DE1483305B1 - Verwendung von nichtrostenden,ferritischen,aluminiumhaltigen Chromstaehlen fuer kaltumzuformende Gegenstaende - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft die Verwendung von nicht- auf. Die hier aufgezeigten Zusammenhänge lassen

rostenden, ferritischen, aluminiumhaltigen Chrom- jedoch kaum praktische Möglichkeiten zur laufenden

stählen mit etwa 17 % Chrom, gegebenenfalls Molyb- betrieblichen Absenkung der Streckgrenze erkennen,

dängehalten bis etwa 1,5% ^m Form von kaltgewalzten Eine Absenkung der Stickstoffgehalte ist, wie dem

Blechen oder Bändern für kaltumzuformende Gegen- 5 Fachmann geläufig ist, bei Chromstählen, die im

stände. Lichtbogenofen erschmolzen werden, nicht praktikabel.

Nichtrostende Chromstähle mit Kohlenstoffgehalten Die Absenkung der Kohlenstoffgehalte, d. h. die Erbis maximal 0,10%, Chromgehalten von etwa 14 bis zielung extrem niedriger C-Gehalte im Lichtbogenofen, 20%, gegebenenfalls Molybdängehalten bis etwa ist bekanntlich umständlich und aufwendig. Trotzdem 1,5%, Rest Eisen mit den üblichen Gehalten an io werden die Stähle gegebenenfalls mit Kohlenstoff-Mangan, Silizium, Phosphor und Schwefel, z. B. gehalten erschmolzen, die zum Teil erheblich unter χ 8 Cr 17, Werkstoff-Nr. 1.4016 oder χ 6 Cr Mo 17, dem zulässigen Wert von maximal 0,10% liegen.
Werkstoff-Nr. 1.4113, werden in großem Umfang zu Nach dem Handbuch »Landolt-Börnstein«, Bandkaltgewalzten Blechen und Bändern verarbeitet. Vor technik 2. Teil, Bandteil a, 1963, S. 519 und 520, allem die Herstellung kaltgewalzter Breitbänder hat 15 weisen die korrosionsbeständigen ferritischen Stähle, in den letzten Jahren einen beachtlichen Aufschwung wie χ 8 Cr 17, im geglühten Zustand eine Mindesterfahren. Als Beispiel für die Verwendung kalt- Streckgrenze von 30 kp/mm² auf. Bekanntlich dient gewalzter ferritischer Bleche und Bänder sollen die Streckgrenze als Grundlage der Querschnitts-Waschmaschinen, Spülbecken, Architektur, Fahr- bemessung bei allen statischen Berechnungen, beizeugbau, Bestecke, Hohlwaren und andere Haushalt- 2° spielsweise im Behälter- und Apparatebau oder für waren genannt werden. In den meisten Fällen werden Druckleitungen. Lieferwerk wie auch Verbraucher die nichtrostenden Bleche und Bänder bei den er- müssen also sicher sein, daß diese wesentliche Eigenwähnten Verwendungsbeispielen einer Kaltumformung schaft auch im Rahmen von umfangreichen Liefeunterworfen, wobei besonders das Tiefziehen eine rungen, die mehreren Schmelzen entstammen können, große Bedeutung erlangt hat. Die Eignung von 25 und bei unterschiedlichen Lieferformen in jedem Falle Blechen und Bändern für Umformoperationen wird mit Sicherheit erreicht wird. Dabei sind selbstverim allgemeinen durch Zerreißproben, Näpfchenproben, ständlich die technisch eingeführten Arbeitsweisen Erichsenproben und andere Sonderverfahren be- zugrunde zu legen. Bei der laufenden Produktion über urteilt (s. Aufsatz von Randak, Kraatz, kontinuierliche Warmwalzwerke, Kaltwalzwerke und Lentzen, »Herstellung und Verwendung kalt- 3° Durchlauf glühofen sind die Verfahrensschritte auf gewalzter, nichtrostender Breitbänder«, in der Zeit- rationelle Fertigung, d. h. schnellen Durchlauf, eingeschrift »Bänder, Bleche, Rohre«, 1963, S. 61 bis 69 richtet. So ist beispielsweise die Durchlaufglühung und 187 bis 196). Besondere Bedeutung kommt dabei sowohl zur Senkung der Kosten wie zur Schonung der der Höhe der Streckgrenze bzw. dem Streckgrenzen- Oberfläche auf einen kontinuierlichen Vorgang ausverhältnis zu. 35 gelegt, bei dem die Glühtemperatur bei dünnen Bän-

