DE1433797A1 - High strength steel product, especially sheet metal, and process for its manufacture - Google Patents
High strength steel product, especially sheet metal, and process for its manufactureInfo
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Description
"Hochfestes Stahlerzeugnis, insbesondere Blech, und Verfahren zu seiner Herstellung.""High-strength steel product, especially sheet metal, and its method of manufacture. "
Die Erfindung bezieht sich auf ein hochfestes Stahlerzeugnis, insbesondere Bleche oder Bänder, mit einem besseren kristallographischen G-efüge und auf ein Verfahren zu dessen Herstellung. Zum Vergüten von Stahl hat man bisher im allgemeinen zwei Verfahren verwendet. Bei dem einen Verfahren wird ein härtbarer Stahl auf die zum Erzielen austenitischen Gefüges erforderliche Temperatur erhitzt und von dieser Temperatur ausgehend so schnell abgeschreckt, dass sich ein martensitisches Gefüge ergibt. Der abgeschreckte Stahl wird dann angelassen, um gleichzeitig die gewünschte Festigkeit und die gewünschte Dehnbarkeit zu erzielen.The invention relates to a high-strength steel product, in particular sheets or strips, with a better crystallographic structure and a process too its manufacture. Up to now, two methods have generally been used for tempering steel. In the one process is a hardenable steel to achieve austenitic The structure required and quenched from this temperature so quickly that a martensitic structure results. The quenched steel is then tempered to the desired one at the same time To achieve strength and the desired ductility.
Bei dem änderen Verfahren geht man von einem verhältnismässig weichen Stahl aus und erhöht dessen Härte durch Kaltbearbeiten bis auf das gewünschte Maß. Bisher war man der Ansicht, dass man Stahl nur durch das eine oder durch das andere Verfahren vergüten kann, nicht aber beide Verfahren gleichzeitig anzuwenden vermag, weil sie einander ausschliessen. Denn man war der Ansicht, dass der nach demThe other method is based on a relatively soft steel and increases its hardness through Cold machining to the desired size. Up until now, it was believed that steel could only be made through one or the other can remunerate the other procedure, but cannot use both procedures at the same time because they are mutually exclusive exclude. Because it was of the opinion that the after
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ersten Verfahren vergütete Stahl zu hart und spröde ist, als dass man ihn nach dem zweiten Verfahren kai fbe art) ei ten könnte. Die Erfindung beruht nun auf der Erkenntnis, dass man bei Einhaltung bestimmter Bedingungen beide Verfahren miteinander vereinigen kann, und dass sich dadurch ein erheblicher Vorteil ergibt.The steel tempered in the first process is too hard and brittle to be processed using the second process could. The invention is now based on the knowledge that if certain conditions are met, both methods can unite with each other, and that this results in a significant advantage.
Der Erfindung liegt also die Aufgabe zugrunde, Stahlerzeugnisse zu vergüten.The invention is therefore based on the object of remunerating steel products.
Weitere Unteraufgaben ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung mehrerer bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung. In den ZeichnuBgeizeigen:Further sub-tasks emerge from the following description of several preferred exemplary embodiments of Invention. In the drawings:
Fig. 1 eine graphische Darstellung, welche die Wirkung der Anlaßtemperatür auf die Elastizitätsgrenze von SAE 431C-Stahl wiedergibt, der mit dem Verfahren nach der Erfindung behandelt ist, im Vergleich zur Elastizitätsgrenze, die sich bei dem bekannten Abschreck- und Anlaßverfahren erzielen lä.ssfc.Figure 1 is a graph showing the effect of annealing temperature on the elastic limit of SAE 431C steel reproduces, which is treated with the method according to the invention, compared to the elastic limit, which is achieve lä.ssfc with the known quenching and tempering process.
Fig. 2 gibt die kristallographische Struktur des erfindungsgemäss behandelten, und zwei Stunden lang vergüteten Stahles und eines in der üblichen Weise behandelten Stahle?! wieder.Fig. 2 gives the crystallographic structure of the invention treated and tempered steel for two hours and one steel treated in the usual way ?! again.
Fig. 3 ist eine graphische Darstellung, die den Einfluß der Kaltbearbeitung auf die Festigkeit der erfindungsge;-.iäfus behandelten Stähle erkennen lässt.Fig. 3 is a graph showing the influence of cold working on the strength of the invention treated steels.
Die Fig. 4-7 stellen graphisch die Wirkung der AnIaB-t'emperatur auf vier verschiedene Stähle dar, die in dem einen Falle erfindungsgemäss behandelt und in dem anderen Falle4-7 graphically depict the effect of the A n IaB-t 'temperature on four different steels which are treated according to the invention in one case and in the other case
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in der üblichen Weise abgeschreckt und angelassen sind.quenched and tempered in the usual manner.
Die Pig. 8-11 geben graphisch den weiten Bereich der mechanischen Eigenschaften wieder, die man durch die er- : findungsgemässe Behandlung einem bestimmten Stahl erteilen kann. Zum Vergleich enthalten diese Figuren auch Angaben für j die selben Stähle, die in der üblichen Weise abgeschreckt und angelassen sind.The Pig. 8-11 graphically depict the wide range of mechanical properties that can be obtained by: Grant a specific steel treatment according to the invention can. For comparison, these figures also contain information for j the same steels that are quenched and tempered in the usual way.
Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass entgegen der bisherigen Annahme ein Stahlblech mit martensitischem ■ Gefüge sehr wohl mit vorteilhafter Wirkung kaltbearbeitet j und danach angelassen werden kann, sofern der Stahl weniger I als 0,2 ^ Kohlenstoff enthält und trotz dieses niedrigen ' Kohlenstoffgehaltes durch Zusatz einer entsprechenden Menge von Legierungsbestandteilen härtbar gemacht ist, also die Eigenschaft besitzt, dass sich sein Gefüge beim Abschrecken im wesentlichen vollständig in Martensit umwandelt. Ist der Legierungsanteil entsprechend bemessen, dann kann der Kohlenstoffgehalt bis auf 0,01 # abgesenkt werden, ohne dass die Härtbarkeit verloren ginge. Ferner kommt es entscheidend darauf an, dass die Querschnittsverringerung durch Kaltbearbeitung, z.B. Walzen, sich auf mehr als 50 $ beläuft. Steigert man diesen Prozentsatz bis auf 95 $ dann wird dadurch die Festigkeit zunehmend erhöht. Durch Anlassen kann man die Festigkeit senken und gleichzeitig die Dehnbarkeit erhöhen. Bei Temperaturen bis 593° C hat das Erzeugnis nach der Erfindung höhere Festigkeiten, alß Stähle, die in der üblichen Weise abgeschreckt und angelassen sind. Stähle, die bei etwaThe invention is based on the knowledge that, contrary to the previous assumption, a steel sheet with martensitic ■ The structure can very well be cold-worked j and then tempered with an advantageous effect, provided that the steel is less I than 0.2 ^ carbon and despite this low ' Carbon content is made hardenable by adding an appropriate amount of alloy components, so the Has the property that its structure is essentially completely converted into martensite during quenching. Is the If the alloy content is dimensioned accordingly, the carbon content can be reduced to 0.01 # without impairing the hardenability would get lost. It is also crucial that the cross-section reduction through cold working, e.g. reels, amounts to more than $ 50. Increases if this percentage is reduced to $ 95, the strength is increased. You can leave the Reduce strength and increase elasticity at the same time. At temperatures up to 593 ° C, the product according to the invention higher strength than steels used in the usual Way quenched and tempered. Steels that are at about
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650 C soweit angelassen sind, dass sie die selbe Festigkeit haben, wie die in derüblichen Weise abgeschreckten und angelassenen Stähle, zeichnen sich durch eine wesentlich höhere Dehnbarkeit als die üblichen Stähle aus. Das ergibt sich aus der nachstehenden Tabelle I, die sich auf einen Stahl bezieht j welcher der amerikanischen Form SAE 4-310 entspricht und die folgende Zusammensetzung hat?650 C are tempered to the point that they have the same strength have, like the steels quenched and tempered in the usual way, are characterized by a significantly higher level Ductility than the usual steels. This can be seen from Table I below, which relates to a steel j which corresponds to the American form SAE 4-310 and has the following composition?
