DE1298720B - Verwendung eines Baustahles fuer geschweisste Gegenstaende - Google Patents
Verwendung eines Baustahles fuer geschweisste GegenstaendeInfo
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Description
- Die Erfindung betrifft die Verwendung eines Baustahles, der aus weniger als 0,15 0/0 Kohlenstoff, weniger als 0,5°/o Silizium, 0,5 bis 20/0 Mangan, 0,15 bis weniger als 20/0 Nickel, 0,2,bis 0;50/0 Molybdän, 0,03 bis 0,2 0/0 Niob, Rest Eisen und Verunreinigungen besteht, als Werkstoff für geschweißte Gegenstände, die auch nach mehrmaligem Spannungsfreiglühen eine hohe Zugfestigkeit und eine gute Zähigkeit aufweisen.
- Feinkornstähle mit guten technologischen Eigenschaften, auch bei Temperaturen unter 0° C, sind bereits bekannt. Ein solcher bekannter Stahl kann bis zu 0;6 0/0 Kohlenstoff, bis zu 2 0/0 Mangan, bis zu 1.0/, Si= lizium, 0,05 bis 10/0 Molybdän und 0,02 bis 10/, Niob enthalten. Ein anderer bekannter Stahl enthält 0,15 Kohlenstoff, 0,40/0 Mangan, 0,20/, Silizium, 0,09010 Niob, 0,22 0/0 Molybdän und 1,7 °/0 Nickel.
- Es ist ferner bekannt, schweißbaren Baustählen mit guten Festigkeitseigenschaften im ungealterten und im gealterten Zustand zur Verbesserung der Festigkeit, Streckgrenze und Zähigkeit bis zu 10/0 Silizium, 0,03 bis 5 0/0 Molybdän, 0,01 bis 0,3 0/0 Niob und/oder bis zu 20/0 Mangan zuzugeben, wobei diese Stähle auch Vanadium in einem Gehalt von 0,1 bis 0,25 0/0 enthalten können.
- Der anmeldungsgemäße Stahl unterscheidet sich gegenüber diesen bekannten Stählen durch höhere Zähigkeit und höhere Zugfestigkeit, wobei diese mechanischen Eigenschaften des erfindungsgemäß zu verwendenden Stahles auch dann erhalten bleiben, wenn er zur Beseitigung von Spannungen wiederholt über längere Zeiträume nach dem Schweißen unterhalb des Aci-Punktes geglüht wird.
- Die unteren Gehaltsgrenzen für die folgenden Komponenten in dem erfindungsgemäß zu -verwendenden Stahl liegen zweckmäßig über 0,010/0 C, über 0,05 0/0 Si und über 0,20/0 Ni. Der zu verwendende Stahl kann ferner 0,03 bis 0,20/0 wenigstens eines Elementes, wie Vanadin oder Zirkonium, enthalten.
- Es ist allgemein bekannt, daß mit einer sich wiederholenden Entspannungsglühung, die zur Beseitigung der durch das Schweißen hervorgerufenen Spannung dient, die Zugfestigkeit bei niedriglegierten Mangan-Molybdän-Stählen zu niedrigeren Werten verschoben werden. Insbesondere wird hierbei die Stoßempfindlichkeit des verschweißten Werkstoffs erhöht: Ursächlich hierfür dürften in erster Linie Konzentrationsänderungen von Mangan und Molybdän ein, die im' Zementit angereichert sind, bzw. Änderungen in der Zusammensetzung und Verteilung von Molybdänkarbid sein.
- Es wurde nunmehr festgestellt, daß man durch einen Zusatz von Niob zu den Mangan-Molybdän-Stählen und durch eine Wärmebehandlung den Kohlenstoff binden kann, wodurch eine Verzögerung der Mangan-und Molybdänkarbidbildung erreicht wird. Selbst wenn man einen niobhaltigen Stahl wiederholt einem Entspannungsglühen unterwirft, werden die mechanischen Eigenschaften und die Verformbarkeit des erfindungsgemäß zu verwendenden Stahles nicht beeinträchtigt.
- Den gleichen Effekt kann man in dem erfindungsgemäß zu verwendenden Stahl durch weitere Zusätze von Zirkonium oder Vanadium oder von beiden erzielen.
- Bei Versuchen, bei denen Stahlbleche über 100 mm i Dicke zur Beseitigung von Spannungen mehrmals bei 625°C geglüht werden, zeigte es sich, daß bei Stahllegierungen, die kein Niobium, Zirkonium und Vanadin enthielten, die nach der Charpy-Probe ermittelte Kerbschlagzähigkeit.bei -12°C -von -10 bis, 20 kg/cma des geschweißten Werkstoffs auf unter 5 kgm absank, während die durch die Entspannungsglühung verursachte Versprödung durch Zusatz dieser Elemente zu dem erfindungsgemäß zu verwendenden Stahlblech in entsprechenden Mengen verhindert und die Festigkeit bei hoher Temperatur verbessert wurde.
- Um eine gute Schweißbarkeit und verbesserte mechanische Eigenschaften bei einem legierten Stahl auch dann zu erhalten, wenn er wiederholten Entspannungsglühungen unterWorfen wird, muß der Kohlenstoffgehalt des Stahles niedrig sein. Zunächst wird Kohlenstoff zugegeben, damit die Zugfestigkeit des legierten Stahles erhöht wird, wünschenswert ist jedoch, daß der Gehalt kleiner als 0,12 0/0 ist. Insbesondere dann, wenn die zugesetzte Menge des Kohlenstoffes 0,15 0/0 überschreitet, wird die Schlagfestigkeit vermindert, und die mechanischen Eigenschaften nehmen mit der Zahl der Entspannungsglühungen ab.
- Der Siliziumgehalt des Stahles wird gering gehalten, um eine Verschlechterung der mechanischen Eigenschaften und-eine -Gräphitbildung zu vermeiden, die durch die Entspannungsglühung verursacht werden kann. Silizium kann jedoch in Abhängigkeit der Dicke des Stahlbleches bis zu 0,50/0, vorzugsweise bis zu 0,350/0, zugesetzt weiden:- Die Verschlechterung der Materialeigenschaften auf Grund. der Entspannungsglühung wird durch Mangan nur wenig beeinflußt. Ein Zusatz von Mangan in einer Menge über 0,50/0 ist jedoch erforderlich, damit die mechanischen Eigenschaften des geschweißten Werkstoffes verbessert werden. Ein Zusatz von Mangan in einer Menge von mehr als 20/0 ist nicht zweckmäßig, weil dadurch die Schweißbarkeit vermindert und die Versprödung infolge der Entspannungsglühung beschleunigt wird.
- Nickel wird in einer Menge von weniger als 20/0 zur Verbesserung der mechanischen Eigenschaften des geschweißten Werkstoffes zugesetzt. Gleiches gilt auch für den spannungsfrei geglühten Zustand. Ein Zusatz von Nickel über 20/0 erhöht jedoch die Produktionskosten, wobei der dann noch erzielte Vorteil gering ist. Setzt man jedoch Nickel in einer Menge von 0,150/0 oder weniger zu, wird die obenerwähnte Wirkung nicht erreicht.
- Molybdän wird in einer Menge von über 0,20/0 zugesetzt, um die Zugfestigkeit zu verbessern. Eine beachtliche Verbesserung dieser Eigenschaften wird bei einer Zugabe von über 0,33 0/0 Mo erreicht. Mehr als 0,50/0 Mo ist jedoch nichtzweckmäßig, um eine Verschlechterung der Materialeigenschaften infolge der Entspannungsglühungen zu vermeiden.
- Wie oben bereits erwähnt, ist Niob ein Element, das in ausgeprägter Weise die Versprödung verhindert, die durch Entspannungsglühung verursacht wird. Niob daher im Bereich von 0,03 bis 0,20/0 zugesetzt. Wenn weniger als 0,03 0/0 zugesetzt werden, dann erhält man nicht die gewünschte Wirkung; wenn man jedoch mehr als 0,5 0/0 zusetzt, dann wird der Stahl zu hart.
