AT155034B - Verfahren zur Wärmebehandlung von kohlenstoffarmen Stahl. - Google Patents

Description

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  Verfahren zur   Wärmebehandlung   von kohlenstoffarmem Stahl. 



   Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Wärmebehandlung von kohlenstoffarmem Stahl, insbesondere Stahlblech, und bezweckt, ein Produkt von grosser Duktilität bei mässiger Härte zu erzielen. Gemäss der Erfindung wird dies dadurch erreicht, dass die Stahlteile in einer Schutzgasatmosphäre über den Umwandlungspunkt   a/r   erhitzt und dann auf einen zwischen 900 und 700  C liegenden Temperaturpunkt abgekühlt und auf diesem so lange gehalten werden, bis die durch die Abkühlung eingeleitete Ausscheidung von a-Eisen beendigt ist, dass darauf die Stahlteile nochmals bis über den genannten Umwandlungspunkt erhitzt und schliesslich von einer oberhalb dieses Punktes liegenden Temperatur aus auf Raumtemperatur abgekühlt werden. 



   In der Fabrikation von Bandstahl für   TieMehzwecke   ist es bekannt, den Stahl durch Warmund Kaltwalzen auf die gewünschte Stärke zu bringen. Durch diese Bearbeitung wird der Stahl, besonders wenn es sich um Kohlenstoffgehalte unter 0'1% handelt, hart und erhält eine vergleichsweise geringe Duktilität. Es ist daher üblich, den Stahl nach dem Walzvorgang einem Ausglühprozess zu unterwerfen, der etwa 48 Stunden dauert. Dieser grosse Zeitaufwand ist jedoch aus Wirtschaft-   lichkeitsgründen   unerwünscht. Kürzt man nun einfach die   Glühdauer   ab, so lässt sich zwar wohl die gewünschte Duktilität erreichen, doch erweist sich dann vielfach der Stahl als so hart, dass beim Ziehen der Bleche ein zu rascher   Verschleiss   der Matrizen eintritt und dass die Bleche sich werfen oder verziehen.

   Dieser Nachteil wird durch das Verfahren gemäss der Erfindung vermieden und es wird in verhältnismässig sehr kurzer Zeit ein Produkt von mässiger Härte   und hoher Duktilität   erzielt. 



   Bei der Durchführung des Verfahrens gemäss der Erfindung wird Stahl, insbesondere Stahl- 
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 elektrisch beheizten Ofen einer   Wärmebehandlung   unter Schutzgas unterzogen. Zur Herstellung der Schutzgasatmesphäre kommen alle Gase in Frage, welche die Oxydation des Stahls während   der Wärmebehandlung verhinjern. Solche G1se sind beispielsweise Wasserstoff, dÜ : soziiertes Ammoniak   oder Stickstoff oder auch ein Gasgemisch, z. B. aus   Kohlen ; : toffmonoxyd, Stickstoff,   Wasserstoff und Methan. 



   Um dem Stahl die Spannungen zu nehmen, die durch den Walzvorgang hineingekommen sind, 
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 erwähnten Temperaturstufe schon nach Verlauf von etwa einer Minute. 



   Um eine Wiederauflösung des a-Eisens und eine homogenere Lösung des Kohlenstoffs im -Eisen zu erhalten, wird nunmehr der Stahl von der zwischen 900 und 700  C liegenden Temperatur rasch nochmals auf eine Temperatur erhitzt, die zwischen 935 und   1000    C liegt, wodurch von neuem die Umwandlung des a-Eisens in y-Eisen erzielt wird. Auf der zuletzt genannten Temperatur wird 

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 der'Stahl'etwa-eine Minute lang gehalten. Dieser kurze Zeitabschnitt ist ausreichend, um die Wiederauflösung des a-Eisens und etwa vorhandener Karbide zu erreichen. 



