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Verfahren zur Verbesserung der Eigenschaften, insbesondere der Härte, Festigkeit und Streckgrenze,
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Es ist bereits mit gutem Erfolge vorgeschlagen worden, in Eisen-und Stahllegierungen durch Zugabe von Stickstoff oder Kupfer und geeignete Wärmebehandlung Härtungserscheinungen, die sogenannte Ausscheidungshärtung, hervorzurufen, die gleichzeitig mit der Verbesserung anderer technisch wichtiger Eigenschaften, z. B. der Festigkeit und der Streckgrenze, verbunden sind.
Es ist auch bereits bekannt, Stahllegierungen, die 2'7-4% Aluminium und gegebenenfalls Titan enthalten, von 700-1000 C abzuschrecken und auf 500-750 C anzulassen. Über die Ausscheidunghärtung titanhaltiger Eisen-und Stahllegierungen ist jedoch noch nichts bekannt geworden.
Die vorliegende Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass die Elemente Titan, Bor, Zirkon, Tantal, Niob, Cer und Uran in derselben Weise wie Stickstoff und Kupfer in der Lage sind, in Eisen-und Stahllegierungen mit geringem Kohlenstoffgehalt Ausscheidungshärtung hervorzurufen. Um dieses Ziel zu erreichen, werden Eisen-oder Stahllegierungen, die etwa bis 10% Titan oder bis 4% Bor oder bis 8% Zirkon, Tantal, Niob, Cer oder Uran, einzeln oder gemischt, enthalten, zunächst bei hoher Temperatur, je nach Art der Legierung zwischen etwa 700-1300 C, geglüht. Es folgt hierauf ein Ablöschen in Wasser, Öl oder Luft.
Ein daran anschliessendes Anlassen bei einer Temperatur zwischen etwa 250-700 C ruft dann eine merkliche Verbesserung der Eigenschaften, insbesondere der Härte, Zugfestigkeit und Streckgrenze, hervor. Es genügt jedoch häufig, insbesondere bei niedrigen Gehalten an Titan, Bor, Zirkon, Tantal, Niob, Cer und Uran, bereits ein einfaches Anlassen ohne vorheriges Ablöschen, um Ausscheidunghärtung hervorzurufen. Es ist dies von besonderer Bedeutung für die Veredelung von Gussstücken und
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So ergibt beispielsweise eine Stahllegierung mit etwa 0'15% Kohlenstoff und 0'72% Tanta, l + Niob nach einem Abschrecken von 1250 C in Wasser eine Härte von 210 Brinelleinheiten, die sich durch Anlassen bei 300 C auf 285 Brinelleinheiten steigern lässt.
Weiter wurde gefunden, dass sich bei den titan-, bor-, zirkon-, tantal-, niob-, cer-oder uranhaltigen Eisen-und Stahllegierungen durch die erwähnte Wärmebehandlung ausgezeichneteFestigkeitseigenschaften erzielen lassen, wenn die Legierungen noch als weitere Elemente Silizium, Mangan, Chrom, Nickel, Wolfram, Molybdän, Vanadium oder Kobalt, einzeln oder gemischt, enthalten. So besitzt z. B. eine Stahllegierung mit etwa 0'87% Titan, 3% Nickel und 0'1% Kohlenstoff im Anlieferungszustand eine Härte von etwa 310 Brinelleinheiten, eine Zugfestigkeit von etwa 63 kgjmm2 und eine Streckgrenze von etwa 39 kgjmm2.
Durch Abschrecken von etwa 10000 C in Wasser und anschliessendes Anlassen bei etwa 500 C lässt sich die Zugfestigkeit bis auf etwa 101 kg/mm2 und die Streckgrenze bis auf etwa 91 kg/mm2 steigern. Die Härtesteigerung ist in diesem Fall gering ; sie beträgt etwa 10 Brinelleinheiten.
Besonders günstig verhalten sich mit Titan, Bor, Zirkon, Tantal, Niob, Cer oder Uran legierte Chromnickeleisen-und Chromniekelstahllegierungen, insbesondere solche mit 6-40% Chrom, 25-0'5% Nickel und geringem Kohlenstoffgehalt.
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So besitzt z. B. eine chemisch neutrale Stahllegierung mit etwa 18% Chrom, 8% Nickel, 0'15% Kohlenstoff und 3"6% Titan nach einem Abschrecken von etwa 12000 C in Öl eine Härte von 315 Brinelleinheiten ; durch Anlassen bei etwa 500 C lässt sich die Härte auf 560 Brinelleinheiten steigern.
