeller- tid äga de titanbehandlade stålen, framställda i enlighet med ti- digare tekniska processer, ganska låg draghållfasthet i det kall- valsade och glödgade tillståndet. Detta kommer att framgå från data som ges i det efterföljande, enligt vilka den genomsnittliga brottgränsen hos titanbehandlade stål typiska för tidigare tekni- ken är ca 303 MN/m2 i det kallvalsade och glödgade tillståndet.

Forand-patentskriften anger tillsättning av ett överskott av titan, av vilket åtminstone en del kommer att gå i fast lösning.

Detta framgår från fordran på ett minimum av 0,15% titan i Forand.

Amerikanska patentskriften 3 102831 (N.F. Tisdale) beskri- ver ett sätt för framställning av tätat, halvtätat eller otätat stål innehållande från ca 0,005% till ca 0,050% niob enligt vilket göt, plattämnen eller stänger värmas till en temperatur över 1260°C, varmvalsas med en färdigställningstemperatur av 843-95S°C, snabb- kyles till lägre än 649°C, och sedan tillåtes att luftsvalna vid en normal hastighet. Stâlen innehåller 0,02-0,50% kol, 0,005-O,5% kisel, 0,15-1,6% mangan, 0,005-0,050% niob, fosfor och svavel i restmängder, med resten bestående av järn.

Amerikanska patentskriften 2999 749 (E.R. Saunders et al.) beskriver ett sätt att framställa ickeåldrande otätade stål som inbegriper att man till ett smält stål sätter tillsatsmedel inne- ~hållande åtminstone 25% mangan och åtminstone ett av niob, tan- tal, vanadin och bor i en mängd tillräcklig för att binda med närvarande kvävet. Små mängder av en deoxidant, såsom zirkonium, titan, beryllium, magnesium, aluminium, kalcium, kisel och/eller barium, kan införlivas i tillsatsmedlet.

Den av uppfinnarna bakom föreliggande uppfinning inlednings- vis nämnda beskrivningen av ett niobbehandlat stål åstadkommer ett material och ett sätt som ger ett brett spektrum av egenska- per i antingen de varmvalsade eller kallvalsade tillstånden, re- sulterar niobtillsatsen i utskiljningshärdningseffekter som för- anleder minskad tänjbarhet för såvitt inte kolhalten reducerats till en låg nivå och det varmvalsade bandet färdigställas och hasplas vid en hög temperatur. Vidare är produkten relativt dyr 7306999-9i på grund av det relativt höga niob till kol förhållandet.

Ett huvudsyfte med föreliggande uppfinning är att åstad- komma ett ickeåldrande mjukt kolstål som i huvudsak ej uppvisar några flytfigurer och som i det varmvalsade tillståndet uppvisar hög tänjbarhet, god formbarhet och låg sträckgräns i huvudsak oberoende av hasplingstemperatur och a" total kolhalt, vilket stål i det kallvalsade tillståndet har utmärkta brottöjningsvär- den och höga brott- till sträckgränsförhållanden och som i det kallvalsade-kontinuerligt glödgade och genom varmdoppning metall- belagda tillståndet uppvisar höga brottöjningsvärden och har ett högt genomsnittligt plastiskt töjningsförhållande. Ännu ett syfte är att framställa ett stål med ovannämnda egenskaper med väsentlig minskning i niob- och titan- eller niob- och zirkoniumtillsatserna jämfört med mängden av varje element som erfordras för uppnående av jämförbara egenskaper om de använ- des ensamma.

Syftena med föreliggande uppfinning uppnås genom åstadkom- mandet av ett vakuumavgasat och desoxiderat mjukt kolstål till vilket niob- och titan- eller zirkonium-tillsatser göras i över- ensstämmelse med följande relation: När titan och niob användes måste mängden av titan vara lika med eller mindre än 4 x viktprocent kol + 3,43 x viktprocent kväve, med undantag för titan som titanoxider. Detta kan uttryc- -kas som: (i) Ti - 5*- m <1 a t f" T' T' 'd lg - 1 e un an ag Or 1. SOm Jfl-Oxl er, C + 14 N där 12 är atomvikten för C och 14 är atomvikten för N. Titan till kolförhållandet är sålunda lika med eller mindre än 4:1, med undantag för titan som titanoxider och titannitrider. Mängden av niob måste vara: (2a) större än 0,025 viktprocent om __'l'.i___.=i1.

C + äå N 1 eller mängden av niob måste vara: (Zb) större än 0,025 vikt% + 7§75 Evikt% Ctotal - _ (viktaé Ti-anls viktmn ( 4 ) 7306999-9 s F Ti 4 om C + 22 N <.ï 14 förutsatt [vika ctèycal _ Évikt* Ti; 3-43 Vikt* Nš-Iflkooa till 0,004 viktæ c.

