DE1508408B1

DE1508408B1 - Verfahren zur herstellung kohlenstoffarmer nitridhaltiger baustaehle

Info

Publication number: DE1508408B1
Application number: DE19661508408
Authority: DE
Inventors: Hajime Nakamura
Original assignee: IHI Corp
Current assignee: IHI Corp
Priority date: 1965-02-25
Filing date: 1966-02-25
Publication date: 1971-04-01
Also published as: GB1118662A; US3432368A; BE676927A; SE318588B

Description

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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung Eine Abkühlung auf eine Temperatur von 750° C

kohlenstoff armer, nitridhaltiger Baustähle, die bis zu erfolgt dann in ganz beliebiger Weise. In dem Bereich

0,25% Kohlenstoff und insgesamt wenigstens 0,012% zwischen 750 und 600° C wird anschließend höchstens

Stickstoff, davon wenigstens 0,01% in Form vonAlUr mit einer bestimmten Maximalgeschwindigkeit ge-

miniumnitrid oder zusätzlich von einem oder mehreren 5 arbeitet, um dem Aluminiumnitrid Zeit für seine end-

der Nitride von Beryllium, Niob, Vanadin, Titan oder gültige Ausscheidung zu geben.

Zirkon und höchstens 0,003% ώ nicht gebundener Es wurde gefunden, daß die AIuminiumnitrid-Aus-

Form enthalten, durch vorwiegende Bildung und Aus- scheidung in dem bei niedriger Temperatur liegenden

scheidung der Nitride in dem Temperaturbereich Spitzenbereich äußerst feinkörnig erfolgt und daß der

zwischen 600 und 750° C. io auf diese Weise entstehende Stahl sehr gute KaIt-

Aus dem »Handbuch der Sonderstahlkunde« von Zähigkeitseigenschaften aufweist. Es wird also in wirt-Eduard H ο u d r e m ο η t, Bd. II, 1956, S. 1325/1326- schaftlicher Weise ein besserer Stahl erzeugt. Die nach ist als bekannt zu entnehmen, daß Flußstähle mit Älu- der Erfindung vorgesehenen Verfahrensschritte lassen miniumzusatz J)eirä--QGlühen oberhalb 1000°C un- sich dabei ohne weiteres im Zusammenhang mit übbeständig werden, 4^ dabei Aluminiumnitrid in Lösung 15 lichem Stahlherstellungsverfahren durchführen bzw. geht. Durch Glühen'in dem'Temperaturbereich zwi- ohne weiteres an diese anpassen. Zusätzliche Einrichschen 700 und 800° C, in dem maximale Ausscheidung tungen sind nicht erforderlich, des Aluminiumnitrids stattfindet, kann eine solche Aus der britischen Patentschrift 931924 ist es beschädigung wieder beseitigt werden. Man ist dabei so kannt, Stähle sehr schnell in Wasser abzuschrecken, vorgegangen, daß man den Stahl von einer Temperatur ao und zwar von einem Temperaturbereich von 950 bis oberhalb 1000°C abgesehreckt und anschließend für 800°C auf einen Temperaturbereich zwischen 721 und die Glühbehandlung wieder erwärmt hat. 600 ⁰C. Hierbei muß das Abkühlen auf den genannten

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, daß Ver- Temperaturbereich entweder völlig unterbrochen oder

fahren der eingangs genannten Art so auszugestalten, beträchtlich verlangsamt werden, wogegen durch die

daß in verfahrenstechnisch einfacher Weise ein Stahl 25 erfindungsgemäße Maßnahme dem Eisenhüttenmann

mit insbesondere guten Zähigkeitseigenschaften bei keinerlei besondere Beschränkungen hinsichtlich der

tiefen Temperaturen hergestellt werden kann. Abkühlungsgeschwindigkeit von 950/800° C auf 750/

Zur Lösung dieser Aufgabe ist das Verfahren nach 600° C auferlegt werden,

der Erfindung, daß der Stahl Im Unterschied zur erfindungsgemäßen Härtung

. . . . „„.„ ,. . . , 30 mittels Nitriden werden die Stähle nach der bekannten

a) auf wenigstens 1300 C erhitzt wird, Maßnahme durch Karbide gehärtet, zumal Stickstoff

b) beim Abkühlenden dieser Temperatur der Tem- anscheinend nicht zur Anwendung gebracht wird. Im peraturbereieb^von 1250 bis 1050°C in höchstens übrigen geht es bei der bekannten Maßnahme darum, 10 Minuten ödfe¥mit'einermittleren Kühlgeschwin- j_m vorgeschlagenen Gefüge eine Karbidausfällung auf digkeit von wenigstens 90°C pro Minute durch- _{35 a}u_e Fälle zu vermeiden, was völlig unterschiedlich zu laufen wird, der Maßnahme nach der Erfindung ist.

