Verfahren zur Behandlung von Stahl Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Behandlung von Stahl, insbesondere zur Her stellung von neuen und verbesserten Stählen mit neuen und verschiedenen physikalischen und mecha nischen Eigenschaften und Kombinationen solcher Eigenschaften.
Im besonderen wird mit der vorliegenden Erfin- dung bezweckt, ein beim Kalt-Fertigbearbeiten von Stählen anwendbares Verfahren zu schaffen, das sich dazu eignet, erstens gewisse physikalische und mecha nische.
Eigenschaften des Stahls zu verbessern, zwei tens Stähle mit neuen und verschiedenen Kombina tionen von Eigenschaften herzustellen und dabei neue und bessere Stahlprodukte zu erhalten, bei welchen die Eige=nschaften und Charakteristiken der aus ver schiedenen Chargen stammenden, jedoch die entspre chende chemische Zusammensetzung aufweisenden Stähle gegenüber den normalen heissgewalzten Stählen, die kalt fertigbearbeitet werden, gleichmässiger sind,
und drittens den Bereich Tier bei den Stählen ent- wickelbaren physikalischen und .mechanischen Eigen schaften zu erweitern, um neue und verschiedene Verwendungsgebicte für Stähle zu erschliessen. Mit der Erfindung wird schliesslich die Herstellung von Stählen mit neuen und besseren Charakteristiken sowie neuen und besseren physikalischen und mecha nischen Eigenschaften bezweckt.
Man hat gefunden, dass die physikalischen und mechanischen Eigenschaften des Stahls .bei dessen Kalt-Fertigbearbeitung, z. B. nach :einem Zieh- oder Strangpressverfahren, in überraschendem Ausmass verbessert werden können, wenn man, den Stahl, während er zwecks einer Querschnittsverminderung durch eine Matrize hindurchgeführt wird, auf einer Temperatur von 93 bis 649 C, vorzugsweise zwischen 232 und 482 C, hält.
Je nach der Temperatur, die der Stahl bei der Querschnittsverminderung aufweist, können verschiedene physikalische und mechanische Eigenschaften des Stahls, im Vergleich mit denjeni- gen gleicher Stähle, die bei Zimmertemperatur statt bei erhöhter Temperatur der gleichen Querschnitts- verminderung unterworfen wurden, verändert und in vielen Fällen verbessert werden.
So ist es gelungen, durch Regelung der Temperatur des Stahls bei der Querschnittsverminderung, der chemischen Zusam mensetzung des Stahls und des Betrages der Quer schnittsverminderung neue und bessere Stahlprodukte mit neuen und besseren physikalischen und mecha nischen Eigenschaften und verschiedenen Kombina tionen solcher Eigenschaften herzustellen.
Die durch die Querschnittsverminderung beim Kaltferti@gbearbeiten erzielbaren Verbesserungen der physikalischen und mechanischen Eigenschaften waren .bisher auf heissgewalzte Stähle beschränkt. Es wurde nun gefunden,
dass der Charakter der Ver änderungen in den physikalischen und mechanischen Eigenschaften des .Stahls im Hinblick auf die Erzeu gung von Stahlsorten mit neuen und besseren Eigen schaften wesentlich beeinflusst werden kann, indem der Stahl vor der Querschnittsvermnderung vorbe handelt wird, um, z.
B. durch eine Hitzebehandlung, eine Phasenänderung im Stahl hervorzurufen, wo durch bewirkt wird, dass der Stahl bei der anschlie ssenden Querschnittsvermi@nderung anders reagiert und dementsprechend ein anderes Resultat erzielt wird.
Das erfindungsgemässe Verfahren ist dadurch ge kennzeichnet, d@ass man den Stahl einer Wärmebe handlung unterwirft, um eine Phasenänderung herbei zuführen, und dann den Stahl durch eine Form hin durchführt, um eine Querschnittsverminderung zu bewirken, während sich der Stahl auf einer Tempe ratur im Bereich von 93 bis 649 C befindet.
Zwecks Verminderung des Querschnittes wird der Stahl durch eine Form, z. B. durch eine Ziehmatrize, Pressmatrize oder das Kaliber eines Walzwerks, hin durchgeführt, während der Stahl eine Temperatur von 93 bis 649 C und vorzugsweise im Bereich von 232 bis 649 C aufweist.
Viele der beschriebenen Verbesserungen können beispielsweise dadurch erzielt werden, dass der Stahl einer Zwischenstufenvergü- tun:g unterworfen und dann durch das Kaliber eines Walzwerkes hindurchgeführt wird, um eine Quer- schnittsverminderung zu bewirken, während der Stahl sich auf einer Temperatur von 93 bis 649 C be findet.
Zu den physikalischen und mechanischen Eigen schaften, die mit der vorliegenden Erfindung beein flusst werden können, gehören die Festigkeitseigen schaften des Stahls, z. B. die Zugfestigkeit, die Schlagfestigkeit, die Streckgrenze, die Biegefestigkeit u@sw., sowie andere Eigenschaften, wie z. B. die Elasti zität, die Dehnbarkeit, die Härte, die Oberflächen rauheit, die Zerspanbarkeit, die Proportionalitäts- grenze usw.
Die beschriebenen Charakteristiken lassen sich bei jenen heissgewalzten Stählen entwickeln, die im allgemeinen kalt fertigbearbeitet werden, z. B. durch Zieh- oder Strangpressprozesse. Diese Stähle kenn zeichnen sich durch die Eigenschaft, dass sie unter dem Einfluss einer plastischen Deformation bei Tem peraturen unterhalb des Umkristallisationsbereiches oder durch Ausscheidung oder eine andere Art der Umlagerung härtbar sind,
wenn sie bes einer erhöhten Temperatur im Bereich von 93 bis 649 C umgeformt werden. Typische Vertreter dieser Klasse von heiss- gewalzten Stahlsorten sind die nichtaustenitischen Stähle, die eine perlitische Struktur in einer Grund masse von Ferrit aufweisen. Für die Durchführung des vorliegenden Verfahrens können Stähle mit Koh lenstoffgehalten, die sich über einen ziemlich weiten Bereich erstrecken, verwendet werden.
Die besten Resultate werden jedoch mit Stählen erzielt, deren Kohlenstoffgehalt grösser als 0,040% ist.
Gemäss einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden heissgewalzte Stähle behandelt, indem man den heissgewalzten Stahl zwecks Phasen- änderung einer Zwischenstufenvergütung .unterwirft und anschliessend durch eine Form. hindurchführt, um .eine Querschnittsverminderung zu bewirken,
wäh rend der Stahl eine Temperatur von 93 bis 649 C und vorzugsweise von 232 bis 649 C aufweist. Durch diese Kombination von Operationen, bei welcher vor der Querschnittsverminderung eine Zwischenstufen- vergütung durchgeführt wird, werden Stähle erhalten, die sich gegenüber ähnlichen Stählen, die einer gleich wertigen Qu.erschnittsverminderung, jedoch keiner Zwischenstufenvergütung unterworfen wurden, und gegenüber Stählen,
die einer gleichwertigen Qu.er- schnittsverminderung durch Kaltziehen und anschlie- ssende Zwischenstufenvergütung unterworfen wurden, durch verbesserte Festigkeitseigenschaften und er höhte Härte auszeichnen.
Eine Behandlung der Stähle nach der Quer- schnittsverminderung, z. B. das langsame Abkühlen an der Luft oder das Abschrecken zwecks rascher Abkühlung des Stahls, hat nur einen geringfügigen Einfluss auf die im Stahl entwickelten Charakte ristiken und Eigenschaften. Bei rascher Abkühlung kann einzig der Fall eintreten, dass Stähle entstehen, die vorwiegend Druckspannungen aufweisen und durch negative Verzugsfaktoren gekennzeichnet sind, insbesondere wenn der Stahl bei der Querschnitts vermind-erung eine Temperatur oberhalb 371 C auf weist.
Der Ausdruck Zwischenstufenvergütung be zeichnet ein spezielles Wärmebehandlungsverfahren, bei welchem der auf eine zwischen 816 und 8710C liegende Temperatur erhitzte Stahl in einem Medium abgeschreckt wird, das ein genügendes Wärmeablei- tungsvermögen besitzt, um die Bildung von Umwand lungsprodukten bei hoher Temperatur zu verhindern und den Stahl auf einer Temperatur zu halten, die unterhalb des Punktes, bei welchem Pe@rl.itbildung eintritt, und oberhalb des Punktes, bei welchem Martensitbildung (M,) eintritt, liegt,
bis die Um wandlung beendet ist.
Im folgenden wird die Ausübung der vorliegen den Erfindung unter Verwendung von 4140-Stahl beispielsweise beschrieben. Dieser Stahl, der als typi scher Vertreter der Stähle angesehen werden kann, deren Eigenschaften sich durch das erfindungs gemässe Verfahren verbessern lassen, enthält ausser Eisen die nachstehend angeführten Hauptbestandteile:
EMI0002.0102
Kohlenstoff <SEP> 0,43
<tb> Mangan <SEP> 0,88
<tb> Phosphor <SEP> 0,018
<tb> Schwefel <SEP> 0,020
<tb> Silicium <SEP> 0,26
<tb> Chrom <SEP> 0,86
<tb> Molybdän <SEP> 0,18 Heissgewalzte Stahlstäbe werden unmittelbar nach dem Walzen durch Beizen in Schwefelsäure entzun- dert und anschliessend gekalkt, um das Rosten zu verhindern. Die entzunde.rten und gekalkten Stäbe werden dann in einem zweckentsprechenden Wärme behandlungsofen bei einer Temperatur von 843 C während etwa 45 Minuten :erhitzt.
Der austeniti- sierte Stahl wird dann in einem Salzbad abge schreckt, das auf einer Temperatur von 338 C gehal ten wird, die etwas über dem Bereich der Martensit- bildung liegt, und das ein solches Wärmeableitungs- ve.rmögen besitzt, dass keine Umwandlung in Perlit stattfindet.
Der Stahl wird so lange im Bad gehalten, bis die Temperatur gleichmässig in der ganzen Aus dehnung des Stahls auf etwa 338 C gesunken ist (etwa 16 Minuten), worauf der Stahl durch Ab schrecken oder durch Luftkühlung auf Zimmertem- peratur abgekühlt wird.
Der durch Zwischenstufenvergütung behandelte Stahl wird nun wieder erhitzt und zwecks Quer- schnittsverminderu,ng durch eine Form hindu:rchge- führt, während die Temperatur des Stahls auf 93 bis 649', C gehalten wird. Nachdem die Stahloberflächen mit einem Ziehmittel versehen worden sind, wird der Stahl durch eine Ziehmatrize hindurchgeführt, um die Querschnittsverminderung zu bewirken.
Die durch die oben beschriebene Stahlbehandlung erzielten Eigenschaften sind in der Tabelle I zu.sammengefasst. In dieser Tabelle ist der in der oben beschriebenen Weise behandelte Stahl mit heissgewalztem Stahl, fer- ner mit dem gleichen, jedoch kalt umgeformten Stahl bei gleicher Querschnittsverminderung und schliess lich mit .einem heissgewalzten,
bei erhöhter Tempe ratur gestreckten Stahl verglichen. Der Härte ist als Diamantpyramidenzahl (eine auf dem Verhältnis von angewendeter Belastung zu Einschnittfläche bDru- hende Härteskala, ähnlich dem Brinellversuch) ange geben.
<I>Tabelle 1</I> 4140-S.tahl; bei 843 C einer Zwischenstufenvergütung unterworfen und ab 338 C abgeschreckt; bei 93 bis 649 C gezogen mit 19,9 /oige,r Querschnittsverminderung und nach dem Ziehen luftgekühlt
EMI0003.0033
Querschnitts Ziehtemperatur <SEP> Zugkraft <SEP> Zug- <SEP> Streck- <SEP> Dehnung <SEP> verbenderung <SEP> an <SEP> der <SEP> Ha <SEP> am
<tb> <SEP> C <SEP> kg <SEP> festigkeit <SEP> grenze <SEP> % <SEP> Zugfestigkeits- <SEP> Ober- <SEP> Mittel- <SEP> in <SEP> der
<tb> kg/cm= <SEP> kg/cm= <SEP> Mitte
<tb> Prüfung <SEP> fläche <SEP> radius
<tb> l
<tb> a) <SEP> Heissgewalzt <SEP> - <SEP> 9843 <SEP> 7435 <SEP> 15,0 <SEP> 42,
8 <SEP> 310 <SEP> 307 <SEP> 301
<tb> a) <SEP> Kaltgezogen <SEP> <B>8305</B> <SEP> 11249 <SEP> <B>10757</B> <SEP> 9,0 <SEP> 48,9 <SEP> 324 <SEP> 330 <SEP> 324
<tb> a) <SEP> Heissgezogen <SEP> * <SEP> <B>6877,5 <SEP> 13710</B> <SEP> 13446 <SEP> 10,0 <SEP> 36,7 <SEP> 389 <SEP> 402 <SEP> 402
<tb> a) <SEP> Im <SEP> abgeschreckten
<tb> Zustand** <SEP> - <SEP> 20530 <SEP> 17296 <SEP> 12,9 <SEP> 44,1 <SEP> 600 <SEP> 429 <SEP> 468
<tb> a) <SEP> Zwischenstufenvergütung
<tb> mit <SEP> Abschreckung <SEP> ab
<tb> 338 <SEP> C <SEP> - <SEP> <B>12515 <SEP> 9579</B> <SEP> 13,6 <SEP> 57,4 <SEP> 378 <SEP> 307 <SEP> 307
<tb> 366 <SEP> 12418 <SEP> 15257 <SEP> 15257 <SEP> 9,3 <SEP> 45,7 <SEP> 425 <SEP> 462 <SEP> 479
<tb> 432 <SEP> 9347 <SEP> 12937 <SEP> 12673 <SEP> 15,0 <SEP> 52,6 <SEP> 391 <SEP> 333 <SEP> 328
<tb> 538 <SEP> <B>5090 <SEP> 9913 <SEP> 8437</B> <SEP> 21,4 <SEP> 58,
5 <SEP> 310 <SEP> 307 <SEP> 302
<tb> Werte <SEP> beim <SEP> Scheitelpunkt <SEP> der <SEP> Heissstreck-Kurve.
<tb> 3s <SEP> ' <SEP> \ <SEP> In <SEP> üblicher <SEP> Weise <SEP> in <SEP> öl <SEP> von <SEP> Zimmertemperatur <SEP> abgeschreckt.
<tb> a) <SEP> Nicht <SEP> erfindungsgemässe <SEP> Vergleichsversuche.
Weitere neuartige Stahlprodukte mit neuen und verschiedenen Kombinationen von Eigenschaften und Charakteristiken können hergestellt werden, indem man den auf Austenitisierungstemperatur gebrachten Stahl nicht langsam, sondern rasch abkühlt, beispiels weise durch Abschrecken in einem Öl oder in Wasser, um im Stahl eine Phasenänderung hervorzurufen, und anschliessend den abgeschreckten Stahl ohne An lassen der Querschnittsverminderung unterwirft, in dem man den Stahl durch eine Form hindurchführt, während der Stahl sich auf einer Temperatur von 93 bis 649 C befindet.
Den gleichen Verbesserungen der physikalischen und mechanischen Eigenschaften, die durch das vor liegende Verfahren erzielt werden können, sind auch jene Stähle zugänglich, in welchen die oben genannte Phasenänderung durch Austenitisierung und Ab schreckung auf Zimmertemperatur hervorgerufen worden ist, mit dem Unterschied,
dass ein breiterer Bereich von Eigenschaften beeinflusst werden kann und die Eigenschaften von Charge zu Charge gleich- mässiger reproduziert werden können als bei heiss- gewalzten Stählen. Es werden wesentliche und signifi- kante Verbesserungen der Elastizität und der Schlag festigkeit der Stähle bei vergleichbaren Festigkeits werten erzielt.
Beim Austenitisieren und Abschrecken erfährt die Struktur des Stahls eine Veränderung, die durch das Auftreten von Bainit oder Martensit oder beiden zusammen gekennzeichnet ist. Der austenitisierte und abgeschreckte Stahl ist bei Zimmertemperatur ver hältnismässig schwer ziehbar.
