DD268258A1

DD268258A1 - Hoeherfester stahl, insbesondere betonstahl bzw. ziehereivormaterial, mit verbesserten werkstoffeigenschaften und besserer verarbeitbarkeit

Info

Publication number: DD268258A1
Application number: DD88312121A
Authority: DD
Inventors: Wolfgang Schmitt; Franz Tamm; Gunter Lankau
Original assignee: Florin Stahl Walzwerk
Priority date: 1988-01-08
Filing date: 1988-01-08
Publication date: 1989-05-24
Also published as: CN1040057A; BG60365B2; DK726288A; JPH01177323A; IT1227806B; DK726288D0; CN1019821B; BR8805189A; IT8823132A0; KR890012011A; US4913751A; KR910009869B1; MX170307B; DE3826091A1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen hoeherfesten Stahl, insbesondere Betonstahl bzw. Ziehereivormaterial, mit verbesserten Werkstoffeigenschaften und besserer Verarbeitbarkeit, der als Finalprodukt bevorzugt fuer den Einsatz im Betonbau und als Vormaterial fuer Ziehereien vorgesehen ist. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diesen hoeherfesten Stahl mit heterogenem Gefuegeaufbau ueber den Querschnitt zu entwickeln, der als Betonstahl mit erhoehter Festigkeit dessen Schweisseignung weitgehend garantiert sowie seine Haspelfaehigkeit verbessert und als Ziehereivormaterial eine verbesserte Ziehfaehigkeit ermoeglicht. Erfindungsgemaess wird diese Aufgabe dadurch geloest, dass der Stahl eine inhomogene Verteilung der Festigkeit ueber den Querschnitt aufweist, bei der sich eine hochfeste martensitische Schicht im Uebergangsbereich zwischen der aeusseren Randschicht mit verminderter Festigkeit und dem weicheren Kernbereich befindet. Der Gefuegeaufbau dieses Stahles ist dadurch gekennzeichnet, dass die aeussere Randschicht, ebenso wie die Schicht des hochfesten Uebergangsbereiches, weitgehend aus angelassenem Martensit besteht, wobei die Anlasstemperatur in der aeusseren Randschicht maximal der A1-Temperatur des Stahles entspricht und damti bis zu 350 K, bevorzugt 50-250 K ueber der Anlasstemperatur in der hochfesten martensitischen Schicht des Uebergangsbereiches liegt und der Kernbereich aus Perlit bzw. Ferrit und Perlit mit definierten Anteilen am Zwischenstufengefuege besteht. Der Flaechenanteil beider martensitischer Schichten an der gesamten Querschnittsflaeche des Stahles betraegt zusammen in der Regel maximal 50%, wovon die hochfeste martensitische Schicht im Uebergangsbereich 5-95% einnimmt.

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft einen höherfasten Stahl, im Abmessungsbereich von Feinstahl- und Drahtsortimenten Jer als Finalprodukt bevorzugt für den Einsatz im Botonbau und als Vormaterial für Ziehereien vorgesehen i'.t.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Die legierungsseitigen und technologischen Möglichkeiten der Festigkeitssteigerung von Betonstählen werden primär durch die Forderung nach weitgehender Schweißbarkeit und thermischer Stabilität der Werkstoffeigenschaften dieser Stähle begrenzt. Demgemäß entsprechen herkömmlich gefertigte, walzharte Betonstähle maximal der Festigkeitsklasse III, sofern keine zusätzliche Mikrolegierung erfolgt.

Die Herstellung von Betonstählen der Festigkeitsklasse IV erfordert bei dem durch die Schweißeignung gegebenen Kohlenstoffäquivalent für nicht mikrolegierte Stähle die Anwendung zusätzlicher Verfahrensschritte, wie Kaltverfestigung bzw. thermische Verfestigung des Stahls. Während der thermisch verfestigte Betonstahl mit partieller Martensitumwandiung in der Randschicht für die Festigkeitsklasse IV noch eine universelle Schweißeignung ermöglicht, läßt der entsprechend kaltverfestigte Betonstahl demgegenüber lediglich WP-Schweißungen zu, da in kaltverfestigten Stählen bereits bei relativ niedrigen Temperaturen Erholungsprozesse einsetzen.

Die bekannten thermisch verfestigten Betonstähle bestehen bei ferritisch-perlitischem Kern im Randbereich aus einer hochfesten martensitischen Schicht, deren Festigkeit mit zunehmender Schichtdicke ansteigt während die thermische Stabilität der Werkstoffeigenschaften in dieser Schicht analog dazu abnimmt. Die Festigkeit der Randschicht beeinflußt darüber hinaus die Arbeitsschritte der Weiterverarbeitung des Betonstahls, wie z. B. Biegen und Gewinderollen. Bei der Herstellung derartiger Stähle an Drahtstraßen ergeben sich infolge der verfestigten Oberflächenschicht und der damit verbundenen größeren Steifigkeit des Drahtes naturgemäß Probleme beim Windungsiegen.

Analog zu den thermisch verfestigten Betonstählen ist auch Ziehereivormaterial bekannt, das inn Gegensatzzur konventionellen Patentierung in der Randschicht des Drahtquerschnittes ein entsprechendes Vergütungsgefüge besitzt. (DE-C 2345738) Um die Ziehfähigkeit des Drahtes zu garantieren darf dabei jedoch das Vergütungsgefüge in der Randschicht 33% des gesamten Drahtquerschnittes nicht übersteigen.

Ziel der Erfindung

Die Erfindung ist darauf gerichtet, die werkstofftechnisch und technologisch bedingten Grenzen der Festigkeitssteigerung bei den höherfesten Betonstählen zu erweitern sowie die Verarbeitbarkeit von Betonstahl und die Ziehfähigkeit von Ziehereivormaterial mit heterogenem Gefügeaufbau zu verbessern bzw. dessen Herstellung an Feinstahlstraßen zu ermöglichen.

-2- 268 258 Darlegung des We*ens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde einen höherfesten Stahl mit heterogenem Cefügeaufbau über den Querschnitt zu entwickeln, der als Betonstahl mit erhöhter Festigkeit dessen Schweißeignung weitgehend garantiert sowie seine Haspelfähigkeit und Verarbeitbarkeit verbessert und als Ziehereivormaterial eine verbesserte Ziehfähiqkeit ermöglicht. Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß der Stahl eine inhomogene Verteilung der Festigkeit über den Querschnitt aufweist, bei der sich eine hochfeste martensitische Schicht im Üborgangsbereich zwischen der äußeren Randschicht mit verminderter Festigkeit und dem weicheren Kernbereich befindot. Der Gefügeaufbau dieses Stahls ist dadurch gekennzeichnet, daß die äi ßere Randschicht, ebenso wie die Schicht des hochfesten Übergangsbereiches, weitgehend aus angelassenem Martensit b< steht, wobei die Anlaßtemperatur in der äußeren Randschicht maximal der Ai-Temperatur des Stahls entspricht und damit bis zu 350K, bevorzugt 50-250 K über der Anlaßtemperatur in der hochfesten martensitischen Schicht des Übergangsbereiches liegt und der Kernbereich aus Perlit bz /v. Ferrit und Perlit mit definierten Anteilen von Zwischenstufengefüge besteht.

Der Flächenanteil beider martensitischer Schichten an der gesamten Querschnittsfläche des Stahls beträgt zusammen in der Regel maximal 50%, wovon die hochfeste martensitische Schicht im Übergangsbereich 5-b"S% einnimmt. Eine zusätzliche Möglichkeit inhomogener Festigkeitsverteilung über den Querschnitt des Stahle ist dadurch gegeben, daß der hochfeste martensitische Übergangsbereich aus mehreren martensitischen Schichten mit zum Kern hin fallenden Anlaßtemperaturniveau aufgebaut ist.

Des weiteren ist erfindungsgemäß ein Gefügeaufbau einstellbar bei dem die äuliere Randschicht analog zum Kern aus Ferrit und Perlit mit Zwischenstufenanteilen besteht.

Ausführungsbeispiel

Die erfindungsgemäß gegebenen werkstofftechnischen Möglichkeiten werden durch das folgende Beispiel eines höherfesten Betonstahls verdeutlicht.

Chemische Zusammensetzung: 0,24% C

0,45% Si

0,80% Mn

0,024% P

0,026% S Abmessung: Rundstahl von 25 mm Durchmesser

Bei einem Gefügeaufbau, bestehend aus einer auf etwa 67O⁰C angelassenen, 1,2 mm starken martensitischen Randschicht mit R_n, von etwa 690MPa, einer daran anschließenden auf etwa 52O⁰C angelassenen, 1,8mm starken Übergangsschicht mit R_m von etwa 1000MPa und eir ;m ferritisch-perlitischen Kernbereich mit R_n, von etwa 59OMPa besitzt dieser Betonstahl insgesamt eine Zugfestigkeit von 710 ' a.

Claims

1. Höherfester Stahl, insbesondere Betonstahl bzw. Ziehereivormaterial, mit verbesserten Werkstoffeigenschaften und besserer Verarbeitbarkeit, im Abmessungsbereich von Feinstahl- und Drahtsortimenten, der als Finalprodukt bevorzugt für den Einsatz im Betonbau und als Vormaterial für Ziehereien vorgesehen ist, gekennzeichnet dadurch, daß der Stahl eine inhomogene Verteilung der Festigkeit über den Querschnitt aufweist, bei der sich eine hochfeste martensitische Schicht im Übergangsbereich zwischen der äußeren Randschicht mit verminderter Festigkeit und dem weicheren Kernbereich befindet.

2. Höherfester Stahl gemäß Pkt. 1, gekennzeichnet dadurch, daß die äußere Randschicht, ebenso wie die Schicht des hochfesten Übergangsbereiches, weitgehend aus angelassenem Martensit besteht, wobei die Anlaßtemperatur in der äußeren Randschicht maximal der A^Temperatur des Stahles entspricht und damit bis zu 350 k, bevorzugt 50-25Ok über der Anlaßtemperatur in der hochfesten martensitischen Schicht des Übergangsbereiches liegt und der Kernbereich aus Perlit bzw. Ferrit und Perlit mit definierten Anteilen von Zwischenstufengefüge besteht.

3. Höherfester Stahl gemäß Pkt. 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß der Flächenanteil beider martensitischer Schichten an der gesamten Querschnittsfläche zusammen in der Regel maximal 50% beträgt, wovon die hochfeste martensitische Schicht im Üborgangsbereich 5-95% einnimmt.

4. Höherfester Stahl gemäß Pkt. 1-3, gekennzeichnet dadurch, daß der hochfeste martensitische Übergangsbereich aus mehreren martensitischen Schichten mit zum Kern hin fallendem Anlaßtemperaturniveau aufgebaut ist.

5. Höherfester Stahl gernäß Pkt. 1, gekennzeichnet dadurch, daß die äußere Randschicht analog zum Kern aus Ferrit und Perlit mit Zwischenstufenanteilen besteht.