Nach dem Kaltwalzen werden die Bleche oder dem nur für wenige Sekunden aufrechterhalten bleibt. Bänder einer Schlußglühung unterworfen, wobei auf Unter diesen Voraussetzungen ergeben sich die in eine möglichst vollständige Rekristallisation des ge- F i g. 1, linker Teil, sowie F i g. 3, oberer Teil, jeweils streckten Kornes Wert gelegt wird, um niedrige unter »Stand der Technik« angegebenen Streckgrenzen-Streckgrenzen- und Festigkeitswerte in Verbindung 40 werte im Bereich von 36 bis 42 kp/mm² angegebenen mit hohen Werten für Dehnung und Einschnürung Werte bei der laufenden Fertigung. Bei der heute zu erreichen. Dadurch sollen die Voraussetzungen für überholten mehrstündigen Kastenglühung oder bei ein günstiges Verhalten bei einer anschließenden entsprechend langdauernden Laborversuchen würden Kaltumformung geschaffen werden. Um die bei ferri- sich natürlich die Werte geringfügig absenken lassen, tischen Kaltbändern vielfach ausgeprägte Zeiligkeit 45 Die vorerwähnten Literaturangaben und alle nach- und die damit verbundene Anisotropie der mecha- stehenden Ausführungen sind jedoch (sofern nicht nischen und technologischen Werte abzuschwächen, ausdrücklich anders gekennzeichnet) auf die kontinuwerden Warmbänder vor dem Kaltwalzen außerdem ierliche Fertigung bezogen. Die Angabe des genannten im allgemeinen einer mehrstündigen Haubenglühung Nachschlagewerkes ist also, wie durch die Erwähnung im Temperaturbereich von 800 bis 900⁰C unterwor- 5° des »Mindestwertes« ersichtlich, tiefer gewählt worden, fen. als die praktischen Werte der laufenden Fertigung.

Während man bei austenitischen Stählen durch Ferritische, rostbeständige Chromstähle mit etwa Anheben des Nickelgehaltes infolge der damit ver- 17% Chrom lassen sich nur in beschränktem Maße bundenen Stabilisierung des Austenits eine Ver- tiefziehen. In dem genannten Handbuch »Landoltbesserung der Kaltumformbarkeit erreichen kann, ist 55 Börnstein«, S. 526, Abb. 16, sind Erichsen-Tiefungseine Beeinflussung der ferritischen Stähle durch die werte für 18%igen Chromstahl im Vergleich zum chemische Zusammensetzung im Rahmen der zu- SM-Tiefziehblech und im Vergleich zum austenitischen lässigen Analysenspannen nach dem heutigen Stand 18/8-Chrom-Nickel-Stahl angegeben. Wenn auch beder Technik nur in geringem Ausmaße möglich. So kanntlich die Erichsen-Tiefung kein universelles Kriist z. B. bei dem für kaltgewalzte Breitbänder be- 60 terium für die Tiefziehfähigkeit darstellt, so lassen die sonders wichtigen Stahl χ 8 Cr 17 ein Zusammen- dort angegebenen Tiefungswerte doch — in diesem hang zwischen den Festigkeitswerten — insbesondere Falle übereinstimmend mit der Praxis — erkennen, der Streckgrenze — einerseits und den addierten Ge- daß die ferritischen Chromstähle ein schlechteres halten an Kohlenstoff und Stickstoff andererseits in Tiefziehverhalten als unlegierte Werkstoffe und ein der Zeitschrift für Metallkunde, 1963, S. 724 bis 728, 65 beträchtlich schlechteres Tiefziehverhalten als austeniinsbesondere Bild 5, festgestellt worden. Danach tische Stähle aufweisen. Auf Grund dieses Sachverweisen beispielsweise Stähle mit Gehalten an 0,08 % C haltes werden bei schwierigen Kaltumformungsund 0,03 % N eine Streckgrenze von etwa 36 kp/mm² operationen nach wie vor an Stelle der ferritischen

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Stähle die wesentlich teureren austenitischen Stähle alterungsunempfindlich, d. h., sie zeigen nicht mehr eingesetzt, obwohl dies aus Gründen der Korrosions- die durch Stickstoff bedingte Versprödungseigenbeständigkeit vielfach nicht erforderlich wäre. schäften. Da einerseits in ferritischen Chromstählen Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die das Alterungsproblem überhaupt nicht gegeben ist Eignung von nichtrostenden, ferritischen Chromstählen 5 und da andererseits die erfindungsgemäßen Almit etwa 17% Chrom für die Kaltumformbarkeit, Gehalte weit höher liegen als bei den unlegierten insbesondere für die Tiefziehfähigkeit, zu verbessern. Stählen, besteht kein Zusammenhang zwischen der Überraschenderweise konnte nunmehr festgestellt vorliegenden Erfindung und der bekannten Arbeitswerden, daß die Kaltumformbarkeit dieser Werkstoffe weise zur Herstellung alterungsbeständiger Stähle, durch einen Aluminiumgehalt von 0,08 bis 0,30% ¹⁰ In diesem Zusammenhang sei noch erwähnt, daß infolge abgesenkter Streckgrenze wesentlich ver- die vorerwähnte Feinkörnigkeit nach herrschender bessert ist. Nach weiteren Ausbildungen der Erfin- Auffassung die Tiefzieheigenschaft verschlechtert. Es dung betragen die Aluminiumgehalte vorzugsweise war also nicht vorherzusehen, daß die technische 0,12 bis 0,20%· D^ie erfindungsgemäßen Aluminium- Maßnahme, den Stählen Aluminium zuzusetzen, im gehalte finden fernerhin bevorzugt Anwendung bei 15 erfindungsgemäßen Al-Bereich die Tiefziehfähigkeit den Stählen χ 8 Cr 17 und χ 6 Cr Mo 17, und zwar nicht nur nicht verschlechtert, sondern sogar wesentinsbesondere als Werkstoff für solche Kaltumform- Hch verbessert.

Vorgänge wie Tiefziehen, bei denen die abgesenkte Die deutsche Patentschrift 715 141 geht auch von Streckgrenze von besonderer Bedeutung ist. der Notwendigkeit aus, die Tiefziehfähigkeit von rost-Üblicherweise werden ferritische Chromstähle für ²⁰ freien Chromstählen zu verbessern. Es wird ein sehr kaltgewalzte Bleche und Bänder wegen der Gefahr des umständliches und bei modernen Breitbandstraßen Auftretens von spröden Al₂O₃-Schlacken ohne Al- nicht praktikables Glühverfahren beschrieben, um Desoxydation erschmolzen. In Einzelfällen ist auch diese Aufgabe zu lösen. Dabei sind auch Siliziumeine Desoxydation mit Al durchgeführt worden, oder Aluminiumgehalte bis 2,5 %> Niob- und oder wobei die Al-Gehalte im Stahl im Bereich von Tau- ²5 Tantalgehalte bis 0,5% und Titangehalte bis 0,2% sendstel bis zu einigen Hundertstel Prozent lagen. Eine zugelassen. In dieser Patentschrift findet sich kein Beeinflussung der mechanischen Werte, insbesondere Hinweis dafür, daß der erfindungsgemäße, nach oben der Streckgrenze, durch diese geringen Al-Gehalte und unten engbegrenzte Al-Gehalt über eine Streckist nicht bekanntgeworden und konnte auch durch grenzenerniedrigung die Tiefziehfähigkeit verbessert, umfangreiche eingene Untersuchungen nicht fest- 3° Die bereits erwähnte Arbeit »Zeitschrift Metallgestellt werden. Wird jedoch Al über die für eine künde«, 54 (1963 S. 724 bis 728), gibt zwar in B i 1 d 5 Desoxydation benötigte Menge hinausgehend in den einen Zusammenhang zwischen der Streckgrenze erfindungsgemäßen Mengen zulegiert, so kann eine einerseits und den addierten Gehalten Kohlenstoff Absenkung der Streckgrenze bei Kaltbändern um und Stickstoff andererseits zu erkennen. Die besondere mehr als 20% erreicht werden. 35 Wirkung des erfindungsgemäßen Aluminiumzusatzes F i g. 1 zeigt die Streckgrenzenwerte von betrieblich geht jedoch, wie aus F i g. 3 ersichtlich, über die hergestellten Breitbändern der Stahlmarke χ 8 Cr 17 genannte Wirkung von Kohlenstoff plus Stickstoff in Abhängigkeit von dem Al-Gehalt. Bei Al-Gehalten hinaus. Zu beachten ist dabei noch, daß die Strecknach dem Stand der Technik liegen in der laufenden grenzenwerte gemäß B i 1 d 5 der genannten Ver-Fertigung über Warmbreitband, Kaltband und Durch- 4° öffentlichung an Laborversuchen bei 15 Minuten laufglühöfen die Streckgrenzenwerte im wesentlichen Glühdauer ermittelt wurden. Bekanntlich verschieben im Bereich zwischen 37 und 42 kp/mm². Durch die längere Glühdauern die Streckgrenzen- und Festigerfindungsgemäß erhöhten Al-Gehalte sinken die keitswerte zu tieferen Bereichen gegenüber den kurz-Werte stark ab. zeitigen Betriebsglühungen. Vor allem läßt F i g. 3 Erwartungsgemäß wurden beim Kaltumformen, 45 aber erkennen, daß — selbst unter Berücksichtigung insbesondere beim Tiefziehen von Blechen mit den des vorgenannten Einflusses — der erfindungsgemäße genannten Al-Gehalten ausgezeichnete Ergebnisse Al-Gehalt sich zusätzlich im Sinne einer Streckgrenzenfestgestellt, erniedrigung auswirkt und also zusätzlich zu den bein diesem Zusammenhang sei erwähnt, daß es zwar kannten Einflüssen von Kohlenstoff und Stickstoff bekannt ist, ferritische Chromteile, die für hitze- 5° wirksam wird.

beständige Zwecke verwendet werden sollen, mit Der Normstahl χ 7 Cr Al 13, Werkstoff-Nr. 1.4002, höheren Al-Gehalten zu erschmelzen (z. B. χ 10 Cr weist bei Chromgehalten von 12 bis 14% auch zur Al 18 mit einem Al-Gehalt von 0,70 bis 1,20%)· Verminderung der Aufhärtungsneigung neben der Diese Stähle werden jedoch einerseits nicht zu kalt- Schweißnaht und damit zur Verringerung der Schweißgewalzten Bändern ausgewalzt. Außerdem soll das 55 rißanfälligkeit Al-Gehalte von 0,10 bis 0,30% auf. Aluminium in diesem Fall die Zunderbeständigkeit Einerseits hat jedoch dieser Stahl nicht die bekannte erhöhen, weshalb derart hohe Al-Gehalte benötigt schlechtere Tiefziehfähigkeit, da der Chromgehalt mit werden. Außerdem steigt andererseits, wie aus F i g. 2 etwa 13 % niedriger liegt. Bekanntlich erhöht Chrom ersichtlich, die Streckgrenze bei Überschreiten des die Zugfestigkeit und Streckgrenze (Werkstoff-Handerfindungsgemäßen Al-Gehaltes wieder sehr stark an. 60 buch »Stahl und Eisen«, Düsseldorf, 1965, S. G 10 Es gehört ferner zum Stand der Technik, bei un- waagerecht 8); die Zugfestigkeit wird um rund 8 bis legierten oder niedrig legierten Stählen, insbesondere 10 kp/mm² je 1 % Chrom erhöht. Andererseits ist bei windgefrischten Stählen (z. B. Thomas-Stählen), dieser Stahl zur Verwendung in der Erdölindustrie Al-Gehalte von 0,04 bis maximal 0,08% vorzusehen und im Wasserturbinenbau bestimmt. Dieses Ver-(E. Houdremont, »Handbuch der Sonderstahl- 65 wendungsgebiet unterscheidet sich jedoch grundsätzlich künde«, 1956, S. 1318 bis 1320; Werkstoff-Handbuch, von dem Verwendungsgebiet des erfindungsgemäßen Düsseldorf, 1965, S. G10 waagerecht 7, Abschnitt Stahls, der, wie einleitend beschrieben, seine VerAluminium.) Die so erzeugten Feinkornstähle sind wendung bei Waschmaschinen, Spülbecken, Archi-

tektur, Fahrzeugbau und anderen Haushaltwaren findet.

Versuchsweise sind auch ferritische Chromstähle mit 30% Chrom mit stickstoffhaltigem Ferrochrom hergestellt, d. h. künstlich aufgestickt worden (E. H ο u d r e m ο η t, S. 1329). Eine Gefügeverfeinerung ist dabei erst dann zu beobachten, wenn die Stickstoffgehalte so hohe Werte erreichen, daß teilweise Austenitbildung auftrat. Bei der Erfindung liegen die Chromgehalte wesentlich niedriger. Es wird keine Aufstickung vorgenommen, es soll keine Austenitbildung eintreten, und es wird eine im Schrifttum bisher nicht beschriebene Absenkung der Streckgrenzenwerte durch die erfindungsgemäße Steigerung der Aluminiumgehalte erwirkt.

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Verwendung von nichtrostenden, ferritischen, aluminiumhaltigen Chromstählen mit höchstens 0,10% Kohlenstoff, 14 bis 20% Chrom, 0 bis ao 1,5% Molybdän und den üblichen Gehalten an Mangan, Silizium, Phosphor und Schwefel in Form von kaltgewalzten Blechen oder Bändern als Werkstoff für kaltumzuformende Gegenstände mit der Maßgabe, daß die Kaltumformbarkeit des Werkstoffes durch einen Aluminiumgehalt von 0,08 bis 0,30% infolge abgesenkter Streckgrenze verbessert ist.

2. Verwendung von nichtrostenden, ferritischen, aluminiumhaltigen Chromstählen nach Anspruch 1 für den darin genannten Zweck, wobei die Aluminiumgehalte 0,12 bis 0,20% betragen.

3. Verwendung von nichtrostenden, ferritischen, aluminiumhaltigen Chromstählen nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Chromgehalte 15,5 bis 17,5% betragen.

4. Verwendung von nichtrostenden, ferritischen, aluminiumhaltigen Chromstählen nach Anspruch 1 oder 2, jedoch mit höchstens 0,07% Kohlenstoff, 16 bis 17,5% Chrom, 0,9 bis 1,2% Molybdän für den Zweck nach Anspruch 1.

5. Verwendung von nichtrostenden, ferritischen, aluminiumhaltigen Chromstählen nach einem der vorhergehenden Ansprüche in Form von kaltgewalzten Blechen oder Bändern als Werkstoff für tiefzuziehende Gegenstände.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen