DE1258112B

DE1258112B - Unmagnetischer Geschuetzrohrstahl

Info

Publication number: DE1258112B
Application number: DE1965A0050674
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Karl Goete Baggstroem
Original assignee: Bofors AB
Current assignee: Saab Bofors AB
Priority date: 1965-11-03
Filing date: 1965-11-03
Publication date: 1968-01-04
Also published as: BE688719A; CH482026A; SE305544B; GB1158716A

Description

Unmagnetischer Geschützrohrstahl Die vorliegende Erfindung betrifft einen unmagnetischen Geschützrohrstahl.
Zur üblichen Geschützrohrstellung werden gewöhnlich sogenannte Vergütungsstähle verwendet, die beispielsweise folgende Zusammensetzung haben können: 0,3501,C, 1,50/,Cr, 1,50/,Ni und 0,20/,Mo, Rest Eisen mit üblichen akzessorischen Bestandteilen.
Für einen derartigen Stahl liegt die Streckgrenze 00,2) ungefähr bei 85 kp/mm' und die Kerbschlagzähigkeit (K") etwa bei 6 kpm/cm2. Die Zähigkeit ist für ein Geschützrohrmaterial wesentlich, um unter anderem das Risiko für ein sprödes Bruchverhalten bei Rohrkrepierern herabzusetzen.
In letzter Zeit zeigte sich das Bedürfnis, für Kriegsschiffe und insbesondere für Minenräumboote Geschützrohre aus unmagnetischem Material herzustellen, um die Auslösung von Magnetminen zu vermeiden.
Früher war es ausreichend, daß der Schiffsrumpf unmagnetisch war, er konnte z. B. aus Holz hergestellt werden, und die Bewaffnung aus herkömmlichem magnetischem Stahl. Die modernen Magnetminen sind jedoch sehr empfindlich und reagieren auch auf das magnetische Feld, das von Geschützrohren aus magnetischem Material herrührt.
Die Verhältnisse werden weiter dadurch erschwert, daß es praktisch genommen unmöglich ist, die aus konventionellen Vergütungsstählen hergestellten Geschützrohre bleibend und ausreichend zu entmagnetisieren, da eine eventuell durchgeführte Entmagnetisierung durch Abfeuern der Rohre aufgehoben wird und es in der Regel erforderlich ist, das Geschützrohr zur erneuten Entmagnetisierung auszubauen.
Es ist auch nicht möglich, durch Verwendung von elektrischen Spulen die bei und nach dem Abfeuern auftretenden magnetischen Felder zu kompensieren, da die Richtung dieser Felder nicht vorausgesagt werden kann. Als unmagnetisches Material für Geschützrohre haben Bronzen und gleichartige Legierungen sich als unanwendbar erwiesen, da sie auf Grund ihrer zu niedrigen Schmelzpunkte Geschützrohre mit nicht ausreichender Lebensdauer ergeben. Auch die konventionellen austenitischen rostfreien Stähle, z. B. der Qualität 18 Cr/8 Ni, haben sich für die Geschützrohrherstellung als unbrauchbar erwiesen, da ihre Streckgrenze zu niedrig - normal etwa 25 kp/mm- - ist. Eine Erhöhung der Streckgrenze solcher Stähle durch Kaltbearbeitung scheidet aus, weil die Stähle hierdurch magnetisch werden und der Kaltbearbeitungseffekt bei den Temperaturen, die in einem Geschützrohr auftreten, nicht stabil ist.
Es ist bekannt, daß man durch Wahl speziell zusammengesetzter Stähle solche erhalten kann, die unmagnetisch sind und trotzdem gute Streckgrenzwerte ohne Kaltbearbeitung aufweisen, aber alle diese Stähle haben jedoch eine zu niedrige Kerbschlagzähigkeit, um für Geschützrohre verwendet werden zu können.

In nachfolgender Tabelle I wurden eine Anzahl solcher Legierungen zusammengestellt.

Tabelle 1

Stahl- Zusammensetzung, 0/0 Streckgrenze Kerbschlagzähigkeit

Sorte t7012 K" + 20'C

C si Mn Cr Ni V N kp/-2 kp-/cm'

A 0,67 0,13 6,9 4,3 8,8 0,83 - 84,7 3,4

B 0,53 0,30 21,4 14,4 - 1,29 0,20 93,0 2,4

C 0,72 0,33 8,5 4,0 8,4 0,64 - 89,8 2,0

D 0,74 0,24 8,6 3,8 46 0,81 - 95,5 1,3

E 0,70 0,22 8,0 4,4 8:7 0,82 - 89,8 3,0

F 0,70 1,25 10,0 3,8 9,0 1,68 - 86,0 2,3

G 0,68 0,35 21,1 4,8 8,6 0,94 - 93,6 1,3

Die Streckgrenze ö", wurde als diejenige Belastung definiert, bei der eine nichtproportionale Dehnung auftritt, welche 0,2 0/0 der ursprünglichen Länge der Meßstrecke entspricht. Sie wird in kp/mm' angegeben und wurde auf ganz konventionelle Weise ermittelt (s. SIS 112110 [1962]). Die Kerbschlagbiegeversuche wurden mit dem sogenannten V-Probestab nach C h a r p y gemäß einem Verfahren durchgeführt, das völlig mit der Norm SIS 1123 51 (1961) übereinstimmt. Die Kerbschlagzähigkeit wurde bei +20'C bestimmt und die Resultate in kpin/CM2 ange-,geben.