I (2b) ovan bör det iakt+=gas att faktorn följande 0,025 vikt% representerar mängden av niob erforderlig för att binda med den del av totala kolet som ej redan bundit med titan. Såsom kommer att visas i det efterföljande, undvikes utskiljningshärd- ningseffekten av niobkarbider om mindre än 0,003-0,004 vikt% kol är så bundet.

'När zirkonium och niob användes måste mängden av zirkonium vara lika med eller mindre än 7,6 xviktâé kol + 6,51xvikt% kväve, med undantag för zirkonium som zirkoniumoxider och zirkoniumsul- fider. Detta kan uttryckas som: (a) --_-Z” E -MÉ C + åå N íf med undantag för Zr som Zr oxider och Zr sulfider, där 12 är atomvikten för C och 14 är atomvikten för N. Mängden av niob måste vara: (4a) större än 0,025 vikt% om Zr _ 7,6 lg 1 C + 14 N eller mängden av niob måste vara: (4b) större än 0,025 viktié + 'zflsß-iktee ctotal _ J Gm L c+-1-2-N 1 14 förutsatt [vika c _ Évikt* ”'76 ösïvikt* Ni' < 0,003 :in 0,004 viktis c. 7 7306999-9 F F I (4b) ovan bör det förstås att faktorn följande 0,025 vikt% representerar mängden av niob erforderlig för att binda med en del av totala kolet som ej redan bundit med zirkonium. Vikt% för Zr exkluderar Zr oxider och Zr sulfider. 7 Om kompositionerna hos legeringarna överensstämmer med fordringarna angivna ovan i (1), (2a) eller (2b), eller i (3), (4a) eller (4b), kommer stålen att ha följande egenskaper: I varmvalsat tillstånd elimineras utskiljningshärdnings- effekterna iakttagna i niobbehandlade stål. I detta samband bör det observeras att utskiljningshärdning är förenad med niobkar- bidbildning i niobbehandlade stål. Det har nu visat sig att till- _ satsen av titan eller zirkonium i kombination med niob resulterar i ett preferentielltfbildande av titan- eller zirkoniumkarbider hellre än niobkarbider. Den varmvalsade tunna stången kommer så- lunda att ha egenskaper i huvudsak oberoende av den hasplings- temperatur som användes vid varmvalsning och i huvudsak oberoende av total kolhalt. Egenskaperna av principiellt intresse är: frånvaro av flytfigurer, vars närvaro åstadkomma: ickeönsk- värda bandringsbrottíeller -avbrott; god formbarhet och dragbarhet förenad med låga sträckgrän- ser, höga förhållanden brott till sträckgräns och god tänjbarhet.

Medan stål behandlade endast med titan kommer att ha jäm- förbara egenskaper i det varmvalsade tillståndet, erfordrar stå- len enligt föreliggande uppfinning väsentligt mindre titan än sådana innehållande titan enbart. Eftersom titanutby'et är rela- tivt lågt (vanligtvis 60-70%) blir det tydligt att mindre total förlust uppträder vid de lägre nivåerna av tillsättning som er- fordras enligt föreliggande uppfinning, vilket resulterar _ lägre kostnad. ' När stålet är kallvalsat och satsvis glödgat, resulterar tillsatsen av titan eller zirkonium i kombination med niob i brottöjningsvärden som är överlägsna de hos stål innehållande niob enbart och genomsnittliga värden för plastiskt töjningsför-o hållande ekvivalenta-för stål innehållande niob enbart. Egenska- perna kännetecknas av: frånvaro av flytfigurer i det glödgade tillståndet; höga rm värden, resulterande i extra-djupdragningskvalitet; höga för- hållanden brott- till sträckgräns; utmärkta brottöjningsvärdent Stålen enligt föreliggande uppfinning uppvisar en finare_ kornstorlek än stål behandlade med titan enbart. Detta är fördel- 7306999-9 âktigt för vissa tillämpningar av kallvalsade och satsvis glöd- gade material, exempelvis undvikandet av apelsinyta på dragna de- lar där utseendet är av stor vikt, såsom vid krompläterade delar som erfordrar en ytfinish av juvelerarkvalitet.

