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Verfahren zur Erzeugung einer feinkörnigen Struktur in Hohlgußstücken
aus bildsamen Metallen, insbesondere austenitischen Stählen Die Erfindung bezieht
sich auf ein Verfahren zur Erzeugung einer feinkörnigen Struktur in Hohlgußstücken
aus bildsamen Metallen, insbesondere austenitischen Stählen, durch Kaltverformen
der gesamten Innenfläche mittels der Radialkraft eines flüssigen oder gasförmigen
Druckmittels und anschließendem Anlassen.
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In den letzten Jahren haben im Schleudergußverfahren hergestellte
Hohlgußstücke weitgehende Verbreitung für die verschiedensten Anwendungszwecke gefunden,
während zugleich beträchtliche Fortschritte in der Gießtechnik und der Qualität
der Gußstücke gemacht wurden. Diese Fortschritte waren jedoch in der Hauptsache
auf Gußstücke aus Metallen beschränkt, die allein bei Temperaturänderung rekristallisieren
bzw. eine allotropische Umwandlung der Kristallform erfahren. Dies ist auch der
Hauptgrund dafür, daß hinsichtlich der Zuverlässigkeit und bzw. oder der Anwendung
von Metallgußstücken allgemein in Fachkreisen ein wesentliches Vorurteil besteht.
Dieses Vorurteil beruht zum großen Teil darauf, daß die sich beim Gießen aller Metalle
ergebenden Gußstücke eine grobe kristallinische Struktur haben, die entweder bei
Anwendung des Schleudergußverfahrens säulenförmig oder bei Anwendung des Sandgußverfahrens
willkürlich ist. Im allgemeinen besteht die Ansicht, daß dieses grobe kristallinische
Gefüge hinsichtlich verschiedener wichtiger Eigenschaften schädlich ist, und daß
unter anderem infolge der groben kristallinischen Struktur Gußstücke eine unter
den Forderungen der üblichen Werkstoffprüfung liegende Zugfestigkeit aufweisen.
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Eine große Zahl von korrosionsfreien Gußmetallen kann zwar durch Warmbehandlung
zu einer Rekristallisierung mit dem Ergebnis einer Kornverfeinerung gebracht werden,
so daß die Einwände hinsichtlich der Grobkörnigkeit entfallen. Zu diesen Metallen
gehören vor allem ferritische und martensitische Stähle. Für viele Anwendungszwecke,
insbesondere mit Rücksicht darauf, daß mehr und mehr Rohre für hohe Temperaturen
und hohe Drücke gebraucht werden, werden indessen austenitische Stähle wegen ihrer
großen Duktilität bzw. Bildsamkeit sowie wegen ihrer großen Temperatur- und Korrosionsbeständigkeit
benötigt.
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Trotzdem haben Gußstücke aus austenitischem Stahl wegen der erwähnten
Nachteile in vielen Fällen keine Anwendung gefunden. An ihrer Stelle wurden vielmehr,
wenn die Eigenschaften austenitischer Stähle für Rohre erforderlich waren, Schmiedestücke
aus austenitischem Metall verwendet, da diese die erwähnten Nachteile nicht aufweisen.
Sie sind aber im Vergleich zu Gußstücken außerordentlich teuer und haben bei Schweißstählen
den Nachteil des anisotropischen Effektes, was bei Gußstahl nicht der Fall ist.
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Die Erfindung hat sich demgegenüber die Aufgabe gestellt, ein Verfahren
zu schaffen, durch das die Eigenschaften von Hohlgußstücken aus duktilen Metallen,
die bei Temperaturänderung allein keine Rekristallisation erfahren, insbesondere
aus austenitischen Stählen, durch Erzeugung einer feinkörnigen Struktur verbessert
werden.
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Die Erfindung geht zur Lösung dieser Aufgabe davon aus, daß es zum
Verfestigen von ringförmigen Hohlkörpern bekannt ist, den Hohlkörper mittels einer
im Innern desselben erzeugten statischen oder dynamischen Druckwelle kalt zu strecken.
Dieses bekannte Verfahren vermittelt jedoch nicht die Lehre, die Eigenschaften von
Hohlgußstücken aus duktilen Metall, das durch Temperaturänderung allein keine Rekristallisation
erfährt, durch Erzeugung einer feinkörnigen Struktur zu verbessern.
