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Die
Erfindung betrifft Bauteile aus höher kohlenstoffhaltigem
austenitischem Stahlformguss mit TRIP/TWIP-Eigenschaften, Verfahren
zu deren Herstellung und deren Verwendung für Panzerungen, Teile
der Anlagen- und Kältetechnik, tragende Konstruktionen,
Fahrzeugteile oder geschäumte Teile.
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Bauteile
aus handelsüblichem nichtrostendem austenitischem Stahl
weisen Maximalgehalte von 0,1 bis 0,15% Kohlenstoffgehalt auf. Der
Kohlenstoffgehalt ist mit vor allem wegen der Beständigkeit gegenüber
Interkristalliner Korrosion (IK) und einer damit verbundenen guten
Schweißeignung beschränkt [1, 2]. Der gelöste
Kohlenstoffgehalt im Stahl kann durch die Zugabe von karbidbildenden Elementen,
wie z. B. Niob oder Titan, reduziert werden. Dies ist kennzeichnend
für stabilisierte nichtrostende Stähle [2].
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Hochfeste
nichtrostende austenitische CrMnCN-Stähle auf der Basis
von Knetlegierungen und mit Summengehalten an Kohlenstoff- und Stickstoff
von bis zu 1,07% und Chromgehalten 14,7% bis 21% sind in [3] bezüglich
der auftretenden Phasen und Ausscheidungen als auch der korrosiven
und mechanischen Eigenschaften bei Raumtemperatur beschrieben. Danach
weisen solche Stähle 0,2% Dehngrenzen von mehr als 490
MPa, Zugfestigkeiten von mehr als 950 MPa, Gleichmaßdehnungen
von mehr als 60% und Kerbschlagzähigkeiten von mehr als
650 J/cm2 auf. Durch schnelle Abkühlungen
kann die Bildung von Karbiden und Nitriden verhindert werden, so
dass keine Interkristalline Korrosion bzw. Versprödungseffekte
auftreten. Vergleichbare Ergebnisse für nichtrostenden
austenitischen CrMnCN-Stahlformguss mit ähnlicher chemischer
Zusammensetzung liegen nicht vor.
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Austenitische
Stähle mit mehr als 0,15% Kohlenstoff neigen in verstärktem
Maße zur Bildung von Chromkarbiden. Dadurch wird der Korrosionswiderstand
gegenüber Interkristalliner Korrosion herabgesetzt und
der Einsatz des austenitischen Stahles ist eingeschränkt
[2].
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Durch
die Zugabe von Stickstoff kann diesem negativen Effekt gegengesteuert
werden. Die Anwesenheit von gelöstem Stickstoff führt
dazu, dass die Bildung Chromkarbidausscheidungen in austenitischen
Stählen verzögert wird. Damit wird die Neigung
zur Interkristallinen Korrosion zurückgedrängt. Die
Bildung von chromhaltigen Nitriden ist hingegen in austenitischen
Stählen weniger kritisch und zeitlich verzögert
[2]. Die Verbesserung der Korrosionseigenschaften bezüglich
Loch- und Spaltkorrosion durch Zugabe von Stickstoff wird technisch
bei nichtrostenden Stählen genutzt [1, 2].
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Gelöster
oder ausgeschiedener Stickstoff verursacht darüber hinaus
einen Anstieg der Festigkeit des Austenits als Folge einer Mischkristall
bzw. Teilchenverfestigung. Stickstofflegierte austenitische Stähle
weisen deshalb im Vergleich zu ähnlich legierten austenitischen
Stählen ohne Stickstoff höhere 0,2-Dehngrenzen
und Zugfestigkeiten auf [1, 2].
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Gelöster
Stickstoff und Kohlenstoff bewirken eine Austenitstabilisierung
gegenüber der Ferrit- und Martensitbildung. Die Ferritbildung
wird zurückgedrängt und die Martensitbildung wird
erschwert [2].
