DE1263052B - Heat treatment process to achieve a tough steel - Google Patents
Heat treatment process to achieve a tough steelInfo
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Description
BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND DEUTSCHES WTTWt PATENTAMT Int. CL: FEDERAL REPUBLIC OF GERMANY GERMAN WTTWt PATENT OFFICE Int. CL:
C21dC21d
AUSLEGESCHRIFTEDITORIAL
Deutsche Kl.: 18 c-1/00 German class: 18 c -1/00
Nummer: 1263 052Number: 1263 052
Aktenzeichen: Y 777 VI a/18 cFile number: Y 777 VI a / 18 c
Anmeldetag: 17. Januar 1964Filing date: January 17, 1964
Auslegetag: 14. März 1968Opening day: March 14, 1968
Die Erfindung betrifft ein Wärmebehandlungsverfahren zur Erzielung eines zähen Stahles, der weniger als 0,4 Gewichtsprozent Kohlenstoff, weniger als 1,5 Gewichtsprozent Mangan und eines der Elemente Niob, Tantal und Vanadium in einer Menge von 0,02 bis 0,2 Gewichtsprozent enthält.The invention relates to a heat treatment method for obtaining a tough steel that less than 0.4 weight percent carbon, less than 1.5 weight percent manganese and any of the Contains elements niobium, tantalum and vanadium in an amount of 0.02 to 0.2 percent by weight.
Es ist bereits ein Verfahren zur Verbesserung der Festigkeit von zähem Stahl bekanntgeworden, dem Niob oder Vanadium zugesetzt wurde. Zäher Stahl, der nach diesen bekannten Verfahren hergestellt wird, verliert jedoch schnell die Zähigkeit, wenn die Dicke des Stahles größer wird, so daß es schwierig ist, einen Schlagzähigkeitswert über 3,0kgm/cm2 bei 0°C beim Sharpy-Schlagfestigkeitstest zu erreichen, der gewöhnlich bei Baustählen erforderlich ist. Man hat deswegen bisher davon abgesehen, solche zähen Stähle mit über 15 mm Dicke in der Praxis als Baustähle zu verwenden, und die Herstellung von zähem Stahl solcher Dicke wurde als fast unmöglich angesehen. A method for improving the strength of tough steel to which niobium or vanadium has been added has already become known. Tough steel produced by these known methods, however, quickly loses toughness as the thickness of the steel increases, so that it is difficult to achieve an impact value above 3.0 kgm / cm 2 at 0 ° C in the Sharpy impact test which is usually required with structural steels. Therefore, it has hitherto been refrained from using such tough steels with a thickness of over 15 mm in practice as structural steels, and the production of tough steels of such thickness has been regarded as almost impossible.
Da der übliche zähe Stahl durch Wärme- und Walzbehandlungen bei einer Temperatur über 1250° C aufbereitet wird, wachsen Bainite in dessen Kristallaufbau, wenn die Dicke des Stahls über 15 mm hinausgeht, wodurch die Zähigkeit des Stahls schnell sinkt, ohne daß eine Vergütungsbehandlung der Kristallkörner eintritt.As the usual tough steel by heat and rolling treatments at a temperature above 1250 ° C is processed, bainites grow in its crystal structure if the thickness of the steel is over 15 mm goes beyond, as a result of which the toughness of the steel decreases rapidly without a heat treatment of the Crystal grains enter.
Um ein Beispiel zu nennen: ein beruhigter Stahl mit einer Dicke von 25 mm, der entweder Niob, Tantal oder Vanadium enthält und bei einer Temperatur oberhalb 1250°C behandelt wurde, zeigt einen Schlagfestigkeitswert von 1 bis 1,5 kgm/cm2.To give an example: a killed steel with a thickness of 25 mm, which contains either niobium, tantalum or vanadium and has been treated at a temperature above 1250 ° C, shows an impact strength value of 1 to 1.5 kgm / cm 2 .
Es wurde festgestellt, daß säurelösliches Niob, das hauptsächlich in fester Form im Stahl gelöst ist, den Grund zur Verbesserung der Festigkeit des Stahls auf Grund der durch die Feststofflösung hervorgerufenen Aushärtung bildet und daß säurelösliches Niob, das hauptsächlich als Karbid und teilweise als Nitrid abgeschieden wird, die Kristallkörner des Stahles vergütet und so dessen Zähigkeit erhöht. Es wurde ferner festgestellt, daß beide Arten des vorkommenden Niobs das spezifische Gleichgewicht zwischen sich aufrechterhalten, das insbesondere durch die Erwärmungstemperatur und Erwärmungszeit bestimmt ist. Dieses Gleichgewicht erfährt praktisch keine Veränderung während des Walzprozesses und während des Kühlvorganges nach dem Walzen.It was found that acid-soluble niobium, which is mainly dissolved in the steel in solid form, the reason for improving the strength of the steel due to that caused by the solid solution Hardening forms and that acid-soluble niobium, which is mainly as carbide and partially is deposited as nitride, the crystal grains of the steel are tempered and thus its toughness is increased. It it was also found that both types of niobium occurring the specific equilibrium maintained between them, in particular by the heating temperature and heating time is determined. This equilibrium experiences practically no change during the rolling process and during the cooling process after rolling.
