DE1483331A1 - Haertbares Stahlmaterial - Google Patents

Description

„,.zum.™» . »-!Ar*·⁰™"",;;

TELEFON: 82 8*TO und

TEUEaRA^MMe: ZUMPAT POSTSCHECKKONTO: MÖNCHEN««

BANKKONTO: BANKHAUS H.AUFHJMJaER

60/N

2/2/1

39-2651

J Dr. Expl.

8MONOHENS.

BRÄUHAUeeTRASee 4/*

Vawata iron

Härtbares

Stahlmaterial

„ trifft ein härtbares Stahlmaterial, das durch T.4 "Bt-FI«dune betrix*^{x 8J}-" " Die firiinuuiig «« -rheblich verbes-

Zugabe einer geringen Menge Alum serte Härtbarkeit besitzt.

_L ^i »„^ TiHTcierunß schaäii _lenato«_eta_hX₈ .-τ «Ι- β _{aeB 2ugesetaten Alumini}.

Stickstoff, die _Terurflach._n

im

des Magnetstahls

909820/0400

magnetischen Stahl enthalten sein kann, wird gewöhnlich mit 0,01 bis 0,50 Gewichts-^ angegeben. Jedoch ist in diesem Falle die Verbesserung der magnetischen Eigenschaften an die Zusammenwirkung mit Silicium gebunden, das in dem Stahl in einer Menge von 2 bis 5 Gewichts-^ enthalten ist.

Ferner war bisher ebenfalls bekannt, einem Stahl zur Verbesserung der Hitze-, Säure- und Alkalibeständigkeit einige Prozent Aluminium zuzusetzen. Es wurde jedoch in der Literatur bisher noch kein Hinweis darauf gefunden, die Härtbarkeit durch Zugabe von Aluminium zu verbessern.

Bei der Durchführung der Härtung eines Stahlmaterials spielen einige Faktoren, die die Wirksamkeit der Härtung beeinflussen, eine wesentliche Rolle. Der zuerst zu erwähnende ist die Zusammensetzung des Austenits, d«h. der Mengen an Kohlenstoff und anderen Legierungselementen, die in dem Stahl enthalten sind.

Bs ist gut bekannt, daß die Härtbarkeit von Stahl durch hohe Gehalte an Kohlenstoff und anderen Legierungselementen verbessert werden kann. Jedoch ist im Falle von· Baustahl und dergleichen eine Erhöhung des Kohlenstoffgehaltes im Hinblick auf die Schweißbarkeit und Zähfestigkeit des Stahls unerwünscht. Weiterhin ist es wirtschaftlich unvorteilhaft, zur Verbesserung der Härtbarkeit von Stahl verschiedene Arten von Legierungselementen zuzusetzen. 909820/0400

Die Härtbarkeit des Stahls wird auch von der austenitischen Korngröße beeinflußt. Man steht heute auf dem Standpunkt, daß die Härtbarkeit durch Vergrößerung der austenitischen Korngröße verbessert werden kann. Ferner nimmt man an, daß die Menge oder der Verteilungezustand von Garbidteilchen in dem Austenit sowie das Vorhandensein nicht-metallischer Verunreinigungen, wie beispielsweise Oxyde oder Sulfide, im Stahl die Faktoren sind, die Einflüsse auf die Härtbarkeit desselben ausüben.

Im allgemeinen fällt die Härtbarkeit von Stahl bei der Wärmebehandlung eines Stahlmaterials mit relativ kleinem Durchmesser nicht allzusehr ins Gewicht, jedoch treten im Falle der Wärmebehandlung eines massiven Stahlmaterials oft Fehler in dem Material auf, das uneinheitlich in der Qualität oder in der gewünschten Festigkeit oder Zähigkeit sein kann, wobei Jie Fehler durch die unzureichende Härtung infolge der geringen Härtbarkeit des Stahlmaterials auftreten.

Andererseits hat eine hohe Härtbarkeit des Stahlmaterials die Vorteile zur Folge, daß es leicht möglich ist, die Qualität des Stahlmaterials an dem gewünschten Zustand zu. stabilisieren und die Wärmebehandlung des Materials ganz erheblich zu vereinfachen«.