   Hierauf wird-der Stahl rasch auf eine Temperatur von ungefähr 700  C abgekühlt und auf dieser Temperaturstufe drei bis vier Minuten gehalten. Man erreicht dadurch eine Ausscheidung des a-Eisens aus   der v-Eisenlösung,   wobei das a-Eisen den grösstmöglichen Gehalt an gelöstem Kohlen- stoff aufweist. Um den Kohlenstoff im   (x-Eisendn Lösung   zu halten, wird nunmehr der Stahl rasch auf eine Temperatur von etwa 300  C abgekühlt und darauf auf eine Temperatur von etwa 630  C rasch wieder erhitzt, wodurch eine Ausscheidung von Karbiden aus dem a-Eisen in interkristallinischem
Gefüge erreicht wird. Der Stahl kann dann rasch auf Raumtemperatur abgekühlt werden, da sich nunmehr die Karbide in der gewünschten Form-beispielsweise in kugeliger Form- (im Gegensatz zu Perlitgefüge) befinden.

   Falls es wünschenswert erscheint, kann man während der Abkühlung von ungefähr   630  C auf Raumtemperatur. bei   etwa 400  C eine Pause einlegen, um ganz sicher zu gehen, dass die Karbidausscheidung aus'dem a-Eisen beendet ist. 



    Indem man den Stahl der Wiedererhitzung auf eine zwi chen 935 und 1000   C liegende Temperatur   aussetzt, erhält man, wie sich gezeigt hat, ein gröberes Korn, als wenn man nur eine einzige Erhitzung auf die hohe Temperatur vornehmen würde. Obwohl es nicht ganz feststeht, welche Wirkung das gröbere Korn auf die erzielten Ergebnisse hat, so hat sich doch durch viele Versuche ergeben, dass der Stahl bei diesem groben Korngefüge nach der beschriebenen Wärmebehandlung die gewünschte Duktilität und zugleich mässige Härtewerte aufweist. Beispielsweise hat ein kohlenstoffarmer Stahl, der nach Auswalzen auf eine Stärke von   1 mm   der   Wärmebehandlung   gemäss der Erfindung unterworfen wurde, Duktilitätswerte nach Olsen zwischen 415 und 430 ergeben bei einer Rockwell-Härte unter 45. 



   In der Zeichnung ist durch die Kurve 10 der Verlauf des den Gegenstand der Erfindung bildenden   Wärmebehandlungsverfahrens   an einem   Ausführungsbeispiel schematisch   dargestellt. In dem Schaubild sind die Temperaturen in Celsiusgraden als Ordinate und die Zeit als Abszisse dargestellt. Als Schutzgas wurde Wasserstoff verwendet. Die Temperatur stieg in einem Zeitraum von etwa 1'75 Minuten von Raumtemperatur auf 950  C und wurde auf dieser Temperaturstufe etwa eine Minute lang gehalten, bis sich eine homogene Lösung des Kohlenstoffs   im y-Eisen   gebildet hatte ; dann wurde der Stahl innerhalb eines Zeitraumes von 1'75 Minuten bis auf eine Temperatur von 700  C abgekühlt und auf dieser Temperatur eine Minute lang gehalten, um die Ausscheidung des a-Eisens zu vollenden.

   Hierauf wurde zwecks Wiederauflösen des a-Eisens und zur Erlangung eines Gefüges von gröberem Korn der Stahl nochmals auf 950  C erhitzt und auf dieser Temperaturstufe eine Minute lang gehalten, um sicher zu gehen, dass sich eine im wesentlichen homogene Lösung vonKohlenstoff im-Eisen ausbildete. 



  Danach wurde der Stahl innerhalb eines Zeitraumes von einer halben Minute auf 700  C abgekühlt und auf dieser Temperaturstufe 31/2 Minuten lang gehalten, um die Ausscheidung des a-Eisens mit einem grösstmöglichen Gehalt an gelöstem Kohlenstoff zu erzielen. Um die Beibehaltung des Lösungzustandes in einem möglichst grossen Ausmass zu sichern, wurde im   Anschluss   daran der Stahl von 700  auf 300  C innerhalb eines Zeitraumes von   3'15   Minuten abgekühlt ; danach wurde er sofort bis auf 630  C wieder erhitzt, wodurch eine Ausscheidung gelöster Karbide aus dem a-Eisen und eine Gemischbildung aus Karbiden und Körnern von a-Eisen erreicht wurde.