Med stålet som kallvalsat och kontinuerligt glödgat, eller kontinuerligt glödgat och genom varmdoponing metallbelagt, re- sulterar tillsatsen av titan eller zirkonium i kombination med niob i brottöjningsvärden markant överlägsna stål innehållande niob enbart, och genomsnittliga värden för plastiskttöjningsför- hållande överlägsna de hos stål innehållande niob enbart. Egen- skaperna kännetecknas av: 7 frånvaro av flytfigurer i det glödgade tillståndet; höga rm värden, resulterande i extra-djupdragningskvalitet; höga för- hållanden brottgräns till sträckgräns; utmärkta brottöjnings- värden. i I dess bredaste område har stålet enligt föreliggande upp- finning följande komposition i götstadiet eller stadiet varmval- sat band, varvid alla procenthalter uttrycker vikt%: niob 4- > o,o2s-o,12% titan ca 0,015-0,12%, med undantag för Ti eller som Ti oxider zirkonium ca 0,028-0,18%, med undantag för Zr som Zr oxider och sulfider kol f ca 0,002-0,020% kväve 0% - ca 0,008% mangan 0% - ca 0,60% svavel 0% - ca 0,035% syre (total) AO% - ca 0,010% aluminium (total) 0% - ca 0,045% fosfor resthalt kisel resthalt återstod järn och föroreningar I ovannämnda stål är allt kväve bundet som titan- eller zirkoniumnitrider, och allt kolet överstigande 0,003-0,004% är bundet som titan- eller zirkoniumkarbider. När zirkonium använ- des är allt svavel bundet som zirkoniumsulfid.

Kompositionsområdet i det kallvalsade och glödgade till- ståndet kommer att vara i huvudsak detsamma som ovan angivits för götet eller varmvalsade bandet. Emellertid bör det observe- 7306999-9 Tas att när materialet kommer att utsättas för behandlingstill- stånd som tenderar att föranleda kväveupptagning (exempelvis glödgning av kallvalsat band i tätlindade bandringar i en väte- kväve atmosfär) ligger det inom ramen för föreliggande uppfin- ning att tillsätta tillräckligt överskott av titan eller zirko- nium till den smälta chargen för att rensa undan den antecipe- rade kväveupptagningen och sålunda förhindra någon väsentlig bildning av fritt kväve i den färdiga produkten.

Stålet enligt uppfinningen framställes genom smältning av en charge stål på varje vanligt sätt med en maximal kolhalt av ca 0,05%, vakuumavgasning av stålet till en kolhalt av ca 0,020% maximum, en syrehalt av ca 0,010% maximum, och en kväve- halt av ca 0,008% maximum, tillsättning av titan eller zirko- nium i en mängd beräknad vara tillräcklig för att reagera med allt kolet, kvävet och syret (plus svavel i fallet med zirko- nium), tillsättning av niob i en mängd tillräcklig för att alst- ra mer än 0,025% niob i fast lösning i det varmvalsade till- ståndet, såsom bestämt genom analys av plåt vid rumstemperatur.

Det avgasade stålet gjutes sedan till göt eller stränggjutes, stelnas, varmvalsas till bandtjocklek avslutande vid vanliga temperaturer av ca 816°C till ca 927°C, och hasplas i enlighet med vanlig praxis. Den varmvalsade produkten kommer sedan nor- malt att betas och kallvalsas till färdigmâtt, och utsättas för en färdigglödgning vid ce 7os°c till 7sa°c i en setsvis genom- förd glödgning, eller upp till 900°C bandtemperatur vid en kon- tinuerlig glödgning.

Avgasningssteget inbegriper desoxidering genom tillsätt- ning av tillräckligt med aluminium för att eliminera alltför kraftig utveckling av gaser före det niob och titan eller zir- konium tillsättes. Kisel eller titan kunde även substituera alu- minium vid detta stadium som en desoxidant.

Det kommer att framgå att föreliggande uppfinning skiljer sig från ovannämnda Shimizu et al. amerikanska patentskrift 3 522110 i att det erfordras titan (eller zirkonium) i kombina- tion med niob, med titanhalten varande lika med eller mindre än fyra gånger kolhalten plus 3,43 gånger kvävehalten. Patentinne- havarna beskriver en komposition innehållande 0,001-0,020% kol och 0,02-O,5% titan (med undantag för titan som oxider), med titanhalten större än fyra gånger kolhalten. I Shimizu-patent- skriften visas ej några stål som liggande inom uppfinningen, i 9 g 7306999-9 Wilka titanhalten är lika med eller mindre än fyra gånger kolhal- ten plus 3,43 gånger kvävehalten. I ovannämnda Forand amerikanska patentskrift 3 607456 erfordras ett minimum av 0,15% titan i ett stål som har ett maximum kolhalt 0,02Ö% och ett maximum kväve- halt 0,010%, med titanhalten utgörande ett minimum av sju gånger kol- plus kvävehalterna. I motsats till detta erfordrar förelig gande uppfinning titan (eller zirkonium) och niob, med en maxi- mal titanhalt av 0,12% och lika med eller mindre än fyra gånger kolhalten plus 3,43 gånger kvävehalten.

