DE1408928A1 - Verfahren zur Verbesserung mechanischer und chemischer Eigenschaften von austenitischen,rostfreien Staehlen - Google Patents

Description

r. W. Schalk. - Dipi.-ing. P. Wirth · Dipi.-ing. G. Dannenberg

Dr. V. SCHMIED-KOWARZIK · Dn P. WEINHOLD

6 FRANKFURTAM MAIN CB. ESCHENHEtMER STR. S9

Wd/Kl ■ Ai-269

Allegheny Irudlum Steel Corporation 2ooo Oliver Building City of Pittsburgh, Zone 22 · Commonwealth of Pensylvania/USA,

Verfahren zur Verbesserung mechanischer und chemischer Eigenschaften von austenitischen, rostfreien Stählen*

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf austenitisehe, rostfreie Stähle, die durch Umwandlungshärtung oder durch Umwandlungs- und Ausscheidungshärtung gehärtet werden. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung eine Wärmebehandlung, durch die solche Stähle, die im angelassenen Zustand bei Zimmertemperatur praktisch frei von Delta-Ferrit sind, eine optimale Kombination mechanischer und chemischer Eigenschaften erhalten.

Es wurden bereits zahlreiche Versuche gemacht, um eine neue .G-ruppe von rostfreien Stählen herzustellen, die zwischen den üblichen rostfreien AISE-Typ 3oo bzw_e AISI-Typ 4-00 Stählen liegen. Man war sich des Bedürfnisses nach einem rostfreien Stahl bewußt, der bezüglich der Herstellung und der Yfiderstandsf ähigkeit gegen Korrosion und Oxydatiom

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Eigenschaften besitzt, die ähnlich der 3oo-Reihe der rostfreien Stähle sind und der andererseits, soweit es die Anwendbarkeit der Wärmebehandlung zur Entwicklung der optimalen mechanischen Eigenschaften betrifft, den Stählen der 4oo-Serie ähnlich ist. Aufgrund des besonderen bei den verschiedenen rostfreien Stählen auftretenden metallurgischen Phänomens nahm man zu rostfreien Stählen Zuflucht, die durch Umwandlungshärtung, auf die gegebenenfalls zusätzlich noch eine Ausscheidungshärtung überlagert werden kann, gehärtet wurden. Die auf diese Stähle angewandte Wärmebehandlung lieferte ein Produkt, das nur teilweise die benötigten Eigenschaften besitzt, da einerseits der Stahl nicht seine höchsten mechanischen Eigenschaften entwickelte oder die Korrosionsfestigkeit verschlechtert wurde. Um zwischen diesen beiden Eigenschaften einen annehmbaren Ausgleich zu erhalten, wurde es als notwendig befunden, die chemische Zusammensetzung zu ändern, so daß diese Stahlsorten insbesondere eine Sache gemeinsam hatten, die ein außerordentlich wichtiger Faktor bei der Entwicklung der richtigen Wärmebehandlung für solche Stähle geworden ist» Durch die verschiedenen Kombinationen der legierungselemente enthielt die fertige legierung nämlich gleichgültig, ob es sich dabei um eine reine Umwandlungshärtung oder um eine Umwandlungshärtung mit zusätzlicher Ausscheidungshärtung handelte, etwa 1o bis 3o # Delta-Ferrit in der Mikrostruktur des Stahls· lediglich vom Standpunkt der mechanischen Festigkeit aus gesehen ist das Delta-Ferrit ein unerwünschter Bestandteil, da es weich ist und die mechanischen Eigenschaften der Stähle in einer Richtung überzüchtet. Die metallurgische Funktion des Delta-Ferrits war

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jedoch sehr wertvoll, da es eine technische legierung lieferte, die eine annehmbare Kombination von festigkeit bei Zimmertemperatur und erhöhten Temperaturen zusammen mit Oxydations- und Korrosionsfestigkeit lieferte» Ein Beispiel für eine.Verwendungsfähigkeit für einen solchen Stahl sind z.B, Häute, mit denen sowohl ü'lugzeuge als auch Raketen, die für Flüge mit Überschallgeschwindigkeit konstruiert sind, überzogen werden.

Da ein Kompromiß zwischen der mechanischen festigkeit mit den ehemischen Eigenschaften des Stahls notwendig war, um ein brauchbares, handelsübliches^ Produkt zu schaffen, trat seitens der Metallurgen und der Ingenieure der Wunsch auf» einen ähnlichen

S'tahl zu erhalten, der wesentlich höhere mechanische Eigenschäften besitzt. Dies ist besonders dann wünschenswert, wenn das Material für Anwendungszwecke verwendet werden soll, bei denen ein hohes Festigkeits-zuia-ewichts-Yerhältnis gewünscht v;ird. Da die bekannten Legierungen alle Uelta-i'errit enthalten, war es zweckmäßig, eine Legierung zu entwickeln, die frei von DeIta-Ferrit ist und die eine außergewöhnliche Kombination von meciiani sehen Eigenschaften besitzt, ohne die chemischen und physikalischen Eigenschaften des Stahls-nachträglich zu beeinflussen« Durch die Modifikation der chemischen Zusammensetzung müßte eine . solche legierung., einfach herausteilen seinj doch hat die bei den bekannten Stählen verwendete Wärmebehandlung jedoch bei den gewünschten, praktisch von Delta-i'errit freien Stählen zu einem Versagen geführt» Der erhaltene Stahl zeigt nicht nur eine wesentliche^ geringere meciiani sehe

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Eigenschaft, sondern war auch sehr empfindlich gegen " ■ Korrosion.

Ziel der· vorliegenden Erfindung ist es, eine "'ärmebehandlung zu schaffen, die geeignet ist, bei der Umwandlungshärtung unterworfenen rostfreien btählen des austenitisehen Typs,-die im angelassenen Zustand bei Zimmertemperatur Tsralctisch frei von Delta-i'errit sind, angev,endet au t? erden,

iin weiteres iiel der vorliegenden irfindung ist es, eine ii arme behandlung, zu-schaffen, die zur ümwandlungshärtungvon. . austenitischen, rostfreien otahlen geei./net ,ist., wobei gegebenenfalls, eine jUisscheidungshärtung noch über die Umwandlungshärtung darübergelagert wer.a.en kann und wobei die verwendeten austenitischen otähle _ praktisch frei, von Lielta-^errit. sind,.,., und durcii das die optimalen mpc^anischen >i,;',enschaften ent-, wickelt Würden, . ohne dai;·. die llorrosions- und uxydationsf esti.gkeit beeinträchtigt wirdo ......

jjin besonderes Ziel der vorliegenden ^rfindun,.=* ist es., eine geeignete V^riiiehenandlung zu schaffen, die. für austenitische, rostfreie ütuhle verwendet werden kann "und die ί:.1ε hauptsächlichen härtungSi.ieciianismus eine Urawandlungshärtung enthält, 7/obei der Stahl nicüt mehr als 5 ^cß> uelta-±'errit in der kikrostruktur im angelassenen Zustand enthält und wobei der ütahl die Verwendung," eines hohen ivOhlenstoffgehalt.es ermc>:licht,

So daJ aie optimalen--ft:eqiiani_6G.ä.e,n.v+äi:g^xise;:.aiten -^r-zielt: v.^rer·- dei; KÜnr-β:;, ohne ακ-c- aie chemiqiifcei; una^r^G ik^.ii sahen -.-,

