DE1558445A1 - Stahllegierungen - Google Patents

Description

16-58445

DriP/Ha. München-Pullach, den 18.1.1967

Gase 5o81

THS BRITISH IRON AND STEEL RESEARCH ASSOCIATION, 24, Buckingham Gate, London, S.W. T England . /

Stahllegierungen

Zusatz zu Patent . ..„ ... (Patentanmeldung B 81 549 VIa/4ob vom 7. April 1965)

Die Erfindung betrifft Stahllegierungen mit ferritischem Feingefüge und Verfahren zur Behandlung solcher Stahllegierungen, nach dem Patent . .«»' ... Patentanmeldung B 81 349 VIa/4ob.

Die Hauptanmeldung schlägt eine Stahllegierung mit bis zu o,o8 ) Kohlenstoff, o,85 bis 2,5 Mangan, ο,οοΐ bis o,o3 i> Stickstoff, 0 bis o,5 io Silizium und mit wenigstens einem der Elemente Niobium oder Vanadium in den Yerhältnissen von o.o1 bis o,2o ^ Nb und o,qt bis o,3o i<> Y vor, wobei die Restkomponente aus Eisen und verunreinigenden Bestandteilen besteht und die Stahllegierungen ein feinkörniges Ferritgefüge mit Ausscheidungen von Karbiden und Karbo-Nitriden des Sriobiums und/oder Yanadiums aufzeigt. Diese Stahllegierungen enthalten bei Abkühlung an der Luft nach dem letzten Walzen oder beim Normalisieren (geglüht mit nachfolgender Abkühlung bei Luft) nicht mehr als 2 Volumenprozent Perlit.

Die Zusatzanmeldung schlägt gegenüber der Hauptanmeldung eine Stahllegierung vor, in der der-KohlenstOffgehalt-bis zu: σ, to $ und der Niobium- und/oder Vänadiumgehalt o,o6 bis o,2o-$ Nb und o,o6 bis o,3q f° Y beträgt.

309835/057 4

1559445

Verunreinigungen, die in diesen Stahlsorten vorhanden sein können, sind erstens solche,, die normalerweise in der Praxis bei der Stahlherstellung vorkommen, und zwar Schwefel (üblicherweise bis zu o,o25 <fo) und Phosphor (üblicherweise bis zu o,o5 $>) und zweitens für den Fall, dass die Stahllegierungen weniger als 0,08 ·$> Kohlenstoff enthalten, handelt es sich um kleine Mengen von zusätzlichen, vorteilhaften Legierungsbestandteilen wie Nickel (vorzugsweise bis zu 0,5 $)> wenn erhöhte Zähigkeit ge- . fordert ist, Aluminium (vorzugsweise bis zu o,1 <?<>) zur Herstellung von beruhigtem Stahl und Chrom (vorzugsweise bis zu o,5 f°) oder Kupfer (vorzugsweise bis zu 0,5 i°), wenn erhöhte Korrisionswideratandsfähigkeit gefordert ist«

Der Zusatzanmeldung liegt auch die Erkenntnis zugrunde, dass man bei Normalisieren und Walzen solcher Stahlsorten bei niedrigen und hohen Endtemperaturen Produkte mit besonders guten Fließfestigkeitseigenschaften erhält. Solche vorteilhaften Fließfestigkeitseigenschaften können erhalten werden, wenn die Stahllegierungen derart gewalzt werden, dass der letzte Walzdurchgang im Temperaturbereich von 65o bis 95o°C erfolgt.

Es wurde weiter festgestellt, dass die Fließfestigkeit und die Spannungsfestigkeit der betreffenden Stahllegierungen durch Abschrecken und erforderlichenfalls auch durch Tempern nach dem letzten Walzgang anstelle von Luftkühlung weiter erhöht werden kann. Obgleich es vorzuziehen ist, das Abschrecken sofort nach dem Walzen vorzunehmen, kann der Stahl, wenn es aus irgendeinem Grunde nicht möglich ist, so zu verfahren, auch luftgekühlt und später wieder auf Temperaturen erhitzt werden, von welchen er dann abgeschreckt werden kann.

Es ist vorteilhaft, dass der Stahl in einem Temperaturbereich von

ehreckt wird. Ab

30983570574

65o° bis 95o°C abgeschreckt wird. Aber auch höhere Abschrecktem-

44§

peraturen von 95o° bis HOq⁰C-, vorzugsweise von 95o° bis 1ooo°C können von Vorteil sein. Das Abschrecken kann durch Eintauchen in Wasser oder Öl oder durch Besprühen mit Wassersprengern vorgenommen werden, die auf den Stahl gerichtet sind, wenn er die letzte Walze verlässt. Die Sprenger können auch in einer Abschreckpresse angebracht sein. Nach erfolgtem Abschrecken ist kein oder im wesentlichen kein Perlit mehr im fertigen Stahl vorhanden.

Das Abhärten wird vorteilhafterweise vorgenommen, wenn der Stahl auf eine Temperatur von 35o° bis 759.⁰Cy vorzugsweise von 5oo° bis 600⁰C, bis zu 4 Stunden, vorzugsweise eine Stunde, pro Inch Stahldicke erhitzt wird.

Es zeigte sich auch, dass dex Siliziumgehalt der Stahlsorten erforderlichenfalls bis zu 1 ,ο fo erhöht werden* kann, um grössere Festigkeit zu erzielen. ."'■■■-

Zur Erläuterung der Erfindung sind die folgenden Beispiele angefiihi Beispiele 1 -^- 5

Stahllegierungen mit'der weiter unten aufgezeigten Zusammen- . setzung, (wobei die Eestkomponente in jedem Falle aus Eisen und •unvermeidlichen Verunreinigungen besteht), wurden bei 95o°C endgewalzt und dann sofort in Wasser abgeschreckt. Die o,1 $ Streckgrenze und die Charpy-Stoßubergangstemperatur (T₀) bei 4o Fuß Pfund (5,5 kgm) der abgeschreckten Stahlsorten wurden bestimmt. Die Stahlsorten wurden dann bei uriten angegebener Temperatur und Zeitdauer getempert. Danach wurden die Hiedrig-Fließspannung (τγσ) und T -Temperatur bestimmt. Es wurden folgende Resultate erzielt:

309836/0574

Bei

Guß-Nr.

Zusammensetzung in

Mn

N

Gewichts- %

Nb

Wasser abgeschreckV Getempert

T0 0G

bei (0C)

in (Std.)

LYS o t/lnctr

T0 0C

spiel

C. ;

V

Streck

1,41

o,o11

o,o65

grenze 2

-9o

6oo

1

43,1

-4o

1

T 116ο

o,o54 i

1,63

o,oo9

-

o,o24

34,2

-6o

55o

4

41,1

-65

2

V 1196

o,o4

1,49

o,o11

-

-

3o,2

-5o

6oo

1

38,8

-55

3

V 1161

o,o61

1,51

o,o19

o,o71

-

34,ο

-2o

6oo

4 ,

47 ,,o

+2o

4

S 322

o,o6

1,57

o,o25

o,o5

-

3o,3

-6o

56o

4

51,7

-2o

VJl

V 1195

o,o45

o,14

36,o

Die abgeschreckten sowie abgeschreckten, und getemperten Stähle zeigten höhere Festigkeitseigenschaften und niedrigere Stoßübergangstemperaturen als die gleichen Stähle, die bei 95o°C endgewalzt wurden, wie die folgende Tabelle zeigt:

Guß-Fr.	LYS t/lnch2	-4o
V i16o	29,5 '	-55
V 1196	24,6	- 5
S 522	28,9	-25
V: 1195	55,0

Beispiel 6 ■'.■·■"-..

Eine Stahllegierung mit o,o7 i° C, 1,5o fo Mn, 0,1ο $ Nb, Spuren an N, Hestkomponente Eisen und Verunreinigungen, wurde unter Vakuum geschmolzen und in 5o englische Pfund (ca.-25 kg) Barren, gegossen. Die Barren wurden 2 Stunden lang einer Temperatur von 1175°G ausgesetzt und dann in 2 Inch (ca. 5 cm) dicke Platten gewalzt, worauf die Platten nach dem letzten Walzdurcngang in einem Wasserbehälter abgeschreckt wurde«..pie: Abmessungen Jeder Platte, betrugen annähernd 18 χ 5 x 2 Inch (ca.Γ 2ο χ IJ χ 5 cm).

Zwei der Platten wurden dann bei 75o^QC endgewalzt und anschliessend durch lasser abgeschreckt* eine der so 'behandelten Platten wurde eine Stunde lang bei 6oo;^QC: getempert.

Zerreiß- tüsd Charpy-StO'ß^ersuehe wurden an. folgenden Stellen jeder Platte vorgenommen:» " .

T)- ifef halbem Wege läng^ und in der Mitte quer über der Platte in Iiängserstreckurig*.,

2} AM halbem Wege längs und in der Mitte quer über der Platte, im Mittelpunkt, in Langseratreckung»

3) Am Ende und auf harbem Wege über der Schmalseite der Platte, im Mittelpunkt, querverlaufend. ^:-

Diese Schemafolge wurde eingehalten, um eine Veränderung der Eigenschaften zwischen dem Mittelpunkt und der Oberfläche der Platte einerseits und den Längs- und Quererstreckungen (in Bezug auf die Walzrichtung) andererseits feststellen zu können.