- Vanadium oder Zirkonium oder beide können insgesamt im Bereich von 0,01 bis 0,2 0/0 zugesetzt werden, wodurch die Festigkeit der Stahllegierung bei Normaltemperatur und bei hoher Temperatur verbessert wird. Vanadium und Zirkonium dienen ebenso wie Niob zur Verhinderung einer auf der Entspannungsglühung beruhenden Versprödung. Hierzu werden diese Elemente in einer Menge von mehr als 0,010/0, vorzugsweise mehr als 0,03 0/0, zugesetzt, jedoch ist ein Zusatz von mehr als 0,20/, nicht wünschenswert, weil die Schlagfestigkeit und die Schweißbarkeit des Stahles dadurch beeinträchtigt werden.
Tabelle 1 Chemische Zusammensetzung von erfindungsgemäß verwendeten Stählen Q, R, T, S und des Bezugsstahles X Chemische Zusammensetzung Q R T S X Gewichtsprozent Kohlenstoff ............... 0,09 0,10 0,06 0,08 0,18 Silizium .................. 0,28 0,30 0,28 0,25 0,15 Phosphor ................. 0,016 0,015 0,017 0,014 0,017 Schwefel.................. 0,014 0,013 0,014 0,011 0,015 Mangan .................. 1,48 1,42 1,38 1,65 1,33 Nickel.................... 1,10 0,85 1,00 1,45 0,65 Molybdän ................ 0,49 0,26 0,47 0,25 0,54 Vanadium ................ - 0,05 0,05 0,03 - Niob ..................... 0,06 0,04 0,05 0,09 - Zirkon ................... - - - 0,04 - Eisen ..................... Rest Rest Rest Rest Rest Tabelle 2 Mechanische Eigenschaften der Stähle mit den Zusammensetzungen gemäß Tabelle 1, nach fünfmaliger Entspannungsglühung Ausgangszustand Entspannungs- 625°C 4 Stunden Mechanische (930°C 4 Stunden Luftkühlung und glühung, fünfmal Ofenabkühlung Eigenschaften 650C 4 Stunden Luftkühlung) as dra Y-K I 9 I I V-K4 vE-12° a, crB V-K Y-K4 vE-12° kg/mmE kg/mm °C °C I kgm kg/mma I kg/mm' °C I °C I kgm Q 55,9 69,9 -E-2 -28 10,0 56,7 66,7 12 -22 18,0 R 49,6 63,2 -15 -35 15,0 50,3 62,1 25 -54 >20,0 T 56,9 69,5 -46 -20 >20,0 57,4 68,7 40 -30 >20,0 S 51,3 66,7 -40 -31 18,5 52,1 65,8 -41 -33 19,5 -36 X 44,8 62,9 -2 -34 10,4 37,6 54,7 >-E-40 -f-12 18 Bemerkungen zu Tabelle 2: o, ist die Streckgrenze. oa ist die Zugfestigkeit. V-K ist die Temperatur, bei der 50 °/o der Fläche des gesamten Scherbruchs ein Verformungsbruch ist. V-K4 ist die bei 4mkg Schlagarbeit auftretende Übergangstemperatur. vE-12 ist der Kerbschlagwert bei der V Kerben-Charpy-Probe bei -12°C.
Claims (3)
- Patentansprüche: 1. Die Verwendung eines Baustahles, bestehend aus weniger als 0,15 "/" Kohlenstoff, weniger als 0,501, Silizium, 0,5 bis 20/0 Mangan, 0,15 bis weniger als 2 °/" Nickel, 0,2 bis 0,5 "/" Molybdän, 0,03 bis 0,2 "/o Niob, Rest Eisen und Verunreinigungen, als Werkstoff für geschweißte Gegenstände, die auch nach mehrmaligem Spannungsfreiglühen eine hohe Zugfestigkeit und eine gute Zähigkeit aufweisen.
- 2. Die Verwendung eines Stahles mit der Zusammensetzung nach Anspruch 1, bei welchem der Gehalt an Kohlenstoff über 0,010/" der Gehalt an Silizium über 0,05 "/" und der Gehalt an Nickel über 0,2 "/" liegt, für den Zweck nach Anspruch 1.
- 3. Die Verwendung eines Stahles mit der Zusammensetzung nach Anspruch 1 und 2, bei welchem die Gesamtmenge wenigstens eines Elementes, wie Vanadin oder Zirkonium, im Bereich von 0,01 bis 0,20/" vorzugsweise 0,03 bis 0,20/" liegt, für den Zweck nach Anspruch 1.
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