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Ferner ist es bei Hohlkörpern aus Stahllegierungen, denen durch Vergüten
eine Erhöhung der Streckgrenze nicht erteilt werden kann, insbesondere bei Hohlkörpern
aus austenitischen Stahllegierungen, bekannt, die Streckgrenze durch Dehnung vom
Innern aus zu erhöhen. Bei diesem bekannten Verfahren wird jedoch die Stahllegierung
zuerst durch warme Verarbeitung, z. B. Schmieden oder Walzen, in die
Form
eines hohlen Rotationskörpers gebracht und dann z. B. durch Aufdornen so stark gedehnt,
daß die dabei auftretende Beanspruchung die ursprüngliche Streckgrenze überschreitet
und erhöht. Außerdem schließt diese bekannte Behandlung, wenn die Erhöhung der Streckgrenze
beibehalten werden soll, ein anschließendes Anlassen aus.
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Weiterhin ist ein Verfahren zum Kaltbearbeiten eines aus austenitischen
Stahl bestehenden Ringes bekannt, bei dem der Ring einer unterhalb der Rekristallisationstemperatur
liegenden Temperatur ausgesetzt und gleichzeitig einer radialen Dehnung von innen
aus unterworfen wird. Hierbei wird jedoch der gedehnte Ring in arbeitshartem Zustand
verwendet und nicht anschließend an die Dehnung durch Anlassen behandelt. Außerdem
werden die Radialkräfte zur Dehnung des Gußstückes durch mechanische Mittel in Form
von Segmenten erzeugt, die durch eine Kern nach außen getrieben werden. Derartige
Vorrichtungen können nur bei einem sehr schmalen Ring angewendet werden und nicht
bei langgestreckten rohrförmigen Gußstücken, wie sie durch das Verfahren nach der
Erfindung behandelt werden sollen. Auch lassen derartige Vorrichtungen eine gleichmäßige
Druckanwendung auf der gesamten Innenfläche nicht zu.
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Schließlich sind Verfahren zur Kaltbearbeitung von Hohlkörpern bekannt,
bei denen der Hohlkörper über die Streckgrenze hinaus bis auf eine neue, dichter
bei der spezifischen Zerreißfestigkeit des Materials liegende Streckgrenze abgepreßt
und hierdurch eine Vorspannung erzeugt wird. Diese bekannten Verfahren sind bei
Kohlenstoffstählen und niedrig legierten Kohlenstoffstählen anwendbar, bei denen
die Konstruktur durch Wärmebehandlung allein verfeinert werden kann und daher die
Erzeugung einer feinkörnigen Struktur keine Schwierigkeit bietet. Demgegenüber soll
durch die Erfindung aus einem im Schleuderguß hergestellten Hohlgußstück grobkörniger
Struktur aus einem Material, das durch Wärmebehandlung allein keine Kornveredlung
erfährt, ein feinkörniger Hohlkörper erzeugt werden, der keine Vorspannung aufweist.
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Zur Lösung dieser Aufgabe besteht die Erfindung in Verbindung mit
dem für Hohlgußstücke aus bildsamen Metallen, insbesondere austenitischen Stählen
an sich bekannten Kaltverformen der gesamten Innenfläche des Hohlgußstückes mittels
der Radialkraft eines flüssigen oder gasförmigen Druckmittels und anschließendem
Anlassen darin, daß das Gußstück mindestens um 1611/o des Maßes seines ursprünglichen
Außendurchmessers bei freier Ausdehnungsmöglichkeit gedehnt wird.
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Bei Anwendung des Verfahrens nach der Erfindung ist in einfacher Weise
ermöglicht, bei Hohlgußstücken aus duktilem Metall, insbesondere aus austenitischen
bzw. rostfreien austenitischen Stählen, ferner auch aus Kupfer oder Kupferlegierungen,
wie Messing und Bronze, und aus Nickellegierungen die normale grobkörnige kristallinische
Struktur des Gußstückes in eine feinkörnige kristallinische Struktur mit den sich
hierbei ergebenden Verbesserungen der physikalischen Eigenschaften umzuwandeln,
indem das Hohlgußstück anschließend an seine Dehnung bis auf die Rekristallisationstemperatur
erhitzt wird.