Die in den Zerreiß- und Stoßversuchen erhaltenen Ergebnisse werden in der Tabelle 1 unten, aufgezeigt. Zum Vergleich werden die bei einem Barren von 13/16 Inch (ca. 34/41 cm) Durchmesser mit derselben Zusammensetzung,.nach derselben Wärmebehandlung erhaltenen Resultate angegeben.

300*35/0674

Mechanische Eigenschaften einer 2 Inch (ea,_i cm) Platte, bei 75o°C endgewalzt und wasserabgeschreekt

°C

Behandlungs

Lage des

1) Oberfl., längs 2) Mitte, längs 3) Mitte, quer

HV3o

PS

LYP

Zerreiß-Versuchsgrössen

UTS

Verh. 0,05/ 0, 2PS

LYP/ UTS

faEL

*H4L

Stoß-Versuchsgrössen

T J Pfund

- 5 +20 +15

15/°· fib '

Shelf Energie Fuß.Pf und

verfahren

Probestückes

von 13/16 Inch Stangen

26,4 26,2

UYP

21,3 26,3

Schlag arb . Fuß. Pf1 .bei

+20^ ■

<-14o

32,5* 30,8*

49 ,3 ,48,^5

o,7o o>75

9,66 0,64

27,7

65,o 69,9

O0C

72 39 56

+2o +2o

+10 +15

136 135 112

CR. 75o°G und W„Q.

1) Oberfl, ,längs. 2) Mitte, längs 3) Mitte, quer

282 259

41,6 42,1

3o,1*

37,6** 35,0**

51,2

0,59

25,6 24,1

74,1

80 3o 38.

>18o

-99

«-14o

180+

Vergl.-Werte von 13/16 Inch (ca. 34/41 cm) Stangen

229

42,6* 43,2*

33,4**

48,3 49,0

o,95 o,95

0,88 0,88

31,2

64,7 58,8

>18o

17 42 52

+60 +60 +2o

> 9o 116 -.^ > 5o >■

CcR. 75O0C W.Q0 und ge tempert^ Sti bei 600 C

2?o 256

39,9

43,6** 44,1**

44,3

o,9o

75,7

•13 .16 34

17o

-99

17o

Vergl.-Werte (ca. 34/41 cm)

224

42,4

17o

0,1 $ P.S. ö,2 fo P.S. ρ engl.Tonne/lnch =157,5 kg/cm

Puß.Pfund

PeS.

O.E..

W. Qe Ö.Qo

= q,138 kg m = Streckgrenze = endgewalzt = -wasserabgeschr = ölabgeschreckt

HY3o

0,05

LYP

UYP

UTS

i* EL

PS

c : 15 1° fib

Yickers Biamantpyramiden-Härte mit 3o kg Last o,o5 i° der Streckgrenze in engl» Tonnen/Inch unterer Fließpunkt in eng!. Tonnen/Inch2 ₂ absoluter Fließpunkt in engl. Tonnen/Inch absolute Zerreißfestigkeit in engl. Tonnen/Inch prozentuale Bruchdehnung

prozentuale Querschnittsverringerung beim Bruch Charpy-Stoßübergangstemperatur 15 i° fastige Bruchfläche

Beispiel 7

Beispiel 6 wurde mit einem Stahl folgender Zusammensetzung. wiederholt:

o,o7 $ C, 1,5o $ Mn, o,11 $ Nb, Spuren an Stickstoff, Restkomponente Eisen und Verunreinigungen,

mit Ausnahme, dass die Platten nach der anfänglichen Wasserabschreckung bei 1ooo°C endgewalzt und dann luftgekühlt wurden. Die abgekühlten Platten wurden dann auf 95o C erneut erhitzt und in Wasser abgeschreckt. Einige der Platten wurden dann eine Stunde lang bei 600⁰C gehärtet.

Zerreiß- und Stoßversuche wurden wie in Beispiel 6 vorgenommen; die Versuchsergebnisse sind in Tabelle 2, unten, zusammengestellt. Die von einem Barren mit 13/16 Inch (ca. 34/41 cm) Durchmesser erhaltenen Vergleichswerte werden ebenfalls in der Tabelle angegeben.

3O983S/0S7

co

«Ρ	ZZ.
00
co	Z
cn
o:	Z. co
Φ.	S
Φ*- ■	■3

' ' ■' ■ ■ ■ ■■ ' ' · .· ■ : . : - 9 * ;. . ' ■■ ■'■■.■■■ . ■ . · ■ "■ ' -

Tabelle.'· 2 · -

StaSil Hi Mechanische Eigenschaften einer 2 Inch (ca. 5 cm) Platte, wiedererhitzt auf 95Q⁰C und

co cn

	|i,ag.e des Probe stücke s	1)	Oberf 1. ,,längs	wasserabgeschreckt	LYP	—	Versuchsgrössen	,8**	42	»o.	Verh. oso5/ o,2 PS	,86	IJIS	,75	34,	O	77,	>-	Stoß-Versuchsgrössen	2ov0	C	ob	Shelf gie	>13o
		2)	Mitte,· längs	Zerreiß				,4**	39'	,7		,81		,7q	5.4»	O	74,		Schlagarb. Fuß. Pf-and bei	44	4oFuß Pfund	fib	luß. Pfund	197
andlungs.- fahren"	D	3)	Mitte, qiJier	b,ö5/^	31,						O		O						If7C-	24	+2o	+ '15	162	21o
	■2)	gleichswerte , 34/41 cm)		28,9	27,	5*	33				O		O	O					19	35	+30	+ 2o	146	185
, 1ooo°C	3)		von 13/16 Inch Stangen	24,8		9*	3 Q	}o**	4o	,4				,62	36,	2	79,	2	16		+25	+ 2o	135i	2oo
tgektLhlt derer-·		Oberfl.,längs					,3	36	,2		rv1		,87	33,	3	8o,	6	16	>.13o .			I
ζ t aiif	gleichswerte . 34/41 cm)	Mitte» längs		24»			,8	36	,6		ry1	ρ	,87	29,	1	8o,			77	-1o6"	-1o5
serabge-.	. oben und	Mitte j quer		31,	9*	27						O						>13o	73	+15	+ 1o
	empert 1 . bei 6oo	von 13/16 Inet Stangen		31,	5	'52	,7	32				O	,84	38,	3	84,	0	18	45	+ 5	ο
					7	32									5	17	2oo	+ 8	O
			27,							O				4	30	^1o3
	OTo		7	29								2oo
							C
179.
TO
173
t85
18o
; I6o

* 0,1 ** p,2

P.S

- 1o - '

Beispiel 8 ·-.

Beispiel 6 wurde mit 2 Stahllegierungen wiederholt, mit der in Tabelle 3, unten, aufgezeigten Zusammensetzung.

	O O	Analyse	C	Tabelle 3	Stahlsorten	N
		,034 1 ,o2o 1	der	V	,021 ,0195
Stahl	Mn	o,1o ο o,o96 ο
S 743 S 748	,51 ,51

Stahl S 743 wurde folgender Wärmebehandlung unterzogen (nach der anfänglichen Wasserabachreckung):

1o Endgewalzt bei 75o°C, wasserabgeschreokt. 2ο Endgewalzt bei 75o°C, wasserabgeschreckt, 1 Stunde lang bei 6oo°C getempert.

Stahl S 748 wurde folgender Wärmebehandlung unterzogen (nach der anfänglichen Wasserabachreckung):

1. Endgewalzt bei 95o C, wasserabgeschreckt.

2. Endgewalzt bei 95o°C, wasserabgeschreckt, 1 Stunde lang bei 6oo°0 getempert.

Zerreiß- und Stößversuche wurden wie in Beispiel 6 vorgenommen; die Versuchsergebnisse werden in den Tabellen 4 und 5, unten, gezeigt. Die von einem Barren von 13/16 Inch (Ca. 34/41 cm) Durchmesser erhaltenen Vergleichswerte werden gleichfalls in · den Tafeln angegeben.

30983S/0S74

; ■ . ■ ' . ;■ ■.■■, '' ■ , '^! ■ ■ '■■ ..- 11 - ■ ■ ■' '■ ■

" .^; 'Ι " . ·'■ ' ' " ' Tabelle 4 ' .: Mechanische Eigenschaften einer 2 Inch (ca. 5 cm) Platte^ endgewalzt bei

C und wasserabgeschreckt

Behandlungs

Lage des

D 2) 3)

Oberfl. Mitte, Mitte,

,längs längs quer

HY3o

0,0 PS

Zerreiß- YersuchSisrössen

8 5

LYP

UYP

UTS (

Verh. o,o5/ 0,2 PS

LYP/ UTS;

3o 29

,5 ,1

1

fo RA

Stoß-Versuchsgrössen

j +20 U

112 ■ 37 23 ■"

4o Ji'ußJ Pfund j

°c

IShelf ener- Jgie ,

verfahren

von 13/ Stangen

16 Inch

27,o* 27,8*

3p, 4** 3o,8**

41,o 41,3

37

,6i

- Schlagarbο I Biß.Pfund bei ■■-

1

2oo+ ■

-20 +2o +4o

fib

WaB e pfund

Probestückes

Oberfl. Mitte, Mitte,

,längs längs quer

23, 24,

2

32,2

34,o

37,8

o,78 ο, 8o

o,66 o, 67

27 2o

»7J ,6

76,2 75,7

Ö O

118 . 27

-88 .