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c ^r, Q Q 0 C- ' η SyO η. >- ■■

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Eigenschaften der Stähle beeinträchtigt werden» Figo 1 ist ein modifiziertes Schaffler-Diagramm, das das

ausgewogene Verhältnis der Legierungsä-emente und deren iäffekt auf die Mikro struktur der ist ahle zeigt, die der erfindungsgemäßen Wärmebehandlung unterworfen werden.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Behandlung austenitischer, rostfreier Stähle, die praktisch fre*ü von Delta-Ferrit sind und die, wenn sie sich in angelassenem Zustand bei Zimmertemperatur befinden, in der Mikro struktur vorzugawenigstens 95 fS Austenit enthalten«, Diese rostfreien Stähle gehören zu den austenitisehen, rostfreien Stählen der ümwandlungshärtung (auf die gegebenenfalls noch eine Ausscheidungshärtung überlagert werden kann)· Diese Stähle haben eine Zusammensetzung, die folgende Legierungselemente in den angegebenen Bereichen umfaßt, nämlich bis etwa o,4o i> Kohlenstoff, bis etwa 8_ro $ Mangan, bis etwa 2,ο # Silizium, von etwa 8,o bis 2o,o $ Chrom, bis etwa 13,ο $ Krickel, bis etwa 4,ο $ Molybdän, bis etwao,6o $ Stickst of iimd bis etwa 4» ο $ Aluminium, Kupfer oder Vanadin, wobei der Hest aus Bisen, mit den zufälligen Verunreinigungen, wie sie in den normalen, durch Verwalzen hergestellten Stählen zu finden sind, besteht.

In der Tabelle 1 sind die allgemeinen und bevorzugten Bereiche der einzelnen Legierungselemente angegeben, die zur Wärmebehandlung besonders geeignet sind:

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Tabelle I

Element	allgemeiner Bereich	bevorzugter Bereich	Best
C	o,o1 - o,4o	o,1o - ο,3ο
Mn	o,o5 - 8,0	ο,5 - 3,ο
Si	o,o5 - 2,o	ο,ο5 - 1,ο
Cr	8,0 -2.o,o	14,5 -2ο,ο
Ni	1,o - -13,o	3,ο - 9,ο
Mo	bis zu 4,0	bis zu 2,75
N	" " 0,6	" " ο,2ο
andere +_	n " 4,0	" 2t5
Pe	Best

' Aluminium, Vanadin oder Kupfer.

Der ausgewählte stahl mit einer Zusammensetzung, wie sie in der obigen tabelle 1 angegeben ist, kann durch die üblichen Stahlherstellungsverfahren hergestellt sein, die deshalb auch nicht näher beschrieben werden. Es genügt, wenn darauf hingewiesen wird, daß eine Schmelze mit einer Analyse im obigen allgemeinen Bereich, die so beschaffen ist, daß die chemische Zusammensetzung einen austenitischen, rostfreien Stahl liefert, der im angelassenen Zustand frei von Delta-Ferrit ist, in Blöcke oder Brammen gegossen wird, die, wenn sie sich verfestigt haben, in üblicher Weise warm verarbeitet werden. Vorzugsweise wird der Block warm zu .einem Band verwalzt, das in üblicher Weise zu einem Material, das gewöhnlich als warm verwalztes Band bezeichnet wird, aufgerollt wird. Das warm verwalzte Band wird dann entzundert (abgebeizt)

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und angelassen. Das Anlassen wird gewöhnlich kontinuierlich durchgeführt, und das warm verwalzte Band, das anschließend noch kalt verwalzt wird, wird bei einer Temperatur von über 1 o38° angelassen, wodurch der Stahl in seiner stabilsten i'orm erhalten wird· Dies ist besonders zweckmäßig vom Standpunkt des Kaltverwalzens aus, da ein angelassenes, warm verwalztes Band in seinem Querschnitt stärker vermindert werden kann, bevor ein erneutes Anlassen notwendig wird, da diese austenitischen rostfreien Stähle einer beträchtlichen Bearbeitungshärtung während des Kalt-

verwalzens unterließen, Kach dem Kaltverwalzen wird das Band 'erneut auf eine Temperatur zwischen 982 und 1 o24° angelassen, bevor es zu dem Fabrikanten oder Endverbraucher versandt wird» Die Temperatur, auf die ein Stahl nach dem Kal.ty.erv/alz.en.siur = endgültigen Jtärke erhitzt wird, darf unter -keinen Umständen die Trensen der;KghLenstofflQSliclikeit im. Stahl·. über.s.:Ch.i'eite,n, die in i>tählen,,^v.a.e sie hierin, einer närmebeiianalung unterworfen . . v/er^i:., ,'.lojchs/;fcis-.etwa 1 p24 .betragen. „ ... . .-. ,

j}¹!./»-^t₄AQiiüt ein modifiziertes -Schaifler-iJiagramm,. d%s in,einem JE^euäap^s.eii^D.i.aöranim sowohl die .Beziehung -.zwischen den austenitisiere.Hdeii.ilgmsr.ten und dei- ferritisi er enden Elementen» als. auch.d.p.ff bevorzugte -Jereich äauivalenter Zusamraensetzungen, auf die sich das erfiiidungsgemäße Yerfahre.n anwenden läßt, zeigte £"L£*- "ί· .entspricht den "Jleich^evvichtsbedingungQn.mehr als das ei_f%ei^vtl⁴ehe <Dci:M.fx'ler-iJiai*.raiam,- '.velcr^es sich auf gegessene dalien ,beziehtβ ^s wird bemerkt, daß die j-renzlinien.

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der Phasen nach unten und nach links von der ο-felle, die sie Ui-spranglich in einem richtigen oehäffler-Jia^ra^in besitzen, ve"- schoben wurden. j;o wird weiterhin be-ei*vt, 'laß aiene phasen-"•lesiehun^en p.uf den xoi,;endei: .<erten beruhen, in welchen ein konstanter Silizium- und inuii^an^eh^lt von ο,-ΐο \*> Dzw. 1,o f-> vorhanden ist und bei denen der tatsächliche i-roz ent .-„.ehalt an i-.ickel und ^ickelriquiv dienten und d<~r tatsächliche rrozent- ;ehalt an Chrom und Ohroiüöcuivalenten verv;enuet v:ird, uie .3eziehun^. zwischen iiicke.l und den I.ickelänu.ivalenten ist wie

l.ickeläquivalente = -p I-.'i + 3o (^ ü + γ, i;) + 1/c (;-·· I-In) + o,25(f Jie _-.,sZiehung zwischen Ghroiii und cien ül-jcraänuivalenten ist ^T«ie

ührcmäquiv&lente = /^ür + -ίο + 1,5 (*;■■> öi) + 2 (>"Ά1) + 2 (^f/'V)

jJaraus kann entncmrcen werden, dal.-" die i-.iekeliluuivalente aas /erhJtltiiis eier relativen ..,t^::rke α er aust'eniticchen .-Jlemente und aeren Effekt ruf die i.Iikr ο struktur des äta-J ε ausdrücken, während .lie Ohromaquivaler.te uai; Terhältnis aer c^arke iieser "jüemente bezüglich cere:, ferritisierender -irkun..: aui den L>tahl ausdrücken ο