Erfindungsgemäß wurde nun festgestellt, daß die erwähnten Nachteile bei einem für die Herstellung von Geschützrobren bestimmten Stahl dadurch vermieden werden können, daß eine lösungsgeglühte und ausseheidungsgehärtete Stahllegierung folgender Zusammensetzung verwendet wird:

Kohlenstoff .................. 0,50 bis 0,800/,

Silicium ..................... 0,05 bis 0,8011/0

Mangan ..................... 9,0 bis 18,0l)/0

Chrom ..................... 2,0 bis 6,0l)/0

Nickel ...................... 7,0 bis 11,004

Vanadium ................... 0,60 bis 1,00/,

Rest Eisen sowie für diesen Stahltyp normale Verunreinigungen.

Ein solcher Stahl hat die für Geschützrohre erforderlichen hohen Werte der Streckgrenze und der Kerbschlagzähigkeit. Er bleibt unter allen vorkommenden Betriebsverhältnissen stabil unmagnetisch. Weder eine Abkühlung bis auf -190'C noch sehr kräftige Kaltbearbeitung zerstören die unmagnetischen Eigenschaften des Stahles. Es tritt auch als Folgeerscheinung des Abfeuerns der Rohre kein Magnetismus in diesem Stahl auf.
Durchgefühite Versuche haben gezeigt, daß Geschützrohre sich aus diesem neuen Stahl ohne weiteres herstellen lassen und daß diese in jeder Beziehung die hohen Anforderungen erfüllen, die an moderne Geschützrohre gestellt werden.

Man hat auch bereits ganz allgemein vorgeschlagen, für Gegenstände, die nicht magnetisch sein müssen, eine austenitische Stahllegierung folgender Zusammensetzung zu verwenden, deren Kerbschlagzähigkeit nicht bestimmt wurde:

Kohlenstoff .................... 0,3 bis 0,9 %

Silicium ....................... 0,2 bis 2,0010

Mangan ....................... 6,0 bis 20,00#,

Chrom .................... höchstens 8,0 %

Nickel ..................... höchstens 12,0 0/0

Vanadin ...................... 1,0 bis 4,00/,

Es konnte aber nicht vorausgesehen werden, daß sich ein Stahl der für die Erfindung oben angegebenen speziellen Zusammensetzung für die sehr hohen Anforderungen eignet, die an das Material der Geschützrohre hinsichtlich Kerbschlagzähigkeit gestellt werden müssen und daß die unmagnetischen Eigenschaften dieses Materials bei der bestimmungsgemäßen Verwendun- der Geschützrohre unverändert erhalten bleiben.

Die erfindungsgemäß verwendete Legierung kann vorzugsweise folgende Zusammensetzung aufweisen:

Kohlenstoff .................. 0,60 bis 0,700/0

Kiesel ...................... 0,05 bis 0,50010

Mangan ..................... 9,0 bis 13,00/0

Chrom ..................... 4,0 bis 5,0010

Nickel ...................... 8,0 bis 10,00/,

Vanadium ................... 0,70 bis 0,95"/,

Rest Eisen sowie für diesen Stahltyp normale Verunreinigungen.

Einige Beispiele für Eigenschaften erfindungsgemäß angewendeter Stähle gehen aus folgender TabefleII hervor.

Tabelle II

Stahl- Zusanunensetzung, Streckgrenze Kerbschlagzähigkeit

sorte 90.2 K" + 20- C

C si Mn Cr Ni V kpimm2 kpM/CM2

H 0,65 010 93 4,4 8,8 0,85 88,5 7,8

1 0,65 0:08 12,'9 44 88 0,83 87,9 8,0

J 0,67 0346 9,9 4:1 8:7 0,85 87,3 6,7

K 0,69 0,28 10,4 4,2 8,7 0,86 92,2 5,5

Die Stähle wurden einer Lösungsglühbehandlung und Ausscheidungshärtung durch Glühen bei 1150'C während einer Stunde und Abschrecken in Wasser sowie Glühen bei 650'C während 8 bis 10 Stunden und anschließender Abkühlung in Luft unterworfen. Bei einem Vergleich zwischen den Tabellen 1 und II ist deutlich ersichtlich, daß gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellte Stähle mit gleichbleibend hoher Streckgrenze eine wesentlich bessere Kerbschlagzähigkeit aufweisen als in diesem Zusammenhang früher verwendete Stahlsorten.

Claims

Patentansprüche: 1. Verwendung einer lösungsgeglühten und ausscheidungsgehärteten Stahllegierung, bestehend aus 0,50 bis 0,800/, Kohlenstoff, 0,05 bis 0,800/, Silicium, 9,0 bis 18,0 % Mangan, 2,0 bis 6,0 11/0 Chrom, 7,0 bis 11,0 "/, Nickel, 0,60 bis 1,0 11/0 Vanadium, Rest Eisen sowie für diesen Stahltyp normale Verunreinigungen als Werkstoff für Geschützrohre.
2. Verwendung einer Stahllegierung nach Anspruch 1, bestehend aus 0,60 bis 0,70 % Kohlenstoff, 0,05 bis 0,50 "/, Silicium, 9,0 bis 13,0 0/0 Mangan, 4,0 bis 5,0 0/, Chrom, 8,0 bis 10,0 0/, Nickel, 0,70 bis 0,95 0/0 Vanadium, Rest Eisen sowie für diesen Stahltyp normale Verunreinigungen, für den Zweck nach Anspruch 1.