Bisher bestand das wirksamste Verfahren zur Erzielung einer hohen Härtbarkeit eines Stahlmaterials, die, wie vorstehend

909820/0 400

H83331

bereits erwähnt, mit Vorteilen verbunden ist, in der Zugabe von Legierungsmetallen, wie beispielsweise Mangan, Chrom, Molybdän, Nickel, Bor und dergleichen, zu einem Stahl. Nachdem ferner die Vergrößerung der austenitischen kristallinen · Korngröße ebenfalls als ein Verfahren zur Verbesserung der Härtbarkeit des Stahls bekannt war, ist es möglich, während des Brhitzens des Materials bei einer möglichst hohen Temperatur das Härtungsverfahren durchzuführen. Jedoch ist dieses Verfahren nicht empfehlenswert, da dabei die Zähigkeit des Stahls in hohem Maße verschlechtert .wird.

Hinsichtlich der Wirkung des Aluminiums zur Beeinflussung der Härtbarkeit von Stahlmaterialien sind bereits einige Literaturzitate bekannt. Die folgenden drei Wirkungsweisen des Aluminiums wurden beschrieben: 1.) ist die Wirkung bekannt, von der man annimmt, daß sie in Beziehung zu der Qröße der kristallinen Körner steht, und die neben anderen Wirkungen am stärksten ausgeprägt ist, d.h. also, daß dem Aluminium eine Verfeinerung der kristallinen Körner und eine erhebliche Verschlechterung der Härtbarkeit des Stahlmaterials zugeschrieben wird, weil Aluminiumoxyd, das die Umwandlung als Keim zur Bewirkung -beider Umwandlung bei der Durchführung des Härtungsverfahrens beschleunigt, in Form kleiner Teilchen verstreut in dem Stahl liegt. Ferner ^ird angenommen, daß das Aluminium auch eine positive Wirkung hinsichtlich der Verbesserung der Härtbarkeit von Stahlmattriülien besitzt.

909820/0 400

Paßt man diese bisher geäußerten Meinungen bezüglich der Wirkungen des Aluminiums zusammen, so ist die vorherrschende Meinung die, daß der Einfluß des Aluminiums auf die Härtbarkeit von Stahlmaterialien ohne Bedeutung oder eher negativer Natur ist. Als Ergebnis verschiedener VersuQhe wird der Härtungsmultiplikationsfaktor von Aluminium in der Literatur als unterhalb 1,10 liegend angegeben, sofern Stahl 0,10 Gewichts-?* Aluminium enthält.

Daher war keine Wirkung des Aluminiums hinsichtlich der Verbesserung der Härtbarkeit eines Stahlmaterials zu erwarten.

Im Gegensatz zu der bisher herrschenden Meinung hinsichtlich des negativen Einflusses des Aluminiums auf die Härtbarkeit von Stahlmaterialien wurde nun überraschenderweise gefunden, daß die Härtbarkeit von Stahlmaterialien durch Zusatz von Aluminium in einer Menge von 0,03 bis 0,20 Gewichts-^ erheblich verbessert werden kann.

Bin Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Herstellung eines niedriglegierten Stahls, der bei geringen Kosten eine hohe Härtbarkeit besitzt.

Ein weiteres Ziel der Erfindung ist die Herstellung eines Stahls mit hoher Härtbarkeit, die durch nachträgliche Zugabe einer bestimmten Menge Aluminium zu dem Stahlmaterial erzielt

wird, wobei dieses eine solche Zuaajunensetzung aufweist, daß

..y

909820/0400 ·'.

H83331

ββ den idealen kritischen Durchmesser erreicht, d.h« den maximalen Durchmesser eines unendlich langen Zylinders, der sich in einer idealen Abschreckung gerade auf eine gegebene spezifische Mikrostruktur - hinsichtlich der Härtbarkeit des Stahls zur Erreichung von mehr als 38,1 mm (1,5 inches) umformt.

Weitere Ziele der Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung und der beigefügten Zeichnung ersichtlich.

Die beigefügte Zeichnung zeigt die Wirkung der Verbesserung der Härtbarkeit eines Stahls, die durch Zugabe einer kleinen Menge Aluminium in Beziehung zu dem idealen kritischen Durchmesser D.J erzielt wurde.

