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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von martensitischen Chromstählen gegebenenfalls mit Molybdän-Zusatz, die erhöhte Korrosionsbeständigkeit aufweisen, sich ausgezeichnet verarbeiten lassen und über besonders gute Duktilität verfügen.
Es ist bekannt, dass der Widerstand von Eisenwerkstoffen gegen Korrosions- und Temperaturbeanspruchung durch Zulegieren von bestimmten Elementen erhöht werden kann. Man unterscheidet im wesentlichen drei Kategorien von Stahlsorten, die über diese besonderen Eigenschaften verfügen :
1. austenitische Stähle,
2. ferritische Stähle,
3. konventionelle martensitische Stähle.
1. Austenitisch Stähle :
Es handelt sich um Chrom-Nickel-Stähle, die im wesentlichen etwa 18% Chrom, 8 bis 12% Nickel, max.
0, 12% Kohlenstoff und etwa 0, 03% Stickstoff enthalten. Stähle dieser Zusammensetzung verfügen über gute Korrosionseigenschaften. Die Beständigkeit bei hohen Temperaturen ist stark eingeschränkt und besteht nur In luft-oder stickstoffhaltigenGasen, die relativ wenig Sauerstoff enthalten. Weiterhin verfügen diese Stahlsorten über eine ausgezeichnete Duktilität. Bezüglich ihrer Fliesseigenschaften stehen sie an der Spitze der Eisenwerkstoffe. Sie sind in Form von warm-oder kaltgewalzten Blechen sehr gut umformbar (Tiefziehen) und lassen sich sowohl beim Stahlhersteller wie beim Verbraucher in Form von Brammen, Blöcken, Vorbrammen, Platinen, Stabstahl, Schmiedestücken, Grobblechen usw. ausgezeichnet verarbeiten. Ausserdem verfügen diese Stähle über gute Schweisseigenschaften.
Es ist weiter bekannt, dass insbesondere die Korrosionsbeständigkeit durch Zulegieren von Molybdän beträchtlich erhöht werden kann. Solche austenitischen Stähle mit Molybdänzusatz sind in ihren übrigen Eigenschaften den oben erwähnten Stahlsorten weitgehend vergleichbar.
Ein erheblicher Nachteil dieser Güten liegt darin, dass diese Stähle zu teuer sind. Da insbesondere das Element Nickel nicht in beliebigen Mengen frei zur Verfügung steht, verteuert sich das Zulegieren dieses Elementes je nach Weltnickellage derartig, dass die Verwendbarkeit dieser Stähle für viele Anwendungsbereiche in Frage gestellt ist. Hinzu kommen weitere Nachteile. Insbesondere in Form von warm-und/oder kaltgewalzten Bändern und Blechen sowie den daraus durch Umformung hergestellten Gegenständen tritt nach dem Polieren an der Oberfläche eine Verfärbung ein, die mit "Gelbstichigkeit" bezeichnet wird und sich gerade bei Teilen, wo auf hohe Oberflächengüte Wert gelegt wird, störend bemerkbar macht.
Die Hitze- und Zunderbeständigkeit, insbesondere In schwefelhaltigen oder aufkohlenden Gasatmosphären, ist gleichfalls sehr gering. Ausserdem lassen sich austenitische Chrom-Nickel-Stähle schlecht zerspanen. Es besteht zwar die Möglichkeit, durch Zugabe von z. B. mindestens 0, 1% Schwefel die spanabhebende Bearbeitbarkeit auste- nitischer Stähle zu verbessern, doch leiden darunter wieder Festigkeits- und Korrosionseigenschaften. Ausserdem ist dieses Material nicht schweissbar.
Zur Verbesserung der ungünstigen Preissituation hat man sich seit Jahrzehnten bemüht, sogenannte "Nickelspargüten"zu entwickeln. Es sind Stähle bekannt, die neben den oben erwähnten Elementen erhöhte Mangan-und/oder Stickstoffzusätze bei abgesenkten Nickelgehalten enthalten. Erwähnt sei Insbesondere die Stahlsorte X 8 CrMnNi 18 9, Werkstoff-Nr. 1. 4371 nach Stahleisenliste, die der sogenannten 200er Serie in den Vereinigten Staaten von Amerika entspricht. Gemeint sind vor allem die Stahlsorten AISI 201 und 202.
Auch diese Stähle kommen für zahlreiche Anwendungsgebiete aus Kostengründen nicht in Frage und verfügen neben einer teilweise ungünstigeren Oberflächenqualität und Kaltverarbeitbarkeit über Korrosionseigenschaften, die den normalen Chrom-Nickel-Stählen deutlich unterlegen sind. Diese austenitischen Stähle haben sich aus den genannten Gründen nicht allgemein eingeführt.