Hingegen kann er der Querschnittsvermindar-ung unterworfen werden, wenn der Stahl während der Querschnifitsverminderung eine Temperatur von 93 bis 649 C, vorzugsweise eine Temperatur von 93 bis 482 C, aufweist.
Die Behandlung der Stähle nach der Querschnitts- verminderung, z. B. das langsame Abkühlen an, der Luft oder das Abschrecken zwecks rascher <B>Abküh-</B> lung des Stahls, hat nur einen geringfügigen Einfluss auf die im Stahlentwickelten Charakteristiken und Eigenschaften, mit der Ausnahme, dass bei rascher Abkühlung die Tendenz zur Bildung von Stählen be steht,
die niedrigere Spannungswerte und vorwiegend Druckspannungen aufweisen und durch Druckverzug gekennzeichnet sind.
Zur Erläuterung des oben dargelegten Verfahrens wird im folgenden die Behandlung eines 1018-Stahls beispielsweise beschrieben, der als typischer Vertre ter der verwendbaren Stahlsorten angesehen werden kann.
Dieser Stahl enthält ausser Eisen als Haupt komponenten die nachstehend angeführten Elemente:
EMI0004.0016
Kohlenstoff <SEP> 0,18
<tb> Mangan <SEP> 0,88
<tb> Phosphor <SEP> 0,015
<tb> Schwefel <SEP> 0,037
<tb> Silicium <SEP> 0,06 Arbeitsweise Heissgewalzte Stahlstäbe werden unmittelbar nach dem Walzen durch Beizen in Schwefelsäure entzun- dert und dann gekalkt, um das Rosten zu verhindern.
Die heissgewalzten, gebeizten und gekalkten Stahl stäbe werden dann in einem zweckentsprechenden Wärmebehandlungsofen auf die Austvnitisierungstem- peratur von 871 C erhitzt. Die Stahlstäbe werden zwecks rascher Abkühlung von der Austenitisierungs tempe.ratur auf Zimmertemperatur durch Eintauchen in einem Ölbad abgeschreckt.
Für die rasche Ab kühlung des austenitisierte.n Stahls auf Zimmertempe- ratur können auch andere, an sich bekannte Mittel eingesetzt werden.
Zu Vergleichszwecken werden einige der austeniti- sierten und abgeschreckten Stahlstäbe bei Zimmer temperatur gezogen, während die restlichen Stahlstäbe zur Querschnittsverminderung wieder erhitzt und durch eine Matrize hindurchgeführt werden. Zu die sem Zweck kann man die austentisierten und abge schreckten Stahlstäbe in einem gasgefeuerten Ofen oder in einem .anderen üblicherweise in der Metallur gie verwendeten Wärmeofen aufheizen.
Zur Erzielung der gewünschten Querschnittsverminderungwurden die Stahlstäbe bei den in Tabelle 11 angegebenen Tem peraturen durch Ziehmatrizen hindurchgeführt. Die Stahlstäbe wurden vor dem Ziehen mit einem zweck entsprechenden Schmiermittel geschmiert. Zur Gewin nung von Vergleichswerten wurden die Ziehbedin- gungen, die Temperatur beim Ziehen und der Betrag der Querschnittsverminderung möglichst gleich ge halten.
Die zwecks Erläuterung der erzielten Resultate in dieser Beschreibung verwendeten Ausdrücke besitzen die in der Metallkunde übliche Bedeutung, mit Aus nahme des Ausdruckes Verzugsfaktor . Der Ver zugsfaktor steht mit der remanenten Spannung in direkter Beziehung. Der Verzugsfaktor zeigt die Kon zentration und die Art der im Stahl vorhandenen Längsspannungen an.
Die remanente Spannung wird durch einen Verzugsprüfversuch bestimmt, bei wel chem ein Prüfling verwendet wird, dessen Länge das 5fache des Durchmessers plus 5,1 cm beträgt. Die Prüflinge werden längs eines Durchmessers auf einer Länge, die das 5fache des Durchmessers beträgt, geschlitzt. Man misst die Länge des Schlitzes und den grössten Durchmesser senkrecht zum Schlitz.
Die Differenz zwischen dem Durchmesser vor dem Schlitzen und dem Durchmesser nach dem Schlitzen stellt .das Mass der durch remanente Spannungen ver ursachten Aufweitung dar. Die Aufweitung wird als positiv bezeichnet und zeigt an, dass im Stahl vor wiegend Zugspannungen vorhanden sind, wenn der Stab sich beim Schlitzen ausdehnt.
Die Aufweitung wird als negativ bezeichnet und zeigt an, dass im Stahl vorwiegend Druckspannungen vorhanden sind, wenn der Schlitz sich an seinem äusseren Ende verengt. Die Verzugsfaktoren werden nach der folgenden Gleichung berechnet:
EMI0004.0087
wobei D. - ursprünglicher Durchmesser des Stabes vor dem Schneiden des Schlitzes, DA - Differenz zwischen dem Durchmesser vor und dem Durchmesser nach dem Schneiden des Schlitzes (Aufweitung), L, = Länge des Schlitzes ist.
Die Proportionalitätsgrenze fällt mit jenem Punkt in der Kurve der Funktion zwischen der deformierenden Kraft und der inneren Spannung zu sammen, welchem die grösste deformierende Kraft entspricht, die das Material aushalten kann, ohne vom Gesetz der Proportionalität zwischen deformierender Kraft und innerer Spannung (Hookesches Gesetz) abzuweichen.
Die in der Tabelle Il in m'/kg angegebene Kerb- schlagbiegefestigkeit nach Izod ist das arithmetische Mittel der Prüfresultate, die mit 3 in gleichen Ab ständen auf einem Rundstab von 1,14 cm Durch messer und 11,4 cm Länge angeordneten Kerben von 45 und 0,33 cm Tiefe bei 21 C erzielt wurden.
Die durch die Diamantpyramidenzahl (DPZ) an gegebene Härte wurde mit einer Griesschen Reflex- Prüfmaschine unter Verwendung eines 136-Pyramiden- diamantes bei einer Belastung von 50 kg gemessen.
<I>Tabelle Il</I> C-1018-Stahl; bei 871 C austenitisiert und auf Zimmertemperatur abgeschreckt; beim Ziehen um 17,2 % reduziert;
nach dem Ziehen luftgekühlt
EMI0005.0014
Querschnitts- <SEP> Kerbschlag Zug- <SEP> Streck- <SEP> verminderung <SEP> biegefestigkeit <SEP> Härte
<tb> Ziehtemperatur <SEP> Dehnung <SEP> bei <SEP> der <SEP> Verzugs- <SEP> am
<tb> fkgigkeit <SEP> grenze <SEP> a@ <SEP> Zugfestigkeits- <SEP> faktor <SEP> nach <SEP> Izod <SEP> Mittel kg/cm@ <SEP> kg/cm= <SEP> <SEP> prü <SEP> ung <SEP> 2m <SEP> kg <SEP> radius
<tb> a) <SEP> Heissgewalzt <SEP> 4807 <SEP> 3296 <SEP> 36,0 <SEP> 67,9 <SEP> +0,021 <SEP> 12,03 <SEP> 151
<tb> a) <SEP> Heissgewalzt <SEP> im
<tb> abgeschreckten
<tb> Zustand <SEP> 11530 <SEP> <B>7699</B> <SEP> 11,5 <SEP> 22,6 <SEP> -0,400 <SEP> 2,35 <SEP> 371
<tb> 146 <SEP> <B>15819 <SEP> 13921</B> <SEP> 1,
4 <SEP> 2,0 <SEP> -0,322 <SEP> 0,41 <SEP> 488
<tb> 193 <SEP> 13288 <SEP> 12866 <SEP> 1,4 <SEP> 1,0 <SEP> +0,012 <SEP> 0,41 <SEP> 458
<tb> 243 <SEP> 11003 <SEP> <B>10898</B> <SEP> 9,5 <SEP> 15,0 <SEP> -0,034 <SEP> 0,69 <SEP> 343
<tb> 354 <SEP> 11495 <SEP> 11425 <SEP> 11,5 <SEP> 25,5 <SEP> -0,052 <SEP> 1,<B><I>1</I></B>5 <SEP> 336
<tb> 382 <SEP> <B>9386 <SEP> 9386</B> <SEP> 14,5 <SEP> 53,7 <SEP> -0,012 <SEP> 3,59 <SEP> 296
<tb> 432 <SEP> <B>8085 <SEP> 7628</B> <SEP> 21,0 <SEP> 66,6 <SEP> -0,023 <SEP> 9,64258
<tb> 499 <SEP> 6714 <SEP> <B>5906</B> <SEP> 24,5 <SEP> 67,9 <SEP> -0,017 <SEP> 10,65'\^\ <SEP> 213
<tb> 554 <SEP> <B>6609 <SEP> 5554</B> <SEP> 28,0 <SEP> 72,0 <SEP> -0,029 <SEP> 15,62 <SEP> t <SEP> 226
<tb> a)
<SEP> Nicht <SEP> erfindungsgemässer <SEP> Vergleichsversuch.
<tb> ^\ <SEP> Nicht <SEP> gezogen.
<tb> '* <SEP> Mittelwerte <SEP> für <SEP> faserigen <SEP> Bruch <SEP> - <SEP> nicht <SEP> für <SEP> glatten <SEP> Bruch. In vielen Fällen könnten die aus@tenitisierten und abgeschreckten Stähle bei Zimmertemperatur nicht gezogen werden, um eine Querschnittsverminderung herbeizuführen, während die Stähle bei weiterer Be handlung nach der vorliegenden Erfindung reduziert werden konnten.
Die auste,nitisierten, gezogenen und durch Abschrecken gehärteten Stähle wiesen gegen über den gleichen Stählen, die zwecks Erzielung der gleichen Querschnittsverminderun.g bei Zimmertem peratur gezogen wurden, erhöhte Festigkeit auf.
Das Maximum an Verbesserungen hinsichtlich der Zug festigkeit und anderer Festigkeitseigenschaften wird im Bereich zwischen 93 und 482 C, insbesondere zwischen 204 und 454 C, erzielt. Ähnliche Verbesse rungen werden hinsichtlich der Streckgrenze, der Härte und der Duktilität, die durch die Dehnung und die Querschnittsverminderung in Prozent ge- messen wird, erzielt. Diese Verbesserungen werden unabhängig davon erzielt, ob die Stähle nach der Querschnittsverminderung luftgekühlt oder abge schreckt werden.
Die Eigenschaften der austenitisier- ten und durch Abschrecken gehärteten Stähle, die Querschnittsverminderung unterworfen wurden, unter- scheid--n sich von denjenigen Eigenschaften, die durch blosses Heissstrecken von heissgewalzten Stählen ent wickelt werden können. Es werden überdies Ver besserungen hinsichtlich der Zerspanbarkeit erzielt.
Es wurde ferner gefunden, dass .noch andere neue Eigenschaften entwickelt werden können, indem man den auf die Austenitisierungstemperatur erhitzten Stahl auf eine Temperatur des Bereiches, in welchem die Querschnittsverminderung erfolgen soll, also auf eine Temperatur von 93 bis 649 C, abkühlt, z. B. durch Abschrecken.
Dadurch, dass der Stahl von der Auste- nitisierungstemperatur auf die für die Querschnitts verminderung anzuwendende Temperatur abge schreckt wird, wird es möglich, die Wärmebehand lung und die Querschnittsverminderung in einer be- vorzugte,n kontinuierlichen Operation durchzuführen, um einen neuen und verbesserten ,Stahl zu erzeugen.
Durch dieses Verfahren hat man es in. der Hand, sich die Kaltfestigungs- und Ausscheidungshärtungs- effekte, die in Stählen der oben beschriebenen Art auftreten, zunutze zu .machen. Zu diesen Phänomenen kommt ein weiterer neuer Effekt hinzu, der darauf beruht, dass der Stahl grundsätzlichen Veränderungen unterworfen ist, die durch geeignete Wahl der Tem peratur, des Betrages der Querschnittsverminäerung und der Zusammensetzung des Stahls beeinflusst werden können.
Die dabei erzielbaren Variationen reichen vom normalen perlitisch-ferritischen Gefüge überextrem feines Perlit und Barmt .bis zu Martensit und umfassen auch Kombinationen dieser Strukturen. Die obern. beschriebene Methode des Austenitisierens und A.bschreckens bei verschiedenen Zeit-Tempe-
ratur-Intervallen und der unmittelbar anschliessenden Querschnittsverminderung stellt ein kontinuierliches und rasch durchführbares Wärmebehandlungs- und Reduzierverfahren dar, mittels welchem Stähle ent wickelt werden, die gegenüber den in üblicher Weise kaltgezogenen oder heissgezogenen Stählen verbesserte Festigkeitseigenschaften aufweisen.
Mit diesem Ver fahren werden im Vergleich mit dem blossen Heiss strecken eine höhere Elastizität und höhere Schlag- festigkeiten bei vergleichbarem Festigkeitsniveau er zielt. Der Vorteil des Abschrecke:ns gegenüber der Luftkühlung nach dem Ziehen liegt offenbar darin, dass an der Oberfläche des Stahls, insbesondere bei den höheren Temperaturen des für die Qu.erschnitts- verminderung in Frage kommenden Bereiches, Druck kräfte erzeugt werden.
Unter dem Ausdruck Abschrecken ist in die sem Zusammenhang ein teilweises Abschrecken zu verstehen, bei welchem der Stahl von der Austeni tisierungstemperatur rasch auf eine über der Zimmer temperatur, jedoch unter 649 C liegende Temperatur abgekühlt wird.
Bei der praktischen Durchführung der Erfindung wird der Stahl nach einer Au:steniti- sierung abgeschreckt, indem die Zeit und die Tempe ratur derart aufeinander abgestimmt werden, dass eine rasche Wärmeableitung stattfindet, bis der Stahl jene Temperatur aufweist, bei welcher er durch die Form hindurchgeführt wird, um die gewünschte Quer schnittsverminderung herbeizuführen,
während sich der Stahl auf einer Temperatur von 93 bis 649 C befindet. Das Verhältnis der Zeit zur Temperatur beim Abschrecken auf verschiedene Temperaturen ist bedingt durch die Temperatur des Stahls, die Masse des Stahls, die Abschrecktemperatur und die Zeit, während welcher der Stahl dem Wärmeentzug unterworfen wird. Wenn die Austenitis.ierrrngstempe- ratur, die Masse und die Temperatur,
bei welcher der Stahl zwecks Erzielung bestimmter Charakte ristiken der Querschnittsverminderung unterworfen werden soll, bestimmt sind, so wird man feststellen, dass die Zeit der Temperatur umgekehrt proportional ist, insofern als zur Ableitung einer bestimmten Wärmemenge aus dem Stahl bei tieferen Abschreck- temperaturen eine kürzere Zeit erforderlich ist als bei höheren Abschrecktemperaturen. Wenn z.
B. ein austenitisierter Stahl für die Querschnittsverminde- rung auf eine Temperatur von etwa 277 C abge schreckt werden soll, so kann man den Stahl während etwa 60 Sekunden in einem auf 204 C gehaltenen Salzbad oder während 180 Sekunden in einem auf 260 C gehaltenen Salzbad abschrecken.
Zur Erläuterung der obigen Darlegungen wird im folgenden die Behandlung von 1018-Stahl beispiels weise beschrieben.
<I>Arbeitsweise</I> Heissgewalzte Stahlstäbe wurden durch Beizen in Schwefelsäure entzundert und gekalkt, um die Rostbildung zu verhindern.
Die heissgewalzten, gebeizten und gekalkten Stahlstäbe wurden dann in einem zweckentsprechen den Wärmebehandlungsofen auf eine Austenitisie- rungstemperatur von 871 C erhitzt.