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Die
Absenkung des Chrom- als auch des Molybdängehaltes in nichtrostenden
Stählen verursacht eine generelle Verschlechterung der
Passivierung und damit der Korrosionseigenschaften. Nichtrostende
Stähle mit abgesenktem Chrom- und Molybdängehalt
können aggressiven Korrosionsbeanspruchungen keinen entsprechend
notwendigen Korrosionswiderstand entgegensetzen. Die Anwendungsfälle
solcher nichtrostenden Stähle sind deshalb eingeschränkt
[2].
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Mangan
ist ein Element, welches, wie Nickel, die austenitischen Phase stabilisiert.
Steigende Gehalte von Mangan und Nickel führen zu einem
Anstieg der Austenitstabilität gegenüber der Bildung von
martensitischen Phasen. Der positive Einfluss von Mangan auf die
Korrosionseigenschaften der nichtrostenden austenitischen Stähle
ist im Gegensatz zu Nickel schwächer ausgeprägt.
Vor allem aus Kostengründen hat sich Mangan als Substituitionswerkstoff
für Nickel in nichtrostenden austenitischen Stählen
in vielen Anwendungsfällen bewährt [1, 2].
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Fällt
der Summengehalt von Chrom und Molybdän unter 12 bis 13%
so findet keine Passivierung der Stahloberfläche statt
und der Stahl rostet. Der Stahl ist dann in der Regel aber korrosionsträge. Kennzeichen
dafür ist die Bildung einer dicht haftenden Oberflächenschicht
aus Eisenmischoxiden [2]. Die Abrostungsrate ist ein Maß für
die Korrosionsträgheit. Die Abrostungsrate ist umso höher,
je niedriger der Summengehalt an Chrom und Molybdän ist [2].
Korrosionsträge austenitische Stähle mit TRIP/TWIP-Effekt
und Chromgehalten unter 12% und mit Kohlenstoffgehalten bis maximal
0,15% werden in der Patentschriften
DE 10 2005 024 029 A1 [4] beschrieben.
Dabei handelt es sich dabei um austenitische Stähle, die
mit Aluminium und Silizium legiert sind.
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Nichtrostende
stickstofflegierte austenitische Stähle weisen im Gefüge
metastabilen Austenit und damit besondere mechanische Eigenschaften
auf. Diese Eigenschaften werden maßgeblich durch einen
TRIP/TWIP-Effekt beeinflusst. Beim TRIP-Effekt wird eine verformungsinduzierte
Martensitbildung ausgelöst, wenn die Stähle einer äußeren
Beanspruchung ausgesetzt werden. Im Unterschied dazu wird beim TWIP-Effekt
eine verformungsinduzierte Zwillingsbildung ausgelöst.
Der TRIP/TWIP-Effekt wird maßgeblich durch die chemische
Zusammensetzung des Stahles bestimmt.
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Der
TRIP/TWIP-Effekt in austenitischen und austenitisch-martensitischen
CrMnNi-Leichtbaustählen wird über die Austenitstabilität
beeinflusst und wird technisch zur Verbesserung der Eigenschaften eingesetzt,
wie die Patentschriften
DE 10 2005 024 029 A1 [4] und
DE 10 2005 030 413 B3 [5]
zeigen.
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Der
Einfluss der Festigkeit des Austenits auf den TRIP/TWIP-Effekt ist
bisher nicht systematisch untersucht worden. Es fehlt deshalb eine
Vielzahl von Informationen über den Einfluss der verschiedenen Verfestigungsmechanismen
auf den TRIP/TWIP-Effekt in Stählen. Das bezieht die Mischkristallverfestigung,
oder eine Ausscheidungs- und Teilchenverfestigung, oder eine Verfestigung
durch Zweitphasen oder eine Kornfeinung o. ä. weitestgehend
ein. Lediglich in der Patentschrift
DE 10 2005 024 029 A1 [4] und
DE 10 2005 030 413
B3 [5] wird die Wirkung einer AlN-Ausscheidung auf die
Festigkeitserhöhung des Austenits beschrieben. Es wird
der positive Einfluss von AlN-Ausscheidungen auf den TRIP/TWIP-Effekts
herausgestellt. Er führt zu einer Verbesserung der mechanischen
Eigenschaften und wird technisch genutzt. In der Patentschrift
DE 10 2005 030 413
B3 [5] wird zusätzlich der Einfluss einer martensitischen
Zweitphase im austenitischen Grundgefüge herausgestellt.