2. Ferritische Stähle
Neben den Chrom-Nickel-Stählen haben sich ferritischeChrom-Stähle für viele Verwendungsgebiete eingeführt. Sie verfügen gegenüber dem Chrom-Nickel-Stahl über eine geringere Korrosionsbeständigkeit, so dass die Verwendbarkeit dieser Stahlsorte schondeswegen begrenztist. Der handelsübliche ferritische ChromStahl enthält neben etwa 17%Chrom 0, 05 bis 0, 12% Kohlenstoff. Durch Zulegieren von etwa 1% Molybdän lässt sich die Korrosionsbeständigkeit erheblich verbessern, doch ist auch diese Legierung den austenitischen Stählen im Korrosionsverhalten unterlegen.
Ferritische Stahlgütenweisen allerdings eine hohe Hitze-und Zunderbeständigkeit gegen die in der Praxis am häufigsten vorkommenden schwefelhaltigen Gase und aufkohlenden Medien auf. Die Zunderbeständigkeit lässt sich durch Zugabe von Silizium und insbesondere Aluminium erhöhen. Bezüglich dieser Eigenschaften würden ferritische Stähle ideale Voraussetzungen für zahlreiche Anwendungsgebiete mitbringen, doch haben sich bei näherer Prüfung gewisse Grenzen für den Einsatz dieser Stahlsorte ergeben. Einer breiten Verwendung steht ein gravierender Nachteil entgegen : ferritische Stähle neigen nämlich in starkem Masse zu Kornvergröberung, die durch Wärmebehandlung allein nicht zu beseitigen ist.
Insbesondere bei dicken Abmessungen neigt das Material deshalb zu starker Kaltsprödigkeit, so dass es schon während der Produktion beim Stahlhersteller zu erheblichen Ausfällen kommtund eineverarbeitung nur in geringem Masse und nur unter An-
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wendung aufwendiger Sondermassnahmen durchführbar ist. Die einzig mögliche Massnahme zur Kornverfeinerung besteht in einer ausreichenden Verformung und einer anschliessenden definierten Glühung. Doch bietet dieses
Verfahren keinen grundsätzlichen Lösungsweg für die Erzeugung dicker Abmessungen, da die Möglichkeit der starken Verformung hier nicht gegeben ist.
In Form von Brammen, Blöcken, Vorbrammen, Platinen,
Stabstahl und Blechen stellen sich bei dicken Abmessungen als Folge der charakteristischen Neigung zur
Grobkornbildung zahlreiche Schwierigkeiten ein, die im folgenden geschildert werden sollen. Das Material hat eine sehr geringe Kerbschlagzähigkeit, die bei Unterschreitung der Raumtemperatur - beispielsweise durch Auslagern des Materials im Winter - gegen 0 geht. Das Material zeigt eine hohe Schleifrissempfind- lichkeit. Die gesamte Handhabung bei der Fertigung, wie Richten, Scheren, Lochen darf nur im angewärmten
Zustand durchgeführt werden. Abgesehen davon, dass aufwendige Betriebsanlagen, wie besondere Glüh- und
Warmhaltehauben, erforderlich sind und durch das ständige Anwärmen hohe Kosten entstehen, wird die Ver- arbeitung dieses Materials in hohem Masse kompliziert.
Trotz höchster Aufmerksamkeit und entsprechendem personellem Aufwand kommt es wegen fehlerhafter Handhabung immer wieder zu Ausfällen, die allein schon dadurch auftreten, dass z. B. ein Kran seine Ladung aus ferritischen Vorbrammen etwa zu unsanft ablegt.
Darüber hinaus leidet die Betriebssicherheit unter dieser komplizierten Handhabung bei ferritischen Chrom- stählen, da der Umgang mit heissem Material gefährlicher ist als mit kaltem. Auch die Weiterverarbeiter müssen einen ähnlichen Aufwand betreiben. Die Verwendbarkeit ferritischer Chromstähle in dicken Abmessun- gen ist wegen dieses Nachteils begrenzt. Weiterhin sind Chromstähle besonders empfindlich gegen schwin- gende Beanspruchung. Auch das Schweissen dieser Stähle ist nur mit ähnlich aufwendigen Massnahmen, wie
Anwärmen u. ähnl. bedingt möglich. Auch sind ferritische Chromstähle schlecht zerspanbar. Auch hier wird der Ausweg gewählt, diesen Nachteil durch Zulegieren von z. B. mindestens 0, 1% Schwefel auszugleichen, doch leiden darunter natürlich weiterhin Kerbschlagzähigkeit, Schwingungsfestigkeit usw.