-2o +2o +4o

> 1oo ■ > 98

CR. 75o°C W-, Q.

Vergl.Werte von 13/16 Inch Q (ca. 34/41 cm) Stangen

214 2o7

36,4* 35,2:

■36,8**

42,6 41, <

o,88

31

,2

82,7

42 7 7

2oo

+ 5 +80

-88

2oo

D. 2) 3)

2oo

28,

42,4

45,2

43,9

.0,77·

o,85 0,85

73,4 57,2

2oo+

-66 .

-15 f 5 f6o

T 166 156 Ui1oo

Vergleichswerte (ca. 34/41 cm)

2o4 21o

o,98

78,7

.87 27

-65

J 216

CR. 75o°C W,Q. und ge tempert 1. Std.b.6oo C

218

2oo

* o,1 $ P.S. ** o,2 $> P.S.

- 12 Tabelle 5

Stahl S

748: Mechanische

1) Oberfl .·, längs

Eigenschaften einer 2 inch (ca. 5 cm) Platte

•wasserabgeschreckt

LYP

UYP.

UTS

Verh. o,o5/ 0, 2PS

-

LYP/ UTS

^o EL

, endgewalzt bei

9 5o0C und

+2ovC

T 0G

fib

Shelf Ener gie

2) Mitte, längs 3) Mitte, quer

Zerreiß-Versuchsgrössen

26,5*

29,o**

0,68

-

12

\o Fuß. Pfund

+2o

Fuß . Pfund

Behandlung s,-

Lage des

e von 13/16 Inch ) Stangen

HV3o

o,65jS PS

26,5*

28,8**

38,7

o,83

o,69

31,2

12

+25

+30

196

verfahren

Probestückes

24,o

38,2

o,83

33,3

$> RA

17

+25

+3o

176 ^

24,o

27,1*

29,o**

o,69

78,5

19o

+40

-35

72 V

CR. 95o°C

1) Oberfl.,längs

213

42,-2

39,4

o,91

28,4

80,6

Stoß-Versuchagrösaen

1.14

-35

-10

19o

W.Q.

2) Mitte, längs

2o3

42,9

43,o

46,6

Λ/1

C,92

22,7

Schlagarb. Fuß.Pfund η bei . ·

89 22

-1o

- 5 +40

171

3) Mitte, quer

43,4 1 <fo P. 2 % P

45,5 S. S.

46,4

-01

ο,92

28,4

80,8 :

o-c

98

- 5 +3o

- 5

mi

Yerglexchawerte von 13/16 Incl (ca. 34/41 cm) Stangen

2o6

48,2

29,8

74,9

11

- 2

cn cn CX)

100

CR. 95o°C

229

* O1 ** 0.

75,9

7

W. Q. und ge tempert 1 Std.b.6oo C

228

74,9

6

Vergleichweri (ca. 34/££1 ce 0 OO CO Ca> στ

261

I60

O at -j r»

13o

55 12

63

Eine optische MikroakopuntersUchung der Stahlsorten von Beispiel 6 und 8 nach ihrer Wärmebehandlung ergab, dass im Bereich nahe der Plattenoberflache eine teilweise Umwandlung in Ferrit entlang den Austenitkorngrenzen eingetreten war» Beim Stahl S 743 (endgewalzt bei 75o°C) waren einige Umwandlungen in Ferrit entlang der Oberfläche eingetreten, die eine Ferritsehicht von einigen Tausendstel Inch Dicke bildeten. In allen Fällen hatte sich die.' Hauptmasse der Platten in bainitischen Ferrit umgewandelt.

Eine Untersuchung mit einem Elektronenmikroskop ergab, ',dass in den meisten Fällen Zementit entlang der Korngrenze der JTerritplatten ausgefallen war. .

Der nach Beispiel 8 vorgenommene letzte Walzvorgang bei 75o°C führte zu einigen Umwandlungen vor der Wasserabschreckung, da die Ao-T Temperatur'dieser Stahlsorten mit etwa 78o - 79o^QC berechnet worden war. Daher wurde bei den Platten, die bei diesen niedrigen Temperaturen gewalzt worden waren, eine Schicht poly- " gonischer Ferrite beobachtet. Jedoch zeigte das Innere dieser Platten die gewöhnliche nadeiförmige Ferritstruktur, und es kann daher angenommen werden,, dass nur die Plattenoberfläche einer Temperatur von ungefähr 75o°C ausgesetzt worden war und dass das Innere der Platte sich in einer Temperatur über der Ac, Temperatur zum Zeitpunkt der Wasserabschreekung befand. Die Ferritschicht war zu dünn* um eine Wirkung auf die mechanischen Eigenschaften des Stahls ausüben zu können.

Das Mangan hat die neigung in die Zementitstruktur einzudringen. ( (FeMn)-zG) und eine Verringerung des Löslichkeitsgleiehgewiehts von Kohlenstoff im Ferrit zu bewirken. Das bedeutet, dass ein grösserer Volumenanteil an Ausscheidung in den Ferritgrenzen und ein Anwachsen des Widerstandes gegen die Vergröberung der Aus-Scheidungen während der anaehlieaaenden Wärmebehandlung eintreten.

- .14 -

Daher haben ein wachsender Mängangehalt und schnelles Abkühlen gegensätzliche Wirkungen auf die Höhe des Kohlenstoffverbleibens in fester Lösung.

Beispiel 9

Acht Stahllegierungen mit der in Tabelle 6, unten, aufgezeigten Zusammensetzung wurden in Barren geschmolzen, die in Stangen mit 13/16 Inch (Ga. 34/41 cm) Durchmesser nach einem vorherbestimmten Walzprogramm ausgewalzt wurden. Die angestrebten Temperaturen für den letzten Walzvorgang betrugen 75o°C und 95o°G, und in allen Fällen betrug die Temperatur der Stangen vor dem letzten Durchgang innerhalb + 15°C der gewünschten Temperatur.

Tabelle 6
Analyse der Stahlsorten (in Gewichtsprozenten)

Stahl-Nr.	c-	Mn	V	N
V 31	ofo95	1,97	o,15	o,o26
Y 32	o, 1o	1,93	o,16	o,oo6
V 33	o,o85	1,51	0,16	ο, ο 27
V 34	o,o85	1,54	0,16	ο, oo8
Y 35	o,o5	1,93	o,16	o,o24
V 36	o,o22	2,1o	o,16	o,oo7
Y 37	o,o45	1,46	o,16	o,o23
V 38	o,o23	1,51	o,15	o,oo7

Die einzelnen Stangen wurden folgenden Wärmebehandlungen ausgesetzt:

3 Ö 9 8 3 S / O S 7 Λ

1. Endgewalzt bei 95o°C, wasserabgeschreekt.

2. Endgewalzt bei 95Q⁰Qi wasserabgeschreckt, 4 Stunden lang bei 55o°C getemperte

3· Endgewalzt bei 95o C ölabgeschreckt.

4. Endgewalzt bei 95° C$ ölabgeschreckt, 1 Stunde lang bei 55o C getempert«

5. Endgewalzt bei 75o°C, wasserabgeschreckt.

6. Endgewalzt bei 75o C, wasserabgeschreckt, 4 Stunden lang bei 55o°C getempert₀

7ο Endgewalzt bei .75-O⁰C.,, ölabgeschfeckt, 1 Stunde lang bei 55o°C getempert.

Zerreiß- und Charpy-Stoßversuehe wurden an allen Probestücken nach der Wärmebehandlung vorgenommene Die Yersuchsergebnisse
sind in-den Tabellen 7 - 14 angegeben. Ausserdem wurden Strukturunter sue hung en angestellt, die ebenfalls weiter unten diskutiert sind. ' ., '
(Abkürzungen in den Tabellen siehe Legende zu Tabelle 1.)

Tabelle Die Auswirkungen verschiedener Behandlungen des Stahles Y 31 auf aeine mechanischen Eigenschaften

3ehandlungs-	V 3o	LYP	o*	Zerreiß-Versuchsgrössen	UTS	LYP/l UTS	0,0 PB	%	o,o5/ PS	,EL	49,o	T 0C	Stoß-Versuchsgrössen	+'2 ο	+ 6o	Schlagarbeit Fuß.Pfund bei	4o°C	Shelf energie
rerfahren '			8*	UYP					0,2	16,3	62,3	4o Fuß. Pfund		O	+ 8o	O0C		Fuße Pfund
		41,	8*	48,2**	68,4	o,6o	34,	1	o',71	22,0	67,7	+ 5o		+ 1o	1-Ü+60	25-	-	> 5o
l.R. bei 95o C W.Q.	297	56,	4*	58,2**	61,9	o,92	55,	O	o,94		66,7	+ 75		-7o	-	24	_	> 5o
l.R.bei 95o°C /.Qo und ge>- iempert 4 Std )ei 55o°C.	296	3o,	3*	36,8**	54,2	o,57	25,	O	o,68	22,0	63,5	+ 3o	-6o	>-5o	30	-	>74
l.R.bei 95ouC	298	48,	5	48,5	52,5	o,92	48,	4		22,ο	69,o	U	-7o	-15	15	60	92 J:
!.R.bei 95o°C >.Qo und ge- ;empert 1 Std >ei 55o 0	32o	35,	8*	43,6**	67,2	o,53	29,	6	o,68	28,4	71,8	- 65	-75	*>-2o	80	5o	I00
i.R.bei 75o°C i.Q.	3o7	52,	9	53,1	56,o	o,94	-,		~1	27,7	72,6	- 6o		9o	60	12o
i.R.bei 75o°C \Q. und ge- iempert 4 Std >ei 55o°C	283	29,	35,4**	55,8	o,53	24,	8	o,7o	3o,5		U 8o	loo	9o	14o
.Robei 75o°C	27o	46,	49,6	51,o	o,92			„1		- 78	132		136
.R.bei 75o°C .Q. und ge- empert 1 Std ei 55o C	262

INSPECTED

* o,1 % P.S. ** 0,2 fa P.S,

Charpy-Stoßabergangstemperatur (T₀ ) in ⁰C

Ί L 9 O / S € 86 O ε

Tabelle 8

bei 95oQC

55owC

55ovß

55o C

55o "fr .