Auch hier zeigt sich, dass eine Festigkeitserhöhung des
Stahles zu einem erhöhten TRIP/TWIP-Effekt führt
und technisch genutzt werden kann, insofern die Austenitstabilität
auf diesen Zustand abgestimmt ist.
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Von
Stahlgussteilen, die tiefen Temperaturen ausgesetzt werden, wird
ein kaltzähes Verhalten verlangt. Um die Bauteilsicherheit
zu gewährleisten, dürfen die Stähle nicht
verspröden. Gegossene Stähle mit ferritischem
Feinkorngefüge erfüllen diese Forderung nur teilweise.
Aus diesem Grund werden für den Einsatz bei tiefen Temperaturen
bevorzugt Stähle mit austenitischem bzw. unter Umständen
auch austenitisch-ferritischem Gefüge verwendet. Dabei
handelt es sich bevorzugt um nichtrostende Stähle.
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Die
Kaltzähigkeit der nichtrostenden Stähle wird maßgeblich
durch die Stabilität des Austenits beeinflusst. Das heißt,
der metastabile Austenit hat das Bestreben während einer
Tiefkühlung in hexagonalen ε-Martensit oder/und
in den kubischraumzentrier-ten α'-Martensit umzuwandeln.
Dieser Abkühlmartensit führt zu einem Anstieg
der Festigkeit und zu einem Absinken der Zähigkeitseigenschaften
und damit zu einer Verschlechterung der Kaltzähigkeit. Werden
hingegen solche spontane Martensitbildungen vermieden, so existiert
bei tiefen Temperaturen ein kaltzäher austenitischer Gefügezustand.
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Werden
metastabile austenitische Stähle bei tiefen Temperaturen äußeren
Spannungen ausgesetzt und plastisch deformiert, so kann sich verformungsinduzierter
Martensit bilden. In diesem Fall kann ein TRIP-Effekt beobachtet
werden. Dieser TRIP-Effekt hat einen Anstieg der Zugfestigkeit,
der Bruchdehnung als auch der Kerbschlagarbeit zur Folge. Austenitische
Knetlegierungen mit TRIP-Effekt zeichnen sich folglich gegenüber
Stählen ohne TRIP-Effekt durch eine höhere Zugfestigkeit,
eine höhere Bruchdehnung als auch eine höhere
Kerbschlagarbeit aus. Sie haben bei tiefen Temperaturen eine hohe
Festigkeits- und Dehnungsreserve und neigen deshalb weniger stark
zur Versprödung. Sie sind kaltzäh.
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Für
den Einsatz bei tiefen Temperaturen wird bevorzugt der austenitische
Stahl eingesetzt. Die Zähigkeitseigenschaften sind im Tieftemperaturgebiet entsprechend
hoch. Inwieweit der Temperaturverlauf der Kerbschlagarbeit durch
einen TRIP-Effekt beeinflusst wird, ist nicht bekannt.
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Ferritisch-austenitische
Gefügezustände sind in der Regel thermisch stabil.
Es werden in der Regel keine spontanen Martensitbildungen im Tieftemperaturgebiet
beobachtet, was sich positiv auf die Kaltzähigkeit auswirkt.
Aber gleichzeitig ist die Bildung von Ferrit mit unerwünschten
Zähigkeitsverlusten verbunden. So verschlechtert sich beispielsweise die Kaltzähigkeit
der Stähle mit steigendem Ferritanteil. In der Offenlegungsschrift
DE 3405078 A1 wird ein
nichtrostender austenitisch-ferritischer Gussstahl beschrieben.
Er wird bevorzugt wegen seiner hohen Korrosionsbeständigkeit
bei tiefen Temperaturen für Stickstoffverflüssigungsanlagen
eingesetzt. Der Stahl hat einen Ferritanteil von 10 bis 40%, einen Kohlenstoffgehalt
bis 0,08%, einen Siliziumgehalt bis 2%, einen Mangangehalt bis 2%,
einen Chromgehalt von 18 bis 26%, einen Nickelgehalt von 5 bis 14% und
einen Molybdängehalt von 0,5 bis 5%.
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Der
Einfluss von Mangan auf die Kerbschlagarbeit ist für nichtrostende
austenitsiche CrNi-Knetlegierungen im Fachbuch Werkstoffkunde Stahl,
Band 2 [6] aufgezeigt. Demnach wird in Abhängigkeit vom Mangangehalt
im Konzentrationsbereich von ca. 10 bis ca. 15% Mangan ein Maximum
der Kerbschlagarbeit im Tieftemperaturgebiet registriert. Das Maximum
verschiebt sich mit fallender Temperatur zu niedrigeren Werten.
Der Effekt wird mit der sich durch Mangan ändernden Austenitstabilität
begründet. Der Einfluss von Mangan auf die Kerbschlagarbeit
von austenitischen CrNi-Stahlgusslegierungen ist im Gegensatz zu
den Knetlegierungen nicht bekannt.
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Nachteilig
am Stand der Technik bleibt die Nichtnutzung des TRIP/TWIP-Effekts
in Bauteilen aus Stahlformguss zur Verbesserung der Eigenschaften
vor allem bei tiefen Temperaturen und damit die Verwendung eines
kaltzähen austenitischen Stahles mit Kohlenstoffgehalten
von 0,15 bis 0,6% und Chromgehalten zwischen 2 und 14% und Nickelgehalten
von 0 bis 4%. Darüber hinaus wird bisher der positive Einfluss
von Kohlenstoff in Verbindung mit Stickstoff, der zur Anhebung des
TRIP/TWIP-Effekts in nichtrostenden bzw. korrosionsträgen
Stählen führt, technisch nicht genutzt. Höher
kohlenstoffhaltiger austenitischer Stahlformguss, die zusätzlich mit
Elementen der Seltenen Erden legiert sind, um den TRIP/TWIP-Effekt
anzuheben, sind bisher in der Praxis nicht eingesetzt worden. Solche
Bauteile sind aufgrund ihrer Eigenschaftsprofils von hoher Festigkeit
bei gleichzeitig hoher Dehnung und damit für aufgrund ihres
hohen Energieabsorptionsvermögens besonders für
crashbeanspruchte Bauteile und Panzerungen geeignet.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Bauteil aus höher
kohlenstoffhaltigen, austenitischen, kaltzähen Stahlformguss
mit TRIP-Effekt zu schaffen.
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Es
wird beim neuen Gussstahl im Beanspruchungsfall ausgenutzt.
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Erfindungsgemäß wird
die Aufgabe gelöst durch ein Bauteil aus höher
kohlenstoffhaltigem, austenitischem, kaltzähem Stahlformguss
mit einem
- – Kohlenstoffgehalt größer
0,15 bis 0,6%,
- – Stickstoffgehalt größer 0,1 bis
0,5%,
- – Mangangehalt größer 2 bis 22%,
- – Nickelgehalt von 0 bis 4%
- – Chromgehalt größer 2 bis 14%,
- – Molybdängehalt von 0,5 bis 4%,
- – Aluminiumgehalt größer 0 bis 2%
- – Siliziumgehalt größer 0,5 bis 4%
- – Niobgehalt von 0 bis 2%,
- – Tantalgehalt von 0 bis 1%,
- – Titangehalt von 0 bis 3%
- – Vanadingehalt von 0 bis 1% und
- – einem Summengehalt an Seltenen Erden Elementen Yttrium,
Zirkon, Cer bzw. Lanthan zwischen 0 bis 0,8%,
- – Rest Eisen und erschmelzungsbedingte Stahlbegleitelemente,
wobei
das Bauteil unter Belastung einen TRIP-Effekt aufweist, so dass
bei einer Verformung bzw. Zerstörung eine Phasenumwandlung
auftritt, die zu einem Anstieg der Zugfestigkeit, der Bruchdehnung
und Kerbschlagarbeit führen.