Nach der Austenitisierun:g bei der zweckentspre chenden Temperatur wurden die Stahlstäbe bei ver schiedenen Temperaturen in Salzbädern abge schreckt, wobei die Abschreckzeit je nach der Ab schrecktemperatur und der abzuleitenden Wärme menge zwischen 60 und 180 Sekunden schwankte. Es sei bemerkt, dass man andere Absch.recktempera- turen verwenden und die Abschreckzeit je nach der Masse des Stahls variieren kann. Es ist jedoch im allgemeinen unzweckmässig, die Abschreckzeit über 5 Minuten zu erhöhen oder unter 60 Sekunden zu reduzieren.
Die erzielten Resultate sind in der Ta belle 111 zusammengefasst.
EMI0007.0001
Die in dem obigen Tabelle angeführten Daten zeigen den Einfluss der Ziehtemperatur und des Betrages der Querschnittsverminderung auf die Kalthärtung, die Alterung, die remanenten Spannungen, die Zug festigkeit, Kerbschlagbieggefestigkeit und die erforder liche Zugbelastung bei einem Material, das kalt oder bei erhöhter Temperatur gezogen worden war und, nachdem der Stahl austenitisivrt und auf verschiedene Temperaturen abgeschreckt worden war, bei verschie denen erhöhten Temperaturen gezogen wurde.
Aus der Tabelle ist ersichtlich, dass die Werte für be stimmte Eigenschaften, wie z. B. die Festigkeitseigen schaften, die Härte und die Elastizität, :gemessen durch die Dehnung und die Querschnittsverminde- rung, bei den gemäss der vorliegenden Erfindung be handelten Stählen im allgemeinen höher liegen. Fer ner sieht man, dass die Werte, insbesondere die Festig keitswerte, bei Steigerung der Ziehtemperatur bis zu einem Scheitelwert, der zwischen 93 und 482 C fallen kann, zunehmen. Weitere Eigenschaften, z. B.
die Zugbelastung und der Verzug, erfahren bei stei gender Ziehtemperatur eine Verbesserung. Die oben beschriebenen Verhältnisse werden sowohl bei einem Material, das nach dem Ziehen auf Raumtemperatur abgeschreckt wurde, als auch bei einem Material, das luftgekühlt wurde, beobachtet.
Gemäss einer weiteren Variante der vorliegenden Erfindung können die physikalischen und mecha nischen Eigenschaften verbessert und Stähle mit neuen und verschiedenen Eigenschaften erhalten werden, wenn man bei der Wärmebehandlung den Stahl nach dem Austenitisieren und Abschrecken und vor der Querschnittsverminderung anlässt.
Die Kombination der Operationen des Austeniti- sierens, des raschen Abkühlens des Stahls von der Austenitisierungstemperatur auf Zimmertemperatur, z.
B. durch Abschrecken in Öl oder Wasser, des An lassen.s des austenitisierten Stahls und des Reduzie- rens des austenitisi; rten und angelassenen Stahls bei einer Temperatur von 93 bis 649 C und vorzugsweise zwischen 232 und 4541>C stellt ein einfaches und leistungsfähiges Verfahren dar, das sich zur Kalt Fertigbearbeitung von Stahl eignet, um einen breiten Bereich von physikalischen und mechanischen Eigen schaften zu erzielen,
die bisher in Stählen entspre chender chemischer Zusammensetzung nicht ange troffen wurden. Zu den wesentlichsten Verbesserun gen, die durch Behandlung der Stähle in der oben beschriebenen Weise erzielt wenden können, gehören die höhere Elastizität und die höhere Schlagfestigkeit der Stähle bei gleichwertigem Festigkeitsniveau.
Dem Ausdruck Austenitisieren kommt die übliche, bereits oben definierte Bedeutung zu. Der austenitisierte Stahl kann dann angelassen werden, indem er auf eine Temperatur erhitzt wird, die unter halb 649 C und vorzugsweise zwischen 93 und 649 C liegt.
Die Anlassoperation wird vorzugsweise so durch geführt, dass man den austenitisierten und abge schreckten Stahl auf eine Temperatur des Bereiches von 204 bis 482 C erhitzt. Der angelassene Stahl kann auf Zimmertemperatur heruntergekühlt und anschliessend wieder auf die Temperatur erhitzt wer den, bei welcher die Quierschnittsverminderung erfol gen soll. Der Stahl kann auch direkt von der Anlass- temperatur auf die für die Querschnittsverminderung vorgesehene Temperatur abgekühlt werden.
Im folgenden wird jene Ausführungsform der Erfindung, bei welcher der Stahl einer Anlassoperation unterworfen wird, erläutert. Es wird ferner gezeigt, welchen Einfluss einerseits das Anlassen des Stahls bei verschiedenen Temperaturen des Bereiches von 93 bis 593 C und anderseits die Ziehtemperatur auf die im Stahl entwickelten Eigenschaften ausüben, wenn die austenitisierten, abgeschreckten und ange lassenen Stähle zwecks Querschnittsverminderung durch eine Form (Ziehmatrize) hindurchgeführt wer den, während sich der Stahl auf einer Temperatur des oben genannten Bereiches befindet.
<I>Arbeitsweise</I> Rohe, noch nicht weiter bearbeitete, heissgewalzte Stahlstäbe (1018-Stahl) wurden durch Beizen in Schwefelsäure entzundert und gekalkt, um die Rost bildung zu verhindern. Kalk besitzt dien Vorteil, die Bildung eines festhaftenden Zunders in einer nor malen Ofenatmosphäre bei erhöhten Temperaturen zu verhindern.
Alle nach der vorliegenden Erfindung zu behan delnden heissgewalzten, gebeizten und gekalkten Stahl stäbe wurden in einem elektrischen Hochleistungsofen auf die Austenitisierungstemperatur (871 C) erhitzt. Die Stähle können natürlich auch auf anderem Wege erhitzt wenden, um sie auf die Austenitisierungstem- peratur zu bringen. Zum Abschrecken wurden die auf die Austen.itisierungstemperatur erhitzten Stahl stäbe in ein Ölbad eingetaucht. Zum raschen Ab kühlen des austenitisierten Stahls auf Zimmertempe ratur können natürlich auch andere, bekannte Mittel angewendet werden.
Zum Anlassen wurden die au,ste.nitisierten und abgeschreckten Stähle in zweckentsprechenden Wärmebehandlungsöfen wieder erhitzt. Die Stähle wurden auf eine Anlasstemperatur von 93 bis<B>593e C</B> erhitzt.
Die austenitisierten, abgeschreckten und ange lassenen Stahlstäbe können auch von der Anlass- tempe:ratur auf jene Temperatur gekühlt werden, bei welcher der Stahl zwecks Querschnittsverminderung durch eine Form hindu-nchgeführt werden soll. Die in der Tabelle IV angeführten Daten sind für jene Ausführungsformen der Erfindung typisch, bei wel chen der angelassene Stahl angenähert auf Zimmer temperatur heruntergekühlt und dann, z.
B. in einem gasgefeuerten Ofen, von der Zimmertemperatur wieder auf Temperaturen erhitzt wird, bei welchen die Umformung stattfinden soll. Die Stahlstäbe wur den vor dem Ziehen mit einem zweckentsprechenden Ziehmittel geschmiert.
<I>Tabelle IV</I> C-1018-Stahl; austenkisiert durch Erhitzen auf 871 C; in Öl abgeschreckt; gezogen zwecks Querschnittsverminderung von 17,2 /o;
nach dem Ziehen luftgekühlt
EMI0009.0006
Querschnitts verminderung <SEP> Kerbschlag- <SEP> Härte <SEP> DPZ
<tb> Ziehtemperatur <SEP> Zugfestigkeit <SEP> Streckgrenze <SEP> Dehnung <SEP> bei <SEP> der <SEP> Verzugs- <SEP> festigkeit <SEP> am
<tb> C <SEP> kg/cm" <SEP> kg/cm= <SEP> % <SEP> Zugfestigkeits- <SEP> faktor <SEP> 21,10 <SEP> C <SEP> Mittel prüfung <SEP> <B>m <SEP> kg</B> <SEP> radius
<tb> a) <SEP> Heissgewalzt <SEP> * <SEP> <B>4807 <SEP> 3296</B> <SEP> 36,0 <SEP> 67,9 <SEP> +0,021 <SEP> 12,03 <SEP> 151
<tb> a) <SEP> Im <SEP> abgeschreckten
<tb> Zustand <SEP> * <SEP> 11530 <SEP> <B>7663</B> <SEP> 11,5 <SEP> 22,6 <SEP> -0,400 <SEP> 2,35 <SEP> 371
<tb> a) <SEP> Heissgewalzt,
<tb> abgeschreckt* <SEP> und
<tb> angelassen <SEP> bei <SEP> 204 <SEP> C <SEP> <B>7716 <SEP> 5273</B> <SEP> 19,5 <SEP> 55,6 <SEP> -0,240 <SEP> 5,
94 <SEP> 285
<tb> 110 <SEP> <B>9702 <SEP> 9667</B> <SEP> 9,5 <SEP> 42,8 <SEP> +0,040 <SEP> 1,20 <SEP> 343
<tb> 204 <SEP> <B>8648 <SEP> 8648</B> <SEP> 14,5 <SEP> 62,0 <SEP> -0,110 <SEP> (6,54)** <SEP> 296
<tb> 307 <SEP> <B>10370 <SEP> 10370</B> <SEP> 9,0 <SEP> 46,1 <SEP> +0,052 <SEP> 1,20 <SEP> 356
<tb> 482 <SEP> 6820 <SEP> 61<B>1</B>7 <SEP> 17,5 <SEP> 68,3 <SEP> +0,023 <SEP> (8,48)*@\ <SEP> 226
<tb> Nicht <SEP> gezogen; <SEP> nicht <SEP> erfindungsgemäss.
<tb> (**) <SEP> Mittelwert <SEP> für <SEP> faserigen <SEP> Bruch, <SEP> nicht <SEP> für <SEP> glatten <SEP> Bruch.
<tb> a) <SEP> Nicht <SEP> erfindungsgemässe <SEP> Vergleichsversuche.
Aus der Tabelle IV geht eindeutig hervor, dass die gemäss der vorliegenden Erfindung behandelten Stähle eine höhere Zugfestigkeit, Streckgrenze und Härte aufweisen als entsprechend austenitisierte, ab geschreckte und angelassene Stähle, die zwecks Querschnittsverminderung bei Zimmertemperatur ge zogen wurden. Im allgemeinen werden diese Verbesse rungen unabhängig davon erzielt, ob der gezogene Stahl nach dem Ziehen luftgekühlt oder abgeschreckt wird.
Die bei .erhöhter Temperatur einer Querschnitts verminderu,ng unterzogenen Stähle weisen gegenüber den kaltgezogenen, austenitisierten, abgeschreckten und angelassenen Stählen sowohl nach dem Luft kühlen als auch nach dem Abschrecken eine bessere Duktilität auf, wie aus den Werten der Dehnung und der Querschnittsverminderung ersichtlich ist. Die remanente Spannung, gemessen als Verzugsfaktes, ist ebenfalls vermindert, am meisten jedoch in hoch angelassenen, abgeschreckten Stählen, wie z.
B. i:m C-1018-Stahl. Sowohl die luftgekühlten als auch die abgeschreckten Stähle, die nach dem Austenitisieren angelassen wurden, weisen höhere Kerbschlagbie,ge- festigkeiten nach Izod auf.
Gemäss einer anderen Variante der Kombination von Wärmebehandlung und Querschnittsverminde- rung gelangt man zu weiteren neuen Stahlprodukten. Diese Variante besteht darin, dass man heissgewalzten Stahl einer Warmbadhärtung unterwirft, um eine Phasenänderung herbeizuführen und den warmbad- gehärteten Stahl zwecks Querschnittsverminderung durch eine Form hindurchführt,
während sich der Stahl auf einer Temperatur von 93 bis 649 C und vorzugsweise zwischen 232 und 649 C befindet. Durch Kombination dieser Verfahrensstufen, das heisst der Warmbadhärtung und der Querschnittsver- minderung, gelangt man zu Stahlprodukten, die höhere Festigkeiten und eine grössere Härte aufweisen als Stähle entsprechender chemischer Zusammensetzung, die bei einerentsprechenden erhöhten Temperatureiner gleichen Querschnittsverminderung,
jedoch vorgängig keiner Warmbadhärtung unterworfen wurden, und als Stähle, die zwar einer Warmbadhärtung unter worfen, jedoch kalt gestreckt wurden.
Die oben beschriebene Ausführungsvariante kann noch modi- fiziert werden, indem man den Stahl zuerst einer Warmbadhärtung und anschliessend einer Anlassope- ration unterwirft. Der Stahl kann dann bei erhöhten Temperaturen gezogen werden.
Mit de Ausdruck Warmbadhärtung,> wird ein Wärmebehandlungsverfahren bezeichnet, bei welchem der Stahl, zwecks Phasenänderung auf eine Tempe ratur über 816 C oder auf eine Austenitisierungs- temgeratur erhitzt und dann in einem Medium ab- geschreckt wird, welches auf einer im oberen Teil des Temperaturbereiches der Martensitbildung (Ms)
oder etwas über diesem Bereich befindlichen Tempe ratur gehalten wird, wobei der Stahl so lange im ,genannten Medium verbleibt, .bis dex Stahl in seiner ganzen Ausdehnung eine praktisch gleichmässige Tem- peratur aufweist. Man lässt dann den Stahl abkühlen und den Temperaturbereich für die Martensitbildung durchlaufen.
Im folgenden wird die praktische Durchführung der oben beschriebenen Verfahrensvariante bei Ver wendung von 4140-Stahl beispielsweise beschrieben.
Heissgewalzte Stahlstäbe wurden im Rohzustand durch Beizen in Schwefelsäure entzundert und zwecks Verhinderung der Rostbildung gekalkt. Es sei ange merkt, dass die Zubereitung des Stahls für das Ziehen auch auf anderem Wege erfolgen kann.
Die gebeizten und gekalkten Stahlstäbe wurden dann in einem zweckentsprechenden Wärmebehandlungsofen wäh rend etwa 45 Minuten bei einer Temperatur von 843 C erhitzt. Die Dauer des Erhitzens kann über 5 Minuten und bis zu 60 oder mehr Minuten ausge dehnt werden. Der austenitisierte Stahl wurde dann während 3 Minuten in einem auf einer Temperatur von etwa 318 C gehaltenen Medium, z. B. in einem Salzbad, abgeschreckt.
Diese Badtemperatur liegt etwas unter dem M, Punkt. Das Zeit-Temperatur- Verhältnis kann auf Grund der auf diesem Fachgebiet zur Verfügung stehenden Tabellen und Daten ge schätzt oder berechnet werden. In der Praxis ist es üblich, zuerst Proben zu untersuchen, um festzu stellen, wann die Umwandlung beendet ist, da die einzelnen Stahlsorten sich hinsichtlich ihrer Kompo nenten und anderer Faktoren unterscheiden.
Der warmbadgehärtete Stahl wird dann wieder auf die Temperatur erhitzt, bei welcher die Quer- schnittsverminderung stattfinden soll. Bevor der warmbadgehärtete Stahl durch eine Form hindurch geführt wird, versieht man die Stahloberfläche mit einem zweckentsprechendem Schmiermittel für die Umformung.
Den in der Tabelle V angeführten Daten liegen Versuche zugrunde, bei welchen Grundstäbe von 1,75 cm Durchmesser aus 4140-Stahl durch Ziehen bei erhöhter Temperatur einer 19,9 11/o-igen Querschn.ittsverminderung unterworfen wurden.
Die Vorteile des Abschreckens gegenüber der Luftkühlung nach dem Ziehen beruhen offenbar hauptsächlich darauf, dass die remanenten Spannun gen vermindert werden, insbesondere wenn beim Heissziehen eine Temperatur im oberen Bereich, vor zugsweise über 371 C, angewendet wird. Es ist in folgedessen überflüssig, die Daten anzugeben, die dem Warmbadhärten, Umformen und Abschrecken des gezogenen Stahls entsprechen. Es ist leicht einzu sehen, dass durch das Abschrecken des Stahls in Öl oder Wasser nach dem Heissziehen ausser der Ver minderung der remanenten Spannungen auch eine Verbesserung anderer ähnlicher Eigenschaften erzielt werden kann.
