DE1458399A1 - Cold tooth nitriding steel - Google Patents
Cold tooth nitriding steelInfo
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Description
Isliikawaäima-Iiariiiia Jvüzogjo Kabushiki Kaisha, lokyoIsliikawaäima-Iiariiiia Jvüzogjo Kabushiki Kaisha, lokyo
(Japan)(Japan)
"Ealtzälier Ifitrierstahl""Ealtzälier nitriding steel"
Die Erfindung betrifft einen kaltzähen litrierstahl.The invention relates to a cold tough nitriding steel.
Als Gtälile für Bauelemente, die vorzugsweise tiefen iiron atisgeset-nt oiiul, ' werden Dislier Stälile t, die durch Silizium und Aliiminiixtn gemeinsam de so: codiert sind. Dio 2emperatu.r, "bei der die Kerb Schlagzähigkeit stark nachläßt, liegt bei solchen Stählen erheblich tie.fer als bei Stählen, die allein dLirch Silizium clsDo:ryaiert sind. Bio erstgenannten Stähle sind daher "bei tiefen Temperatur en zäher bzw.. biegsamer als die lotstoron.As Gtälile for components that are preferably deep iiron atisgeset-nt oiiul, 'be Dislier Stälile t shared by silicon and Aliiminiixtn de so: are coded. Dio 2emperatu.r, "at which the notch impact strength decreases sharply, is considerably lower in such steels than in steels containing silicon alone clsDo: are ryaiert. The first-mentioned steels are therefore organic "at low temperatures it is tougher or more flexible than that lotstoron.
Ία siiir'i bereits Siemens-Kartiii-Stähle mit Stickstoffgelialteu von 0,006 und 0,000 bekannt, für die Kerbschlag- Ία siiir'i already known Siemens-Kartiii steels with nitrogen gels of 0.006 and 0.000, for the notch impact
i<ieue Unterlagen lArt. > § ι ^. <..,.. t s<az 3 d& /ßdtftmgsgvg. f. 4,9, New documents Art. > § ι ^. <. ., .. t s <az 3 d & / ßdtftmgsgvg. f. 4.9,
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zähigkeitswerte bis zu 20,6 kgm/cm angegeben werden. Da diese Werte offenbar "bei 2O0C ermittelt worden sind, können die angegebenen Stähle njcht die Aufgabe von lca.ltzähen Stählen übernehmen.toughness values of up to 20.6 kgm / cm can be specified. Since these values have been clearly identified "at 2O 0 C, the steels quoted may njcht the task of lca.ltzähen steels accept.
Bei der Verwendung von Desoxydationsmitteln wie Silizium und Aluminium für Beeinflussung der sog. Übergangstemperatur, b bei der die Kerbschlagzähigkeit nerklicli nachläßt, wird. die Wirkung hauptsächlich dem Aluminiumoxyd und Altuniiiiunnitrid zugeschrieben. Letzteres verfeinert und vergleichmäßigt das Perritkorn. Der Erfindung liegt hingegen die Erkenntis zugrunde, daß der Einfluß auf die sog. Über- gangs temperatur im v/es entliehen von den Anteil des aus ge·?· fallten Aluminiumnitrids ausgeht. :.:._...?-■When using deoxidizing agents such as silicon and aluminum to influence the so-called transition temperature, b at which the notched impact strength decreases noticeably, becomes. the effect mainly of aluminum oxide and aluminum nitride attributed to. The latter refines and evens out the Perrit grain. The invention, however, is the It is based on the knowledge that the influence on the so-called transition temperature in the v / es is borrowed from the proportion of the ge ·? · Falling out of aluminum nitride. :.: ._...? - ■
Bei der Herstellung von aluminiunnitridlialtigeiii Stahl ist es jedoch beinahe unmöglich, einen Stahl herzustellen, der nur Aluminiumnitrid enthält, äa unvermeidlich ein gewisser Anteil an metallischen Aluminium in fester Lösung vorhanden ist. Der Erfindung liegt die weitere Erkenntnis zugrunde, daß es unmöglich ist, einen feinkörnigen und daher bei tiefen■lemperatüren biegsamen Stahl zu erhalten, wenn mehr als ein gewisser Anteil an metallischem Aluminium ir-i fester Hosting vorliegt. In the manufacture of aluminum nitride-grade steel, however, it is almost impossible to manufacture a steel containing only aluminum nitride, since some amount of metallic aluminum is inevitably present in solid solution. The invention is based on the further knowledge that it is impossible to obtain a fine-grained and therefore flexible steel at low temperatures if there is more than a certain proportion of metallic aluminum ir-i fixed hosting.
Es besteht die Aufgabe, e\nen- Uitrierstahl mit hoherThe task is to produce a nitriding steel with high
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- 3 KaltZähigkeit zu schaffen,- 3 cold toughness to accomplish,
Erfindungsgemäß wird hierfür ein Stahl vorgeschlagen, der gekennzeichnet ist durch einen Gehalt anAccording to the invention, a steel is proposed for this purpose, which is characterized by a content of
0,04 *- 0,25 # Kohlenstoff, 0,01 - 0,50 56 Silizium0.04 * - 0.25 # carbon, 0.01 - 0.50 56 silicon
bis zu 1$ Mangan, weniger als 0,035 $ Phosphor, wenigerup to $ 1 manganese, less than $ 0.035 phosphorus, less
als 0,035 fo Schwefel, ä than 0.035 fo sulfur, Ä
0,014 - 0,044 fo Stickstoff, wobei wenigstens 0,011 0,041 $ als Aluminiumnitrid vorliegen,0.014-0.044 fo nitrogen, with at least 0.011 $ 0.041 being aluminum nitride,
0,025 - 0,22" $ säurelb'sliehes Aluminium, wobei wenigstens 0,004 - 0,141/* als metallisches Aluminium in Peststofflösung vorliegen,0.025-0.22 "acidic aluminum, with at least 0.004 - 0.141 / * as metallic aluminum in a pesticide solution exist,
und als Heat Eisen mit den unvermeidlichen Verunreinigungen.and as heat iron with the inevitable impurities.
Die außerordentlich hohe Kerbschlagzähigkeit dee erfindungs- i gemäßen Stahls bei tiefen Temperaturen geht aus der weiter unten erfolgenden Beschreibung und Darstellung von Ausführungsbeispielen hervor.The extraordinarily high notched impact strength of the invention i Corresponding steel at low temperatures can be found in the description and illustration of exemplary embodiments below emerged.
Die oben angegebenen Werte gehen von einem Gehalt an ausgeschiedenem Aluminiumnitrid von 0,05 - 0,12 $ aus und sind in folgender Weise zu ermitteln:The values given above assume a content of excreted Aluminum nitride from $ 0.05 - $ 0.12 from and are to be determined in the following way:
Da das Verhältnis von Aluminiumnitrid zu Stickstoff beiAs the ratio of aluminum nitride to nitrogen contributes
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2,926 liegt, führt es zu einem Stickstoffäquivalent von 0,01025 )Ό "bis 0,04101 ;■.2.926, it leads to a nitrogen equivalent of 0.01025 ) Ό "to 0.04101; ■.
Us l;ann jedoch nicht der gesamte, i-m &efüge vorh?.nde:'ie
Stickstoff in nitride umgewandelt werden. 2s bleibt
vielmehr bei der 7ämebeha.ndlung, für die.später
noch erfindungsgemäße Angaben folgen, 0,0011 - 0,0030
Stickstoff als sog. freier Stickstoff ungebunden.Us l, but not the entire ann, i- m & efüge prev .nde: 'ie nitrogen in the nitride is converted?. 2s remains
rather at the 7ämebeha.ndlung, for the.later
information according to the invention follows, 0.0011-0.0030 nitrogen unbound as so-called free nitrogen.
V/ählt man" den Minimumgehalt an freien Stickstoff als
unterste Grenze und den Ilaxinalgehalt als obere G-rense,
so liegt der Bereich zwischen 0,01135 /; und 0,04-1-1 ,"-'.If one chooses "the minimum content of free nitrogen as
the lowest limit and the ilaxinal content as the upper G-rense, the range is between 0.01135 /; and 0.04-1-1, "- '.
Durch Vernachlässigung der dritten und vierten Stelle hinter dem liomma ergibt sich demnach für die imterste G-renze des Stickstoffgehaltes 0,012 .1 und als oberste G-renze 0,044 ;?. Von dera Anteil von-0,012 ;' Stickstoff liegt ein Seil von 0,001 / ungobuncen vor, d.h. wenigste:i3 0,011 ,, sind als IJitrid gebu^cor.. Aluminiumnitrid crhr:.l''-HGii :nit nur 0,0322 ;.'.Neglecting the third and fourth digits after the liomma results in 0.012 .1 for the first limit of the nitrogen content and 0.044;? As the top limit. Of the proportion of -0.012; ' Nitrogen there is a rope of 0.001 / ungobuncen, ie at least: i3 0.011 ,, are as IJitrid gebu ^ cor .. aluminum nitride crh r: .l '' - HGii: nit only 0.0322;. '.
13.er angegebene bereich für Alu berechnet: .13. The specified range for aluminum calculated: .
..,....,. "OP 901/0543 8AB0WQJNAL.., ....,. "OP 901/0543 8AB0WQJNAL
(Anspruch)Metallic Al
(Claim)
Säurelösliches Al 0,0242Acid soluble Al 0.0242
0,2290.229
!lach Abrundung ergaben sich für säurelösliches Aluminium die Grenzen von 0,025 c'p bis 0,22 ?o. Das metallische Aluminium in I?e st stoff lösung liegt dann im Bereich von 0,004 - 0,141 /ί. ■! laughing rounding the limits of 0.025 c were obtained for acid soluble aluminum 'p to 0.22? o. The metallic aluminum in the fuel solution is then in the range of 0.004 - 0.141 / ί. ■
An dieser Stelle soll noch darauf hingewiesen werden, daS unter "säurelöslichem Aluminium" die Summe aus "Aliiniiiiium, das an Stickstoff in Form von Aluminiumnitrid gebunden ist" und "Aluminium, das als metallisches Aluminium in· ITeststofflösung" belassen wird, verstanden wird.At this point it should be pointed out that under "acid-soluble aluminum" the sum of "Aliiniiiiium, that of nitrogen in the form of aluminum nitride "bonded" is understood to mean "aluminum which is left as metallic aluminum in IT solid solution" will.
!.■line vorteilhafte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen '■fitrierstahls ist dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich aiii oder mehrere der folgenden Elemente enthalten sind:!. ■ line advantageous embodiment of an inventive '■ nitriding steel is characterized in that it also contains aiii or more of the following elements:
als I^liickal, Chrc::i, IlolyV.dsLtj.., YanacLiun, ICupferas I ^ liickal, Chrc :: i, IlolyV.dsLtj .., YanacLiun, ICupfer
a i/o343a i / o343
OWGiNALOWGiNAL
und weniger als Ό, 10 fo Bor.and less than Ό.10 fo boron.
Als Verfahren sur Behandlung eines erfindungsgenäßen Stahles wird vorgeschlagen, da,ß der Stahl auf 300 1050 Grad Celsius, das heißt die 1Jeaiperaturspänne, in der die größte Ausscheidung von Aluminiumnitrid erfolgt, erwärnt und dann in Luft, Öl oder Tfesser a"bgel:ühlt wird.As a method of treating a steel according to the invention, it is proposed that the steel be heated to 300-1050 degrees Celsius, that is to say the 1 Jeaiperaturspänne in which the greatest precipitation of aluminum nitride takes place, and then cooled in air, oil or tea will.
Zweckmäßig wird der Stahl zwischen 150 und 750° 0 angelassen. The steel is expediently tempered between 150 and 750 ° 0.
Die Zeichnungen und Fotos sollen 2air Erläuterung des erfindungs gemäß en Hitridstahles mit hoher Kaltzähigkeit dienen.The drawings and photos are intended to explain the 2air explanation of the Invention according to en nitride steel with high cold toughness to serve.
31Ig. 1 zeigt die Abhängigkeit Charp^scher Kerbsclilag- " werte von der Yersuchstenperatur bei verschiedenen Kohlenstoffstählen mit uirbersckiocLliclien G-ehalt an ausgeschiedGiiem lluminiurmitrid und uat5j.l.'.~c':.on Aluminium in fester3 1 Ig. 1 shows the dependence of Charpian notch values on the test temperature for various carbon steels with an excess amount of precipitated aluminum chloride and aluminum in solid form
2 gibt diese Abhängigkeit bei vcrcc' .ied isgierten, eber.fclls VLn±2i:r.->.'/:δ ^ΙΛο^.η ausgeschiedenein VluEiinir„ :.λ:: ':.xiC \. .C A3,uminiuni in festsr Losuiir; ■:·.·■:'€ .r.l"'. :r ". wieder;2 this dependence are at vcrcc '.ied isgierten, eber.fclls VLn ± 2i: r .->.' /: Δ ^ ^ ΙΛο .η ausgeschiedenein VluEiinir ".λ: ': .xiC \. .C A3, uminiuni in festsr Losuiir; ■: ·. · ■: '€ .rl "'.: R ". again;
■ -■-■—C --- - ■ - ■ - ■ —C --- -
BA© ORKäiNAlBA © ORKäiNAl
Pig. 3 seigt die Beziehung zwischen der Menge metallischen Aluminiums in fester Lösung und der Ferritkorngröße;Pig. 3 shows the relationship between the amount metallic Aluminum in solid solution and the ferrite grain size;
Fig. 4 zeigt die Beziehung zwischen den Bedingungen der ¥ärmebehandlung und der Ferritkorngröße "bei verschiedenen, weniger als 0,15 ?ö metallisches Aluminium in fester lösung enthaltenden Stahlarten;Fig. 4 shows the relationship between the conditions of the heat treatment and the ferrite grain size "at different, steels containing less than 0.15? ole of metallic aluminum in solid solution;
Fig. 5 gibt den Einfluß der Menge metallischen AluminiumsFig. 5 gives the influence of the amount of metallic aluminum
in fester lösung auf die Anzahl der in 1 mm vorhandenen Ferritkörner wieder;in fixed solution to the number of 1 mm present Ferrite grains again;
]?ig. 6 zeigt die Beziehung zwischen der Menge abgeschiedenem Aluminiumiiitrids und der Ferritkorngröße bei verschiedenen, unterschiedliche Mengen an metallischem Aluminium in fester lösung enthaltenden Stahlarten. ']? ig. 6 shows the relationship between the amount deposited Aluminum nitrides and the ferrite grain size with different, different amounts of metallic Types of steel containing aluminum in solid solution. '
Die im folgenden erläuterten Fotos 1 bis 4 sind Schliffbilder von Stählen und zeigen die Ferritkorngröße. Foto und 2 sind von einem Kohlenstoffstahl angefertigt, welcher 0,09 λ» Kohlenstoff, 0,091 $ ausgeschiedenes Aluminiumnitrid und 0,0024 yj metallisches Aluminium enthält und nach einstündigem Erhitzen auf 930° an der luft abgekühlt worden ist. Foto 5 und Foto 4 sind Schliffbilder dersel1-3n Stahlart mit der oben angegebenen prozentualenPhotos 1 to 4 explained below are micrographs of steels and show the ferrite grain size. Photo and 2 are made of a carbon steel which contains 0.09 λ »carbon, 0.091 $ precipitated aluminum nitride and 0.0024 yj metallic aluminum and which has been air-cooled after heating to 930 ° for one hour. Photo 5 and Photo 4 are micrographs of the same 1-3n steel type with the percentage given above
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Zusammensetzung, welche nach einstündigem Srhitzen auf
930° durch Eintaschen in Öl abgekühlt, dann jedoch
wieder 1 1/2 Stunden auf 650° erhitzt und erst dann
an der luft abgekühlt worden ist. Die Eotos 5 bis 8
sind Schliffbilder niedriglegierter, unterschiedliche
Henge.li an ausgeschiedenem Aluminiumnitrid und metallischem
Aluminium in fester lösung enthaltender Stähle,"welche
Aufschluß über die in diesen Stählen vorliegende Austenitkorngröße geben, l.'oto 9 und 10 sind elelitronenmikroskopische
Aufnahmen von in Kohlenstoffstahl e/bgeschiedenem
Aluminiumnitrid. Auf den elektroiienmikroskopischeii
Potos 11 und 12 ist das in niedriglegiertem Stahl abgeschiedene Aluminiumnitrid ai sehen.Composition, which after one hour of heating
Cooled 930 ° by being pocketed in oil, but then
again heated to 650 ° for 1 1/2 hours and only then
has been air-cooled. The Eotos 5 to 8
are micrographs of low-alloy, different
Henge.li in steels containing precipitated aluminum nitride and metallic aluminum in solid solution, "which
Provide information about the austenite grain size present in these steels, l'oto 9 and 10 are electron micrographs of what was deposited in carbon steel
Aluminum nitride. On the electroiienmikoskopischeii
Potos 11 and 12 can be seen the aluminum nitride ai deposited in low-alloy steel.
Die Tabelle 1 gibt über die chemische Zusammensetzung einiger untersuchter Kohlenstoffstähle Auskunft.Table 1 provides information on the chemical composition of some of the carbon steels examined.
Sabelle 1 Chemische Zusammensetzung versc;r:.edener
Kohlenstoffstähle Sabelle 1 Chemical composition versc; r : .edener
Carbon steels
Ges. G-SE.Ges. G-SE.
haiidelsübl.haiidelsübl.
Stahl 0,13 0,13 0,79 0,043 0,0f4 0,13 0,02 0,00"Steel 0.13 0.13 0.79 0.043 0.0f4 0.13 0.02 0.00 "
03 0,09 0,31 0,58 0,0C0 0,064 0,1 D 0,104 ^,-Z; 03 0.09 0.31 0.58 0.0 C0 0.064 0.1 D 0.104 ^, - Z;
ill 0,22 0,45 0,G2 0,030 0,045 0,22 0,1"; ",?;?.ill 0.22 0.45 0, G2 0.030 0.045 0.22 0.1 ";",?;?.
A41 0,27 0,3 7 0,4" 0,030 0,033 0,30 1,1^ 0,011A41 0.27 0.3 7 0.4 "0.030 0.033 0.30 1.1 ^ 0.011
LZA 0,1G C,42 0,3'J 0,030 0,n-;2 n,'C ",'-'./ A,C";;· LZA 0.1G C, 42 0.3'J 0.030 0, n -; 2 n , 'C ",' - '. / A , C";; ·
6a© O«IGiNAL 0-9 901/03436a © O «IGiNAL 0-9 901/0343
Tabelle 1 (Fortsetzung) Table 1 (continued)
Met. säure- ... n Beispiel All H(Al) Freier H Al lös.Al A12 U3Met. Acid- ... n Example All H (Al) Free H Al soluble Al A1 2 U 3
• 0,0014 0,005 0,0055 - - - gewalzt• 0.0014 0.005 0.0055 - - - rolled
CS . 0,091 0,0311 0,0019 0,024 0,084 0,037 930° C/HCS. 0.091 0.0311 0.0019 0.024 0.084 0.037 930 ° C / H
All 0,091 0,0311 0,0019 0,096 0,156 0,017 "All 0.091 0.0311 0.0019 0.096 0.156 0.017 "
A41 0,029 0,0099 0,0011 1,073 1,092 0,032 »A41 0.029 0.0099 0.0011 1.073 1.092 0.032 »
A51 0,023 0,0079 0,0011. 2,657 2,672 0,026 »A51 0.023 0.0079 0.0011. 2.657 2.672 0.026 »
Die ¥erte der mit "IT(Al)" und "Freier IT" überschriebenen Spalten der Tabelle 1 beruhen auf Berechnungen aus den vorher angegebenen Werten der entsprechenden Komponenten.The values of the "IT (Al)" and "Free IT" overwritten Columns of Table 1 are based on calculations from the previously specified values of the corresponding components.
Fig. 1 zeigt die Übergangstemperatur-Kurve der in Tabelle aufgeführten Kohlenstoffstähle; die charpysche Kerbsehig.gwerte in Abhängi-gkeit von der Übergangstemperatur darstel- !enden Kurven der Stähle A 41 und A 51 verlaufen infolge ihres Mehrgehaltes an metallischem Aluminium tiefer als diejenigen des handelsüblichen, weniger Aluminium enthaltenden Stahls, während die Kurven von Stahl C 8, der infolge des ITitridgeiialteo weniger metallisches Aluminium in fester Lösung enthält, hoch hinauf und die des wärmebehandelten Stahls 03 sogar no σ" ι höher vorläuft. Die Kurve A 11 liegt trotz übereinstimmenden Aluminiumnitridgehalts tiefer als die von 03, \tfeil A 11 mehr metallisches Aluminium in fester lösung enthält. Das in Fig. 1 gezeigte Resultat ist hauptsächlich der Ferritkorngröße zuzuschreiben. liie aus demFig. 1 shows the transition temperature curve of the carbon steels listed in the table; the Charpy kerbsehig values Depending on the transition temperature, the curves of steels A 41 and A 51 run as a result their excess content of metallic aluminum is lower than those of the commercially available steel containing less aluminum, while the curves of steel C 8, which as a result of the ITitridgeiialteo less metallic aluminum in solid Contains solution, high up and that of the heat-treated steel 03 even leads no σ "ι higher. The curve A 11 lies despite matching aluminum nitride content lower than those of 03, \ tfeil A 11 more metallic aluminum in solid solution contains. The result shown in Fig. 1 is major attributed to the ferrite grain size. liie from the
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. BAD OFBOINAL. BATHROOM OFBOINAL
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folgenden zu ersehen ist, liegt die Übergangstemperatur umso höher, je größer das IPerritkorn ist.the following can be seen, is the transition temperature the higher the larger the particle size.
Die lig. 3 und 4 zeigen den Zusammenhang zwischen der ]?erritkorngröße und dem G-ehalt an metallischem Altimiiaium in fester lösung für Kohlenstoffstahl mit 0,04 Ms 0,25 cp Kohlenstoff. l'Ieim man feinere Korngrößen als 2,2 mn. srfc zielen will, "beträgt der G-renzwert "bezüglich des gelöstenThe lig. 3 and 4 show the relationship between the]? Erritkorngröße and the G-ehalt of metallic Altimiiaium in solid solution for carbon steel with 0.04 Ms 0.25 c p carbon. l'Ieim one has finer grain sizes than 2.2 mn. srfc wants to aim, "is the limit" with respect to the solved
Aluminiums 0,1 cp für einen Stahl, der eine Stunde auf 930° erhitzt und dann in der Luft abgekühlt wird; die Grenze liegt dagegen bei 0,35 Jj für einen Stahl, der 1 Stunde auf 930° erhitzt, in Öl abgezählt, erneut 1,5 Stunden auf 650° erwärmt und dann an der luft abgekühlt wird. Obwohl ein Zusammenhang zwischen der 3?erritkorngröße und dem Kohlenstoffgehalt selbst iiiclit >lE,r erkennbar ist, weil bei Ziinalime des Kohlenstoffgeholtes die Keiige des in Hetallgrund löslichen, gasförmigen Stickstoffs und d&riit die lienge a,n Aluminiumnitrid vermindert und das gelöste metallische Alüniiiiun Teniel:.r-i; v/ird, seigen die 3?ig. 3 und 4 trotzdem 3ezieIuinge:.T. :.iT.-;isclien all den oben erwähnten l?£i:toren auf.Aluminum 0.1 c p for a steel that is heated to 930 ° for one hour and then cooled in the air; The limit, however, is 0.35 Jj for a steel that is heated to 930 ° for 1 hour, counted in oil, heated again to 650 ° for 1.5 hours and then cooled in the air. Although a connection between the 3-erite grain size and the carbon content itself can be seen, because when the carbon is extracted, the amount of gaseous nitrogen that is soluble in metal ground and the length of a, n aluminum nitride are reduced and the dissolved metallic aluminum is reduced: .ri; v / ird, seigen the 3? ig. 3 and 4 nevertheless 3ezieIuinge: .T. : .i T .-; isclien all the above mentioned l? £ i: gates.
Die Übertragung der in JPig· 5 und 4 tlar^elo^tci: :.;or;:r.3r:,".ii;ja in eine log-log-Jhala in -Ibbildun^; f ei'o.'.'ijt 3:*.:.:e Ii: -~κ ::z The transfer of the in JPig · 5 and 4 tlar ^ elo ^ tci::.; Or ;: r .3r:, ". Ii; ja in a log-log-Jhala in -Ibbildun ^; f ei ' o .'. 'ijt 3: *.:.: e Ii: - ~ κ :: z
zeigt die Jjezlol:^^ ':j\t'.so"-\3i:. den \.ur:jo,jcli:\edc:iev.shows the Jjezlol: ^^ ': j \ t'.so "- \ 3i :. den \ .ur: jo, jcli: \ edc: iev.
ΒΑ© 809 9 0 1/0343 ΒΑ © 809 9 0 1/0343
Aluminiumnitrid und der 3?erritkorngröße für verschiedene, unterschiedliche Mengen metallischen Aluminiums in fester lösung enthaltende Stahlarten. Bei einem geringen Gehalt an Aluminium in fester Lösung ist der Grenzwert der Menge abgesohledenen Aluminiumnitrids, die für eine Perritkorngröße unter 2,17 nun erforderlich ist, größer als 0,035 f°, wenn der Stahl nach eiiistündigem Erhitzen auf 930° an der Luft erkaltet ist und mehr als 0,0075$, | wenn der Stahl nach einstündigem Erhitzen auf 930° in öl und nach anschließendem 1 i/2-stündigen Erhitzen auf 650 an der Luft abgekühlt worden ist. Bei einem hohen Gehalt an metallischem Aluminium in fester Lösung ist der Grenzwert der Menge ausgeschiedenen Aluminiumnitrids, welche für eine lerritkorngröße unter 2,17 mm erforderlich ist, größer als 0,51 %, wenn der Stahl nach einstündigem Erhitzen auf 930° in der' Luft abgekühlt und größer als 0,0575 f°, wenn der Stahl nach einstündigem Erhitzen auf 930° in öl abgekühlt und nach anschließendem 1 1/2-stündigen Erhitzen auf 650° an der Luft abgekühlt worden ist.Aluminum nitride and the 3 erite grain size for different types of steel containing different amounts of metallic aluminum in solid solution. In the case of a low content of aluminum in solid solution, the limit value of the amount of precipitated aluminum nitride, which is now required for a perite grain size below 2.17, is greater than 0.035 ° if the steel has cooled down in the air after being heated to 930 ° for one hour and more than $ 0.0075, | when the steel has been cooled in oil after heating it to 930 ° for one hour and then heating it to 650 ° for 1 1/2 hours in the air. With a high content of metallic aluminum in solid solution, the limit value of the amount of precipitated aluminum nitride, which is required for a ferrite grain size below 2.17 mm, is greater than 0.51 % if the steel is in the air after heating to 930 ° for one hour cooled and greater than 0.0575 ° if the steel has been cooled in oil after heating to 930 ° for one hour and then air-cooled after heating to 650 ° for 1 1/2 hours.
Aus I?ig. 3 bis 6 ist unter Berücksichtigung des bei den Versuchen während der Hitzebehandlung angewandten Abkühleffektes ersichtlich, daß ein feinkörniger Stahl zu erhalten ist, wenn die Menge abgeschiedenen AIu-From I? Ig. 3 to 6, taking into account the Experiments during the heat treatment applied cooling effect can be seen that a fine-grained steel can be obtained when the amount of deposited AIu-
0,03 bis 0,12 c/o und die Ilenge metallischen0.03 to 0.12 c / o and the ilege metallic
- 12 -809*0 1/0343- ßA® OWGJNA- 12 -809 * 01 / 0343- ßA® OWGJNA
ί - 12 -ί - 12 -
Aluminiums in fester Lösung 0,003 "bis 0,15 f'·beträgt.Aluminum in solid solution is 0.003 "to 0.15 f '·.
Die an Kohlenstoffstählen gewonnenen Srkenntnisse wurden durch Versuche mit niedriglegierten Stählen hoher Zugfestigkeit bestätigt. Die le/belle 2 zeigt die chemisch Zusammensetzung einiger niedriglegierter Stähle hoher Zugfestigkeit. " . ·The knowledge gained on carbon steels were confirmed by tests with low-alloy steels with high tensile strength. The le / belle 2 shows the chemically Composition of some low-alloy steels with high tensile strength. ". ·
Tabelle Z Chemische ZusariDiensetsung der verschiedenen nie clr igle gierten Stähle Table Z Chemical composition of the various non-clad steels
80 0,10 ö,'\5 0,82 0,85 0,4?. 0,40 0,21 0,061 0,00380 0.10 ö, '\ 5 0.82 0.85 0.4 ?. 0.40 0.21 0.061 0.003
82 0,10 0,26 0,85 0,83 0,53 0,44 0,33 0,075 0,000482 0.10 0.26 0.85 0.83 0.53 0.44 0.33 0.075 0.0004
85 0,11 0,18 0,84 0,86 0,51 0,49 0,31 0,082 0,000285 0.11 0.18 0.84 0.86 0.51 0.49 0.31 0.082 0.0002
tabelle 2 (üOrtsetsung) table 2 (ülocation)
Beispiel Gesamt Gesamt dreierExample total of three
Al U2 AlU E(Al) IT I-lGt. ..MAl U 2 AlU E (Al) IT I-lGt. ..M
J 80 0,039 0,004 0,004 00014 0.0026 O,O"53 , 82 0,033 0,016 0,014 00043 0.0112 0,0222 j 85 0,17 0,029 0,078 00266 0.0024 O,'.O37 J 80 0.039 0.004 0.004 00014 0.0026 O, "53.82 0.033 0.016 0.014 00043 0.0112 0.0222 j 85 0.17 0.029 0.078 00266 0.0024 O, '. O37
j^ie Vierte der Mit "1Γ(Λ1)" v.nC. "Vr^'.gii '" uborschricuorie:! opalten von [Jr/oslle 2 sind ε.ν.α den vorher·.· a^^o-jjo" ^:-.-.-:1. ■/erten f'.lr ciitsprechoncle llo~ujo~-..?:::'ucn j ^ ie fourth of the with "1Γ (Λ1)" BC "Vr ^ '. Gi i '" uborschricuorie :! opalts from [Jr / oslle 2 are ε.ν.α the previous ·. · a ^^ o-jjo "^: -.-.-: 1. ■ / erten f'.lr ciitsprechoncle llo ~ ujo ~ - .. ? ::: 'ucn
? ig. 2 ^ei(;''j c'.r.rpvsc."? ig. 2 ^ ei (; '' j c'.r.rpvsc. "
JJ. acid soluble
JJ.
809901/0343809901/0343
Iceit von der Ubergangstemperatur darstellende Kurven solcher niedriglegierter Stähle hoher Zugfestigkeit. Die im Vergleich zum Aluminiumnitrid ziemlich viel metallisches Aluminium in fester lösung enthaltende Probe Hr. 30, die viel Aluminiumnitrid und viel metallisches Aluminium in fester Lösung enthaltende Probe Ir. 35 und die Probe ITr. 32, deren Zusammensetzung zwischen der von 30 und 35 liegt, haben bei tiefen !Beraperaturen unterschiedliche Eetfjschlagzäliigkeiten. Besonders ITr. 85 hat trotz ihrer großen Zugfestigkeit eine ausgezeichnete Zähigkeit. Ma:a erkennt also, daß sich niedriglegierte Stähle hoher Zugfestigkeit und die oben aufgeführten Kohlenstoffstähle in ihrem Verhalten gleichen.Curves representing the transition temperature such low-alloy steels with high tensile strength. Compared to aluminum nitride, it is quite a bit metallic Sample containing aluminum in solid solution Mr. 30, which is a lot of aluminum nitride and a lot of metallic Sample Ir containing aluminum in solid solution. 35 and the sample ITr. 32, the composition of which ranged from that of 30 and 35, have different values for deep! Eetfjschlagzäliigkeit. Especially ITr. 85 has excellent toughness despite its high tensile strength. So Ma: a recognizes that low-alloyed ones Steels with high tensile strength and the carbon steels listed above are similar in their behavior.
- H 6AD OHiGlNAL- H 6AD OHiGlNAL
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tabelle 5 liechan. Jüigensehaften von Kohlenstoffstahl table 5 liechan. Jüigensehaften of carbon steel
Hr. Tisdlng.d. Durclm.d. länge d. Streck- iiugfe- L1In- Bruch Ausbeute i> Mr. Tisdlng.d. Durclm.d. length d. Stretching iiugfe- L 1 in breakage yield i>
'iVannebeii. unters. liei-stückes grenzen stigfc. Dehnung schnürg. Otücke'iVannebeii. under. liei-piece limits stigfc. Stretching tight. Ugly
Iiandelsübl.
StahlIiandelsübl.
stole
OOOO
1111
Q.1J.Q. 1 J.
ramR.A.M
mmmm
kg/naa kg/mm'kg / naa kg / mm '
-* τ j," r - * τ j, "r
■ •
■
1,5 3td. - luftgekühlt1.5 3td. - air-cooled
CJl QO CO CDCJl QO CO CD
C
"2- C.
"2-
tabelle 4 Median. Eigenschaften niedriglegierter
Stähle table 4 Median. Properties of low-alloy
Steels
Beding.d. Durclia.d. länge d. Streck- Zugfe-Conditional Durclia.d. length d. Stretch tension
ο 85 Q.3. 10 jS 40 91,7 93,6 19,3 67,5 B 98,0 coο 85 Q.3. 10 jS 40 91.7 93.6 19.3 67.5 B 98.0 co
<ß η η η "91,7 93,6 18,5 67,5 " 98,0<ß η η η "91.7 93.6 18.5 67.5" 98.0
ο ιο ι
*■*** vji* ■ *** vji
0H _ Λ Ρ.+Λ _ rH CoTHi-HI + n-nrl I 0 H _ Λ Ρ. + Λ _ rH CoTHi - HI + n-nrl I
ο> !Tote: Q.I.: 93OWÖ - 1 Std. -,ölgekühlt undο>! Dead: QI: 93O W Ö - 1 hour -, oil-cooled and
650 ° 0 - 1,5 Std. - luftgekühlt650 ° 0 - 1.5 hours - air-cooled
Ausbeuteyield
80 Q.T. 14 0 50 85,0 92,5 28,5 46,4 A 91,9 82 Q.T. 10 0 40 77,7 78,3 36,8 79,8 A 99,2 " " " " 76,7 77,7 36,8 79,3 A 98,780 Q.T. 14 0 50 85.0 92.5 28.5 46.4 A 91.9 82 Q.T. 10 0 40 77.7 78.3 36.8 79.8 A 99.2 "" "" 76.7 77.7 36.8 79.3 A 98.7
ösen QO CO CO CDosen QO CO CO CD
Die Ferritkorngröße kann geringer als 1 - 4 nach der Ferritkorngrößenkennzeichnung als im gewalzten oder geschmiedeten Zustand sein, wenn die Kohlenstoff- und niedriglegierten Stähle der Erfindung, beginnend bei einer über der Umwandlungstemperatur des Stahls liegenden Temperatur, gehärtet oder unter Tempern gehärtet werden. Hierbei erfolgt eine merkliche Aluminiumnitridabseheidung. Wenn die Stähle statt in luft in Öl oder Wasser abgekühlt werden, kann eine viel feinere Ferritkorngröße als 1 bis'1,5 nach der Ferritkorngrößenkennzeichnung und eine Verschiebung der Übergangstemperatur nach tieferen Werten erzielt werden.The ferrite grain size can be smaller than 1 - 4 according to the ferrite grain size designation than in rolled or be forged condition when the carbon and low alloy steels of the invention starting at a temperature above the transformation temperature of the steel, hardened or hardened with tempering. A noticeable deposition of aluminum nitride takes place here. If the steels are cooled in oil or water instead of in air, a much finer ferrite grain size can be achieved as 1 to 1.5 according to the ferrite grain size designation and a shift in the transition temperature according to lower values can be achieved.
Aus den Fotos 1 bis 4 ist zu ersehen, daß die Ferritkorngröße auf 1 bis 1,5 nach der Ferritkorngrößenkennzeichnung verfeinert wurde. Aus den elektronenmikroskopischen Aufnahmen der Fotos 9 bis 12 ist die Beschaffenheit des abgeschiedenen Aluminiumnitrids in verschiedenen Kohlenstoff- und niedriglegierten Stählen zu erkennen.From photos 1 to 4 it can be seen that the ferrite grain size was refined to 1 to 1.5 according to the ferrite grain size designation. From the electron microscopic Recordings of photos 9 to 12 shows the nature of the deposited aluminum nitride in different carbon and low-alloy steels.
Die Fotos 9 und 10 sind von Kohlenstoffstählen, die Fotos 11 und 12 von niedriglegierten Stählen angefertigt. Foto 9 $■ ist von einem 0,091 £ abgeschiedenes Aluminiumnitrid enthaltenden Stahl gemacht. I'ie quadratischen oder rechteckigen schwarzen Gebilde stellen. A]Photos 9 and 10 are made of carbon steels, photos 11 and 12 of low-alloy steels. Photo 9 $ ■ is made of steel containing 0.091 pounds of deposited aluminum nitride. I place square or rectangular black structures. A]
- 17 -- 17 -
809901/0343809901/0343
ORIGINALORIGINAL
nitridkristalle dar. Das von. der Probe A4I gemachte foto 10 zeigt, daß die Abscheidungen aus sehr geringen Aluminiumnitrid- und anderen nichtmetallischen Einschlüssen bestehen. Das von der Probe 85 gemadibe loto 11 zeigt quadratisches oder rechteckig ausgebildetes Aluminiumnitrid während die runden Gebilde andere, nichtmetallische Einschlüsse, hauptsächlich abgeschiedenes Karbid, darstellen. Ioto 12 der Probe 80 zeigt nur wenig Aluminiumnitridteilchen. Durch Verteilung des Aluminiumnitrids in großen Mengen und in sehr gleichmäßiger form wird die Korngroße noch feiner und einheitlicher, wodurch wiederum die !Eieftemperatureigenschaften der oben erwähnten, Aluminiumnitrid enthaltenden Stähle mit einer bestimmten, ein gewisses Maß nicht über-. steigenden Menge metallischen Aluminiums'in fester lösung wesentlich verbessert werden. -<nitride crystals. That of. made of sample A4I photo 10 shows that the deposits of very little aluminum nitride and other non-metallic inclusions. This shows from sample 85 gemadibe loto 11 square or rectangular aluminum nitride while the round structures have other, non-metallic inclusions, mainly deposited carbide. Ioto 12 of sample 80 shows only a few aluminum nitride particles. By distributing the aluminum nitride in large quantities and In a very even form, the grain size becomes even finer and more uniform, which in turn reduces the low-temperature properties of the above-mentioned steels containing aluminum nitride with a certain, a certain level not exceeding. increasing amount of metallic aluminum in solid solution can be significantly improved. - <
Der erfindungsgemäße4kaltzähe Nitrierstahl, welcher 0,03 bis 0,12 $ abgeschiedenes Aluminiumnitrid und nur 0,003ULs 0,15$ metallisches Aluminium in .fester lösung enthalten soll, besitzt eine bemerkenswerte hohe Zähigkeit," bei tiefen Eempera-? türen. Dieser Stahl ist nicht nur ausgezeichnet als KOnstruktiönsmaterial für die bei tieferen als den normalen Außentemperaturen benutzten Bauelemente, sondern auch auf vielen anderen Gebieten gut anwenSbär.Shall contain the 4 cold-resistant nitriding steel according to the invention, which is 0.03 to 0.12 $ deposited aluminum nitride and only $ 0.15 0,003ULs metallic aluminum in .fester solution possesses a remarkable high toughness, "at low Eempera-? Doors. This steel is not only excellent as a structural material for components used at lower than normal outside temperatures, but is also very useful in many other areas.
- Patentansprüche: -18- - Claims: - 18-
809901/0343809901/0343
Claims (4)
angelassen wird.4. "The method according to claim 3, characterized
is left on.
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