DE1433713C

DE1433713C - Verfahren zur Herstellung von ropingfreiem Chromblech

Info

Publication number: DE1433713C
Authority: DE
Inventors: Siegfried 5630 Remscheid Dingel
Original assignee: Fried Krupp Huettenwerke AG
Current assignee: Fried Krupp Huettenwerke AG
Publication date: 1971-10-21

Description

Bei der Verarbeitung von Blech aus Stahl mit 15 bis 25% Chrom und höchstens je 0,2% Kohlenstoff, 2% Nickel, 0,5 % Mangan, insgesamt 2 % weitere Elemente, beobachtet man, besonders, wenn es sich um kaltgewalztes Band handelt, üblicherweise folgendes Verhalten:

Bei einer starken Dehnung, wie sie beim Tiefziehen von Blechteilen aufzutreten pflegt, zahlenmäßig von etwa 20% an aufwärts, entstehen auf der Oberfläche des Bleches streifige Markierungen von gemasertem Aussehen, die in Walzrichtung verlaufen (im angelsächsischen Schrifttum »ropings« genannt).

Bei kaltgewalztem Band ist, wie erwähnt, die Erscheinung besonders ausgeprägt; aber auch bei warmgewalztem Blech sind Andeutungen davon vorhanden. Durch die geschilderte Erscheinung wird auf jeden Fall das gute Aussehen der Ziehteile beeinträchtigt, insbesondere, wenn eine glänzende Oberfläche angestrebt wird; darüber hinaus wird aber die Ziehbarkeit allgemein verschlechtert, so daß bei stark anfälligem ao Material die nötige Verformung nicht aufgenommen werden kann und das Ziehteil durch Risse unbrauchbar wird.

Da die Beeinträchtigung der Tiefziehbarkeit durch Maserung sehr lästig ist, hat man sich bemüht, die »5 Ursachen der Fehlerscheinungen zu ermitteln und Maßnahmen zu ihrer Beseitigung zu finden.

Man hat dabei das übliche Verfahren, welches aus einem Warmwalzen im Alpha-Gamma-Gebiet, einem nachfolgenden Glühen im Haubenofen bei einer Temperatur von 820⁰C besteht, verlassen, weil bei diesem Verfahren die Bildung von »ropings« nicht verhindert werden kann. Nach einem bekannten Vorschlag (USA.-Patentschrift 2 808 353) wird statt dessen wie folgt vorgegangen:

Nach dem Warmwalzen im Alpha-Gamma-Gebiet wird eine Durchlaufglühung des Warmbandes bei 927 bis 1150⁰C vorgenommen mit einer anschließenden Lufthärtung auf ein Ferrit-Martensit-Gefüge. Darauf wird das nunmehr hochfeste Band gehaspelt und die Bunde im Haubenofen bei 820 bis 840⁰C mindestens 5 Stunden zwecks Auflösung des Martensits geglüht. Darauf wird das Band gebeizt und kaltgewalzt.

Nach einem ähnlichen bekannten Verfahren (USA.-Patentschrift 2772 992) wird anstatt des Durchlaufofens ein Haubenofen für die Glühung nach der Warmverformung verwendet, in welchem das Warnband bei Temperaturen von 955 bis 1316⁰C geglüht werden soll mit einer nachfolgenden Ofenabkühlung. Gegebenenfalls folgen darauf noch die nachstehend genannten Verfahrensschritte: Kaltwalzen von 25 bis 50%, Glühen im Temperaturbereich von 788 bis 843° C, weiteres Kaltwalzen bis auf Enddicken und Schlußglühen bei Temperaturen von 788 bis 843 ⁰C sowie gegebenenfalls ein Dressierstich.

Beide Verfahren sind weiter unten näher mit der Erfindung verglichen worden. _: ,

Die Erfindung betrifft die Aufgabe, ein Verfahren zu entwickeln, mit dem die »ropings« vollständiger und sicherer beseitigt werden können. ^;

Erfindungsgemäß wird die nach der Warmverformung und vor dem einmaligen Kaltwalzen vorgenommene Wärmebehandlung in der Weise durchgeführt, daß die Bunde des Stahlbandes im Haubenofen einer Austenitisierungsglühung bei im Alpha-Gamma-Gebiet liegenden Temperaturen (950 bis 980⁰C) erhitzt und von dieser Temperatur entweder mit einer Abkühlungsgeschwindigkeit von 35 bis 40⁰C pro Stunde bis auf 750⁰C abgekühlt oder mit größerer Abkühlungsgeschwindigkeit auf 760⁰C abgekühlt und mehrstündig, vorzugsweise etwa Sstündig, gehalten wird. Nach beiden Varianten kann die weitere Abkühlung mit beliebiger Geschwindigkeit erfolgen.

Durch diese Maßnahme wird der Erfindungszweck, unabhängig vom Oxydationszustand des geglühten Warmbandes, mit Sicherheit erreicht, jedoch ist es vorteilhaft, die Glühung unter Schutzgas vorzunehmen, um die Entzunderung des Bandes vor dem Kaltwalzen zu erleichtern.

Die erfindungsgemäßen zweistufigen Glühungen des Warmbandes können hintereinander im gleichen Haubenofen erfolgen; sie können aber auch, wenn es die vorhandene Einrichtung wünschenswert macht, ohne Beeinträchtigung der Wirkung auch in zwei verschiedenen öfen erfolgen, z. B. dann, wenn man zur besseren Ausnutzung der Hochtemperaturöfen die zweite Glühstufe in einer anderen Anlage durchführt, die für die höheren Temperaturen nicht geeignet ist.

Wie bereits erwähnt, kann mit der konventionellen Glühung bei 82O⁰C, die lediglich eine Weichglühung ist, die Erscheinung der »ropings« nicht verhindert werden, auch dann nicht, wenn man die Haltezeit bis zu 20 Stunden steigert. Aber auch der Weichglüheffekt ist bei dem Verfahren gemäß der Erfindung erheblich besser.

Nachfolgend sind die Mittelwerte aus betriebsmäßigen Glühungen einmal nach dem konventionellen Verfahren und dem erfindungsgemäßen Verfahren bei 980⁰C und gelenkter Abkühlung angegeben in Mittelwerten, die aus jeweils 25 Einzelproben an Fertigprodukten errechnet sind.

820°C-Glühung

(konventionell)

980°C-Glühung (mit

gelenkter Abkühlung)

37,8
33,6

Ob (kp/mm')

54,3
49,4

σ, ob (⁰Io)

69,5
68,5

Die Überlegenheit des neuen Verfahrens ist klar ersichtlich. Der Werkstoff wird erheblich weicher und, wie die Aufnahmen zeigen, das Auftreten des »ropings« wird mit größter Sicherheit unterbunden.

Die erfindungsgemäße Glühung mit gelenkter Abkühlung hat aber auch qualitativ Vorteile gegenüber der Glühung nach der USA.-Patentschrift 2 808 353, wie nachstehende Vergleichsversuche nach beiden Verfahren zeigen:

Vergleichsversuch 1

Nach dem USA.-Patent erfolgt die Erhitzung in das Alpha-Gamma-Gebiet sehr schnell, weil ein Durchlaufofen benutzt wird, den das Band abgewickelt durchläuft. Der Kohlenstoff des Stahles hat offenbar nicht genügend Zeit, im Austenit in Lösung zu gehen (Fig. 1). Bei der Erfindung erfolgt die Erhitzung in Bunden im Haubenofen. Diese Erhitzung geht langsam und ofenbedingt besonders langsam ab 95O°C aufwärts vor sich. Der Kohlenstoff des Stahles hat deswegen genügend Zeit, um im Austenit in Lösung zu gehen.