Medan kompositionen ovan angivits i breda områden, är före- dragna och mer föredragna områden, resulterande i optimal kombi- nation av egenskaper, följande, varvid alla procenthalter uttryc- ker vikt%: i Föredraget Mer föredraget Niob >0,025-0,060% >0,025~0,040% Titan (med undantag för Ti 0,015-0,061% ' 0,015-0,045% som Ti oxider) eller Zirkonium (med undantag för 0,028-0,12% 0,028-0,085% Zr som Zr sulfider och oxider) Kol o,oo2-o,o10% o,oo2_-o,oo6% Kväve o,ooz-o,oo6% o,oo,2-o,oo6% Mangan 0% - 0,35% 0% - 0,35% svavel 0% - 0,02% 0% - 0,01% Syre (total) 0% - 0,004% 0% - 0,004% Aluminium (total) o,o~1s-o,o2o% o,o1s-o,o2o% Fosfor 0% - 0,010% 0% - 0,010% Kisel 0% - 0,015% 0% - 0,C15% Ãterstod järn och föroreningar Företrädesvis, i ovannämnda legeringar, när titan använ- dest Ti 22 C + 14 N , 2 1 med undantag för Ti som Ti oxider; och när zirkonium användes: Zr _ 7,6 lå _ 1 C + 14 N med undantag för Zr som Zr oxider och sulfider. 7306999-9 ' F - Om zirkonium tillsättes utöver 7,6 x viktprocent kol + 6,51 x viktprocent kväve, kommer det att binda med svavel i viktförhållandet 1,42 zirkoniumzi svavel, vare sig eller inte tillräckligt mangan är närvarande för att binda med svavel.

Eftersom föreliggande uppfinning avser att utsätta den smälta chargen för vakuumdesoxidation och i huvudsak fullständig des- oxidation med aluminium eller titan, kommer den bildade mängden av zirkoniumoxider att vara negiigerbar. Även om titan och zirkonium har i huvudsak ekvivalenta funktioner när de sättes till med niob, från vad som har sagts ovan kommer det att vara uppenbart att där föreligger vissa skillnader. Det har upptäckts att, i olikhet med niob, titan och zirkonium ej åstadkommer en utskiljningshärdningseffekt. Å andra sidan har titan endast en mycket lätt inverkan i att bromsa rekristallisation, medan zirkonium har en stark inver- kan i att bromsa rekristallisation, jämförbar med den hos niob. I 7 Zirkonium rensar undan kol, kväve och svavel i närvaro av niob, mangan och aluminium. Titan beter sig liknande med avse- ende på kol och kväve. Titan är en starkare karbidbildare än niob. Emellertid reagerar såväl titan som zirkonium preferen- tiellt med kväve före kol.

Inom ovan visade föredragna kompositionsområden kan exemp- lifierande kompositioner beräknas i enlighet med formlerna (1) och (2a) eller (2b), eller (3) och (4a) eller (4b), som kommer att uppvisa de önskade egenskaperna; Som en illustration härav angives i efterföljande tabelluppställning för titan- och niob- tillsatser vari totala kol, kväve och niob viktprocenterna an- gives; viktprocenten titan inbegriper den mängd som är tillgäng- lig för att bilda karbider och nitrider, men exkluderar titan som titanoxider. 7306999-9 11 Erford- För 0,003% N För 0,004% N För 0,005% N För rad % Cb erfordrad % Ti erfordrad % Ti erfordrad 7G Ti 96 C 0,03 0,0225 0,0260 0,0295 0,003 0,04 0,0173 _ 0,0208 0,0243 0,003 0,05 0,0122 0,015? 0,0192 0,003 0,06 0,0070 0,01C5 0,0140 0,001 0,03 0,0345' 0,0380 0,0415 0,006 0,04 0,0293 0,0328 0,0363 0,006 0,05 0,0241 0,0276 0,0311 0,006 0,06 o,o1a9 o,o'224 o,o259 0,006 0,03 0,0456 0,0500 0,0535 0,009 0,04 0,0413 0,0448 0,0483 0,009 0,05 0,0361 0,0396 0,0431 0,009 0,06 0,0309 0,0344 0 0,0379 0,009 Sambandet hos komposition, och i synnerhet mängden av ickebundet niob, med egenskaperna hos ett titan och niob-behand- lat stål med varierande kolhalter undersöktes. Kolhalten i ett valsgöt av stål ökades från basen till toppen hos götet genom att använda en kolhaltig sjunkboxförening efter tappning.

Analys och egenskaper vid varierande kolnivåer anges i tabell I.

.Tfimwsflfinnmflwq mwmflflmx Gwšmo Hmnflmflmuæfim >m umfioxwnnu .Smšunwooum n floflummcoflw uflflom måofiw o. I mmww Nää 0 .l Amšmum mo: mwcmuflfim :oo .bcoum nfiflflmfiocomo mflmum caøu wmmflm>ñnm> mon whfimnm xw mmamcmxflmxm M o wmoå o wfiood ææmoå wwflqo :Ä o | ämoooå 2 o æwoâ o o oomoö wmfioå på o o xxwßood l o æamoå Noooå o womoö wmflqo omÄ o | ...unowooxo o :ooâ o omoâ o oomoå wmfloå wflà 2.. m mmvoå xæmå Nmfioö kwmoïo väomfloå xmwoä. wæwozo umøcdb umncsn UQZ pmm UH. zfio 02.1» Eufißææ Hm :E w Z U E. nä :män :mšofi Emm Läfi Eom _ :öm _ 2.:» | 0 Nmß Umm .u 02 lwx É. ...ä . o vag IQ... .mšfimtåfi es? 3. “wow Ummflmš vflnnmwf nflmxlmflnou . H læuonmq H Hfiwnme 7306999-9 7306999-9 1? F Det bör noteras att det högsta kolprovet, där det ej före- låg något ickebundet titan och niob men 0,0017% ickebundet kol, uppvisade ett väsentligt antal flytfigurer, såväl i de varmval- sade som kallvalsade och glödgade tillstånden. I motsats till detta visade provet innehållande 0,0076% kol, med 0,028% niob i fast lösning, ej några flytfigurer vare sig i de varmvalsade eller kallvalsade och glödgade tillstånden, och uppvisade en mar- kant ökning i tvärleds r värde. I detta samband kan det förkla- ras att det absoluta rm värdet för detta prov skulle vara ca 2 om det hade utsatts för kallvalsning i fabrik och glödgning.

Magnituden hos de enskilda r värdena är ej betecknande, men skillnaderna mellan det första och de sista två proven visar eli- minerandet av flytfigurer och den markerade ökningen i r värden, resulterande från närvaron av mer än 0,025% niob i fast lösning.

I tabell I härleddes fördelningen av titan som TiN och TiC och niob som NbC som följer: 3i-1T1N=-4-71=¿°f-°-3,43 r.. 4790 ~cšlmc=-ï=ä.-=4,o mb. 929.1 -C-1Nbc=-ï=-2-=7,7s Ti som TiN = 3,43 x %N Ti som TiC = 4,0 x %C .Nb som NbC 7,75 x (%Ct°tal - %C som TiC) Inverkan av hasplingstemperatur och kolhalt på de varmval- sade egenskaperna av niob och titanbehandlade stål har under- sökts. Partiella analyser och mekaniska egenskaper hos ett antal smältor återges i tabell II. För jämförelse är flera smältor av enbart niobbehandlat stål även inbegripna. 7306999-9 V Tabell II Hasp- 0,5% % för- _ _lings- O, O, långning Smälta Nb Ti C N tegp rS 2 B 2 vid 5 cm C hN/m MN/m matlangd 800556 0,066 0,076 0,0022 0,0053 704 170 324 45,2 800555 0,12 0,064 0,0038 0,0054 726 165 341 44,3 1254431 0,051 0,081 0,0055 0,0031 649 164 330 43,5 2260116 0,060 0,076 0,0068 0,0038 649 179 344 45,5 1254284 0,056 0,078 0,0104 0,0034 704 196 344 40,0 1254431 0,051 0,081 0,018 0,0031 649 196 356 39,5 800146 0,098 0 0,0028 0,0050 649 206 371 39,0 5967 0,11 0 0,004O 0,005 588 242 346 39,5 0,11 0 0,0040 0,005 707 223 336 40,5 290378 0,135 0 0,008 0,0058 499 344 458 28,0 0,135 0 0,008 0,0058 593 322 436 28,0 0,135 0 0,008 0,0058 649 279 425 32,5 0,135 0 0,008 0,0058 704 216 352 40,0 I samtliga ovan visade smältor var den procentuella före- komsten av flytfigurer hos den varmvalsade tunna stången lika med noll. Syrehalten hos samtliga smältor var typisk för vakuumavgasat material och i genomsnitt ca 0,003%.

Niob och titan-behandlade stål och niobbehandlade stålen i tabell II är uppräknade i ordningen med ökande kolhalter. Det bör observeras att kolhalterna i området 0,0022-0,018% och hasplings- temperaturer i området 649-726°C hade mycket liten inverkan på draghâllfasthets- och förlängningsegenskaperna hos varmvalsade niob och titan-behandlade stål. I motsats till detta föranleder i ett niobbehandlat stål med en kolhalt över ca 0,005% låg hasp- lingstemperatur utskiljningshärdning. Vid lägre kolnivåer har emellertid hasplingstemperaturen liten inverkan på egenskaperna hos det varmvalsade niobbehandlade stålet.