c) beim weiteren Abkühlen der Temperaturbereich Die Erfindung wird im Zusammenhang mit der von 750 bis 600°C in wenigstens 10 Minuten oder Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

mit einer mittleren Abkühlungsgeschwindigkeit F i g. 1 eine nicht maßstabgetreue schematische Dar-

von höchstens 15 ⁰C pro Minute durchlaufen wird 40 stellung des Temperatur-Zeit-Verlaufes bei einer oder die Temperatur innerhalb dieses Temperatur- ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verbereichs wenigstens 10 Minuten lang. gehalten fahrens,
wird, F i g. 2 ein ähnliches Schaubild für eine zweite Aus-

d) der Stahl, ohne auf Zimmertemperatur abzuküh- führungsform und in

len, erneut auf;eine Temperatur oberhalb des 45 Fig. 3 das Ausfällverhalten des Aluminiumnitrids As-Umwandlungspunktes erhitzt wird und bei isothermer Wärmebehandlung (Kurve A) und iso-

e) der Stau auf irgendeine bekannte Weise normal ^the _T ^rmf Abkühlbehandlung (Kurve B)

geglüht, abgeschreckt oder von dieser Temperatur .^Im Agenden sind alle chemischen Analysen m Gevergütet wird Wichtsprozent und die Temperatur m Grad Celsius

50 angegeben.

Die Aluminiumnitridausfällung findet bei dem Ver- Das erfindungsgemäße Verfahren umfaßt zwei

fahren nach der Erfindung im Verlauf eines Abküh- Hauptausführungsformen. Die erste Ausführungs-

lüngsvorganges statt und läßt sich dementsprechend form ist anwendbar auf Stähle, die in Abhängigkeit

wirtschaftlich, d. h. mit geringem Wärmeaufwand von Art oder Anteil ihrer zu Kohlenstoff, Stickstoff

durchführen. ■ 55 und Nitridbildner hinzukommenden Legierungsele-

Es wurde gefunden, daß die Aluminiumnitrid- mente durch eine Normalisierungsbehandlung eine

ausfällung im Verlauf einer Abkühlung zwei Spitzen- ferritisch-perlitische Zweiphasenstruktur erhalten, und

werte erreicht, von denen der eine oberhalb von zwar durch eine Erwärmung auf eine Temperatur

1000° C liegt, während der andere etwa im Bereich oberhalb des A₃-Umwandlungspunktes und durch Ab-

zwischen 600 und 750° C auftritt. 60 kühlung in Luft. Diese Stahlart wird im folgenden als

Arbeitet man im Bereich des bei hoher Temperatur erste Stahlsorte bezeichnet.

liegenden Spitzenwerts, so werden Temperaturen er- Die zweite Ausführungsform des erfindungsgemäßen

reicht, bei denen, in Abhängigkeit von der Menge des Verfahrens bezieht sich auf Stähle, die in Abhängigkeit

Aluminiumnitrids, letzteres in feste Lösung übergeht. von Art oder Anteil ihrer zu Kohlenstoff, Stickstoff

Fällt es aus, so ergibt es einen sehr brüchigen Stahl. 65 und Nitridbildner hinzukommenden Legierungsele-

Nach der Erfindung wird dieser Temperaturbereich mente durch eine Abschreckbehandlung eine marten-

beim Abkühlen mit mindestens einer bestimmten sitische oder bainitische Struktur erhalten, wenn näm-

Minimalgeschwindigkeit durchlaufen. lieh auf eine Temperatur oberhalb des A₃-Umwand-

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lungspunktes erhitzt. und abgeschreckt wird. Diese letztere den Stählen der ersten und zweiten Aft ge'-¹

Stahlart wird im folgenden als zweite Stahlsorte meinsam sind. ' ^J

bezeichnet werden. Von den verschiedenen Verfahren zur Herstellung

Der im wesentlichen fünfstufige Verfahrensablauf öder Wärmebehandlung von Stählen mit Kohlenstoff

gemäß der Erfindung¹ ergibt sich für die erste bzw. 5 unter 0,25 % und Nitridstickstoff über 0,010 %> wobei

zweite Stahlsorte wie folgt: das Nitrid hauptsächlich Aluminiumnitrid ist, sind von

" Bei der ersten Ausführungsform wird die erste Stahl- den bisher vorgeschlagenen Verfahren zwei besonders

Sorte repräsentativ und von besonderem Interesse; Bei

" , . ^ „„„„ο,-, ,^ einem wird der Stahl vorgefertigt durch gewöhnliche

(1) auf wenigstens 1300 C erhitzt; ₁₀ Verfahren, einschließlich Glühen, Vorwalzen und

(2) im Zuge der Abkühlung durch den Temperatur- Flachwalzen, auf eine Temperatur im Bereich des bereich von 1250 bis 1050° C entweder in höchstens A₃-Umwandlungspunktes bis 1100° C erhitzt, von dort 10 Minutenoder mit einer mittleren Kühlgeschwin- fasch _auf Zimmertemperatur abgekühlt und bei einer keit von wenigstens 20°C/Min. gekühlt und der Temperatur zwischen 15O⁰C und dem A_rUmwand-Stahl, falls erforderlich, bearbeitet; - . ₁₅ lungspunkt angelassen. Dieses bekannte Verfahren

(3) im Zuge der weiteren Abkühlung durch den Tem- soll im folgenden als das bekannte Abschreck-Anlaßperaturbereich von 750 bis 600⁰C entweder in Verfahren bezeichnet werden.

wenigstens 10 Minuten oder mit einer mittleren Bei anderen Verfahren wird der Stahl bezüglich des Kühlgeschwindigkeit von höchstens 15°C/Min. Aluminiumnitrids homogenisiert, nämlich auf ■ einegekühlt oder auf irgendeiner Temperatur inner- 20 Temperatur erhitzt, die durch den Gehalt an Stickstoff halb dieses Temperaturbereiches für wenigstens und Aluminium bestimmt ist, so daß die Aluminium-10 Minuten gehalten; .. . \ nitrid-Ausfällungen vollständig gelöst werden.' -An-.(4) auf die Normalisierungstemperatur ohne Abküh- schließend wird rasch auf 1000°C mit einer Geschwin-" lüng auf Zimmertemperatur wieder erhitzt und digkeit von wenigstens 90°C/Min. gekühlt, auf eine (5) normalisiert ■ 25 Temperatur zwischen A₃ und 950⁰C erhitzt und dann

^:. die Normalisierung ein- oder zweimal wiederholt.

Diese Ausführungsform des erfindungsgemäßen Dieses Verfahren soll später als bekanntes Normali-Verfahrens ist schematisch in F i g. 1 wiedergegeben. sierungsverfahren bezeichnet werden.

Bei der zweiten Ausführungsform, wird die zweite · Alle bekannten Verfahren und insbesondere die

Stahlsorte . . 3° obengenannten beiden bekannten Verfahren gründen

■ - . , ^nrvo^ f₄ J sich auf der Beobachtung, daß die Ausfällung des Alu-Cl). auf wenigstens 1300 C erhitzt; miniumnitrids am meisten im Temperaturbereich von

(2) im Zuge der Abkühlung durch den Temperatur- annähernd 850 bis HOO⁰C begünstigt wird, wie es sich= bereich von 1250 bis 1050° C entweder in höchstens _aus der Kurve A nach F i g. 3 ergibt. In allen bisher 10 Minuten oder mit einer mittleren Kühlgeschwin- ₃₅ vorgeschlagenen Verfahren wird nämlich von der Über-

> digkeit von Wenigstens 20°C/Min. gekühlt und foppung des Ausfällungsbereichs des Aluminium-

■ ' nach Abkühlung bearbeitet; . nitrids mit dem Bereich der Wärmebehandlung für ge-

(3) im Züge der weiteren Abkühlung durch den Tem- wohnliche Stähle vorteilhaft Gebrauch gemacht. Man peraturbereich von 750 bis 600⁰C entweder in nimmt hier an, daß die Ausfällung des Aluminiumwenigstens 10 Minuten oder mit einer mittleren 40 nitrids aus dem Gamma-Eisen oder Austenitgefüge Kühlgeschwindigkeit von höchstens 15°C/Min.^; des Stahles erfolgt.

gekühlt oder auf irgendeiner Temperatur inner- Nach vielen Versuchen und Forschungen hat es sich

halb dieses Temperaturbereichs für wenigstens jedoch ziemlich: unerwartet gezeigt, daß bei der Ab-10 Minuten gehalten; · ■ kühlung des Stahles von der Homogenisierungs-^:

(4) auf die Abschrecktemperatur ohne Abkühlung 45 temperatur nach unten auf die angegebene Temperatur auf Zimmertemperatur wieder erhitzt und und beim- Halten der Temperatur für die Ausf ällungs-

(5) abgeschreckt oder abgeschreckt und angelassen. behandlung (isotherme Abkühlbehandlung) im Ge-

^w gensatz zur Aufheizung von Zimmertemperatur auf

Diese Ausführungsform des erfindungsgemäßen die gleiche Temperatur nach bereits vorgenommener

Verfahrens ist schematisch in F i g. 2 wiedergegeben. 50 Lösungsbehandlung oder Homogenisierung und ra-

Die mechanischen Eigenschaften, insbesondere die scher Abkühlung derart, daß die Dissoziation von Alu-·

Zähigkeit des Stahles bei tiefen Temperaturen, lassen minium und Stickstoff (isotherme Wärmebehandlung)

sich weiter verbessern durch zwei- oder mehrmaliges erhalten bleibt, durch die die Kurve A nach F i g. 3

Wiederholen der Stufen (3) bis (5) bei jeder Ausfüh- bestimmt war, das Ausfällungsverhalten von AIu-

rungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens. 55 miniumnitrid merkbar und vollständig unterschiedlich

Man erkennt, daß sich die Stufen (5) in beiden Aus- verläuft. Dies ergibt sich aus der Kurve!? nach

führungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens F i g. 3. Man erkennt, daß nunmehr zwei ziemlich

unterscheiden, da beim ersten Verfahren die Normali- scharfe Ausfällungsspitzen gegenüber nur einer ein-

sierung wesentlich ist, während beim zweiten Verf ah- zigen breiten Spitze nach der Kurve A vorhanden sind,

ren die Abschreck- oder Abschreck- und Anlaßbehand- 60 Man erkennt ferner, daß eine dieser Spitzen im Be-

lung Bedeutung hat. Der andere Unterschied liegt in reich von 1250 bis 1050⁰C, nämlich im Gamma-Eisen-

den Stufen (2), wo eine Warmbeärbeitung für die Bereich liegt, während sich die andere im Bereich von

zweite Ausführungsform festgelegt ist, während sie für 750 bis 600⁰C, nämlich im Alpha-Eisen- oder Ferrit-

die erste Ausführungsform des Verfahrens nicht von Bereich befindet. Es wurde darüber hinaus empirisch

Bedeutung ist. Diese Unterschiede gehen auf die Men- 65 festgestellt, daß die Ausfällgeschwindigkeit im zuletzt

genunterschiede und auf die Unterschiede in der Art genannten Bereich viel größer als im zuerst genannten

des oder der Legierungselemente außer Kohlenstoff, Bereich ist und daß die Aluminiumnitridteilchen, die·

Stickstoff und Nitridbildnerkomponente zurück, wobei in dem zuletzt genannten Bereich ausfallen, mehr zu

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der Verbesserung der Kaltzähigkeit des Stahles bei- Teil des Gesamtstickstoffs, der nicht zu Nitriden getragen als diejenigen, die aus dem ersteren Bereich bunden wird, jedoch im Stahlgefüge gelöst ist und durch stammen. Kontroll- oder Produktanalysen auf weniger als

Die Erfindung gründet sich somit auf den drei Kennt- 0,003 % gehalten werden muß. Es ist bekannt, daß der nissen der oben beschriebenen Art. Der erste Gesichts- 5 Stahl um so stärker zur Versprödung neigt, je mehr punkt beim erfindungsgemäßen Verfahren ist darin zu freier Stickstoff vorhanden ist, jedoch ergeben sich sehen, daß die Aluminiumnitridausfällung im Tempe- keine Nachteile, wenn der oben angegebene Bereich raturbereich von 750 bis 600⁰C oder aus dem Ferrit- eingehalten wird.

gefüge erfolgen soll. Bei beiden Ausführungsformen Der zweite Punkt ist die Wahl eines Nitrid bildenden

des erfindungsgemäßen Verfahrens wird dies in der io metallischen Elementes im Hinblick auf den Stickstoff-Stufe (3) erreicht. gehalt. Beispielsweise sollte eine Aluminiumrnenge Der zweite Gesichtspunkt ist die Unterdrückung der vom annähernd l,93fachen des Stickstoffes theoretisch Ausfällung von Aluminiumnitrid oder die Erzielung ausreichen, um den gesamten Stickstoff in Aluminiumeiner möglichst geringen Ausfällung für den Zeitraum, nitrid zu binden, jedoch ist bei der praktischen Durchin dem der Stahl noch austenitisch ist. Im Hinblick 15 führung des erfindungsgemäßen Verfahrens wenigstens darauf ist die Lösungsglüh- oder Homogenisierungs- das 2,5fache des Stickstoffgehaltes erforderlich, um temperatur und die Kühlgeschwindigkeit durch den den freien Stickstoff auf den obenerwähnten, nicht Bereich von 1250 bis 1050° C kritisch, wie sich aus den mehr schädigenden Spiegel zu bringen. Obwohl dies Stufen (1) und (2) ergibt. Im Zusammenhang damit ist um so leichter erfolgen kann, je mehr Aluminium vores natürlich, daß die Lösungstemperatur um so höher eo handen ist, sollte doch das freie metallische AIuzu wählen ist, je mehr Aluminium und Stickstoff vor- minium oder der Teil des sauren löslichen Aluminiums, handen ist, jedoch ist eine vollständige Dissoziation der nicht mit Stickstoff gebunden und im Stahlgefüge von Aluminiumnitrid, wie es bei den bekannten Nor- als feste Lösung aufgelöst wird, zweekmäßigerweise malisierungsverfahren gsfordert wird, falls erwünscht, geringer als 0,10 % gehalten werden, weil Aluminium nicht zwingend. Es ist wiederum natürlich, daß, je 25 dazu neigt, das Kornwachstum anzuregen, woraus sich rascher die Kühlgeschwindigkeit von der Lösungs- nachteilige Einwirkungen auf die mechanische Eigentemperatur aus ist, um so besser die Ausfällung des schattendes Stahles ergeben.

Aluminiumnitrids unterdrückt wird, jedoch ist eine Dieser dem Aluminium zuzurechnende Mangel Geschwindigkeit von 90° C/Min. oder sogar darüber, läßt sich überwinden durch einen anderen Nitridwie sei bsi den bskanntsn Normalisierungsverfahren 30 bildner neben Aluminium. Für diesen Zweck eignen gefordert wird, nicht zwingend. sich Beryllium, Niob, Vanadium, Titan und/oder

An dritter Stelle muß der Stahl in die feinkörnigere Zirkon, insbesondere die ersten drei Elemente. Die Struktur umkristallisiert werden, in der die bereits Ausfälltemperaturbereiche der Nitride der ersten drei im Bereich von 750 bis 600° C ausgefällten Aluminium- Elemente fallen im wesentlichen mit dem Bereich nach nitridteilchen als Kerne wirksam sind. Man erhält 35 den Stufen (4) und (5) zusammen, so daß sie wirksam eine feinkörnigere Struktur, wenn diese Umkristalli- den freien Stickstoff aus dem Gefüge ausschwemmen, sierung durch Umwandlung, nämlich durch Normali- Außerdem ist es bekannt, daß die ausgefällten Teilsierung oder Abschreckbehandlung durchgeführt wird. chen dieser drei Elemente zur Verbesserung der KaIt-Dies erfolgt in der Stufe (5). Zähigkeit des Stahles beitragen.

Ein vierter Gesichtspunkt betrifft die Warmbear- 40 Tabelle 1 zeigt die chemische Zusammensetzung der beitung, die gleichzeitig mit der Stufe (2) zu erfolgen Stähle bei Kontrollanalysen, wobei der Rest im wehat und für die zweite Stahlsorte zwingend ist. Das Aus- sentlichen Eisen mit zufälligen oder unvermeidbaren maß oder der Grad dieser Warmbearbeitung sollte für Verunreinigungen, wie Schwefel oder Phosphor ist. In jeden Stahl und für jede Deformationsart bestimmt der Tabelle sind die Stähle der L-Reihe der ersten Art, werden. Im Falle eines Flachwalzens ist eine Dicken- 45 die der Η-Reihe Stähle der zweiten Art, während die reduktion von wenigstens 20% erforderlich. K-Reihe handelsübliche Stähle wiedergibt, die ent-

An fünfter Stelle ist die Wiedererhitzung des Stahles weder der ersten oder zweiten Art zuzurechnen sind, in Betracht zu ziehen, nachdem er einmal durch den jedoch eine Kürzung im Stickstoffgehalt zeigen. Bereich von 750 bis 600° C gekühlt ist und anschließend Tabelle 2 faßt die mechanischen Eigenschaften

einer Wärmebehandlungstemperatur ausgesetzt werden 50 dieser Stähle bei der Produktion der erfindungssoll, ohne daß man ihn auf Zimmertemperatur ab- gemäßen Verfahren zusammen. In der Tabelle sind kühlen läßt. Hier handelt es sich um die Stufe (4), vE₀, vTr 15, vTr 30 und vTrS die charakteristischen durch die eine große Wärmemenge gespart werden Werte in der charpy-2-mm-V-Kerb-Prabe, die entsprekann und somit zur Verbesserung der Wärmewirt- chend die Kerbschlagzähigkeit bei 0°, den Übergangsschaf tlichkeit beigetragen wird. 55 temperaturen von 2,07-kgm-Basis, 4,14-kgm-Basis

Außerdem wird das gesamte Herstellungsverfahren und von 50% Änderung des Bruchaussehens besehr stark vereinfacht und die Produktionskosten zeichnen,
werden verringert. Sollte die Wärmewirtschaftlichkeit

im Hinblick auf andere Überlegungen außer Betracht Beispiel 1

bleiben, beispielsweise aus Gründen der Bequemlich- 60

keit bei der Produktion, dann kann man den Stahl Dar Stahl L-I nach der Tabelle 1 wurde (1) auf bis auf Zimmsrtempsratur abkühlen lassen, ohne daß 135O⁰C erhitzt, (2) durch den Temperaturbereich von man die Qualität des hergestellten Stahles beein- 1270 bis 1000° C in 8 Minuten abgekühlt, nicht warm trächtigt, Voraussetzung dafür ist jedoch, daß alle bearbeitet, (3) 15 Minuten bei 700° C gehalten, (4) von anderen Punkte eingehalten werden. 65 dort aus erhitzt und (5) 30 Minuten bei 930⁰C ge-

Im Hinblick auf die Natur des Stahles müssen halten und an Luft gekühlt. Die mechanischen Eigenwenigstens drei Punkte beachtet werden. Der eine schäften eines derart hergestellten Stahles lassen sich Punkt ist der Gehalt an freiem Stickstoff oder jenem aus Tabelle 2 bei L-I-A entnehmen.

Be'sniel 2 ^ei 700⁰C gehalten, (4) von diesem Temperaturbereich aus erneut erhitzt und (5) 30 Minuten bei

Der Stahl L-I der Tabelle 1 wurde (1) auf 133O⁰C 93O⁰C gehalten und an Luft gekühlt,

erhitzt, (2) heiß gewalzt, wobei bei 1279 ⁰C begonnen Es handelt sich hier um die identische Behandlung

und bei 1000 ⁰C aufgehört wurde und sich eine Dicken- 5 wie im Beispiel 1 insofern, als hier die erste Ausfüh-

reduktion von 30% unter Abkühlung durch diesen rungsform der Erfindung auf einen unrichtig zusam-

Temperaturbereich in 3 Minuten ergab. Das restliche mengesetzten Stahl Anwendung gefunden hat. Der

Verfahren entsprach demjenigen nach Beispiel 1. Die- Stahl ist als K-I-A in Tabelle 2 charakterisiert.

ser Stahl ist in Tabelle 2 bei L-I-B wiedergegeben. _D . . , _n

^{b b} ₁₀ Beispiel9

B e i s ρ i e 1 3 ^{Der Stahl K}"^{2 naCQ} Tabelle 1 wurde (1) auf 1350°C

erhitzt, (2) bei 1350°C beginnend und bei 1050°C

Der Stahl L-2 der Tabelle 1 wurde (1) auf 1330°C endend gewalzt mit einer Dickenreduktion von 45°/₀ erhitzt, (2) durch den Bereich von 1300 bis 1000⁰C mit und Abkühlung in diesem Temperaturbereich innereiner mittleren Kühlgeschwindigkeit von 50°C/Min. 15 halb von 10 Minuten, (3) und (4) nach Beispiel.3 gekühlt, nicht warm bearbeitet, (3) durch den Bereich weiterbehandelt und (5) 30 Minuten bei 930° C gehalvon 750 bis 600⁰C mit einer mittleren Kühlgeschwin- ten, in Wasser abgeschreckt, 1 .Stunde im Bereich von digkeit von 10° C/Min. gekühlt, (4) von 550° C wieder 630 bis 660 ° C gehalten_; und schließlich an Luft erhitzt und.(5).in ,diesem Punkte ähnlich wie im-Bei- > gekühlt. - X'kfi ; > '.. ; '- >i.

spiel 1 .behandelt. Es ergab sich der Stahl L-2-A nach 20 Es handelt sich, hier um jdiefgleiche Behandlung wie Tabelle 2. im Beispiel 4, und zwar._v,um,, die .Anwendung der

Beispiel 4 zweiten Ausführungsform "3es' * erfiridungsge'mäß'en

Verfahrens auf einen nicht richtig zusammengestellten

Der Stahl H-I nach der Tabelle 1 wurde (1) auf Stahl. Die Eigenschaften des Stahles sind unter 1350°C erhitzt, (2) beginnend mit 135O⁰C undrendSnd 25 K-2-Ain Tabelle 2 wiedergegeben,
mit 1050° C gewalzt-, wobei sich eine Dickenreduktion Bei den sieben Stählen nach Tabelle 1 und 2, um-

von 45% unter Abkühlung in'10 Minuten in diesem - fassend die Stähle L-I-A bis?«H^3-B_s kann mart, beBereich ergab (3), und (4) in der gleichen Woise wie im obachten, daß das erfindujigsgem'äße Verfahren Stähle Beispiel 3 weiterbehandelt und (5) 30 Minuten bei mit ungewöhnlichen mechanischen Eigenschaften, 930° C gehalten, in Wasser abgeschreckt und 1 Stunde 30 insbesondere Kaltk'erbzähigkeitiliefert. Es ist ferner lang auf 630 bis 66O⁰C gehalten und schließlich an darauf hinzuweisen, daß ,das erfindungsgemäße Ver* Luft gekühlt. Es ergab sich der Stahl H-I-A nach Ta- fahren sich am besten für;Stähle- mit der richtigen anbelle 2. gegebenen Zusammensetzung eignet, da die handels-B ' s r> i e 1 5 üblichen Stähle K-I und K-2 einen zu geringen Stick-

35 stoffgehalt aufweisen und infolgedessen die Wirkung

Der Stahl H-2 der Tabelle 1 wurde (1) auf 135O⁰C des erfindungsgemäßen Verfahrens nicht zufriedenerhitzt, (2) in ähnlicher Weise wie im Beispiel 4 ge- stellend in Erscheinung tritt.

walzt, wobei jedoch die Dickenreduktion 52 % be- Dies läßt sich am besten erkennen durch Vergleich

trug, (3) 30 Minuten bei 700° C gehalten, (4) von dieser des Stahles K-I-A mit dem Stahl L-I-A oder des Stahles

Temperatur aus erneut erhitzt und (5) nach Beispiel 4 40 K-2-A mit dem Stahl H-I-A. Hier ist darauf hinzu-

in dieser Verfahrensstufe behandelt. Es handelt sich weisen, daß der Stahl K-2-A Stickstoff im Umfange

hier um den Stahl H-2-A nach Tabelle 2. von 0,007 % enthält und damit eine merkliche Menge

. an Aluminiumnitrid durch das erfindungsgemäße

Beispiel 6 Verfahren richtig ausgefällt worden ist, eine Tatsache,

Der Stahl H-3 der Tabelle 1 wurde (1) auf 1330°C 45 die durch den merklich verbesserten vE₀-Wert beerhitzt, (2) bei 1275°C beginnend und bei 1010°C en- stätigt wird. Jedoch spiegelt sich dieser Mangel an dend gewalzt, wobei sich eine Dickenreduktion von Stickstoff oder Aluminiumnitrid in den Übergangs-36% und eine mittlere Abkühlungsgeschwindigkeit temperaturen wieder, die merklich niedriger als bei von 65° C/Min. ergab. Der Rest entsprach dem denjenigen des Stahles H-I-A liegen, einem richtig Beispiel 5. Es handelt sich nunmehr um den Stahl 5° zusammengesetzten Stahl, der weniger als 0,013 % H-3-A nach Tabelle 2. Stickstoff enthält.

Beispiel 7 Beispiel 10

Der Stahl H-3 der Tabelle 1 wurde (1) auf 1350°C Der Stahl H-I der Tabelle 1 wurde (a) auf 135O⁰C erhitzt, (2) bei 1350° C beginnend und bei HOO⁰C 55 erhitzt, (b) beginnend mit 1350°C und endend mit endend gewalzt, wobei sich eine Dickenreduktion von 1050⁰C gewalzt, wobei sich eine Dickenreduktion von 35 % ergab und die Abkühlung im Bereich von 1250 45 % ergab und die Abkühlung innerhalb von 10 Mibis 1050° C mit einer mittleren Kühlgeschwindigkeit nuten erfolgte, (c) auf Zimmertemperatur abgekühlt, von 30° C/Min. erfolgte, (3) durch den Bereich von (d) nach Wiedererhitzen auf 93O⁰C durch den Bereich 750 bis 600° C in 20 Minuten gekühlt, (4) von 600⁰C 60 _VOn 600 bis 750° C in 15 Minuten oder mit einer mitterneut erhitzt und (5) in dieser Stufe wie im Beispiel 4 leren Aufheizgeschwindigkeit von 10° C/Min. erhitzt behandelt. Es handelt sich um den Stahl H-3-B in und (e) 30 Minuten bei 930°C gehalten, in Wasser abTabelle 2. geschreckt, im Bereich von 630 bis 660° C angelassen τ, _ ■ _ · _ 1 ο und an Luft gekühlt. Dieser Stahl ist unter H-I-B in

JÖClSplClö y rn -t 11 i"i · 1 1

65 Tabelle 2 wiedergegeben.

Der Stahl K-I der Tabelle 1 wurde (1) auf 1350⁰C Man erkennt aus diesem Beispiel, daß im allgemeinen

erhitzt, (2) durch den Bereich von 1270 bis 1000⁰C in den Prinzipien der zweiten Ausführungsform des er-8 Minuten gekühlt, nicht bearbeitet, (3) 15 Minuten findungsgemäßen Verfahrens gefolgt wurde, mit Aus-

ίο

nähme von Abweichungen in den Stufen (c) und (d), wodurch das Verfahren nach diesem Beispiel sich offenbar dem bekannten Abschreck-Anlaß-Verfahren annähert. Da es sich um eine stärkere Wärmebehandlung als beim erfindungsgemäßen Hauptverfahren handelt, ist der fertige Stahl H-I-B in den mechanischen Eigenschaften seinem Gegenspieler H-I-A nach Beispiel 5 etwas überlegen.

Tabelle 1 Chemische Zusammensetzung (Gewichtsprozent)

Stahl	C	Si	Mn	Ni	Cr	Mo	V	Ins gesamt	Al lös.	N unlös.	Andere	Bemerkungen
L-I	0,11	0,35	0,77		0,02			0,022	0,069	0,002		erste Art
L-2	0,14	0,27	0,75	0,05	—	—	—	0,015	0,018	0,000	Be: 0,02	desgl.
H-I	0,14	0,22	0,82	—	1,05	0,46	—	0,013	0,076	0,002	—	zweite Art
H-2	0,17	0,32	0,85	—	1,10	0,33	—	0,030	0,113	0,001	Zr: 0,005	desgl.
											Nb: 0,01
H-3	0,14	0,21	0,87	1,15	0,61	0,54	0,07	0,019	0,095	0,001	—	desgl.
K-I	0,14	0,24	0,97	0,01				0,004	0,018	0,002		handelsüblich
K-2	0,15	0,25	0,91	—-	1,01	0,39	—	0,007	0,006	0,000	—	desgl.

Al lös. steht für saures lösliches Aluminium.

Tabelle 2
Mechanische Eigenschaften (Plattendicke 25 cm)

Stahl	Streckgrenze	Zugfestigkeit	Bruchdehnung	VE₀	vTrl5	vTr30	vTrS	Bemerkiiö een
	kg/mm²	kg/mm²	%	kgm/cm^	⁰C	⁰C	⁰C	A^ WH X Vi Afc fc^AJ ^VKl
L-I-A	34,5	44,7	41,3	26,2	—77	_	-38	Beispiel 1
L-I-B	34,1	46,1	40,1	30,4	-71	—	-42	Beispiel 2
L-2-A	33,8	46,5	41,1	25,0	-68	—	-35	Beispiel 3
H-I-A ....	73,6	80,1	24,9	20,5	.—	-106	-90	Beispiel 4
H-2-A ....	74,1	83,1	24,1	22,3	—	-111	-104	Beispiel 5
H-3-A ....	97,8	102,4	23,2	19,0	—	-94	-71	Beispiel 6
H-3-B ....	94,5	100,3	24,0	18,5	—	-90	-68	Beispiel 7
K-I-A	27,2	46,0	41,7	9,0		-23	+11	Beispiel 8
K-2-A ....	72,6	81,9	25,1	18,5	—	-77	-66	Beispiel 9
H-I-B ....	72,0	82,5	26,0	24,0	—	-120	-107	Beispiel 10

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung kohlenstoff armer, nitridhaltiger Baustähle, die bis zu 0,25 % Kohlenstoff und insgesamt wenigstens 0,012 °/o Stickstoff, davon wenigstens 0,01 % in Form von Aluminiumnitrid oder zusätzlich von einem oder mehreren der Nitride von Beryllium, Niob, Vanadin, Titan oder Zirkon und höchstens 0,003 % ^m nichtgebundener Form enthalten, durch vorwiegende Bildung und Ausscheidung der Nitride in dem Temperaturbereich zwischen 600 und 750°C, dadurch gekennzeichnet, daß

a) der Stahl auf wenigstens 1300 ⁰C erhitzt wird,

b) beim Abkühlen von dieser Temperatur der Temperaturbereich von 1250 bis 1050° C in höchstens 10 Minuten oder mit einer mittleren Kühlgeschwindigkeit von wenigstens 2O⁰C pro Minute durchlaufen wird,

c) beim weiteren Abkühlen der Temperaturbereich von 750 bis 600° C in wenigstens 10 Minuten oder mit einer mittleren Abkühlungsgeschwindigkeit von höchstens 15°C pro Minute durchlaufen wird oder die Temperatur innerhalb dieses Temperaturbereichs wenigstens 10 Minuten lang gehalten wird,

d) der Stahl, ohne auf Zimmertemperatur abzukühlen, erneut auf eine Temperatur oberhalb des A₃-Umwandlungspunktes erhitzt wird und

e) der Stahl auf irgendeine bekannte Weise normalgeglüht, abgeschreckt und von dieser Temperatur vergütet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der zweiten Stufe gleichzeitig mit dem Kühlen eine Warmbearbeitung des Stahls vorgenommen wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die dritte bis fünfte Stufe zwei oder mehrere Male wiederholt werden.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der dritten und vierten Stufe eine Abkühlung bis auf Zimmertemperatur durchgeführt wird.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Stahl

a) auf wenigstens 1300° C erhitzt wird,

b) der Temperaturbereich von 1250 bis 1050 ⁰C in höchstens 10 Minuten oder mit einer mittleren Kühlgeschwindigkeit von wenigstens 20°C/Min. durchlaufen wird,

c) der Stahl auf Umgebungstemperaturen abgekühlt wird,

d) im Zuge der Wiedererhitzung des Stahls auf

I 508 408

die Wärmebehandlungstemperatur entweder der Temperaturbereich von 600 bis 75O⁰C in wenigstens 10 Minuten oder mit einer mittleren Aufheizungsgeschwindigkeit von höchstens 15°C/Min. durchlaufen wird oder die Temperatur auf einem Wert innerhalb dieses

Temperaturbereichs für eine Zeitspanne von wenigstens 10 Minuten gehalten wird und
e) der Stahl auf eine Temperatur oberhalb des A₃-Umwandlungspunktes erwärmt und danach einer üblichen Schlußbehandlung unterzogen wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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