Aus ^ifcCo 1 sind' aie' j-e'biete beider iänzeli hasen und die zv/ei- und rtrfciTjhasigen ^ebiete chne-weitere ε ersiehti-ichi -in Utah! iitit einer Zusaüimensetzun^; gemäß tabelle 1 und άς-r ein

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Chromäquivaleiit und ein Mckeläquivalent entsprechend der oben angegebenen Formel besitzt, fällt innerhalb der ö-rensen des partiellen -Phasendiagramms der ϊΐ,ΐ· 1· i-s sind jedoch nur solche Legierungen, die eine ausgeglichene Zusammensetzung von Nickeläquivalenten und Chromäquivalenten besitzen, die innerhalb des mit ABGDEFG-A bezeichneten i'eil§ und vorzugsweise innerhalb des aBCdEFG-a- oder ABODEG-A-'I'eils fallen, die auf die nachstehend beschriebene Wärmebehandlung ansprechen, durch welche ein Stahl mit einer optimalen Kombinationmechanischer iiigenschaften erhalten wird. Die durch ABCDEEG-A in Fig. 1 bezeichnete begrenzte .Fläche besitzt eine MikroStruktur bei Zimmertemperatur in angelassenem Zustand, die wenigstens zu 95 $ austenitisch ist, wobei der liest entweder Gerrit oder Martensit ist«.

Torzugsweise sind Stähle, die erfindungsgemäß verarbeitet werden, solche, die eine Zusammensetzung besitzen, daß sie in das ausschließlich austenitische G-ebiet a-BCdEFG-a gemäß Pig., 1 fallen,, Ks kann so ersehen werden, daß es zwar möglich ist, eine bei Zimmertemperatur im angelassenen Zustand praktisch vollständig austenitisehe struktur vorliegen au haben, daß jedoch auch eine kleine kenge ah Delta-3?errit anwesend sein kann, wobei, der iesamtgehalt an Delta-i'errit 5 i> der Mikrostruktur nicht übersteigt, oder" aber daß der Stahl ebenfalls Martensit enthalten kann, wobei die martensitisehe Komponente vorzugsweise weniger als etwa 1o °fo beträgt. DieseStähle und nur diese Stähle, welche eine Zusammensetzung haben, daß sie in die Fläche ABCDEFGA und

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vorzugsweise in die Fläche aBCdEFG-a fallen und die einer IJmwandlungshärtung unterworfen werden, der gegebenenfalls eine Alterungshärtung übergelagert werden kann, sprechen auf das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung einer optimalen Kombination von mechanischen Eigenschaften im Stahl an,

Stähle, die weniger als 1o °/a Delta-Ferrit enthalten, werden durch die Anwendung der bekannten Wärmebehandlungen für dtähle, die mehr als 1o ^c/o Delta-Ferrit enthalten, nachteilig beeinflußte Diesbezüglich muß darauf hingewiesen werden, daß eine Differenz von 1 i* weniger Chrom und die Zugabe von etwa o,o4 ^c/o Kohlenstoff zu einem Stahl, der 1o bis 3o $ Delta-Ferrit enthält, ausreichend ist, um das Delta-Ferrit vollständig zu eliminieren. Daher muß die chemische Zusammensetzung der Legierung sehr ^; · genau eingestellt und aufrechterhalten werden. Die folgende Wärmebehandlung ist besonders zur Entwicklung der optimalen mechanischen .Eigenschaften in Stählen geeignet, auf die das erfindungsgemäße Verfahren angewendet werden kann, ohne daß ein übermäßiges Kornwachstum verursacht wird und ohne daß die Korrosions- und Oxydationsfestigkeit der Legierung nachteilig beeinflußt wirdo

Der Stahl in Form eines warm verwalzten Bandes kann gereinigt werden, um den durch das Verwalzen entstandenen Hammerschlag oder andere unerwünschte Verunreinigungen von dessen Oberfläche zu entfernen, die diese während der Warmverarbeitung von der Rohbramme in das warm verwalzte Band erhalten haben kann_o

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Das entzunderte oder in. anderer "eise gereinigte warm verwalzte Band wird dann bei einer Temp, er at.ur angelassen, die von den nachfolgenden, für den stahl vorgesehenen Verarbeitungen .abhängt. Soll der btahl-anschließend wenigstens einmal kalt verarbeitet werden, so wird eine Temperatur ν pn, oberhalb etwa 1.o38° verwendet. Es ist zweckmäßig, den Stahl bei dieser Temperatur einer üärmebehandlung zu unterwerfen), um, alle . Carbide in Lösung zu bringen, \vodurch. die. austenitisehe Phase am stärksten stabilisiert wird. Dies..erlaubt, dann eine größere Verminderung des-Querschnittes des StaiJ-S während der anschließenden Verarbeitung, bevor .ein >,^riederanlassen notwendig wird ο.-...-- ---.,,"..

Wenn die. erf inc: ungsgernäß zu. behandelnden Stähle auf eine Temperatur über etwa: 1o38° _erhitzt werden, so tritt eine_über-

IYornwachstum ein.. Bei dieser ütuf.e der Verarbeitung ist .dies oedoch unwesentlich, -«enn.nicht .die..Körner so über-. mäßig-,.groß werden, daß. der, Staiii .praktisch-.,unbrauchbar wird«. .iievor jedoci:_u das Korr.waciistum eine solche übermäßige (iröße er-reiciit-,.. sinü.,Ian^e., leiten bei diesen, erhöhtsη Teiaperaturen notwendig, und solche sind in einer technischen Verarbeitung nicht v.'irtsciioi'txicii. In der Technik wird es bevorzugt, die war»:: versalzten uj-inder. kontinuierlicl-. fiizulassen, wobei das v.p.rm verwalzte .^an4_?;in bekannter V/eise .continuierlicli abgespult und duroi:. einen-Oi-jen. dur..c.h-_r".;si.ührt. v;ird_c :Jer üt-arJ. v;ii-d ycrzugs— V.-f?i_:s-e. e.tvfp. 5 - ois 3.o. _?.-inuten s.vl±' dieser üe^r.eratür senalte^ und ich- wird-eine Zeit angewendet, üie. gerade ausreicht, um

Öfi Q Q M (■'■ .-.-"(I Π O D . _; -

praktisch, die gesamte Menge der Carbide in Lösung zu bringen» Der angelassene Stahl wird dann vorzugsweise so schnell abgekühlt, daß jede Ausfällung von Carbiden verhindert wird.

Der so erhaltene, weiche, duktile, angelassene Stahl wird dann in einer oder mehreren kaitbearbeitungsstufen vorzugsweise durali Kaltwalzen verarbeitet, bis die gewünschte Stärke erhalten worden ist ο Diese Stähle unterliegen während der Kaltverarbeitung einer beträchtlichen Bearbeitungshärtung,und sie können daher - je nach der verwendeten Torrichtung - in ihrem Querschnitt höchstens auf 4o bis 7o $ des ursprünglichen Querschnitts des warm verwalzten Bandes vermindert werden. Wenn der Stahl einer Zwischenstärke in seinem Querschnitt so vermindert worden ist, daß ein erneutes " Anlassen notwendig wird und nach dem erneuten Anlassen der Stahl einer weiteren Kaltverarbeitung unterworfen wird, so kann der kalt verarbeitete Stahl einer Zwischenstärke durch Erhitzen auf eine Temperatur zwischen 1o38 und 1o93 erneut angelassen v/erden« Ein V/iederanlassen bei solchen hohen Temperaturen ist zulässig, wenn und nur wenn der Stahl anschließend zu seiner endgültigen Stärke kalt verarbeitet werden soll und eine solche Kaltverarbeitung den Querschnitt des Stahls wenigstens um 1o ^cJo der Zwi sehen stärke vermindert» ?7enn ein kalt verarbeiteter Stahl durch eine einzige Kaltverarbeitung zu seiner endgültigen Stärke vermindert worden ist, so muß der Stahl bei einer Temperatur von 982 bis 1o24° erneut angelassen werden»

Der kalt verarbeitete Stahl einer Zwischenstärke, der bei einer . Temperatur von über 1o3S oder oberhalb der 'J-renze der Kohlen-

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■ stofflöslichkeit erneut angelassen worden ist, wird durch Kaltverarbeitung auf seine endgültige Stärke gebracht. Der Stahl hat · in seinem kalt verarbeiteten Zustand nicht seine besten Verarbeitungseigenschaften, und zwar aufgrund der durch die Yerarbeltungshärtung bewirkten Härtung des Stahls, die dieser.während des Kaltverwalzens zur endgültigen Stärke erhalten hat_o Es ist daher notwendig, den Stahl nochmals anzulassen, um ihm seine stabilste Form zu verleihen, die der anschließenden Härtungsbehandlung zur Entwicklung der optimalen mechanischen Eigenschaften unterworfen werden kann, ohne die chemischen Eigenschaften nachteilig zu beeinflussen« Aus diesem Grund wird der Stahl mit der endgültigen Stärke bei einer Temperatur im kritischen Bereich von 982 bis 1o24- erneut angelassene Diese kritische Anlaßtemperatur darf nicht überschritten werden, wenn der Stahl eine optimale Kombination der mechanischen Eigenschaften im endgültigen Produkt besitzen solle Eine' Überprüfung der Vorgänge, die beim letzten Kaltverwalzen und beim kritischen Anlassen, eintreten, ist zum Verständnis dieser Maßnahmen wertvoll.

Wie bereits bemerkt, wird der kalt verarbeitete Stahl einer Zwischenstärke bei einer Temperatur oberhalb der Kohlenstofflöslichkeit sgrenze oder 1o38° angelassen, um praktisch alle Garbide in lösung zu bekommen, wodurch der Stahl, soweit es durch Wärmebehandlungen möglich ist, möglichst stabilisiert ist„ In anderen Worten, die Anlaßwärmebehandlung drückt die M -Temperatur des Stahls unterhalb Haumtemperatur herunter» Während der anschließenden Kaltverarbeitung des Stahls nach dem Wiederanlassen

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"bei mehr als 1o38° wird dem Austenit Energie verliehen, und durch die Deformation des Stahls wird die M -Temperatur oberhalb Zimmertemperatur erhöht» Daher findet eine teilweise Umwandlung von Austenit in Martensit statt. Da der Stahl kalt verarbeitet wird, muß wenigstens auch einer der Deformationsmechanismen in der Mikrostruktur anwesend sein, und in diesem besonderen Pail ist ein Yerschiebungs-Mechanismus ("slip") leicht erkennbare 'Weiterhin kann durch das Kaltverarbeiten des Stahls eine Rekristalli· sierung stattfinden, wodurch eine verhältnismäßig kleine Korngröße entsteht. So unterliegt der Stahl, wenn er auch nach dem Wiederanlassen bei Temperaturen über 1o38 in seiner stabilsten Form vorliegt, durch das Kaltwalzen einer teilweisen Umwandlung, so daß ein Teil der austenitisehen Körner in Martensit umgewandelt werden, und der Rest des Kornes wird in verschiedener Weise durch eine Anzahl von Schiebungsflächen durchkreuzt, beides - wie es durch die folgenden Ausführungen noch näher erläutert wird - .traktoren, die eine sehr wichtige Funktion darstellen. Weiterhin hat der Stahl dann eine verhältnismäßig kleine Korngröße. Es wurde nun weiter gefunden, daß der Stahl, wenn er zu seiner endgültigen Stärke kalt verarbeitet und bei einer Temperatur von 982 bis 1o24° kritisch angelassen wird, eine Korngröße von etwaASTM No. 7 oder kleiner aufweist.

Dasselbe Phänomen tritt während des ersten Kaltverwalzens des Stahls nach dem Anlassen des warm verwalzten Bandes ein. Bei einem kalt verarbeiteten Stahl einer Zwischenstärke, der bei Temperaturen oberhalb 1o38° erneut angelassen und dann kalt ver-

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arbeitet worden ist, um eine Verminderung des Querschnittes von wenigstens 1o $ zur Erzielung der endgültigen Stärke des Stahls zu erhalten, wird die Mikrostruktur wieder mit einer kleinen Korngröße, einer teilweisen Umwandlung von Austenit in Martensit und einer großen Anzahl von Schiebungsbändern, die den verbliebenen Austenit durchkreuzen, erfüllt. Es wurde kein Carbid dabei ausgefällt, da der Stahl erneut angelassen worden ist, und daher ist der gesamte Kohlenstoff in lösung. Die teilweise Umwandlung von Austenit in Martensit und die Schiebungsbänder, die aus der Kaltverarbeitung herrühren, sind notwendig, um die optimalen mechanischen Eigenschaften im Stahl zu entwickeln, da gefunden wurde, daß während des kritischen Anlassens des kalt verwalzten Stahls der endgültigen Stärke die bevorzugten Stellen für eine Ausfällung der Oarbidteilchen innerhalb des Martensits und entlang der Schiebungsbänder liegen. Diese Ausfällung ist eine willkürliche Ausfällung, die keinesfalls an den ursprünglichen G-renzflachen der Austenit-Austenit-Körner konzentriert ist.

K ach dem Härten des kalt verwalzten Stahls der endgültigen Stärke von Zimmertemperatur zur kritischen Anlaßt emv-, er atur erfolgen eine Anzahl von Vorgängen, die für das erfindungsgemäße Verfahren wichtig sind«, Bei der anfänglichen Einwirkung von Y/ärme auf den kalt verwalzten Stahl und bis zum Erreichen einer Temperatur von 843° Vitra der in der MikroStruktur enthaltene Martensit getempert. Zu diesem Zeitpunkt beginnen die Oarbidt eilchen willkürlich * durch den Kartensit auszufallen. Gleichzeitig fallen Oarbidteilchen entlang den Schiebungsbändern und im verbliebenen Austenit aus, wobei die Ausfällung des Garbids willkürlich im Einblick

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auf die Mikrο struktur erf olgt ₀ Wenn das .Erwärmen 4 fortgesetzt wird, wird die kritische Temperatur überschritten und der Martensit lagert sich wieder in den Austenit .um<> Die Carbide scheiden sich weiterhin mit erhöhter ü-eschwindigkeit im Austenit ab, Ms eine Temperatur von etwa 816 erreicht ist_o V/ährend der iiartensit sich wieder in den Austenit umwandelt, finden auch eine Erholung und itekristalli si erung statt, wodurch die Schiebungsbänder, die nach dem Kaltverwalzen auftreten, verschwinden ο wenn die Temperatur auf die kritische AnIaßtemperatur erhöht wird, d,h_o eine Temperatur zwischen 982 und keinem Pail mehl· als 1o24°, werden die Garbide, die in willkürlicher Verteilung entlang der Schiebungsflachen im lliartensit und im zurückgebliebenen Austenit ausgefällt worden sind, teilweise erneut im Austenit gelöst» Da die Temperatur, auf die der ötahl mit der eiadpltzgen Stärke v/ährend des entscheidenden Anlassens erhitzt wird, niemals über 1o24 steigt, werden nicht alle Gerbide von der austenitischen phase gelöst, weiterhin behält der Stahl seine verhältnismäßig kleine "Korngröße im Vergleich zu einem btnhl, der auf eine Temperatur von über 1o38 ·erhitzt worden ist. Die Tatsache, daß ein Teil der Garbidteilehen außerhalb der Lösung bleibt, ist, wie es weiter ' unten noch im Hinblick auf das sogenannte Auslöser-Anlassen des Stahls während der Härtungsbelianulung ausgeführt wird, sehr wichtige .

