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Verfahren zur Wärmebehandlung und Verformung von Stahl Die Erfindung
bezieht sich auf ein neues und verbessertes metallurgisches Verfahren, das bei der
sich an das Heißwalzen anschließenden Fertigverarbeitung von Stählen Anwendung finden
kann, wobei hierdurch Stähle mit neuen und verbesserten Eigenschaften und verbesserten
Kombinationen von Eigenschaften erzeugt werden.
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Es ist bekannt, Stähle bei erhöhten Temperaturen zu ziehen, und zwar
wird diese Ziehbehandlung bei erhöhter Temperatur bei solchen Stählen als notwendig
angesehen, die sich auf Grund ihrer Zusammensetzung und anderen Eigenschaften schwierig
bei niedrigen Temperaturen ziehen lassen, weil bei den erhöhten Temperaturen eine
Erweichung der Stähle eintritt. Hingegen härten die Stähle, die gemäß der Erfindung
verwendet werden, kalt, und sie härten beim Ziehen bei erhöhter Temperatur nach
irgendeiner Ausscheidungsart, so daß sie sich an sich schwieriger ziehen lassen,
wenn sie auf eine erhöhte Temperatur erhitzt werden, als es der Fall bei Raumtemperatur
wäre.
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Gemäß älteren, hier nicht zum Stande der Technik zählenden Vorschlägen
wurde gefunden, daß die physikalischen und mechanischen Eigenschaften des Stahls
unerwarteterweise durch eine bei gegenüber Warmverformungsverfahren vergleichsweise
niedriger, allerdings gegenüber Raumtemperatur merklich, zum Teil sogar beträchtlich
erhöhter Temperatur durchgeführte Verformung verbessert werden können, wobei der
Stahl durch eine Strang- oder Preßmatrize geführt wird und eine Querschnittsverminderung
erfährt, während der Stahl eine Temperatur innerhalb des Bereiches von 93,3° C bis
zu der unteren, der jeweiligen Stahlzusammensetzung entsprechenden Umwandlungstemperatur
aufweist, oder während der Stahl eine Temperatur von 93,3 bis zu ungefähr 650e C
und vorzugsweise von 232 bis zu 482° C hat. Je nach der Höhe der Temperatur, die
der Stahl bei der Querschnittsverminderung hat, können verschiedene physikalische
und mechanische Eigenschaften des Stahls verändert und in vielen Fällen wesentlich
verbessert werden im Vergleich zu denselben in der gleichen Weise einer Querschnittsverminderung
unterzogenen Stählen, deren Querschnittsverminderung jedoch bei Raumtemperatur stattfand.
Durch Regeln der Temperatur des Stahls in der Stufe der Querschnittsverminderung
bei erhöhter Temperatur, durch Regeln der chemischen Zusammensetzung des Stahls
und durch Regeln des Ausmaßes der Querschnittsverminderung wurde es möglich, neue
und verbesserte Stahlprodukte mit neuen und verbesserten physikalischen und mechanischen
Eigenschaften und deren verschiedenen Kombinationen zu erzeugen.
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Im Hinblick auf die weitere Verbesserung der Eigenschaften der nach
den vorstehend aufgeführten Verfahren hergestellten Stähle wurde nun gefunden, daß
die Eigenschaften dieser Stähle weiterhin verbessert werden können, wenn sie einer
Wärmebehandlung unterworfen werden, um vor dem plastischen Verformen bei erhöhten
Temperaturen Gefügeänderung, z. B. Phasenänderung, zu bewirken.
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Die Verbesserung der physikalischen und mechanischen Eigenschaften
durch Vornahme einer Querschnittsverminderung bei erhöhter Temperatur während einer
dem Heißwalzen folgenden Verarbeitung (Verformung) war bis zum gegenwärtigen Stand
der Entwicklung auf heißgewalzte Stähle begrenzt. Es hat sich nun gezeigt, daß die
Art und die Veränderungen der physikalischen und mechanischen Eigenschaften des
Stahls wesentlich beeinflußt werden können, und zwar durch eine vor der bei erhöhter
Temperatur durchzuführenden Querschnittsverminderung des Stahls eingeschaltete Behandlung,
wobei hierdurch je nach der vorgenommenen Vorbehandlung neue und verbesserte physikalische
sowie mechanische Eigenschaften erhalten werden und wobei der Gefügeaufbau des Stahls,
etwa durch Wärmebehandlung verändert, z. B. eine Phasenänderung im Stahl bewirkt
wird und wobei in der sich anschließenden
Stufe bei erhöhter Temperatur
durchgeführten Querschnittsverminderung sich andere Vorgänge abspielen, die zu einem
entsprechend anderen Ergebnis führen als bei dem erwähnten Verformungsverfahren,
dem keine besondere Wärmebehandlung vorangeht.
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Das erfindungsgemäße Verfahren zum Wärmebehandeln und Verformen von
heißgewalzten Stählen, bei dem die Stähle bei gegenüber Raumtemperatur merklich
erhöhter Temperatur, aber unterhalb der der jeweiligen Stahlzusammensetzung zugehörigen
unteren Umwandlungstemperatur durch plastisches Verformen eine Querschnittsverminderung
erfahren, ist durch die Vereinigung folgender Maßnahmen gekennzeichnet: a) Stähle,
die Perlit in einer Grundmasse freien Ferrits aufweisen und kaltverfestigbar sind
sowie bei Verformung zwischen etwa 93° C und der der jeweiligen Stahlzusammensetzung
entsprechenden unteren Umwandlungstemperatur Ausscheidungshärtung zeigen, werden
vor dem plastischen Verformen bei erhöhter Temperatur zwecks Phasen- oder Gefügeänderung
einer Wärmebehandlung - mit Ausnahme einer solchen zum Einführen von Elementen in
die Stahloberfläche auf dem Wege der Diffusion -unterworfen und alsdann b) unter
Einhalten einer zwischen etwa 93 und 677° C liegenden Stahltemperatur der querschnittsvermindernden
plastischen Verformung unterzogen.
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Der in dieser Beschreibung gebrauchte Ausdruck »Querschnittsverminderung
bei erhöhter Temperatur« soll die Verarbeitungsstufen umfassen, bei denen der Stahl
durch ein Verformungsgerät, wie ein Zieheisen, eine Strangpresse oder ein Walzwerk
gepreßt oder gezogen wird, um eine Verminderung des Querschnitts zu bewirken, während
der Stahl eine Temperatur von 93,3° C bis zur der Stahlzusammensetzung entsprechenden
unteren Umwandlungstemperatur aufweist, wobei der Stahl vorzugsweise eine Temperatur
von 232 bis 600 bis 650° C besitzt. Obwohl vom Standpunkt des Verfahrens aus nicht
gleichwertig, können viele der erwähnten Eigenschaften durch andere Verarbeitungsverfahren
zur Verminderung des Querschnitts erzeugt werden, wobei der Stahl die gewünschte
erhöhte Temperatur aufweist. Beispielsweise können viele der beschriebenen Verbesserungen
bei Stählen erhalten werden, die zwischenstufenvergütet und danach durch Walzen
im Querschnitt vermindert wurden, während der Stahl eine Temperatur von 93,3° C
bis zur der Stahlzusammensetzung entsprechenden unteren Umwandlungstemperatur aufweist.
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Zu den durch das erfindungsgemäße Verfahren beeinflußten physikalischen
und mechanischen Eigenschaften gehören die Festigkeitseigenschaften des Stahls,
wie die Zugfestigkeit, die Stoßfestigkeit, die Elastizität (gemessen an der Dehnung
und der Veränderung des Querschnitts, d. h. der sogenannten Einschnürung), die Biegefestigkeit
u. dgl. wie auch die Dehnbarkeit, Härte, Oberflächenmattheit, Bearbeitungsfähigkeit,
Maßhaltigkeit u. dgl.
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Die aufgeführten Eigenschaften können bei heißgewalzten Stählen derjenigen
Sorte, die im allgemeinen kalt verarbeitet werden kann, entwickelt werden, etwa
durch Ziehen oder Strangpressen. Derartige Stähle sind gekennzeichnet durch die
Fähigkeit, durch plastische Verformung kaltverfestigt oder durch irgendein Verfahren
derAusscheidungshärtung (künstliche Alterung) bei Verarbeitung bei erhöhter Temperatur
innerhalb des Bereiches von 93,3° C bis zur der Stahlzusammensetzung entsprechenden
unteren Umwandlungstemperatur härter zu werden. Bei den in Rede stehenden Stählen
handelt es sich um die nichtaustenitischen Stähle mit perlitischem Gefüge in einer
Grundmasse freien Ferrits. Obwohl Stähle mit ziemlich weitreichendem Kohlenstoffgehalt
verwendet werden können, werden mit dem erfindungsgemäßen Verfahren die besten Ergebnisse
bei der Verarbeitung von Stählen mit einem Kohlenstoffgehalt von mehr als 0,0400/0
erhalten.
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Bei der erfindungsgemäßen Kombination der angegebenen beiden Verfahrensstufen
lassen sich durch die dem plastischen Verformen vorangehende Wärmebehandlung, die
das Zwischenstufenvergüten des Stahls vor der Stufe der Querschnittsverminderung
bei erhöhter Temperatur umfaßt, Stähle erzeugen, die durch erhöhte Festigkeit und
Härte gegenüber ähnlichen Stählen gekennzeichnet sind, die eine gleichwertige Querschnittsverminderung
bei erhöhter Temperatur ohne vorherige Zwischenstufenvergütung oder durch auf eine
Zwischenstufenvergütung folgendes Kaltziehen erfahren haben.
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Die Behandlung der Stähle nach der Stufe der Querschnittsverminderung
bei erhöhter Temperatur, etwa durch langsames Abkühlen in Luft oder durch Abschrecken,
um den Stahl rasch abzukühlen, besitzt wenig Wirkung auf die Merkmale und Eigenschaften
des Stahls außer, daß rasches Abkühlen Stähle hervorbringt, die für Druckbeanspruchungen
geeignet und durch negative Verformungswerte gekennzeichnet sind, besonders wenn
die Querschnittsverminderung bei erhöhter Temperatur bei einer Stahltemperatur oberhalb
von 371° C durchgeführt wird. (Der Ausdruck » Verformungswert« wird in einem folgenden
Beschreibungsteil des näheren erläutert.) Der Ausdruck »Zwischenstufenvergütung«
soll dieselbe Bedeutung haben, wie er normalerweise in der Technik verwendet wird.
Kurz ausgedrückt, soll »Zwischenstufenvergütung« sich auf ein besonderes Wärmebehandlungsverfahren
beziehen, wonach der Stahl auf eine Temperatur oberhalb des Umwandlungsbereiches
oder auf eine Temperatur innerhalb des Bereiches von 815 bis 871' C erhitzt
und in einem Medium abgeschreckt wird, das die Hitze in genügend hohem Ausmaß entzieht,
um die Bildung von Hochtemperatur-Umwandlungsprodukten zu verhindern und den Stahl
auf einer Temperatur zu halten, die unterhalb der der Bildung von Perliten und oberhalb
derjenigen von martensitischem Gefüge (MS) liegt, bis die Umwandlung beendet ist.
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Im folgenden ist die Anwendung der Erfindung auf die Stahlsorte 4140
dargestellt, die als Beispiel der hier in Betracht kommenden Stähle angesehen werden
kann und die die folgenden Bestandteile (außer Eisen) aufweist: Kohlenstoff
........... 0,430/0 Mangan ............... 0,88% Phosphor
.............
0,0180/0 Schwefel
.............. 0,0201/o Silizium
...............
0,261/0 Chrom
................ 0,860/0 Molybdän
............. 0,181/0
Die heißgewalzten Stahlbarren werden durch Ätzen in Schwefelsäure von anhaftenden
Oxyden
befreit und mit einem Rostschutzmittel überzogen. Der geätzte
und überzogene Barren wurde danach in einem geeigneten Wärmofen auf eine Temperatur
von 843° C ungefähr 45 Minuten lang erhitzt. Der austenitisierte Stahl wurde danach
in einem auf einer Temperatur von 337° C gehaltenen Salzbad abgeschreckt, welche
Temperatur etwas oberhalb des Bereiches der Martensitbildung liegt und die einen
Wärmeentzug in einem Ausmaß bewirkt, daß der Durchgang des Stahls durch den Perlitbereich
vermieden wird. Der Stahl wurde so lange in dem Bad gelassen, bis die Temperatur
des Stahls auf 337° C absank (ungefähr 16 Minuten), wonach der Stahl auf Raumtemperatur
etwa durch Abschrecken oder durch Abkühlen in der Luft abgekühlt wurde. Der zwischenstufenvergütete
Stahl wurde auf eine gewünschte erhöhte Temperatur erneut erhitzt und durch die
Form zur Verminderung des Querschnitts gepreßt, während der Stahl eine Temperatur
von 93,3° C bis zur unteren Umwandlungstemperatur aufwies. Auf die Oberflächen des
zwischenstufenvergüteten Stahls wurde eine geeignete Ziehmischung aufgetragen und
der Stahl durch ein Zieheisen gezogen, um eine Verminderung des Querschnitts zu
bewirken. Die erhaltenen Eigenschaften sind in der folgenden Tabelle zusammengestellt,
in der die wie beschrieben behandelten Stähle mit lediglich heißgewalztem Stahl
verglichen sind, wobei derselbe Stahl zur gleichwertigen Querschnittsverminderung
kaltgezogen und ein heißgewalzter Stahl bei erhöhter Temperatur gezogen wurde.
| Tabelle I |
| Stahlsorte 4140, zur Zwischenstufenvergütung erhitzt auf 843°
C und abgeschreckt auf 337° C. Gezogen bis |
| zu einer 19,9o/oigen Querschnittsverminderung, nach dem Ziehen
luftgekühlt |
| Zugkraft Zugfestigkeit Streckgrenze Deh- Ein- Härte |
| Behandlungsweise nung schnüreng DPH |
| kg kg/mm2 kg/mmp '/o °/o S I MR I C |
| Heiß gewalzt ............... - 98,00 74,00 15,0 42,8 310 307
301 |
| Kalt gezogen ................ 8299 112,00 107,10 9,0
48,9 324 330 324 |
| Querschnittsverminderung bei |
| erhöhter Temperatur * ..... 6872 136,50 133,87 10,0
37,7 389 402 402 |
| Abgeschreckt** ............ - 204,40 172,20 12,9 44,1 600 429
468 |
| Zwischenstufenvergütet, |
| Abschreckung ab 3371 C . . . - 124,60 95,37 13,6 57,4
378 307 307 |
| Ziehtemperatur |
| 3650 C ................. 12448 151,90 151,90
9,3 45,7 425 462 479 |
| 4320 C ................. 9336 128,80 126,17 15,0 52,6
391 333 328 |
| 537° C ................. 5083 98,70 84,00 21,4 58,5
310 307 302 |
| * Bestwerte im Bereich von 93 bis 770° C. |
| ** Üblicherweise auf Raumtemperatur in f51 abgeschreckt. |
In der vorstehenden Tabelle und ebenso in den folgenden Tabellen bedeutet der Ausdruck
DPH = Diamantpyramidenhärte, S = Oberfläche, MR = Halbradius und C = Mitte.
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Weitere neue und neuartige Stahlprodukte mit neuen und verschiedenen
Kombinationen von Eigenschaften und Merkmalen können erzeugt werden, wenn der Stahl
- anstatt langsam von der Austenitisierungstemperatur abzukühlen - rasch abgekühlt
wird, beispielsweise durch eine Öl- oder Wasserabschreckung, um eine Phasenveränderung
im Stahl zu bewirken und in der Folge ohne Anlassen bei erhöhter Temperatur einer
Querschnittsverminderung durch Ziehen durch eine Form unterworfen wird, wobei der
Stahl eine erhöhte Temperatur innerhalb des Bereiches von 93,3° C bis zur der Stahlzusammensetzung
entsprechenden unteren Umwandlungstemperatur aufweist.
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Grundsätzlich die gleichen Verbesserungen der physikalischen und mechanischen
Eigenschaften, die durch Querschnittsverminderung bei erhöhter Temperatur erhalten
werden, können auch bei Stählen erreicht werden, bei denen die beschriebene Phasenveränderung
durch Austenitisierung und Abschrecken auf Raumtemperatur bewirkt wurde, wobei ein
breiterer Bereich von Eigenschaften mit größerer Gleichförmigkeit von Wärmebehandlung
zu Wärmebehandlung im Vergleich zu heißgewalzten Stählen erhalten werden kann. Es
werden wesentliche und wichtige Verbesserungen der Elastizität (gemessen an der
Dehnung und der Veränderung des Querschnitts, d. h. der sogenannten Einschnürung)
und Schlagfestigkeit der Stähle bei vergleichbaren Festigkeiten erhalten.
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Bei dem Verfahren der Austenitisierung und Abschreckung wird das Gefüge
des Stahls derart, daß er entweder Bainit oder Martensit; einzeln oder auch kombiniert,
enthält. Der austenitisierte und abgeschreckte Stahl ist bei Raumtemperatur verhältnismäßig
schwer zu ziehen. Er kann jedoch gezogen oder auf andere Weise im Querschnitt verringert
werden, wenn dies bei einer Stahltemperatur erfolgt, die innerhalb des Bereiches
von 93,3° C bis zu der für die Stahlzusammensetzung unteren kritischen Temperatur
und vorzugsweise in dem Bereich von 93,3 bis 482° C liegt.
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Die Behandlung der Stähle nach der Querschnittsverminderung bei erhöhter
Temperatur, etwa durch langsames Abkühlen in Luft oder durch rasches Abschrecken,
hat wenig Einfuß auf die in dem Stahl erzeugten Merkmale und Eigenschaften. Jedoch
führt rasches Abkühlen leicht zu Stählen mit niedrigeren Spannungswerten und mit
einem Überwiegen von Druckspannungen, so daß die Stähle häufig Druckverwerfung zeigen.
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Das beschriebene Verfahren wird an Hand der Stahlsorte 1018 erläutert,
die als Beispiel der zu verwendenden Stahlsorten angesehen werden kann. In
der
folgenden Zusammenstellung sind die Hauptbestandteile dieses Stahls, außer Eisen,
aufgeführt: Kohlenstoff ........... 0,180/0 Mangan ............... 0,880/0
Phosphor
............. 0,015010 Silizium ............... 0,060/0 Verfahren Die heißgewalzten
Stahlbarren werden durch Beizen in Schwefelsäure entzundert und mit einem Rostschutzmittel
überzogen. Danach wurde das gesamte heißgewalzte, gebeizte und mit einem Rostschutzüberzug
versehene Barrenmaterial in einem geeigneten Wärmebehandlungsofen auf die Austenitisierungstemperatur
von 871° C erhitzt. Die Stähle wurden bei dieser Temperatur durch Eintauchen in
ein Ölbad zwecks Herabsetzung ihrer Temperatur auf die Raumtemperatur abgeschreckt.
Selbstverständlich können auch andere Mittel zum raschen Abkühlen des austenitisierten
Stahls auf Raumtemperatur verwendet werden. Derartige andere Mittel sind im Handel
bereits bekannt.
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Die austenitisierten und abgeschreckten Stähle wurden bei Raumtemperatur
zwecks Erhalts von Vergleichswerten durch Ziehen im kalten Zustand im Querschnitt
vermindert, während andere der austenitisierten und abgeschreckten Stähle erneut
auf die gewünschte erhöhte Temperatur erhitzt und in der Stufe der Querschnittsverminderung
bei erhöhter Temperatur durch die Form gezogen wurden. Zu diesem Zweck können die
austenitisierten und abgeschreckten Stahlbarren in einem gasbefeuerten oder in einem
anderen geeigneten in der Metalltechnik verwendeten Ofen erneut erhitzt werden.
Um die erforderlichen Daten zu erhalten, wurde die Verminderung des Querschnitts
bei erhöhter Temperatur durch Ziehen des Stahls durch ein Zieheisen durchgeführt.
Die Stahlbarren wurden vor dem Ziehen mit einem geeigneten Mittel geschmiert. Beim
Ermitteln der Vergleichsdaten wurden die Ziehbedingungen, die Temperatur und das
Ausmaß der Verminderung möglichst gleichgehalten.
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Die bei der Darstellung der Daten verwendeten Ausdrücke haben die
in der Metalltechnik übliche Bedeutung mit Ausnahme des Ausdrucks »Verformungsfaktor«.
Der Verformungsfaktor steht in direkter Beziehung zur Restspannung. Der Verformungsfaktor
zeigt die Konzentration und das Wesen der im Stahl vorhandenen Längsspannungen an.
Die Restspannung wird durch eine Verformungsprüfung erhalten, wobei die Länge des
zu untersuchenden Stückes gleich dem fünffachen Durchmesser plus 50,8 mm bestimmt
wird. Die Untersuchungsstücke werden über eine Strecke geschlitzt, die das Fünffache
des Durchmessers des Stückes beträgt. Die Länge des Schlitzes und der maximale Durchmesser
senkrecht zum Schlitz wird aufgezeichnet. Die Differenzen zwischen dem Durchmesser
vor und nach dem Schlitzen stellen die Erweiterung dar, die durch die Anwesenheit
von Restspannungen bewirkt wird. Die Erweiterung wird als positiv bezeichnet, wenn
sich die Stange beim Aufschlitzen auf Grund des Vorherrschens von Zugspannungen
im Stahl ausdehnt. Die Erweiterung wird als negativ bezeichnet, wenn sich die Enden
in Richtung zu dem durch den Durchmesser vorgenommenen Schnitt auf Grund vorherrschender
Druckspannungen im Stahl bewegen. Die Verformungswerte können nach der folgenden
Gleichung berechnet werden:
wobei D0 der ursprüngliche Durchmesser der Stange vor dem Schlitzen, D" der Unterschied
der Durchmesser vor und nach dem Schlitzen (Erweiterung) und LS die Länge des Schlitzes
ist.
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DerAusdruck nProportionalitätsgrenzen« soll dem Punkt der Belastungs-Dehnungs-Kurve
entsprechen, an dem das Material die größte Dehnung aushalten kann, ohne von dem
(Hookeschen) Gesetz abzuweichen, wonach die Dehnung der Belastung verhältnisgleich
ist.
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Die Izod-Schlagzahl stellt die Schlagfestigkeit dar, die durch Ermitteln
der Durchschnittswerte der Schlagergebnisse aus drei mit gleichem Abstand angeordneten
45°-Einschnitten (3,3 mm tief) bei 21° C an einem runden Probestück mit einem Durchmesser
von 11,4 mm und einer Länge von 114,3 mm erhalten wird.
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Die Härte, dargestellt durch die Vickers-Härte, wurde mit einer Gries-Reflex-Untersuchungsmaschine
unter Verwendung von 136 Diamantpyramiden bei einer Belastung von 50 kg ermittelt.
| Tabelle 1I |
| Stahlsorte C-1018, austenitisiert bei 871° C, querschnittsvermindert
um 17,2% vor dem Ziehen, luftgekühlt |
| nach dem Ziehen |
| Härte |
| Behandlungsweise Zugfestigkeit Streckgrenze (auf Meßlänge)
Dehnung 35,56 mm (Einschnürung) Querschnitts- änderung faktor Verformungs- bei 21°C
Schlag- Izod (Vickers) |
| zahl |
| kg/mm$ kg/mm= 6/o °/o MR |
| Heiß gewalzt ...... 47,86 32,81 36,0 67,9 +0,021 87,0
151 |
| Heiß gewalzt und |
| abgeschreckt .... 114,80 76,65 11,5 22,6 -0,400 17,0 371 |
| Ziehtemperatur |
| 146° C ....... 157,50 138,60 1,4 2,0 -0,322 3,0 448 |
| 193°C ....... 132,30 128,10 1,4 1,0 +0,012 3,0 458 |
| 243°C ....... 109,72 108,50 9,5 15,0 -0,034 5,0
343 |
| 354° C ....... 114,45 113,75 1 1,5 25,5
-0,052 8,3 336 |
| 3821' C ....... 93,45 93,45 14,5 53,7 -0,12 26,0
296 |
| 432° C ....... 80,50 75,95 21,0 66,6 -0,023 69,7 * 258 |
| 499° C ....... 66,85 58,80 24,5 67,9 -0,017 77,0 * 213 |
| 554° C ....... 65,80 55,30 28,0 72,0 -0,029 113,0* 226 |
| * Durchschnittswerte für einen faserigen Bruch. |
In vielen Fällen konnten die austenitisierten und durch Abschrecken
gehärteten Stähle nicht einmal gezogen werden, um eine Verminderung des Querschnitts
bei Raumtemperatur zu bewirken, was jedoch möglich war, wenn sie nach der Lehre
dieser Erfindung weiterbehandelt und die Querschnittsverminderung bei erhöhter Temperatur
vorgenommen wurde. Im Vergleich zu den Festigkeitseigenschaften der bei Raumtemperatur
auf dasselbe Kaliber gezogenen gleichen Stähle ergaben sich bei den austenitisierten,
durch Abschrecken gehärteten und bei erhöhter Temperatur gezogenen Stählen bessere
Zugfestigkeitseigenschaften. Die Verbesserungen der Zugfestigkeit und anderer Festigkeitseigenschaften
häufen sich offenbar in dem Bereich von 204 bis 454° C und liegen im allgemeinen
in dem Bereich von 93,3 bis 482° C. Die gleiche Art von Verbesserung wird bei der
Biegefestigkeit, der Härte und der Duktilität, gemessen in Prozent der Streckung
und der Querschnittsverminderung, erhalten, und zwar ohne Beschränkung auf Luftkühlung
oder Abschrecken der Stähle nach der Stufe der Querschnittsverminderung bei erhöhter
Temperatur. Der Bereich der Eigenschaften der austenitisierten und durch Abschrecken
gehärteten Stähle, die bei erhöhter Temperatur querschnittsvermindert wurden, weicht
von dem ab, der bei einer Querschnittsverminderung bei erhöhter Temperatur von heißgewalzten
Stählen allein erhalten werden kann. Außerdem wurde eine verbesserte Bearbeitbarkeit
erhalten.
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Es hat sich weiterhin gezeigt, daß weitere neue und andere Eigenschaften
erhalten werden, wenn der erhitzte Stahl von der Austenitisierungstemperatur abgekühlt
wird, etwa durch Abschrecken auf eine Temperatur innerhalb des Bereiches, bei welcher
der Stahl in der Stufe der Querschnittsverminderung bei erhöhter Temperatur gezogen
werden soll, beispielsweise auf eine Temperatur innerhalb des Bereiches von 93,3
bis 650° C. Das Abschrecken des Stahls von der Austenitisierungstemperatur auf die
Temperatur der Querschnittsverminderungsstufe bei erhöhter Temperatur ermöglicht
eine Wärmebehandlung und eine Querschnittsverminderung in einer bevorzugten fortlaufenden
Arbeitsweise zur Erzeugung eines neuen und verbesserten Stahls.
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Dieses Verfahren bietet die Möglichkeit, die Kaltverfestigung wie
auch die Ausscheidungshärtungseffekte, die bei Stählen der beschriebenen Art auftreten,
auszunutzen. Zu diesen Erscheinungen tritt jedoch ein neuer Effekt, der daraus herrührt,
daß der Stahl ferner fundamentale Veränderungen erfährt, die nach Wunsch durch Wahl
der geeigneten Temperatur, des Prozentsatzes der Querschnittsverminderung und der
chemischen Zusammensetzung des Stahls geregelt werden können. Die Gefügearten können
derart bestimmt werden, daß sie sich von einem perlitischen ferritischen Typ zu
extrem feinem Perlit, zu Bainit, zu Martensit und deren Kombinationen verändern.
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Das genannte Verfahren der Austenitisierung und der Abschreckung auf
verschiedene Zeit-Temperatur-Intervalle, auf die sofort die Querschnittsverminderung
bei erhöhter Temperatur folgt, ermöglicht ein einzigartiges, fortlaufendes und rasches
Wärmebehandlungs- und Querschnittsverminderungsverfahren, mit dem Stahlsorten erzeugt
werden können, die verbesserte Festigkeitseigenschaften gegenüber dem üblichen kaltgezogenen
oder warmgezogenen Stangenmaterial besitzen. Das Verfahren erzeugt ferner eine höhere
Elastizität (gemessen an der Dehnung und der, Veräuderdng des Querschnitts, d. h.
der sogenannten--Einschnürung)- und Schlagfestigkeit bei Festigkeitswerten, die
mittels einer Querschnittsverminderung bei erhöhter Temperatur gemäß den älteren
Vorschlägen erzielt . werden. Der Vorteil des Abschreckens im Vergleich zur Abkühlung
an Luft nach dem Ziehen scheint hauptsächlich auf der Erzeugung von Drückspannungen
auf der Oberfläche des Stalls zu beruhen, besonders bei den höheren Temperaturen
für die Querschnittsverminderung. .
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Bei der praktischen Durchführung dieser Ausführungsform der Erfindung
wird der Stahl unter Berücksichtigung der Zeit- und Temperaturbeziehung des Abschreckens
zum raschen Wärmeentzug nach der Austenitisierungsstufe abgeschreckt, bis er die
zum Hindurchziehen des Stahls durch die Form zwecks erwünschter Querschnittsverminderung
geeignete Temperatur erreicht, die innerhalb des Bereiches von 93,3° C bis zur der
Stahlzusammensetzung entsprechenden unteren Umwandlungstemperatur gewählt wird.
Die Zeit-Temperatur-Beziehung beim Abschrecken auf verschiedene Temperaturen hängt
ab von der Temperatur des Stahls, der Stahlmasse, der Temperatur des Abschreckens
und von der Zeit, in der dem Stahl Wärme entzogen wird. Sind die Austenitisierungstemperatur,
die Masse und die in der Querschnittsverminderungsstufe erwünschte erhöhte Temperatur
bestimmt, wobei die letztgenannte etwas von den Eigenschaften bestimmt wird, die
besonders -hervortreten sollen, so findet sich, daß die Zeit-Temperatur-Beziehung
umgekehrt proportional . ist insofern, als bei einer kälteren Abschreckung weniger
Zeit zum Entziehen gleichwertiger Wärmemengen im Vergleich zu einer Abschreckung
bei höherer Temperatur erforderlich ist. Wird beispielsweise gewünscht, für die
Querschnittsverminderung einen austenitisierten, auf eine Temperatur von ungefähr
276°C abgeschreckten Stahl zu verwenden, kann der Stahl ungefähr 60 Sekunden lang
in ein auf 204° C gehaltenes Salzbad eingebracht werden.
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Hierbei wird auf die bereits beschriebene Behandlung der Stahlsorte
1018 verwiesen. Verfahren Bei der praktischen Durchführung der Erfindung werden
die heißgewalzten Stahlbarren, so wie sie sind, durch Atzen in Schwefelsäure entzundert
und mit einem Rostschutzüberzug versehen. Danach werden die in dieser Weise behandelten
Barren in einem geeigneten Ofen auf die Austenitisierungstemperatur von 871° C -erhitzt.
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Das Barrenmaterial wurde bei der geeigneten Temperatur austenitisiert
und" danach in Salzbädern bei verschiedenen Temperaturen während einer Zeitspanne
von 60 bis 180 Sekunden je nach der Temperatur des Abschreckens und der Menge der
zu entziehenden Wärme abgeschreckt. Selbstverständlich können auch andere Abschreckungstemperaturen
und -zeiten angewendet werden, die von der Masse abhängen; doch ist im allgemeinen
eine Abschrekkung unerwünscht, die länger als 5 Minuten und weniger als 60 Sekunden
dauert. Die Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle III zusammengestellt.
| Tabelle III |
| Stahl C-1018, gezogen, Querschnittsverminderung 17,2%, nach
dem Ziehen luftgekühlt |
| Tempe- Zeitdauer Dehnung Quer- |
| Salz- ratur des Zug- Schlag- (auf schnitts- Verfor- |
| Izod |
| tempe- des Ab- Abschrek-m Zieh- #t festig- festig- 35,56 mm
änderung mungs- Schlag- Härte |
| icr) |
| ratur schreck- kens p keit keit Meß- (Einschnü- Faktor zahl |
| mittels in Salz länge) rung) (Zieh- 210C MR |
| ° C ° C Sekunden ° C kg kg/mmg kg/mm= o/a o/o
form 109) |
| heiß gewalzt, 47,85 32,8l 36,0 67,9 -f-0,021 87,0 151 |
| gezogen bei |
| erhöhter |
| Temperatur 4400 81,37 81,37 10,0 49,7 -0,l84 2,3 266 |
| kalt gezogen 5187 72,10 72,10 13,0 52,1 -0,003 23,0 223 |
| 843 21 300 abgeschreckt(W) - 72,62 49,87 22,5 63,7 -0,235 (63,7)
241 |
| 837 21 60 93,3 8300 100,10 98,00 3,5 18,6 +0,330 14,3 324 |
| 837 21 180 102 8040 95,55 95,20 1l,0 54,8 +0,483 19,7 285 |
| 832 149 60 232 4150 77,00 77,00 13,0 60,2 -0,092 (31,3) 245 |
| 832 149 180 165 4410 83,30 83,30 14,0 60,2 -0,132 (58,7) 253 |
| 843 204 60 265 5450 85,05 84,70 13,0 62,3 -0,1l5 (53,3) 266 |
| 843 204 l80 218 4930 73,15 73,15 l3,0 62,7 -0,040 (49,0) 24l |
| 849 260 60 299 5705 84,00 84,00 11,5 58,8 -0,104 (37,0) 266 |
| 849 260 180 271 4670 85,75 85,75 11,5 62,3 -0,138 21,0 266 |
| 854 315 60 332 5185 90,30 90,12 9,5 5l,3 -0,l38 8,7 285 |
| 854 315 180 299 5l85 82,25 82,25 1l,5 56,6 -0,127 (41,7) 262 |
| 837 371 60 343 4670 80,l5 80,15 14,5 58,5 -0,086 23,3 280 |
| 837 371 180 326 4670 92,75 92,75 14,0 54,4 -0,l55 10,7 276 |
| 837 426 60 374 4410 83,30 83,30 14,5 56,6 -0,104 20,3 271 |
| 837 426 180 365 4410 83,47 83,30 16,0 57,0 -0,104 22,0 258 |
| 860 482 60 426 3370 70,35 70,35 17,5 58,1 -0,052 (35,7) 241 |
| 849 482 180 424 3370 78,40 77,00 17,5 57,0 -0,104 (64,7) 258 |
| 849 538 60 485 3370 65,10 63,35 22,0 63,7 -0,006 (68,0) 220 |
| 849 538 180 463 3370 64,75 64,75 21,0 62,3 -0,029 (64,3) 223 |
| * Bei 284° C - annähernd an der Spitze der Kurve liegend. |
| Zahlen in Klammern bedeuten Durchschnittswerte für einen faserigen
Bruch - keine Untersuchung auf glatten Bruch. |
Die in den vorstehenden Tabellen zusammengestellten Daten demonstrieren die Wirkung
der chemischen Zusammensetzung, der Temperatur und des Prozentsatzes der Querschnittsverminderung
auf die Härtung des Arbeitsstückes, die Alterung, die Restspannungen, die Zug- und
Biegefestigkeit, die Schlagfestigkeit und die Zugbelastungen des kalt-oder warmgezogenen
und des bei verschiedenen erhöhten Temperaturen gezogenen Materials, nachdem der
Stahl austenitisiert und nach der Erfindung auf verschiedene Temperaturen abgeschreckt
wurde. Es ist zu ersehen, daß die nach der Erfindung behandelten Stähle allgemein
höhere Werte aufweisen für die Festigkeit, die Härte und die Elastizität, gemessen
an der Dehnung und der Veränderung des Querschnitts (»Einschnürung«). Es ist ferner
zu ersehen, daß die Werte, besonders die Festigkeitswerte, wachsen, wenn die Ziehtemperatur
auf einen Höchstwert ansteigt, der in den Temperaturbereich von 93,3 bis 482° C
fallen kann. Eigenschaften wie die Zugbelastung und der Verformungsfaktor werden
verbessert, wenn die Ziehtemperatur ansteigt. Die obige Beziehung gilt auch für
das Material, das nach dem Ziehen auf Raumtemperatur abgeschreckt wie auch luftgekühlt
wurde.
-
Mit Hilfe einer weiteren Abwandlung werden Verbesserungen der physikalischen
und mechanischen Eigenschaften und Stähle mit neuen und anderen Eiaenschaften erhalten,
wenn der Stahl in der Wärmebehandlungsstufe nach dem Austenitisieren und Abschrecken
angelassen wird, bevor die Querschnittsverminderung bei erhöhter Temperatur erfolgt.
Die Methode der Austenitisierens, des raschen Abkühlens des Stahls von der Austenitisierungstemperatur
aus auf ungefähr Raumtemperatur, etwa durch Abschrecken des Stahls in Öl oder Wasser,
des Anlassens des austenitisierten Stahls und der darauffolgenden Querschnittsverminderung
des austenitisierten und angelassenen Stahls bei erhöhter Temperatur oberhalb von
93,3° C, jedoch unterhalb der jeweiligen Stahlzusammensetzung entsprechenden unteren
Umwandlungstemperatur und vorzugsweise bei einer Temperatur innerhalb des Bereiches
von 232 bis 454° C führt zu einem einfachen und wirksamen Verfahren, das bei der
sich an das Heißwalzen anschließenden Fertigverarbeitung des Stahls Anwendung finden
kann und das die Erzeugung eines weiten Bereiches von physikalischen und mechanischen
Eigenschaften ermöglicht, der bisher mit den Stählen der entsprechenden chemischen
Zusammensetzung nicht erhalten werden konnte. Einige der wichtigeren, bei den in
der beschriebenen Weise behandelten Stählen erzielten Verbesserungen sind die höhere
Elastizität im oben angegebenen Sinne und die Schlagfestigkeit, die in dem Stahl
bei gleichwertigen Festigkeiten erzeugt wurden.
-
Der Ausdruck »Austenitisierung« soll die übliche Bedeutung haben wie
bereits beschrieben. Der austenitisierte Stahl wird danach angelassen, indem er
auf eine Temperatur erhitzt wird, die unterhalb der unteren Umwandlungstemperatur
liegt und vorzugsweise bei einer Temperatur innerhalb des Bereiches
von
93,3 bis 650° C, wobei vorzugsweise das Anlassen durch Erhitzen des austenitisierten
und abgeschreckten Stahls auf eine Temperatur innerhalb des Bereiches von 204 bis
482° C vorgenommen wird. Der angelassene Stahl kann auf Raumtemperatur abgekühlt
und danach auf die bei der Querschnittsverminderungsstufe, die in der erwähnten
Weise bei erhöhter Temperatur durchzuführen ist, erforderliche Temperatur erneut
erhitzt werden, oder der Stahl kann direkt von der Anlaßtemperatur aus auf die Temperatur
dieser Stufe gebracht werden.
-
Im folgenden ist die praktische Durchführung der Erfindung beschrieben,
die den Einffuß des Anlassens des Stahls bei verschiedenen Temperaturen innerhalb
des Bereiches von 93,3 bis 600° C und den Einfluß der Temperatur auf die im Stahl
entwickelten Eigenschaften umfaßt, wenn die austenitisierten, abgeschreckten und
angelassenen Stähle durch die Form gezogen werden, um eine Verminderung des Querschnitts
zu bewirken, wobei der Stahl eine erhöhte Temperatur innerhalb des genannten Bereiches
besitzt. Verfahren Die heißgewalzten Stahlstangen (Stahl 1018) werden durch Ätzen
in Schwefelsäure entzundert und mit einem Rostschutzüberzug versehen. Hierbei besitzt
Kalk den Vorzug, die Bildung eines dichten Zunders in einer normalen Ofenatmosphäre
bei erhöhten Temperaturen zu verhindern. Das ganze heißgewalzte, geätzte und gekalkte,
nach der Lehre der Erfindung zu behandelnde Stangenmaterial wurde in einem elektrischen
Hochleistungsofen auf die Austenitisierungstemperatur (370° C) erhitzt. Selbstverständlich
können auch andere Einrichtungen zum Erhitzen der Stähle auf die Austenitisierungstemperatur
verwendet werden. Zum Abschrecken der auf die Austenitisierungstemperatur erhitzten
Stähle wurden diese in ein Ölbad getaucht. Es versteht sich, daß auch andere Mittel
zum raschen Abkühlen des austenitisierten Stahls auf die Raumtemperatur verwendet
werden können, von denen einige im Handel-bekannt sind.
-
Zum Anlassen wurden die austenitisierten und abgeschreckten Stähle
in einem geeigneten Wärmebehandlungsofen erneut erhitzt, und zwar auf eine Temperatur
innerhalb des Bereiches von 93,3 bis 600° C, wie aus den in den nachstehenden Tabellen
zusammengestellten Daten zu ersehen ist.
-
Die austenitisierten, abgeschreckten und angelassenen Stahlstangen
können von der Anlaßtemperatur auf die bei der Ziehstufe erwünschte Temperatur zum
Ziehen abgekühlt werden. Nach den zur Erläuterung der praktischen Durchführung der
Erfindung gegebenen Daten wurde der Stahl auf ungefähr Raumtemperatur abgekühlt
und danach von dieser aus in einem Gasofen auf die bei der Ziehstufe erwünschten
Temperaturen erneut erhitzt. Vor dem Ziehen wurden die Stahlstangen mit einer geeigneten
Ziehmischung geschmiert.
| Tabelle IV |
| Stahl C-1018, austenitisiert durch Erhitzen auf 871° C, in
Öl abgeschreckt, angelassen bei 204° C. Gezogen |
| zu einer Querschnittsverminderung von 17,2%, nach dem Ziehen
in Luft gekühlt |
| Behandlungsweise Schlag- Dehnung Querschnitts- Ver- Izod Härte |
| Zugfestigkeit auf 35,56 mm änderung |
| bzw. Ziehtemperatur festigkeit formungs- Schlagzahl (Vickers) |
| Meßlänge (Einschnürung) faktor 21° C MR |
| ° C kg/mm2 kg/ mm2 °/o °/o |
| Heiß gewalzt, nicht |
| gezogen ........ 47,86 32,81 36,0 67,9 -f-0,021 87,0 151 |
| Abgeschreckt, nicht |
| gezogen ........ 114,80 76,30 11,5 22,6 -0,400 17,0 371 |
| Heiß gewalzt, abge- |
| schreckt und an- |
| gelassen bei |
| 204° C, nicht ge- |
| zogen .......... 76,82 52,50 19,5 55,6 -0,240 43,0 285 |
| 1100 C ........... 96,60 96,25 9,5 42,8 -I-0,040
8,7 343 |
| 204° C ........... 86,10 86,10 14,5 62,0 -0,110 (47,3)
* 296 |
| 3070 C ........... 103,25 103,25 9,0 46,1 -I-0,052
8,7 356 |
| 482°C ........... 67,90 60,90 17,5 68,3 -f-0,023 (61,3)
* 226 |
| * Durchschnittswerte für einen faserigen Bruch - keine Untersuchung
auf glatten Bruch. |
Aus der Tabelle IV sind die Verbesserungen der Zugfestigkeit, der Schlagfestigkeit
und der Härte der nach der Erfindung behandelten Stähle gegenüber den entsprechend
austenitisierten, abgeschreckten und angelassenen und bei Raumtemperatur auf das
gleiche Kaliber gezogenen Stähle klar zu erkennen. Im allgemeinen werden die gleichen
Verbesserungen erhalten, ganz gleich, ob der Stahl nach dem Ziehen luftgekühlt oder
abgeschreckt wird. Die Duktilität, gemessen in Prozent der Dehnung und der Änderung
des Querschnitts (»Einschnürung«) wird bei der Querschnittsverminderung im warmen
Zustand verbessert gegenüber dem Kaltziehen der austenitisierten, abgeschreckten
und angelassenen, sowohl luftgekühlten wie auch abgeschreckten Stähle. Die Restspannung,
gemessen an der Verformungsspannung, wird gleichfalls, vorwiegend jedoch bei den
hochangelassenen, abgeschreckten Stählen, wie beispielsweise beim C-1018-Stahl,
verbessert. Die Izod-Schlagzahl wird bei den luftgekühlten wie auch bei den abgeschreckten
Stählen verbessert, die nach der Austenitisierung angelassen wurden.
-
Es hat sich gezeigt, daß noch andere und wünschenswertere Stahlprodukte
mit Hilfe einer weiteren Abwandlung der kombinierten Wärmebehandlung vor der Querschnittsverminderung
bei erhöhter Temperatur erhalten werden können, wobei der heißgewalzte Stahl durch
eine Kombination von Verfahrensstufen
geführt wird, die das Warmbadhärten
des heißgewalzten Stahls und das darauffolgende Ziehen auf das gewünschte Kaliber
umfaßt, während der Stahl eine Temperatur innerhalb des Bereiches von 93,3° C bis
zu der der jeweiligen Stahlzusammensetzung entsprechenden unteren Umwandlungstemperatur
und vorzugsweise eine Temperatur innerhalb des Bereiches von 232 bis 650° C aufweist.
Die Kombination der Verfahrensstufen, die das Warmbadhärten des Stahls und die darauffolgende
Querschnittsverminderung bei erhöhter Temperatur umfaßt, führt zur Erzeugung von
Stählen, die durch höhere Festigkeit und Härte gegenüber den Stählen der entsprechenden
chemischen Zusammensetzung gekennzeichnet sind, welche letztgenannten eine gleiche
Querschnittsverminderung bei einer entsprechenden erhöhten Temperatur, jedoch ohne
vorheriges Warmbadhärten, erfahren haben, und gegenüber den Stählen, die zwar warmbadgehärtet,
jedoch kaltgezogen wurden. Dieser Zyklus kann wie folgt abgewandelt werden: Der
Stahl kann warmbadgeliärtet werden, worauf ein Anlassen folgt. Danach kann der Stahl
bei erhöhten Temperaturen gezogen werden.
-
Der Ausdruck »Warmbadhärtung« wird in dem gleichen Sinne wie in der
Industrie verwendet. Kurz gesagt, soll sich die Warmbadhärtung auf ein Wärmebehandlungsverfahren
beziehen, bei dem der Stahl auf eine Temperatur erhitzt wird, die oberhalb des Umwandlungsbereiches
liegt, d. h. auf eine Temperatur zum Austenitisieren, worauf eine Abschreckung in
einem Medium folgt, das in dem oberen Teil des Temperaturbereiches der Martensitbildung
(Ms) oder etwas darüber gehalten wird, in welchem Medium der Stahl verbleibt, bis
die Temperatur des Stahls im wesentlichen gleichmäßig ist. Danach darf der Stahl
durch den Temperaturbereich der Martensitbildung hindurch abkühlen.
-
Nachstehend wird das erfindungsgemäße Verfahren unter Verwendung der
Stahlsorte 4140, die bereits erwähnt wurde, beschrieben.
-
Die heißgewalzten Stangen werden so, wie sie erhalten werden, durch
Ätzen in Schwefelsäure entzundert und gekalkt, um ein Rosten zu verhindern. Selbstverständlich
können auch andere Mittel für die Vorbereitung des Stahls zum Ziehen verwendet werden.
Danach wurde das geätzte und gekalkte Stangenmaterial in einem geeigneten Ofen etwa
45 Minuten lang auf eine Temperatur von 843° C erhitzt. Es versteht sich, daß die
Zeit des Erhitzens um mehr als 5 Minuten überschritten und auf 60 Minuten und mehr
ausgedehnt werden kann. Danach wurde der austenitisierte Stahl in einem geeigneten
Mittel, etwa einem Salzbad, abgeschreckt, das 3 Minuten lang auf einer Temperatur
von ungefähr 318° C gehalten wurde. Diese Temperatur liegt etwas unter dem Martensitbildungspunkt.
Es versteht sich, daß die Zeit und die Temperatur geschätzt oder aus den Tabellen
und den vorliegenden technischen Daten errechnet werden können, die als Leitfaden
dienen können, da in der Technik üblicherweise die Prüfungsergebnisse repräsentativer
Muster verlangt werden, um zu bestimmen, wann die Umwandlung beendet ist, da jede
Stahlschmelze in der Zusammensetzung und anderen Faktoren veränderlich ist.
-
Der warmbadgehärtete Stahl wird nochmals auf die beim Ziehen erwünschte
Temperatur erhitzt. Auf die Oberfläche des warmbadgehärteten Stahls wird eine geeignete
Mischung aufgetragen, die das Ziehen des Stahls durch die Form bei der erhöhten
Temperatur fördert. Bei der Ermittlung der nachstehend aufgeführten Daten wurde
eine Querschnittsverminderung durch Ziehen bei erhöhter Temperatur durchgeführt,
wobei der 17,46-mm-Rundstahl Nr. 4140 eine 19,9o/oige Querschnittsverminderung erhielt.
-
Die in dem Stahl durch das beschriebene Verfahren entwickelten Eigenschaften
sind in der nachstehenden Tabelle V enthalten. Die Vorteile des Abschreckens nach
dem Ziehen im Vergleich zur Luftkühlung scheinen in erster Linie auf der Verringerung
der Restspannung zu beruhen, besonders, wenn eine Temperatur in dem oberen Bereich,
vorzugsweise oberhalb von 371° C, in der bei erhöhter Temperatur durchgeführten
Querschnittsverminderung angewendet wird. Als Ergebnis brauchen die Daten für die
Warmbadhärtung, auf die ein Ziehen bei erhöhter Temperatur und Abschrecken des gezogenen
Stahls folgt, nicht angeführt zu werden. Es versteht sich, daß ähnliche Eigenschaften,
ausgenommen niedrigere Restspannung, durch Abschrekken des Stahls in öl oder
Wasser nach der Warmziehstufe erhalten werden.
-
In der nachstehenden Tabelle V werden Vergleiche angestellt zwischen
den Werten, die mit nach der Erfindung behandelten Stählen erhalten werden, und
dem heißgewalzten Stahl, der kalt auf das gleiche Kaliber gezogen wurde, sowie dem
heißgewalzten Stahl, der durch Ziehen bei erhöhter Temperatur, jedoch ohne vorheriges
Warmbadhärten des Stahls durch plastisches Verformen im Querschnitt vermindert wurde.
| Tabelle V |
| Stahl 4140, austenitisierend geglüht bei 843° C und abgeschreckt
auf 318° C für 180 Sekunden. Gezogen mit |
| einer 19,9o/oigen Querschnittsverminderung. Nach dem Ziehen
luftgekühlt |
| Behandlungsweise Zug- Zug- Schlag- Querschnitts- Dehnung änderung
Härte |
| bzw. Ziehtemperaturen kraft festigkeit festigkeit (Einschnürung)
(Vickers) |
| C kg kg/mm2 kg/mm2 % "/o S MR I C |
| Heiß gewalzt ................ - 98,00 74,02 15,0 42,8 310 307
301 |
| Kalt gezogen ................ 8300 112,00 107,10 9,0
48,9 324 330 324 |
| Bei erhöhter Temperaturgezogen* 6875 136,50 133,87 10,0 36,7
389 402 1 402 |
| Abgeschreckt, in öl auf Raum- |
| temperatur ..... . ........ - 20.1,40 172,20 12,9 44,1 600
429 ! 468 |
| Warmbadgehärtet ............ - 149,80 90,65 6,4 14,5 458 479
479 |
| 3930 C ...................... 7785 130,55 130,20 12,9
52,1 425 388 352 |
| 5380 C ...................... , 5710 102,20 92,40
21,4 59,5 336 301 298 |
| * Temperaturwerte an ungefähr der Spitze der Kurve. |
Dieser Zyklus kann abgewandelt werden durch Einführen einer Anlaßstufe
zwischen dem Warmbadhärten und dem Ziehen bei erhöhter Temperatur. Aus den gegebenen
Resultaten ist zu ersehen, daß Verbesserungen der Festigkeit und der Härte erhalten
werden, wenn die Stähle nach dem erfindungsgemäßen Verfahren behandelt werden, im
Vergleich zur Querschnittsverminderung bei erhöhter Temperatur allein und gegenüber
kaltgezogenen Stählen mit oder ohne vorheriges Warmbadhärten.
-
Bisher umfaßte die Wärmebehandlung vor der Querschnittsverminderung
bei erhöhter Temperatur die Stufe der Austenitisierung des Stahls. Es hat sich gezeigt,
daß weitere neue und verbesserte physikalische und mechanische Eigenschaften erhalten
werden können, wenn der Stahl in einer Wärmebehandlungsstufe normalisiert wird,
bevor das Ziehen des Stahls auf einen kleineren Querschnitt erfolgt, wobei der Stahl
eine Temperatur innerhalb des Bereiches von 93,3° C bis zu der der jeweiligen Stahlzusammensetzung
entsprechenden unteren Umwandlungstemperatur und vorzugsweise eine Temperatur innerhalb
des Bereiches von 121 bis 510° C aufweist. Die Kombination der Stufen, die ein Normalisieren
vor der Stufe der Querschnittsverminderung bei erhöhter Temperatur umfaßt, beseitigt
die unendlichen Variationen der Eigenschaften heißgewalzter Stähle und ermöglicht
die Erzeugung von Stahlbarren, -stangen u. dgl. mit Eigenschaften größerer Gleichförmigkeit
von Barren zu Barren aus den einzelnen Schmelzen. Eine weitere wichtige Verbesserung
des erfindungsgemäßen Verfahrens stellt die Produktion von Stählen dar, die eine
bessere Duktilität besitzen, während die hohen Festigkeiten des Stahls erhalten
bleiben. Weiterhin hat sich gezeigt, daß bei erhöhter Temperatur einer Querschnittsverminderung
unterzogene Barren nach dem Normalisieren eine bemerkenswert verbesserte Bearbeitungsfähigkeit
aufwiesen.
-
Der Ausdruck »normalisieren« soll eine Wärmebehandlung des Stahls
umfassen, bei der die Temperatur des Stahls über die der Stahlzusammensetzung entsprechende
Umwandlungstemperatur hinaus erhöht wird, wonach der Stahl auf erhöhte Ziehtemperatur
oder auch auf die Raumtemperatur abgekühlt werden kann, wonach eine erneute Erhitzung
auf die gewünschte Ziehtemperatur folgen kann. Die entsprechende obere Umwandlungstemperatur
der jeweiligen Stahlzusammensetzung fällt im allgemeinem in den Temperaturbereich
von ungefähr 593 bis 650° C.
-
Nachstehend wird das erfindungsgemäße Verfahren unter Verwendung einer
repräsentativen Stahlsorte, wie 1018, beschrieben, die bereits definiert wurde.
Das gesamte heißgewalzte, geätzte und gekalkte Barrenmaterial wurde in einem elektrischen
Hochleistungsofen auf die Normalisierungstemperatur erhitzt. Selbstverständlich
können bei der Durchführung der Erfindung auch andere Einrichtungen zum Erhitzen
des Stahls auf die Normalisierungstemperatur verwendet werden. Das normalisierte
Barrenmaterial wurde auf Raumtemperatur abgekühlt und danach auf die Ziehtemperatur
erhitzt, wenn das Ziehen bei erhöhter Temperatur innerhalb des erfindungsgemäßen
Bereichs durchgeführt wurde.
-
Es ist nicht erforderlich, den Stahl von der Normalisierungstemperatur
auf die Raumtemperatur abzukühlen und danach erneut auf die gewünschte erhöhte Temperatur
für die entsprechende Querschnittsverminderung zu erhitzen. Statt dessen kann der
Stahl im gewünschten Ausmaß auf die erhöhte Ziehtemperatur oder auf einen Punkt
unterhalb der Ziehtemperatur abgekühlt und erneut auf die gewünschte Temperatur
der Querschnittsverminderungsstufe erhitzt werden, wobei ein Stahl mit normalisiertem
Gefüge nach der Querschnittsverminderung erzeugt wird. Obwohl die Daten durch Ziehen
des Stahls durch ein Zieheisen ermittelt wurden, versteht es sich, daß jede andere.Einrichtung
verwendet werden kann, die eine Querschnittsverminderung bewirkt. Das normalisierte
Barrenmaterial wurde zum Ziehen in einem Gasofen erneut erhitzt, wobei vor dem Ziehen
auf die Metallflächen ein geeignetes Zieh-Schmiermittel aufgetragi;n wurde. Zum
Normalisieren wurde die Stahlsorte 1018 auf ungefähr 900° C erhitzt.
-
Die in der folgenden Tabelle VI enthaltenen Daten wurden willkürlich
gewählt, um die Verbesserung der angeführten Eigenschaften zu zeigen, die beim Ziehen
der Stähle bei erhöhter Temperatur ohne vorheriges Normalisieren und-nach dem Normalisieren
erhalten wurden. Die Daten lassen die mechanischen und physikalischen l;igenschaften
der heißgewalzten Stähle, der bei- Raumtemperatur auf gleiches Kaliber gezogenen
Stähle, der bei erhöhter Temperatur gezogenen gleichen Stähle und derselben Stähle
'erkennen, die vor dem Kaltziehen oder Ziehen bei erhöhter Temperatur normalisiert
wurden. Die letztgenannten stellen, die verbesserte Form praktischer Durchführung
der Erfindung dar. Das Ausmaß der Querschnittsverminderung wurde möglichst gleichgehalten,
wobei die Querschnittsverminderung bei erhöhter Temperatur bei verschiedenen Temperaturen
innerhalb des',' Bereichs von 93,3° C bis zu der der jeweiligen Stahlzusammensetzung
entsprechenden unteren Umwandlungstemperatur durchgeführt wurde.
-
a.
| Tabelle VI |
| Stahl C-1018, gezogen mit einer Querschnittsverminderung von
17,2%, nach dem Ziehen auf Raumtempe- |
| ratur luftabgekühlt |
| Zug- Schlag- Dehnung (auf Querschnitts- Ver- Izod- Härte |
| Verfahren festi g keit festi g keit Meßlänge) 35,56
mm (Einschnürung) änderung faformenktor g s- Schlagzahl 21C (Vickers) MR |
| o/o oho |
| kg/mmz kg/mm2 |
| Heiß gewalzt ........ 47,86 . 32,81 36,0 67,9 -I-0,021 87,0
151 |
| Kalt gezogen ........ 72,10 72,10 13,0 52,1 -0,003 23,0 223 |
| Gezogen bei erhöhter |
| Temperatur ....... 81,37(a) 81,37(a) 27,5(b) 58,6(')
-0,001 11,7e> 266 |
| bis -0,184 |
| Noten am Schluß der Tabelle. |
| Tabelle VI (Fortsetzung) |
| Dehnung (auf Querschnitts- |
| Zug- Schlag- Ver- Izod- Härte |
| Meßlänge) änderung |
| Verfahren festigkeit Festigkeit formungs- Schlagzahl (Vickers) |
| 35,56 mm (Einschnürung) faktor 21° C |
| MR |
| kg/mm$ kg/mmE °/o °/o |
| Normalisiert, heiß ge- |
| walzt ............. 48,30 35,70 34,0 68,6 0,021 (83,3) 164 |
| Normalisiert, kalt ge- |
| zogen ............. 73,50 73,50 13,0 52,1 -f-0,034 9,3 213 |
| Normalisiert, gezogen |
| bei erhöhter Tempe- |
| ratur ............. 85,75(d) 85,75(d) 27,0(e) 59,2(e)
-0,006 18,3 271 |
| bis -0,218 |
| Zahlen in Klammern bedeuten Durchschnittswerte für einen faserigen
Bruch - keine Untersuchung auf glatten Bruch. |
| (a) Gezogen bei 285° C. (c) Gezogen bei 232°C. (e) Gezogen
bei 490°C. |
| (b) Gezogen bei 538° C. (d) Gezogen bei 260°C. |
Die angegebenen Daten lassen klar die verbesserte Zugfestigkeit und die Schlagfestigkeit
erkennen, die durch die Kombination einer Normalisierungsstufe vor dem Ziehen des
Stahls durch ein Zieheisen mit einer Querschnittsverminderung bei erhöhter Temperatur
erreicht werden. Die Verbesserungen zeigen sich durch den Vergleich mit gleichwertigen
Querschnittsverminderungen derselben Stähle bei Raumtemperatur nach der gleichwertigen
Normalisierungsstufe oder durch den Vergleich mit dem Ziehen derselben Stähle durch
ein querschnittsverminderndes Zieheisen, wobei der Stahl eine in gleichem Maße erhöhte
Temperatur aufweist, jedoch vorher nicht normalisiert wurde.
-
Obwohl in der Tabelle nicht aufgeführt, besteht eine der Eigenschaften
des Stahls, die durch die Kombination der Normalisierung und der Querschnittsverminderung
bei erhöhter Temperatur bemerkenswert verbessert wurde, in der Bearbeitbarkeit des
Stahls. Das Normalisieren und das Ziehen bei erhöhter Temperatur verbessert die
Bearbeitbarkeit des Stahls wesentlich im Vergleich zu Stählen, die bei gleicher
erhöhter Temperatur ohne vorheriges Normalisieren gezogen werden. Außerdem werden
offenbar die Festigkeiten aufrechterhalten, während die Duktilität der normalisierten
und bei erhöhter Temperatur gezogenen Stähle verbessert wird im Vergleich zu den
Werten, die bei der Querschnittsverminderung bei der erhöhten Temperatur allein
erhalten werden, wenn der Werkstoff im warmen Zustand einer querschnittsvermindernden
plastischen Verformung unterzogen wurde. Eine Eigenschaft, die nicht so offen zutage
tritt, ist die bemerkenswerte Verbesserung der Gleichförmigkeit der Eigenschaften
von Barren zu Barren von Wärmebehandlung zu Wärmebehandlung.
-
Im allgemeinen vermindern sich die Zugbelastung und die Restspannung,
während die Izod-Schlagzahl sich mit dem Ansteigen der Temperatur des Stahls bei
der Querschnittsverminderung verbessert. Vom Standpunkt der Festigkeitswerte aus,
wie Zugfestigkeit, Schlagfestigkeit u. dgl., haben sich bei allen Stählen, die nach
dem erfindungsgemäßen Verfahren behandelt wurden, Höchstverbesserungen ergeben,
wenn die Querschnittsverminderung bei erhöhter Temperatur durchgeführt wurde, wobei
der Stahl eine Temperatur innerhalb des Bereiches von 204 bis 400° C aufweist und
wobei es zum Erzielen von Gesamtverbesserungen der Eigenschaften erwünscht ist,
eine Temperatur innerhalb des Bereiches von 121 bis 510° C anzuwenden.
-
Die Wärmebehandlung zum Ausglühen des Stahls vor der Querschnittsverminderung
bei erhöhter Temperatur erzeugt einen Stahl mit noch anderen physikalischen und
mechanischen Eigenschaften. Es hat sich gezeigt, daß durch die Kombination, die
das Ausglühen des Stahls vor dem Ziehen des Stahls umfaßt, nicht nur eine Verbesserung
der Gleichförmigkeit der Eigenschaften und der physikalischen und mechanischen Merkmale
des Stahls ermöglicht wird, sondern daß der Stahl noch weiterhin verändert werden
kann, wobei in einigen Fällen eine Verbesserung der physikalischen und mechanischen
Eigenschaften erfolgt, wie beispielsweise der Duktilität, der Restspannung, der
Kraft, die zum Ziehen des Stahls durch das Zieheisen erforderlich ist, und solcher
Festigkeitsmerkmale wie Zugfestigkeit, Biegefestigkeit, Schlagfestigkeit u. dgl.
Die Bearbeitbarkeit der Stähle und solche Eigenschaften wie Zugfestigkeit, Streckgrenze,
Proportionalitätsgrenze, Schlagfestigkeit und Härte werden recht günstig beeinflußt,
wenn der Stahl in der Stufe der Querschnittsverminderung bei erhöhter Temperatur
durch ein Zieheisen bei einer Temperatur innerhalb des Bereiches von 232 bis 454°
C gezogen wird. Es hat sich gezeigt, daß selbst innerhalb dieses besonderen Temperaturbereiches
die Zugfestigkeit und die Streckgrenze sowie die Proportionalitätsgrenzen auf einen
Höchstwert gebracht werden, wenn die Querschnittsverminderung bei erhöhter Temperatur
unter Einhalten einer Temperatur des Stahls innerhalb des Bereiches von 232 bis
315° C durchgeführt wird, während bemerkenswerte Verbesserungen der plastischen
Eigenschaften des Stahls, wie Dehnung, Einschnürung und Schlagfestigkeit, auf einen
Höchstwert gebracht werden, wenn die Stufe der Querschnittsverminderung bei erhöhter
Temperatur unter Einhalten einer Stahltemperatur innerhalb des Bereiches von 315
bis 454° C durchgeführt wird. Außer den angeführten Verbesserungen der physikalischen
und mechanischen Eigenschaften des Stahls stellt die Querschnittsverminderung bei
erhöhter Temperatur einen Weg dar, mit dessen Hilfe die in den Stahlprodukten entwickelten
Festigkeitsmerkmale unter einer wünschenswerten Kontrolle gehalten werden können.
Wird beispielsweise ein Stahl durch ein Zieheisen gezogen, um den Querschnitt zu
vermindern, während der Stahl eine Temperatur oberhalb
von 343°
C und vorzugsweise oberhalb von 454° C aufweist, die jedoch unterhalb der der jeweiligen
Stahlzusammensetzung entsprechenden unteren Umwandlungstemperatur liegt, so kann
die Größe der Restspannung im Stahl wesentlich vermindert und die Art der Restspannung
im Stahl geregelt werden, wobei Stahlprodukte erzeugt werden, die in hohem Ausmaß
verbesserte Verformungsmerkmale und eine höchst erwünschte Verteilung der Spannungen
über den Querschnitt des Stahls hinweg besitzen.
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Die bemerkenswerte Verminderung der Verwerfungswerte, die erhalten
werden, wenn der Stahl bei erhöhter Temperatur der Querschnittsverminderung durch
plastische Verformung unterzogen wird, gestattet die Erzeugung von Stahlprodukten
mit verbesserten physikalischen und mechanischen Eigenschaften, wobei die Restspannungswerte
so niedrig oder niedriger sind als die Werte, die bisher bei der Anwendung von Wärmebehandlungen
oder Spannungsbehebungsstufen nach dem Ziehen oder ähnlichen Verfahren erhalten
werden konnten. Es wurde nach dem erfindungsgemäßen Verfahren möglich, Stahlerzeugnisse
zu liefern, die in den Oberflächenteilen des Stahls Druckspannungen im Gegensatz
zu Zugspannungen aufweisen, wenn der Stahl durch ein Zieheisen zur Verminderung
des Querschnitts bei einer Stahltemperatur gezogen wird, die oberhalb von 426° C,
jedoch unterhalb der der jeweiligen Stahlzusammensetzung entsprechenden unteren
Umwandlungstemperatur liegt, und wenn der Stahl fast unmittelbar nach der Querschnittsverminderung
rasch auf die Raumtemperatur abgekühlt wird, etwa durch Abschrecken in Wasser oder
Öl. Die Erzeugung von hohen Druckspannungen in den Oberflächenteilen des Stahls
ist erwünscht, um die Torsionsermüdungswerte des Stahls bei irgendeiner besonderen
Festigkeitsstufe zu erhöhen und um den beispielsweise durch Entstehen von Rissen
verursachten Ausschuß bei der Herstellung von Teilen aus den erzeugten Stählen zu
vermindern.
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Wird nach der Erfindung die Stufe der Querschnittsverminderung bei
erhöhter Temperatur mit der Stufe des Ausglühens des Stahls vor der erwähnten Querschnittsverminderung
bei erhöhter Temperatur kombiniert, so werden im Stahl noch weitere und wesentliche
Eigenschaften erzeugt. Die eine der wichtigen Verbesserungen, die nicht ohne weiteres
durch einen Vergleich von Eigenschaften der Stähle demonstriert werden kann, besteht
in der Möglichkeit, eine größere Gleichförmigkeit der Eigenschaften von Barren zu
Barren von Wärmebehandlung zu Wärmebehandlung zu erhalten, zum Unterschied von den
vielfach schwankenden Eigenschaften heißgewalzter Stahlbarren. Ein weiterer wichtiger
Vorteil, der mit der beschriebenen Kombination von Stufen gegenüber dem Kalt- oder
Warmziehen ohne vorheriges Ausglühen erhalten werden kann, besteht in der bemerkenswerten
Verbesserung der Duktilität des Stahls mit normalisiertem Gefüge und in der wesentlich
verbesserten Bearbeitbarkeit. Diese Verbesserungen werden ermöglicht, obwohl die
hohen, beim Warmziehen entwickelten Festigkeitseigenschaften erhalten bleiben.
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Der hier benutzte Ausdruck »Ausglühen« soll die in der Stahlindustrie
übliche Bedeutung haben. Er umfaßt das Erhitzen des Stahls auf die für die Stahlzusammensetzung
geeignete Ausglühtemperatur, worauf ein langsames Abkühlen auf die Raumtemperatur
folgt. Bei der praktischen Durchführung kann der Stahl von der Ausglühtemperatur
auf die gewünschte Ziehtemperatur abgekühlt werden. Andererseits kann der Stahl
von der Ausglühtemperatur auf eine Temperatur unterhalb der erhöhten Ziehtemperatur
abgekühlt werden. Nach diesem Verfahren müßte der ausgeglühte Stahl erneut auf die
gewünschte erhöhte Ziehtemperatur erhitzt werden. In jedem Falle wird in dem Verarbeitungsprodukt
oder in dem Produkt, bei dem eine solche Verarbeitung den Stahl kaltverfestigt,
ein Glühgefüge geschaffen. Es kann ein Ausglühen unterhalb der Umwandlungstemperatur
angewendet werden, wobei der Stahl auf eine Temperatur kurz unterhalb der Umwandlungstemperatur
erhitzt wird, oder der Stahl kann eine volle Ausglühbehandlung erhalten, wobei er
über die Umwandlungstemperatur hinaus erhitzt und langsam abgekühlt wird.
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Diese Phase des erfindungsgemäßen Verfahrens wird an Hand der repräsentativen
Stahlsorte 1144 behandelt, deren Tiegelanalyse die nachstehend aufgeführten Hauptbestandteile,
außer Eisen, zeigte: Kohlenstoff ........... 0,45% Mangan ...............
1,510/0 Phosphor ............. 0,0180/0 Schwefel .............. 0,28'/o
Silizium ............... 0,220/0 Verfahren Die heißgewalzten Stahlbarren
wurden durch Ätzen in Schwefelsäure entzundert und gekalkt, um ein Rosten zu verhindern.
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Das heißgewalzte, gesättigte und gekalkte, nach dem erfindungsgemäßen
Verfahren behandelte Barrenmaterial wurde in einem geeigneten Glühofen auf die Ausglühtemperatur
erhitzt, wobei ein elektrischer Hochleistungsofen verwendet wurde. Der Stahl 1144
wurde bei einer Temperatur von 788° C ausgeglüht, und zwar nach den in der Stahlindustrie
angewendeten üblichen Verfahren. Danach wurde der ausgeglühte Stahl, wie bereits
beschrieben, langsam auf Raumtemperatur abgekühlt.
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Das ausgeglühte Barrenmaterial wurde in einem geeigneten Ofen, etwa
einem Gasofen, erneut auf die Ziehtemperatur erhitzt. Vor dem Ziehen wurden die
Stahlbarren geschmiert. Die Querschnittsverminderung wurde im Falle des Stahls 1144
durch Ziehen des Stahls durch ein übliches Zieheisen durchgeführt.
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Die nachstehende Tabelle VII zeigt die Veränderungen, die bei den
Werten erfolgten, die für die verschiedenen Stähle auf Grund der verschiedenen Ziehtemperaturen
erhalten wurden, nachdem die Stähle in einer vorhergehenden Wärmebehandlung voll
ausgeglüht wurden. Die aufgeführten Daten lassen daher die Verbesserung der physikalischen
und mechanischen Eigenschaften des Stahls erkennen, die durch Ziehen des ausgeglühten
Stahls bei erhöhter Temperatur erhalten wurde, im Gegensatz zu den Werten, die durch
Ziehen des gleichen, in derselben Weise ausgeglühten Stahls, um nämlich eine gleichwertige
Querschnittsverminderung, jedoch bei Raumtemperatur zu bewirken, erzielt wurden.
Die zum Ermitteln der Daten angewendete Temperatur gibt ein Bild der Stufe des zwecks
Querschnittsverminderung durchgeführten ausgeglühten Stahls
durch
ein Zieheisen, wobei der Stahl eine Temperatur innerhalb des Bereiches von 93,3°
C bis zti der der jeweiligen Stahlzusammensetzung entsprechenden Umwandlungstemperatur
(593 bis 650° C) und vorzugsweise eine Temperatur innerhalb des Bereiches von 204
bis 482° C aufweist.
| Tabelle VII |
| Stahl C-1144, gezogen mit einer Querschnittsverminderung von
21,601o, nach dem Ziehen luftgekühlt, |
| ausgeglüht bei 788° C |
| Behandlungsweise Zug- Schlag- Querschnitts- Verformungs- Izod-
Härte |
| bzw. Ziehtemperatur festigkeit festigkeit Dehnung änderung
faktor (übliche Schlagzahl (Vickers) |
| (Einschnürung) Ziehform) 21°C C kg/mm kg; mm o/o 0 |
| MR |
| Heiß gewalzt* ....... 75,60 49,35 23,0 46,1 +0,004 32,7 220 |
| Ausgeglüht, |
| heiß gewalzt** .... 60,55 38,50 28,0 40,6 +0,052 (47,7) 167 |
| 93,3° C ............ 78,75 68,25 10,0 36,2 +0,749 11,3
245 |
| 154° C .............. 79,27 72,10 9,5 29,3 +0,692
4,0 253 |
| 226° C .............. 79,80 72,80 9,0 31,7 +0,599 2,3
241 |
| 246° C .............. 83,30 77,35 9,0 34,8 +0,574 4,3
.258 |
| 304° C .............. 88,90 86,10 7,0 29,3 +0,624 1,7
271 |
| 343° C .............. 90,65 88,20 7,0 28,4 +0,610 3,3
276 |
| 410° C .............. 84,00 78,40 12,5 38,0 +0,490 1,0
258 |
| 460° C .............. 75,42 67,20 14,5 40,6 +0,277 2,0
245 |
| 532° C .............. 71,40 59,85 19,5 44,4 +0,057 6,0
220 |
| Nicht gezogen (ohne weitere Behandlung). |
| ** Nicht gezogen. |
| Zahlen in Klammern bedeuten Durchschnittswerte für einen faserigen
Bruch - keine Untersuchung auf glatten Bruch. |
Aus dem Vorstehenden geht hervor, daß mit Hilfe der aus dem Ausglühen und der Ouerschnittsverminderung
bei erhöhter Temperatur bestehenden Kombination der Verfahrensstufen die Festigkeitseigenschaften,
wie sie durch Querschnittsverminderung bei erhöhter Temperatur erreicht werden,
aufrechterhalten werden können, während gleichzeitig die Duktilität der Stähle verbessert
wird. Diese Verbesserungen werden außer der verbesserten Bearbeitbarkeit erhalten
im Vergleich zu dem bei erhöhter Temperatur durch plastisches Verformen im Querschnitt
verminderten, jedoch vorher nicht ausgeglühten Stahl, welche Verbesserungen zusätzlich
zu der größeren Gleichförmigkeit der Eigenschaften von Barren zu Barren im Vergleich
zu den kaltgezogenen heißgewalzten Stählen und selbst im Vergleich zu den bei erhöhter
Temperatur gezogenen heißgewalzten Stählen erhalten werden.
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Der in der Beschreibung benutzte Ausdruck »Barren« soll Stabeisen,
Flacheisen, Röhren, Draht, Stäbe u. dgl. umfassen, die einer Fertigverarbeitung
im kalten Zustand unterworfen werden. Der in Verbindung mit »Querschnittsverminderung«
verwendete Ausdruck »kalt« soll sich auf die Raumtemperaturen beziehen und Temperaturen
bis zu ungefähr 93,3° C umfassen.
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Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren beeinflussen die Temperatur des
Stahls in der Stufe der Querschnittsverminderung bei erhöhter Temperatur, die chemische
Zusammensetzung des Stahls und das Ausmaß der Querschnittsverminderung die Kombination
von Merkmalen und Eigenschaften, die in dem Stahlprodukt entwickelt werden können.
Durch geeignete Wahl der Temperatur, der chemischen Zusammensetzung und der Querschnittsverminderung
ist es möglich, Stähle mit in weitem Umfang veränderlichen physikalischen und mechanischen
Eigenschaften und wahlweise Stahlprodukte zu erzeugen, die erwünschte und niedrige
Spannungseigenschaften besitzen.