In Form von warm-und/oder kaltgewalzten dünnen Blechen sind ferritische Chromstähle tiefziehfähig, doch gehört es zum Stand der Technik, dass sie den unlegierten Stählen und den austenitischen Stahlguten unter- legen sind. Ein weiterer Nachteil der Chromstähle muss darin gesehen werden, dass Bänder und Bleche der Dicke < 5 mm nach der Warmwalzung einer Langzeitglühung unterworfen werden müssen, bevor sie weiter- verarbeitet werden können. Bei ferritischen Warmbändern muss z. B. in Bundform eine mehrstündige Haubenglühung durchgeführt werden, wobei die Gesamtofenzeit einer solchen Glühung bei zirka 30 h liegt. Ausserdem zeigen sich nach der Kaltwalzung und Endglühung dieser Bänder zwei weitere sehr unangenehme Fehlererscheinungen.
Es handelt sich um die sogenannte "Längsstreifigkeit" oder "Rillenstruktur", die durch eine wellenförmige Oberflächenunebenheit gekennzeichnet ist und parallel zur Walzrichtung verläuft. Durch das Kaltumformen (Tiefziehen) verstärkt sich dieser Fehler und macht sich optisch sehr störend bemerkbar, da gerade an dieses Material besonders hohe Oberflächenanforderungen gestellt werden. Diese Erscheinung kann zwar durch Schleifen und Polieren des Fertigteile beseitigt werden, doch verbietet sich eine solche Massnahme meist aus Kostengründen.
Ein anderer Nachteil ferritischer Bänder und Bleche liegt In der sogenannten"Fliessfigurenanfälligkeit".
Wenn die fertigen Bleche nach der Endglühung verformt werden, treten unter einem Winkel von zirka 45 zur Walzrichtung Fliesslinien auf der hochglänzenden Blechoberfläche auf, die sich beim Verarbeiter sehr störend bemerkbar machen würden. Deshalb muss die "Fliessfigurenanfälligkeit" durch einen zusätzlichen Arbeitsgang in besonderen Dressiergerüsten, das sogenannte Dressieren, beseitigt werden.
Somit sind ferritische Stähle trotz grossen Interesses der Verarbeiter und stark gestiegener Nachfrage nicht universell einsetzbar.
3. Konventionelle martensitische Stähle
Für besondere Verwendungsgebiete, wo es auf gute Festigkeitseigenschaften, gute Härtewerte und hohe Verschleissfestigkeit ankommt, haben sich Stähle eingeführt, die neben Chrom erhöhte Mengen an Kohlenstoff enthalten. Diese Stähle können gehärtet und vergütet werden. Eine während der Verarbeitung eventuell eingetretene Grobkornbildung kann durch Normalisieren beseitigt werden. Die Korrosionsbeständigkeit ist gut bis mittelmässig, sie kann durch Zugabe von Molybdän erhöht werden.
Diese Stähle haben eine sehr geringe Duktilität und können daher nur bedingt kalt umgeformt werden.
Selbstverständlich sind sie im gehärteten und vergüteten Zustand praktisch nicht zerspanbar. Vor dem Zerspanen muss das Material weichgeglüht werden ; die fertigbearbeiteten Teile müssen anschliessend erneut gehärtet werden, da der Weichglühzustand nicht dem Gebrauchszustand entspricht. Zusätzlich müssen die Teile nach der Abschlusswärmebehandlung entzundert werden.
Die Schweissbarkeit konventioneller martensitischer Stähle ist nur in Ausnahmefällen unter Anwendung bestimmter Vorsichtsmassregeln möglich, wobei das Anwärmen und ein langsames definiertes Abkühlen wesentliche Bestandteile dieser Sondermassnahmen darstellen.
Es ist also bis heute nicht gelungen, Stähle zu erzeugen, die die Vorteile der austenitischen, ferritischen und konventionellen martensitischen Stähle in sich vereinen, ohne die aufgezeigten Nachteile aufzuweisen.
Insbesondere existiert keine Stahlsorte, die bei hoher Duktilität über gute Korrosions- und Verarbeitungs-
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eigenschaften verfügt.
Hier setzt die Aufgabe der Erfindung ein. Es wurde ein Verfahren gefunden, verbesserte martensitische Chromstähle mit erhöhter Korrosionsbeständigkeit und guten Verarbeitungseigenschaften herzustellen, die besonders duktil sind. Das Verfahren ist auch für die Herstellung von Fertigteilen geeignet.
Das Ergebnis besteht darin, dass martensitische Chromstähle gegebenenfalls mit Molybdänzusatz durch Kombination von mehreren teilweise bekannten Massnahme erzeugt werden, die sich trotz ihres hohen Martensitanteils von den oben erwähnten konventionellen martensitischen Stählen erheblich unterscheiden.