Partiella analyser och egenskaper hos kallvalsade och satsvis glödgade niob och titan-behandlade stål enligt förelig- gande uppfinning anges i tabell III. En nominell kallreduktion av 60% genomfördes i samtliga prover. 7306999-9 1; V Tabell III Prov- 0 , 5% 76 för- läge i og oë läng- band- 2 2 ning xx Smälta Nb Ti C N ring MN/m MN/m vid rm cm mätl 800555 0,12 0,002 0,0035 0,0053 T(1ängd1 163 308 48,0 1,94 & tvärl) (Ti des- 0,12 0,064 0,003B 0,0038 T(längdl 156 320 43,1 1,84 oxiderad) & tvärl) 0% temper*** 600556 0,066 0,078 o,0024 0,0050 F 131 305 48,0 2,03 0% temperxäx 0,069 - 0,0025 _ M 125 290 48,3 1,94 0,067 0,075 0,0020 0,0056 T 131 294 50,0 2,09 210644 0,064 0,051 0,009 0,o0s2 4T(1ängdD 161 309 43,8 1,96 (sträng- 0,064 0,051 0,009 0,0052 4F(längdD 128 312 46,5 1,99 gjutet) (skänk- analys) 0% temper*** 1254431 gàO51 0,091 0,0055 0,0031 T 168 311 48,0 1,95 0,5% temper “ 1254431 0¿251 0,081 0,0058 0,0031 T 169 303 49,0 2,03 0,7% temper f ' _ -g o,0093 _ F 205 308 48,0 1,94 1254284 g*g56 0,078 0,0086 0,0034 3T 168 309 46,5 1,93 O,7% temper _ -9 0,0104 _ 1F 176 310 47,0 1,05 2260778 0,041 0,049 0,005 0,0029 F 151 400 46,0 1,92 (skänk- 1 analys) *xx T 125 291 49,0 2,07 0% temper 3T 134 301 48,0 2,05 I Sträckgränsförlängning = :X *BE 9G!! 0% i alla prov T = bandstjärt (götbas) F = bandfront (göttopp) M = bandmitt rm= 1/4 ¿E(längdled + r(tvärled) + 2r(diagonalledl7 “temper" i såväl tabell III, IV som VI anger en kallvalsning, som även kallas "skinnpass", efter 60% kallreduktion. "O,7% tem- per" anger sålunda att det kallvalsade stålet underkastades en ytterligare reduktion i tjocklek av 0,7%. "0% temper" anger att det kallvalsade stålet ej underkastades någon ytterligare re- duktion i tjocklek, d'vs inget skinnpass.

Partiella analyser och egenskaper hos kallvalsade, kontinuerligt glödgade och genom varmdoppning galvaniserade niob och titan-behand- 7306999-9 4- lade stål enligt uppfinningen visas i.tabell IV. Ur jämförande synpunkt inbegripes även flera kallvalsade, kontinuerligt glöd- gade och genom varmdoppning galvaniserade niobbehandlade stål.