Vergleichsversuch 2

Nach dem bekannten USA.-Verfahren erfolgt eine schnelle Abkühlung von der im Alpha-Gamma-Gebiet liegenden Glühtemperatur auf Raumtemperatur. Während des Erhitzern hat sich der Austenit vornehmlich an den Stellen größter Karbidhäufigkeit gebildet, d. h. an den Karbidzeilen. Nach dem Abkühlen liegt dann der entstandene Martensit ebenfalls zeilig vor (F i g. 2). Der Kohlenstoff ist sehr unvollständig im Austenit gelöst gewesen, das Gefüge ist nach dem Abkühlen ferritisch - martensitisch - karbidisch.

Langsame erfindungsgemäße Abkühlung nach etwa 15 Minuten Haltezeit auf 980⁰C. Die Abkühlungsgeschwindigkeit ist so eingestellt, daß 760⁰C nicht früher als nach 5 Stunden erreicht werden. Während dieser Abkühlungsperiode scheidet sich der Kohlenstoff als Chromkarbid an den Grenzen gamma—alpha aus und diffundiert ebenfalls zu einem hohen Anteil auf die Ferritkorngrenzen und formt sich dort als grobes Karbid ein. Die Vorzugseinrichtung vom Warmwalzen wird vollständig aufgehoben (F i g. 3).

Der gleiche Effekt wird erreicht, wenn an Stelle der langsamen Abkühlung eine isotherme Umwandlung bei 76O⁰C erfolgt.

Vergleichsversuch 3

Das Haspeln des geglühten Bandes muß nach dem bekannten USA.-Verfahren heiß erfolgen, und zwar bei einer Temperatur von 300 bis 400° C, da sonst das Band wegen der zu hohen Härte in der Ferrit-Martensit-Stufe brechen würde. Bei der Erfindung entfällt das Haspeln.

Vergleichsversuch 4

35 Grobkorn auf. Die Verformbarkeit bsim Kaltwalzen war sehr schlecht, und die Leistung des Kaltwalzgerüstes war außerordentlich niedrig. Es traten häufig Bandreißer auf. Das gebrochene Band schnellte wie eine Uhrfeder vom Haspel zurück. Insgesamt trat ein Materialverlust von 31 % beim Kaltwalzen auf. Nach dem Verfahren der USA.-Patentschrift entsteht somit ein schlecht verformbares Material, welches je nach Höhe der Glühtemperatur (bis zu 1320⁰C) mehr oder weniger starke Grobkörnigkeit aufweist und bei der anschließenden Verformung zu Bandrissen neigt.

Die zeilige Gefügeanordnung ist, wie F i g. 4 zeigt, nicht aufgehoben. Dagegen zeigt F i g. 5 das Ergebnis eines weiteren Versuchs mit demselben Warmband, wobei die Haubenglühung des Warmbandes bei Temperaturen zwischen 930 und 980⁰C erfolgte. Es wurde darauf geachtet, daß die maximale Temperatur von 980⁰C nicht überschritten wurde. Die Abkühlung erfolgte über einen Programmregler, wobei die vorgeschlagene Abkühlgeschwindigkeit von 35 bis 4O⁰C pro Stunde eingehalten wurde. In der Gsfügsuntersuchung zeigte sich ein ferritisch-karbidisches Gefüge mit Karbidanordnung. Die zeilige Anordnung vom Warmband wurde durch dieses Verfahren abgebaut, und es traten bei dem so behandelten Stahl keine Ropingserscheinungen auf.

Ganz ähnliche Ergebnisse zeigten sich, wenn das Warmband erfindungsgemäß mit größerer Geschwindigkeit auf 760° C abgekühlt und dort mehrere Stunden gehalten wurde.

Die qualitative Überlegenheit des 980⁰C-GlUhverfahrens mit gelenkter Abkühlung ergibt sich weiterhin noch aus der Betrachtung der technologischen Werte. Die nachstehend aufgeführten Werte sind Mittel aus verschiedenen Proben.

Beim Weichglühen des gehärteten Bandes nach dem bekannten USA.-Verfahren bei 820⁰C im Haubenofen muß der Martensit in Ferrit und Karbid zerfallen. Da der Martensit aber, wie bereits erwähnt, zeilig vorliegt, werden die aus dem Martensit ausgeschiedenen Karbide wieder in einer bestimmten Vorzugsrichtung angeordnet sein (F i g. 2). Dieses Weichglühen entfällt bei der Erfindung ebenfalls.

Das Ergebnis des Laborversuchs, der oben mit seinen einzelnen Phasen beschrieben ist, zeigt aber ebenso, daß die Glühung nach der USA.-Patentschrift 2 808 353 auf Grund ganz bestimmter metallurgischer Tatsachen dazu ebenfalls nicht in der Lage ist. Das erfindungsgemäße Verfahren dagegen, welches das relativ lange Verweilen im Bereich der Austenitisierungstemperatur dazu nutzt, daß der Kohlenstoffanteil praktisch quantitativ in Lösung geht und durch die gelenkte Abkühlung über ein breites Temperaturband eine bessere Verteilung des sich wieder ausscheidenden Karbides ermöglicht, führt zu einem vollen Erfolg.

Die Karbidzeiligkeit, die beim Walzen entsteht, ist damit weitgehend aufgehoben.

Auch gegenüber dem Verfahren der USA.-Patentschrift 2 772 992 erweist sich das erfindungsgemäße Verfahren überlegen. Das Warmband wurde im Haubenofen bei einer Glühtemperatur von 1050⁰C geglüht. Danach wurde der Einsatz mit der sich einstellenden Abkühlgeschwindigkeit unter der Brennhaube abgekühlt, wobei sich eine Abkühlgeschwindigkeit zwischen 50 und 6O⁰C pro Stunde einstellte. Bei der Gefügeuntersuchung ergab sich gemäß F i g. 4, daß ein ferrritisch - martensitisches Gefüge in zeiliger Anordnung vorlag. An der Bandkante trat bereits 980°C-Glühung mit gelenkter Abkühlung gemäß Erfindung

Glühung nach USA.-Patentschrift 2 808 353

σ,
(kp/mm²)

25,6
29,2

(kp/mm²)

43,6
50,0

<5 iso

52,5
50,8

Es zeigt sich hier deutlich, daß das Material (es handelt sich um Werte, die an Blechen gleicher analytischer Zusammensetzung ermittelt wurden) nach der Glühung 980⁰C mit gelenkter Abkühlung also auch die bessere Voraussetzung für die Erstellung eines gut 'iefziehfähigen, ropingfreien 17%-Cr-Stahlbandes bietet.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung ropingfreier Bleche aus einem Stahl mit 15 bis 25% Chrom, weniger als 0,2% Kohlenstoff und weniger als 2% Nickel und 0,5% Mangan sowie weniger als insgesamt 2% anderer Elemente, durch Warmverformung des Stahls im Alpha-Gamma-Temperaturbereich von 870 bis 125O⁰C, nachfolgende Glühbehandlung des Warmbandes bei Temperaturen über 930⁰C und einer weiteren Glühbehandlung bei Temperaturen zwischen 700 und 800⁰C, nachfolgendes Beizen, Kaltwalzen und Schlußglühen, dadurch gekennzeichnet, daß die nach der Warm-

verformung und vor dem einmaligen Kaltwalzen vorgenommene Wärmebehandlung in der Weise durchgeführt wird, daß die Bunde des Stahlbandes im Haubenofen auf Temperaturen im Alpha-Gamma-Gebiet erhitzt und von dieser Temperatur entweder mit einer Abkühlungsgeschwindigkeit von 35 bis 4O⁰C pro Stunde bis auf 750⁰C abgekühlt oder mit größerer Abkühlungsgeschwindigkeit auf 760⁰C abgekühlt und mindestens 5stündig gehalten werden, worauf die weitere Abkühlung mit beliebiger Geschwindigkeit erfolgt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Temperaturhöhe und Glühdauer in der ersten Stufe der Zwischenglühung unter der Grenze der Grobkornbildung gehalten wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenglühung unter nichtoxydierendem Schutzgas erfolgt.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß beide Stufen der Zwischenglühung in demselben Haubenofen durchgeführt werden.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Stufen der Zwischenglühung in verschiedenen Haubenofen durchgeführt werden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen