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Verfahren zur Herstellung von Gegenständen aus niedriggekohlten vanadiumhaltigen Chrom- stahllegierungen.
Es ist bereits bekannt, niedriggekohlte vanadiumhaltige Chromstahllegierungen zur Herstellung von im Gebrauch bei thermischer Behandlung nichthärtenden Gegenständen zu verwenden, u. zw.
Legierungen mit einem höheren Vanadiumgehalt, z. B. von 4 bis 5%. Die Widerstandsfähigkeit der aus diesen Stählen hergestellten Gegenstände gegen Oxydation bei höheren Temperaturen ist jedoch gering.
Die Erfindung bezweckt, Gegenstände herzustellen, welche sowohl bei thermischer Behandlung nichthärtend als auch gegen Oxydation bei höheren Temperaturen widerstandsfähig sind. Dies wird erfindungsgemäss dadurch erreicht, dass solche Chromstahllegierungen verwendet werden, welche einen
Gehalt an Kohlenstoff nicht über 0#1%, an Chrom von 3#5 bis 20% (vorzugsweise von 3#5 bis 7'5%) und Vanadium in Mengen unter 1% enthalten, wobei der jeweilige Gehalt an Vanadium mindestens 10mal so gross ist als der Gehalt an Kohlenstoff. Stähle ähnlicher Zusammensetzung wurden für andere
Verwendungszwecke bereits vorgeschlagen.
Die Wirkung des Vanadiums auf die Härtbarkeit der Chromstähle ist aus der folgenden Tabelle I zu ersehen. In dieser Tabelle sind die massgebenden Elemente in prozentuellen Mengen angegeben.
Der Ausgleich auf 100 ergibt sich in jedem Fall durch Eisen und zufällige Unreinigkeiten, wie geringe
Mengen Schwefel und Phosphor, 0-2 bis 0-26% Silizium und 0-37 bis 0#47% Mangan. In der Reihe ,,Zustand" bedeutet 1 ,,im gewalzten Zustand", 2 ,,erhitzt auf die Dauer von 4 Stunden bei 7500 C und in der Luft auf Zimmertemperatur gekühlt", u. zw. handelt es sieh hiebei um eine richtige Kühl- behandlung gerade für Chromstähle, und 3 ,,erhitzt auf die Dauer von 10 Minuten bei 900 C und in der Luft gekühlt", wobei es sich um eine Behandlung handelt, durch welche gerade Chromstähle stark gehärtet werden.
Tabelle I.
EMI1.1
<tb>
<tb>
Analyse <SEP> Prozent <SEP> Prozent <SEP> Streck-ZugProzent <SEP> Prozent <SEP> Prozent <SEP> Zustand <SEP> Erichsen <SEP> Brinell- <SEP> Dehnung <SEP> Ein- <SEP> grenze <SEP> festigkeit
<tb> Werte <SEP> härte <SEP> Messlänge <SEP> schuül=4d= <SEP> rung
<tb> Cr <SEP> C <SEP> V <SEP> 50#8 <SEP> mm <SEP> rung <SEP> kg/mm2
<tb> 3'05 <SEP> 0'06 <SEP> - <SEP> 1 <SEP> 6'9 <SEP> 126 <SEP> 22 <SEP> 64 <SEP> 37-3 <SEP> 56-2
<tb> 3#05 <SEP> 0#06 <SEP> # <SEP> 2 <SEP> 8#8 <SEP> 116 <SEP> 43 <SEP> 81 <SEP> 30-2 <SEP> 42-2
<tb> 3#05 <SEP> 0#06 <SEP> # <SEP> 3 <SEP> 7#3 <SEP> 170 <SEP> # <SEP> # <SEP> # <SEP> #
<tb> 4#54 <SEP> 0#07 <SEP> # <SEP> 1 <SEP> 5#2 <SEP> 286 <SEP> 8 <SEP> 20 <SEP> 68#2 <SEP> 104#7
<tb> 4-54 <SEP> 0-07-2 <SEP> 6-4 <SEP> 143 <SEP> 33 <SEP> 78 <SEP> 33#0 <SEP> 49#2
<tb> 4-54 <SEP> 0-07-3 <SEP> 5-8 <SEP> 302----
<tb> 5-84 <SEP> 0-05-1 <SEP> 5-1 <SEP> 311 <SEP> 5 <SEP> 13
<SEP> 71-7 <SEP> 109#6
<tb> 5-84 <SEP> 0-05-2 <SEP> 7-3 <SEP> 137 <SEP> 35 <SEP> 78 <SEP> 30-2 <SEP> 47-5
<tb> 5-84 <SEP> 0'05 <SEP> - <SEP> 3 <SEP> 5'9 <SEP> 302 <SEP> 11 <SEP> 36 <SEP> 90#0 <SEP> 107#2
<tb> 5-80 <SEP> 0-05 <SEP> 0-38 <SEP> 1 <SEP> 5'9 <SEP> 212 <SEP> 18 <SEP> 60 <SEP> 53#4 <SEP> 73-1
<tb> 5#80 <SEP> 0#05 <SEP> 0#38 <SEP> 2 <SEP> 9'9 <SEP> 126 <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> -
<tb> 5.