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Bisher bestand keine Grundlage für die Annahme, daß Metallrohre in
dieser Weise mit dem Ergebnis einer wesentlichen Kornverfeinerung behandelt werden
könnten. Dabei ist für das Verfahren nach der Erfindung unter anderem auch wesentlich,
daß sich das Hohlgußstück nach außen ohne Behinderung frei dehnen kann und der radial
gerichtete Innendruck unter Erzeugung starker Beanspruchungen auf jeden Teil des
Hohlgußstückes einwirkt, wobei auch etwa vorhandene geringe fehlerhafte Bereiche
erfaßt werden. Dies stellt einen erheblichen Unterschied gegenüber dem bekannten
Kaltverformen von Metall mittels Walzen, Schmieden od. dgl. dar, bei dem das Metall,
wie z. B. beim Kaltwalzen zwischen zwei Walzen, beim Kaltziehen zwischen einem Ziehdorn
und einem Gesenk und beim Kaltschmieden oder -hämmern zwischen einem Gesenk und
dem Hammer bzw. den Hämmern zwischen zwei Arbeitsflächen eingeengt ist. Eine solche
Einwirkung auf das Metall zwischen zwei Arbeitsflächen erscheint naturgemäß für
die Kaltbearbeitung im Hinblick auf die Vermeidung von Rissen oder sonstiger Schadenstellen
günstiger als eine unbehinderte Ausdehnung, so daß durch diese bekannten Kaltverformungsverfahren
die Kaltverformung von Metall bei freier Ausdehnungsmöglichkeit nach allen Richtungen
nicht nahegelegt ist. Auch die bekannten Verfahren zur hydraulischen Ausdehung von
Metallzylindern boten wegen des geringen Ausmaßes der erreichten Kaltverformung
keinen Anhalt dafür, daß ein Verfahren mit den Merkmalen der Erfindung praktisch
durchgeführt werden könnte.
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Die Kaltdehnung und die anschließende Anlaßbehandlung von Hohlgußstücken
nach der Erfindung bietet außer der Erzeugung einer feinkörnigen Struktur und der
damit verbundenen Verbesserung der mechanischen Eigenschaften einen weiteren wesentlichen
Vorteil, der darin besteht, daß ein bisher vorhandenes Vorurteil gegen die Anwendung
von Gußstücken auch in kritischen Fällen überwunden wird. Selbst bei Anwendung bester
Prüfung und Beaufsichtigung bestand bisher immer die Befürchtung, daß bei Gußstücken
unter der Oberfläche liegende Mängel, z. B. Warmrisse oder Blasen, vorhanden sind,
die zu plötzlichen Schäden gefährlicher Art führen können. Obwohl Metallrohre niemals
absichtlich Betriebsspannungen ausgesetzt werden, die über der Streckgrenze liegen,
wurden gemäß der Erfindung kaltgedehnte zylindrische Gußstücke Beanspruchungen unterworfen,
die weit über den Betriebsanforderungen liegen. Dabei haben sich keine Mängel gezeigt,
was darauf zurückzuführen ist, daß etwaige Schäden sich schon bei der Kaltdehnung,
also während der Herstellung zeigen. Das Verfahren nach der Erfindung stellt daher
auch eine sehr wirksame Prüfungsmethode dar, die wesentlich zuverlässiger ist als
alle bisher für die Prüfung von Gußstücken bekannten Verfahren.
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Außerdem bietet das Verfahren nach der Erfindung die Möglichkeit,
aus zylindrischen Gußstücken von verhältnismäßig kleinem Durchmesser nahtlose Rohre
oder Zylinder mit verhältnismäßig großem Durchmesser herzustellen, da durch wiederholtes
Dehnen und Anlassen eine beträchtliche Vergrößerung des Durchmessers erreichbar
ist. Dabei kann durch das wiederholte Dehnen mit dem jeweils dazwischen stattfindenden
Anlassen eine etwas weitergehende Kornverfeinerung erreicht werden, als bei einmaligem
Dehnen und anschließendem Anlassen. Die Kaltdehnung ist jedoch nicht additiv, da
das Anlassen
die durch das vorhergehende Dehnen eingeleitete Kaltverformung
beseitigt und die Duktilität bzw. Bildsamkeit wiederherstellt. Die zweite und die
folgenden Dehnungen werden jedoch an Zylindern durchgeführt, die bereits ein verhältnismäßig
feines Korngefüge haben, und wenn diese Zylinder nochmals einer gleichen Dehnung
unterworfen werden, so ist dies gleichbedeutend mit einer etwas weitergehenden Verfeinerung
der ursprünglichen grobkörnigen Struktur des Gußstückes. Wenn auch durch das Anlassen
und wiederholte Dehnen keine bedeutende weitere Verringerung der Korngröße entsteht,
so kann doch hierdurch eine erhebliche Vergrößerung im Durchmesser des Hohlgußstückes
erreicht werden.
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Nachstehend ist die Erfindung an Hand der Zeichnung beschrieben. In
der Zeichnung zeigt F i g. 1 teilweise im Schnitt und teilweise in der Ansicht eine
zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung dienende Vorrichtung mit einem
zu dehnenden Hohlgußstück, F i g. 2 eine der F i g.1 ähnliche Darstellung, aber
nach dem Dehnen des Hohlgußstückes, und F i g. 3 eine weitere Ausführungsform der
Vorrichtung in der Darstellung nach F i g. 1, bei der die Vorrichtung aber mit einer
äußeren Umhüllung zur Regelung des Dehnungsmaßes versehen ist.
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Nach der Erfindung werden rohrförmige oder zylindrische Hohlgußstücke
nach ihrer Herstellung an der gesamten Innenfläche unter radial gerichtetem Innendruck
gesetzt, um das Material in einem solchen Maße zu dehnen, daß sich das kristallinische
Gefüge des Gusses weitgehend ändert, worauf das Metall angelassen wird, um eine
im wesentlichen vollständige Rekristallisierung zu erreichen. Die Dehnung der rohrförmigen
Hohlgußstücke wird dabei so durchgeführt, daß sie nach außen freie und unbehinderte
Ausdehnungsmöglichkeiten haben. Vorzugsweise erfolgt die Dehnung unter Anwendung
des hydrostatischen Druckes eines flüssigen Druckmittels, wobei das Hohlgußstück
an seinen beiden Enden verschlossen ist. Das gedehnte Hohlgußstück wird auf die
für die verschiedenen Metalle bekannte Glühtemperatur erhitzt und in Wasser abgeschreckt.
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Eine zur Durchführung der erfindungsgemäßen Kaltdehnung eines Hohlgußstückes
besonders geeignete Anordnung ist in den F i g. 1 und 2 der Zeichnung dargestellt.
Bei der als Beispiel dargestellten Ausführungsform ist ein Kernstück 2 angeordnet,
dessen Außendurchmesser an beiden Enden nur um ein geringes Maß (0,5 bis 0,7 mm)
kleiner als der Innendurchmesser des zylindrischen Hohlgußstükkes 3 ist. Im übrigen
Teil des Kernstückes 2 zwischen dessen Enden ist der Außendurchmesser des Kernstückes
kleiner. In den Endteilen des Kernstückes 2 sind Umfangsnuten 4 angeordnet, in die
Dichtungsringe 3 eingelagert sind. Zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung
wird das Gußstück 3 auf das Kernstück 2 in die aus F i g. 1 ersichtliche Stellung
aufgeschoben. Ein Rohr 6 verbindet dabei über eine in der Wandung des Kernstückes
2 angeordnete COffnung 7 eine nicht dargestellte Zuführung für unter hohem Druck
stehende Flüssigkeit, z. B. Wasser, mit dem Zwischenraum 8 zwischen dem Kernstück
2 und dem Gußstück 3. An den beiden Enden sind an den Stellen, an denen die Nuten
4 und Dichtungen 5 angeordnet sind, schwere Halteringe 9 befestigt, die eine Dehnung
des zylindrischen Gußstückes 3 an dessen Enden verhindern. Zum Dehnen des Hohlgußstückes
zwischen den Enden zu der in F i g. 2 dargestellten Gestalt wird in den Zwischenraum
8 Druckwasser eingeführt, das nach dem Dehnen des Gußstückes auf den gewünschten
Durchmesser wieder weggenommen wird. Es werden dann die Halteringe 9 entfernt und
das Kernstück 2 aus dem gedehnten Gußstück herausgenommen. Das Gußstück wird sodann
geglüht, und schließlich werden die nicht gedehnten Enden abgeschnitten.