Det framgår av tabell IV att niob och titan-behandlade stål enligt uppfinningen uppvisar värden för brottöjning (% förläng- ning vid 5 cm mätlängd) och rm som är överlägsna de hos niobbe- handlade stål. 7 Kompositíonen och egenskaperna hos en niob och zirkoniumbe- Tabell Iv Prov- 0 , 5% % för- läge i oš oh läng- band- 2 2 ning Smälta Nb Ti C N ring MN/m MN/m vid rm cm mätl 800555 0,12 0,062 0,0035 0,0053 1T 195 322 43,5 -1,94 (Tí des- oxiderad) *xx 4T 172 309 44,0 2,17 O,7% temper 800556 0,066 0,076 0,002 0,0050 21 138 295 46,5 2,42 0 7% tåmper*** 51 169 295 46,0 2,11 2260113 0,051 0,070 0,0066 _ F 124 285 49,5 2,16 0% , _ temper*** 0,004S - T 116 290 47,0 2,18 1254279 0,056 0,075 _ 11 123 293 45,0 2,06 0% temper*** 29 129 296 47,5 2,10 2250618 0,028 0,038 0,004 0,0042 F 131 292 43 1,92 (skänkanaåxå) 0% temper 490376 0,10 0 0,007 0,005 M 183 328 39,5 1,80 0% temperäxx .400854 0,12 0 0,008 0,0035 3F 158 328 38,5 1,75 0% temper***' 400854 0,120 0 0,008 i0,0035 28 216 326 42,0 1,80 1% cemper*** . 21 240 333 41,5 1,76 400853 0,11 0 0,008 0,0056 1M 219 326 40,5 1,79 1% temper*** 2M 224 327 40,5 1,73 3M 230 332 41,0 1,69 ***se sid 15 Flytfigurer = 0% i alla prov Eandlad smälta anges i tabellerna V resp VI. j7 7306999-9 Tabell V Produkt och Al provläge Nb Zr C N O S Mn (total) Varmvalsad F 0,066 0,044 O,Û077 0,0072 0,0045 0,021 0,3 0,06 T O 067 0 048 0,0053 U,O060 0,0062 0,021 0,3 0,06 7 i 7 fïnïinïšäj F 0,066 0,05 o,uoba o,oos7 o,oo74 0,021 0,3 o,oe 9 9 T o,oe4 0,05 o,oo39 o,ooe1 o,o1o o,o19 0,3 o,os gad och galvaniserad Tabell VI O'5% % förläng- Prov- OÉ 2 0% 2 ning vid rm % flyt- Produkt läge MN/m MN/m 5 cm mätl figurer Varmvalsad 292 400 35,8 - 1,0 T 206 354 41,5 - O Kontinuerligt . glödgad och E 125 308 46,5 1,80 O galvaniseršd T 119 306 45,5 1,72 O 0% temper Kallvalsad och Satsvis 2F 145 319 43,0 1,97 0 glödgad xx* 2M 181 328 43,5 - 0 0,3% temper ***se sid 15 Det kan iakttagas att frontprovet hos den varmvalsade tunna stången uppvisade 1,Q% flytfigurer. Korrelationen mellan meka- niska egenskaper och den beräknade fördelningen av kol, kväve, syre och svavel bland elementen niob, zirkonium, mangan och alu- minium bekräftar teorin enligt föreliggande uppfinning. Denna kan demonstreras som följer: år . S 91 22 C 1 ZrC -T:~ EE . 91 22 N J. ZrN = -4-14 Nb 12 i Nbç , âêiâl _ = 7,5 = 6,51 750699949 18 F Varmvalsad Front 7 Stjärt 'o,o44 zr som zrm <0 ooevw) 0 039 zr som zrn (0 ooeou) 0,044 Zrtotal , %l%Qå_§§ som ZrC (0:0012C) _ 4 Zr återstod av N (0,000SN) som AlN , total 0,0045 0 som Al2O3 0,0062 0 som A1 03 0,021 s som mns _ 0,021 s som Mnš 0,0596 Nb som NbC (0,0077C) 0,032 Nb som NbC (0,0041C) °*°66 Nbtotal ' 9#9É1 Nbtotal 0'0o64 Nbickebundet O'O35 Nbickebundet %yPE = 1,0% %YPE = 0 60% lab.-kallvalsad 60% lab.-kallvalsad och lab.-glödgad rm = 1,57 och lab.-glödgad rm = 1,67 Kontinuerligt glödgad och galvaniserad Front Stjärt 0,044 Zr som ZrN (0,0067N) 0,0397 Zr som ZrN (0,0061N) 0,006 Zr som ZrC (0,0008C) 0,0103 Zr som ZrC (0,0013C) °=°5 Zrtotai °'°5 Zrtøtai 0,0074 0 som Al2O3 0,010 O som Al203 0,021 S som MnS i 0,019 S som MnS 0,039 Nb som Nbc (o,oosoc) 0,020 Nb total ' total o'027 Nbickebundet O'044 Nbickebundet %YPE = O %YPE = O rm = 1,8 rm = 1,72 Från ovan visade beräkningar är det tydligt att när mäng- den av ickebundet niob är mindre än 0,025 vikt% (varmvalsat- -frontprov) niob och zirkonium-behandlat stål uppvisar flytfi- gurer och ett relativt lågt rm-värde. I alla andra prov, vari ickebundet niob sträcker sig från 0,027% till 0,044%, har pro- dukten ej några flytfigurer och sålunda är den ickeåldrande.

I de kallvalsade och glödgade prover där kornstorleken mättes, visade sig denna ligga mellan kornstorlekar 8 och 10 en- ligt ASTM. : En undersökning av rekristallisationsgensvaret hos de niob och titan-behandlade stålen enligt föreliggande uppfinning i jämförelse med stål innehållande titan enbart visade att närva- ron av niob i fast lösning avsevärt förhöjer rekristallisations- temperaturen som jämfört med titan i fast lösning. I tabell VII jämföras två smältor innehållande titan enbart och två smältor flQ 7306999-9 Énnehållande titan och niob, och det bör noteras att en ökning i titanhalten utan något niob närvarande ej hade någon inverkan på rekristallisationstemperaturen, medan fortskridande ökande niob- halter ökade rekristallisationstemperaturen. I samtliga fall upp- träder rekristallisation genom bildandet av rekristalliserade korn fördelade slumpvis tvärs igenom den kallbearbetade grund- massan. Det förelåg ej något bevis på fortskridande rekristalli- sation inåtriktat från plåtytorna, som typiskt uppträder i niob- behandlat stål.

I samtliga smältor enligt tabell VII var RB hårdhetsvärdena mindre än 40 efter avslutad rekristallisation. Följaktligen före- ligger en frånvaro av en utskiljningshärdande effekt i stålen en- ligt uppfinningen.