IV3o

LYP

Zerreiß-7er uchsgrö ssen

UTS

LYP/

ο, ο 5%

■

t des

o,

ob/

Stahles

7

V

,9

32 auf

seine mechanischen

Pfund

15fof ib

Ei

genschaften

Schlagärbeit

Prund bei

-

116

Shelf·

Die Auswirkungen verschiedener Behandlungen

bei 95o°C

,bei 7So-0G

.bei 75o°C

UYP

UTS

PS

L

PS

Stoß-Versuehsgrössen

Fuße

Energie Pußopfund

handlungs-

bei 95ο C

> r\

, Ca?

o»

2

6

foEA.

, 4

T

0G

-28

-5 ο

0° C

. 115

rfahren

und ge-

bei 95o°C

,bei 75o°C

,bei 1FSo0C

?V

C '.' " ■

1oo

mpert„4 Std.

und ge-

, und ge-

, und"ge-

45,8*

76,1

ο, 6o

36,

0,

67

+4o

+25

5o^fib

7o

i

mpertn1 Std.

:mpert„4 Std

mpert^^Std

328

54,

8

115

E.

E.

i

A

54,7*

58,8

0,93

53·,

0,

94

17,

2

65

,9

-2o

11

Io

a.

Q.

E,

E

275

,.-

55,

E.

E.

Q<

Q

25,

0

67

,9

-1o5

-too

+5o

5'

Q.

Q.

B.

E

0

142

Q.

Q

28,4*

53,7

o,53

23,

o,

68

- 78

- 75

12o

252

33,

-

16o a,

41,6.

46,3

ρ ,9o

-

31,

7

73

,0

-5o

1-6 ο

229

44,

34,

3

74

,1

- 8o

- 9o

MB

2

118

36,3*

66,6

o,55

29,

0,

66

-55

- 6o

116

321

44,

145

48,8

52,6

o,93

-

.am

22,

4

71

,9

-7o

145

268

49,

26,

2

74

,8

+12

+ 1o

-45

,3

147

■

29,8*

4g, 4

o,74

29

0,

96

- 5

- 5 .

■2.0-

2o6

3o,

14o

34,2

4o,8

o,84

-

.Nl

28,

75

+18

93

2o5

35,

.S.

31,

72

+25

-4o°G

tn cn

*

•0,1

$ P

,So

Gharpy-StOßübergangsteraperatur (Tn ) in

OO

OftlGlNAi.INSPECTED

o, 2

1° P

35 ·

cn . · ■■'■

__

0C

11 ο

7**

1oo

8**

7

O**

3

4**

O

Tabelle 9 Die Auswirkungen verschiedener Behandlungen des Stahls V 33 auf seine mechanischen Eigenschaften

handlungs-

HY36

LYP

Zerre

ß-Versuehsgrössen

LYP/

0,05^

o,o5/

#EL

9έΗΑ

Stoß-Yersiichsgrössen

4o Fuß.

0C

5ofafib

Schlagarbeit

- 400C

Shelf

I

112

rfahren

UYP

UTS

UTS

PS

PS

Pfund

Fuß.Pfund bei

Energie

127 -K

o,2

5%fib

25

Fuß.

CK g

>67

- 5

+ 2o

0° C

Pfund

I

—

R.bei 95o°C

34,o*

0,57

27,6

0,68

2o,6

62,o

+ 45

- 3o

+ 55

5o

> 91

143

Q. .o

286

40,4**

59,5

*

R.bei 95o C

54, H*

o,92

53,8

o,98

22,7

62,3

+ 4o

9

1o2

168

Q. und ge-

276

55,o**

59,o

12o

mpert_4 Std.

- 9o

- 60

i 55o°C

9o

R.bei 95o°C

33,o*

o,56

29,4

o,83

31,2

73,9

- 88

- 9o .,

—

140

161

Q·

266

35,5**

58,5

R.bei 95o°C

48,8

o,94

-

-

31,3

74,6

- 80

127

3. und ge-

236 .

52,4

52,o

1o

mpert 1 Std

+ 2o

+ 4o

i 55o°C

-

R.bei 75o°C

29,4*

o,58

23,7

0,66

26,3

69,3

+ 60

+ 15

+ 100

60

235

35,7**

5o,8

a-bei 75o°C

52,2

o,93

-

-

26,3

64,7

+ 60

18

130

2. und ge-

282

-

56,4

- 7o

- 55

npertrt4 Std i 55o°C

14o

a.bei 75o°C

25,8*

o,51

22,o

o,75

31,2

72,6

- 82

" 7o

- 75

Ho

% * r\

242

29,3**

5o,4

J.bei 75o°C

41,6

o,9o

-

-

36,2

75,9

- 80

168

2. und ge-

223

44,8

46,3

apert 1 Std

ι 55o C

ORiGINAL INSPECTED

* o,1 $ P.S. ** o,2 ^σ/ο P.S.

Charpy-Stoßübergangstemperatur (T ) in ⁰C

cn cn OO

cn

S079€860

- 19 Tabelle. 1o

1^ "■ ■' : Die

Auswirkungen verschiedener

I.YP

Behandlungen des

Stahls V 34 «

Zerreiß-Versuchsgröasen

UYP

UTS

LYP/

o,o 5%

ο ,o5/

%EL

^RA

. ■ ■

T

a.uf seine mechanischen

Eigenschaften

-

-To

Schlagarbeit

■ ■

Shelf

ehandlungs-

iV3o

UTS

PS

PS

, , Q

Stoß-Yersuchsgrössen

Fuß.Pfund bei .

-4o°C

Energie

■erf ahren

o,2

T-'

40 /Ji1UJa *

-62

Fuß.Pfund

Pfund "

0° C

2o

35,2*

42,4**

59,o

o,6o

29,6

o,7o

22,7

64,1

"^ofoTT. b

1o1

1

- 5

44·

—

..R.bei 95o°C

295

44,4*

45,4**

5o,6

o, 88

43,8'

o,9.7

24,1

To, 4

-5o

126 -

r.Q- , ο

■ +1 ο

-3o

+ 5

2o

.R,. bei 95o C

229

-72

r.Q. und ge~

+ 5

+3o

2o

empert 4 Std

29,o*

33,8**

46,9

0,62"

24,3

o,72

26,3

75,1

144

iei 55o°C

+ 5

25

_

/.R.be-i 95o°C

234

38,4

38,5*f

44,6

ο, 86

38,2

0,99

27,7

74,4

148 *-

1 > Q. ο

0

-Io

+ 1o

4o

■ ' ' . *-»

.Robei 95o C

193

>.Q. und ge-

O

+3o

134

empert 1 Std

37,1*

4o,2**

57,3

0,65

34,6

o,86

27,o

72,6

134

iei 55o C

-88 ·

134

155

.R.bei 75o°C

2.67

42,2

43,1

46,8

o,9o

-

-

27,7

76,2

153

r.Q. . o

-68

-9o

153

.R.bei 75o C

2o9

r.Q, und ge-

-68

J2o

empert_4 Std

24,o*

28,8**

46,3

o,52

19,6

o,68

33,3

74,1

■ 147

ei 55o°C

-8o

135

15o

.Rebel 75o°C

222

36,o

39,o

4o,9

o,88

-

34,8

78,5

173

• Q. o

-72

- 75

173

.R.bei 75o C

231

.Q. und ge-

-72

empert 1 Std

ei55o°C

'ORIGINAL INSPECTED

ο,Ί io p.s.

o,2 fi P.S.

Charpy-Stoßübergangstemperatür (T ■) in

cn cn 00

- 2o -

Tabelle

Auswirkungen verschiedener Behandlungen des

HV3o

LYP

Z erreiß-Versuchst

UTS

LYP/

rösser

Stahls V 3_5 auf ί

L

o,o5/

# EL

Ji RA

3eine mechanischen Eigenschaften

Stoß-Versuchsgrössen

5o?6fit

3chlagarbeit

-4o°C

t

Behandlungs

UYP

UTS

o,o5#

PS

°P

Fuß.Pfund bei.