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Der erforderliche Druck kann mittels der nachstehenden Formel ermittelt
werden:
in der bedeuten:
| ST = Ringspannung, |
| P = Manometerdruck, |
| D = Außendurchmesser des zylindrischen Guß- |
| stückes und |
| t = die Wandstärke des Gußstückes. |
Da das Hohlgußstück nicht bis zur Bruchgrenze gedehnt wird und die Vergrößerung
seines Durchmessers der durch die Kaltverformung erstrebten Festigkeitszunahme teilweise
entgegenwirkt, wird der tatsächlich erforderliche Manometerdruck etwas geringer
gehalten als der errechnete Manorneterdruck.
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Für Anwendungszwecke, die eine große Genauigkeit erfordern, kann eine
Lehre 10 verwendet werden, wie sie in F i g. 3 dargestellt ist und die das
Gußstück 3 umgibt. Die Lehre ist genau auf den erforderlichen Innendurchmesser gebohrt,
der dem gewünschten Außendurchmesser des Gußstückes 3 nach der Dehnung entspricht;
sie verhindert, daß das zylindrische Gußstück etwa stellenweise über den gewünschten
Durchmesser gedehnt wird, während es an anderen Stellen nicht den gewünschten Durchmesser
erreicht. Durch die Anwendung dieser Lehre wird bei der Endbearbeitung eine geringere
Schnittiefe ermöglicht. Die Lehre bildet dabei nicht etwa eine Bearbeitungsfläche,
sondern stellt eine Umhüllung dar, durch die das Maß der Dehnung kontrolliert wird.
Die gesamten Vorgänge, welche die Rekristallisierung beeinflussen, sind abgeschlossen,
bevor das Gußstück 3 bei der Ausdehnung mit der Innenfläche der Lehre 10 in Berührung
kommt.
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An Stelle der dargestellten Abdichtung des zylindrischen Gußstückes
für die Kaltdehnung kann auch eine beliebige andere Abdichtungsart angewendet werden,
darunter gegebenenfalls auch eine solche, welche die Dehnung des Gußstückes 3 auf
seiner gesamten Länge ermöglicht. Derartige Abdichtungen sind an sich bekannt.
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Ebenso sind Mittel und Vorrichtungen für das anschließende Anlassen
der zylindrischen Gußstücke bekannt und daher nicht besonders dargestellt. Es können
beliebige Anordnungen getroffen werden, mittels deren die Gußstücke auf die erforderliche
Temperatur erhitzt und danach abgeschreckt werden können. Das Anlassen als solches
stellt aber ein wesentliches Merkmal der Erfindung dar, das erforderlich ist, um
die durch die Kaltdehnung erzeugten Spannungen zu beseitigen und die Rekristallisierung
zu bewirken.
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Austenitische Stähle erfordern für das Optimum an Korrosionsbeständigkeit
in jedem Fall alle eine Vergütung
mit hoher Temperatur. Nach der
Kaltdehnung gemäß der Erfindung genügen jedoch die bekannten und üblichen Anlaßverfahren
vollkommen zur Beseitigung von Härtungseffekten sowie zur Förderung der Rekristallisierung
und der Kornverfeinerung unter Anwendung üblicher Anlaßtemperaturen für die verschiedenen
austenitischen Stähle, wie sie aus einschlägigen Handbüchern, z. B. »Making, Shaping
and Treating of Steel«, 6th Edition, S.1322, entnommen werden können.
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Die Erfindung ist auf alle Metalle hoher Duktilität bzw. Bildsamkeit
anwendbar, die bei Wärmebehandlung allein keine Kornverfeinerung erfahren und die
Eigenschaft besitzen, bei Kaltverformung zu härten und ihre Festigkeit zu erhöhen.
Die letztere Eigenschaft ist wichtig, weil durch sie Metalle ausgeschlossen werden,
die keine Arbeitshärtung erfahren, d. h. die mit zunehmender kalter plastischer
Verformung nicht fester werden, und die sich an den dünnsten Stellen ausblähen und
so zu Rissen Anlaß geben, bevor an dickeren Stellen größere Änderungen eintreten.
Bei Metallen, die Arbeitshärtung erfahren, wird der dünnste Teil zunächst gedehnt
und dabei verfestigt, so daß er die Dehnung an dieser Stelle vorübergehend aufnehmen
kann. Die dickeren Bereiche werden dann über die Streckgrenze hinaus gedehnt, wobei
sich schließlich eine im wesentlichen gleichmäßige Dehnung des ganzen Rohres ergibt.
