AT250415B

AT250415B - Nitridhaltiger, kaltzäher Stahl, Verfahren zu dessen Wärmebehandlung und Verfahren zur Herstellung desselben

Info

Publication number: AT250415B
Application number: AT390665A
Authority: AT
Original assignee: Ishikawajima Harima Heavy Ind
Priority date: 1961-09-18
Filing date: 1961-09-18
Publication date: 1966-11-10

Description


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   Nitridhaltiger, kaltzäher Stahl, Verfahren zu dessen Wärmebehandlung und Verfahren zur Herstellung desselben 
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   eine Erhöhung der Zugfestigkeit und der Streckgrenze bewirken, ohne die Zähigkeit bzw. die Duktilität des Stahles zu beeinträchtigen. 



  Erfindungsgemässe nitridhaltige Stähle können mit Erfolg unter Verwendung irgend eines Konverters, Herdofens, Elektroofens, Hochfrequenzofens od. dgl. hergestellt werden. 



  Es kann beispielsweise derart vorgegangen werden, dass in den geschmolzenen Stahl Stickstoff oder ein aus Stickstoff und einem Gas oder mehreren Gasen, welche gegenüber geschmolzenem Stahl inert sind, bestehendes Gasgemisch, wie beispielsweise ein aus Stickstoff und Argon oder Helium bestehendes Gasgemisch, eingeblasen wird, worauf zum geschmolzenen Stahl als im Stahl lösliche Nitride bildendes Element Niob und allenfalls Aluminium zugesetzt wird und, nachdem sich die entsprechenden löslichen Nitride gebildet haben, dem Stahl zwecks Abbindung überschüssigen Stickstoffs Zirkon und/oder Titan zugesetzt wird. 



  Es kann aber auch derart vorgegangen werden, dass der Stahlschmelze eines oder mehrere instabile Nitride zugesetzt werden und anschliessend die lösliche Nitride bildenden Elemente und schliesslich Zirkon und/oder Titan zugesetzt werden. Für diese Arbeitsweise brauchbare instabile Nitride sind beispielsweise Mangannitrid, Lithiumnitrid, Molybdännitrid, Chromnitrid, aber auch stickstoffhaltige Ferro-Legierungen. 



  Es kann aber auch, wie bereits erwähnt, die Stahlschmelze durch Verwendung von Kalziumcyanamid aufgestickt werden. 



  Ein nitridhaltiger, kaltzäher Stahl mit weniger als 0, 350/0 C, 0, 9% Si, l,   Mn und gegebenenfalls einem Gehalt an Legierungselementen, wie Nickel, Chrom, Molybdän, Vanadin, von weniger als je 10/0   
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 che niobnitridhaltige Stähle, in welchen freier Stickstoff nicht durch Zirkon und/oder Titan abgebunden ist, besitzen ausgezeichnete mechanische Eigenschaften bei tiefen Temperaturen. 



   Aus der österr. Patentschrift Nr. 160661 ist bereits ein 0,   02-lij   Niob enthaltender Kohlenstoffstahl bzw. niedriglegierter Stahl bekanntgeworden, welcher bei Temperaturen unter   00C   verbesserte Schlagfestigkeit besitzt. Bei diesem Stahl soll die Niobmenge umso grösser sein, je höher der Kohlenstoffgehalt des Stahles ist, wobei die erzielte Komverfeinerung bis zu einer gewissen,   hauptsächlich vom Kohlenstoff-   gehalt des Stahles abhängigen Höchstmenge ungefähr proportional dem Niobgehalt ist. Damit ist ein solcher Stahl als ein Niobcarbid und nicht Niobnitrid enthaltender Stahl anzusprechen, und dieser Stahl ist auch so wärmezubehandeln, dass eine Abscheidung von   Niobcarbiden   erzielt wird, jedoch keine Abscheidung von Niobnitrid. 



   Ähnliches gilt auch für einen, hohe Schlagfestigkeit bei tiefen Temperaturen besitzenden Stahl gemäss der   österr. Patentschrift Nr. 296896,   welcher bei einem bestimmten Aluminiumgehalt und Stickstoffgehalt Tantal bzw. Tantal und Niob enthält. Die Komverfeinerung bei einem solchen Stahl wird vor allem durch Tantalcarbide bewirkt, welche durch entsprechende Wärmebehandlung zuerst im Stahl in Lösung gebracht und dann durch Anlassen wieder ausgeschieden werden. Ein solcher Stahl enthält kein Niobnitrid, wahrscheinlich   Niobcarbid   neben Aluminiumnitrid. Dies ergibt sich 
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  Auflage,Stahlanalysen
<tb> Stahl <SEP> C <SEP> Si <SEP> Mn <SEP> P <SEP> S <SEP> N2 <SEP> Al <SEP> Nb <SEP> Ti <SEP> Zr <SEP> A1N <SEP> NbN <SEP> TiN <SEP> ZrN <SEP> freier <SEP> N <SEP> 
<tb> A <SEP> 0,07 <SEP> 0,25 <SEP> 0,61 <SEP> 0,015 <SEP> 0, <SEP> 022 <SEP> 0,035 <SEP> 0,15 <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> 0,088
<tb> B <SEP> 0,09 <SEP> 0, <SEP> 30 <SEP> 0,61 <SEP> 0,019 <SEP> 0,018 <SEP> 0,019 <SEP> 0, <SEP> 007 <SEP> 0, <SEP> 09-0, <SEP> 06-0, <SEP> 092-0, <SEP> 053 <SEP> 0, <SEP> 000 <SEP> 
<tb> C <SEP> 0,09 <SEP> 0,31 <SEP> 0,65 <SEP> 0,013 <SEP> 0,019 <SEP> 0,027 <SEP> 0,035 <SEP> 0,05 <SEP> 0,025 <SEP> - <SEP> 0,038 <SEP> 0,054 <SEP> 0,028 <SEP> - <SEP> 0,001
<tb> D <SEP> 0. <SEP> 08 <SEP> 0, <SEP> 28 <SEP> 0, <SEP> 64 <SEP> 0, <SEP> 017 <SEP> 0, <SEP> 021 <SEP> 0, <SEP> 017 <SEP> 0.

   <SEP> 006 <SEP> 0, <SEP> 08--0, <SEP> 002 <SEP> 0, <SEP> 085 <SEP> 
<tb> E <SEP> 0,10 <SEP> 0,31 <SEP> 0,66 <SEP> 0,015 <SEP> 0,019 <SEP> 0,024 <SEP> 0,030 <SEP> 0,05 <SEP> - <SEP> - <SEP> 0,035 <SEP> 0,046 <SEP> - <SEP> - <SEP> Stahl <SEP> Zugfestigkeit <SEP> Streckgrenze <SEP> Dehnung <SEP> Einschnürung <SEP> Kerbschlagzähigkeit <SEP> Tr15 <SEP> TrS
<tb> kg/mm2 <SEP> kg/mm2 <SEP> % <SEP> kgm/cm2(3) <SEP>  C <SEP>  C
<tb> A(1) <SEP> 42,0 <SEP> 32,0 <SEP> 40,0 <SEP> 79,0 <SEP> 35, <SEP> 5 <SEP> -105 <SEP> -85
<tb> B <SEP> 45, <SEP> 5 <SEP> 37, <SEP> 1 <SEP> 37, <SEP> 2 <SEP> 77, <SEP> 3 <SEP> 32, <SEP> 7-110-85 <SEP> 
<tb> C <SEP> 44,7 <SEP> 36, <SEP> 1 <SEP> 39, <SEP> 5 <SEP> 77, <SEP> 6 <SEP> 34, <SEP> 4-110-80 <SEP> 
<tb> D <SEP> (2) <SEP> 43,7 <SEP> 36, <SEP> 3 <SEP> 38,9 <SEP> 75, <SEP> 5 <SEP> 30, <SEP> 7 <SEP> -110 <SEP> -80
<tb> E <SEP> (2) <SEP> 45, <SEP> 1 <SEP> 36,

  7 <SEP> 38, <SEP> 1 <SEP> 74, <SEP> 7 <SEP> 30, <SEP> 1 <SEP> -115 <SEP> -90
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Das Beispiel A betrifft einen bekannten aluminiumnitridhaltigen Stahl, während die Beispiele B, C, D und E Stähle gemäss der Erfindung betreffen. 



   In den Beispielen ist   mit"Trl5"jene Temperatur   in OC bezeichnet, bei welcher die mit einer 2 mm-Kerbe versehene Stahlprobe im normierten Kerbschlagversuch nach Charpy 2,0738 kgm aufnimmt. 



   Mit"TrS"ist jene Temperatur bezeichnet, bei welcher die Scherbruchfläche (Faserbruch)   507o   der Gesamtbruchfläche ausmacht. 



    PATENTANSPRÜCHE :    
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 je oder Bor von weniger als 0,5%, dadurch gekennzeichnet,   dass er 0, 015-0, 090 Gew.-10     anNiobnitrid,   allenfalls zusammen mit Aluminiumnitrid, und gegebenenfalls 0,   01 - 0, 10 Gew.. p/o   Titannitrid und/oder Zirkonnitrid enthält.

Claims

2. Verfahren zur Wärmebehandlung nitridhaltiger Stähle nach Anspruch l, dadurch gekennzeichnet, dass der Stahl, beispielsweise 30 min pro Zoll Wandstärke, auf Temperaturen zwischen 400 und 1100OC, vorzugsweise auf Temperaturen zwischen 800 und 1000OC, insbesondere auf Temperaturen oberhalb des As-Umwandlungspunktes, erhitzt und anschliessend in Luft, Öl oder Wasser rasch abgekühlt bzw. abgeschreckt wird, worauf gegebenenfalls der Stahl auf eine unterhalb des A-Umwandlungspunktes, insbesondere zwischen 150 und 700OC, liegende Temperatur angelassen wird.

3. Verfahren zur Herstellung von Stählen nach Anspruch 1, bei welchem der Stahl zunächst durch Einblasen von Stickstoff oder eines Stickstoff und ein inertes Gas enthaltenden Gasgemisches oder von Kalziumcyanamid mittels solcher Trägergase in das Stahlbad, vorzugsweise bei einem Druck von EMI4.2 Elemente Niob, allenfalls zusammen mit Aluminium, der Schmelze zugegeben werden, worauf zwecks Abbindung überschüssigen Stickstoffs Titan und/oder Zirkon zugegeben werden.