0 ι

verfahren

PS

o,2

15

Shel

Tc

ί 5$f ib

+5o

O0C

Ener

0 Fuß.

-

gie

3.4,4*

58,4

o,59

o,69

24,8

67,4

Pfund1

+55

31

Puß.:

C.R.bei 95o°C

299

41,o4**

28,4

-1o

W.Q0

55,6*

59,84

o,93

o,96

23,4

64,7

+2o

17

98

C.Robei 95o°C

3o5

56,56**

54,4

+3o

1o

W.Q. und ge

+45'

+1o

> 79

tempert 4 Std

1o

bei 55o°C

28,96*

48,48

o,6o

o,71

27,7

76,5

+2o

58

CoR.bei 95o°C

263

34,oo**

24,24

— 5

O.Q. .

48,48*

53,76

o,9o

o,99

27,o

75,4

- 5

9

139

CoR.bei 95o C

275

48,8 **

48,32

+1o

Ho

O οQ. und ge

+1o

-75

>1o5

tempert 1 Std

25

bei 5£o C

33,6 *

57,6o

o,58

o,75

26,3

73,4

+40

12o

CoR.bei 75o°C

289

38,96**

29,2o

-80

W.Q.

52,4

55,2o

o,95

-

26,4

72,o

-95

46

132

C.R.bei 75o C

277

54,48 '

-

-3o

75 ,

WoQ. und ge-

-3o

-3o

131

tempert-4 Std

5o

bei 55o O

27,84*

49,84

o,56

o,74

27,7

71,8

-1o

167

C.R.bei 75o°C

251

32,o8**

23,6o

-7o

O.Q.

45,84

49,67

o,92

—

29,8

69,3

-55

80

167

C.R.bei 75o O

251

49,6

-

-55

OoQo und ge

-55

1o9

tempert 1 Std

bei 55o C

OFUGlNAL

# o,1 % P.S. ** o,2 Ji P.S.

Charpy-Stoßübergangstemperatur (T„ ) in ⁰C

cn OO

Tabelle 12

" ' Bi-e Au 's wi r'kung. e η

H¥3.o

LYP -j

ve rs c hie d ener

I

Behandlungen

96

EYP/

Ö,C

■

21

a

.S*

48

O1

des

O

a

O

4

O

,·2

Stahls Y 36 auf

8

io RA

4ό Fa

seine mechanischen

Eigenschaften js. .

-

η 0G

5o^fib

Schlagarbeit !Shelf

Pfund.bei

Ener

' t

»hanälungs-

j

. .Zerre:

I

Lß^VersuOhagrö ssen

8

uns

P£

.S.

2

Pfund

Stoß-Tersuchsgrössen

Puß.

gie Fuß.

189 «a

^rfHnren

I

UYP

1

USS

057

0G

-4ofc

Pfund

j

PS

O

i° EL·

■-' 68

- 68

O0C

32,00**

■ι

~· 33

+ 15/·

174

28,164

36, 4o

56

ο ρ66

,24,

,64

2

78,5

-.■25

155

183 <

19o.

.E.bei 95q°C.

214

36,Ί4

Q5 89

77,4

15o

,196

·%..;..,^..·;.0,,

2o8

12,

76

■Β

2

.Q. und ge-

■ !

; ■■ '. I

4o,

O

,74

29,

- 78

- 7o

äfflperto4 Std

'

27,84**

31,

•

195

äi 55° C

24,24*

1

o,63

■2o'.

ο*

81,2

..- 8ο

-5o

19o'

2o1

Ö ail·,Del yyjO \j.

197

33,6o

44

»44.

3

32,64:

-38,

64

os82

2

So ,4

17o

216 .

,;E..bei 95o Q

192

31,

»Q,. und ge.-1

39,

,85

-118

-118

empertf-1 Std

3o,o8**

31,

- 68

- 68

ei 55o°G

27,52*!

37,52 ■

32

o,66

25

,04

8

8ο, 8

19o

■_, . „ ■ o_ ,,S.,b:ei 75o C

2o9

34,8 ·

o,9o

81,5

18o

.,Q. Q.■■_'

194

41,

72

3

..Qo und ge-

38,

,82

33,

-1ο2

-1o2 ■

empert_4 Std

25,76**

31,

ei 55o C

23,28*

O,

o,61

82,7

- 78

- 78

2 oö

.E.bei 75o°C

19o

33,6o

o,

31,o4

38,

o,89

83,9

21o

,Eobei 75o°G

176

41,

.,Q. und ge-

34,

empert 1 Std

1. ^P

38,

Gharpy-stoßübergangstemperatur (Te

i74

ei 55o C

OfHGiNAL fMSPECTEO

2 ?έ Ρ

12

*

15%fib

**

- 68

15o

- 3o

15o

-' 80.

185

- So

17o

-118

2oo

- 68

18o

-1o2

- 78

Die Auswirkungen verschiedener Behandlungen des, Stahls	ehandlungs-	HY5o	LYP	Z err ei ßr-Yer suchsgrö s s en	UYP	UTS	LYP/	0,0596	0,05/	#EL	^RA	V 57 auf seine	mechanischer	4oFuß.	15%fib	5o?&fib	Schlagarbeit	Mo0C	Shelf	159	t
erfahren					UTS	PS	PS			L Eigenschaften	Pfund			Fuß.Pfund bei		Energie
							o,2			Stoß-Yersuchsgrössen					28	Fuß.	146
										m C	-55	Mo	-9C25	O0C		Pfund
										1C					Ίο
.R.bei 95o°C		5o,16*	54,64**	49,56	o,61	26,24	o,76	27,o	75,9	0	0	+ Io	156		> 156
.Q. o	255															166
.R.bei 95oQC		5o,oo	5o,52	52,96	o,94	—	—	26,5	71,5				41		125
.Q. und ge-	276													15		. 198
empert 4 Std										-25	-2o	+1o
ei 5500C														2o
.R.bei 95o°C		26,76*	51,56**	45,84	o,59	22,4o	o,71	27,7	75,4	-2o	-15	0	64		> 121
»Q«	226
.R.bei 95o°C		42,4	45,84	47,52	o,89	-	—	29,1	74,1				I06		149 '
•Q* und ge-	247													loo	Jh
empert 1 Std										-7o	-7o	-65			W
ei 55o C														2o
.R.bei 75o°C		5o,4*	54,,24**	51,2	o,59	27,84	o,81	55,5	75,9	-28	-5o	0	15o
»:Q.	256
.R„bei 75o°C		45,76	48,72 ·	49,28	o,95	—	-	55,5	74,1				82
.Q* und ge-	257													9o
empert-4 Std										-45	-45	-55
ei 5500C														15
.Robei 75o°C		27,84*	51,56**	47,6o	o,58	24,00	o,77	55,5	75,1	-28	-28	-28	140
-Q. o	256
.R.bei 75o°C		59,2o	45,2o	45,84	o,89	—	-	55,5	76,9				I80
.Q, und ge-	252
empert 1 Std
ei ^o C

* 0,1 <$> P.S₀ ** o,2 % P.S₀

Charpy-Stoßübergangstemperatur (T ) in ⁰C

■ -·23.- '■.

Tabelle

———~

Die

Auswirkungen verschiedener Behandlungen des Stahls

LYP

Zerreiß-Yersuehagröasen

UYP

UTS

LYP/

ο, ο 5fo

o9oVpS

$EL

V 38 auf seine mechanischen Eigenschaften

: T '

Stoß-Yersuchsgrössen

; :' ■■;.■■.■

Schlagarbeit

und be

-

13o

Shelf

: 216

Behandlungs

HY3o

UTS

PS

o,2

c

0C '

Fuß.Pf

Ener-,

verfahren·

$RA

ο Fuß.

5o^fib

-4o°C

Io

gie Püß,

216

.■ ■ ,ν'..

Pfund

15/ofib

■ ■. ■ ,

O0C

Pfund

18o

26,64*

29,28**

40 ,oo

o,67

24, 4o

0,83

3o,5

- 58

-.: 58

191

195 -

CoR.bei 95o°C

- 58

13o

185

216

W,.-Q. ■■■■ ■-. o

2o8

32,8o

33,76

37,12

0,88

-

33,3

75,4

- 63

-4o

19o

-2o 3

CoR.bei 95o C

- 63

,21o ■

216

W.Q. und ge

193

81,7

tempert 4 Std

bei 55o C

22,oo*

24,56**

35,96

0,61

19,68

ο,8c

34,8

- 48 ..

- 4o

2oo

2o8

C-. R. bei 95O0C

■ ■ ν

- 48

2oo

O.Q. . o

188

27,20

29,60

33,o4

o,82

-

-.

36,9

82,5

= 38

- 38

2oo

216 '

C.Robei 95o C

> 38

216

**

O.Qο und ge

171

82,7

tempert 1 Std

bei 55o C

25,6o*

27,2o**

39,2o

o,65

24,32

o,89

29,8o

- 85

- 85

215

CR. bei 75o°C

-' 85

W.Q. o

194

31 ,-2o.

.33,6ο1

35,36

o,88

—

39,o

Sb,8

- 85

- 8o

216

C.Robei 75b C

- 85

W.Qc und ge

179

83,5

-

tempert 4 Std

bei 55o°C

21,2o*

22,88**

34,52

0,61

19,36

ο ,85

36,9

—1o5

-Ipo

21 ο

C.R.bei 75o°C

-1o5

OoQ. "

174

27,52

29,28 '

32,oo

o,86

-

■ .—■'.

42,5

32,o

- 92

- 85

216

CoR.bei 75o°C

- 9o

O.Q. und ge

151

34,3

tempert 1 Std

bei 55o C

ORIGINAL !NSPECTED

* o,i $ p.s.

** o,2 # P.S.

ίΦ_'^ in ⁰H

Stahllegierungen mit niedrigem Kohlenstoffgehalt(V 35 - V38)

Während der Untersuchungen der mechanischen Eigenschaften der Stahllegierungen wurde festgestellt, dass in beinahe allen Fällen, in denen das Material eine Prüffestigkeit gemäss den Abkühlungsbedingungen aufwies, das Tempern bei 55o°C den Fließpunkt beeinflußte. Die Tabellen zeigen, daß in einigen Fällen ein Fließpunkt von grosser als 45 t.s.i· = englische Tonnen/

2 2

Inch (7o87,o kg/cm ) mit einer Stoßübergangstemperatür (T„)

unter Null verbunden war. Besonders gute Eigenschaften wurden beim Tempern des Stahles Y 35 mit hohem Mn- und N-Gehalt nach einer Wasserabschreekung bei 75o°C (LYP 52 t.s.i = englische Tonnen/Inch entsprechend 8189,4 kg/cm mit T_ von'-3o C) erreicht,

Nach dem Abschrecken bei 95o°C weisen die Stahllegierungen mit hohen Stickstoffgehalten (V35 und V37) eine nadeiförmige Feinkornstruktur auf, wo hingegen die bei 75o°C abgeschreckten Stahllegierungen eine polygonale Ferritstruktur zeigten, die damit erkennen ließen, dass die Umbildung vor dem Abschrecken abgeschlossen worden war, d.h. die T—^ Λ Umbildung war während des Y/alzens abgeschlossen. Die in Öl abgeschreckten Probestücke (O.Q.) wiesen eine dichtere Kornstruktur auf als die in Wasser abgeschreckten (W.Q.T·

Die in den Tabellen angegebenen Resultate zeigen auch, dass, verglichen mit den in Öl abgeschreckten Probestücken, die in Wasser abgeschreckten Probestücke im allgemeinen eine höhere Festigkeit aber tiefere Umwandlungstemperaturen aufwiesen«. Diese Wirkung wurde durch anschliessendes Härten bei 55o°C .erhalten. Dabei kann dieses Verhalten mit der lichtoptischen Feinstruktur in Wechselbeziehung stehen, da die von 95o°C in Wasser abgeschreckten Probestücke im allgemeinen eine nadeiförmigere Kornstruktur aufwiesen als die entsprechenden in Öl abgeschreckten Probestücke. 309835/0574

Obgleich Strukturunterschiede mit dem lichtoptischen Mikroskop zwischen in Öl und Wasser abgeschreckten Probestücken einerseits und bei 95ö°C und 75o°G abgeschreckten Probestücken andererseits aufgedeckt werden konnten, ließen sich die feineren Einzelheiten dieser Strukturunterschiede und die durch Tempern herbeigeführten Veränderungen nur mit einem Elektronenmikroskop beobachten*

Bei einer Untersuchung mit einem, Elektronenmikroskop wurde ein feiner Ausfall an Vanadium-Kohlenstoffnitrid in allen Probestücken beobachtet. Dabei konnten zwei deutlich unterschiedliche Strukturtendenzen erkannt werden:

a) Die; in Öl abgeschreckten Probestücke enthiäten einen leicht höheren Volumenbruchteil an Ausscheidung als die entsprechenden in Wasser abg es chi* eckt en Probestücke. Das war .zu erwärmen, da der langsamere Absehreckvorgang das Wachstum der Eärbonitridphase länger begünstigt.

b) Die bei 75ö°0 abgeschreckten Probestücke wiesen eine beachtlich grössere Dichtigkeit an Vanadium-Kohlenstoffhitriden auf als die bei 95o⁰O abgesehreckten. Das war.ebenfalls zu erwarten, da die niedrigere feste Löslichkeit bei der niedrigeren Endtemperatur zur AusScheidung eines grösseren Volumenanteils an liegierungselement en führt. Auch die niedrigere feste Iiöslichkeit von V(ON) in X-Eisen (vergl. mit der in T-Eisen) führt zu wachsendem Ausfall im Ferrit bereich ■.

Das Ausscheidungsvölumen wurde nicht innerhalb der nachweisbaren Grenzen durch die Veränderungen in der chemischen Zusammensetzung beeinflusst.

35/0 57

Tempern vermehrt den Volumenanteil der Metallegierungs-Kohlenstoffnitride. Der vermehrte Volumenanteil der Ausscheidungen und ihre feine Verteilung innerhalb der Ferritkb'rner erklärt das grosse Anwachsen der Fliessfestigkeit' durch das Tempern (siehe Tabelle 13). In diesem Fall verursacht das Tempern ein dichteres Ausscheiden entlang der Ferritkorngrenzen, was zu einer Verringerung in der biegsamen/brüchigen Stoßübergangstemperatur führt.

Stahllegierungen mit hohem Kohlenstoffgehalt (V31 - V34)

Mit einer Ausnahme wiesen die Probestücke einen entsprechenden Fließpunkt nach dem Tempern bei 55o°C auf, wobei die Ausnahme sich an solchen Probestücken zeigte, die nach dem letzten Walzvorgang bei 95o G in Wasser abgeschreckt worden waren, wo selbst nach 4 Stunden bei 55o°C die Versuchsstücke noch immer kein Anzeichen eines entsprechenden Fließpunktes erkennen ließen. Es ist zu beachten, daß das Abschrecken bei 95o°C mit einem (annähernd) o,1 io Kohlenstoffgehalt zu einer Bildung von Martensit führt, und ein Tempern bei 55o°C nicht ausreicht, um zu einem Karbid + Ferrit-Aggregat zu führen, das einen entsprechenden Fliesspunkt aufweisen würde.

Im allgemeinen waren die in Wasser abgeschreckten Probestücke gegenüber den entsprechenden in Öl abgeschreckten Probestücken an Festigkeit über- und an Zähigkeit unterlegen. Diese Besonderheit zeigte sich nach dem Tempern. Auch die schlechtere Wirkung auf die Stoßübergangstemperatur war bei den in Öl abgeschreckten Probestücken nicht so ausgeprägt.

Die Unterschiede zwischen Probestücken, die bei 95o°C und bei 75o°C abgeschreckt wurden, waren also jenen ähnlich, die für die Stahllegierungen mit niedrigen Kohlenstoffanteilen angegeben sind.

3098 3 S/057k

Die bel· 95o°G -abgesehreckten Probestücke waren im allgemeinen fester als die entsprechenden bei 75o°C abgeschreckten. Nur die bei 95o°C abgeschreckten Probestücke hatten ihre Stoßübergangstemperatur durch Tempern nachteilig verändert (auch Probestück V33 - Tabelle.9 ist eine Ausnahme).

Beispiel 1q

Zwei Stahllegierungen mit der in Tabelle 15, unten, angegebenen Zusammensetzung wurden unter Vakuum zu Barren geschmolzen. Die Barren wurden zu Stangen mit 13/16 Inch (ca. 34/41 cm) Durchmesser wie in Beispiel 9 gewalzt.

Tabelle 15

Analyse der Stahlsorten (in Gewichtsprozenten)

Stahl-Nr,

	C	1	Mn	O	V	O	N
O	,02	1	,52	O	,16	O	,o27
0	,1o	,52	,16	,024-

Si

V 3o

V 39

o,75 0,72

Die Versuchsstangen wurden folgenden Wärmebehandlungen unterzogen: ·

1, 2,

4· 5.

Endgewalzt bei 75o C, wässerabgeschreckt. Endgewalzt bei 75o°0, wasserabgesehreckt,

o,

1 Stunde lang bei 55o C getempert.

3. Endgewalzt bei 75o C, wasserabgeschreckt,

1 Stunde lang bei 675.C getemperte Endgewalzt bei 9-5o°'C, ölabgeschreckt.

o,

Endgewalzt bei 95o C, ölabgeschreckt, 1 Stunde lang bei 55o°C getemperte

30983B7057A

6. Endgewalzt bei 95o°C, ölabge"schreckt, 1 Stunde lang bei 675⁰C getempert.

7. Endgewalzt bei 75o°C, ölabgeschreckt.

8. Endgewalzt bei 75o°C, ölabgeschreckt, 1 Stunde lang bei 55o°C getempert.

9. Endgewalzt bei 75o°C, ölabgeschreckt, 1 Stunde lang bei 675°C getempert.

Zerreiß- und Charpy-Stoßversuche wurden an den Versuchsstangen nach der Wärmebehandlung vorgenommen. Die Versuchsergebnisse sind in Tabelle 16 und 17» unten, angegeben. Strukturuntersuchungen wurden ebenfalls durchgeführt und weiter unten diskutierte

3V&/0

_ 29 Tabelle 16

Die	Auswirkungen verschiedener Behandlungen des	W	Std	HV3o	LYP	UYP	UTS'	LYP/	,36	O9O	■	ο,	Stahls	/oEL	76	5o i	3,uf seine	1	mechanischen	•	-125	5o%fib	Schlagarbeit	r\ ■■	6-> 4>.
ehandlungsver-	W	.Q·					TJTS		PS		PS							. Eigenschafter			Puß^Pfund b.	-4o°G	\
ahren	1	Std						S93		0,	05/		7o		φ		Stoß-Versuchsgrössen <	-13o	■- 3o		77 .	Shelf
	W							,92					81		1C		0C			O0C		Ener
	1	.Q.		39,2*	35S	51,84	0		27	O5	2	31,2			4o Fuße			-13o	-+ 5o	169	22	gie
		.Q. Std	261												Pfund		5^f ib		- 98		2o4	Fuß.Pf
eR.95o°C	0			47,2	49,	So9 72	0	$6o			77	33,3	74	,6-	- 62					43		169
.R,95o C	0 1	oQo	268'	37,6	4o,	4o996	0	,89"				33*3	7o				- 60			216
etemgert		Std	227											,4	«.5			-+ 5o		5	127 . '
]r.95ooC	0	.Q.						,89					79	,3-	- 98		- to	+ 60		_	- 216
etempert	1	„Q.		3o, 08·*	34	5o,o8	0		25,	O5		31,9					-.98		45
ei 675 C	W	Std	256	44,o	45,	49.,26	0	,69				3o, 5	79					-■60'	35	142
.R.950.0C	W	.Q.	258								73			,1	- 15						149
etempert	1	Std		■39,2	42,	44,o	0	,'9o				31,9	77	,6	+ Io		- 1.0	—.30	195	75	> 113
ei 5 5ο" C	W	»Q.	237					,92	-				81				+ Io
.R.95o C	1	.Q.		:3ο1,4*	31,	44,16	0		29,	O,		33,3		»1	- 72			- 9,0	179	139	195
etempert ei 675 C	0	Std	252					.76					80				- 7o	- 9o		204
oR.75o°0	0			4o,o	43,	44 ,.64	O		am		91	33,3		,4.	■- 98				173		179
.Rp75o°C	1	oQ.	252	37,6	38,	40,8	O	,87	as=			36,9	83				- 9o	-I00	216	19o
etempert ei 55o°C		Std	244											,8	- 98						>173
eRe75o°C	0		3o, 4*	31,	41,o4	0	,9o	28,	O5		36,9	84	.7	-too		- 95	-13o	193	2o9	216 ,
etempert ex 675 C	1	217														-95
.R.75oüC			33,28	34»	38,16	O	es		88	39,o	S8	-.125		-13o	216	216	193
•R.7So0C		213
etempert			34,4	36,	38,24	O	M			4o,4	S8	-Ho	2.13	216
ei 55o°C		194
.R„75o C				Zerreiß-Versuchsgrössen		59ε			,1	-Ho	216
etempert ei 675 C
		,2
	28**
04
24
	25
, 4**
2
24
	2
84**
92
96
	O
6o**
	■
28
72

ORIGINAL INSPECTED

* o,1 ■$ P.So
** 0,2-jC P.S.

Charpy-Stoßübergangstemperatur.(T„ ) in C

Tabelle Die Auswirkungen verschiedener Behandlungen des Stahls V 39 auf seine mechanischen Eigenschaften

Behandlungsver

V3o

LYP

Zerreiß-Verauchsgrössen

UYP

UTS

LYP/

o,o5#

,05/

/oEL

I

<f»3A

.Stoßversuchsgrös

-

- 1o

"C

5o%fib

en

-4o°C

G

fahren

UTS

PS

PS

5%fib

-

Shelf

,2

- 9o

+ 6o

Schlagarbeit

Ener

•o Fuß ο

O

Fuß.Pfund b.

-

gie

41,6o*

48,56**

73,92

o,56

33,6c

o,79

19,1

4o,8

Pfund

- 93

+ 8o

FußcPf

C.E.95o"c W.Q.

355

+ 1oo

+ 1o

O0C

165

4o

O.E.95o°0 W.Qc ge

58,88

59,2o

63,68

o,92

22,7

55,8

- 95

2o

tempert 1 Std

344

+ 7o

-1oo

17 .

> 52

bei 55o°C

38,4o

4o,48

44,o

o,87

3o,5

79,1

+ 6o

16

C.E.95o°C W.Q.

219

-1o5

- 2o

186

Etetempert 1 Std bei 675 C

33,12*

38,96**

62,16

o,53

27,6o

o,71

27,ο

52,5

+ 4o

186

145

C.E.95o"C O.Q.

297

+ 4o

O

- 8o

^ 64

p.E.95o°C O.Q.

52,96

53,24

58,56

o,91

—

25,6

57,2

- 9o

27

35

getempert 1 Std bei 55o°C

293

43,o4

45,6o

48,64

o,88

-

31,9

72,6

+ 7o

- 2o

>65

p.E.95o°C O.Q.

23o

- 9o

- 7o

23

4o

161

getempert 1 Std bei 6750C

34,32*

4o,64*

69,2o

o,5o

28,8o

o,71

18,4

57,5

- 1o

161

187

b.E.75o"C W.Q.

396

- 38

- 9o

-11ο

-.71

b.E.750 C W.Q.

52,5

53,92

57,36

o,92

—

31,9

65,9

-115

71

betempert 1 Std bei 55o„C

287

36,32

38,32

41,44

o, 88

-

37,6

79,7

- 4o

3o

134

B.E.75o°C W.Q.

215

-115

+ 1o

97

2o2

betempert 1 Std

- 3o

2o2

121

fei 6750C

26,o8*

31,36**

59,76

o,44

21,12

o,67

31,2

57,5

•ο- 7ο

b.E.75o"C O.Q.

278

- 9o

164

113

B.E.750 C O.Q«

43,6o

47,o4

57,6o

o,76

-

31,2

72,4

- 93

52

getempert 1 Std

26o

- 93

148

fei 55o°C

37,6o

39,36

44,oo

o,85

-

36,9

76,9

148

teE.75o°C O.Q.

224

t

21 ο

Ketempert 1 Std Lei 6750C

21o

ORiGfNAt INSPECTED

* o,i ic p.s.

** o,2 $ P.S.

Charpy-Stoßübergangstemperatur (T ) in C

Aus den Tafeln 1,6 und 17 ist zu ersehen, dass beide Stahlsorten einen deutlichen Fließpunkt nach dem Tempern bei 55o°C aufweisen, wobei nach diesem Verfahren ein grosser Unterschied zwischen den Fließfestigkeiten der beiden Stahlsorten auftrat. Jedoch wurde dieser Unterschied, der auf einen unterschiedlichen Kohlenstoffgehalt zurückzuführen ist, nach dem Tempern bei 675⁰C - grösstenteils reduziert. .

Ein grosser Unterschied zwischen der Zerreißfestigkeit der beiden Stahlsorten unter entsprechender Absehreekbedingung trat ein, der aber durch Tempern bei 675⁰C wieder abnahm, wobei die Zerreißfestigkeit der Legierungen mit höherem Kohlenstoffgehalt sich im stärkeren Maße, verringerte als die jenigen mit einem Kon-

■ .lenstoffgehalt von o,o2 $. In den meisten Fällen wiesen die in Öl. abgeschreckten-Probestücke höhere UTS-Werte auf, als das entsprechend in Wasser abgeschreckte Material„

Das LYP/ÜTS-Verhältnis zeigt innerhalb des Bereiches von o,85 bis 0,92bei den in Öl abgeschreckten Probestücken im allgemeinen einen geringeren Wert auf als die entsprechenden in Wasser abgeschreckten Probestücke. Das Tempern bei 675⁰C führt bei dem Stahl mit dem höheren Kohlenstoffgehalt (T 39) (verglichen mit einer Temperung bei 55»'-C). ebenfalls zu einer-Verringerung des Verhältnisses gegenüber· einem leichten Anwachsen des Verhältnisses bei einem Stahl mit niedrigem Kohlenstoffgehalt (V 3o).

■ Der Kohlenstoffgehalt fiel im Zusammenhang mit der Formänderungs-, fähigkeit nach dem Tempern bei 675⁰C nicht ins Gewicht. Der f^: Stahl mit höherem Kohlenstoffgehalt (V 39) zeigte jedoch bei ''."._ den entsprechenden Abschreckungsbedingungen und nach dem Tem-ΐ, pern bei 55o°C eine geringere Formänderungsfähigkeit,

309 83 57OSTA

Der Unterschied "bei der Stoßübertragungstemperatur (T_n) entsprach im wesentlichen der Änderung der Spannungs-Dehnungsbedingungen, wobei der Stahl mit dem niedrigen Kohlenstoffgehalt (Y 3o) bei der entsprechenden Abschreckung und der Temperung bei 55o°C deutlich überlegen war. Das Tempern bei 675⁰C beseitigte den Unterschied aufgrund des Kohlenstoffgehaltes; und in einigen Beispielen wies der Stahl mit höherem Kohlenstoffgehalt eine niedrigere Stoßübergangstemperatur auf als der Stahl mit niedrigerem Kohlenstoffgehalt. Das Tempern bei 675⁰C bewirkte ausserdem eine sehr hohe "Shelf-Stoßabsorbierungsenergie.

Die Strukturuntersutfhung ergab, dass die Probestücke des bei 95o°C in Wasser abgeschreckten Stahles mit höherem Kohlenstoffgehalt (V 39) eine geringe Kohlenstoff-Martensit-Struktur aufweisen, was mit dem hohen UTS-Wert korreliert; und der Stahl hat unter diesen Bedingungen eine geringere Bruchdehnung. Tempern bei 675 C erzeugt eine Rekristallisation unter der Bildung von polygonalem Ferrit.

Das Abschrecken desselben Stahles (V 39) bei 75o°C bewirkt die Bildung einer gemischten Ferrit- und Bainitstruktur, wobei der Anteil an Bainit nach einer Wasserabschreckung höher ist als nach einer Ölabschreckung. Im Gegensatz dazu wies der niedrigere Kohlenstoffstahl (T 3o) eine vollständige Ferritstruktur auf, woraus sich ergab, dass in diesem Stahl die Umkristallisation bereits vor dem Abschrecken vollzogen war.

Tempern bei 675⁰C bewirkte in allen Probestücken die Umwandlung von polygonalem Ferrit unabhängig davon, welche Art von Wärmebehandlung vorausgegangen war«,

30983570574

Vergleiche· zwischen den Stahllegierungen (V 3o) und (V 39) einerseits und den Stahllegierungen (V 33) und (V 37) andererseits (Tabelle 9 und 13) zeigen_s dass bei Wasserabschrekkung dem Silizium eine beträchtliche Bedeutung im Hinblick auf ein Anwachsen der Festigkeit der Stahllegierungen zukommt . .

Der Einfluss des Siliziums auf die Stoßübergangstemperatür ist komplexerj auch folgt der Einfluss dabei einer allgemeinen Lehre, Bei den bei 95o°C abgeschreckten Probestücken hatte das Silizium einen nachteiligen Einfluss- auf die T -Temperatur, ■während das Gegenteil bei den bei 75o C abgesehreckten Probestücken der lall war„ Dieselben Ergebnisse zeigten sich auch beim Tempern bei 55° C₉ dabei trat eine beträchtliche Verbesserung ein ρ wenn die Temperungstemperatur auf 675°G erhöht wurde_e

Beispiel 11 .

Dieses Beispiel veranschaulicht den Siliziumeinfluss bei einem Kohlenstoffgehalt von o₃o2 $<> "

Probestangen einer Stahllegierung mit niedrigem KohlenstOffgehalt (V 2). in der Zusammensetzung.?

o,og <fo C₉ 1,5 fo-Mn., 0,'to <fo V_s ο .Restkomponente Eisen und Verunreinigungen

wurden vorbereitet und^; ent sprechend, den Beispielen^ 1 bis 9 geprüft ο Die Versuchsergebnisse.j .die sich im Vergleich zu denen des Stahles (V 3o) zeigten₉ werden weiter unten in der Tabelle 18 angegeben«

Tabelle 18

Der Einfluss von Silizium auf die LYP-, UTS- und T -Werte

bei einem VIN (o,o2$ C) Stahl mit sehr niedrigem Kohlenstoffgehalt, getempert bei 675°C

Behandlungsver fahren	abgeschreckt	o,o2 <fo G	Stahl V (o,16 io V + o,75 % Si)
Endge-walzt bei 95o G und dann	getempert 1 Std. bei 55o°C	Stahl V 2 (o,1 $ V)	39,2o* 57,84 - 62
wasserab- geaehreckt	getempert 1 Std. bei 675 0C	27,1 * 39,4 - 35	47,2 5o,72 - 5
ölabge schreckt	abgeschreckt	37,6 41,6 - 14	37,6 49,96 - 98
endgewalzt bei 75o°C und dann	getempert 1 Std. bei 55o 0C	41,6 44,6 + 12	3o,08* 5o,o8 - 15
wasserab geschreckt	getempert 1 Std. bei 675 0C	26,8 * 37,6 - 43	44,o 49,26 + 1o
	abgeschreckt	34,1 39,4 + 2	39,2 44,o - 72
	getempert 1 Std. bei 55o°C	38,1 42,2 + 2o	3o,4o* 44,16 - 98
getempert 1 Std. bei 6750G	32,2 37,8 - 88	4o,oo 44,64 - 98
37,1 41,6 - 75	37,6o 4o,8o -1oo
36,9 39,o - 88

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1558A45

■Fortsetzung von Tabelle -18

B ehändlung sver fahren	- ■-."-, -	O, Oi	ι i» σ
Endgewalzt bei 95o°G und dann	abgeschreckt	Stahl T2 (0,1/0 V)	Stahl V (o,16 # V + o,75 # Si
	getempert 1 Std« bei 55O0G	32,8 35,8 - 85 ·	3o,4o* 41,o4 - 125
ölabge schreckt	getempert . 1 Std. bei 6750G ..■■■■■'■	31,8 35,00 - 62	33,28 38,16 - 14o
	■5.2,6 34,4 - 95	34,4 38,24 - 14o

0,1

Die ersten beiden Zahlen in jedem Block zeigen die LYP-(oder ο, 1/ fo P_eS_e) bzw. die UTS-Werte, jeweils in engl.

2
Tonnen/lhch . Die dritte Zahl bezeichnet die 40 Fuß.Pfund

(T_e in ⁰G).

309 8357057 4

Tabelle 18 zeigt, dass der Silizium enthaltende Stahl (Y 3o)

immer wenigstens um 3 bis 4 t.s„i = englische Tonnen/lnch

entsprechend 427 bis 63o kg/cm fester ist (in einigen Fällen

2 2

um 1o t.Soi = englische Tonnen/lnch entsprechend 1575 kg/cm ) als der entsprechende Stahl (V 2). Das Anwachsen der UTS-Werte wird von einem geringeren Anwachsen der LYP-Werte begleitet, so daß die Verhältnisse LYP/UTS beim Stahl V 3o niedriger sind als die beim Stahl V 2.

Bis auf wenige Ausnahmen hat der Silizium enthaltende Stahl geringere Stoßübergangstemperaturen und verbesserte Spannungs-Dehnungsbedingungen als der Stahl ohne Silizium. Die Verbesserung in der Stoßübergangstemperatur ist besonders auffallend nach einem Abschrecken bei 95o°C und einem Tempern bei 675⁰Co ■ .

Zur Erfindung gehört alles, was ausser in den Ansprüchen in der Beschreibung und/oder in den Beispielen gesagt beziehungsweise den Tabellen zu entnehmen ist.

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Claims (1)

1. PATENTANSPRÜCHE

   Stahilegierung nach Patent = . .·«· o«. Patentanmeldung *B 81 349 VIa/4ob₉ dadurch g e k e η η ζ e. lehne t , dass die Legierung Ms zu o,1o $ Kohlenstoff, von o,85 bis2,5 i» Mangan, von o,-oo1 bis o₉o3 $ Stickstoff, von 0 bis Oj5 °/o Silizium und wenigstens eines der !Elemente Niobium und Vanadium in den Verhältnissen von o,o6 bis Op2o °/o Kb und von 0,06 bis o₉.3o % Y enthält, wobei die Restkomponente aus Eisen und Verunreinigungen besteht und die Legierung-eine feinkörnige ferritisöhe. Mikrostruktur mit Ausscheidungen von. Karbiden oder Karbo-litriden des Niobiums und/oder des Vanadiums aufweist·..

   ' Verfahren zur Behandlung einer Stahllegierungy die bis zu o,o8 fo Kohlenstoff^ von ο,.85 bis 2_S5 % Mangan, von o₉oo1 bis OpO3 i> Stickstoff, von O bis o_s5 </o Silizium und wenigstens eines der Elemente Niobium und Vanadium in. den Verhältnissen von o_so1 bis o_s2o fa Nb und von o,q1. bis σ s 3o fo V enthält ₉ wobei die Re st komponente aus Eisen und Verunreinigungen besteht und die Legierungν eine feinkörnige ferritische MikroStruktur mit Ausscheidungen von Karbiden oder Karbo-Nitriden des Niobiums und/oder des Vanadiums aufweist_s nach Patent "» _o».o ««o Patentanmeldung B 81 349 VIa/4ob₉ gekennzeichnet durch Warmwalzen und Absehrecken der Legierung nach dem End= walzen»

   Verfahren zur Behandlung der Stahllegierung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch farmwalzen und Abschrecken der Le- · gierung naoh dem Endwalzen. ■ '

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   4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3_S dadurch gekennzeichnet, dass die Legierung unmittelbar nach dem letzten Walzdurcfr" gang abgeschreckt wird₀

   5ο Verfahren nach Anspruch 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Legierung bei Temperaturen zwischen 65o° und

   95o°C abgeschreckt wird. #*

   V*

   6. Verfahren nach Anspruch 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Legierung bei Temperaturen zwischen 95o und
   1ooo C abgeschreckt wird.

   7. Verfahren nach Anspruch 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Legierung nach dem Abschrecken bei Temperaturen zwischen 35o° und 75o°C getempert wird.

   8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass
   die Legierung "b
   getempert wird.

   die Legierung bei Temperaturen zwischen 5oo° und 6oo° C

   9. Verfahren nach Anspruch 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Legierung bis zu 1,o $ Silizium enthalte

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