Der Gehalt an säureunlöslichem Niob nimmt bei steigender Temperatur zu und erreicht bei einer Temperatur von 900° C ein Maximum, während er unmittelbar vor HOO0C abnimmt.The content of acid-insoluble niobium increases with increasing temperature, reaching a maximum at a temperature of 900 ° C while it decreases immediately before HOO 0 C.
Wärmebehandlungsverfahren zur Erzielung
eines zähen StahlesHeat treatment process to achieve
of tough steel
Anmelder:Applicant:
Yawata Iron & Steel Co. Ltd., TokioYawata Iron & Steel Co. Ltd., Tokyo
Vertreter:Representative:
Dr. F. Zumstein,Dr. F. Zumstein,
Dipl.-Chem. Dr. rer. nat. E. ÄssmannDipl.-Chem. Dr. rer. nat. E. Assmann
und Dipl.-Chem. Dr. R. Koenigsberger,and Dipl.-Chem. Dr. R. Koenigsberger,
Patentanwälte,Patent attorneys,
8000 München 2, Bräuhausstr. 48000 Munich 2, Bräuhausstr. 4th
Als Erfinder benannt:Named as inventor:
Susuma Goda,Susuma Goda,
Hisashi Gondo, Kitakyushu City;Hisashi Gondo, Kitakyushu City;
Isao Kimura, Yawata;Isao Kimura, Yawata;
Suehiro Hiyoshi,Suehiro Hiyoshi,
Akira Yonei,Akira Yonei,
Hiroki Masumoto, Kitakyushu City (Japan)Hiroki Masumoto, Kitakyushu City (Japan)
Beanspruchte Priorität:Claimed priority:
Japan vom 18. Januar 1963 (38-2228)Japan January 18, 1963 (38-2228)
Erfindungsgemäß wird nun eine Bramme des eingangs genannten Stahles dadurch erreicht, daß eine Bramme dieses Stahles vor dem Warmwalzen bei einer Temperatur von 1100 bis 12000C wenigstens 15 Minuten lang erhitzt wird. Man erreicht dadurch, daß die Säureunlöslichen der in dem Stahl enthaltenen Elemente Niob, Tantal oder . Vanadium in einer Menge von 30 bis 80 Gewichtsprozent ausgeschieden werden. Zweckmäßig ist es, den Stahl nach dem Wärmwalzen bei einer Temperatur von 550 bis 800° C wenigstens 15 Minuten lang zu erhitzen. In diesem Fall wird die Bramme vor dem Warmwalzen in üblicher Weise auf etwa 1250° C erwärmt.According to the invention, a slab of the steel mentioned at the beginning is now achieved in that a slab of this steel is heated at a temperature of 1100 to 1200 ° C. for at least 15 minutes before hot rolling. It is achieved that the acid-insoluble elements contained in the steel niobium, tantalum or. Vanadium can be excreted in an amount of 30 to 80 percent by weight. It is useful to heat the steel after hot rolling at a temperature of 550 to 800 ° C for at least 15 minutes. In this case, the slab is heated in the usual way to about 1250 ° C. before hot rolling.
Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen kann ein zäher Stahl mit über 15 mm Dicke hergestellt werden.A tough steel with a thickness of over 15 mm can be produced by the measures according to the invention will.
In der einzigen Figur ist eine Gleichgewichtskurve zwischen säureunlöslichem Niob* das im Stahl abgeschieden ist, und dem Gesamtniobgehalt bei verschiedenen Erwärmungstemperaturen dargestellt.The single figure shows an equilibrium curve between acid-insoluble niobium * that is deposited in the steel and the total niobium content at different heating temperatures.
Die erfindungsgemäß zu behandelnden Stähle enthalten Niob, Tantal oder Vanadium in MengenThe steels to be treated according to the invention contain niobium, tantalum or vanadium in quantities
809 518/473809 518/473
von 0,02 bis 0,2%, weniger als 0,4% C, Silicium und Mangan in Mengen, die bei der Stahlherstellung üblich sind. Ist eine höhere Festigkeit ausdrücklich gewünscht, so kann Stickstoff in Mengen von weniger als 0,02% vorgesehen sein.from 0.02 to 0.2%, less than 0.4% C, silicon and manganese in amounts that are customary in steel production are. If a higher strength is expressly desired, then nitrogen can be used in amounts of less be provided as 0.02%.
Stahl, der mehr als 0,40 % C enthält, ist für die vorliegende Erfindung nicht geeignet, da ein C-Gehalt von über 0,4 % die Schlagfestigkeit herabsetzt. Liegen eines oder mehrere der Elemente Niob, Tantal oder Vanadium in einer Menge von weniger als 0,02% insgesamt vor, so tritt die angestrebte Wirkung nicht ein. Bei mehr als 0,2% sinkt die Schlagfestigkeit.Steel containing more than 0.40% C is not suitable for the present invention because it has a C content of more than 0.4% reduces the impact resistance. Are one or more of the elements niobium, tantalum or Vanadium is present in an amount of less than 0.02% in total, so the desired effect does not occur a. If it is more than 0.2%, the impact resistance decreases.
Wie in der Figur zu sehen ist, nimmt das säureunlösliche Niob allmählich mit steigender Erwärmungstemperatur zu und erreicht das Maximum bei etwa 9000C und fällt dann wieder allmählich in einem Temperaturbereich unmittelbar vor HOO0C ab. Es ist deshalb möglich, die Abscheidungsmenge durch Einstellung der Erwärmungstemperatur zu regeln.As can be seen in the figure, the acid-insoluble niobium gradually increases with increasing heating temperature and reaches the maximum at about 900 0 C and then gradually drops again in a temperature range immediately before HOO 0 C from. It is therefore possible to control the amount of deposition by adjusting the heating temperature.
Wie schon erwähnt, wird säureunlösliches Niob hauptsächlich in Form von Karbid oder teilweise von Nitrid abgeschieden. Die abgeschiedene Menge liegt bei 30 bis 80 Gewichtsprozent, zweckmäßig bei 50 Gewichtsprozent.As already mentioned, acid-insoluble niobium is mainly in the form of carbide or partially deposited by nitride. The amount deposited is 30 to 80 percent by weight, expediently 50 percent by weight.
Die in der Figur dargestellte Kurve hat zwei Teile, die den Abscheidungsbereich von säureunlöslichem Niob in einer Menge von 30 bis 80% in den Temperaturbereichen von 550 bis 800 und 1100 bis 12200C zeigen.The curve shown in the figure has two parts, showing the deposition region of niobium is insoluble in acid in an amount of 30 to 80% in the temperature ranges from 550 to 800 and 1100 to 1220 0 C.
Eine Erwärmungszeit von wenigstens 15 Minuten ist notwendig, um die Abscheidung von säureunlöslichem Niob, Tantal oder Vanadium in einer Menge von 30 bis 80 Gewichtsprozent sicherzustellen.A heating time of at least 15 minutes is necessary for the separation of acid-insoluble Ensure niobium, tantalum or vanadium in an amount of 30 to 80 percent by weight.
An Hand eines Beispieles soll die Erfindung näher erläutert werden.The invention is to be explained in more detail using an example.
Tabelle I zeigt die chemischen Zusammensetzungen von Stahlproben, die in einem Siemens-Martin-Ofen hergestellt wurden, und Tabelle II zeigt die Beziehungen zwischen den Stahlzusammensetzungen und dem Schlagfestigkeitswert bei 00C bei folgender Behandlung: Table I shows the chemical compositions of steel samples were prepared in a Siemens-Martin furnace, and Table II shows the relationship between the steel compositions and the impact value at 0 0 C, at the following treatment:
Die Stähle wurden auf eine Temperatur von 12000C erwärmt und unmittelbar hiernach bei einer Endbehandlungstemperatur von 9000C wanngewalzt.The steels were heated to a temperature of 1200 0 C and immediately thereafter when rolled at a finishing temperature of 900 0 C.
Tabelle I Legierungsbestandteile (Gewichtsprozent)Table I Alloy components (percent by weight)
Bei den Proben D, F und G wurde Stickstoff zugesetzt. Bei Proben, die mehr als 0,006% N2 enthielten, wurde kein Stickstoff zugesetzt.Samples D, F and G have added nitrogen. No nitrogen was added to samples containing greater than 0.006% N 2.