Eine chemisch neutrale Stahllegierung mit etwa 17% Chrom, 8% Nickel, 0'15% Kohlenstoff und 0'55% Bor ergibt nach einem Abschrecken von etwa 1250 C in Öl eine Härte von etwa 210 Brinelleinheiten, die durch Anlassen bei etwa 800 C bis auf 450 Brinelleinheiten gesteigert werden kann.
Eine chemisch neutrale Stahllegierung mit etwa 18% Chrom, 8-3% Nickel, 0-10% Kohlenstoff und 1'1% Zirkon weist nach einem Abschrecken von etwa 1050 C in Öl eine Härte von etwa 260 Brinelleinheiten auf. Wird diese Legierung dann bei etwa 700 C angelassen, so steigt die Härte auf 550 Brinelleinheiten.
Festigkeit und Streckgrenze der Chromnickeleisen-oder Chromnickelstahllegierungen erfahren durch das Ausseheidungshärtungsverfahren ebenfalls eine beträchtliche Steigerung, selbst in Fällen, in denen eine starke Erhöhung der Härte infolge zu niedriger Abschreck- oder Anlasstemperatur oder infolge vorzeitigen Abbruches der Glühbehandlung nicht erstrebt oder erreicht wird. So zeigt z. B. die
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Streckgrenze von etwa 107 kg/mm2, während die Härte bloss den Wert von etwa 340 Brinelleinheiten erreicht.
Wenn den chemisch neutralen Chromniekeleisen-oder Chromnickelstahllegierungen noch als weitere Elemente Silizium, Mangan, Wolfram, Molybdän, Vanadium oder Kobalt zulegiert werden, lassen sich durch das im vorstehenden geschilderte Verfahren noch bessere Festigkeitseigenschaften erzielen.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Verbesserung der Eigenschaften, insbesondere der Härte, Festigkeit und Streckgrenze, von Eisen-und Stahllegierungen mit geringem Kohlenstoffgehalt durch Ausscheidungshärtung, dadurch gekennzeichnet, dass Legierungen mit Titan, Bor, Zirkon, Tantal, Niob, Cer oder Uran von hoher Temperatur langsam oder schnell abgekühlt und im letzteren Fall angelassen werden.
2. Verfahren zur Verbesserung der Eigenschaften, insbesondere der Härte, Festigkeit und Streckgrenze, von Eisen-und Stahllegierungen mit geringem Kohlenstoffgehalt durch Ausscheidungshärtung, dadurch gekennzeichnet, dass Legierungen mit 1-10% Titan oder 0'1-4% Bor von hoher Temperatur, etwa 700-1300 C, langsam oder schnell abgekühlt und im letzteren Fall dann bei etwa 250-700 C angelassen werden.
3. Verfahren zur Verbesserung der Eigenschaften, insbesondere der Härte, Festigkeit und Streckgrenze, von Eisen-und Stahllegierungen mit geringem Kohlenstoffgehalt durch Ausscheidungshärtung, dadurch gekennzeichnet, dass Legierungen mit 0'01-8% Zirkon, Tantal, Niob, Cer oder Uran, einzeln oder gemischt, von hoher Temperatur, etwa 700-1300 C, langsam oder schnell abgekühlt und im letzteren Fall dann angelassen werden.
4. Verfahren zur Verbesserung der Eigenschaften, insbesondere der Festigkeit und Streckgrenze, von Eisen-und Stahllegierungen mit geringem Kohlenstoffgehalt durch Ausscheidungshärtung, dadurch gekennzeichnet, dass Legierungen mit weniger als 1% Titan von etwa 1000-1300 C langsam oder schnell abgekühlt und im letzteren Fall bei etwa 250-650 C angelassen werden.
5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass Eisen-und Stahllegierungen verwendet werden, die neben den erwähnten Gehalten an Titan, Bor, Zirkon, Tantal, Niob, Cer oder Uran, einzeln oder gemischt, noch einen Zusatz von Silizium, Mangan, Nickel, Chrom, Wolfram, Molybdän, Vanadium oder Kobalt, einzeln oder gemischt, enthalten.
6. Verfahren nach den Ansprüchen 1, 2 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass chemisch neutrale Chromnickeleisen-oder Chromnickelstahllegierungen, insbesondere solche mit 6-40% Chrom, bis 25% Nickel und geringem Kohlenstoffgehalt verwendet werden, die neben den erwähnten Gehalten an Titan oder Bor, einzeln oder gemischt, noch als weitere Elemente Silizium, Mangan, Wolfram, Molybdän, Vanadium oder Kobalt, einzeln oder gemischt, enthalten.
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