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Überraschenderweise
konnte festgestellt werden, dass in Bauteilen aus austenitischem
CrMnNi-Stahlgussstahl, deren Kohlenstoffgehalte über 0,15%
und deren Chromgehalte unter 14% liegen und die mit seltenen Erden
legiert sind, ein starker TRIP/TWIP-Effekt durch eine äußere
Beanspruchung bei Raumtemperatur und tiefen Temperaturen erzwungen
werden kann. Die Elemente der seltenen Erden bewirken einen Anstieg
des TRIP/TWIP-Effektes und darüber hinaus eine Senkung
der IK-Anfälligkeit. Die IK-Anfälligkeit der nichtrostenden
Stähle wird durch die Zugabe von Stickstoff, karbidbildenden
Elementen und von Elementen der Seltenen Erden erniedrigt. In gleicher
Weise wird das Abrostungsverhalten von korrosionsträgen
Stählen verzögert. Der TRIP/TWIP-Effekt führt
zu einem hochfesten und gleichzeitig sehr zähen Stahl.
Aufgrund der ausgezeichneten Eigenschaftskombination von hoher Festigkeit
und teilweise extrem hoher Duktilität weisen diese Stähle
auch ein sehr hohes Kaltumform- und Energiabsorptionsvermögen
im gekneteten und lösungsgeglühtem Zustand auf.
Im Gusszustand wird ein ebenfalls hohes Energieabsorptionsvermögen
registriert, was durch herkömmlichen austenitischen Stahlguss
so nicht erreicht wird. Die erfindungsgemäßen
Bauteile aus nichtrostenden und korrosionsträgen Stahlformguss
sind damit kostengünstig herzustellen und für
spezielle Anwendungsfälle, bevorzugt im Tieftemperaturgebiet
einsetzbar. Besonders ist die Verwendung des Stahles für
extreme Beanspruchungen, wie sie Panzerungen von Militärfahrzeugen
aushalten müssen, zu empfehlen.
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Bei
Raumtemperatur und tiefen Temperaturen weisen die erfindungsgemäßen
Bauteile eine 0,2%-Dehngrenze von mehr als 300 MPa, eine Zugfestigkeit
von 700 bis 1600 MPa, eine Bruchdehnung von 50 bis 90% und eine
Kerbschlagarbeit von mehr als 40 J auf. Der nichtrostende oder korrosionsträge Stahl
ist mit preiswerten Elementen legiert und daher kostengünstig
herstellbar und wird als Gusswerkstoff verwendet. Der neue Stahl
zeichnet sich durch ein hohes Energieabsorptionsvermögen
aus.
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Vorzugsweise
beträgt in dem erfindungsgemäßen Stahlformguss
in Masseprozent
- – der Kohlenstoffgehalt
von 0,15 bis 0,25%,
- – der Stickstoffgehalt von 0,2 bis 0,4%,
- – der Nickelgehalt von 0 bis 2%
- – der Mangangehalt von 5 bis 10%,
- – der Chromgehalt von 8 bis 14%,
- – der Molybdängehalt von 0,5 bis 4%,
- – der Aluminiumgehalt von 0 bis 0,15%,
- – der Siliziumgehalt von 0,5 bis 2% und
- – der Summengehalt der Seltenen Erden Elemente zwischen
0,1 bis 0,3% beträgt.
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Zur
Erfindung gehören auch Bauteile, bei denen der erfindungsgemäße
Stahlguss aus Stahlgussschaum besteht und in bekannter Weise hergestellt werden
können.