Tabell VII Rekristallisationsgensvar Temp °C Smäl ta ï-Nb %Ti glödgad ' 1 h 800553 0 0,12 593 - 100% ickerekristalliserad 621 - start av rekristallisation, slumpvis 649 - i det närmaste fullständig rekristallisation 677 ' - 100% rekristallisation 800552 0 0,30 593 - 100% ickerekristalliserad 621 - start av rekristallisation 649 - ca 60% rekristallisation 677 - 100% rekristallisation 800556 0,067 0,075 621 - 100% ickerekristalliserad 649 - start av rekristallisation, slumpvis 677 - ca 50% rekristallisation 704 - 100% rekristallisation 800555 0,12 0,063 649 - 100% ickerekristalliserad , 677 - start av rekristallisation, slumpvis 704 - ca 80% rekristallisation 732 - 100% rekristallisation Modifikationer kan göras utan att avvika från uppfinnings- tanken. Medan exempelvis de specifika exemplen visa niob och titan-behandlade stål, eller niob och zirkonium-behandlade stål, är det tydligt att blandningar av titan och zirkonium kan sättas till tillsammans med niob. I detta fall blir beräkningen av res- pektive proportioner av titan och zirkonium något mera komplicerad.

Claims (4)

7306999-9 F Patentkrav

1. Mjukt kolstål som i huvudsak ej har några flytfigurer i det varmvalsade och kallvalsade och glödgade tillståndet, k ä n - n e t e c k n a t av att detsamma huvudsakligen består av 0,002- o,o20% kol, 0% till 0,60% mangan, från större än o,o25% till 0,12% niob, åtminstone ett av titan ccn zirkonium, titan när när- varande utgörande 0,015_0,12%, vírkonium när närvarande utgörande 0,028-0,18%, 0% till 0,008% kväve, 0% till 0,010% totalt syre, 0% till 0,035% svavel, 0% till 0,045% totalt aluminium, restmäng- der av fosfor och svavel, med återstoden bestående av järn och föroreningar, varvid titanhalten är lika med eller mindre än fyra gånger vikt-% kol plus 3,43 gånger vikt% kväve med undantag för titan som titanoxid, zirkoniumhalten är lika med eller mindre än 7,6 gånger vikt-% kol plus 6,51 gånger vikt-% kväve med undantag för zirkonium som zirkoniumsulfid och zirkoniumoxid, varvid före- ligger mer än 0,025% niob i ickebunden form, och icke mer än 0,004% kol bundet med niob.

2. Stål enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t av att det- samma huvudsakligen består av 0,002-0,010% kol, 0% till 0,35% mangan, från större än 0,025% till 0,060% niob, åtminstone ett av titan och zirkonium, varvid titan är 0,015-0,061%, zirkonium 0,028-0,12%, med 0,002-o,oo6% kväve, 0% till o,oo4% total syre, A0% till 0,020% svavel, 0% till 0,010% fosfor, 0,015-0,020% total aluminium, 0% till 0,015% kisel.

3. Stål enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t av att det- samma huvudsakligen består av 0,002-0,006% kol, 0% till 0,35% mangan, från större än 0,025% till 0,040% niob, åtminstone ett av titan och zirkonium, varvid titan är 0,015-0,045%, zirkonium är 0,028-0,085%, med 0,002-0,006% kväve, 0% till 0,004% total syre, 0% till 0,01% svavel, 0% till 0,010% fosfor, 0,015-0,020% total aluminium, 0% till o,o1s% kisei.

4. Sätt att framställa ett stål enligt något eller några av krav 1-3, k ä n n e t e c k n a t av att man smälter en charge av stål som har en maximal kolhalt av 0,05%, vakuumavgasar stålet för att erhålla en smälta med en kolhalt av 0,020% maximum, en total syrehalt av 0,010% maximum, en kvävehalt av 0,008% maximum, 0% till 0,60% mangan, 0% till 0,035% svavel, med återstoden av järn och föroreningar, desoiiderar genom tillsättning av en des- ~oxidant vald från en klass bestående av aluminium, titan och 7306999-9 21 kisel, tillsätter åtminstone ett av titan och zirkonium, varvid titan när det användes tillsättes i en mängd tillräcklig för att erhålla en titanhalt i det varmvalsade tillståndet inom ett om- råde av 0,015-0,12%, och zirkonium när det användes tillsättes i en mängd tillräcklig för att erhålla en zirkoniumhalt i det varmvalsade tillståndet inom ett område av 0,028-0,18%, tillsät- ter niob i en mängd tillräcklig för att åstadkomma mer än 0,025% niob i fast lösning i det varmvalsade tillståndet såsom fast- ställt av plåtanalys vid rumstemperatur, gjuter och stelnar nämnda stål, varmvalsar till bandtjocklek med en avslutande tem- peratur av åtminstone 816°C, och hasplar, varvid titanhalten är lika med eller mindre än 4 gånger vikt-% kol plus 3,43 gånger vikt-% kväve med undantag för titan som titanoxid, zirkonium- halten är lika med eller mindre än 7,6 gånger vikt-% kol plus 6,51 gånger vikt-% kväve med undantag för zirkonium som zirko- niumsulfid och zirkoniumoxid, och ej mer än 0,004% kol bundet med niob. ÅNFÖRDA PUBLIKATIONER: Tyskland 2 109 431