Tabelle II
Mechanische EigenschaftenTable II
Mechanical properties
(Der Stahl wurde auf eine Temperatur von 12000C erwärmt und bei einer Endbehandlungstemperatur von(The steel was heated to a temperature of 1200 0 C and at a final treatment temperature of
9000C gewalzt, Dicke 25 mm)900 0 C rolled, thickness 25 mm)
keit bei 00CImpact resistant
speed at 0 0 C
Wie aus Tabelle II hervorgeht, verbessert Mangan den Schlagfestigkeitswert, ohne daß die Festigkeit beeinträchtigt wird. Liegt jedoch der Mangangehalt bei über 1,5 %, wird der Stahl brüchig, und die Schweißbarkeit wird beeinträchtigt. Der Gehalt sollte daher unter 1,5 Gewichtsprozent liegen. Stickstoff verbessert die Festigkeit von Stahl, setzt jedoch den Schlagfestigkeitswert mit steigendem Gehalt herab und macht den Stahl brüchig, wenn der Gehalt auf über 0,02% steigt.As can be seen from Table II, manganese improves the impact resistance value without affecting the Strength is impaired. However, if the manganese content is above 1.5%, the steel becomes brittle, and the weldability is impaired. The content should therefore be less than 1.5 percent by weight. Nitrogen improves the strength of steel, but sets the impact resistance value as it increases Content and makes the steel brittle if the content rises above 0.02%.
Tabelle ΠΙ zeigt die Beziehungen zwischen den Erwärmungs- und Walzbedingungen der Probe E und deren mechanische Eigenschaften.Table ΠΙ shows the relationships between the heating and rolling conditions of samples E and their mechanical properties.
5555
Die Zahlen in Klammern bedeuten den Schlagfestigkeitswert bei O0C (kgm/cm2). Die Zahlen außerhalb der Klammern bedeuten die Zugfestigkeit (in kg/mm2).The numbers in brackets mean the impact strength value at 0 ° C. (kgm / cm 2 ). The numbers outside the brackets indicate the tensile strength (in kg / mm 2 ).
Wie aus Tabelle III zu ersehen, steigt die Zugfestigkeit, wenn die Erwärmungstemperatur 12200C überschreitet, der Schlagfestigkeitswert jedoch nimmt ab. Geht die Walzendtemperatur über 10000C hinaus, so werden die Ferritkörner und das Perlitgefüge nicht verfeinert, wodurch sowohl die Schlagfestigkeit wie die Zugfestigkeit herabgesetzt werden. Die Temperatur sollte daher im Bereich von 1100 bis 12200C liegen und die Walzendtemperatur unterhalb 10000C.As can be seen from Table III, when the heating temperature exceeds 1220 ° C., the tensile strength increases, but the impact resistance value decreases. The final rolling temperature is more than 1000 0 C addition, the ferrite grains and the pearlite structure can not be refined, whereby both the impact strength such as tensile strength are reduced. The temperature should be in the range 1100 to 1220 0 C, the rolling temperature below 1000 0 C.
Beziehungen zwischen Wiedererwärmen nach dem Walzen und den mechanischen Eigenschaften (Beispiel E); Dicke 25 mmRelationships between post-rolling reheating and mechanical properties (example E); Thickness 25 mm
Erwärmungstemperatur vor dem Walzen: 12500C Walzendtemperatur: 9000CHeating temperature before rolling: 1250 0 C rolling temperature: 900 C 0
temperatur (0C)Rewarming
temperature ( 0 C)
Wie aus Tabelle IV hervorgeht, konnte bei der Bramme, die einer Warmbehandlung bei einer Temperatur von 1250° C nach dem üblichen Verfahren unterworfen worden war, das Verhältnis von Ausscheidungsmenge zur feststoffgelösten Menge an Niob, Tantal oder Vanadium nicht erreicht werden. Die Schlagfestigkeitswerte sind hier folglich sehr niedrig.As can be seen from Table IV, the slab subjected to a heat treatment at a temperature of 1250 ° C according to the usual method, the ratio of the amount of precipitation to the solids-dissolved amount of niobium, tantalum or vanadium cannot be achieved. The impact strength values are therefore very low here.
Um eine Ausscheidung von 30 bis 80°/0 des säureunlöslichen Niobs, Tantals oder Vanadiums zu erhalten, ist es daher notwendig, die nach dem üblichen Verfahren erwärmte und warmgewalzte Bramme bei einer Temperatur von 550 bis 8000C, entsprechend der Erfindung, nachzuerwärmen.80 ° / 0 to obtain an elimination of 30 to the acid-insoluble niobium, tantalum or vanadium, it is necessary, therefore, the heated according to the conventional method and hot-rolled slab at a temperature of 550-800 0 C, according to the invention, nachzuerwärmen.
Claims (2)
Österreichische Patentschrift Nr. 150 000.Considered publications:
Austrian patent specification No. 150 000.
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Families Citing this family (3)
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