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Erschmelzugsbedingte
Begleitelemente, wie z. B. S, P, O sind verfahrensbedingt und werden
dem erfindungsgemäßen Stahlformguss nicht zugegeben.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung von
Bauteilen aus Stahlformguss umfasst die folgenden Schritte:
- a) Erschmelzen einer Legierung mit einer Zusammensetzung
in Masseprozent
– Kohlenstoffgehalt größer
0,15 bis 0,6%,
– Stickstoffgehalt größer
0,1 bis 0,5%,
– Mangangehalt größer
2 bis 22%,
– Nickelgehalt von 0 bis 4%
– Chromgehalt
größer 2 bis 14%,
– Molybdängehalt
von 0,5 bis 4%,
– Aluminiumgehalt größer
0 bis 2%
– Siliziumgehalt größer
0,5 bis 4%
– Niobgehalt von 0 bis 2%,
– Tantalgehalt
von 0 bis 1%,
– Titangehalt von 0 bis 3%
– Vanadingehalt
von 0 bis 1% und
– einem Summengehalt an Seltenen
Erden Elementen Yttrium, Zirkon, Cer bzw. Lanthan zwischen 0 bis
0,8%,
– Rest Eisen und erschmelzungsbedingte Stahlbegleitelemente
- b) Gießen des Stahlgusses in eine Gussform
- c) Entformen und gegebenenfalls Bearbeiten unter Beibehaltung
des Gussgefüges.
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Die
gegossenen Bauteile können nach einer vorteilhaften Ausgestaltung
des erfindungsgemäßen Verfahrens in einem weiteren
Schritt einer Wärmebehandlung zur Verbesserung der Festigkeit
und Zähigkeit unterzogen werden.
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Vorzugsweise
wird eine Legierung mit der Zusammensetzung, bei der in Masseprozent
der
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- – der Kohlenstoffgehalt von 0,15 bis
0,25%,
- – der Stickstoffgehalt von 0,2 bis 0,4%,
- – der Nickelgehalt von 0 bis 2%
- – der Mangangehalt von 5 bis 10%,
- – der Chromgehalt von 8 bis 14%,
- – der Molybdängehalt von 0,5 bis 4%,
- – der Aluminiumgehalt von 0 bis 0,15%,
- – der Siliziumgehalt von 0,5 bis 2% und
- – der Summengehalt der Seltenen Erden Elemente zwischen
0,1 bis 0,3%
beträgt, Rest Eisen und erschmelzungsbedingte Stahlbegleitelemente,
erschmolzen.
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Erschmelzugsbedingte
Begleitelemente, wie z. B. S, P, O sind verfahrensbedingt und werden
dem erfindungsgemäßen Stahlformguss nicht zugegeben.
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Die
in der Erfindung angezeigten mechanischen Eigenschaften und Verarbeitungseigenschaften
für den Stahl werden durch eine Abstimmung der Austenitstabilität
einerseits und durch die wirkenden Verfestigungsmechanismen andererseits,
die die Festigkeit des Austenits bestimmen, erreicht. Mittels der
chemischen Zusammensetzung des Austenits und mittels einer durchzuführenden
Wärmebehandlung erfolgt die notwendige Abstimmung.
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Die
Elemente Nb, Ti, Ta und V bilden Karbide, Nitride bzw. Karbonitride,
wodurch die IK-Anfälligkeit in nichtrostenden Stählen
gemindert wird. Die Ausscheidungen liefern aber auch einen Beitrag
zur Ausscheidungsverfestigung und Kornfeinung des Austenits. Damit
verbunden ist eine Festigkeitssteigerung des Austenits. Festigkeitssteigerungen
des Austenits haben einen positiven Einfluss auf den TRIP/TWIP-Effekt,
insofern die Austenitstabilität gegenüber der
Martensit- bzw. Zwillingsbildung gleich bleibt bzw. durch andere
Maßnahmen ausgeglichen wird.
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Der
Einfluss, den die seltenen Elemente Yttrium, Zirkon, Cer bzw. Lanthan
auf den TRIP/TWIP Effekt und die damit verbundenen Gebrauchs- und Verarbeitungseigenschaften
haben, ist bisher nicht bekannt. Es liegen dazu keine Untersuchungsergebnisse
vor. Seltene Erden (Cer, Lanthan) werden beispielsweise in Nickelbasislegierungen
zugegeben, um die Oxidationsbeständigkeit zu verbessern.
Andererseits werden Yttrium, Zirkon und Cer bzw. ihre Oxide in ODS
Legierungen zugesetzt, um die Festigkeit des Werkstoffes vor allem
bei hohen Temperaturen zu gewährleisten.