Die Auswirkung des Anlassens des Stahls bei seiner kritischen xeaiperatur soll bewirken, aak der Stahl in seiner stabilsten

vorliegt, die auf das später noch zu beschreibende Verfahren

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zur Entwicklung der optimalen mechanischen Eigenschaften ohne Beeinträchtigung der Korrosions- und Oxydationsfestigkeit in maximaler YiTeise anspricht. Es ist zweckmäßig, den Stahl in seiner stabilsten Form aufrechtzuerhalten, da der Stahl dann in seine endgültige Form gebracht werden kann_y ohne daß er erneut angelassen werden, muß ο Es ist außerdem zu "berücksichtigen, daß das durch diesen Stahl gezeigte fundamentale Härtungsphänomen eigentlich eine Umwandlungshärtung ist, bei der die Umwandlung von Austenit in Martensit erfolgte Daher ist es wünschenswert, den Stahl in seiner stabilsten Form zur Verschickung vorliegen zu haben, da, wenn die M -Temperatur beträchtlich unterhalb Zimmert-emperatur liegt, wen-ig - wenn überhaupt - Neigung zu einer Umwandlung beim Transport besteht, während, wenn der Stahl nicht in seiner stabilsten ^orm vorliegt, ein Abkühlen unterhalb Zimmertemperatur ausreichen kann, um einen Teil des Αμβΐβη^Β in Martensit umzuwandeln, wobei ein Stahl mit geringen Terarbeitungseigenschaften erhalten wird«,

Nachdem der Stahl in seine endgültige Form verarbeitet worden ist und manchmal auch bereits vorher, wenn die Verarbeitung des Stahls in nicht so scharfer Form erfolgt, wird der kalt verwalzte Stahl der endgültigen Stärke, der einer kritischen Anlassung bei einer Temperatur von 982 bis 1o24° unterworfen worden ist, einer Härtungsbehandlung unterworfen. Diese besteht darin, daß der Stahl einer sogenannten "Auslöser"-Anlassung ("trigger anneal'¹.) unterworfen wird, um die austenitische fhase durch die Ausfällung einer vorbestimmten Menge an Garbidteilchen in willkürlicher

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Form innerhalb der Mikröstz'uktur des Stahls aus dem Gleichgewicht zu bringen. Es wird bevorzugt, den Stahl auf eine Temperatur von 899 "bis etwa 954° und vorzugsweise auf 918 bis 946° zu erhitzen. Ein maximales Ansprechen des Stahls auf die Wärmebehandlung - gleichgültig, ob der Stahl während seiner Verarbeitung einer gewissen Deformierung unterworfen worden isb oder nicht und gleichgültig, ob der Stahl nach dem kritischen Anlassen ohne Deformierung gehärtet werden soll - macht es notwendig, daß der Stahl einer sogenannten "Auslöser"-Anlassung unterworfen wird, um eine optimale Kombination mechanischer Eigenschaften im Stahl zu entwickeln. Es wird angenommen, daß das kritische Anlassen bei einer temperatur von 982 bis 1o24° ein praktisches Gleichgewicht bei dieser Temperatur schaffen kann, so daß der mit Kohlenstoff gesättigte Austenit bei dieser Temperatur nicht ausreicht, um alle Carbidteilchen in der Lösung aufzunehmen. Beim Erhitzen auf die Temperatur des Auslöser-Anlassens wird dieses Gleichgewicht gestört, so daß die austenitische Phase bei dieser Temperatur mit Kohlenstoff übersättigt ist* Die Reaktion kehrt sich daher um,und die Carbide werden ausgefällt* Aus diesem G-runde ist es notwendig, tatsächlich sogar unbedingt notwendig, daß die Anlaßtemperatur des kritischen Anlassens nicht über die Kohlenstoff löslichkeitsgrenze hinausgeht. Da ein Teil der willkürlich ausgefällten Carbide während des kritischen Anlassens noch in der austenitisehen Phase der Mikr©struktur verbleibt, ist das Auslöser-Anlassen zur Ausfällung eines Teils der Carbide an diesen bevorzugten Stellen wirksam,, so daß der Austenit durch

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lirhöhen der M -Temperatur auf Zimmertemperatur oder darüber aus dem Gleichgewicht gebracht \vird. In dem so der Kohlenstoff aus der Austenitphase ausgestoßen wird, fällt dieser an den bevorzugten Stellen der vorhandenen Garbidausfällungen als Chromcarbid aus. Dies gibt eine praktisch willkürliehe Verteilung des Garbides durch die jmstenitkörner*

Kach dem Auslöser-Anlassen wird der btahl dann einer Behandlung bei Temperaturen unter 0°, vorzugsweise bei Temperaturen im Bereich von -62 bis -79°, unterworfen« «renn auch niedrigere Temperaturen angewendet werden könner, so sind diese Temperaturen doch gewöhnlich ausreichen^ um eine praktisch vollständige martensitische Struktur zu erreichen,. Eine abkühlung auf diese Temperaturen ist ausreichend, u*m den .--usxenit in den Härtens!t der harten Phase des otahls umzuwandeln,, üs muii besonders darauf hingewiesen v/erden, da:.- aufgrund der chemischen Zusammensetzung der praktisch von Delta-x'errit freien legierungen ein iiartensit mit höherem Kohlenstoffgehalt gebildet werden kann. Bekanntlich bestimmt der Kohlenstoffgehalt des Lartensits die endgültige Härte des Lartensits innerhalb bestimmter geringer Frenzen» Da die erfindungsge:.iäß behandelten Btähle gewöhnlich einen höheren Kohlenstoffgehalt enthalten als solche iJ^ähle, die Delta^Perrit enthalten und die sin Kompromiß in der chemischen Zusammensetzung aufweisen., um einen aiinehiabpren Ausgleich zwischen den mechanischen und ehemischen iigensehafteii ^p. feewlriceii, bewirkt die erfindungsgemäße ^:./iirffiebehandlung die 3ildiing der optimalen mechani scheu eigenschaft en von -'JtHIiIeIi eines wesentlichen höheren Kohlenstoffgehaltes, ohne die chemischen -Eigenschaften desselben

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nachteilig zu beeinflussenο Der so gebildete Martensit zeigt seine vollen mechanischen Eigenschaften im endgültigen Produkte Mach der Behandlung bei Temperaturen unter 0° wird der Stahl vorzugsweise getempert, um den optimalen Ausgleich der mechanischen Eigenschaften zu erhalten, d.h₀ zwischen der Festigkeit, der Duktilität und der Härte. Wenn auch der Stahl im Zustand des Martensits eine außergewöhnliche !Festigkeit und Härte zeigt, so ist doch die Streckgrenze gering. Die Temperbehandlung soll daher hauptsächlich die Streckgrenze erhöhen, ohne die Zugfestigkeit oder die Härte in wesentlichem Maße zu beeinträchtigen» Die Temperbehandlung wird vorzugsweise durchgeführt, indem der Stahl bis zu etwa 16 Stunden auf eine Temperatur von 399 bis 566° erhitzt und dann an der luft abgekühlt wird. Diese Behandlung kann auch zur Ausfällungshärtung des Stahls wirksam sein. In manchen !'allen kann es notwendig sein, den Stahl zweimal zu tempern, um von der Ausfallungshr.rtung, die auf die Umwandlungshärtung überlagert wird, alle "Vorteile zu ziehen.

Um die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens mehr zu veranschaulichen, wird auf die folgende Tabelle 2 verwiesen, die eine innerhalb der oben genannten Tabelle 1 liegende 'chemische Analyse einer Reihe von Stählen enthält*

Tabelle

Chemische Zusammensetzung - G-ew.-5'o

Legierungs-

Eunmer Ferrit

35204
35526
35558
84138.
79291
9X635
FGM 2
PG-11
FGMO

10
0
0
0
0
0

10
0
0
0

0,09

0,14

0,14

0,14

0,12

0,22.

o,066

o,11

o,12

o».19

Mn ■

1,02 0,79 0,84 0,67 0,84 0,66 0,63 0,78 0,79 0,79·

3 ί-

Ο,37 0,32 0,28 o,35 0,43 0,18 0,37

0,37 0,40 0,42

Or

16,78

15,41

15,64

15,64

15,82

14,04

15,32

14,32

1-3,68

14,18

4,45 4,30 4,60 4,41 4,39 4,80 7,00 6,95

Mo

2,94 2,69 2,70 2,87 2,95 2,87 2,12 2,16 2,16 2,28

Al Cu Pe

0,10

0,095

0,08

0,10

0,086

0,095

"1,19
1,25
1,23
1,27

Rest Rest Rest Rest Rest Rest Rest Rest Rest Rest

20,265

17,58

18,76

19,035

19,41

17,10

20,375 19,535 1.3,90

19,63

"e ' 10,66

11,745 11,62 11,945 10,99 14,58 9,295 10,64 10,925 - 13,11

Die meisten der in Tabelle 2 "beschriebenen Stähle sind handelsübliche Stähle, von denen ein Teil, sei es durch bekannte Verfahren oder durch das erfindungsgemäße Verfahren, verarbeitet wurdeο Diese Stähle sind mit den entsprechenden AnIaßtemp eraturen in der folgenden Tabelle 5 beschrieben. Sie wurden dann gehärtet und den üblichen Festigkeitsuntersuchungen unterworfen, wobei die Zugfestigkeit, die Streckgrenze und die Duktilität gemessen wurden,, Die letztere wurde durch die Prozent Dehnung und die Standard-Härte bestimmt„

SAD ORIGINAL

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	II	Aabccle j	..IV ,	V	. ■
	• Anlaßtenroeratur	(Zugeigensohaften)	Streckgrenze ', I	Jelanun^ in 2
■; ι ι		III ,	kg/cm ,	W)-	Yi
ITuinmer	982	'.Sn&gultiGje Zugfestigkeit	11 S70	10,0	• ·. Härte
	1010	kg/cm	11 700	10,0	Rc ,
35204	1066	14 200	11 490	10,5	47,5
	1024	13 980	12 630,	11,0	: 46,5 :
	1038	13 3'?0 '	ii 4i)o , :	11,5	.46,0
35526·	1010	'■ 15 200	12 340	11,0	50,0
	1024	14 500	12 030 , ':	12,0	49,5
.35558	103S	14 990	10 740	11,5	49,5
	1052	14 910	3 530 ■..: :	19,0.	48,5
	954	14 000	13 020	10,0	,47,5
	(JB2	10 540	12 390	\ 9,0,	,43,0
84133	: ;1010	14 310 ,	13 090	11,5	43,0
	1024	15 120	13 090	11,5	47,5
		15 540			47,5
	15 540		-
			1408928

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Alle Stähle der Tabelle 3 wurden kalt verwalzt, s& daß wenigstens eine 1o folge Verminderung des Querschnitts erfolgte, worauf sie bei aen in Tabelle 3 angegebenen Temperaturen angelassen wurden. Anschließend an das Anlassen wurden alle Stähle mit Ausnahme von PGr-12, FG-11 und FG-21 durch die folgende Behandlung gehärtet, nämlich Auslöser-Aushärten bei einer Temperatur von 932°, Abkühlen auf Zimmertemperatur, dann 3-stündiges Abkühlen auf eine Temperatur von -73° und 3-stündiges Tempern bei 454°. Eine metallographische Untersuchung aller dieser Stähle mit Ausnahme der Legierung 35 2o4 und FG-12 zeigte, daß alle Stähle frei von Delta-Ferrit waren.

Aus der Tabelle 3 kann ersehen werden, daß insbesondere im Hinblick auf die legierung 35 2o4, die wenigstens 1o $> Delta-Ferrit in der Mikrostruktur bei Zimmertemperatur enthält, die Anlaß temperatur, der dieser Stahl vor der Härtungsbehandlung unterworfen wurde, nur wenig Auswirkung auf die mechanische Eigenschaft dieses Stahls hat. Die Legierung 35 2o4 zeigte nach einem Anlassen bei 982 eine Zugfestigkeit von 14 2oo kg/cm umd eine Streckgrenze von 11 87o kg/cm ; bei einem Anlassen, bei 1o1o°

eine Zugfestigkeit von 13 98o kg/cm und eine Streckgrenze von 11 7oo kg/cm „ Durch Anlassen bei einer Temperatur von 1o66°

wurde ein Stahl erhalten, der eine Zugfestigkeit von 13 57o kg/cm besaß, wobei die entsprechende Streckgrenze 11 49o kg/cm betrüge Eine Erhöhung von 83° beim Anlassen zeigte daher nur eine geringe Wirkung, auf die mechanischen Eigenschaften des Delta-Ferrit ent-

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haltenden Stahles» Aus den obigen Ergebnissen kann ersehen werden* daß» wenn auch, das erfindungsgeniäße Verfahren zur Behandlung von Stahlen, die Delta-Ferrit enthalten, wirksam ist, es doch keine außergewöhnlichen Auswirkungen auf die mechanischen !Eigenschaften dieser Stähle zeigt* Im (a-egensäta zu den mechanischen Eigenschaftepj den diese Stähle zeigen, wenn sie mittels der bekannten Verfahren, behandelt werden» iinfaöh ausgedrückt sind die meehanisohen Sigenöchaften der Delta^errit enthalt enden SIt ahle unabhängig von der Temperatur, bei der sie nach dem ICaltverarbeiten 2Ur end« gültigen Starke angelassen werden,,

