DE1558638A1

DE1558638A1 - Iron alloy

Info

Publication number: DE1558638A1
Application number: DE19671558638
Authority: DE
Inventors: Morrison Joseph D; Kattus James Robert
Original assignee: Southern Research Institute
Current assignee: Southern Research Institute
Priority date: 1967-04-13
Filing date: 1967-04-13
Publication date: 1970-07-02

Description

"Eisenlegierung" Die Erfindung bezieht sich auf eine Legierung auf der Grundlage von Eisen (Eisenlegierung), insbesondere auf neue und brauchbare manganhaltige Eisenlegierungen und auf ein Verfahren zur Behandlung der Legierung und zur Herstellung von Produkten." Iron alloy " The invention relates to an alloy based on iron (iron alloy), in particular to new and useful manganese-containing iron alloys and to a method for treating the alloy and for making products.

Ziel@der Erfindung ist die Schaffung im wesentlichen kohlenstofffreier, manganhaltiger durch Tempern härtbarer Eisenlegierungen, welche ein ausrechend langsames Temperhärtungsverhalten im Anschluß an eine Lösungserhitzungsbehandlung besitzen, so daß eine Luftkühlung der hitzebehandelten Legierungen von der letzteren Temperatur auf Raumtemperatur durchgeführt werden kann, worauf die Legierungen vor dem Härten bei Temperaturen in einem Bereich, der Raumtemperatur einschließt, bearbeitbar sind, und welche Legierung ein sehr zufriedenstellendes Härtungsverhalten besitzen und einen ergänzenden Zusatz enthalten, um die Duktilität der Legierungen innerhalb des Bereiches der Härten zu fördern, die durch die Temperhärtungsbestandteile bei der Härtung erzielbar sind.The aim of the invention is to create essentially carbon-free, manganese-containing iron alloys hardenable by tempering, which are a sufficiently slow Have temper hardening behavior following a solution heating treatment, allowing air cooling of the heat treated alloys from the latter temperature can be carried out at room temperature, whereupon the alloys prior to hardening are machinable at temperatures in a range that includes room temperature, and what alloy one very satisfactory hardening behavior and contain a supplementary additive to improve the ductility of the alloys to promote within the range of hardnesses caused by the tempering components can be achieved during hardening.

Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung geschmiedeter Produkte aus den obigen Legierungen, wobei der Vorteil der Bearbeitbarkeit der Legierungen im Zustand nach der Lösungshitzebehandlung ausgenutzt wird, worauf eine Härtung und Verfestigung der geschmiedeten Produkte durch eine Härtungsbehandlung der Legierungen durchgeführt wird, bei der Temperaturen weit unterhalb der Lösungstemperaturen zur Verwendung gelangen.Another object of the present invention is to provide forged Products made from the above alloys, taking advantage of the machinability of the alloys is used in the state after the solution heat treatment, followed by hardening and strengthening the forged products by hardening treatment of the alloys is carried out at the temperatures far below the solution temperatures Use.

Ein weiteres Ziel der Erfind, 1g ist die Schaffung von Legierungen mit den obigen Eigenschaften, die eine günstige Reaktion bei einer Heißbearbeitung bei Temperaturen im Bereich der Lösungswärmebehandlungstemperaturen zeigen.Another aim of the inventor, 1g, is to create alloys with the above properties that have a favorable response to hot working at temperatures in the range of solution heat treatment temperatures.

Die vorliegende Erfindung liegt in der Kombination von Elementen in der Zusammensetzung der Materialien in verschiedenen Arbeitsstufen und in der Relation derselben zueinander.The present invention resides in the combination of elements in the composition of the materials in different stages of work and in relation to each other same to each other.

Viele der bisher bekannten Eisenlegierungen besitzen einen Kohlenstoffgehalt, der für die Härtung und Verfestigung dient. Dabei wird zunächst die Legierung in einem verhältnismäßig weichem Zustand verformt und dann einer Hochtemperaturlösungsbehandlung und einer Abschreckung unterworfen. Bei dieser form einer Härtung ergeben sich jedoch Nachteile, da, die Produkte nach der Verformung einer Oxydation sehr zugänglich sind, sofern sie nicht bei den für die Härtung erforderlichen hohen Temperaturen geschützt werden. Auch sind die Erhitzungs- und Härtungswirkungen solcher Art, daß sich die Gegenstände werfen oder anderweitig in ihrer Form verändern. Diese Vorgänge sind bei der Herstellung von Gegenständen äußerst unerwünscht.Many of the iron alloys known to date have a carbon content, which is used for hardening and solidification. First, the alloy is in deformed to a relatively soft state and then subjected to a high temperature solution treatment and subject to deterrence. However, this form of hardening results Disadvantages, since the products are very accessible to oxidation after deformation are, provided they are not at the high temperatures required for curing to be protected. The heating and hardening effects are also such Kind, that the objects throw themselves or otherwise change their shape. These Operations are extremely undesirable in the manufacture of articles.

Neben den kohlenstoffhaltigen, durch Abschreckung härtbaren Legierungen gibt es zahlreiche im wesentlichen kohlenstofffreie temperhärtbare Legierungen, welche im allgemeinen zwecks Härtung zuerst auf die Lösungstemperatur erhitzt werden, bis eine feste Lösung erzielt ist, einschließlich einer Phase, die später für die Härtung der Legierung wesentlich ist, indem sie aus der Lösung während einer verhältnismäßig niedrigen Wiedererhitzung zwecks Temperhärtung aus der Lösung austritt.In addition to the carbonaceous quenching hardenable alloys there are numerous essentially carbon-free temper-hardenable alloys, which are generally first heated to the solution temperature for the purpose of hardening, until a solid solution is achieved, including a phase later for the Hardening of the alloy is essential, keeping it out of solution during a proportional low re-heating for the purpose of temper hardening emerges from the solution.

Wenn die Legierungen eine Bearbeitung im durch eine Lösungserhitzung behandelten Zustand bei gewöhnlichen Temperaturen vor dem Härten erfahren, dann ist leicht einzusehen, daß eine nachfolgende Temperhärtungswärmebehandlung bei Temperaturen weit unterhalb der Lösungserhitzungstemperatur die letzteren strengen Temperaturen vermeidet, und daß die Härtung durch eine Phase, die sich vom Kohlenstoff unterscheidet, somit praktisch ist.When the alloys are processed in solution heating then experienced treated condition at ordinary temperatures before hardening it is easy to see that a subsequent tempering heat treatment at temperatures well below the solution heating temperature, the latter severe temperatures avoids, and that the hardening by a phase different from carbon, thus is practical.

Es wurde festgestellt, daß in Eisenlegierungen, Titan und Silizium einen.Temperhärtungseffekt erzielen, aber es wurde dabei auch festgestellt, daß solche Legierungen im Zustand nach einer Lösungshitzebehandlung vor der Härtung spröde sind und durch die Härtung noch spröder werden. Ganz im Gegensatz zu den hier vorgeschlagenen manganhaltigen, durch Tempern härtbaren Eisenlegierungen wurde die Löslichkeit von Mangan in Eisen bei Raumtemperatur von einigen Metallurgen mit in der Nähe von 1,6 % angegeben; wenn mehr als die letztere Menge zu Eisen (oder zu Stählen mit sehr niedrigem Kohlenstoffgehalt) gegeben wird, dann sollten Eisen und Mangan martensitähnliche Strukturen zeigen. Ein besonderes Merkmal der Erfindung ist die Schaffung von Eisenlegierungen, welche aufgrund der Gegenwart beträchtlicher Manganmengen einen Vorteil zeigen, in welchen Legierungen Silisium und Titan ergänzend mit Kolybdän die Legierungen industriell brauchbar machen. Die Legierungen besitzen einen ausreichend niedrigen Gehalt an Legierungsbestandteilen im Hinblick auf ziemlich forcierbare Temperhärtungseigenschaften, eine gute Duktilität und Bearbeitbarkeit bei Raumtemperaturen im lösungserhitzten Zustand vor der Härtung und sie besitzen ausserdem-gute physikalische Eigenschaften nach der Härtung.It was found to be in iron alloys, titanium and silicon ein.Temperhärtungseffekt achieve, but it was also found that such alloys in the state after solution heat treatment prior to hardening are brittle and become even more brittle as a result of hardening. In contrast to the Manganese-containing temper-hardenable iron alloys proposed here the solubility of manganese in iron at room temperature by some metallurgists reported near 1.6%; if more than the latter amount too iron (or to steels with very low carbon content), then iron should be used and manganese show martensite-like structures. A special feature the invention is the creation of iron alloys, which due to the present considerable amounts of manganese show an advantage in which alloys silicon and titanium in addition to colybdenum make the alloys industrially useful. the Alloys have a sufficiently low content of alloy components good ductility in view of fairly forceable tempering properties and machinability at room temperatures in the solution heated condition prior to hardening and they also have good physical properties after curing.

Es wurde gefunden, daß durch die Kombination der richtigen Hengen von Eisen und Mangan in einem im wesentlichen kohlenstofffreien Legierungssystem manganhaltige, temperhärtbare Eisenlegierungen erhalten werden, in denen das Mangan als kustenitstabilisator in dem Ausmaß wirkt, daß ein Martensitübergang beim Abkühlen der gelösten Legierung aus der Zösungserhitzungstemperatur stattfindet, wobei die erhaltene Kristallstruktur feinkörnig ist, was zur Dearbeitbarkeit und zur der gel öster Legierungen zünd zur Duktitiit;.#t der Legierungen be. hUheren MU#rter, die an- c# 1c.lili# .# I #em(end durch ca_:i@. nnY' Z-£'3 e- Z'1ingC-.erh.ll.en werde-,-'- , Cir3vZ'#:.r`@;sEweite''i:ir a-5..,#[@w'-Z.' Ia-# ( wircdi F_._#-rv 1ici '-.I-geEi ?.#@#' !S,``-. _#.#-l#.vl.lljl, .#_ ;,7.a'.: gebracht wird, wie z.B. durch Abschrecken in Ö1 oder Wasser. Weiterhin fördert die günstige Kristallstruktur der Legierungen zusammen mit dem Molybdänzusatz die Duktilität in Übereinstimmung mit einer erhöhten Hörte, die durch das bemerkenswerte Temperhärtungspotential der Silicium- und Titanbestandteile der Legierungen erzielbar ist.It has been found that by combining the correct amounts of iron and manganese in an essentially carbon-free alloy system, manganese-containing, temper-hardenable iron alloys are obtained in which the manganese acts as a kustenite stabilizer to the extent that a martensite transition occurs when the dissolved alloy is cooled from the dissolution heating temperature takes place, the crystal structure obtained being fine-grained, which leads to the machinability and to the dissolved alloys igniting Ductility;. # T of the alloys be. higher MU # rter, the other c # 1 c.lili #. # I #em ( end by ca_: i @. nn Y ' Z- £' 3 e- Z'1ingC-.erh.ll.en will -, -'-, Cir3vZ '# :. r` @; sEweit''i: ir a-5 .., # [@ w'-Z. ' Ia- # ( wircdi F _._ # - rv 1ici '-.I-geEi ?.#@#'! S, `` -. _ #. # - l # .vl.lljl,. # _ ;, 7.a '.: is brought, such as by quenching in oil or water. Furthermore, the favorable crystal structure of the alloys together with the addition of molybdenum promotes ductility in accordance with an increased hearing that can be achieved by the remarkable temper hardening potential of the silicon and titanium components of the alloys.

So werden gemäß der Erfindung temperhärtbare Eisenlegierungen vorgeschlagen, die im wesentlichen aus folgenden Bestandteilen bestehen: ungefähr 3,0 bis ungefähr 91,0 % Mangan, annähernd 1,5 bis: ungefähr 2,0 % Silicium, ungefähr 0,6 bis ungefähr 1,2 % Titan, von annähernd 0,4 bis ungefähr 3,4 % Molybdän, und als Rest Eisen, wobei noch die Gegenwart weiterer zusätzlicher Mengen anderer Bestandteile zulässig ist, die -nicht die grundlegenden Eigenschaften der Legierungen beeinflussen und wobei noch kleinere Mengen zufälliger Verunreinigungen toleriert werden können, die eigentlich schädlich sind, wie z.B. Kohlenstoff,@Aluminium, Phosphor und Schwefel. Im allgemeinen wird Kohlenstoff in Mengen bis zu ungefähr 0,06 % toleriert, obwohl vorzugsweise nur kleinere Mengen bis zu 0,04 l maximal anwesend sind. Aluminium, Phosphor und Schwefel werden jeweils allgemein in Mengen bis zu maximal 0,10 % toleriert, Vorzugsweise macht Aluminium jedoch nicht mehr als ungefähr 0,05 % in der Legierungszusammensetzung aus. Schwefel und Phosphor sollen in ähnlicher Weise nicht über 0904 % maximal hinausgehen. Die obigen Manganmengen in den Legierungen führen 2u einer Bearbeitbarkeit innerhalb eines praktischen Härtebereichs der Legierungen im lösungshitzebehandelten Zustand und besitzen aber trotzdem eine Kristallkornstruktur, welche gemeinsam mit denn Molybdän die Duktilität in Übereinstimmung mit der Härte fördert, die äurch den Temperhärtungseffekt des Siliciums und des Titans auf die Legierungen erzielt wird, wenn die Legierungen durch eine Härtungserhitzungsbehandlung gehärtet werden. Die Härte der Legierungen unmittelbar nach der Lösungserhitzungsbehandlung als Vorbereitung für die Temperhärtungsbehandlung ändert sich nach oben, wenn der Mangangehalt von ungefähr 3,0 bis auf ungefähr 11,0 % erhöht wird. Wenn sich der Mangangehalt der letzteren Menge nähert, dann werden die Bearbeitungseigenschaften allmählich herabgesetzt. Wenn der Mangangehalt innerhalb des genannten Bereiches zur unteren Grenze des Bereichs verändert wird, dann besteht die Neigung, daß die Sprödigkeit der Legierungen nach der Härtung gefördert wird. Deshalb besitzen die Legierungen vorzugsweise einen Mangangehalt von ungefähr 4,0 bis ungefähr 10,0%.According to the invention, heat-hardenable iron alloys are proposed which essentially consist of the following components: approximately 3.0 to approximately 91.0% manganese, approximately 1.5 to: approximately 2.0% silicon, approximately 0.6 to approximately 1, 2% titanium, from approximately 0.4 to approximately 3.4% molybdenum, and the remainder iron, the presence of further additional amounts of other constituents being permitted which do not affect the basic properties of the alloys and with even smaller amounts of incidental impurities can be tolerated that are actually harmful, such as carbon, @aluminum, phosphorus and sulfur. In general, carbon is tolerated in amounts up to about 0.06%, although preferably only minor amounts, up to 0.04 liters at most, are present. Aluminum, phosphorus and sulfur are each generally tolerated in amounts up to a maximum of 0.10%, but preferably aluminum does not make up more than about 0.05 % in the alloy composition. Similarly, sulfur and phosphorus should not exceed 0904% maximum. The above amounts of manganese in the alloys lead to a machinability within a practical hardness range of the alloys in the solution heat-treated state and nevertheless have a crystal grain structure which, together with molybdenum, promotes ductility in accordance with the hardness, which is due to the tempering effect of silicon and titanium the alloys is obtained when the alloys are hardened by a hardening heating treatment. The hardness of the alloys immediately after the solution heating treatment in preparation for the temper hardening treatment changes upward as the manganese content is increased from about 3.0 to about 11.0%. As the manganese content approaches the latter amount, the machining properties are gradually lowered. If the manganese content is changed within the above range to the lower limit of the range, the brittleness of the alloys after hardening tends to be promoted. Therefore, the alloys preferably have a manganese content of from about 4.0 to about 10.0 percent.

Eine Erhöhung der Mengen der Temperhärtungselemente, Silicium und Titan, innerhalb ihrer Bereiche verbessert das Härtungsverhalten der Legierungen. Wenn jedoch die Menge eines oder beider Elemente in Mengen in der Nähe der oberen Grenze ihres Bereichs vorhanden ist bzw. sind,. dann besteht die Neigung, daß die Legierung beim Härten spröde wird, während, wenn eines oder beide der Elemente in der Nähe ihres unteren Bereiches vorhanden sind, das Härtungsverhalten der Legierung herabgesetzt wird. Durch eine Erhöhung des Titan- und/oder Molybdängehalts in die Nähe des vorher angegebenen oberen Bereiches wird die Bearbeitbar-. keit der Legierung wegen der Tendenz zur Heißkürze, wie z.B. durch Walzen und Schmieden herabgesetzt. Wenn der Molybdängehalt innerhalb des oben genannten Bereiches in der Nähe des unteren Grenzwertes liegt, dann wird die Fähigkeit der Legierung, die Duktilität in Übereinstimmung mit der gesteigerten Härte zu bringen, die durch das Härtungspotential der Silicium- und Titangehalte der Legierungen erreichbar ist, herabgesetzt. Die obigen Betrachtungen wurden angestellt, um günstige Eigenschaften der Legierungen zu erzielen, wie z.B. eine weitgehende Freiheit von Heizkürzeg das Vermögen bei Temperaturen einschließlich Haumtemperatur im Anschluß an die L6® sungshitzebehandlung und vor dem Altern verformt und verarbeitet zu werden, gutes Härtungsverhalten und Beibehaltung der Duktilität nach der Härtung. Diese Eigenschaften werden durch Festsetzung der Grenzen für Mangan9 Silicium, Titan und Molybdän wesentlich günstiger bei einer bevorzugten Zegierungszusammensetzungi welche ungefähr 490 bis ungefähr 10,0 #o Mangan:, von ungefähr 1,5 bis annähernd 2,0 Silicium, von ungefähr 096 bis ungefähr 099 % Titan, von ungefähr 1,0 bis ungefähr 2,8 l Molybdän und im übrigen im wesentlichen Eisen enthält, wobei andere Bestandteile und kleine Mengen von Verunreinigungen, wie oben angegeben, zulässig sind oder toleriert werden können. Unter den letzteren Legierungen sind die am wichtigsten, die ungefähr 1960 bis ungefähr 1,90 % Silicium und annähernd 0,8 bis ungefähr 0,9 % Titan enthalten, da sie bei der Temperhär= tung eine enorme Festigkeitserhöhung erfahren" Um die vorliegenden Legierungen durch Tempern z41 h@-.r'ten9 werden die Legierungen zuerst auf eine LösungsGemperatur erhitzt, bis eine feste Lösung von Silicium und TI -i,an sorgfältig erreicht wobei die Erhitzung z@r@eckä:a@. yer@r@eise bei einer Temper<,#'Llr @.m Bereich von t@@2=:;#:3,@1' #"#`a'J b iSs ungefähr 107i3 ol=`.i@E:i{'_'Y°t wird, .142x2 07_". verhalten der le:--3_nnCjetl na:a='1folüi äd (^ 9@Z1@1:. @° 11anJ=@1ang, die bei- einer L!1,? r ühg-efüh° t 'tdi`@ @i e i 'i1. '.!0_. r _ Lyes^@t 'sdi 2.'(9 .7ju erziel er. 1). @= -i C- -1 :. --? 12e 0 r , t r. : # enc e _A W. , 3# ,#° t . 11 e' _; r . ' a. ist.f.@:_r. F!C@FI eine durchschnittliche Temperatur von ungefähr 1010°Caufrechterhalten wird.Increasing the amounts of the temper hardening elements, silicon and titanium, within their ranges improves the hardening behavior of the alloys. However, if the amount of one or both of the elements is or are present in amounts near the upper limit of their range. then there is a tendency for the alloy to become brittle on hardening, while if one or both of the elements are present in the vicinity of their lower region, the hardening behavior of the alloy is reduced. By increasing the titanium and / or molybdenum content in the vicinity of the previously specified upper range, the machinable. The ability of the alloy is reduced due to the tendency towards hot shortening, for example by rolling and forging. If the molybdenum content is close to the lower limit within the above range, then the ability of the alloy to bring ductility into conformity with the increased hardness attainable by the hardening potential of the silicon and titanium contents of the alloys is decreased. The above considerations were made in order to achieve favorable properties of the alloys, such as largely freedom from heating shortening, the ability to be deformed and processed at temperatures including skin temperature following the L6® solution heat treatment and before aging, good hardening behavior and retention of ductility after hardening. These properties are made much more beneficial by setting the limits for manganese9 silicon, titanium and molybdenum in a preferred alloy composition which is from about 490 to about 10.0 % manganese: from about 1.5 to about 2.0 silicon, from about 096 to about Contains 099% titanium, from about 1.0 to about 2.8 l molybdenum and the remainder essentially iron, with other constituents and small amounts of impurities as indicated above being permissible or tolerable. Of the latter alloys, the most important are those which contain about 1960 to about 1.90% silicon and from about 0.8 to about 0.9 % titanium, since they experience a tremendous increase in strength upon temper hardening Tempering, the alloys are first heated to a solution temperature until a solid solution of silicon and TI-i, is carefully reached, with the heating z @ r @ eckä: a @. Yer @ r @ eise with a temper <, # 'Llr @ .m the range of t @@ 2 =:; #: 3, @ 1'#"#`a'J b iSs about 107i3 ol=`.i@E: i {'_' Y ° t becomes, .142x2 07_ ". ve r consider n de r le: - 3_ nn Cjetl na: a = '1FO l ü i äd (^ 9 @ Z1 @ 1 @ :. ° 11anJ = @ 1ang, the two L! 1 ,? r ühg-efüh ° t 'tdi` @ @iei' i1. '.! 0_. r _ Lyes ^ @ t 'sdi 2.' ( 9 .7ju he scores. 1 ) . @ = -i C- -1 :. -? 12e 0 r, t r. : # enc e _ A W., 3 # , # ° t. 1 1 e ' _; r. ' a. ist.f. @: _ r. F! C @ FI an average temperature of about 1010 ° C is maintained.

Die erfindungsgemäßen Legierungen, die heißgewalzt und den verschiedensten anderen Heißbearbeitungen bei erhöhten Temperaturen unterworfen werden können, werden so bearbeitet, wie es erforderlich ist, wobei beispielsweise Produkte wie Schmiedestücke, Bleche, Streifen, Stäbe, Schienen, I-Träger, Hohlformen, Schienen oder ähnliches hergestellt werden. Die optimale Heißbearbeitungstemperatur fällt in den Lösungstemperaturbereich. Da die Legierungen Silicium und Titan in stabiler Lösung zurückhalten, ist ein rasches Abschrecken der Legierungen aus der Lösungserhitzungstemperatur nicht erforderlich, um die Legierungen für eine Temperhärtung vorzubereiten. In der Tat werden die vorliegenden Legierungen manchmal heißbearbeitet, und direkt aus der Endtemperatur der Bearbeitung durch Luft abgekühlt, wobei sie gleichzeitig mit dem Erhitzen für die Heißbearbeitung die Lösungsbehandlung erfahren. Gemäß einer anderen erfindungsgemäßen Arbeitsweise werden die Legierungen im Anschluß an die Heißbearbeitung wieder erhitzt, wobei die abschließende Wiedererhitzung zur Lösung der Legierung bei der Lösungstemperatur dient, worauf die Legierung dann mit langsamer Geschwindigkeit, wie z.B. in Luft oder rascher durch Abschrecken in Öl oder Wasser abgekühlt wird, um eine Hartensitumwandlung zu bewerk stelligen, worauf sie dann bis auf Raumtemperatur abgekühlt wird. Die abgekühlte Legierung ist für eine Temperhärtung bereit.The alloys according to the invention, hot rolled and the most varied can be subjected to other hot workings at elevated temperatures machined as required, for example products such as forgings, Sheets, strips, rods, rails, I-beams, hollow forms, rails or the like getting produced. The optimal hot working temperature falls within the solution temperature range. Since the alloys retain silicon and titanium in stable solution, this is a rapid one Quenching of the alloys from the solution heating temperature is not necessary, to prepare the alloys for temper hardening. Indeed the present will be Alloys are sometimes hot worked, and directly from the finishing temperature of the machining cooled by air, at the same time as heating for hot working experience the solution handling. According to another mode of operation of the invention the alloys are heated again following the hot working, wherein the final reheating to dissolve the alloy at the solution temperature whereupon the alloy is then used at a slow speed, such as in air or it is cooled more rapidly by quenching in oil or water, in order to achieve a hardensite transformation to accomplish, after which it is then cooled to room temperature. the cooled alloy is ready for temper hardening.

Legierungen mit einer Zusammensetzung innerhalb der oben angegebenen allgemeineren Bereiche besitzen nach der LiisunCsw:irmebehandlung und nach der Abkühlung auf Raumtemperatur eine feinkörnige kristalline Struktur und eine Duktilität und Härte, die im Verhältnis zu ihrem i,:irtepoteritial verhältnismäßig gering ist. Aufgrund dieser Eigenschaften werden die Legierungen bei dieser Stufe verarbeitet und verformt, wobei Gegenstände und Produkte aus den Legierungen durch Verarbeitungsvorgänge, wie Drehen, Fräsen, Stanzen oder ähnliches bearbeitet werden. Diese Arbeitsvorgänge können natürlich bei Raumtemperatur oder-bei anderen tiefen Temperaturen ausgeführt werden, die den Zustand der Legierungen, der durch die Lösungserhitzung erreicht wird, nicht verändern. Hierauf wird zwecks Härtung das Legierungsmetall in Form der oben genannten Gegenstände oder Produkte auf eine Härtungstemperatur gebracht und bei dieser Härtungstemperatur gehalten, die so lange dauern soll, bis das Silicium und das Titan aus der Lösung austritt und in der. gesamten Legierung in feinverteilter Form vorliegt.Alloys with a composition within those specified above after the LiisunCsw have more general areas: heat treatment and after cooling at room temperature a fine-grained crystalline structure and ductility and Hardness, which in relation to their i,: irtepoteritial proportionally small amount is. Because of these properties, the alloys are processed at this stage and deformed, whereby objects and products made of the alloys by processing operations, such as turning, milling, punching or the like can be processed. These operations can of course run at room temperature or at other low temperatures that the state of the alloys that is achieved by the solution heating will not change. The alloy metal is then shaped for hardening of the above-mentioned objects or products brought to a curing temperature and kept at this hardening temperature, which should last until the silicon and the titanium emerges from the solution and in the. entire alloy in finely divided Form.

Die Härtungstemperatur liegt in geeigneter Weise annähernd im Bereich von 371°C bis 538°C. Diese Temperatur wird eine bestimmte Zeit beibehalten, die von der jeweiligen Härtungstemperatur oder den Härtungstemperaturen abhängt. Innerhalb des obigen Bereichs ist die jeweilige Temperatur nicht sehr kritisch, obwohl bei einer Erhöhung der'Temperatur innerhalb des Bereiches die entsprechende Härtungszeitdauer herabgesetzt werden kann® In einigen Fällen werden die Legierungen beispielsweise zunächst bei annähernd 399°C während ungefähr-einer Stunde gehärtet, worauf die Härtungstemperatur erhöht wird und die Legierungen abschließend bei 4820C annähernd 4 bis 9 Stunden oder mehr gehärtet werden, Andere Härtungsverfahren gemäß der Erfindung bestehen darin, daß die Legierung einfach auf eine Temperatur von 427 bis 538°C erhitzt wird und 3 bis 12 Stunden oder mehr bei dieser Temperatur gehalten wird. Die Härtungsbehandlung wird dadurch abgeschlossen, daß die gehärteten Legierungen von der Härtungstemperatur auf Raumtemperatur gebracht werden. Dies geschieht entweder durch Luftkühlung'oder rascher durch Abschrecken wie z®Ba'in,Öl oder Wasser. Es ist wichtig, daß die vorliegenden Legierungen gegenüber Temperung bzw. Überhärtung stabil sind. Die Temperungshärte kann deshalb leicht bewerkstelligt werden und kann sogar nicht das vollständige Potential der Härte der Legierung erreichen, um die Duktilität der Legierung im getemperten bzw. gehärteten Zustand gering zu halten, und zwar wegen der bemerkenswerten Härtungseigenschaften der Legierungen, die sich in einer Erhöhung um ungefähr mindestens 700 kg/cm 2 sowohl bei der Fließspannung als auch bei der endgültigen Zugfestigkeit der gehärteten Legierungen bei Raumtemperatur über die Fließspannung und endgültige Zugfestigkeit der gleichen Legierung im gelösten und abgekühlten Zustand bei Raumtemperatur vor der Alterung äußert.The curing temperature is suitably approximately in the range from 371 ° C to 538 ° C. This temperature is maintained for a certain period of time depends on the respective curing temperature or the curing temperatures. Within of the above range, the particular temperature is not very critical, although at an increase in the temperature within the range, the corresponding curing time can be reduced® In some cases, the alloys are for example initially cured at approximately 399 ° C for about an hour, whereupon the Hardening temperature is increased and the alloys finally approximate to 4820C 4 to 9 hours or more are cured. Other curing methods according to the invention consist in that the alloy is simply heated to a temperature of 427 to 538 ° C is heated and held at that temperature for 3 to 12 hours or more. The hardening treatment is completed when the hardened alloys brought from the curing temperature to room temperature. It does either by air cooling or, more quickly, by quenching such as Ba'in, oil or water. It It is important that the present alloys resist tempering or overhardening are stable. The tempering hardness can, therefore, be and can be easily accomplished does not even reach the full potential of the hardness of the alloy to the To keep the ductility of the alloy in the tempered or hardened state low, because of the remarkable hardening properties of the alloys that are in an increase of at least about 700 kg / cm 2 in both yield stress as well as the ultimate tensile strength of the hardened alloys at room temperature on the yield stress and ultimate tensile strength of the same alloy in solution and expresses the cooled state at room temperature before aging.

Die Beibehaltung der Duktilität während des Härtens und somit eine Überschreitung eines speziellen Minimums der Duktilität ist natürlich nicht immer ein wesentliches Merkmal, die anderen Eigenschaften der gehärteten Legierungen, einschließlich einer bemerkenswert erhöhten Festigkeit, die durch die Härtung hervorgerufen wird, ist bei gewissen Legierungen für spezielle Verwendungen manchmal ebenfalls genau so wichtig.The maintenance of ductility during hardening and thus a Exceeding a specific minimum of the ductility is of course not always an essential feature, the other properties of the hardened alloys, including a remarkably increased strength caused by hardening is sometimes also for certain alloys for special uses just as important.

Die Herstellung der vorliegenden Legierungen im offenen Ofen eignet sich gut für große Durchsätze, obwohl eine andere Ofenausrüstung ebenfalls zufriedenstellend ist, wie z.B. ein elektrischer Bogenofen, insbesondere wenn kleinere Mengen hergestellt werden sollen. Um den Kohlenstoffgehalt in der Legierung innerhalb der gewünschten Grenzen zu halten, ist ein Sauerstoffverfahren vorteilhaft, insbesondere wenn ein Ausgangsmaterial mit hohem Kohlenstoff-Behalt verwendet wird und somit beträchtliche Mengen Kohlenstoffes in die Schmelze eingeführt werden. So kann das Verfahren mit dem elektrischen Ofen für ein Sauerstoffverfahren verwendet werden, um den Kohlenstoffgehalt innerhalb tolerierbarer Mengen zu bringen, indem während der Reinigung ein Sauerstoffstrahl verwendet wird.-Bei einem typischen Verfahren zur Herstellung der Legierungen im elektrischen Ofen wird ein Direktbogenofen der Herault-Type mit einer Kapazität von 22 600 kg und mit einer basischen Auskleidung zunächst mit ungefähr 15 400 kg eines niedrig gekohlten, niedrig legierten Stahlschrotts beschickt, wobei verschiedene Mengen Eisenerze zugeschlagen werden, um den Kohlenstoffgehalt während der hohlenstoffbeseitigung beträchtlich zu reduzieren. Nach Beendigung der Anfangsbeschickung werden die Bögen des Ofens angeschaltet und der Teil der Beschickung , der den Elektroden am nächsten liegt., wird unter verhältnismäßig geringer Energie geschmolzen" Nachdem ein Pool von geschmolzenem Material in der Nähe der Elektroden erhalten ist, wird die Energie erhöht, um eine rasche Aufschmelzung der Beschickung zu bewerkstelligen" Während des Aufschmelzens und während des unmittelbar auf da-s Aufschmelzen folgenden Zeitraumes tritt eine Oxydation des '£"Lohlen-Stoffs und anderer reaktionsfähiger Legierungselemente ein" Das- Bad besteht zu diesem Pznkt im wesentlichen aus Eisen. Das i,'rhitzen im elektrischen Ofen wird bei dem vorliegenden Beispiel gemeinsam mit einer doppelten Verschlackung soperation ausgeführt. z"junichst wird eine Schlacke, die@sus der Beschickung ohne weitere Zugabe von CaO zum Ofen entwickelt wird, oxydiert, und nachdem die Beschickung aufgeschmolzen ist, wird der Ofen. abgeschaltet, die :lektroderi werden angehoben Land die Schlacke wird sorgfältig abgeschöpft. Hierauf wird auf der Schmelze eine basische Schlacke aufgebaut, die im wesentlichen aus 5 Teilen 0a0, 1 Teil Fluorfeldspat und 1 Teil Sand besteht" Die Elektroden werden abgesenkt, der Strom wird eingeschaltet und auf hohe Leistung gebracht, um eine rasche Wiedererhitzung zu bewerks >;elligen, und es ;@chliel@t sich eine kurze Reinigungsperiode bei hohen Temperaturen von ungefähr 1590 bis 1650°C an. Dann wird eine Probe aus der Schmelze zwecks Analyse entnommen, um hauptsächlich zu bestimmten, ob Kohlenstoff, Schwefel und Phosphor innerhalb tolerierbaren Grenzen vorliegen. Wenn brauchbare Analysen gefunden wer- , den, dann schließt sich eine Deoxydation der Schmelze durch Zugabe von annähernd 45 kg hochreinem Aluminium an. Die Schmelze ist dann für eine endgültige Hinstellung der Zusammensetzung bereit. Für diesen Zweck werden Ferro-Legierungszusätze mit niedrigem Kohlenstoffgehalt gemacht, wie z.B. unüefd,hr 952 kg Ferromangan von 91 #oigem Harlgangehalt, urgefähr. 362 kg Ferrosilicium mit einem Siliciumgehalt von 76 j, annähernd 433 kg Ferotitan mit einem Titangehalt von 39 jo und ungefähr 1134 kg Perromolybdän mit einem l-Zoly bdängehait von 60 jö. Ungefähr 10 Kinuten nach der Zugabe der Zusätze wird der Ofen in die Gierpfanne entleert. Die Gie",pfanne wird in Ausgießstellung gebracht und die Schmelze wird in Formen gegossen, d_.e in ihrer Größe und Form dem herzustellenden Produkt oder üen Produkterz erit- spreciren, C, 1.C- !ai@ri aus den erhaltenen C`*_t:=l:li ngen herge- stellt werden, in denen die maneanhaltige %isenlegierung 5 1-0 Hangan, 2 ';I:olybdän, 1;t 3 i'o Silicium, 0e75 @ Titan und !äeha3_te an Kohlenstoff, Phospher und Schwefel, die nicht i.ber 0,04 naxiriai. hinaus und e@@ i@ei: Gelal t an Aluminium nicht- über 0,05 % maximal a@af'w@i@_:@en, Die _:1F?2.1..-'GiiE#... ,c`?-, e2.' 70?"11f::E,e<...#'?1 #egJC. "nkr: z#:12ä#;@.@2:s # @,:F#I. fG1'8rid@2@ @f`c``.it.`F@'.lE' 45, jC 'at-1@1i% _5;##riiT'a,.i;? d#`r WP1.tt?re''# fDt?fJ. angegebG#öen 1f'- reiches 1 E @.@,;f G@ x-r-2.2e@1f t @.^ -ef@cri "i-!() ün(-I ? ' @,elUr be @y'! .", .. . i _ Lar#._.°'@18,@ aus s . ._ F'. . . Jer wJ Z ZC'n 1?%;' f', ...,....t...._i .t.c die oi@ z@e _@F@f;ierunen in der Tabelle w-_rd e2-2 be.. Bite.:'@zt,. 7 "_ f d 1010 °@ z.@ _i@eai eive @ und bei. der ei .!:r:2: `errpaäj..tr @ sun#@slz t selehar@flel t, dann i.27 Luft iä.arri in @i @@r in der Tabelle angegebenen Weise gehärtetƒ Es wird darauf hingewiesen, de,ß die Legierungen neben den Bestandteilen Mangan, Silicium, Titan und Molybdän im wesentlichen aus Eisen bestanden. Die weiteren Bestandteilen wie z®B. Kohlenstoff, Schwefel, Phosphor und Aluminium wurden bei den Legierungen so eingestellt, daß der Gehalt an Kohlenstoff, Schwefel und Phosphor jeweils nicht über ungefähr 0904 f und der Aluminiumgehalt nicht über 0905 % hinausging. Es ist also hervorzuheben, daß gemäß der vorliegenden Erfindung manganhaltige Eisenlegierungen und Methoden vorgeschlagen werden, womit die angegebenen Ziele und viele praktische Vorteile erfolgreich erreicht werden. Die Legierungen besitzen in der Tat einen vernünftigen Legierungsgehalt und beten trotzdem solche wichtige Vorteile, wie z.B. eine merklich verbesserte Fließspannung und Bruchfestigkeit, wenn sie einer Lösungserhitzungsbehandlung und dann einer HärtR@ng bei Tetrpera.turen unterworfen werden, die wesentlich unterhalb den Lösungstemperaturen liegen. Es wird weiter hervorgehoben, daß die Legierungen nach der @ösungserh i_ tz:@r@g,bera.irr'l,an in huf-Ü abgekühlt werden körnen, und tr^tzdem in der T#Tä?e der i auntemperatur bearbeitbar sind, wobei dann der erhaltene Gegenstand an- schließend durch Erilitr,arg au-.L' ei.e i.rl@ur@gs-emperatur e- hä,rtet werden kann, werr es e@wünseh@.i:,t, daP, die Festig- keit des Cxp@,ferlstandes verbessert wird, _,)e ?Legierungen werden bei der i-iärt@ur-@@::>;r@i@-andlungur :@riiöhung der Festig- keit uni der Hurte ir:@ "r`eg.i.eich zu den -,;_;;"-ängstemperaturen .f- hei Temper ti:#e#ialtei. ki)nn e11 Pus den U#,-üngs- J behandeltem i,i-er,.@nf_.e:: ler.gestellt :3ind, in der ver sehie- densten 'k-,'eise `aear@;e:i_@@e t: w<rde:1,@_@-,-@;@i: cäann mehr den bei @@t gang aasgesetzt werr1eil mü@.°@c:. E Open furnace manufacture of the present alloys works well for high throughputs, although other furnace equipment, such as an electric arc furnace, is also satisfactory, particularly when smaller batches are to be manufactured. In order to keep the carbon content in the alloy within the desired limits, an oxygen process is advantageous, particularly when a starting material with a high carbon content is used and thus considerable amounts of carbon are introduced into the melt. For example, the electric furnace process can be used for an oxygen process to bring the carbon content within tolerable levels by using a jet of oxygen during cleaning. Type with a capacity of 22,600 kg and with a basic lining initially charged with approximately 15,400 kg of low-carbon, low-alloy steel scrap, with various amounts of iron ore added in order to reduce the carbon content considerably during the removal of carbon. When the initial batch is complete, the furnace arcs are turned on and the portion of the batch closest to the electrodes is melted under relatively little energy. "After a pool of molten material is obtained near the electrodes, the energy is increased, in order to bring about a rapid melting of the charge "During the melting and during the period immediately following the melting an oxidation of the carbon material and other reactive alloying elements occurs." For this point the bath consists essentially of iron . In the present example, the scraping in the electric furnace is carried out together with a double slagging operation. Recently, a slag which is developed from the charge without further addition of CaO to the furnace is oxidized, and after the charge has melted, the furnace is switched off, the electroderi are raised and the slag is carefully skimmed off a basic slag is built up on the melt, which essentially consists of 5 parts 0a0, 1 part fluorofeldspar and 1 part sand , and it; @ chliel @ t a short cleaning period at high temperatures of about 1590 to 1650 ° C. A sample is then taken from the melt for analysis, mainly to determine whether carbon, sulfur and phosphorus are within tolerable limits. If useful analyzes are found, the melt is deoxidized by adding approximately 45 kg of high-purity aluminum. The melt is then ready for a final composition setting. For this purpose, ferro-alloy additives with a low carbon content are made, such as approximately 952 kg of ferromanganese with a uranium content of 91%. 362 kg of ferro-silicon with a silicon content of 76%, approximately 433 kg of ferotitan with a titanium content of 39% and approximately 1134 kg of perromolybdenum with a l-zolybdenum length of 60%. About 10 minutes after the additives have been added, the oven is emptied into the grate pan. The pouring pan is brought into the pouring position and the melt is poured into molds, i.e. the size and shape of the product to be manufactured or the product ore. speak, C, 1.C- ! ai @ ri from the received C` * _t: = l: length in which the maneanalloy 5 1-0 Hangan, 2 '; I: olybdenum, 1; t 3 i'o silicon, 0e75 @ titanium and! aeeha3_te in carbon, phospher and sulfur, the not i.above 0.04 naxiriai. out and e @@ i @ ei: Gelal t an Aluminum not more than 0.05 % maximum a @ af'w @ i @_: @ en, The _: 1F? 2.1 ..- 'GiiE # ..., c`? -, e2.' 70? "11f :: E, e <... # '? 1 #egJC." Nkr: z #: 12ä #; @. @ 2: s # @ ,: F # I. fG1'8rid @ 2 @ @ f`c``.it.`F @ '. lE' 45, jC'at -1 @ 1i% _5; ## riiT'a, .i ;? d # `r WP1.tt?re''# fDt? fJ. specifiedG # öen 1f'- rich 1 E @. @ ,; f G @ xr-2.2e@1f t @. ^ -ef @ cri "i -! () ün (-I? '@, elUr be @y '! . ", ... i _ Lar # ._. ° '@ 18, @ from s. ._ F' ... J er wJ Z ZC'n 1?%; ' f ', ..., .... t ...._ i .tc the oi @ z @ e _ @ F @ f; ierunen in the table w-_r d e2-2 be .. Bite.:'@zt ,. 7 "_ fd 101 0 ° @ z. @ _I @ eai eive @ and at. der ei.!: r: 2: `errpaäj..tr @ sun # @ slz t selehar @ flel t, then i.27 Luft iä.arri in @i @@ r Hardened in the manner indicated in the table ƒ It is pointed out that the alloys consisted essentially of iron in addition to the constituents manganese, silicon, titanium and molybdenum. The other components such as Carbon, sulfur, phosphorus and aluminum were adjusted in the alloys so that the content of carbon, sulfur and phosphorus did not exceed approximately 0904% and the aluminum content did not exceed 0905%, respectively. It should therefore be emphasized that, according to the present invention, manganese-containing iron alloys and methods are proposed, with which the stated objects and many practical advantages are successfully achieved. The alloys do indeed have a reasonable alloy content and still offer such important advantages as, for example, markedly improved yield stress and fracture strength when subjected to solution heating treatment and then hardening at temperatures well below solution temperatures. It is further emphasized that the alloys can be cooled down in huf-Ü after the solution increase: @ r @ g, bera.irr'l, and can still be processed in the low temperature range are, in which case the object received closing by Erilitr, arg au-.L 'ei.e i.rl @ ur @ gs-emperatur e- hard can be, if it e @ wünseh @ .i:, t, daP, the strengthening The ability of the Cxp @, finish is improved, _, ) e? alloys are at the i-iärt @ ur - @@ ::>; r @ i @ -lungsur: @ riiöhung der Festig- keit uni der Hurt ir: @ "r`eg.i.eich to the -,; _ ;;" - angular temperatures .f- Hei Temper ti: # e # ialtei. ki) nn e11 Pu s den U #, - üngs- J treated i, i-er,. @ nf_.e :: ler. posed: 3ind, in the ver densten 'k -,' eise `aear @; e: i _ @@ et: w <rde: 1, @ _ @ -, - @; @ i: can more the set at @@ t gang werr1eil mü @. ° @ c :. E.

Claims

PATE 1T TANSPRÜ C. HE ö 1. Manganese-containing iron alloy, characterized in that it consists essentially of about 3.0 to 1'180 j manganese, about 1.5 to about 2.0 f silicon, from about 0.6 to consists of about 1.2% titanium, from about 0.4 to about 3.4% molybdenum, and the remainder of iron.

2. Alloy according to claim 1, characterized in that the titanium in in an amount from about 0.6 to about 0.9 percent and the molybdenum in an amount is present from approximately 1.0 to approximately 2.8% "

3. Alloy according to claim 1 or 2, characterized in that the manganese in an amount of about 4 to approximately 10% is present.

4. Alloy according to one of claims 1 to 3, characterized in that ß the silicon in an amount of about 1.60 to about 1.90 % and the titanium in an amount of about 0.8 to about 0.9 % is present.

5. A process for the production of molded articles from the above alloys, characterized in that the alloy is heated to a temperature in the range. is heated from approximately 969 to approximately 1038®C (1775'f to 19000P) long enough to convert the silicon and titanium in the alloy into a solid solution, since then the dissolved alloy is cooled until a T, Artensite transition occurs that the alloy is then worked and the product obtained is finally heated to a hardening temperature for a sufficient time, after which the metal is cooled.

6. Drive forward. according to claim 5, characterized in that the dissolved alloy is cooled from the solution temperature by the hardensite transition by air.