Im folgenden werden die Merkmale der vorliegenden Erfindung in Bezug auf einen Stahl, in dem der kritische Durchmesser mehr als 38,1 mm (1,5 inches) beträgt, erläutert. Es ist natürlich jedoch auch möglich und wirksam, den Grundgedanken der vorliegenden Erfindung auf einen Stahl anzuwenden, der einen kritischen Durchmesser von weniger als 38,1 mm (1,5 inches) besitzt.

Der erwähnte ideale kritische Durchmesser kann durch Multiplikation der ffrundhärtbarkeit (?i_c)i die ihrerseits durch den Kohlenstoffgehalt im Stahl und die kristalline Korngröße bestimmt wird, mit den Härtbarkeitsmultiplikationsfaktoren der verschiedenen legierungselemexjfte errechnet werden, wie dies aus der folgenden Formel hervorgeht:

909820/CHOO

(inch) = _ΝΠΓ . _(1f70 _ _{OjOg v)}

C = Kohlenstoff-Gehalt im Stahl (Gewichts-^)

N = Korngrößenzahl der austenitischen kristallinen Körner Λ

MP_Si = 0,70 . Si + 1,00

" ³»⁵³ * Mn + ¹»⁰⁰ (^{im 1}^^{116 von} Mn £ 1,2 #) = 5,10 (Mn - 1,2) + 5,00 (im Falle von Mn>1,2 #) MP_Cr = 2,16 · Cr +1,00

10Mo =	3,00 ·	Mo +	1,00	(im	Falle	von	B<	o,	003 #)
MPNi =	0,36 ·	Ni +	1,00
MPV ~	1,75 ·	V +	1,00	(im	Falle	von	Ti<	0,	05 #)
MPB -	200 ·	B +	1,00	(im	Falle	von	Ti>	o,	05 $)
MPOu =	0,35 *	Cu +	1,00
MFTi =	1,05 ·	Ti +	1,00
MPTi =	1,00 ·	Ti +	1,00

MP_Zr = '. 20 · Zr + 1,00

In der obigen Formel sind die in dem Stahl enthaltenen Mengen der Elemente Si, Mn, Cr, Mo, Ni, V, B, Cu, Ti und Zr in Gewichtsprozent angegeben.

Das Hauptziel der vorliegenden Erfindung iat die erhebliche Verbesserung der Härtbarkeit eines Stahls durch Zugabe von

909820/OAOO

U83331

^Aluminium j

einer Menge von mehr als 0,03 Gewichts-^zu dem Stahlmaterial,, in dem D₁ mehr als 38,1 mm (1,5 inches) beträgt.

Für den Fall, daß ein Stahl den in der vorstehenden Formel (1) angegebenen kritischen Durchmesser D₁ von weniger als 25,4 mm aufweist, entspricht der Stahl einem gewöhnlichen Kohlenstoffstahl, während ein Stahl, der einen D₁-Wert von mehr als 25,4 mm besitzt, auf einen niedriglegierten Stahl hinweist. Die Wirksamkeit der vorliegenden Erfindung zur Verbesserung der Härtbarkeit eines Stahls ist besonders bei niedriglegierten Stählen wirksam, denen verschiedene Legierungselemente zugesetzt werden, so daß der ideale kritische Durchmesser größer als 38,1 mm (1,5 inches) werden kann. Der erfindungsgemäße Stahl, in dem D₁ mehr als 38,1 mm (1,5 inches)

.1

beträgt, enthält 0,10bis 1,20 G_ewichts-# Kohlenstoff, 0,005 bis 2,00 Gewichts-56 Silicium und 0,20 bis 2,00 Gewichts-96 Mangan als Grundelemente und zusätzlich einen oder mehr als zwei der folgenden Bestandteile: 0,03 bis 3,00 Gewichts-^ Chrom, 0,03 bis 1,00 Gewichts-^ Molybdän, 0,03 bis 3,00 Gewichts-^ Nickel, 0,005 bis 0,30 Gewichts-^ Vanadin, 0,0005 bis 0,003 Gewiohts-?* Bor und 0,03 bis 1,00 Gewichts-^ Kupfer. Diese Mengen der vorstehend aufgezählten Bestandteile, die in dem erfindungagemäßen Stahl enthalten sein können, wurden nach der vorstehenden Formel (1) berechnet, so daß der ideale kritische Durohmesser· D₁ ron mehr als 38,1 mm (1,5 inches) erhalten wird.

909820/(KOO

Die vorliegende Erfindung liefert einen Stahl mit hoher Härtbarkeit durch Zugabe von 0,03 bis 0,20 Gewichts-# Aluminium zu einem niedriglegierten Stahlmaterial, das eine derartige Zusammensetzung aufweist, so daß es in der Lage ist, den idealen kritischen Durchmesser D₁ von mehr als 38,1 mm (1,5 inohes) zu erreichen. Jedoch kann das Ziel der vorliegenden Erfindung auch durch Ersetzen eines Teils des Aluminiums durch entweder Titan oder Zirkon oder durch diese beiden Elemente erreicht werden.

Die Gründe für die genaue Angabe des Gehaltes eines jeden Legierungselementes sind folgende:

Liegt der Gehalt an Kohlenstoff, der zu den Grundelementen Silicium und Mangan gehört, deren Zugabe unvermeidlich ist, unter 0,10 Gewichts-^, so verliert der Stahl seine Härtbarkeit. Liegt er jedoch oberhalb 1,2 Gewichts-^, so wird das Material brüchig und damit praktisch unbrauchbar. Es ist bei der Stahlherstellung schwierig und folglich unpraktisch, den Silicium-Gehalt auf weniger als 0,005 ^üewiohts-# zu reduzieren. Überschreitet andererseits der Silicium-Gehalt 2,00 Gewichts-^, so wird das Material brüchig, obwohl die Festigkeit dabei verbessert werden kann. Genauso schwierig ist es bei der Stahlherstellung, den Mangan-Gehalt unter 0,20 ^üewichts-# zu reduzieren. Wird jedoch der Mangan-Gehalt stark unter 0,20 Gewichts-^ reduziert, so wird die Warmverarbeitungsfähigkeit verschlechtert.

909820/0400

Überschreitet der Mangan-Gehalt 2,00 Gewichts-%, dann wird das Material brüchig, obwohl die Festigkeit - wie im Falle des Siliciums - verbessert sein kann.

Neben den vorstehend erwähnten Grund elementen gibt es verschiedene Elemente, die wahlweise zugesetzt werden können. Sie müssen jedoch in jedem Falle ausgewählt und in bestimmten Mengen zugesetzt werden, so daß der ideale kritische Durchmesser D- mit mehr als 38,1 mm (1,5 inches) erreicht wird. Die Gründe für die Zugabe eines jeden dieser ausgewählten Elemente sind folgende:

Im allgemeinen ist Chrom in einer Menge bis zu 0,03 Gewichts-% als eine der Verunreinigungen in einem Stahl vorhanden, jedoch ist die Zugabe von Chrom in einem Bereich von 0,0_j5 bis 3,00 Gewichts-% zur Unterstützung der Wirkung von Aluminium auf die Verbesserung der Härtbarkeit des Stahls geeignet, wobei allerdings die Zugabe von mehr als 3,00 ^ewichts-% zu teuer wird.

Molybdän hat die gleiche Wirkung wie Chrom zur Verstärkung der Wirkung von Aluminium auf die Verbesserung der Härtbarkeit von Stahl, sofern es in einem Bereich von 0,03 bis 1,00 Gewichts-% zugegeben wird. Wird das Molybdän unter 0,03 Gewichts-% zugegeben, so zeigt sich keine Wirkung, wird es in einer Menge von mehr als 1,00 Gewichts-% zugefügt, so ist eine mit der erhöhten Zugabe parallel-laufende Steigerung der Wirkung nicht gewährlei-

^8tet· 909820/0 400

Nickel wird zu dem gleichen Zweck wie im Falle des Chroms und Molybdäns in einem Bereich von 0,03 bis 3,00 Gewichts-^ augegeben. Falls erforderlich, wird Vanadin in einem Bereich von 0,005 bis 0,3 Gewichts-^ in gleicher Weise wie Chrom, Molybdän und Nickel zugegeben. liegt die Zugabe von Vanadin unter 0,005 Gewichts-^, so zeigt sich k«ine Wirkung. Auch bei einer Zugabe von mehr als 0,3 Gewichts-^ ist keine proportional der Zugabe feststellbare Verbesserung der Festigkeit, Zähigkeit und Härtbarkeit wahrzunehmen.

Bor und Kupfer können ebenfalls wahlweise zur Erhöhung des Einflusses von Aluminium auf die Verbesserung der Härtbarkeit von Stahl zugegeben werden, jedoch muß die Zugabe in einem Bereich von 0,0005 bis 0,003 G_ewiohts-# bzw. von 0,03 bis 1,00 Gewichts-# erfolgen, Erfolgt eine Zugabe unterhalb des vorstehend angegebenen Bereichs, so ist keine Verstärkung der durch das zugesetzte Aluminium verbesserten Härtbarkeit des Stahls nachzuweisen. Liegt die zugegebene Menge oberhalb des angegebenen Bereichs, dann ist keine der erhöhten Zugabe proportionale Wirkung gewährleistet.

Saher ist der erfindungsgemäße Stahl dadurch gekennzeichnet, daß er wahlweise eines oder mehr als zwei Elemente enthält, die aus Chrom, Molybdän, Nickel, Vanadin, Bor und Kupfer ausgewählt werden, wobei die Zugabe zusätzlich zu den Grundelementen, zu denen Kohlenstoff, Silicium und Mangan gehören, in den vorste-

909820/OAOO

hend angegebenen Mengenbereichen erfolgt, so daß der ideale kritische Durchmesser D.., der durch die Formel (1) wiedergegeben wird, mehr als 38,1 mm (1,5 inches) beträgt, sowie weiterhin Aluminium enthält, das anschließend in einem Bereich · von 0,03 bis 0,20 # zugegeben wurde.

Das Ziel der vorliegenden Erfindung, das in der Herstellung eines Stahls besteht, der eine bei einem hohen Wert stabilisierte Härtbarkeit besitzt, kann auch durch Zugabe von Zirkon oder Titan allein oder zusätzlich zu dem Stahl der oben angegebenen Zusammensetzung erreicht werden.

Bei der Durchführung der vorliegenden Erfindung tritt die durch das Aluminiunfbewirkte Härtbarkeit nicht immer zutage, sofern der Gehalt an Aluminium weniger als 0,03 Gewichts-^ beträgt, liegt sein Gehalt jedoch oberhalb 0,03 Gewichts-^, so wird die Härtbarkeit des Stahls durch die Zugabe des Aluminiums schnell wesentlich besser. Je größer der ideale kritische Durchmesser D^ des Stahls ist, umso schneller wird die Härtbarkeit verbessert. Wie aus der beigefügten Zeichnung klar hervorgeht, wird die höchste Härtbarkeit bei einem Gehalt von Aluminium im Bereich zwischen 0,06 und 0,10 Gewichts-? erhalten. Beispielsweise erreicht im Falle des Stahlmaterials,, in dem der ideale kritische Durchmesser mehr als 76,2 mm (3,0 inches) beträgt,der 50#-Martensit-Abstand entsprechend dem Jominy-Test, d.h. die Entfernung von dem abgeschreckten Ende des Jomini-Teststückes in der längsrichtung zu dem Punkt,

9 0-9 820/0400

bei dem sich eine 50^-ige Martensitstruktur gebildet hat, mehr als 40 mm, was eine erhebliche Verbesserung der Härtbarkeit des Stahlmaterials im Vergleich zu herkömmlich gehärtetem Stahl, in dem der 50 ^-Martensit-Abstand entsprechend dem Jominy-Test nur 11 mm beträgt. Je größer der 50#-Martensit-Abstand gemäß dem Jominy-Test ist, desto höher ist im allgemeinen die Härtbarkeit des Stahlmaterials. Das vorstehende Beispiel zeigt, daß eine Härtung durch Luftkühlung geeignet ist, so daß folglich komplizierte Apparaturen und Verfahrensmaßnahmen, wie sie zur Härtung mittels Flüssigkeitskühlung erforderlich sind, wegfallen«

In der beigefügten Zeichnung gibt die gestrichelte Linie die Härtbarkeit eines herkömmlichen Stahlmaterials wieder. Beispielsweise beträgt der ideale kritische Durchmesser von Kohlenstoffstahl, der 0,45 ^Gewichts-# Kohlenstoff, 0,75 Gewichts-^ Mangan und 0,25 Gewichts-^ Silicium enthält, ungefähr 21,8 mm (0,86 ineh) so daß eine austenitische Korngröße mit einem Wert von 8 angenommen wird. Die Härtbarkeit dieses Stahlmaterials ergibt sich aus der beigefügten Zeichnung zu nur 4mm in dem 50^-Martensit-Abstand gemäß dem Jominy-Test. Bei dem Stahlmaterial dieser Zusammensetzung kann der 50^-Martensit-Abstand nur auf 11 mm verbessert werden, sogar dann, wenn der ideale kritische Durohmesser D₁ bis auf ungefähr 76,2 mm (3,0 inches) duroh nachti^liche Zugabe von irgendeinem Legierungselement zur Beschleunigung der Härtbarkeit vergrößert wird, beispielsweise 1,2 Gewichts-^ im

909820/OAOO

• H83331

-H-

Falle des Chroms, 0,8 % im Falle des Molybdäns und. mehr als 5 Gewichts-% im Falle des Nickels. Ferner ist hervorzuheben, daß es praktisch unmöglich ist, ein derartiges legierungselement in einer zur Erzielung einer ausreichenden Härtbarkeit erforderlichen Menge zu verwenden, da diese Elemente sehr teuer sind.

Wird der Aluminiumgehalt auf 0,15 Gewichts-% erhöht, so wird die Härtbarkeit im Vergleich mit dem Maximalwert etwas erniedrigt. ^üedoch wird immer noch ein relativ günstiger Wert erhalten. Wird jedoch der Aluminiumgehalt weiter erhöht und überschreitet 0,20 Gewichts-%, dann wird die Härtbarkeit des Stahlmaterials weniger verbessert und die Zähigkeit erheblich verschlechtert. Deshalb wird erfindungegemäß der Aluminiumgehalt auf ein Maximum von 0,20 ^ewichts-% beschränkt.

Wie bereits erwähnt, ist es erfindungsgemäß ebenfalls möglich, eine auf einen hohen Wert verbesserte und auf diesem konstant gehaltene Härtbarkeit durch Zugabe von entweder Zirkon oder Titan oder von beiden Elementen zusammen mit Aluminium zu dem Stahl zu erhalten, wobei die Zusammensetzung desselben so eingestellt ist, daß die Erlangung des idealen kritischen Durchmessers von mehr als 38,1 mm (1,5 inches) ermöglicht wirdj die zugesetzte Zirkon- oder Titanmenge sollte höchstens die zur Fixierung des in dem Stahl enthaltenen Stickstoffs erforderliche Menge sein, d.h. Zirkon oder Titan soll in einer Menge zu-

909820/(HOO

gegeben werden, die der in dem Stahl enthaltenen Stickstoffmenge entspricht, weil die Verbesserung der Härtbarkeit durch die Bildung von Carbid in ungünstiger Weise beeinflußt wird, wenn Zirkon oder Titan in Mengen zugegeben werden, die über der zur Fixierung des in dem Stahl enthaltenen Stickstoffs erforderlichen Menge liegen. Im Falle eines gewöhnlichen niedriglegierten Stahls wird der Gehalt an Zirkon und Titan auf 0,010 bis 0,060 Gewichts-^ bzw. 0,010 bis 0,055 Gewichts-^ spezifiziert, wobei die Zugabe je nach dem Stickstoffgehalt in dem Stahl schwankt. Soweit der Zirkon- oder Titangehalt auf den vorstehend angegebenen Bereich beschränkt ist, ist die der Zugabe entsprechende Wirkung sichergestellt, obwohl die absoluten Mengen sehr gering sind.

Die erfindungsgemäßen Beispiele sind in der folgenden Tabelle zusammengefaßt, die einen Vergleich der erfindungsgemäß zusammengesetzten Stähle mit herkömmlichen Stählen in Bezug auf ihre Härtbarkeiten zeigt.

Wie aus der folgenden Tabelle klar hervorgeht, sind die erfindungsgemäßen Stehle den herkömmlichen Stählen weit überwiegen, obwohl alle Legierungselemente mit Ausnahme von Aluminium im wesentlichen in beiden Stahlsorten gleich sind. Die Überlegenheit der erfindungsgemäßen Stähle geht aus den Differenzen der 50^-i%rtensit-Abstände der verglichenen Stähle hervor. Mit den in der Tabelle angegebenen herkömmlichen Stählen

909820/OAOO

H83331

Nr. 4 und Nr. 5 wurde Chrom in einer erhöhten Menge zugegeben, während die Manganmenge reduziert wurde, um die Härtbarkeit des Stahla zu erhöhen, wobei allerdings die Härtbarkeiten dieser Stähle weit unterhalb den Härtbarkeiten der durch die erfindungsgemäße Zugabe von Aluminium erhaltenen Stähle liegen.

909820/0 400

Sorte Probe Nr.

Bestandteile, Gewichta-$ (Rest Fe)

Si

Mn

Cr Ni Mo

Al

Ti Zr

Cu

Ko rngrö

Nr.

1
inch

fl I O I

1 2

erfin- ³ dünge- 4 «emä- ₅,

Stahl 6 7

10 11

0,43 0,47 0,46 0,46 0,42 0,39 0,19 0,44 0,48 0,43 0,53

0,38 0,25 0,26 0,26 0,23 0,20 0,36 0,21 0,17 0,21 0,20

1,56 1,48 1,37 1,46 1,48 0,71 1,41 0,83 1,44 0,90 0,86

0,020 0,017 0,017 0,012 0,012 0,011 0,013 0,016 0,018 0,013 0,010

0,012 0,32 0,12 0,04 0,098 0,007 0,18 0,04 0,02 0,076 0,012 0,23 0,05 0,16 0,098 0,005 0,21 0,07 0,14 0,090 0,027 -

0,006 0,18 0,06 0,14 0,093 0,005 0,96 0,02 0,04 0,170 0,006 0,09 0,03 0,02 0,062 0,010 0,65 0,03 0,02 0,110 0,005 0,10 0,40 0,02 0,070 0,011 1,16 0,06 0,02 0,140 0,006 0,02 0,01 0,49 0,081 0,033 '-

0,002 -

0,14

0,26

7,5 3,29(83,8) 7!

7,5 2,71(68,6) 2

7,5 3,20(81,3) 2

8,0 3,31(83,8) 7

8,0 2,87(73,7) 4

8.5 3,65(91,4).2

8,0 1,67(43,2) 1

8,0 2,46(63,5) 1

7,5 2,58(66,0) 2

8,0 3,70(94,0) 3

8,0 2,56(66,0). 3

herfcömm-2 lieber 3 Stahl

CD O CO OO

0,43 0,38 1,56 0,021 0,012 0,32 0,11 0,04 0,019

0,47 0,25 1,46 0,017 0,007 0,18 0,04 0,02 0,014

0,47 0,25 1,36 0,016 0,011 0,23 0,09 0,15 0,017

0,45 0,29 0,58 0,015 0,012 0,67 0,03 - 0,020

0,40 0,28 0,75 0,016 0,013 1,15 0,02 - 0,020 -

7,5 3,10(78,7) 1

7,5 2,58(66,0)

7,5 3,20(81,3)

7,0 1,82(45,7)

7,0 2,87(73,7) 1

O O

Claims (6)

Patentansprüche

1.) Stahl mit hoher Härtbarkeit, gekennzeichnet durch einen Gehalt von 0,10 bis 1,20 Gewichts-% Kohlenstoff, 0,005 bis 2,00 Gewichts-% Silicium, 0,20 bis 2,00 Gewichts-% Mangan und 0,03 bis 0,20 ^ewichts-% Aluminium als Grundelemente und weiterhin durch wahlweise 0,03 bis 3,00 Gewichts-% Chrom, 0,03 bis 1,00 Gewichts-% Molybdän, 0,03 bis 3,00 Gewichts-% Nickel, 0,005 bis 0,30 ^üewichts-% Vanadin, 0,0005 bis 0,003 Gewichts-% Bor und 0,03 bis 1,00 Gewichts-% Kupfer, wobei der liest aus Eisen besteht.

2.) Stahl mit hoher Härtbarkeit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß aus 0,03 bis 3,00 ^ewichte-ji Chrom, 0,03 bis 1,00 Gewichts-% Molybdän, 0,03 bis 3,00 Gewichts-% Nickel, 0,005 bis 0,30 Gewichts-^ Vanadin, 0,0005 bis 0,003 Gewichts-% Bor und 0,03 bis 1,00 Gewichts-% Kupfer, wobei der Heat aus Eisen besteht, zwei Elemente in den angegebenen Mengenbereichen ausgewählt werden.

3.) Stahl mit hoher Härtb'arkeit, dadurch gekennzeichnet, daß Aluminium im Bereich von 0,03 bis 0,20 ^ewichts^ einem Stahl zugegeben wird, der aus 0,10 bis 1,20 Gewichts-% Kohlenstoff, 0,005 bis 2,00 ^ewichts-% Silicium und 0,20 bis 2,00 ^öewiehts-% Mangan als Grundelemente und weiterhin wahlweise aus 0,03 bis 3,00 Gewichts-% Chrom, 0,003 bis 1,00 Ge-

9 0 9 8 2 0/0400

wichts-# Molybdän, 0,03 bis 3,00 Gewichts-^ Nickel, 0,005 bis 0,30 Gewichts-% Vanadin, 0,0005 bis 0,003 ^ewichts-# Bor und 0,03 bis 1,00 ^uewichts-% Kupfer (der Rest ist Eisen) besteht und einen idealen kritischen Durchmesser von mehr als 38,1 mm (1,5 inches) aufweist, wobei der ideale kritische Durchmesser durch die folgende Formel wiedergegeben wird:

(inch) = D₁₀ . MF_Si . MF_1n . MF_Cr · MF_Mo . MFy₁ · MF_y

MP_T.

(inch) = J-^ · (1,70 - 0,09 N)

C = Kohlenstoffgehalt im Stahl (Gewichts-^)

N = Korngrößenzahl der austenitischen kristal linen Körner

= 0,70 · Si + 1,00 = 3,33 · Mn + 1,00 (im Balle von Mh <1,2 #)

^MPMn ^{= 5}»^{10 (Mn} - ¹»2) + 5,00 (im Falle von Mn > 1,2 ^)

= 2,16 · Or + 1,00

= 3,00 · Mo + 1,00

_Ni = 0,36 · Ni + 1,00

MF_V = 1,75 · V + 1,00

MP_B = 200 · B + 1,00 (im Falle von B < 0,003 %)

MF_ÖU = 0,35 ' Ou + 1,00

MF_TjL = 1,05 ' Ti + 1,00 (im Falle von Ti< 0,05 $)

MF_Ti =1,00 · Ti + 1,00 (im Falle von Ti> 0,05 #)

MF_Zr = 1,20 · Zr + 1,00.

9098 20/OAOO

ι«β333ΐ :

!■; - 20 -

4.) Stahl alt hoher Härtbarkelt nach Anspruch 5, daduroh gekenn-β β lohnet, daß aue 0,03 bis 5,00 (Jewiohte-ji Ohroa, 0,003 bie 1,00 Gewiohte-** Molybdän, 0,03 bie 3,00 öewiohte-* Hlokel, 0,005 bie 0,30 (Jewiohte-^C Vanadin, 0,0005 bis 0,003 Gewiohts-Bor, 0,03 bie 1,00? Kupfer, wobei der Rest aue Sie en besteht, zwei Elemente in .den angegebenen Mengenbereiohen auegewählt' werden.

5·) Stahl mit hoher Härtbarkeit nach Anspruch 1 und 2, daduroh gekennzeichnet, daß aue Titan oder Zirkon ein Element in einer Menge auegewählt wird, die kleiner ale die zur Fixierung dee in den Stahl enthaltenen Stioketoffe erforderliche Menge let·

6.) Stahl mit hoher Härtbarkeit naoh Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dafl Titan und Zirkon in einer Menge zugegeben werden, die kleiner ale die zur fixierung des in dem Stahl enthaltenen Stioketoffe erforderliche Menge.iet.

909820/04 00 _ORISlNAL ,NSPECTED