Erfindungsgemäss werden zu diesem Zweck Stähle mit der Zusammensetzung
Kohlenstoff 0, 0005 - 0, 02%
Silizium 0-1, 50%
Mangan 0, 01-10, 00%
Aluminium 0 - 1, 50%
Chrom 16, 00-21, 00%
Nickel 0 - 3, 00%
Molybdän 0 - 3, 00% Stickstoff 0, 0005 - 0, 10% sowie gegebenenfalls ein oder mehrere der Elemente Titan, Vanadin, Zirkon, Tantal, Niob, Schwefel, Selen, Tellur, Blei, einzeln nicht über 1%, zu mehreren nicht über 4%, Rest mit Eisen und übliche Verunreinigungen, in einem Temperaturbereich, In dem 50 bis 100% Austenit entstehen, geglüht und anschliessend mit einer kritischen Geschwindigkeit abgekühlt,
wobei die Höhe der Glühtemperatur und die Glühdauer so aufeinander abgestimmt werden, dass die daraus hergestellten Endprodukte, gegebenenfalls die Vor-und/oder Zwischenprodukte, mindestens 50% Martensit enthalten. Das gilt vorzugsweise für Martensit im eigentlichen Sinne.
Das hat den Vorteil, dass man ohne besondere Massnahmen, wie Anlassen oder gelenkte Abkühlung, auskommt, die zur Erzielung von anderem Härtegefüge (Zwischenstufengefüge) erforderlich wären. Es sollen aber auch Wärmebehandlungen nicht ausgeschlossen sein, bei denen die andern Härtegefüge mindestens teilweise den geforderten Martensitantell ersetzen. Unter dem Ausdruck "Martensit" ist in diesem Zusammenhang danach verallgemeinernd ein bei Raumtemperatur vorliegendes Gefüge der Martensit- oder Zwischenstufe zu verstehen, das durch die dem Fachmann geläufigen Massnahmen der Härtung, die Zwischenstufenvergütung, gegebenenfalls in Verbindung mit anschliessendem Anlassen, entsteht.
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht für das Element Kohlenstoff einen bevorzugten Bereich von 0, 0005 bis 0, 01% vor. Weitere Verfahrensvarianten schreiben gleichzeitig für das Element Stickstoff folgende bevorzugte Legierungsbereiche vor :
EMI3.1
Nach einer weiterenAusgestaltung der Erfindung soll die Summe der Elemente Kohlenstoff und Stickstoff zwischen 0, 001 und 0, 027%, bevorzugt zwischen 0, 001 und 0, 023% liegen.
Weiterhin sieht die Erfindung Mangangehalte von 0, 01 bis 7, 0% und 0, 01 bis 5, 0% vor. Weitere bevorzugte Bereiche für das Element Mangan liegen zwischen 0, 01 und 4, 0% und 0, 01 und 3, 0%.
Der erfindungsgemäss hergestellte Stahl weist sehr gute Eigenschaften auf, wenn er 0, 03 bis 3, 0% Nickel und bevorzugt 0, 03 bis 2, 0% enthält. Günstig ist ausserdem ein Gehalt von 0, 03 bis 1, 5%.
Erfindungsgemäss soll das Element Chrom auch zwischen 16 und 21%, bevorzugt zwischen 17 und 20% liegen.
Bei Molybdän ist ein bevorzugter Bereich von 0, 5 bis 1, 8% vorteilhaft.
EMI3.2
Aluminiumgehalte0, 0001 bis 0, 02% Aluminium enthalten.
Die Legierungszusammensetzung muss unter Einstellung kleinster Kohlenstoff- und gegebenenfalls auch Stickstoffgehalte so gewählt werden und der Stahl anschliessend so wärmebehandelt werden, dass nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung Im Fertigteil 70 bis 100% oder 85 bis 100% Martensit vorliegen. Es ist ausserdem vorteilhaft, die erfindungsgemässen Bedingungen so zu wählen, dass die Endprodukte oder gegebenenfalls die Vor- und Zwischenprodukte 90 bis 100% Martensit enthalten.
Insbesondere für Stabstahl, Platinen und für Grob- und Feinbleche sowie für Bänder ist es vorteilhaft, wenn die erfindungsgemässe Wärmebehandlung im Durchlaufverfahren durchgeführt wird. Diese Handhabung gilt sinngemäss für erfindungsgemäss hergestellte Stahlteile.
Bei der Wärmebehandlung im Durchlauf zur Erzielung der gewünschten Härtegefüge wird der Stahl auf eine Temperatur zwischen 850 und 1100 C, bevorzugt zwischen 900 und 10500C erwärmt, und je nach Dicke
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des Werkstückes eine Zeitlang gehalten, sodann beschleunigt abgekühlt. Die Glühdauer liegt für dünne Werkstücke, Insbesondere dünne Bleche und Bänder 12 min bis 5 s und 10 min bis 5 s für den bevorzugten Temperaturbereich. Bei dicken Werkstücken, wie Stabstahl und dickeren Blechen und Bändern, z. B. Grobblech, liegt In denselben Temperaturbereichen die Glühdauer zwischen 60 und 8 min oder 50 und 10 min für den bevorzugten Temperaturbereich.
Die Herstellung der erfindungsgemässen Stähle erfolgt, wie dem Fachmann bekannt ist, Im Elektrolichtbogenofen, In Vakuumfrischanlagen oder durch Schmelzen Im Elektronenstrahlofen.
Erfindungsgemäss wurde ein Verfahren gefunden, Stähle herzustellen, die unter Vermeidung der aufgezeigten Nachteile, die eine universelle Verwendbarkeit der bisher bekannten Stahlsorten einschränken, zahl-
EMI4.1
Eigenschaften dieser bekannten Güten in sich vereinigen. Der erfindungsgemässe martensitischedadurch, dass er durch die erfindungsgemässen Massnahmen über eine hohe Duktilität und somit ausgezeichnete
Umformeigenschaften (z. B. Tiefziehen) verfügt. Die gesamte Verarbeitbarkeit wird gegen der fehlenden
Kaltsprödigkeit und der nicht vorhandenen Neigung zur Grobkornbildung schon beim Stahlhersteller derartig vereinfacht, dass eine reibungslose Fertigung gewährleistet ist und die Ausfälle auf ein Minimum beschränkt bleiben.
Neben der hohen Korrosionsbeständigkeit, die das normale Niveau ferritische Chromstähle über- steigt, ist das erfindungsgemässe Material bezüglich Hitze- und Zunderbeständigkeit den Chromstählen völlig gleichwertig. Die erfindungsgemässe Stahlsorte lässt sich ohne Sondermassnahinen gut schweissen, verfügt über ausgezeichnete Zerspanungseigenschaften, so dass der an sich unerwünschte Zusatz von Schwefel bei dieser
Stahlsorte entfallen kann, und führt somit zu besseren Festigkeitseigenschaften der zerspanten Teile. Ins- besondere bei Bändern und Blechen tritt der nach dem Polieren unerwünschte Effekt der "Gelbstichigkeit" nicht auf. Ausserdem ist weder am Kaltband noch nach dem Tiefziehen die sogenannte"Rillenstruktur"fest- zustellen.
Das Dressieren der Fertigbänder zur Beseitigung der störenden Fliessfigurenanfälligkeit kann gleichfalls entfallen, da die erfindungsgemäss hergestellten Bänder und Bleche diese Anfälligkeit nicht auf- weisen. Ein gegenüber den ferritischen Stählen kostensparender Faktor der erfindungsgemässen Stahlsorte liegt darin, dass das Material nach derWarmformgebung im Durchlaufverfahren wärmebehandelt werden kann.
Dadurch entfällt die langwierige Warmbandhaubenglühung. Es ergeben sich kurze Glühzeiten, eine hohe Oberflächenqualität und somit hohe Leistung bei optimalem qualitative Niveau.
Es war für den Fachmann nicht zu erwarten, dass gerade Stähle, deren Gefüge zum überwiegenden Teil aus Martensit besteht, gleichzeitig besonders duktil sind. Die erfindungsgemässe Massnahme steht also Im Ge- gensatz zum Stand der Technik, wo man sich nach Kräften bemüht, zur Erhöhung der Duktilität und der Kalt- umformeigenschaften eventuell auftretenden Martensit zu beseitigen.
Die Erfindung ermöglicht es, einen Stahl herzustellen, der den konventionellen ferritischen Stählen In zahlreichen entscheidenden Eigenschaften weit überlegen ist. Diese neue Stahlsorte schlägt somit eine Brücke zu den austenitischen Chrom-Nickel-Stählen und erschliesst völlig neue Anwendungsgebiete.
In den nachfolgenden Beispielen wird die Erfindung näher erläutert, ohne dass der Erfindungsgedanke eingeschränkt wird. In der Tabelle ist in Kurzfassung die Fertigung nach dem Stand der Technik dem erfindunggemässen Fertigungsverfahren gegenübergestellt :
Beispiel l : (Stand der Technik) :
Eine Schmelze (Zusammensetzung siehe Tabelle) wurde im Elektroofen erschmolzen und zu Blöcken mit einem Gewicht von 1, 3 t vergossen. Die Hälfte der Blöcke wurde anschliessend In einem Blockwalzwerk zu Rundstäben von 250 mm 0 ausgewalzt, geschopt und In einem stationären Ofen für 45 min bei 8500C geglüht und an Luft abgekühlt. Vor Versand zum Kunden mussten die Stäbe gerichtet werden.
Da bei einer metallografischen Gefügeuntersuchung In grobkörniges ferritisches Gefüge festgestellt worden war, mussten die Stäbe zunächst auf zirka 300 C angewärmt werden. Erst In diesem Zustand konnte das Material durch die Richtmaschine gesetzt werden und war nach anschliessender Abkühlung und Entzunderung versandfertig.
Mehrere Rohblöcke derselben Schmelze wurden in einem Blechwalzwerk zu Blechen der Dicke 15 mm ausgewalzt und anschliessend für 45 min bei 8500C geglüht und abgekühlt. Die Bleche wurden bis zur Beendigung der Walzung gesammelt. Versuche, das Material auf Fertigabmessung zu schneiden, schlugen fehl, da Sprödbrüche neben der Schnittlinie auftraten. Das gesamte Material musste vor dem Schneidvorgang auf 3500C angewärmt werden. Nach der anschliessenden Abkühlung wurden die Bleche entzundert und zum Weiterverarbeitungswerk verschickt.
Beispiel 2 : (Stand der Technik) :
Eine Schmelze (Zusammensetzung siehe Tabelle) wurde im Elektroofen erschmolzen und zu Rohbrammen mit einem Gewicht von zirka 7 t vergossen. Die Hälfte der Brammen wurden nach dem Strippen sofort auf Lastkraftwagen verladen, mit Warmhaltehauben zugedeckt und unter Warmhaltehauben als Warmtransport zum Brammenwalzwerk transportiert. Anschliessend wurden die Rohbrammen auf Walztemperatur aufgeheizt und zu Vorbrammen der Dicke 140 mm ausgewalzt. Nach der Walzung mussten die Brammen unter definierten Bedingungen In beheizten Warmhaltehauben auf zirka 4000C abgekühlt werden. Diese Abkühlung dauerte etwa
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12h. Nach Erreichen von400 C wurden die Vorbrammenwarm überschliffen und anschliessend an Luft auf Raumtemperatur abgekühlt.
Die restlichenRohbrammen derselben Schmelze wurden nach der Erstarrung in einem Ofen kontinuierlich auf 8000C abgeheizt, anschliessend wurden die heissen Rohbrammen umgesetzt und unter Abkühlhauben mit definiertenBedingungen auf Raumtemperatur abgekühlt. DieseAbkühlung dauerte insgesamt etwa 30 h. DieRohrbrammenwurden kalt zum Warmwalzwerk transportiert, dort in einem langwierigen Aufheizvorgang auf Walztemperatur erhitzt und zu Vorbrammen ausgewalzt. Auch diese Vorbrammen wurden nach definierter Abkühlung auf400 C warm geschliffen und anschliessend auf Raumtemperatur abgekühlt.
Nach erneuter sorgfältiger Aufheizung wurden alle Vorbrammen in einer kontinuierlichen Breitbandstrasse zu Warmband der Dicke 4 mm ausgewalzt, zu Bunden gehaspelt und einer stationären Haubenglühung unterzogen. Das Warmband wurde 360 min bei 8500C geglüht und abgekühlt. Eine Gefügeuntersuchung zeigte, dass ein rein ferritisches Gefüge vorlag. Anschliessend wurde das Band entzundert, auf eine Dicke von 1, 0 mm kaltgewalzt und im Durchlaufofen bei etwa 8400C für einige s geglüht und entzundert. Das Band zeigte in diesem Zustand Fliess- ftgurenanfälUgkelt und musste deshalb mit zwei Stichendressiert werden. Eine Untersuchung des versandfertigen Bandes zeigte, dass das Material stark mit"Rillenstruktur"befallen war.
Beispiel 3 : (Erfindungsgemäss) :
Eine Schmelze der in derTabelle aufgeführtenZusammensetzung wurde zuStabstahl der Dicke 250 mmo verarbeitet, geschopt und für 15 min bei 9800C im Durchlaufofen geglüht. Eine metallografische Untersuchung ergab einen Martensitgehalt von 85%. DieStäbe wurden anschliessend entzundert und kalt gerichtet, dann wurde das Material zum Kunden verschikt.
Beispiel 4 : (Erfindungsgemäss) : Eine Schmelze der Inder Tabellewiedergegebenen Zusammensetzung wurde im Elektroofen erschmolzen, zu Rohbrammen vergossen und an Luft abgekühlt. Auch die Aufheizung zurRohbrammenwalzung erfolgte ohne besondere Vorsichtsmassnahmen. Die Vorbrammen konnten zur Beschleunigung des Durchsatzes mit Wasser abgespritzt werden, sie wurden anschliessend kalt geschliffen. Danach wurden die Brammen In der kontinuierlichen Breitbandstrasse zu Bändern der Dicke 4 mm gewalzt und zu Bunden gehaspelt. Alle Bänder wurden anschliessend in einer sogenannten Durchlaufglüh- und -heizlinie bei 980 C für 5 min geglüht, abgeschreckt und In derselben Linie entzundert. In diesem Zustand enthielt das Gefüge der Warmbänder 92% Martensit.
Anschliessend wurden die Bänder auf eine Dicke von 1 mm kaltgewalzt und in einerDurchlaufglüh- und -heizlinie für wenige s bei 980 C geglüht und entzundert. Eine Prüfung in diesem Zustand ergab Fliessfigurenfreiheit. Die Fehlererscheinung "Rillenstruktur" war selbst nach starkem Recken nicht feststellbar. Das Material konnte daher zerteilt und versandt werden.
Ein weiteres Band aus dieser Schmelze wurde in gleicherWeise auf eine Enddichte von 0,6 mm gefertigt und war in diesem Zustand frei von Fliessfiguren- und Rillenanfälligkeit. Aus diesem Material wurden in einem Weiterverarbeitungswerk Radkappen gefertigt. Diese Kappen wiesen den Fehler"Rillenstruktur"nicht auf und zeigten nach dem Tiefziehen keine Fliessfiguren.
Die Fertigung aller restlichen in der Tabelle aufgeführten Schmelzen, die nach dem erfindungsgemässen Verfahren verarbeitet wurden, verlief sinngemäss in ähnlicher Weise. Die Tabelle zeigt den erfindungsgemäss notwendigen Zusammenhang zwischen Sonderlegierungszusammensetzung und Wärmebehandlung sowie den jeweils daraus resultierende Martensitgehalt. Eine Besonderheit liegt noch bei den Schmelzen 8,9 und 12 vor. Material dieser Schmelzen wurde nach der Durchlaufglühung gleichfalls Im Durchlaufverfahren angelassen und liess sich anschliessend einwandfrei verarbeiten bzw. zeigt die erfindungsgemässen hervorragenden Eigenschaften.
Die Prüfung der Korrosionsbeständigkeit erfolgte In sogenannten Kurzzeittests. Zur Nachahmung der im Langzeitbetrieb auftretenden verschiedenartigen Korrosionsbeanspruchungen sind verschiedene Prüfverfahren entwickelt worden. Erwähnt seien beispielsweise
1. der Salzsprühtest nach ASTM B 117-64 und
2. der Salzsprühtest nach ASTM B 368-65 (Cass-Test).
Ein Massstab für die Korrosionsbeständigkeit ist die Fläche der mit Rost befallenen Blechoberfläche, die auf die Ausgangsfläche bezogen wird. Während das Material, das nach dem Stand der Technikhergestellt worden war, nach dem ersten Testverfahren zum Teil vereinzelte, zum Teil zahlreiche Korrosionsprodukte aufwies und nach dem"Cass-Test"bis zu 40% der Oberfläche mit roten Korrosionsprodukten und Lochfrass bedeckt war, zeigten die erfindungsgemäss hergestellten Bleche und Bänder praktisch keinen Angriff. Einige wenige Bleche der Schmelzen 5 und 14 zeigten nach dem"Cass-Test"vereinzelte Korrosionsprodukte. Es ist
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harte Beanspruchung darstellt.
Die hohe Korrosionsbeständigkeit der erfindungsgemäss hergestellten martensitischen Stahlgüte wird durch diese Versuchsergebnisse eindeutig belegt.
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Tabelle
EMI6.1
<tb>
<tb> Wärmebehandlung
<tb> Beispiel <SEP> Nr. <SEP> C <SEP> Si <SEP> Mn <SEP> Al <SEP> Cr <SEP> Ni <SEP> Mo <SEP> N <SEP> Gluhung <SEP> Anlassen <SEP> Martensit <SEP> Fertigprodukt
<tb> % <SEP> % <SEP> % <SEP> % <SEP> % <SEP> % <SEP> % <SEP> % <SEP> Temp. <SEP> Zeit <SEP> Temp. <SEP> Zeit <SEP> % <SEP>
<tb> Oc <SEP> min <SEP> OC <SEP> min
<tb> Stand <SEP> der <SEP> 1 <SEP> 0, <SEP> 07 <SEP> 0, <SEP> 30 <SEP> 0, <SEP> 35 <SEP> 0, <SEP> 015 <SEP> 16, <SEP> 8 <SEP> 0, <SEP> 18 <SEP> 0, <SEP> 12 <SEP> 0, <SEP> 034 <SEP> 850 <SEP> 45 <SEP> 0 <SEP> Stabstahl/Grobbl. <SEP>
<tb>
Technik <SEP> 2 <SEP> 0, <SEP> 06 <SEP> 0, <SEP> 28 <SEP> 0, <SEP> 39 <SEP> 0, <SEP> 011 <SEP> 17, <SEP> 1 <SEP> 0, <SEP> 13 <SEP> 0, <SEP> 98 <SEP> 0, <SEP> 036 <SEP> 850 <SEP> 360 <SEP> 0 <SEP> Band
<tb> 3 <SEP> 0, <SEP> 018 <SEP> 0, <SEP> 35 <SEP> 3, <SEP> 9 <SEP> 0, <SEP> 033 <SEP> 16, <SEP> 9 <SEP> 1, <SEP> 95 <SEP> 0, <SEP> 14 <SEP> 0, <SEP> 013 <SEP> 980 <SEP> 15 <SEP> 85 <SEP> Stabstahl
<tb> 4 <SEP> 0, <SEP> 011 <SEP> 0, <SEP> 25 <SEP> 6, <SEP> 9 <SEP> 0, <SEP> 005 <SEP> 16, <SEP> 2 <SEP> 1, <SEP> 3 <SEP> 0, <SEP> 22 <SEP> 0, <SEP> 011 <SEP> 980 <SEP> 5, <SEP> 0 <SEP> 92 <SEP> Band
<tb> 5 <SEP> 0, <SEP> 010 <SEP> 0, <SEP> 28 <SEP> 6, <SEP> 8 <SEP> 0, <SEP> 013 <SEP> 16, <SEP> 4 <SEP> 2, <SEP> 5 <SEP> 0, <SEP> 21 <SEP> 0, <SEP> 015 <SEP> 950 <SEP> 6, <SEP> 0 <SEP> 100 <SEP> Elech
<tb> agemä <SEP> 6 <SEP> 0,008 <SEP> 0,24 <SEP> 4,7 <SEP> 0,012 <SEP> 16,5 <SEP> 1,38 <SEP> 0,
14 <SEP> 0,009 <SEP> 1000 <SEP> 4,5 <SEP> 87 <SEP> Band
<tb> 7 <SEP> 0,008 <SEP> 0,22 <SEP> 4,3 <SEP> 0,009 <SEP> 17,1 <SEP> 1,4 <SEP> 0,10 <SEP> , <SEP> 024 <SEP> 1000 <SEP> 4,5 <SEP> 85 <SEP> Blech
<tb> ng@ <SEP> 8 <SEP> 0,015 <SEP> 0,29 <SEP> 6,1 <SEP> 0,019 <SEP> 15,9 <SEP> 1,48 <SEP> 1,4 <SEP> 0,044 <SEP> 1000 <SEP> 4, <SEP> 5 <SEP> 350 <SEP> 6 <SEP> 90 <SEP> Band
<tb> du <SEP> 9 <SEP> 0,012 <SEP> 0,33 <SEP> 4,8 <SEP> 0,014 <SEP> 19,4 <SEP> 0,96 <SEP> 0,21 <SEP> 0,076 <SEP> 900 <SEP> 12 <SEP> 300 <SEP> 20 <SEP> 72 <SEP> GrobbL
<tb> 10 <SEP> 0, <SEP> 014 <SEP> 0, <SEP> 25 <SEP> 5, <SEP> 3 <SEP> 0, <SEP> 005 <SEP> 18, <SEP> 5 <SEP> 1, <SEP> 2 <SEP> 0, <SEP> 74 <SEP> 0, <SEP> 019 <SEP> 950 <SEP> 6, <SEP> 0 <SEP> 75 <SEP> Blech
<tb> E <SEP> 11 <SEP> 0,014 <SEP> 0,19 <SEP> 1,4 <SEP> 0,015 <SEP> 16,4 <SEP> 1,18 <SEP> 0,12 <SEP> 0,
020 <SEP> 950 <SEP> 15 <SEP> 60 <SEP> Stabstahl
<tb> 12 <SEP> 0, <SEP> 019 <SEP> 1, <SEP> 00 <SEP> 5, <SEP> 4 <SEP> 1, <SEP> 2 <SEP> 18, <SEP> 5 <SEP> 2, <SEP> 8 <SEP> 0, <SEP> 34 <SEP> 0, <SEP> 025 <SEP> 950 <SEP> 10 <SEP> 250 <SEP> 20 <SEP> 70 <SEP> Grobbl.
<tb> 13 <SEP> 0, <SEP> 009 <SEP> 0, <SEP> 21 <SEP> 3, <SEP> 9 <SEP> 0, <SEP> 01 <SEP> 16, <SEP> 5 <SEP> 1, <SEP> 4 <SEP> 1, <SEP> 03 <SEP> 0, <SEP> 010 <SEP> 1000 <SEP> 15 <SEP> 86 <SEP> Stabstahl
<tb> 14 <SEP> 0, <SEP> 012 <SEP> 0, <SEP> 23 <SEP> 4, <SEP> 9 <SEP> 0, <SEP> 090 <SEP> 16, <SEP> 3 <SEP> 1, <SEP> 4 <SEP> 0, <SEP> 16 <SEP> 0, <SEP> 016 <SEP> 950 <SEP> 5 <SEP> 78 <SEP> Band
<tb>