In der Tabelle V sind die Werte verglichen, die mit erfindungsgemäss behandelten Stählen, mit heiss gewalztem Stahl im Rohzustand, mit heissgewalztem Stahl, der durch Kaltziehen der gleichen Querschnitts verminderung unterworfen wurde, und heissgewalztem Stahl, der bei erhöhter Temperatur heruntergezogen, jedoch vor dem Ziehen keiner Wärmeb,handlung durch Warmbadhärtung unterzogen wurde, erzielt wurden.
<I>Tabelle V</I> 4140-Stahl; bei 843 C warmbadgehärtet und während 180 Sekunden auf 318 C abgeschreckt; heruntergezogen zwecks 19,9 /oiger Querschnittsverminderung; nach dem Ziehen luftgekühlt
EMI0010.0045
Querschnitts verminderung <SEP> Härte:
<SEP> DPZ
<tb> Ziehtemperatur <SEP> Zug <SEP> Zugfestigkeit <SEP> Streckgrenze <SEP> Dehnung <SEP> bei <SEP> der <SEP> an <SEP> der <SEP> am
<tb> e <SEP> C <SEP> kg <SEP> kg/cm= <SEP> kg/cm= <SEP> % <SEP> Zugfestigkeits- <SEP> Ober- <SEP> Mittel- <SEP> in <SEP> der
<tb> prüfung <SEP> fläche <SEP> radius <SEP> Mitte
<tb> <I>0i</I>
<tb> io
<tb> a) <SEP> Heissgewalzt <SEP> - <SEP> 9843 <SEP> 7435 <SEP> 15,0 <SEP> 42,8 <SEP> 310 <SEP> 307 <SEP> 301
<tb> a) <SEP> Kaltgezogen <SEP> 8310 <SEP> 11249 <SEP> 10757 <SEP> 9,0 <SEP> 48,9 <SEP> 324 <SEP> 330 <SEP> 324
<tb> a) <SEP> Heissgezogen <SEP> * <SEP> <B>6881 <SEP> 13710</B> <SEP> 13446 <SEP> 10,0 <SEP> 36,7 <SEP> 389 <SEP> 402 <SEP> 402
<tb> a) <SEP> Im <SEP> abgeschreckten
<tb> Zustand** <SEP> - <SEP> 20530 <SEP> 17296 <SEP> 12,9 <SEP> 44,1 <SEP> 600 <SEP> 429 <SEP> 468
<tb> a)
<SEP> Warmbadgehärtet <SEP> - <SEP> 15046 <SEP> 9105 <SEP> 6,4 <SEP> 14,5 <SEP> 458 <SEP> 479 <SEP> 479
<tb> 393 <SEP> 7790 <SEP> 13112 <SEP> 13077 <SEP> 12,9 <SEP> 52,1 <SEP> 425 <SEP> 388 <SEP> 352
<tb> 538 <SEP> 5713 <SEP> 10265 <SEP> 9281 <SEP> 21,4 <SEP> 59,5 <SEP> 336 <SEP> 301 <SEP> 298
<tb> Werte <SEP> beim <SEP> Scheitelpunkt <SEP> der <SEP> Heissstreckkurve.
<tb> In <SEP> üblicher <SEP> Weise <SEP> in <SEP> Öl <SEP> auf <SEP> Raumtemperatur <SEP> abgekühlt.
<tb> a) <SEP> Nicht <SEP> erfindungsgemässe <SEP> Vergleichswerte.
Die oben beschriebene Arbeitsweise kann dadurch modifiziert werden, dass man den Stahl zwischen der Warmbadhärtung und dem Herunterziehen bei er höhter Temperatur einer Anlassoperation unterwirft. Aus der Tabelle V ist ersichtlich, dass die erfindungs- gemäss behandelten Stähle höhere Festigkeiten und eine grössere Härte aufweisen als die nur umgeform ten Stähle und die kaltgezogenen Stähle,
mit oder ohne vorherige Warmbadhärtung. Bis jetzt hat die Verfahrensstufe der Wärmebe handlung vor dem Umformen die Verfahrensstufe der Austenitisierung des Stahls mit eingeschlossen. Es wurde gefunden, dass noch andere neue und ver besserte physikalische und mechanische Eigenschaften erreicht werden können, wenn die Wärmebehandlung so durchgeführt wird, dass der Stahl, zwecks Phasen änderung, normalisiert wird, ehe er umgeformt wird, um eine Querschnittsverminderung vorzunehmen,
während der Stahl sich auf einer Temperatur im Be reiche von 93 bis 649 C und vorzugsweise- bei einer Temperatur im Bereiche von 121 bis 510 C befindet.
Die Kombination von Arbeitsstufen, welche das Nor malisieren vor der Umformung umfasst, überwindet die unangenehmen Verschiedenheiten in den Eigen schaften von heissgewalzten Stählen und ermöglicht die Herstellung von kalt fertigbearbeiteten Stäben, Stangen usw., die eine grössere Einheitlichkeit in den Eigenschaften zwischen den einzelnen Chargen von Stab zu Stab besitzen. Eine andere wesentliche Ver besserung besteht in der Herstellung von Stählen, die eine verbesserte Duktilität besitzen, wobei die hohe Festigkeit des Stahls erhalten bleibt.
Es wurde ferner gefunden, dass heissgezogene Stäbe nach ihrer Ver arbeitung zur Erzeugung einer normalisierten Struk tur in ihrer Zerspanbarkeit wesentlich verbessert sind.
Unter dem Ausdruck Normalisierung ist die Wärmebehandlung des Stahls verstanden, wobei er auf eine Temperatur über den oberen Umwandlungs- punkt As der Stahlzusammensetzung erhitzt wird, worauf der Stahl auf die Temperatur abgekühlt wird, bei der er umgeformt wird, oder wobei er noch weiter bis auf Zimmertemperatur abgekühlt wird, worauf er nochmals auf die Temperatur für das Umformen erhitzt wird.
Der obere Umwandlungs- punkt A3 für die Stahlzusammensetzung fällt ge wöhnlich und im allgemeinen in den Temperatur bereich von 704 bis 816 C.
Die Erfindung wird später an einem repräsen tativen Stahl 1018 beschrieben, welcher vorher defi niert worden ist.
Alle heissgewalzten, geätzten und gekalkten Stäbe wurden in einem hochleistungsfähigen elektrischen Ofen auf Normalisierungstemperatur erhitzt. Selbst verständlich können auch andere Mittel zum Erhitzen des Stabes auf Normalisierungstemperatur verwendet werden. Die normalisierten Stäbe wurden auf Zim- mertemperatur abgekühlt und darauffolgend auf die zum Durchgang durch eine Form zur Querschnitts- verminderung erforderliche Temperatur erhitzt.
Es ist nicht notwendig, den Stahl von der Norma- lisierungstemperatur auf Zimmertemperatur abzu- kühlen und dann den normalisierten Stahl wieder auf die für das Umformen erforderliche Temperatur zu erhitzen. Statt dessen kann der Stahl entweder auf ;
die zur Quenschnittsverminderung erforderliche Temperatur oder unter die Ziehtemperatur abgekühlt werden, wobei im letzteren Fall wieder auf die Um- formtemperatur e ,rhitzt wird, wobei man einen Stahl erzeugt, der nach dem Ziehen eine normalisierte Struktur besitzt. Die erzielten Ergebnisse wurden durch Ziehen von Stahlstangen durch eine Ziehform erzielt.
Die normalisierten Stangen wurden zum Ziehen in :einem gasgeheizten Ofen wieder erhitzt und der Metalloberfläche vor dem Ziehen ein Schmiermittel zugesetzt. Zum Normalisieren wurde der Stahl 1018 auf 899 C erhitzt.
Die Ergebnisse in der folgenden Tabelle zeigen die Eigenschaften, die durch Umformen der gezoge nen Stähle ohne vorheriges Normalisieren und nach dem Normalisieren erhalten werden. Die Ergebnisse zeigen die mechanischen und physikalischen, Eigen- schaften von heissgewalzten Stählen, von bei Zimmer- temperatur gezogenen Stählen, die.
der gleichen Stähle, die bei erhöhter Temperatur gezogen wurden, und die von Stäben, die vor dem Kaltziehen oder Stähle, die bei erhöhter Temperatur gezogen wurden, Die letzteren Werte zeigen die verbesserte Wirkung des erfindungsgemässen Verfahrens. Der Grad der Reduktion wurde möglichst gleich gehalten, und die Reduktion bei erhöhter Temperatur wurde bei ver schiedenen Temperaturen im Bereiche von 93 bis 649 C vorgenommen.
<I>Tabelle</I> V1 Stahl C-1018 mit 17,211/o Quesschnittsverminderung gezogen; nach dem Ziehen mit Luft auf Zimmertemperatur abgekühlt
EMI0011.0097
Querschnitts verminderung <SEP> Izod <SEP> Härte <SEP> DPZ
<tb> Zug- <SEP> Streck- <SEP> Kerbschlag Verfahren <SEP> festigkeit <SEP> grenze <SEP> Dehnung <SEP> bei <SEP> der <SEP> Verzugsfaktor- <SEP> Festigkeit
<tb> /o <SEP> Zugfestigkeits- <SEP> bereich
<tb> kg/cm@ <SEP> kg/cm2 <SEP> 21,1 <SEP> C <SEP> Mittel prüfung <SEP> m <SEP> kg <SEP> radius
<tb> Heissgewalzt <SEP> * <SEP> <B>4807 <SEP> 3296</B> <SEP> 36,0 <SEP> 67,9 <SEP> +0,021 <SEP> 39,46 <SEP> 151
<tb> Kaltgezogen <SEP> * <SEP> 7242 <SEP> 7242 <SEP> 13,0 <SEP> 52,1 <SEP> <B>-0,003</B> <SEP> 10,
43 <SEP> 223
<tb> Heissgezogen <SEP> * <SEP> 8173 <SEP> a) <SEP> 8173 <SEP> a) <SEP> 27,5 <SEP> b) <SEP> 58,6b) <SEP> -0,001 <SEP> bis-0,184 <SEP> 5,31 <SEP> c) <SEP> 266
<tb> Normalisiert <SEP> heissgewalzt <SEP> * <SEP> 4851 <SEP> <B>3586</B> <SEP> 34,0 <SEP> 68,6 <SEP> +0,021 <SEP> (37,78) <SEP> 164
<tb> Normalisiert <SEP> kaltgezogen <SEP> * <SEP> <B>7382 <SEP> 7382</B> <SEP> 13,0 <SEP> 52,1 <SEP> +0,034 <SEP> 4,22 <SEP> 213
<tb> Normalisiert <SEP> heissgezogen <SEP> 8 <SEP> 613 <SEP> d) <SEP> 8 <SEP> 613 <SEP> d) <SEP> 27,0 <SEP> e) <SEP> 59,2 <SEP> e) <SEP> -0,006 <SEP> bis <SEP> -0,218 <SEP> 8,30 <SEP> 271
<tb> Die <SEP> Zahl <SEP> in <SEP> Klammern <SEP> zeigt <SEP> den <SEP> Durchschnittswert <SEP> für <SEP> faserigen <SEP> Bruch, <SEP> nicht <SEP> für <SEP> glatten <SEP> Bruch.
<tb> * <SEP> Nicht <SEP> erfindungsgemässe <SEP> Vergleichsversuche.
<tb> a)
<SEP> gezogen <SEP> bei <SEP> 285 <SEP> C <SEP> b) <SEP> gezogen <SEP> bei <SEP> 5380 <SEP> C <SEP> c) <SEP> gezogen <SEP> bei <SEP> 2320 <SEP> C <SEP> d) <SEP> gezogen <SEP> bei <SEP> 260c, <SEP> C
<tb> e) <SEP> gezogen <SEP> bei <SEP> 4900 <SEP> C. Die vorhergehenden Ergebnisse zeigen deutlich die Verbesserung, z. B. in den Zugfestigkeiten und in den Streckgrenzen, welche durch .die Kombination von Verfahrensstufen erhältlich sind und welche vor dem Durchlaufen des Stahls durch eine Form zwecks Um formung von einer Normalisierungsstufe Gebrauch machen.
Die Verbesserungen sind bei Vergleich mit äquivalenten Querschnittsverminderungen der gleichen Stähle bei Zimmertemperatur nach der äquivalenten Normalisierungsstufe oder bei Vergleich mit dem Führen der gleichen Stähle durch eine Form zur Erzielung einer Verringerung der Querschnittsfläche bei einer äquivalenten höheren Temperatur, aber ohne den Stahl vorher zu normalisieren, sichtbar.
Eine der am bemerkenswertesten verbesserten Eigenschaften des Stahls, die aber in der Tabelle nicht zum Ausdruck kommt, betrifft die, durch die Kombination des Normalisierens und der Quer- schnittsverminderung erzielten Zerspanbarkeltseigen- schaften des Stahls.
Normalisierung und Ziehen im angegebenen Temperaturbereich verbessern deutlich die Zerspanbarkeit des Stahls im Vergleich mit bei gleich erhöhter Temperatur ohne vorheriges Norma lisieren des Stahls gezogenen Stählen. Weiter ist es offensichtlich, dass die Festigkeit erhalten bleibt, wäh rend Verbesserungen der Duktilität der normalisierten und im angegebenen Temperaturbereich gezogenen Stähle im Vergleich mit den durch Streckung bei erhöhter Temperatur allein erhältlichen Werten ge sichert sind.
Eine Eigenschaft, die an der Oberfläche nicht sichtbar ist, ist die bemerkenswerte Verbesse rung, welche in der Gleichmässigkeit der Eigenschaf ten zwischen den einzelnen Chargen von Stab zu Stab besteht.
Im allgemeinen nehmen Zugbelastung und rema- nente Spannung ab, während die Kerbschlagzähigkeit nach Izod sich je nach der Temperatur des Stahls beim Querschnittsverminderungsvorgang erhöht.
Vom Standpunkt der Festigkeitswerte, wie der Zugfestig keit, Streckgrenze und ähnliche Eigenschaften, wur den die :besten Verbesserungen bei allen Stählen ge funden, die erfindungsgemäss behandelt wurden, wenn die Verfahrensstufe der Querschnittsverminderung vorgenommen wird, während der Stahl auf einer Temperatur von 204 bis 399 C ist.
Um möglichst viele Verbesserungen in :den Eigenschaften zu erhal ten, wird man von einer Temperatur im Bereiche von 121 bis 510 C für einen bei der Umformung redu zierten Stahl Gebrauch machen.
Die Wärmebehandlung, um den Stahl vor der Umformung zwecks Phasenänderung anzulassen, er zeugt einen Stahl mit noch verschiedeneren physika lischen und mechanischen Eigenschaften.
Es wurde gefunden, dass es durch die Kombination, welche das Anlassen des Stahls vor dem Durchgang des Stahls durch eine Form zwecks Verminderung der Querschnittsfläche einschliesst, möglich ist, nicht nur die Gleichmässigkeit der Eigenschaften und die physi kalischen und mechanischen Eigenschaften des Stahls zu verbessern, sondern auch den Stahl noch weiterhin zu variieren. Unter manchen Umständen kann der Stahl in seinen physikalischen und mechanischen Eigenschaften, wie z.
B. in der Duktilität, remanenten Spannung, in der Belastung, die für das Vortreiben des Stahls durch eine Form notwendig ist, und in solchen Festigkeitseigenschaften wie Zugfestigkeit, Biegefestigkeit, Schlagfestigkeit und ähnlichen Eigen schaften verbessert werden.
Die Zerspanbarkeit der Stähle und solche Eigenschaften wie Zugfestigkeit, Streckgrenze, Proportionalitätsgrenze, Schlagfestigkeit und Härte werden am günstigsten beeinflusst, wenn der Stahl bei der Verfahrensstufe der Querschnitts- verminderung durch eine Form geführt wird, um eine Reduktion der Querschnittsfläche zu erzielen, während er sich auf einer Temperatur im Bereiche von 232 bis 454 C befindet.
Aber selbst in diesem speziellen Temperaturbereich wurde gefunden, dass Zugfestig keit, Streckgrenze und Proportionalitätsgrenze den maximalen Wert erreichen, wenn die Umformung bei einer Temperatur des Stahls im Bereiche von 232 bis 316 C vorgenommen wird.
Beachtlichere Verbesserungen in den plastischen Eigenschaften des Stahls wie Dehnung, Querschnittsverminderung bei der Zugfestigkeitsprüfung und Schlagfestigkeit werden besonders günstig ausgebildet, wenn die Querschnitts- verminderung bei einer Temperatur des Stahls im Bereiche von 316 bis 454 C vorgenommen wird.
Das Umformen ermöglicht ausser der Verbesse rung der physikalischen und mechanischen Eigen schaften des Stahls auch die Beeinflussung der in den Stahlprodukten entwickelten Spannungen. Wenn z. B. Stahl durch eine Form hindurchgeführt wird, um eine Querschnittsverminderung herbeizuführen, wäh rend sich der Stahl auf einer über 343 C und vor zugsweise über 454 C, jedoch unter 649 C liegenden Temperatur befindet, so kann die Grösse der im Stahl entwickelten remanenten Spannungen wesent lich vermindert und die Art der remanenten Span nungen beeinflusst werden, um Stahlprodukte zu erzeugen,
die wesentlich verbesserte Verzugscharak- teristiken und eine viel günstigere Verteilung der Spannungen über den Querschnitt des Stahls auf weisen.
Die erhebliche Reduktion des Verzugsfaktors, die beim Umformen des Stahls erzielt wird, ermög licht die Hersteldung von Stahlprodukten, die ver besserte physikalische und mechanische Eigenschaften besitzen und deren remanente Spannungen Werte aufweisen, die ebenso klein oder kleiner als jene Werte sind, die nach den bisher üblichen Methoden durch Wärmebehandlungen oder spannungsvermin- dernde Operationen nach dem Herunterziehen oder ähnlichen Querschnittsverminderungsprozessen erzielt wurden. So ist es z.
B. gemäss der vorliegenden Erfin dung möglich, Stahlprodukte zu erzeugen, deren Oberflächenteile Druckspannungen statt Zugspan nungen aufweisen, wenn man den Stahl zwecks Querschnittsverminderung durch eine Form hindurch führt, während sich der Stahl auf einer Temperatur befindet, die über 427 C, jedoch unter 649 C liegt, und wenn man den Stahl praktisch unmittel bar nach der Querschnittsverminderung rasch auf Zimmertemperatur abkühlt, beispielsweise durch Abschrecken in Wasser oder Ö1.
Die Entwicklung hoher Druckspannungen in den Oberflächenteilen des Stahls ist erwünscht, um den Verdrehwechsel- festigkeltsw ert des Stahls bei einem gegebenen Festigkeitsniveau zu erhöhen und um den Ausschuss, z. B. infolge Rissbildung, bei der Fabrikation von Bestandteilen aus den erzeugten Stählen zu vermin dern.
Wenn .der Stahl vor dem Umformen einer Anlassoperation unterworfen wird, so werden im Stahl weitere und wichtige Charakteristiken ent wickelt. Eine wichtige Verbesserung, die allerdings nicht durch Vergleichen der Eigenschaften der Stähle aufgezeigt werden kann, besteht darin, dass die Stahlstäbe von Charge zu Charge viel gleichmässigere Eigenschaften besitzen als bloss heissgewalzte Stähle, deren Eigenschaften von Charge zu Charge starken Schwankungen unterworfen sind.
Das Kombinieren der oben beschriebenen Behandlungsoperationen bringt gegenüber dem blossen Kaltziehen oder dem Heissziehen ohne vorheriges Anlassen den weiteren wichtigen Vorteil mit sich, dass der Stahl mit der Anlassstruktur eine wesentlich erhöhte Duktilität und wesentlich verbesserte Zerspanbarkeitseigenschaften besitzt. Diese Verbesserungen sind bei geichzeitiger Aufrechterhaltung der durch das Umformen ent wickelten hohen Festigkeiten möglich.
Mit dem Ausdruck Anlassen , dem die übliche Bedeutung zukommt, wird ein Wärmebehandlungs- verfahren bezeichnet, bei welchem der Stahl zwecks Phasenänderung auf die der Stahlzusammensetzung entsprechende Anlasstemperatur erhitzt und der ange lassene Stahl langsam auf Zimmertemperatur abge kühlt wird.
Bei der Durchführung des erfindungs- gemässen Verfahrens kann man den Stahl von der Anlasstemperatur auf jene Temperatur abkühlen, bei welcher der Stahl zwecks Querschnittsvenminderung umgeformt werden soll. Gemäss einer anderen Aus führungsvariante kann man den Stahl von der Anlass- temperatur auf eine Temperatur heruutexkühlen, die unter derjenigen liegt,
bei welcher der Stahl im Umformprozess durch eine Ziehmatrize hindurchge führt werden soll. In diesem Fall wird der ange lassene Stahl wieder auf die Temperatur erhitzt, bei welcher der Stahl umgeformt, z. B. durch eine Matrize hindurchgeführt, werden soll.
In jedem Fall weist das erhaltene Produkt eine Aulassstruktur auf. Man kann den Stahl vor der Umformung auch einem Rekristal- lisationsglühen unterwerfen, bei welchem der Stahl bis unmittelbar unter seine kritische Temperatur erhitzt wird, oder man kann den Stahl einer voll ständigen Anlass:behandlung unterwerfen, wobei der Stahl über seine kritische Temperatur erhitzt und dann langsam abgekühlt wird.
Im folgenden wird die Durchführung des erfin dungsgemässen Verfahrens nach der oben beschrie benen Variante beispielsweise erläutert. Der verwen dete 1144-Stahl enthält ausser Eisen als Hauptkom ponenten die nachstehend angeführten Elemente:
EMI0013.0052
Kohlenstoff <SEP> 0,45
<tb> Mangan <SEP> 1,51
<tb> Phosphor <SEP> 0,018
<tb> Schwefel <SEP> 0,28
<tb> Silicium <SEP> 0,22 <I>Arbeitsweise</I> Heissgewalzte Stahlstäbe im Rohzustand werden durch Beizen in Schwefelsäure entzundert und zwecks Verhinderung der Rostbildung gekalkt.
Die so behandelten heissgewalzten, gebeizten und gekalkten Stahlstäbe wurden in einem zweckentspre- chenden Wärmebehandlungsofen, z. B. in einem elek trischen Hochleistungsofen, zwecks Phasenänderung auf Anlasstemperatur erhitzt. Der 114-Stahl wurde bei einer Temperatur von 788 C angelassen.
Das Anlassen wurde nach den auf dem Gebiet der Stahl erzeugung üblichen Methoden durchgeführt. Der angelassene Stahl wurde dann, wie bereits beschrie ben, langsam auf Zimmertemperatur abgekühlt. Das angelassene Stahlmaterial wurde in einem zweck entsprechenden Ofen, z. B. in einem gasgefeuerten Ofen, zum Zwecke des Herunterziehens wieder auf erhöhte Temperatur erhitzt. Die Stahlstäbe wurden vor .dem Ziehen geschmiert. Der Stahl wurde durch .eine gewöhnliche Ziehmatrize hindurchgeführt.
Aus der Tabelle VII ist der Einfluss der Tem peratur, bei. welcher die Stähle nach erfolgter voll ständiger Anlassbehandlung zwecks Querschnittsver- minderuug durch eine Ziehmatrize hindurchgeführt werden, auf die physikalischen Daten der verschie denen Stähle ersichtlich.
Die Temperaturen, auf Grund deren die in der Tabelle angeführten Daten erhalten wurden, sind beispielhaft für die Arbeits weise, bei welcher der angelassene Stahl zwecks Quer schnittsverminderung mittels einer Ziehmatrize her untergezogen wird, während sich der Stahl auf einer Temperatur von 93 bis 649 C, und vorzugsweise zwischen 204 und 482 C, befindet. <I>Tabelle V11</I> C-1144-Stahl; angelassen heruntergezogen auf einen um 21,6 % verminderten Querschnitt;
nach der Ziehen luftgekühlt
EMI0014.0002
Querschnitts Kerbschlag verminderung <SEP> Härte <SEP> DPZ
<tb> Ziehtemperatur <SEP> Zug- <SEP> Streck- <SEP> Dehnung <SEP> bei <SEP> der <SEP> Verzugs- <SEP> Biegefestigkeit <SEP> am
<tb> o <SEP> C <SEP> festigkeit <SEP> <I>grenze</I> <SEP> o <SEP> g <SEP> Zugfestigkeits- <SEP> faktor <SEP> nach <SEP> Izod <SEP> Mittel kg/cm2 <SEP> kg/cm2 <SEP> @ <SEP> prüfung <SEP> 21,1C <SEP> radius
<tb> 0 <SEP> m <SEP> kg
<tb> a) <SEP> Heissgewalzt <SEP> 7593 <SEP> 4957 <SEP> 23,0 <SEP> 46,1 <SEP> +0,004 <SEP> 4,52 <SEP> 220
<tb> a) <SEP> Angelassen**
<tb> Heissgewalzt <SEP> <B>6082 <SEP> 3867</B> <SEP> 28,0 <SEP> 40,6 <SEP> +0,052 <SEP> (6,59) <SEP> 167
<tb> 93 <SEP> <B>7910 <SEP> 6855</B> <SEP> 10,0 <SEP> 36,2 <SEP> +0,749 <SEP> 1,56 <SEP> 245
<tb> 154 <SEP> 7962 <SEP> 7242 <SEP> 9,5 <SEP> 29,3 <SEP> +0,692 <SEP> 0,
55 <SEP> 253
<tb> 227 <SEP> <B>8015 <SEP> 7312</B> <SEP> 9,0 <SEP> 31,7 <SEP> +0,599 <SEP> 0,32 <SEP> 241
<tb> 246 <SEP> 8367 <SEP> 7769 <SEP> 9,0 <SEP> 34,8 <SEP> +0,574 <SEP> 0,59 <SEP> 258
<tb> 304 <SEP> <B>8929 <SEP> 8648</B> <SEP> 7,0 <SEP> 29,3 <SEP> +0,624 <SEP> 0,24 <SEP> 271
<tb> 343 <SEP> 9105 <SEP> <B>8859</B> <SEP> 7,0 <SEP> 28,4 <SEP> +0,610 <SEP> 0,46 <SEP> 276
<tb> 410 <SEP> 8437 <SEP> 7874 <SEP> 12,5 <SEP> 38,0 <SEP> +0,490 <SEP> 0,14 <SEP> 258
<tb> 460 <SEP> 7576 <SEP> 6749 <SEP> 14,5 <SEP> 40,6 <SEP> +0,277 <SEP> 0,28 <SEP> 245
<tb> 532 <SEP> 7171 <SEP> 6011 <SEP> 19,5 <SEP> 44,4 <SEP> +0,057 <SEP> 0,83 <SEP> 220
<tb> '\ <SEP> Nicht <SEP> heruntergezogen, <SEP> im <SEP> Rohzustand.
<tb> \y <SEP> Nicht <SEP> gezogen.
<tb> Die <SEP> eingeklammerte <SEP> Zahl <SEP> ist <SEP> ein <SEP> Mittelwert <SEP> für <SEP> faserigen <SEP> Bruch,
<SEP> nicht <SEP> glatten <SEP> Bruch.
<tb> a) <SEP> Nicht <SEP> erfindungsgemässe <SEP> Vergleichsversuche. Aus der Tabelle VII geht hervor, dass sich das Kombinieren der Operationen des Anlasseins und des Umformens darin auswirkt, dass die durch die Quer schnittsverminderung erzielten Festigkeitseigenschaf ten erhalten bleiben, während gleichzeitig die Dukti- lität der Stähle eine Verbesserung erfährt. Ausserdem wird gegenüber Stählen, die ohne vorheriges Anlassen umgeformt wurden,
eine bessere Zerspanbarkeit er zielt. Die Stahlstäbe weisen ferner von Charge zu Charge -gleichmässigere Eigenschaften .auf als heiss gewalzte Stähle, die kaltgezogen wurden, und selbst als heissgewalzte Stähle, die bei erhöhter Temperatur heruntergezogen wurden.
Die zu behandelnden Stähle können als Rund stäbe, Flachstäbe, Rohre, Drähte, massive Stäbe usw. vorliegen.
Beim erfindungsgemässen Verfahren beeinflussen die Temperatur des Stahls beim Reduzieren, die chemische Zusammensetzung des Stahls und das Ausmass der durchgeführten Querschnittsverminde- rung des Stahls die Kombination von Eigenschaften, die man im Stahl-Endprodukt entwickeln, kann.
Durch geeignete Wahl von Temperatur, chemischer Zusem- mensetzung und Querschnittsverminderung ist es möglich, Stähle zu erzeugen, die sehr verschiedene physikalische und mechanische Eigenschaften be- sitzen, und wahlweise Stahlprodukte herzustellen, die wünschenswerte, geringe remanente Spannungen be sitzen.
Auf diese Weise lassen sich neue und ver- besserte Stähle herstellen, die neue unterschiedliche Verwendungsmöglichkeiten haben und Kombina- tionen von Eigenschaften besitzen, die von den gemäss den früher gefundenen Verfahren behandelten Stählen sehr verschieden sind. Auch lassen sich Stähle her stellen, deren Eigenschaften von denjenigen mittels vorbekannter Verfahren behandelter Stähle verschie den sind.
Method of Treatment of Steel The present invention relates to a method of treatment of steel, in particular for the manufacture of new and improved steels having new and different physical and mechanical properties and combinations of such properties.
In particular, the aim of the present invention is to create a method that can be used in the cold finishing of steels and that is suitable, firstly, for certain physical and mechanical ones.
To improve the properties of the steel, secondly to produce steels with new and different combinations of properties and thereby obtain new and better steel products in which the properties and characteristics of the steels originating from different batches but have the corresponding chemical composition are more uniform compared to normal hot-rolled steels, which are finished cold,
and thirdly, to expand the animal area in steels with developable physical and mechanical properties in order to open up new and different areas of application for steels. Finally, the invention aims to produce steels with new and better characteristics and new and better physical and mechanical properties.
It has been found that the physical and mechanical properties of the steel. During its cold finishing, e.g. B. after: a drawing or extrusion process, can be improved to a surprising extent if the steel, while it is being passed through a die for the purpose of reducing the cross-section, is at a temperature of 93 to 649 C, preferably between 232 and 482 C, holds.
Depending on the temperature at which the steel has during the reduction in cross-section, various physical and mechanical properties of the steel can be changed in comparison with those of the same steels which have been subjected to the same reduction in cross-section at room temperature instead of at elevated temperature, and in many cases Cases to be improved.
By regulating the temperature of the steel during the cross-section reduction, the chemical composition of the steel and the amount of the cross-section reduction, it has been possible to manufacture new and better steel products with new and better physical and mechanical properties and various combinations of such properties.
The improvements in physical and mechanical properties that can be achieved through the reduction in cross-section during cold machining have previously been limited to hot-rolled steels. It has now been found
that the character of the changes in the physical and mechanical properties of the .steel with regard to the generation of steel grades with new and better properties can be significantly influenced by the steel is pretreated before the cross-section, in order to, for.
B. by heat treatment to cause a phase change in the steel, which causes the steel to react differently in the subsequent cross-sectional reduction and accordingly a different result is achieved.
The method according to the invention is characterized in that the steel is subjected to a heat treatment in order to bring about a phase change, and then the steel is passed through a mold in order to bring about a reduction in cross section while the steel is at a temperature The range is from 93 to 649 C.
To reduce the cross-section, the steel is shaped by a shape, e.g. B. through a drawing die, press die or the caliber of a rolling mill, while the steel has a temperature of 93 to 649 C and preferably in the range of 232 to 649 C.
Many of the improvements described can be achieved, for example, by subjecting the steel to an intermediate tempering and then passing it through the pass of a rolling mill in order to reduce the cross-section while the steel is at a temperature of 93 to 649 ° C be found.
The physical and mechanical properties that can be influenced with the present invention include the strength properties of the steel, eg. B. the tensile strength, the impact strength, the yield point, the flexural strength u @ sw., As well as other properties such. B. the elasticity, the ductility, the hardness, the surface roughness, the machinability, the proportionality limit etc.
The characteristics described can be developed in those hot rolled steels which are generally cold finished, e.g. B. by drawing or extrusion processes. These steels are characterized by the fact that they can be hardened under the influence of plastic deformation at temperatures below the recrystallization range or by precipitation or another type of rearrangement,
when they are deformed at an elevated temperature in the range of 93 to 649 C. Typical representatives of this class of hot-rolled steel grades are the non-austenitic steels, which have a pearlitic structure in a base mass of ferrite. For the practice of the present method steels with carbon contents which extend over a fairly wide range can be used.
However, the best results are achieved with steels with a carbon content greater than 0.040%.
According to one embodiment of the present invention, hot-rolled steels are treated by subjecting the hot-rolled steel to an intermediate-stage tempering for the purpose of phase change and then through a mold. passes through it in order to reduce the cross-section
while the steel has a temperature of 93 to 649 C and preferably 232 to 649 C. This combination of operations, in which an inter-stage tempering is carried out before the reduction in cross-section, steels are obtained which are different from similar steels that have been subjected to an equivalent reduction in cross-section but not from intermediate tempering, and to steels
which have been subjected to an equivalent cross-sectional reduction by cold drawing and subsequent intermediate tempering, are characterized by improved strength properties and increased hardness.
Treatment of the steels after the cross-section reduction, e.g. B. slow cooling in air or quenching for the purpose of rapid cooling of the steel, has only a minor influence on the characteristics and properties developed in the steel. In the case of rapid cooling, the only thing that can happen is that steels are formed that have predominantly compressive stresses and are characterized by negative distortion factors, especially if the steel has a temperature above 371 C when the cross-section is reduced.
The term intermediate heat treatment denotes a special heat treatment process in which the steel heated to a temperature between 816 and 8710C is quenched in a medium that has sufficient heat dissipation capacity to prevent the formation of conversion products at high temperatures and the steel to keep at a temperature below the point at which Pe@rl.itbildung occurs and above the point at which martensite formation (M,) occurs,
until the conversion is finished.
The following describes the practice of the present invention using 4140 steel, for example. This steel, which can be regarded as a typical representative of the steels whose properties can be improved by the method according to the invention, contains, in addition to iron, the main components listed below:
EMI0002.0102
Carbon <SEP> 0.43
<tb> Manganese <SEP> 0.88
<tb> Phosphorus <SEP> 0.018
<tb> sulfur <SEP> 0.020
<tb> silicon <SEP> 0.26
<tb> chrome <SEP> 0.86
<tb> Molybdenum <SEP> 0.18 Hot-rolled steel rods are descaled immediately after rolling by pickling in sulfuric acid and then limed to prevent rusting. The ignited and limed rods are then heated in a suitable heat treatment furnace at a temperature of 843 C for about 45 minutes.
The austenitized steel is then quenched in a salt bath which is kept at a temperature of 338 C, which is slightly above the range of martensite formation, and which has such a heat dissipation ability that it cannot be converted into Perlite takes place.
The steel is kept in the bath until the temperature has fallen evenly over the entire extension of the steel to around 338 C (around 16 minutes), after which the steel is cooled to room temperature by quenching or by air cooling.
The steel treated by intermediate tempering is now reheated and passed through a mold to reduce the cross-section while the temperature of the steel is kept at 93 to 649 ° C. After the steel surfaces have been provided with a drawing agent, the steel is passed through a drawing die in order to effect the reduction in cross section.
The properties achieved by the steel treatment described above are summarized in Table I. In this table, the steel treated in the manner described above is shown with hot-rolled steel, furthermore with the same but cold-formed steel with the same cross-section reduction and finally with a hot-rolled steel.
compared to expanded steel at elevated temperatures. The hardness is given as a diamond pyramid number (a hardness scale based on the ratio of the applied load to the incision area, similar to the Brinell test).
<I> Table 1 </I> 4140-S.tahl; subject to intermediate tempering at 843 C and quenched from 338 C; Drawn at 93 to 649 C with 19.9% reduction in cross-section and air-cooled after drawing
EMI0003.0033
Cross-section drawing temperature <SEP> tensile force <SEP> tensile <SEP> stretching <SEP> elongation <SEP> widening <SEP> on <SEP> of <SEP> Ha <SEP> on
<tb> <SEP> C <SEP> kg <SEP> strength <SEP> limit <SEP>% <SEP> tensile strength- <SEP> upper- <SEP> middle- <SEP> in <SEP> der
<tb> kg / cm = <SEP> kg / cm = <SEP> middle
<tb> test <SEP> area <SEP> radius
<tb> l
<tb> a) <SEP> hot-rolled <SEP> - <SEP> 9843 <SEP> 7435 <SEP> 15.0 <SEP> 42,
8 <SEP> 310 <SEP> 307 <SEP> 301
<tb> a) <SEP> Cold drawn <SEP> <B> 8305 </B> <SEP> 11249 <SEP> <B> 10757 </B> <SEP> 9.0 <SEP> 48.9 <SEP> 324 <SEP> 330 <SEP> 324
<tb> a) <SEP> hot drawn <SEP> * <SEP> <B> 6877.5 <SEP> 13710 </B> <SEP> 13446 <SEP> 10.0 <SEP> 36.7 <SEP> 389 <SEP> 402 <SEP> 402
<tb> a) <SEP> In the <SEP> deterred
<tb> State ** <SEP> - <SEP> 20530 <SEP> 17296 <SEP> 12.9 <SEP> 44.1 <SEP> 600 <SEP> 429 <SEP> 468
<tb> a) <SEP> Intermediate tariff
<tb> with <SEP> deterrence <SEP>
<tb> 338 <SEP> C <SEP> - <SEP> <B> 12515 <SEP> 9579 </B> <SEP> 13.6 <SEP> 57.4 <SEP> 378 <SEP> 307 <SEP> 307
<tb> 366 <SEP> 12418 <SEP> 15257 <SEP> 15257 <SEP> 9.3 <SEP> 45.7 <SEP> 425 <SEP> 462 <SEP> 479
<tb> 432 <SEP> 9347 <SEP> 12937 <SEP> 12673 <SEP> 15.0 <SEP> 52.6 <SEP> 391 <SEP> 333 <SEP> 328
<tb> 538 <SEP> <B> 5090 <SEP> 9913 <SEP> 8437 </B> <SEP> 21.4 <SEP> 58,
5 <SEP> 310 <SEP> 307 <SEP> 302
<tb> Values <SEP> at the <SEP> vertex <SEP> of the <SEP> hot-stretch curve.
<tb> 3s <SEP> '<SEP> \ <SEP> Quenched in <SEP> the usual <SEP> way <SEP> in <SEP> oil <SEP> from <SEP> room temperature <SEP>.
<tb> a) <SEP> Comparative tests not <SEP> according to the invention <SEP>.
Further novel steel products with new and different combinations of properties and characteristics can be produced by cooling the steel brought to austenitizing temperature not slowly but quickly, for example by quenching in an oil or in water to induce a phase change in the steel, and then the quenched steel is subjected to the reduction in area without being allowed to by passing the steel through a mold while the steel is at a temperature of 93 to 649.degree.
The same improvements in the physical and mechanical properties that can be achieved by the present process are also accessible to those steels in which the above-mentioned phase change has been caused by austenitization and quenching to room temperature, with the difference
that a broader range of properties can be influenced and the properties can be reproduced more evenly from batch to batch than with hot-rolled steels. Substantial and significant improvements in elasticity and impact resistance of the steels are achieved with comparable strength values.
During austenitizing and quenching, the structure of the steel undergoes a change that is characterized by the appearance of bainite or martensite or both together. The austenitized and quenched steel is relatively difficult to draw at room temperature.
On the other hand, it can be subjected to the cross-section reduction if the steel has a temperature of 93 to 649 ° C., preferably a temperature of 93 to 482 ° C., during the cross-sectional reduction.
The treatment of the steels after the cross-section reduction, e.g. B. slow cooling, air or quenching for the purpose of rapid <B> cooling </B> the steel, has only a slight influence on the characteristics and properties developed in the steel, with the exception that with rapid cooling the tendency for the formation of steels,
which have lower tension values and predominantly compressive tension and are characterized by compression distortion.
To explain the method set out above, the treatment of a 1018 steel is described below, for example, which can be regarded as a typical representative of the steel types that can be used.
In addition to iron as main components, this steel contains the following elements:
EMI0004.0016
Carbon <SEP> 0.18
<tb> Manganese <SEP> 0.88
<tb> Phosphorus <SEP> 0.015
<tb> sulfur <SEP> 0.037
<tb> Silicium <SEP> 0.06 Method of operation Hot-rolled steel bars are descaled immediately after rolling by pickling in sulfuric acid and then limed to prevent rusting.
The hot-rolled, pickled and limed steel rods are then heated to the exhaustion temperature of 871 C in a suitable heat treatment furnace. The steel rods are quenched from the austenitizing temperature to room temperature by immersion in an oil bath for rapid cooling.
For the rapid cooling of the austenitized steel to room temperature, other means known per se can also be used.
For comparison purposes, some of the austenitized and quenched steel rods are drawn at room temperature, while the remaining steel rods are reheated to reduce the cross-section and passed through a die. For this purpose, you can heat the austenitized and abge quenched steel rods in a gas-fired furnace or in another heating furnace usually used in metallurgy.
To achieve the desired reduction in cross section, the steel rods were passed through drawing dies at the temperatures given in Table 11. The steel bars were lubricated with an appropriate lubricant before drawing. In order to obtain comparative values, the drawing conditions, the temperature during drawing and the amount of cross-sectional reduction were kept as equal as possible.
The expressions used in this description to explain the results achieved have the meanings customary in metallurgy, with the exception of the expression distortion factor. The delay factor is directly related to the remanent voltage. The warpage factor shows the concentration and type of longitudinal stresses in the steel.
The remanent stress is determined by means of a warpage test, in which a test piece is used whose length is 5 times the diameter plus 5.1 cm. The test specimens are slotted along a diameter over a length which is 5 times the diameter. Measure the length of the slot and the largest diameter perpendicular to the slot.
The difference between the diameter before the slitting and the diameter after the slitting represents the extent of the expansion caused by residual stresses. The expansion is called positive and indicates that tensile stresses are predominantly present in the steel when the bar is moving expands when slitting.
The expansion is called negative and indicates that compressive stresses are predominantly present in the steel when the slot narrows at its outer end. The warpage factors are calculated according to the following equation:
EMI0004.0087
where D. - original diameter of the rod before cutting the slot, DA - difference between the diameter before and the diameter after cutting the slot (widening), L, = length of the slot.
The proportionality limit coincides with the point in the curve of the function between the deforming force and the internal stress, to which the greatest deforming force corresponds that the material can withstand without being affected by the law of proportionality between deforming force and internal stress (Hooke's law) to deviate.
The notched bar impact strength according to Izod given in Table II in m '/ kg is the arithmetic mean of the test results, the 45 notches arranged at equal intervals on a round bar 1.14 cm in diameter and 11.4 cm in length and 0.33 cm depth at 21 C.
The hardness given by the diamond pyramid number (DPZ) was measured with a Griesschen reflex testing machine using a 136 pyramid diamond with a load of 50 kg.
<I> Table II </I> C-1018 steel; austenitized at 871 C and quenched to room temperature; reduced by 17.2% when pulling;
air-cooled after drawing
EMI0005.0014
Cross-section <SEP> impact tensile <SEP> yield <SEP> reduction <SEP> flexural strength <SEP> hardness
<tb> drawing temperature <SEP> elongation <SEP> at <SEP> the <SEP> warping <SEP> on
<tb> ability <SEP> limit <SEP> a @ <SEP> tensile strength <SEP> factor <SEP> according to <SEP> Izod <SEP> average kg / cm @ <SEP> kg / cm = <SEP> <SEP > check <SEP> and <SEP> 2m <SEP> kg <SEP> radius
<tb> a) <SEP> hot-rolled <SEP> 4807 <SEP> 3296 <SEP> 36.0 <SEP> 67.9 <SEP> +0.021 <SEP> 12.03 <SEP> 151
<tb> a) <SEP> hot rolled <SEP> im
<tb> deterred
<tb> Status <SEP> 11530 <SEP> <B> 7699 </B> <SEP> 11.5 <SEP> 22.6 <SEP> -0.400 <SEP> 2.35 <SEP> 371
<tb> 146 <SEP> <B> 15819 <SEP> 13921 </B> <SEP> 1,
4 <SEP> 2.0 <SEP> -0.322 <SEP> 0.41 <SEP> 488
<tb> 193 <SEP> 13288 <SEP> 12866 <SEP> 1.4 <SEP> 1.0 <SEP> +0.012 <SEP> 0.41 <SEP> 458
<tb> 243 <SEP> 11003 <SEP> <B> 10898 </B> <SEP> 9.5 <SEP> 15.0 <SEP> -0.034 <SEP> 0.69 <SEP> 343
<tb> 354 <SEP> 11495 <SEP> 11425 <SEP> 11.5 <SEP> 25.5 <SEP> -0.052 <SEP> 1, <B> <I> 1 </I> </B> 5 <SEP> 336
<tb> 382 <SEP> <B> 9386 <SEP> 9386 </B> <SEP> 14.5 <SEP> 53.7 <SEP> -0.012 <SEP> 3.59 <SEP> 296
<tb> 432 <SEP> <B> 8085 <SEP> 7628 </B> <SEP> 21.0 <SEP> 66.6 <SEP> -0.023 <SEP> 9.64258
<tb> 499 <SEP> 6714 <SEP> <B> 5906 </B> <SEP> 24.5 <SEP> 67.9 <SEP> -0.017 <SEP> 10.65 '\ ^ \ <SEP> 213
<tb> 554 <SEP> <B> 6609 <SEP> 5554 </B> <SEP> 28.0 <SEP> 72.0 <SEP> -0.029 <SEP> 15.62 <SEP> t <SEP> 226
<tb> a)
<SEP> Not <SEP> according to the invention <SEP> comparison test.
<tb> ^ \ <SEP> Not <SEP> pulled.
<tb> '* <SEP> mean values <SEP> for <SEP> fibrous <SEP> break <SEP> - <SEP> not <SEP> for <SEP> smooth <SEP> break. In many cases, the @tenitized and quenched steels could not be drawn at room temperature to reduce area, while the steels could be reduced upon further treatment in accordance with the present invention.
The steels that were auste, nitrided, drawn and hardened by quenching had increased strength compared to the same steels which were drawn at room temperature to achieve the same cross-sectional reduction.
The maximum of improvements in terms of tensile strength and other strength properties is achieved in the range between 93 and 482 C, in particular between 204 and 454 C. Similar improvements are achieved with regard to the yield strength, the hardness and the ductility, which is measured in percent by the elongation and the reduction in cross-section. These improvements are achieved regardless of whether the steels are air-cooled or quenched after the reduction in cross-section.
The properties of austenitized steels hardened by quenching and subjected to cross-sectional reduction differ from those properties which can be developed in hot-rolled steels simply by hot stretching. There are also improvements made in terms of machinability.
It has also been found that other new properties can be developed by cooling the steel heated to the austenitizing temperature to a temperature of the area in which the cross-sectional reduction is to take place, i.e. to a temperature of 93 to 649 C, e.g. B. by quenching.
Since the steel is quenched from the austenitizing temperature to the temperature to be used for the reduction in area, it becomes possible to carry out the heat treatment and the reduction in area in a preferred, continuous operation in order to produce a new and improved steel to create.
This process makes it possible to make use of the work hardening and precipitation hardening effects that occur in steels of the type described above. In addition to these phenomena, there is another new effect based on the fact that the steel is subject to fundamental changes that can be influenced by a suitable choice of temperature, the amount of cross-sectional reduction and the composition of the steel.
