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Verfahren zur Herstellung von Feinkornstählen
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Feinkornstählen mit einem Gehalt von 0,001 bis 0, 05% metallischem Kalzium.
Die Erfindung bezweckt die Schaffung eines Stahls, der ein feinkörniges Gussgefüge von verbesserter Zähigkeit und Zerspanbarkeit hat.
Bisher wurde die Korngrösse eines Stahls dadurch beeinflusst, dass dem Stahl eine geeignete Menge eines oder mehrerer der Elemente AI, Ti, V, Zr und N oder eine Legierung wie beispielsweise eine solche, bestehend aus Fe, AI, Ca und Si zugesetzt wurde.
Erfindungsgemäss wird diese Beeinflussung der Korngrösse dadurch verbessert, dass dem Stahl eine Legierung auf Basis Eisen-Kalzium, die als Legierungsbestandteile (I) 15-40% Ca, (II) Si und/oder Al und Mn in einer Gesamtmenge von 5-55% und (III) 0-5% Ni enthält, zugesetzt wird.
Das Studium der Legierung auf Eisen-Kalzium-Basis zeigt, dass die Kalzium-Ausbeute bei Verwendung dieser Legierung etwa doppelt so gross ist wie bei gewöhnlichem Kalziumsilicid.
Bei der Erzeugung der erfindungsgemässen Legierung werden bei der Gewinnung des Ca durch Reduk-
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findungsgemässen Verfahrens wird nicht beeinträchtigt, wenn die Zusatzlegierung bis 15% eines oder mehrerer der Elemente aus der Gruppe Be, Mg, Ba, Sr, Ti, Zr, Ce, Hf. Th, V, Cb und Ta, enthält. Überdies kann die Legierung ohne Nachteil zusätzlich bis zu einem Fünftel ihres Ca-Gehaltes ein oder mehrere Alkali-, Erdalkali-oder seltenen Erdmetalle enthalten.
Im Rahmen der Erfindung ist es nicht notwendig, die Desoxydation und Entschwefelung so vollständig durchzuführen, dass zum Erhalt eines feinkörnigen Stahls der Sauerstoffgehalt auf 0,001-0, 005% und der Schwefelgehalt auf 0, 003-0, 015% herabgesetzt werden. Selbst wenn der Stahl mehr als 0, 015% Schwefel und mehr als 0, 005% Sauerstoff enthält, zeigt der nach dem vorliegenden Verfahren erhaltene Guss bzw. Block ein feinkörniges Gefüge, sofern die darin verbliebene Kalziummenge grösser ist als 0, 001% ; sie braucht aber nicht grösser zu sein als 0, 05%.
Bei der Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens muss die Schmelze vorher entsprechend desoxydiert und entschwefelt werden. Dies ist für eine wirksame Verwendung der vorgenannten Zusatzelemente erwünscht.
Die Erfindung ist auf Kohlenstoffstähle und Legierungsstähle aller Art mit weniger als 1, 71a Kohlenstoff anwendbar, d. h. nicht nur auf gewöhnliche Kohlenstoffstähle, sondern auch auf Legierungsstähle, die weniger als 1, 70 Kohlenstoff zusammen mit einem oder mehreren der Elemente Silizium, Mangan, Nickel, Kobalt, Chrom, Kupfer, Aluminium, Wolfram, Molybdän, Vanadin, Titan und Zirkon enthalten. Der der vorstehenden Behandlung unterworfene Stahl hat ein feinkörniges Gefüge und zeigt ohne wesentliche Änderung der Zugfestigkeit eine grössere Dehnung und Querschnittsabnahme und insbesondere eine beträchtliche Erhöhung der Schlagfestigkeit und verbesserte Zerspanbarkeit.
Die Verbesserung der
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mechanischen Eigenschaften der so behandelten Stähle, besonders im abgeschreckten und geglühten Zustand, ist bemerkenswert.
Bei der Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens wird zusammen mit der vorgenannten Kalziumzusatzlegierung vorzugsweise eine bestimmte Menge Kalzium- oder Magnesiumfluorid zugesetzt, wodurch der Schmelzpunkt der Schlacke herabgesetzt und dadurch die Ca-Ausbeute in Stahlschmelzen beträchtlich erhöht wird.
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zugesetzt.
Ein nach dem erfindungsgemässen Verfahren erzeugter Stahlblock zeigte nach 6-stündigem Glühen bei 9000 C folgende mechanische Eigenschaften : Zugfestigkeit 71,0 kg/mm2, Dehnung 25,5% (Messlänge 50 mm), Querschnittsabnahme 31, 6% und Brinellhärte 177 und weist somit eine grosse Dehnung und Querschnittsabnahme auf. Der Block enthält kleine Mengen von nichtmetallischen Einschlüssen und seine Korngrösse nach Timken A. S. T. M. ist 7,5, d. h., er ist feiner und reiner als der nicht mit Kalzium behandelte Stahl, der die Korngrösse 5 besitzt.
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Ein nach dem erfindungsgemässen Verfahren erzeugter Stahlblock wurde nach dem Schmieden und Walzen abgeschreckt und angelassen. Er hatte eine Korngrösse von 8,5, während ein nicht mit Kalzium behandelter'Stahl eine Korngrösse von 6, 8 (nach A. S. T. M.) hatte.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Herstellung von Feinkornstählen mit einem Gehalt von 0, 001 bis 0, 05% metallischem Kalzium, dadurch gekennzeichnet, dass dem Stahl eine Legierung auf Basis Eisen-Kalzium, die als Legierungsbestandteil(1) 15-40% Ca. (II) Si und/oder Al und Mn in einer Gesamtmenge von 5 bis 55%, und (in) 0-5% Ni enthält, zugesetzt wird.