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Besonders geeignet für die Behandlung gemäß der Erfindung sind korrosions-
bzw. rostfreie austenitische Nickel-Chrom-Stähle sowie Kupfer und Kupferlegierungen
(Messing und Bronze) und viele Nickelgrundlegierungen.
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Die Korngröße ist nur wegen der durch sie beeinflußten Eigenschaften
wichtig. Die Wirkungen einer groben Körnung offenbaren sich in verschiedener Weise.
Sie ergeben: 1. etwas geringere mechanische Eigenschaften, 2. erhöhte Empfindlichkeit
gegenüber der Randkorrosion der Körner, 3. geringere Bearbeitungsfähigkeit und 4.
rauhe »orangenschalenartige« Oberfläche bei starker Kaltverformung oder beim Tiefziehen
für den fertigbearbeiteten Gegenstand.
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Zur Bestimmung des Dehnungsmaßes ist für das Verfahren nach der Erfindung
die prozentuale Vergrößerung des Außendurchmessers gewählt, die notwendig ist, um
eine bestimmte Korngröße und somit eine bestimmte physikalische Eigenschaft zu erreichen.
Versuche haben gezeigt, daß bei einer Dehnung bis zu etwa 8 °/o nur eine geringe
Rekristallisierung stattfindet, während sich bei einer Dehnung zwischen 8 und 16
% die weitgehendste Rekristallisierung ergibt. Eine Dehnung über 18 oder 20 % hinaus
ergibt zwar kleine Steigerungen der Festigkeit infolge schwacher Abnahme der Korngröße,
die größte Verfeinerung der Korngröße findet jedoch bei-Dehnungen zwischen 8 und
16% statt.
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Es ist für den Fachkundigen verständlich, daß die Angabe des Ausmaßes
der mit dem Verfahren nach der Erfindung durchzuführenden Kaltverformung als prozentuale
Vergrößerung des Außendurchmessers das Verfahren nach der Erfindung notwendigerweise
auf verhältnismäßig große Hohlgußstücke und bei kleineren Hohlgußstücken auf dünne
Wandstärken beschränkt. Dies hat seinen Grund darin, daß bei kleineren Hohlgußstücken
mit verhältnismäßig dicker Wandung die prozentuale Vergrößerung im Innendurchmesser
beträchtlich größer als im Außendurchmesser ist. Da das maximale Maß der zum Erreichen
der Rekristallisation wirksamen Kaltverformung nur durch die Bruchgrenze des Hohlgußstückes
begrenzt ist, kann das Verfahren nach der Erfindung auf Hohlgußstücke jeder Größe
angewendet werden, solange die Dehnung im Außendurchmesser nicht am Innendurchmesser
eine Dehnung hervorruft, die den Bruch zur Folge hat. Es besteht jedoch die Möglichkeit,
auch Hohlgußstücke von kleinerem Durchmesser und verhältnismäßig dicker Wandung
gemäß der Erfindung zu behandeln, indem diese einer stufenweisen Dehnung unterworfen
werden. Dabei wird das Gußstück zunächst um ein Teilmaß gedehnt und anschließend
angelassen und dann wiederholt weiteren Dehnungs- und Anlaßstufen unterworfen, bis
die gewünschte feinkörnige Struktur erreicht ist.
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Weiterhin ist für die Erfindung wesentlich, daß die Kaltverformung
ohne jegliches Längen oder Kürzen eines Hohlgußstückes und im wesentlichen nur in
radialer Richtung durchgeführt wird. Hierdurch wird das innere Kristallgefüge des
Hohlgußstückes in charakteristischer Weise beeinflußt. Wenn rohrförmige Stahlstücke
z. B. durch Kaltziehen oder Kaltschmieden im Gesenk kaltverformt werden, so werden
die einzelnen Kristalle in etwa demselben Verhältnis und derselben Richtung verformt,
d. h., wenn z. B. ein Zylinder gelängt und seine Wandstärke verringert wird, so
werden die Kristalle ebenfalls um etwa das gleiche Maß gelängt. Da die Wirkungen
dieser Kristallverlängerung selbst beim nachfolgenden Glühen nicht ganz beseitigt
werden können, liegen für den Fachkundigen die Vorteile auf der Hand, die sich durch
die Vermeidung dieser beim üblichen Kaltziehen eines Zylinders vorzugsweise entstehende
Orientierung der Kristalle ergeben. Beim Kaltdehnen von Hohlgußstücken nach der
Erfindung tritt dagegen keine merkliche Längenänderung auf dem Gußstück auf, und
ebensowenig werden die Kristalle in wesentlichem Umfang in einer Längsrichtung gelängt.