<SEP> 80 <SEP> 0#05 <SEP> 0#38 <SEP> 3 <SEP> 6-8 <SEP> 170 <SEP> 29 <SEP> 69 <SEP> 30#2 <SEP> 54#2
<tb> 5-82 <SEP> 0-045 <SEP> 0-69 <SEP> 1 <SEP> 7-6 <SEP> 163 <SEP> 23 <SEP> 73 <SEP> 36-7 <SEP> 54-5
<tb> 5-82 <SEP> 0-045 <SEP> 0-69 <SEP> 2 <SEP> 9'6 <SEP> 121 <SEP> 33 <SEP> 78 <SEP> 26#0 <SEP> 45#0
<tb> 5#82 <SEP> 0-045 <SEP> 0-69 <SEP> 3 <SEP> 9-3 <SEP> 126 <SEP> 41 <SEP> 76 <SEP> 18'3 <SEP> 45-0
<tb> 5#68 <SEP> 0-07 <SEP> 0-92 <SEP> 1 <SEP> 6-0 <SEP> 186 <SEP> 29 <SEP> 77 <SEP> 41-5 <SEP> 61-2
<tb> 5'67 <SEP> 0-07 <SEP> 0-92 <SEP> 2 <SEP> 8-0 <SEP> 128----
<tb> 5-67 <SEP> 0-07 <SEP> 0-92 <SEP> 3 <SEP> 10'0 <SEP> 131 <SEP> 35 <SEP> 82 <SEP> 25-3 <SEP> 47-8
<tb> 13-84 <SEP> 0#07 <SEP> # <SEP> 1 <SEP> 5#9 <SEP> 248 <SEP> 8 <SEP> 16 <SEP> 66#1 <SEP> 92-4
<tb> 13-84 <SEP> 0#07 <SEP> # <SEP> 2 <SEP> 8#3 <SEP> 137 <SEP> 33 <SEP> 71 <SEP> 30#9 <SEP> 55#2
<tb> 13-84 <SEP> 0'07 <SEP> -
<SEP> 3 <SEP> 6'0 <SEP> 270 <SEP> 9 <SEP> 30 <SEP> 84-4 <SEP> 97-0
<tb> 13#10 <SEP> 0#08 <SEP> 0#81 <SEP> 1 <SEP> 6'6 <SEP> 196 <SEP> 19 <SEP> 44 <SEP> 48-5 <SEP> 81-6
<tb> 13-10 <SEP> 0-08 <SEP> 0-81 <SEP> 2 <SEP> 7-5 <SEP> 149 <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> -
<tb> 13-10 <SEP> 0-08 <SEP> 0-81 <SEP> 3 <SEP> 8-4 <SEP> 134 <SEP> 25 <SEP> 65 <SEP> 3012
<tb>
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Die in der Tabelle 1 angegebenen Werte zeigen, dass ein 3% iger Chromstahl mit geringem Kohlenstoffgehalt nicht stark in der Luft gehärtet wird, während ein 4'5-bis 12%/iger Chromstahl mit geringem Kohlenstoffgehalt beträchtlich durch Luftkühlung von den üblichen heissen Arbeitstemperaturen gehärtet wird. Die Wirkung des Vanadiums in verschiedenen Verhältnissen zum Kohlenstoff ist ebenfalls dargelegt.
Es ist bemerkenswert, dass bei etwa 5 bis 10 Gewichtsteilen des Vanadiums im Verhältnis zu einem Gewichtsteil des Kohlenstoffes die Härtefähigkeit der Stähle erheblich verringert wird und dass bei mindestens 10 Teilen des Vanadiums im Verhältnis zu einem Teil des Kohlenstoffes die Stähle unhärtbar werden. Es ist ferner bemerkenswert, dass beim Zusatz von Vanadium die Härte der Stähle in dem gleichartig gewalzten Zustand verringert wird. Die Stähle nach der Erfindung haben thermische Eigenschaften, die mehr den Eigenschaften der unlegierten Stähle mit niedrigem Kohlenstoffgehalt als den Eigenschaften der entsprechenden Chromstähle entsprechen.