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Aufgrund
der vorteilhaften Eigenschaften der erfindungsgemäßen
Bauteile können diese für Panzerungen von Fahrzeugen
und Bauteilen oder für Bauteile in der Anlagen- und Kältetechnik
oder für Bauteile zum Transport und zur Gewinnung von Gasen
und zum Verflüssigen und Fraktionieren von Gasen oder für
tragende Bauteile oder für crashbeanspruchte Bauteile verwendet
werden.
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Der
Erfindung wird anhand nachfolgendem Ausführungsbeispiel
näher erläutert.
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Erschmolzen
wird ein Gussbauteil in Form einer Platte mit (in Masseprozent)
einem Kohlenstoffgehalt von 0,20%, einem Siliziumgehalt von 1,16%, einem
Mangangehalt von 7,0%, einem Chromgehalt von 13,1%, einem Molybdängehalt
von 3,63%, einem Nickelgehalt von 3,17%, einem Stickstoffgehalt
von 0,12% auf. Der Rest sind Eisen und die üblichen Stahlbegleitelemente.
Das Stahlgussteil zeigt nach einer Lösungsglühung
bei 1050°C/1 h/H2O ein austenitisches
Grundgefüge mit einem ausgeprägten TRIP/TWIP-Effekt
bei Raumtemperatur und tiefen Temperaturen. Der Stahlguss weist
bei Raumtemperatur eine 0,2%-Dehngrenze von mehr als 360 MPa, eine
Zugfestigkeit von 740 MPa, eine Bruchdehnung von größer
58% und eine Kerbschlagarbeit von 50 J auf. Das Energieabsorptionsvermögen
bei Raumtemperatur liegt für dieses Stahlgussteil bei über
30 J/mm3. Der gleiche austenitische Stahlguss
weist bei –78°C eine 0,2% Dehngrenze von 435 MPa,
eine Zugfestigkeit bei 830 MPa und eine Kerbschlagarbeit von 55
J auf. Der Stahlguss erreicht eine maximale Dehnung von 67%. Das
Energieabsorptionsvermögen steigt auf Werte von ca. 35
J/mm3. Das bedeutet, dass zum Beispiel bei
einer schlagartigen Beanspruchung, wie im Crashfall der Stahlformguss
sich verfestigt und gleichzeitig verformt, ohne zu brechen. Deshalb
eignet sich der Stahl besonders für crashbeanspruchte Bauteile
und Panzerungen von Fahrzeugen, zumal bei Temperaturen unterhalb
Raumtemperatur die Festigkeits- und Zähigkeitsreserven
noch verbessert werden. Deshalb wird der Stahlgusswerkstoff für
crashbeanspruchte, dünnwandige Bauteile, wie zum Beispiel
die A- und B- oder C-Säule eines Kraftfahrzeugs verwendet.
Aber auch Panzerungen von Schutzfahrzeugen garantieren eine Leichtbauweise
und erhöhten Schutz der Insassen. Darüber hinaus
wird der Stahlguss in der Anlagen- und Kältetechnik, für
Maschinenbauteile, Armaturen, Gehäuse, Deckel, Halterungen
und als Bauteil, das tiefen Temperaturen ausgesetzt ist, verwendet.
Darüber hinaus ist der Stahlguss für geschäumte
Teile zu verwenden.
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Literatur
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- [1] Stahlschlüssel 2004, Verlag
Stahlschlüssel WEGST GmbH
- [2] Rostfreie Stähle, Band 493, expert-Verlag,
Esslingen
- [3] Berns, H., V. G. Gavriljuk, S. Riedner und A. Tyshchenko:
Steel research int. 78 (2007) 9, S. 714-719
- [4] Weiß, A., H. Gutte und P. R. Scheller DE 10 2005 024 029 A1
- [5] Weiß, A., H. Gutte und P. R. Scheller DE 10 2005 030 413 B3
- [6] Werkstoffkunde Stahl, Band 2: Anwendungen, Springer-Verlag
Berlin Heidelberg New York Tokyo, 1985, S. 288
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 102005024029
A1 [0010, 0012, 0013]
- - DE 102005030413 B3 [0012, 0013, 0013]
- - DE 3405078 A1 [0018]