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Ein weiterer wesentlicher Vorteil der Erfindung besteht darin, daß
die Hohlgußstücke durch die Behandlung gemäß der Erfindung die erstrebten Eigenschaften
von geschmiedeten Stücken annehmen, aber ohne Richtungseigenschaften. Schmiedestücke
werden meist aus großen Blöcken durch erhebliche Querschnittsverminderung und entsprechende
Längung erhalten. In solchen Blöcken sind oft Primärdendrite enthalten, die aus
Teilen des am schwersten schmelzenden Elementes bzw. Metalls, z. B. Eisen, und aus
leichter schmelzenden Bestandteilen, z. B. Phosphor-, Schwefel- und Kohlenstoffverbindungen,
bestehen, die in bestimmtem Umfang in Zwischenbereichen konzentriert sind. Wenn
solche Blöcke ausgewalzt werden, so werden nichtmetallische Einschlüsse und die
vergleichsweise unreinen Zwischenmetallbereiche in demselben Verhältnis gelängt,
verdünnt und abgeflacht. Wenn aber die nichtmetallischen Einschlüsse abgeflacht
werden, so beanspruchen sie einen größeren prozentualen Anteil des Querschnittsbereiches,
so daß die Duktilität bzw. Dehnbarkeit von Proben, die im rechten Winkel zur Walzrichtung
genommen werden, verringert wird.
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Weder derartige Einschlüsse noch die oft dabei auftretende Streifenbildung
beeinflussen die Duktilität sehr bei Proben, die in der Längsrichtung genommen
werden;
die Eigenschaften sind aber völlig verschieden, wenn Proben im rechten Winkel zur
Walz- oder Schmiederichtung genommen werden.
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Stähle unterscheiden sich hinsichtlich dieser Streifenbildung je nach
der Reinheit des Stahles und der prozentualen Querschnittsverringerung, die bei
der Verarbeitung der Blöcke bis zum fertigen Erzeugnis auftritt. Jedoch zeigen dem
Wesen nach alle handelsüblichen Schmiedeerzeugnisse verschiedene Eigenschaften,
wenn sie in einer parallel oder in einer im rechten Winkel zur Arbeitsrichtung verlaufenden
Richtung untersucht werden, d. h., sie sind nicht isotrop. Nichtmetallische Einschlüsse
werden allgemein als Hauptursache für Richtungseigenschaften angesehen. Mindestens
in bestimmten Fällen ergibt aber eine Zweiphasenmikrostruktur, wenn sie zur Zeit
des Walzens vorhanden ist, eine verschiedene Streifen-oder Schichtenbildung der
beiden mikroskopischen Bestandteile. In gewissen Fällen weisen diese strukturellen
Bestandteile beträchtliche Unterschiede in den mechanischen Eigenschaften auf, so
daß Richtungscharakteristiken in hohem Maße vorhanden sind.
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Im Gegensatz zu geschmiedetem Metall zeigen Gußstücke keine Richtungseigenschaften,
d. h., sie sind isotrop, da sie keine mechanische Bearbeitung erfahren. Das gleiche
ist bei den kaltgedelinten und durch Anlassen behandelten Hohlgußstücken nach der
Erfindung der Fall, da diese so geringe Formänderungen erfahren, daß sie ebenfalls
isotrop sind.
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F i g. 11 stellt eine Aufnahme (X 1000) eines ungeätzten Querschnittes
eines Hohlgußstückes aus korrosionsfreiem Stahl dar, der gemäß der Erfindung derart
gedehnt wurde, daß die Vergrößerung des Außendurchmessers 17,6% beträgt, und der
anschließend beim Anlassen auf 1066°C erhitzt und dann mit Wasser abgeschreckt wurde.
Der erhebliche Unterschied der Wirkung auf nichtmetallische Einschlüsse ergibt sich
aus dem Vergleich mit F i g. 10.