Andererseits kann aus den lygebnissen der. 3Jegie£ii|igen 33 526, 5§ §58* 84 138 und 79 291 ersehen weiden^ daß diese Stänlp eiiie wesentlich höhere i^stigkeit dureh die geringe Änderumg in dea? dhemisoheii 2usammehsetzung beöitisen* Diese i?estigke.it wird £jedö6h nur dann erhalten, wenn dieStähle erfinäungsgemäß "behandelt werden» Bo zeigt die Legierung 55 §2β eine Zugfestigkeit 15 20ö kg/em und eine Stteckgrenzii von 12 63i5 kg/mn , wenn de«

Stahl nach einer Kaltvgrarbeitung bei eine^ Te&puW^Hm von 1o24^ö angelassen und nach detii Ajilassen eajfindungsggiiiäß geiiärtet wufdfe« Ve^giiohen Slit dieser iVsti^keit ^eigt dieggr Stahl| wenn ei "bei einer Temperatur ifon 1ö3.8^Ö angelassen viird Ceinö b^.aße

iiöhuiig Um 14^Ö3 einen Abfall in der 2ugf&sti#kei1: UiB fast 7öö

einen A^fqII in der Streckgrenze Um 112ö kg/em¹ auf die V von 14 5öo bzw« 11 49ö kg/cm * &q zeigt giöh^ däfi die" kritisöhe AnläiBtemperatüfjf deleft, obere Grienze Unter; etwa 1o24^ö liagt, die me öhani sehen Eigenschaft en des praktiseh IfOh iDelta^Seirit freien

§09806/0523

- 28 - 1408828

Stahls stark "beeinflußt. Praktisch ähnliche Ergebnisse wurden mit der legierung 35 558 erzielt, und die entsprechenden Werte sind noch mehr geeignet, den entscheidenden Einfluß der . kritischen Anlaßtemperatur auf die mechanischen Eigenschaften zu zeigen. Diese Werte für die Legierung 35 558 zeigen, daß der Stahl, wenn er "bei I0I0⁰ angelassen und dann gehärtet wird, eine Zugfestigkeit von 14 99o kg/cm und eine Streckgrenze von 12 340 kg/cm besitzt«, Eine Erhöhung der Temperatur des kritischen Anlassens auf 1o24° hat praktisch keine Auswirkung auf die mechanischen Eigenschaften. Wird jedoch die kritische ^nlaßtemperatur um 14° auf I038 oder um 28° auf 1o52° erhöht, so ist die Änderung der mechanischen Eigenschaften außerordentlich. Aus den Werten in der Tabelle 3 kann ersehen werden, daß bei einer

Erhöhung des kritischen Anlassens von 1o24 auf 1o38 und 1o52°

2 2

die Zugfestigkeit von 14 91o kg/cm auf 14 000 bzw, 1o 54o kg/cm

fällt« Die Abnahme der Streckgrenze ist fast noch stärker, da

2 2

diese von 12 o3o kg/cm auf 1o 74o bzw» 8 580 kg/cm fällt,

Praktisch gleiche Ergebnisse werden erhalten, wenn die Legierungen 84 138 und 79 291 verwendet werden. In jedem Fall wurde die Zugfestigkeit nachteilig beeinflußt, wenn die Stähle bei Temperaturen oberhalb von 1o24 kritisch angelassen wurden.

Durch einen entscheidenden Ausgleich der Legierungselemente in diesen Stählen, so daß die Zusammensetzung der Stähle in das G-ebiet A3CDSFG-A und vorzugsweise in das iiebiet aBOdEFG-a der Figur 1 fällt, ist es also möglich, eine Umwandlungshärtung eines praktisch von Delta-ierrit freien rostfreien Stahls zu erhalten. Nur durch

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■" ■■■<·;■ 809806/0529

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die erfindungsgemäße Wärmebehandlung ist es jedoch, möglich, daß diese praktisch von Delta-Ferrit freien Stähle so außergewöhnliche mechanische Eigenschaften zeigen.

Aus der Tabelle 3 kann durch Vergleich' der Legierung 35 2o4 mit den Legierungen 35 526 und 35 558 ersehen werden, daß bei einem-Anlassen oberhalb von 1o24° die Zugfestigkeiten und/oder Streckgrenzen der beiden letztgenannten Legierungen gleich oder niedriger sind als die entsprechenden Werte eines Stahls gemäß legierung 35 2o4, der wenigstens 1o $ Delta-Ferrit enthalte Es ist daher lediglich durch das erfindungsgemäße Verfahren möglich, die vollen mechanischen Eigenschaften dieser praktisch von Delta-Ferrit freien Stähle zu entwickeln. Dies wird noch klarer durch die Legierung 9X635 gezeigt, die im Hinblick auf das Delta-Ferrit vielleicht noch stabiler ist als Z₀B. die Legierung 35 558» Wird die Legierung 9X635 bei 1o1o° angelassen, so beträgt die Zugfestigkeit 16 783 kg/cm , während bei einem Anlassen bei 1o66° die Zugfestigkeit auf 16 o15 kg/cm² fällt. Ahnliche Ergebnisse werden bei der Streckgrenze erhalten.

,Alle die genannten Ergebnisse wurden von Stählen des Fmwandlungshärtungstyps.erhalten. Die Legierungen FG-12, FG-I1, FG-Io und FJ-21 gehören zwar ebenfalls zum Typ der Umwandlungshärtung, diese haben jedoch noch eine Ausfällungshärtung überlagerte

Legierung FGM2 enthält 1o $ Delta-Ferrit, während Legierung FG-11, FG-Io und FJ-21 praktisch frei von Delta-Ferrit sind«, Aus

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-jo

den Ergebnissen der Tabelle 3 kann ersehen werden, daß 1o24° eine kritische Temperatur ist, die nicht überschritten werden kann, wenn der gewünschte Ausgleich der Legierungszusammensetzung im Hinblick auf die Festigkeit der Legierung erhalten werden soll» Die Härtungen, denen die Stähle FGM2, P&-11, J¹G-Io und FJ-21 unterworfen wurden, variieren etwas mit der beschriebenen Wärmebehandlung» Die Stähle wurden nach dem Anlassen bei den angegebener Temperaturen durch eine Auslöser-Anlassung 15 Minuten bei 954° angelassen und dann abgekühlt. Die Stähle wurden dann auf eine Temperatur von -73 Q Stunden abgekühlt und dann eine Stunde bei 51 o° getempert. Die Legierung FG-12 enthält etwa 1o fo Delta-Ferrit und ist somit der Legierung 35 2o4, die ebenfalls etwa 1o f> Delta-Ferrit enthält, ähnlich. Aus den in der Tabelle 3 für die Legierung FG-12 mit 1o f> Delta-Ferrit angegebenen Ergebnissen ist ersichtlich, daß die Anlaßtemperatur wenig Einfluß auf die mechanischen Eigenschaften, besonders die Zugfestigkeit und Streckgrenze

besitzt β Ein Erhöhen der Anlaßtemperatur von 982° auf 1o66° er-

gibt eine Abnahme der Zugfestigkeit von 15 75o auf 15 54o kg/cm _o

Ein ähnliches Ergebnis wird bezüglich der Streckgrenze erhalten. Werden die Legierungen FG-11 und FG-Io bei den in der Tabelle 3 .angegebenen Temperaturen angelassen, so ist ein schwerer Abfall" sowohl bezüglich der Zugfestigkeit als auch der Streckgrenze zu ersehen, wenn die Temperatur von 1o24° überschritten wirdo

So fällt bei der Legierung FG-11 die Zugfestigkeit von 16 87o auf

P "■"'""' 2

16 17o kg/cm und die Streckgrenze von 14 84o auf 13 93o kg/cm , wenn die Anlaßtemperatur von 982° auf 1o66° erhöht wird. Dieser

SAD ORtGlNAL

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Afall ist fast noch schärfer, wenn die Werte der Legierung verglichen werden, iTbenso zeigt die Legierung FJ-21 in deutlicher V/eise die Auswirkung der Anlaßtemperatur, wenn diese die obere Grenze des kritischen Wertes überschreitet.

Aus den,obigen Ausführungen kann ersehen werden, daß die erfindungsgemäße Behandlung wirksam ist, wenn sie auf Stähle des Syps der ITmwandlungshärtung angewendet wird, gleichgültig, ob über diese Umwandlungshärtung noch eine Ausfällungshärtung überlagert wird»

Im übrigen wird darauf hingewiesen, daß die Duktilitäten der in Tabelle 5 aufgeführten Legierungen bei einer etwa 1o$igen Dehnung etwa 5 cm dicker Proben praktisch konstant sind, Somit ist das erfindungsgemäße Verfahren, gleichgültig, ob der Stahl Delta-Ferrit enthält oder praktisch von diesem frei ist, wirksam zur starken Erhöhung der festigkeit dieser praktisch von Delta-Ferrit freien stähle, ohne dabei die durch die Dehnung in Prozent gemessene Duktilität zu beeint richtigen, Üs wird darauf hingewiesen,, daß Delta-Ferrit enthaltende Stähle eine Dehnung der gleichen Größe besitzen wie diejenigen Stähle, die praktisch.frei von Delta-Ferrit sind, Daraus ist klar zu ersehen, daß nur durch Behandlung der praktisch von Delta-Ferrit freien Stähle durch das erfindungsgemäße Verfahren es möglich ist, eine so außergewöhnliche Kombination von mechanisehen Eigenschaften ohne gleichzeitige Verschlechterung, der Duktilität der Stähle zu erhalten,

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0 980$; 0.5 2 9

Claims (1)

1. Patentansprüche

   1. Verfahren zur Verbesserung mechanischer und chemischer Eigenschaften von austenitisehen rostfreien Stählen vom Typ der Umwandlungshärtung mit gegebenenfalls überlagerten Ausfällungshärtungseigensehaften, mit einer Zusammensetzung aus o,o1 - o,4o $ Kohlenstoff, o,o5 - 8,o ^c/o Mangan, o,o5 - 2,ο % Silicium, 8,ο - 2o,o % Chrom, 1,o - 13,ο fo Nickel, einer Spur bis o,6o </o Stickstoff und einer Spur bis 4 $ eines oder mehrerer der Metalle Aluminium, Molybdän, Vanadin und Kupfer, wobei der Rest aus Eisen mit den üblichen Verunreinigungen besteht, der nicht mehr als 5 % Delta-Ferrit im wärmebehandelten Zustand bei Wimmertemperatur enthält, bei dem der Stahl heiß zu einem Band verarbeitet, auf Temperaturen über 1o38°0 erhitzt, abgeschreckt, auf eine Temperatur unter O⁰C weiter abgekühlt, kaltverarbeitet und auf 399 - 566⁰O erhitzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß man den Stahl nach der Kaltverarbeitung auf die endgültige Stärke auf eine Temperatur zwischen 982 und 1o24°C erhitzt, um einen Teil der Garbide in willkürlicher Verteilung in der gesamten Mikrostruktur auszufällen, und dann einer Wärmebehandlung bei einer Temperatur zwischen 899 und 954°G unterwirft, um das Gleichgewicht des Austenits zu stören und zusätzliche Carbide in der gesamten Mikrostruktur auszufällen, worauf er abgeschreckt, auf eine Temperatur Unter O⁰C weiter abgekühlt und der abschlieisenden V/ärmebeiiandlung unterworfen wird. . ■■"·-.

   8 ü 9 8 U 6 / Ü b 2 9 Neue Unferiagen _(Art. ₇ § t Abs. ι _N, ι s_afe * des Änderung. _{v 4} ρ ■«<*

   - 53 - U08928

   •2.' Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der austenitische rostfreie Stahl eine ausgewogene Zusammensetzung. • "bezüglich der Nicke !äquivalente und Ohromäquivalente "besitzt, die praktisch der Fläche ABODEFG-A der "beigefügten Zeichnung entspricht. _: ' .

   Verfahren nach Anspruch 1 und 2_f dadurch gekennzeichnet, daß der austenitische rostfreie Stahl eine ausgewogene Zusammensetzung "bezüglich der Ni ekel äquivalente und Chrom äquivalente ■besitzt, die praktisch dor Fläche aBCdlFGa der "beigefügten Zeichnung entspricht, wobei der Stahl "bei Zimmertempfratur in

   . angelassenem Zustand praktisch austenitisch ist*

   Verfahren nach Anspruch 1 bis 5,"dadurch gekennzeichnet, daß der Kohlenstoffgehalt ο,To bis ο,Jo ,$, der Mangangehalt ο,5 bis 2,ο fo, der Siliciumgehalt o,o5 bis 1,ο ^, der Ghromgehalt 14,5 bis 2o,o f>, der Nickelgehalt 3,ο bis 9,o fo, der Molybdän.-gehalt bis zu 2,75 fo, der Stickstoffgehalt bis zu o,2o fo und der Gehalt an Aluminium, Vanadin und/oder Kupfer bis zu 2,5 fo beträgt ο

   5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Stahl sowohl Molybdän als auch Aluminium enthält.

   6*. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Stahl Molybdän jedoch kein Aluminium enthält und einen Mindestgehalt an Stickstoff von o,o8 fo aufweist,,

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   7. Verfahren nach Anspruch 1 Ms 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Kaltverarbeiten so durchgeführt wird, daß eine Verminderung des Querschnittes des Stahls von wenigstens 1o $ erreicht wird«

   8„ Verfahren nach Anspruch 1 Ms 7, dadurch gekennzeichnet, daß

   das Kaltver arbeit en ein Verarbeiten des Stahls in mehr als einer Stufe umfaßt, bei dem der Querschnitt des Stahls um 1o bis 4o $> der endgültigen Stärke vermindert wird, der Stahl der Zwischenstärke dann.erneut bei einer Temperatur von über 1o58°C wärmebehandelt und anschließend eine weitere Kaltverarbeitung des Stahls durchgeführt wird, wobei eine Verminderung des Querschnitts um wenigstens 1o $> der endgültigen Stärke des Stahls durchgeführt wird und der Stahl nach Beendigung des Kaitverarbeitens auf eine Temperatur zwischen 982 und 1o24°0 erhitzt wird.

   9. Verfahren nach Anspruch 1 bis Q_f dadurch gekennzeichnet, daß der Stahl durch praktisch kontinuierliches Erhitzen auf einer Temperatur zwischen 982 und 1o24°0 .je nach der Stärke des Stahls 15 Sekunden bis 2o Minuten erhitzt wird«

   io. Verfahren nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet-, daß der Stahl bei einer Temperatur zwischen 899 und 954⁰G bis zu etwa einer Stunde einer Wärmebehandlung unterworfen wird»

   Der Patentanwalt:

   809806/0529