Durch Hinzufügung von Vanadium wird auch die Zähigkeit dieser Chromstähle erhöht. Beispielsweise ergab ein Stahl, welcher 5'8% Chrom und 0'05% Kohlenstoff enthielt, einen Izod Stosswert von 1'66 m7cg in dem gleichartig gewalzten Zustand, und durch Zusätze von 0'38% und 0'6% Vanadium wurde dieser Wert auf 6'92 mkg bzw. auf 11'89 kg erhöht.
Gemäss vorliegender Erfindung ist festgestellt worden, dass durch einen Zusatz von mehr als etwa 1% Vanadium zu den Chromstählen ihr Widerstand gegen Oxydation bei erhöhten Temperaturen erheblich verringert und dass durch den Zusatz von einigen Prozenten Vanadium praktisch die Verwendbarkeit der Stähle bei erhöhten Temperaturen ausgeschlossen wird. Mit Rücksicht auf diese Tatsache und die weitere Erwägung, dass wenigstens etwa 10 Teile Vanadium im Verhältnis zu einem Teil Kohlenstoff erforderlich sind, um die angestrebten Wirkungen zu erreichen, darf der Kohlenstoffgehalt der Stähle in keinem Fall grösser sein als etwa 0'1%.
Da ein grosser Teil der Chromstähle, welche Chromgehalte innerhalb des Bereiches der Erfindung besitzen, praktisch bei erhöhten Temperaturen benutzt wird, würden durch den Zusatz von mehr als etwa 1% Vanadium Stähle erhalten werden, die praktisch nicht verwendet werden können.
Die Wirkung des Vanadiums auf die Widerstandsfähigkeit der Chromstähle gegen Oxydation bei erhöhten Temperaturen ist aus der Tabelle II zu entnehmen. In dieser Tabelle ist der prozentuelle Gewichtsverlust bei jeder einer Anzahl Proben angegeben, die aus Stahlwürfeln bestanden, von denen jeder annähernd 70 g wog. Ihre Behandlung bestand darin, dass jede Probe auf die Dauer von 160 Stunden bei 7850 C bis 800 C in einer oxydierenden Atmosphäre gehalten wurde.
Tabelle II.
EMI2.1
<tb>
<tb>
Prozent <SEP> Cr <SEP> Prozent <SEP> C <SEP> Prozent <SEP> V <SEP> Prozent
<tb> Gewichtsverlust
<tb> 5#56 <SEP> 0#10 <SEP> 1 <SEP> 7#3
<tb> 6-16 <SEP> 0'09 <SEP> 0'43 <SEP> 8'0
<tb> 5'80 <SEP> 0'05 <SEP> 0'69 <SEP> 7'5
<tb> 5'67 <SEP> 0-07 <SEP> 0-92 <SEP> 11-6
<tb> 6'15 <SEP> 0-20 <SEP> 2-19 <SEP> 21-6
<tb> 6-00 <SEP> 0-07 <SEP> 5-24 <SEP> 49-7
<tb> 6-10 <SEP> 0-22 <SEP> 7-80 <SEP> 73-6
<tb>
Die erfindungsgemäss zur Anwendung gelangenden Stähle können nicht nur schnell oder langsam zwischen Zimmertemperatur und etwa 1000 C ohne die Gefahren erhitzt oder abgekühlt werden, die bei einer ähnlichen Behandlung der gewöhnlichen Chromstähle auftreten, vielmehr können sie auch mit erheblich geringerer Schwierigkeit und mit beträchtlich geringeren Kosten als bisher geschmiedet, gewalzt oder in anderer Weise bearbeitet werden.
Der bearbeitete Stahl kann erforderlichenfalls in der Weise behandelt werden, dass er während weniger Minuten bei einer hohen Temperatur von annähernd 900 C erhitzt und darauf entweder rasch oder langsam auf Zimmertemperatur gekühlt wird.
Die Erfindung kann in weitem Masse für die Herstellung von Gegenständen in der Form von Blechen und Rohren, die bei erhöhten Temperaturen benutzt werden sollen, verwendet werden.