The variations that can be achieved range from normal pearlitic-ferritic structure to extremely fine pearlite and barrene to martensite and also include combinations of these structures. The top. described method of austenitizing and quenching at different time temperatures
rature intervals and the immediately subsequent reduction in cross-section represents a continuous and quickly feasible heat treatment and reduction process by means of which steels are developed that have improved strength properties compared to the conventionally cold-drawn or hot-drawn steels.
Compared with pure hot stretching, this process achieves higher elasticity and higher impact strength at a comparable strength level. The advantage of quenching compared to air cooling after drawing is obviously that pressure forces are generated on the surface of the steel, especially at the higher temperatures of the area in question for the reduction in cross-section.
In this context, the term quenching is to be understood as a partial quenching in which the steel is rapidly cooled from the austeniating temperature to a temperature above room temperature but below 649 ° C.
In the practical implementation of the invention, the steel is quenched after an initialization by coordinating the time and temperature in such a way that heat dissipates quickly until the steel has the temperature at which it passes through the mold is used to bring about the desired reduction in cross-section,
while the steel is at a temperature of 93 to 649 C. The ratio of time to temperature when quenching to different temperatures is determined by the temperature of the steel, the mass of the steel, the quenching temperature and the time during which the steel is subjected to the heat extraction. If the austenitic temperature, the mass and the temperature,
at which the steel is to be subjected to the reduction in cross-section in order to achieve certain characteristics, it will be found that the time is inversely proportional to the temperature, insofar as a shorter time to dissipate a certain amount of heat from the steel at lower quenching temperatures required than at higher quenching temperatures. If z.
If, for example, an austenitized steel is to be quenched to a temperature of about 277 C to reduce the cross-section, the steel can be quenched for about 60 seconds in a salt bath kept at 204 C or for 180 seconds in a salt bath kept at 260 C. .
To explain the above, the treatment of 1018 steel example is described below.
<I> Working method </I> Hot-rolled steel bars were descaled and limed by pickling in sulfuric acid in order to prevent rust formation.
The hot-rolled, pickled and limed steel rods were then heated to an austenitizing temperature of 871 C in an appropriate heat treatment furnace.
After austenitizing at the appropriate temperature, the steel rods were quenched at different temperatures in salt baths, the quenching time varying between 60 and 180 seconds depending on the quenching temperature and the amount of heat to be dissipated. It should be noted that other quenching temperatures can be used and the quenching time can vary depending on the mass of the steel. However, it is generally impractical to increase the quenching time above 5 minutes or reduce it to below 60 seconds.
The results achieved are summarized in table 111.
EMI0007.0001
The data listed in the table above show the influence of the drawing temperature and the amount of cross-sectional reduction on cold hardening, aging, remanent stresses, tensile strength, impact bending strength and the required tensile load for a material that has been drawn cold or at elevated temperature and after the steel had been austenitized and quenched to different temperatures, it was drawn at different elevated temperatures.
The table shows that the values for certain properties, such as e.g. B. the strength properties, the hardness and the elasticity, measured by the elongation and the cross-sectional reduction, are generally higher in the steels treated according to the present invention. It can also be seen that the values, especially the strength values, increase as the drawing temperature rises to a peak value, which can fall between 93 and 482 ° C. Other properties, e.g. B.
the tensile load and the warpage experience an improvement as the drawing temperature rises. The above-described relationships are observed both for a material that has been quenched to room temperature after drawing and for a material that has been air-cooled.
According to a further variant of the present invention, the physical and mechanical properties can be improved and steels with new and different properties can be obtained if the steel is annealed during the heat treatment after austenitizing and quenching and before the cross-section reduction.
The combination of the operations of austenitizing, rapid cooling of the steel from the austenitizing temperature to room temperature, e.g.
B. by quenching in oil or water, annealing the austenitized steel and reducing the austenitisi; Red and tempered steel at a temperature of 93 to 649 C and preferably between 232 and 4541> C is a simple and powerful process that is suitable for cold finishing of steel in order to achieve a wide range of physical and mechanical properties,
which were previously not encountered in steels with a corresponding chemical composition. The most important improvements that can be achieved by treating the steels in the manner described above include the higher elasticity and the higher impact resistance of the steels at the same strength level.
The term austenitizing has the usual meaning already defined above. The austenitized steel can then be tempered by heating it to a temperature which is below half 649ºC and preferably between 93 and 649ºC.
The tempering operation is preferably carried out in such a way that the austenitized and quenched steel is heated to a temperature in the range from 204 to 482.degree. The tempered steel can be cooled down to room temperature and then reheated to the temperature at which the cross-section reduction is to take place. The steel can also be cooled directly from the tempering temperature to the temperature intended for the reduction in cross-section.
The embodiment of the invention in which the steel is subjected to a tempering operation will now be explained. It is also shown which influence on the one hand the tempering of the steel at different temperatures in the range from 93 to 593 C and on the other hand the drawing temperature on the properties developed in the steel when the austenitized, quenched and tempered steels are used for the purpose of reducing the cross-section through a mold (drawing die ) who passed the while the steel is at a temperature in the above range.
<I> Working method </I> Raw, hot-rolled steel rods (1018 steel) that had not yet been processed were descaled and limed by pickling in sulfuric acid to prevent rust formation. Lime has the advantage of preventing the formation of firmly adhering scale in a normal furnace atmosphere at elevated temperatures.
All hot-rolled, pickled and limed steel rods to be treated according to the present invention were heated to the austenitizing temperature (871 ° C.) in a high-performance electric furnace. The steels can, of course, also be turned heated in another way in order to bring them to the austenitizing temperature. For quenching, the steel rods heated to the austenitizing temperature were immersed in an oil bath. Of course, other known means can also be used for rapid cooling of the austenitized steel to room temperature.
For tempering, the au, ste, nitized and quenched steels were reheated in appropriate heat treatment furnaces. The steels were heated to a tempering temperature of 93 to 593e C.
The austenitized, quenched and tempered steel rods can also be cooled from the tempering temperature to the temperature at which the steel is to be passed through a mold in order to reduce the cross-section. The data given in Table IV are typical of those embodiments of the invention in which the tempered steel is cooled down to approximately room temperature and then, e.g.
B. in a gas-fired furnace, is reheated from room temperature to temperatures at which the forming is to take place. The steel rods were lubricated with an appropriate drawing means before drawing.
<I> Table IV </I> C-1018 steel; austenkized by heating to 871 C; quenched in oil; drawn for the purpose of reducing the cross section by 17.2 / o;
air-cooled after drawing
EMI0009.0006
Cross-section reduction <SEP> impact <SEP> hardness <SEP> DPZ
<tb> Drawing temperature <SEP> Tensile strength <SEP> Yield strength <SEP> Elongation <SEP> at <SEP> the <SEP> warpage <SEP> strength <SEP> on
<tb> C <SEP> kg / cm "<SEP> kg / cm = <SEP>% <SEP> tensile strength <SEP> factor <SEP> 21.10 <SEP> C <SEP> medium test <SEP> < B> m <SEP> kg </B> <SEP> radius
<tb> a) <SEP> Hot-rolled <SEP> * <SEP> <B> 4807 <SEP> 3296 </B> <SEP> 36.0 <SEP> 67.9 <SEP> +0.021 <SEP> 12, 03 <SEP> 151
<tb> a) <SEP> In the <SEP> deterred
<tb> Status <SEP> * <SEP> 11530 <SEP> <B> 7663 </B> <SEP> 11.5 <SEP> 22.6 <SEP> -0.400 <SEP> 2.35 <SEP> 371
<tb> a) <SEP> hot rolled,
<tb> quenched * <SEP> and
<tb> tempered <SEP> at <SEP> 204 <SEP> C <SEP> <B> 7716 <SEP> 5273 </B> <SEP> 19.5 <SEP> 55.6 <SEP> -0.240 <SEP > 5,
94 <SEP> 285
<tb> 110 <SEP> <B> 9702 <SEP> 9667 </B> <SEP> 9.5 <SEP> 42.8 <SEP> +0.040 <SEP> 1.20 <SEP> 343
<tb> 204 <SEP> <B> 8648 <SEP> 8648 </B> <SEP> 14.5 <SEP> 62.0 <SEP> -0.110 <SEP> (6.54) ** <SEP> 296
<tb> 307 <SEP> <B> 10370 <SEP> 10370 </B> <SEP> 9.0 <SEP> 46.1 <SEP> +0.052 <SEP> 1.20 <SEP> 356
<tb> 482 <SEP> 6820 <SEP> 61 <B> 1 </B> 7 <SEP> 17.5 <SEP> 68.3 <SEP> +0.023 <SEP> (8.48) * @ \ < SEP> 226
<tb> Not <SEP> pulled; <SEP> not <SEP> according to the invention.
<tb> (**) <SEP> mean value <SEP> for <SEP> fibrous <SEP> break, <SEP> not <SEP> for <SEP> smooth <SEP> break.
<tb> a) <SEP> Comparative tests not <SEP> according to the invention <SEP>.
Table IV clearly shows that the steels treated according to the present invention have a higher tensile strength, yield strength and hardness than corresponding austenitized, quenched and tempered steels which were drawn at room temperature for the purpose of reducing the cross section. In general, these improvements are achieved regardless of whether the drawn steel is air cooled or quenched after drawing.
The steels that are subjected to a cross-section decrease at a higher temperature have a better ductility than the cold-drawn, austenitized, quenched and tempered steels, both after air cooling and after quenching, as can be seen from the values of elongation and cross-section reduction. The remanent stress, measured as the warpage factor, is also reduced, but most of all in highly tempered, quenched steels such as steel.
B. i: m C-1018 steel. Both the air-cooled and the quenched steels that were tempered after austenitizing have higher notched bar impact strengths according to Izod.
Another variant of the combination of heat treatment and cross-sectional reduction leads to further new steel products. This variant consists in subjecting hot-rolled steel to a hot bath hardening in order to bring about a phase change and the hot-bath hardened steel being passed through a mold to reduce the cross-section,
while the steel is at a temperature of 93 to 649 C and preferably between 232 and 649 C. By combining these process steps, i.e. hot bath hardening and cross-sectional reduction, steel products are obtained that have higher strengths and greater hardness than steels of the corresponding chemical composition, which at a correspondingly increased temperature have the same cross-sectional reduction,
however, were not previously subjected to hot bath hardening, and as steels that were subjected to hot bath hardening but were cold-stretched.
The design variant described above can be modified by first subjecting the steel to a hot bath hardening and then to a tempering operation. The steel can then be drawn at elevated temperatures.
The term hot bath hardening is used to describe a heat treatment process in which the steel is heated to a temperature above 816 C or to an austenitizing temperature in order to change the phase and then quenched in a medium which is in the upper part of the temperature range martensite formation (Ms)
or the temperature is kept slightly above this range, the steel remaining in the medium mentioned until the steel has a practically uniform temperature over its entire extent. The steel is then allowed to cool and the temperature range for martensite formation is passed through.
In the following, the practical implementation of the method variant described above when using 4140 steel is described, for example.
Hot-rolled steel rods were descaled in their raw state by pickling in sulfuric acid and limed to prevent rust formation. It should be noted that the preparation of the steel for drawing can also be done in other ways.
The pickled and limed steel rods were then heated in an appropriate heat treatment furnace for about 45 minutes at a temperature of 843 C. The duration of the heating can be extended over 5 minutes and up to 60 minutes or more. The austenitized steel was then placed in a medium maintained at a temperature of about 318 ° C., e.g. B. in a salt bath, quenched.
This bath temperature is slightly below the M, period. The time-temperature relationship can be estimated or calculated on the basis of the tables and data available in this field. In practice, it is customary to examine samples first to determine when the transformation has ended, as the individual steel grades differ in terms of their components and other factors.
The hot-bath hardened steel is then reheated to the temperature at which the cross-section reduction is to take place. Before the hot-bath hardened steel is passed through a mold, the steel surface is provided with an appropriate lubricant for forming.
The data given in Table V are based on tests in which basic bars 1.75 cm in diameter made of 4140 steel were subjected to a 19.9 11 / o cross-section reduction by drawing at elevated temperature.
The advantages of quenching over air cooling after drawing are apparently mainly based on the fact that the remanent stresses are reduced, especially if a temperature in the upper range, preferably above 371 C, is used during hot drawing. As a result, it is superfluous to state the data that correspond to hot-bath hardening, forming and quenching of the drawn steel. It is easy to see that quenching the steel in oil or water after hot drawing can also improve other similar properties in addition to reducing residual stresses.
In Table V, the values are compared with the steels treated according to the invention, with hot-rolled steel in the raw state, with hot-rolled steel which has been subjected to the same cross-section reduction by cold drawing, and hot-rolled steel which is drawn down at an elevated temperature, but before drawing was not subjected to any heat treatment by hot bath hardening.
<I> Table V </I> 4140 steel; cured in a hot bath at 843 C and quenched at 318 C for 180 seconds; pulled down for the purpose of 19.9% reduction in cross section; air-cooled after drawing
EMI0010.0045
Cross-section reduction <SEP> hardness:
<SEP> DPZ
<tb> drawing temperature <SEP> tensile <SEP> tensile strength <SEP> yield point <SEP> elongation <SEP> at <SEP> the <SEP> on <SEP> the <SEP> on
<tb> e <SEP> C <SEP> kg <SEP> kg / cm = <SEP> kg / cm = <SEP>% <SEP> tensile strength- <SEP> upper- <SEP> middle- <SEP> in < SEP> the
<tb> test <SEP> area <SEP> radius <SEP> center
<tb> <I> 0i </I>
<tb> io
<tb> a) <SEP> hot rolled <SEP> - <SEP> 9843 <SEP> 7435 <SEP> 15.0 <SEP> 42.8 <SEP> 310 <SEP> 307 <SEP> 301
<tb> a) <SEP> Cold drawn <SEP> 8310 <SEP> 11249 <SEP> 10757 <SEP> 9.0 <SEP> 48.9 <SEP> 324 <SEP> 330 <SEP> 324
<tb> a) <SEP> Hot drawn <SEP> * <SEP> <B> 6881 <SEP> 13710 </B> <SEP> 13446 <SEP> 10.0 <SEP> 36.7 <SEP> 389 <SEP > 402 <SEP> 402
<tb> a) <SEP> In the <SEP> deterred
<tb> State ** <SEP> - <SEP> 20530 <SEP> 17296 <SEP> 12.9 <SEP> 44.1 <SEP> 600 <SEP> 429 <SEP> 468
<tb> a)
<SEP> hot bath hardened <SEP> - <SEP> 15046 <SEP> 9105 <SEP> 6.4 <SEP> 14.5 <SEP> 458 <SEP> 479 <SEP> 479
<tb> 393 <SEP> 7790 <SEP> 13112 <SEP> 13077 <SEP> 12.9 <SEP> 52.1 <SEP> 425 <SEP> 388 <SEP> 352
<tb> 538 <SEP> 5713 <SEP> 10265 <SEP> 9281 <SEP> 21.4 <SEP> 59.5 <SEP> 336 <SEP> 301 <SEP> 298
<tb> Values <SEP> at the <SEP> vertex <SEP> of the <SEP> hot stretch curve.
<tb> In the <SEP> usual <SEP> manner <SEP> in <SEP> oil <SEP> cooled to <SEP> room temperature <SEP>.
<tb> a) <SEP> Comparison values not <SEP> according to the invention <SEP>.
The procedure described above can be modified by subjecting the steel to a tempering operation between the hot bath hardening and the pulling down at an elevated temperature. From Table V it can be seen that the steels treated according to the invention have higher strengths and greater hardness than the steels that have only been formed and the cold-drawn steels,
with or without prior hot bath hardening. Up until now, the stage of heat treatment prior to forming has included the stage of austenitizing the steel. It has been found that other new and improved physical and mechanical properties can be achieved if the heat treatment is carried out in such a way that the steel is normalized for the purpose of phase change before it is reshaped to reduce the area,
while the steel is at a temperature in the range from 93 to 649 ° C and preferably at a temperature in the range from 121 to 510 ° C.
The combination of work steps, which includes normalizing before forming, overcomes the unpleasant differences in the properties of hot-rolled steels and enables the production of cold-finished bars, rods, etc., which have greater uniformity in the properties between the individual batches of Own staff to staff. Another significant improvement is the production of steels that have improved ductility while maintaining the high strength of the steel.
It has also been found that hot-drawn bars are significantly improved in terms of their machinability after they have been processed to produce a normalized structure.
The term normalization is understood to mean the heat treatment of the steel, whereby it is heated to a temperature above the upper transformation point As of the steel composition, whereupon the steel is cooled to the temperature at which it is deformed, or further down to Room temperature is cooled, whereupon it is heated again to the temperature for forming.
The upper transition point A3 for the steel composition usually and generally falls in the temperature range of 704 to 816 C.
The invention will be described later on a representative steel 1018, which has been previously defined.
All hot-rolled, etched and limed bars were heated to normalization temperature in a high-performance electric furnace. Of course, other means of heating the rod to normalization temperature can also be used. The normalized rods were cooled to room temperature and then heated to the temperature required for passage through a form for reducing cross-section.
It is not necessary to cool the steel from the normalization temperature to room temperature and then to heat the normalized steel again to the temperature required for forming. Instead, the steel can either be on;
the temperature required to reduce the cross-section or be cooled below the drawing temperature, in the latter case again scratching to the deformation temperature e 1, producing a steel which has a normalized structure after drawing. The results obtained were obtained by drawing steel bars through a die.
The normalized bars were reheated for drawing in: a gas heated oven and a lubricant added to the metal surface prior to drawing. To normalize, the steel 1018 was heated to 899 ° C.
The results in the following table show the properties obtained by forming the drawn steels without prior normalization and after normalization. The results show the mechanical and physical properties of hot-rolled steels, of steels drawn at room temperature, the.
of the same steels that were drawn at elevated temperature and that of bars that were drawn before cold drawing or steels that were drawn at elevated temperature. The latter values show the improved effect of the method according to the invention. The degree of reduction was kept as constant as possible, and the reduction at elevated temperature was carried out at various temperatures in the range from 93 to 649.degree.
<I> Table </I> V1 steel C-1018 drawn with 17.211 / o cross cut reduction; cooled to room temperature after drawing with air
EMI0011.0097
Cross-section reduction <SEP> Izod <SEP> hardness <SEP> DPZ
<tb> tensile <SEP> stretch- <SEP> notch impact method <SEP> strength <SEP> limit <SEP> elongation <SEP> at <SEP> the <SEP> warpage factor- <SEP> strength
<tb> / o <SEP> tensile strength <SEP> range
<tb> kg / cm @ <SEP> kg / cm2 <SEP> 21.1 <SEP> C <SEP> medium test <SEP> m <SEP> kg <SEP> radius
<tb> Hot-rolled <SEP> * <SEP> <B> 4807 <SEP> 3296 </B> <SEP> 36.0 <SEP> 67.9 <SEP> +0.021 <SEP> 39.46 <SEP> 151
<tb> Cold drawn <SEP> * <SEP> 7242 <SEP> 7242 <SEP> 13.0 <SEP> 52.1 <SEP> <B> -0.003 </B> <SEP> 10,
43 <SEP> 223
<tb> Hot drawn <SEP> * <SEP> 8173 <SEP> a) <SEP> 8173 <SEP> a) <SEP> 27.5 <SEP> b) <SEP> 58.6b) <SEP> -0.001 < SEP> to -0.184 <SEP> 5.31 <SEP> c) <SEP> 266
<tb> Normalized <SEP> hot-rolled <SEP> * <SEP> 4851 <SEP> <B> 3586 </B> <SEP> 34.0 <SEP> 68.6 <SEP> +0.021 <SEP> (37, 78) <SEP> 164
<tb> Normalized <SEP> cold drawn <SEP> * <SEP> <B> 7382 <SEP> 7382 </B> <SEP> 13.0 <SEP> 52.1 <SEP> +0.034 <SEP> 4.22 <SEP> 213
<tb> Normalized <SEP> hot drawn <SEP> 8 <SEP> 613 <SEP> d) <SEP> 8 <SEP> 613 <SEP> d) <SEP> 27.0 <SEP> e) <SEP> 59, 2 <SEP> e) <SEP> -0.006 <SEP> to <SEP> -0.218 <SEP> 8.30 <SEP> 271
<tb> The <SEP> number <SEP> in <SEP> brackets <SEP> shows <SEP> the <SEP> average value <SEP> for <SEP> fibrous <SEP> fraction, <SEP> not <SEP> for < SEP> smooth <SEP> break.
<tb> * <SEP> Non-<SEP> <SEP> according to the invention comparative tests.
<tb> a)
<SEP> pulled <SEP> at <SEP> 285 <SEP> C <SEP> b) <SEP> pulled <SEP> at <SEP> 5380 <SEP> C <SEP> c) <SEP> pulled <SEP> at <SEP> 2320 <SEP> C <SEP> d) <SEP> pulled <SEP> at <SEP> 260c, <SEP> C
<tb> e) <SEP> pulled <SEP> at <SEP> 4900 <SEP> C. The previous results clearly show the improvement, e.g. B. in the tensile strengths and in the yield strengths, which are available through the combination of process steps and which make use of a normalization step before the steel passes through a mold for the purpose of reshaping.
The improvements are visible when compared with equivalent reductions in area of the same steels at room temperature after the equivalent normalization stage or when compared with passing the same steels through a mold to achieve a reduction in cross-sectional area at an equivalent higher temperature, but without normalizing the steel beforehand .
One of the most notably improved properties of steel, which is not reflected in the table, concerns the machinability properties of the steel achieved through the combination of normalizing and cross-section reduction.
Normalization and drawing in the specified temperature range significantly improve the machinability of the steel in comparison with steels drawn at the same elevated temperature without prior normalization of the steel. It is also evident that the strength is retained, while improvements in the ductility of the normalized steels drawn in the specified temperature range are ensured in comparison with the values obtainable by stretching at elevated temperature alone.
One property that is not visible on the surface is the remarkable improvement, which consists in the consistency of the properties between the individual batches from rod to rod.
In general, tensile and residual stress decrease, while the Izod impact strength increases depending on the temperature of the steel during the reduction process.
From the standpoint of strength values, such as tensile strength, yield strength and similar properties, the best improvements were found in all steels treated according to the invention when the reduction in area is carried out while the steel is at a temperature of 204 to 399 C is.
In order to obtain as many improvements as possible in the properties, use will be made of a temperature in the range from 121 to 510 C for a steel that has been reduced during the forming process.
The heat treatment to temper the steel prior to forming to change the phase, it produces a steel with even more different physical and mechanical properties.
It has been found that the combination, which includes tempering the steel prior to the passage of the steel through a mold in order to reduce the cross-sectional area, is possible not only to improve the uniformity of the properties and the physical and mechanical properties of the steel, but also to continue to vary the steel. In some circumstances the steel can vary in its physical and mechanical properties, e.g.
B. in ductility, residual stress, in the load that is necessary for propelling the steel through a mold, and in such strength properties as tensile strength, flexural strength, impact resistance and similar properties are improved.
The machinability of the steels and such properties as tensile strength, yield strength, proportional limit, impact strength and hardness are most favorably influenced if the steel is passed through a mold in the process stage of the cross-section reduction in order to achieve a reduction in the cross-sectional area while it is on a temperature in the range of 232 to 454 C.
But even in this specific temperature range it was found that tensile strength, yield point and proportionality limit reach their maximum values if the deformation is carried out at a temperature of the steel in the range of 232 to 316 C.
More notable improvements in the plastic properties of the steel, such as elongation, cross-section reduction in the tensile strength test and impact strength, are particularly favorable if the cross-section reduction is carried out at a temperature of the steel in the range from 316 to 454 ° C.
In addition to improving the physical and mechanical properties of the steel, forming also enables the stresses developed in the steel products to be influenced. If z. B. steel is passed through a mold to bring about a reduction in cross-section, while the steel is at a temperature above 343 C and preferably above 454 C, but below 649 C, the size of the residual stresses developed in the steel can be essential can be reduced and the type of residual stresses influenced to produce steel
which have significantly improved warpage characteristics and a much more favorable distribution of the stresses over the cross-section of the steel.
The considerable reduction in the distortion factor that is achieved when the steel is formed enables the production of steel products that have improved physical and mechanical properties and whose remanent stresses have values that are just as small or less than those values that were previously determined conventional methods by heat treatments or stress-relieving operations after pulling down or similar cross-section reduction processes. So it is e.g.
B. according to the present inven tion possible to produce steel products whose surface parts have compressive stresses instead of tensile stresses when the steel is passed through a mold for the purpose of reducing the cross section while the steel is at a temperature above 427 C but below 649 C is, and if the steel is cooled rapidly to room temperature practically immediately after the cross-sectional reduction, for example by quenching in water or oil.
The development of high compressive stresses in the surface parts of the steel is desirable in order to increase the twisting strength of the steel at a given strength level and to avoid rejects, e.g. B. as a result of cracking, to vermin countries in the manufacture of components from the steels produced.
If the steel is subjected to a tempering operation before forming, further and important characteristics are developed in the steel. An important improvement, which cannot be shown by comparing the properties of the steels, is that the steel bars have much more uniform properties from batch to batch than hot-rolled steels, whose properties are subject to strong fluctuations from batch to batch.
The combination of the treatment operations described above has the further important advantage over mere cold drawing or hot drawing without prior tempering that the steel with the tempering structure has a significantly increased ductility and significantly improved machinability properties. These improvements are possible if the high strengths developed by the forming are maintained at the same time.
The term tempering, which has the usual meaning, denotes a heat treatment process in which the steel is heated to the tempering temperature corresponding to the steel composition for the purpose of phase change and the tempered steel is slowly cooled to room temperature.
When carrying out the method according to the invention, the steel can be cooled from the tempering temperature to the temperature at which the steel is to be reshaped for the purpose of reducing the cross section. According to another variant, the steel can be cooled down from the tempering temperature to a temperature below that
in which the steel is to be passed through a drawing die in the forming process. In this case, the tempered steel is reheated to the temperature at which the steel is formed, e.g. B. is to be passed through a die.
In any case, the product obtained has an outlet structure. The steel can also be subjected to a recrystallization annealing before forming, in which the steel is heated to just below its critical temperature, or the steel can be subjected to a full tempering treatment, in which the steel is heated above its critical temperature and then is slowly cooled.
In the following, the implementation of the inventive method according to the variant described above is explained, for example. In addition to iron, the main components of the 1144 steel used include the following elements:
EMI0013.0052
Carbon <SEP> 0.45
<tb> Manganese <SEP> 1.51
<tb> Phosphorus <SEP> 0.018
<tb> sulfur <SEP> 0.28
<tb> Silicium <SEP> 0.22 <I> Mode of operation </I> Hot-rolled steel bars in their raw state are descaled by pickling in sulfuric acid and limed to prevent rust formation.
The hot-rolled, pickled and limed steel rods treated in this way were placed in an appropriate heat treatment furnace, e.g. B. in an elec tric high-performance furnace, heated for the purpose of phase change to tempering temperature. The 114 steel was tempered at a temperature of 788C.
The tempering was carried out according to the methods customary in the field of steel production. The tempered steel was then slowly cooled to room temperature as already described. The tempered steel material was in an appropriate furnace, e.g. B. in a gas-fired oven, reheated to an elevated temperature for pulling down. The steel bars were lubricated before pulling. The steel was passed through an ordinary drawing die.
From Table VII the influence of the temperature is at. which the steels are passed through a drawing die after they have been completely tempered for the purpose of reducing the cross-section, on the physical data of the various steels visible.
The temperatures, on the basis of which the data listed in the table were obtained, are examples of the working method in which the tempered steel is drawn using a drawing die to reduce the cross-section, while the steel is at a temperature of 93 to 649 C, and preferably between 204 and 482 ° C. <I> Table V11 </I> C-1144 steel; when tempered, pulled down to a cross-section reduced by 21.6%;
air-cooled after drawing
EMI0014.0002
Cross-section impact reduction <SEP> hardness <SEP> DPZ
<tb> drawing temperature <SEP> tensile <SEP> stretching <SEP> elongation <SEP> at <SEP> the <SEP> warpage <SEP> flexural strength <SEP> at
<tb> o <SEP> C <SEP> strength <SEP> <I> limit </I> <SEP> o <SEP> g <SEP> tensile strength <SEP> factor <SEP> according to <SEP> Izod <SEP > Mean kg / cm2 <SEP> kg / cm2 <SEP> @ <SEP> test <SEP> 21.1C <SEP> radius
<tb> 0 <SEP> m <SEP> kg
<tb> a) <SEP> hot rolled <SEP> 7593 <SEP> 4957 <SEP> 23.0 <SEP> 46.1 <SEP> +0.004 <SEP> 4.52 <SEP> 220
<tb> a) <SEP> Tempered **
<tb> Hot-rolled <SEP> <B> 6082 <SEP> 3867 </B> <SEP> 28.0 <SEP> 40.6 <SEP> +0.052 <SEP> (6.59) <SEP> 167
<tb> 93 <SEP> <B> 7910 <SEP> 6855 </B> <SEP> 10.0 <SEP> 36.2 <SEP> +0.749 <SEP> 1.56 <SEP> 245
<tb> 154 <SEP> 7962 <SEP> 7242 <SEP> 9.5 <SEP> 29.3 <SEP> +0.692 <SEP> 0,
55 <SEP> 253
<tb> 227 <SEP> <B> 8015 <SEP> 7312 </B> <SEP> 9.0 <SEP> 31.7 <SEP> +0.599 <SEP> 0.32 <SEP> 241
<tb> 246 <SEP> 8367 <SEP> 7769 <SEP> 9.0 <SEP> 34.8 <SEP> +0.574 <SEP> 0.59 <SEP> 258
<tb> 304 <SEP> <B> 8929 <SEP> 8648 </B> <SEP> 7.0 <SEP> 29.3 <SEP> +0.624 <SEP> 0.24 <SEP> 271
<tb> 343 <SEP> 9105 <SEP> <B> 8859 </B> <SEP> 7.0 <SEP> 28.4 <SEP> +0.610 <SEP> 0.46 <SEP> 276
<tb> 410 <SEP> 8437 <SEP> 7874 <SEP> 12.5 <SEP> 38.0 <SEP> +0.490 <SEP> 0.14 <SEP> 258
<tb> 460 <SEP> 7576 <SEP> 6749 <SEP> 14.5 <SEP> 40.6 <SEP> +0.277 <SEP> 0.28 <SEP> 245
<tb> 532 <SEP> 7171 <SEP> 6011 <SEP> 19.5 <SEP> 44.4 <SEP> +0.057 <SEP> 0.83 <SEP> 220
<tb> '\ <SEP> Not <SEP> pulled down, <SEP> in raw <SEP> state.
<tb> \ y <SEP> Not <SEP> pulled.
<tb> The <SEP> bracketed <SEP> number <SEP> is <SEP> a <SEP> mean value <SEP> for <SEP> fibrous <SEP> fraction,
<SEP> not <SEP> smooth <SEP> break.
<tb> a) <SEP> Comparative tests not <SEP> according to the invention <SEP>. Table VII shows that the combination of the tempering and forming operations has the effect that the strength properties achieved by the reduction in cross-section are maintained, while at the same time the ductility of the steels is improved. In addition, compared to steels that have been formed without prior tempering,
a better machinability he aims. The steel rods also have more uniform properties from batch to batch than hot-rolled steels that have been cold-drawn, and even than hot-rolled steels that have been drawn down at elevated temperatures.
The steels to be treated can be round bars, flat bars, tubes, wires, solid bars, etc.
In the method according to the invention, the temperature of the steel during reduction, the chemical composition of the steel and the extent of the cross-section reduction of the steel carried out influence the combination of properties that can be developed in the steel end product.
With a suitable choice of temperature, chemical composition and cross-sectional reduction, it is possible to produce steels that have very different physical and mechanical properties, and optionally to produce steel products that have desirable, low residual stresses.
In this way, new and improved steels can be produced which have new, different possible uses and which have combinations of properties which are very different from the steels treated according to the processes found earlier. Steels can also be produced whose properties differ from those of steels treated by means of previously known processes.