   In diesem Zustande wurde der Stahl nunmehr innerhalb einer halben Minute auf etwa   4250 C   und dann weiter innerhalb zwei Minuten auf 400  C abgekühlt, wodurch die Ausscheidung der Karbide praktisch vollkommen wurde. Schliesslich wurde der Stahl in dem zuletztgenannten Zustande innerhalb von zwei Minuten auf Raumtemperatur   heruntergekühlt.   



   Proben eines   kohlenstoffarmen Stahlblechs   von 1 mm Stärke, das der vorstehend beschriebenen   Wärmebehandlung unterworfen wurde, ergaben ständig Rockwell-Härtewerte von der Grössenordnung 42 und Duktilitätswerte nach Olsen von der Grössenordnung 421. Diese Ergebnisse sind vom grössten   technischen und wirtschaftlichen Wert. Zwar kann sich bei dem beschriebenen Verfahren gelegentlich ein Produkt mit etwas gröberem Korn als bei den bisher bekannten Ausglühverfahren bilden, doch ist in der Regel die Korngrösse nicht derart, dass sie die Brauchbarkeit des Bleches beeinträchtigt. 



   PATENT-ANSPRÜCHE : 
1. Verfahren zur Wärmebehandlung von kohlenstoffarmem Stahl, insbesondere von Stahlblech, dadurch gekennzeichnet, dass die Stahlteile in einer Schutzgasatmosphäre bis über den Umwandlungspunkt   a/-   erhitzt und dann auf einen zwischen 900 und 700  C liegenden Temperaturpunkt abgekühlt und auf diesem so lange gehalten werden, bis die durch die Abkühlung eingeleitete Ausscheidung von a-Eisen beendet ist, dass darauf die Stahlteile nochmals bis über den genannten Umwandlungspunkt erhitzt und schliesslich von einer oberhalb dieses Punktes liegenden Temperatur aus auf Raumtemperatur abgekühlt werden.

Claims (1)

1. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Stahlteile nach der Wiedererhitzung auf einen oberhalb des a/Y-Umwandlungspunktes liegenden Temperaturpunkt zunächst kurzzeitig auf etwa 300 C abgekühlt, dann zwecks Karbidausscheidung auf etwa 630 C erhitzt und schliesslich rasch auf Raumtemperatur abgekühlt werden. <Desc/Clms Page number 3>

   3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Stahlteite vor ihrer Abkü ! lung auf etwa 300 C von einer oberhalb des a/y-Umwandlungspunktes liegenden Temperatur aus auf etwa 700 C abgekühlt und auf dieser Temperatur so lange gehalten werden, bis &alpha;-Eisen, das eine beträchtliche Menge gelösten Kohlenstoffs enthält, sich ausscheidet.

   4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Stahlteile nach der ersten Abkühlung von einer über dem Umwandlungspunkt < x/v liegenden Temperatur etwa eine Minute lang und nach der Wiedererhitzung auf den genannten Temperaturpunkt und abermaligen Abkühlung etwa 31/2 Minuten lang auf etwa 7000 C gehalten werden.

   5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Abkühlung von 630 C auf Raumtemperatur eine zwischen 350 und 450 C liegende Temperaturstufe so lange eingehalten wird, bis die Karbidausscheidung im wesentlichen beendigt ist.

   6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur der Zwischenkühlung vor der endgültigen Abkühlung auf Raumtemperatur etwa 400 C betlägt und etwa zwei Minuten lang aufrechterhalten wird.

   7. Verfahren nach den Ansprüchen 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die oberhalb des ah-Umwandlungspunktes liegende Temperatur der ersten Erhitzung und der Weidererhitzung zwischen 935 und 1000 C liegt und dass die Stahlteile auf dieser Temperaturstufe je etwa eine Minute gehalten werden. EMI3.1