DE1483306A1 - Korrosionsbestaendige magnetisch weiche Staehle - Google Patents

Description

• Korrosionsbeständige magnetisch weiche Stähle. Das Kernmaterial für Magnetventile sowohl für Gleich- als auch für Wechselstrombetrieb wird seit vielen Jahren aus niedrig gekohlten Stählen ähnlich ARMCO-Eisen (ARMCO magnetic ingot fron; max. o, o3 , Rest Eisen) bzw. der Röchling-Qualität AME (DIN-Bezeichnung: Mk 3; Werkstoff-Nr. 1.1oo4 bzw. 1.1o14) sowie der Qualität der Anmelderin ARW (DIN-Bezeichnung: Mk 3; Werkstoff -Nr. 1.1oo4 bzw. 1.1o14) hergestellt. Diese Stähle sind nahezu unlegiert und erfüllen bei Gleichstrombeanspruchung aufgrund der niedrigen Koerzitivkraft und hohen Magnetisierbarkeit die meisten Ansprüche.
• Derartige Stähle weisen aber keine guten Zerspanungseigenschaften auf, so daß in vielen Fällen eine Automatenstahlgizte verwendet wird. Die Automatenstähle, wie z.B. 9 S 27 (Werkstoff-Nr. 1.0712) oder 9 S 2o k (Werkstoff-Nr. 1.0711; k = kaltgezogen) liegen zwar bezüglich der magnetischen Eigenschaften im Vergleich zu den genannten niedrig Bekohlten Stählen ungünstiger, doch haben sie wesentlich bessere Zerspanungseigenschaften.
• Im Zuge der Weiterentwicklung von Magnet-Ventilen für Anwendungsgebiete mit Korrosionsbeanspruchung wurden Stähle gefordert, die neben guter Zerspanbarkeit und guten magnetischen Eigenschaften eine ausreichende Korrosionsbeständigkeit gegenüber den unterschiedlichsten Angriffsmitteln gewährleiste. müssen. Sowohl die niedrig gekohlten Stähle als auch die bekannten Automatenstähle genügten diesen Anforderungen nicht.
• Da bekanntlich bei Legierungen mit Chrom-Gehalten ab 13 ;ö wesentlich günstigere Korrosionseigenschaften vorliegen, wurden für korrosionsbeanspruchte Magnetventile zunächst Stähle verwendet mit ca. 17 % Chrom ähnlich Werkstoff Nr. 4o16. Wenn auch über den Gebrauch dieser Stähle noch keine Literaturangaben vorhanden sin, so ist doch bekannt geworden, daB derartige Stähle den Anforderungen nicht voll entsprechen. Die Korrosionsbeständigkeit ist zwar ausreichend, die Stähle sind aber weder magnetisch noch zerspanungstechnisch besonders gut. An einem Stahl der Werkstoff-Nr. 4o16 wurden folgende magnetischen Eigenschaften ermittelt:

  Induktion bei 25 A/em 14.ooo G

  Koerzitivkraft: 5.50 0e

  Die Koerzitivkraft wurde dabei im Gleichfeld aus der Sättigung gemessen.
• Etwas bessere magnetische Eigenschaften wurden an einem Stahl der Werkstoff-Nr. 4510 ermittelt. Hierbei wurden folgende Werte gemessen:

  Induktion bei 25 A/cm 1o.ooo G

  Koerzitivkraft: 3.30 0e

  Dieser Werkstoff entsprach aber auch nicht in seinen Zerspanungseigenschaften. Da die gute Zerspanbarkeit bei der Herstellung von Magnetventilen jedoch eine wesentliche Rolle spielt, wurden auch 1`j;bige Chroinställle eingesetzt, denen zur Verbesserung der Zerspanbarkeit Schwefel zulegiert war (ähnlich alerkstoff-Nr-41o4). Diese Stähle entsprachen zwar hinsichtlich der Zerspanbarkeit, die magnetischen Eigenschaften waren aber noch schlechter als bei den Stählender Werkstoff-Nr. 4o16 bzw.451o. Dies ist vor allem auf den Kohlenstoffgehalt von 0,15 % und auf den dadurch bedingten Anteil an Umwandlungsgefüge in diesen Stählen zurückzuführen. Es wurden folgende Werte gemessen:

  Induktion bei 25-A/em: 12.4oo G

  Koerzitivkraft: 6.oo oe

  Ein Absenken des Kohlenstoffgehaltes auf max. 0,07 % bringt bei diesem Werkstoff noch keine Verbesserung. Dazu müßte der Kohlenstoffgehalt in das Gebiet der Löslichkeitsgrenze, d.h. unter etwa o,oi %, abgesenkt werden. Dies ist ,jedoch aus schmelztechnischen Gründen äußerst schwierig.
• Der derzeitige Stand ist also noch unbefriedigend und es besteht nach wie vor die Aufgabe, einen Stahl zu entzd.ekeln, der bei guter Korrosionsbeständigkeit sowohl zerspanungstechnisch als auch magnetisch eine Verbesserung gegenüber den bisher verwendeten Werkstoffen darstellt. Erfindungsgemäß besitzt ein derartiger Stahl die nachstehende Zusammensetzung: max. o, 2o ;ö Kohlenstoff max. 2,o % Silizium max. 2,o % Mangan 0,05o bis 0,500 % Schwefel 13 bis 25 % Chrom bis zu 3 % Molybdän max.o,2o Nickel mind. (7 x yd Kohlenstoff) Titan oder mind.(12 x % Kohlenstoff) Tantal/Niob Rest Eisen mit den üblichen Verunreinigungen Auf einen Stahl der folgenden Zusammensetzung sei näher eingegangen:

  Kohlenstoff 0,062 Silizium 0,59 Mangan 0,82 Phosphor o,o25 %

  Schwefel o, 24o ;b

  Chrom 16,9o

  Molybdän 0,30

  Nickel 0,05 yb

  Titan o,53 p

  Wesentlich dabei ist, daß neben ausreichend hohen Schwefelgehalten, die die Zenpanbarkeit verbessern, eine genügende Menge Titan oder Tantal/Niob (mind. 7 x gb Kohlenstoff bzw. 12 x % Kohlenstoff) zum Abbinden des Kohlenstoffes vorhanden sind. Die Mindestmengen werden nur in üblichem geringen Umfange überschritten. An dem obigen Stahl wurden nach einer Wärmebehandlung von 3 - 4 h bei goo0C mit anschließender Ofenabkühlung folgende magnetischen Eigenschaften ermittelt:

  Induktion bei 25 A/cm 13 3oo bis 14 Zoo G

  Koerzitivkraft 1.27 bis 1.76 0e

  Außerdem konnte die gute Zerspanbarkeit dieses Werkstoffes durch Versuche bestätigt werden.
• Folgende mechanischen Eigenschaften können gewährleistet werden:

  Streckgrenze: mind. 25 kg;'mm2

  Zugfestigkeit 4o - 55 kg/mm 2

  Dehnung mind. `5

  Einschnürung mind. 55 ;i

  Ein derartiger Stahl ist vor allem für die Verwendung unter Gleichstrom geeignet. Er ist jedoch für den Wechselstrombetrieb verwendbar und stellt auch hier eine Verbesserung gegenüber den bisher verwendeten Stählen dar. Der Werkstoff ist in allen üblichen Formen, wie Bleche, Stabstahl und dergleichen herstellbar.
• Neben oder anstelle von Titan und/oder Niob bzw. Tantal können auch andere starke Karbidbildner in äquivalenten Mengen benutzt werden.

Claims (2)

1. Patentansprüche: 1. Nichtrostende ferritische Chromstähle für Bauteile, bei denen neben guter Zerspanbarkeit eine niedrige Koerzitivkraft und eine bestimmte hohe Magnetisierung gefordert wird, mit folgender Zusammensetzung: max. o,2o 4 Kohlenstoff ma;". 2,o % Silizium max. 2,o ,% Mangan 0,05o bis 0,500 % Schwefel 13 bis 25 % Chrom bis zu 3 ;'ö Molybdän max. o,2o % Nickel wind. (7 x #@ Kohlenstoff) Titan oder mind. (12 x % Kohlenstoff) Tantal/Niob, Rest Eisen mit den üblichn Verunreinigungen.
2. 2. Verwendung der Stähle nach Anspruch 1 für korrosionsbeanspruchte Magnetventile.