DE1179970B - Verfahren zur Waermebehandlung und Verformung von Stahl - Google Patents

Verfahren zur Waermebehandlung und Verformung von Stahl

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DE1179970B
DE1179970B DES55611A DES0055611A DE1179970B DE 1179970 B DE1179970 B DE 1179970B DE S55611 A DES55611 A DE S55611A DE S0055611 A DES0055611 A DE S0055611A DE 1179970 B DE1179970 B DE 1179970B
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steels
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reduction
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Elliot S Nachtman
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    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D8/00Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment

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Description

  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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. .
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.

Claims (7)

  1. Patentansprüche: 1. 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, gekennzeichnet durch die Vereinigung folgender Maßnahmen: a) Stähle, die Perlit in einer Grundmasse freien Ferrits aufweisen und kaltverfestigbar sind sowie bei Verformung zwischen 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.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem plastischen Verformen vorausgehende Wärmebehandlung als Zwischenstufenvergütung durchgeführt wird.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stähle bei der dem plastisehen Verformen vorangehenden Wärmebehandlung auf die Austenisierungstemperatur erhitzt und dann abgeschreckt werden.
  4. 4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Stähle auf eine Temperatur zwischen l00° C und Raumtemperatur abgeschreckt werden.
  5. 5. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Stähle auf eine Temperatur oberhalb der Martensitbildungstemperatur nach Art einer Warmbadhärtung abgeschreckt und unter Aufrechterhaltung des so erreichten Zustandes verformt werden.
  6. 6. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Stähle nach dem Abschrecken bei einer Temperatur unterhalb der unteren Umwandlungstemperatur angelassen werden.
  7. 7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die dem plastischen Verformen vorausgehende Wärmebehandlung als Ausglühen durchgeführt wird. B. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die dem plastischen Verformen vorausgehende Wärmebehandlung als Normalisieren durchgeführt wird. 9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, da.ß die Stähle in Verbindung mit der dem plastischen Verformen vorangehenden Wärmebehandlung angelassen werden. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 884 955, 878 504; deutsche Patentanmeldungen H 34677 VI a/ 18 c (bekanntgemacht am 20. 11. 1952), p 28695 VI a / 18 c / D (bekanntgemacht am 28. 2. 1952); »Werkstoffhandbuch Stahl und Eisen«, 1944, Blatt T 31, S. 1, sowie 1953 (3. Auflage), Blatt T 2, S. 4; D. K. B u 11 e n s , »Steel and its Heat Treatment«, Bd. I, 5. Ausgabe, 1948, S. 232, 234, 235.
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE878504C (de) * 1944-04-22 1953-06-05 Deutsche Edelstahlwerke Ag Verfahren und Anordnung zur Waermebehandlung von Metallteilen, insbesondere Stahl- und Eisenteilen
DE884955C (de) * 1945-01-03 1953-07-30 Oberhuetten Vereinigte Obersch Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Stabstahl

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