Kohlenstoffcarbon
Manganmanganese
Nickelnickel
Chromchrome
Molybdänmolybdenum
SiliciumSilicon
0.08/0.13$0.08 / 0.13 $
0.45/0,650.45 / 0.65
1.65/2.001.65 / 2.00
0.40/0.600.40 / 0.60
0.20/0.300.20 / 0.30
0.20/0.350.20 / 0.35
Zugfestigkeit in kg/mm*Tensile strength in kg / mm *
Elastizitätsgrenze in kg/mmElastic limit in kg / mm
$ Dehnung über 25 mm $ Dehnung über 50 mm$ Elongation over 25 mm $ elongation over 50 mm
Angelassen bis zu In üblicher Weise Martensit 90 $ aus- abgeSfehreckt und gewalzt 2 Stunden an- 6 Stunden ange-—"'-— — ^ ccrS3n lassen bei 6780C.Annealed to Customarily, martensite $ 90 off abgeSfehreckt and rolled two hours Toggle been six hours - "'- - ^ ccrS3n be at 678 0 C.
gelassen bei 650 C 6O92left at 650 C 6O 9 2
51,5 31,5 23,551.5 31.5 23.5
60,760.7
56,8 24,0 179256.8 24.0 17 9 2
Indessen ist es nicht erforderlichj das durch Kaltbearbeitung im Querschnitt verringerte Erzeugnis unter allen Umständen anzulassen. Ob ein Anlassen erfolgen muß, hängt von der gewünschten Dehnbarkeit ab» Während die bekannten Wäpmebehandlungsverfahren bei Blechen zu einem erheblichenHowever, it is not necessary to do this by cold working to allow the product with a reduced cross-section to be tempered under all circumstances. Whether a tempering has to take place depends of the desired ductility from »While the known heat treatment processes for sheet metal to a considerable
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Wärmeverzug führen, liefert das Verfahren nach der Erfindung ein ebenes Blech oder ein ebenes Band, dessen Oberflächengüte und Festigkeit diejenigen der in bekannter Weise behandelten Bleche mindestens erreicht oder überschreitet.Lead heat distortion, the method according to the invention provides a flat sheet or a flat strip, its surface quality and strength at least equals or exceeds those of the sheets treated in a known manner.
Wie Pig. 2 zeigt, unterscheidet sich die kristallographische Struktur des erfindungsgemäss behandelten Stahles ganz erheblich von derjenigen der in bekannter Weise behandelten Stähle. Es gilt dies für alle Grade des Anlassens. Auf diese Unterschiede im Gefüge ist die Verbesserung der mechanischen Eigenschaften der Stähle zurückzuführen, die durch das Verfahren nach der Erfindung erzielt wird.Like Pig. 2 shows, the crystallographic structure of the steel treated according to the invention differs quite considerably from that of the steels treated in a known manner. This applies to all degrees of tempering. To this Differences in the structure is due to the improvement in the mechanical properties of the steels brought about by the process is achieved according to the invention.
Wie die graphischen Darstellungen der Pig. 4-7 zeigen, lässt sich mit AnIaßtemperaturen unter etwa 59O0C durch die Behandlung nach der Erfindung eine Härte erzielen, welche die durch die üblichen Verfahren erreichbare Härte wesentlich überschreitet. Was für die Härte gilt, gilt auch für die Festigkeit.Like the graphs of the Pig. 4-7 show, with tempering temperatures below about 59O 0 C, a hardness can be achieved by the treatment according to the invention which substantially exceeds the hardness that can be achieved by conventional methods. What applies to hardness also applies to strength.
Die Fig. 8-11 lassen erkennen, dass man eine gewünschte Festigkeit in Verbindung mit einer gewünschten Dehnbarkeit auf zwei Wegen erreichen kanni Man kann das Maß der Querschnitt sverringerung im kalten Zustande ändern oder man kann die Anlaßtemperatur ändern. Man kann natürlich auch beide Maßnahmen gleichzeitig anwenden. Auch ist beachtlich, dass eine Steigerung der Härte auf hohe Werte von keiner erheblichen Verringerung der Dehnbarkeit begleitet ist. So haben Stähle nach, dem Anlassen bei 65O0C eine ausserordentlich hohe Dehnbarkeit. Mit Hilfe der bekannten Wärme-FIGS. 8-11 show that a desired strength in connection with a desired ductility can be achieved in two ways. The degree of cross-section reduction in the cold state can be changed or the tempering temperature can be changed. Of course, you can also use both measures at the same time. It is also noteworthy that an increase in hardness to high values is not accompanied by any significant reduction in ductility. So steels have to, starting at 65O 0 C an extremely high extensibility. With the help of the well-known heat
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Behandlungsverfahren war es nicht möglich, die mechanischen Eigenschaften ein und desselben Stahles zwischen so weiten Grenzen abzuändern.Treatment method it was not possible to use the mechanical To change the properties of one and the same steel between such wide limits.
Mithin führt die Erfindung zu Blechen oder Platten mit höherer Festigkeit oder Dehnbarkeit, vorausgesetzt, dass die folgenden Vorbedingungen erfüllt werden:The invention therefore leads to sheet metal or plates higher strength or ductility, provided that the following preconditions are met:
• 1. Der Stahl, dessen Gefüge sich durch Wärmebehandlung im wesentlichen vollständig in Martensit umwandeln lässt,
darf höchstens 0,2 $ Kohlenstoff enthalten.• 1. The steel, the structure of which can be essentially completely converted into martensite by heat treatment,
may contain no more than $ 0.2 carbon.
2. Die Querschnittsverringerung im kalten Zustande muß 50 i° überschreiten und kann sich bis auf 95 f° belaufen.2. The reduction in cross-section in the cold state must exceed 50 ° and can amount to 95 °.
3. Man muß den Stahl so stark anlassen, dass er die
gewünschte Dehnbarkeit erhält.3. You have to temper the steel so strong that it does
desired extensibility.
Ein in dieser Weise gewonnenes Erzeugnis zeichnet sich dadurch aus, dass esA product obtained in this way is characterized by the fact that it
1. Eben ist und eine hohe Oberflächengüte hat,1. is flat and has a high surface quality,
2. ein VBLzgut von sehr hoher Festigkeit darstellt,2. represents a VBLzgut of very high strength,
3. leicht verarbeitbar ist,3. is easy to process,
4. nach dem Anlässen eine hohe Warmfestigkeit bei
Temperaturen bis 3160C hat, sich also für Betriebstemperaturen
bis 316 G eignet, ohne dabei eine erhebliche IvLnbuße
an Festigkeit zu erleiden, und4. a high heat resistance after annealing
Temperatures up to 316 0 C, is therefore suitable for operating temperatures up to 316 G, without suffering a significant loss of strength, and
5. nach Anlassen bei Temperaturen von 65O0G eine bessere Dehnbarkeit aufweist.5. has better ductility after tempering at temperatures of 65O 0 G.
Die Erfindung ist keinesfalls auf die verschiedenen beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt.The invention is in no way restricted to the various exemplary embodiments described.
SAD ORlGf
809810/0664 SAD ORlGf
809810/0664
Claims (4)
Pittsburgh 30, Pennsylvanien
William Penn Place 525
V. St. A.UNITED STATES STEEI CORPORATION
Pittsburgh 30, Pennsylvania
William Penn Place 525
V. St. A.
Gehalt an Legierungsbestandteilen, dass man durch Abschrecken ein im wesentlichen martensitisches Gefüge erhalten kann, dadurch gekennzeichnet, dass die StahlerZeugnisse nach Erhitzung bis zum Erzeugen eines austenitisehen Gefüges und nach anschliessendem Abschrecken bis zum Erzielen eines
martensitisehen Gefüges eine drastische Querschnittsverringerung durch Kaltbearbeitung erfahren und danach zum
Erzielen der gewünschten Dehnbarkeit und Festigkeit angelassen werden«1, Method of making steel products of high strength, particularly sheet metal, with a carbon content of less than $ 0.2 and with such a high one
Content of alloy components that can be obtained by quenching an essentially martensitic structure, characterized in that the StahlerZeugnisse after heating to produce an austenitic structure and after subsequent quenching to achieve one
martensite structure experience a drastic reduction in cross section by cold working and then to
Achieve the desired elasticity and strength can be tempered «
Zustande 50 $ überschreitet.2. The method according to claim 1, characterized in that the drastic reduction in cross-section in the cold
Condition exceeds $ 50.
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