DE1758775C - Verwendung von kaltgezogenem Stahl draht fur die Tauchaluminierung - Google Patents

Description

Diese Erfindung betrifft die Verwendung von kaltgezogenem Kohlenstoffstahl-(0.50% bis 1,0% C)-Drahl mit bestimmter Zusammensetzung und hoher Festigkeit zur Herstellung tauchaluminierter Drähte. Drähte, die nach dem Ziehen höheren Tomperalurun unterworfen werden, erleiden oft eine wesentliche und für ihre Verwendung in der Praxis sehr unangenehme Abnahme ihrer Zugfestigkeit. Eine derartige Verschlechterung der Zugfestigkeit tritt des öfteren bei der Herstellung von Stahldraht auf, der als Kern bei einem mehrdrähtigen, elektrischen AIuminiumleiler verwendet wird, des Typs, wie er bei elektrischen Freileitungen zum Einsatz gelangt. Zur Verringerung der Korrosion derartiger Leiter ist es üblich, eine Aluminiumbeschichtung auf dem Stahl- «5 kern anzubringen, Üblicherweise mittels Durchleiten des Kerndrahtes durch ein Bad von geschmolzenem Aluminium, das auf einer Temperatur von 649 bis 700" C gehalten wird. Ein solches Verfahren kann das Absinken der Zugfestigkeit eines herkömmlichen. kaltgezogenen Kohlenstoffslahldrahtes von einem Wert von ungefähr über 207 kg/mm² auf einen Wert unter 134 kg/mm² zum Ergebnis haben. Der letztgenannte Wert liegt bedenklich nahe an der Minimalzugfestigkeit, die von Stahlkerndrähten von mehrdrähtigen Aluminiumleilern, stahlverstärkt nach dem Stand der Technik, gefordert wird. Wegen des Festigkeitsverlustes, der sich aus dem Anlassen bzw. Glühen aus Anlaß bei der Beschichtung der Stahldrähte in einem Bad von geschmolzenem Aluminium oder anderen Metallen ergibt, wurden bisher Versuche unternommen, eine ausreichende Festigkeit des beschichteten Drahtes dadurch zu erreichen, daß man den Kohlenstoffgehalt des Drahtes erhöht; da jedoch die Erhöhung des Kohlenstoffgehaltes von einer Abnähme der Leitfähigkeit begleitet ist, mußte solchen Versuchen zur Herstellung völlig zufriedenstellender Ergebnisse der Erfolg versagt bleiben.

Die vorliegende Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, einen Drahtwerkstoff vorzuschlagen, bei dem der Abfall der Zugfestigkeit, der durch das Glühen der kaltgezogenen Kohlenstoffstahldrähte bei Temperaturen, wie sie bei der Tauchaluminierung auftreten, hervorgerufen wird, vermindert ist und der, nachdem er einem solchen Glühen bzw. Anlassen oder Enthärten unterworfen wurde, eine Zugfestigkeit aufweist, die wesentlich höher liegt als die der ähnlich behandelten, herkömmlichen Drähte.

Es wurde nun gefunden, daß die Abnahme der Zugfestigkeit, die sich aus der Behandlung des kaltgezogenen KohlensioiTstahldrahtes bei Temperaturen um 430⁰C und darüber hinaus ergibt, wesentlich verringert werden kann, wenn man dem Stahl einen geringen Anteil eines geeigneten Legierungsmetalls einverleibt.

Von den Legierungsmetallen, die diese Wirkung aufweisen und die mehr oder weniger häufig in Stählen verwendet werden, nämlich Nickel, Silicium, Aluminium, Zirkonium, Mangan, Chrom, Wolfram, Molybdän, Vanadin, Niob, Titan, Kupfer und Blei, werden solche bevorzugt, die zu den Gruppen VB und VI B des Periodensystems der Elemente gehören und eine größere Neigung als Eisen zur Bildung von Carbiden in Kohlenstoffstählen aufweisen. Solche Metalle sind Chrom, Wolfram, Molybdän, Vanadin und Niob. Aus Vereinfachungsgründen werden diese fünf Metalle nachfolgend als karbidbildende Metalle Ea wird daher gemäß Erfindung die Verwendung eines niedriglegierten Stahles, bestehend aus 0,5 bis 1.0% Kohlenstoff, nicht Über 1,5% Mangan, nicht Über 1,0% Silicium, aowie 0.03 bis 0.5% der Elemente Chrom. Wolfram. Molybdän. Vanadin, Niob einzeln oder zu mehreren. Rest Eisen und Verunreinigungen, als kaltgezogener Draht für die Tauchaluminierung bei Temperaturen im Bereich von 430 und 700" C vorgeschlagen.

Die Zusammensetzung des kaltgezogenen Kohlenstoffstahldrahtes, zu welchem das karbidbUderide Metall zugegeben wird, sollte zur Hochdrahtfestigkeit wenigstens 0,50% Kohlenstoff und für die erforderlichen Kaltzieheigenschaften nicht mehr als 1.0% Kohlenstoff enthalten.

Wie in den nachfolgenden Beispielen angegeben, kann der Stahl weiterhin kleine Mengen an Mangan und Silicium enthalten, die von dem Stahlhersteller aus Gründen zugegeben werden, die mit der Herstellung und Bearbeitung des Stahles in·Zusammenhang stehen. Die Stähle, die bei der vorliegender. Erfindung Verwendung finden, umfassen zusätzliche Bestandteile von Mangan in Mengen nicht über 1,5% und Silicium in Mengen nicht über 1,0%. Der Stahl kann weiterhin geringe Mengen von Verunreinigungen enthalten, wie sie üblicherweise bei der Stahlherstellung auftreten, und die Formulierung »Rest Eisen und Verunreinigungen«, wie sie im Anspruch verwendet wird, ist entsprechend auszulegen.

In manchen Fällen kann der Gehalt eines karbidbildenden Metalls in dem Stahl des geglühten Drahtes eine Wirkung hervorrufen, die der Wirkung entgegengesetzt ist, die der Stahl vor dem Glühen des Drahtes aufweist. Beispielsweise verringert in einem Stahl von Kerndrahtqualität die Zugabe von 0,08% Vanadin die Zugfestigkeit von 199 auf 178 kg/mm² in dem Draht beim Kaltziehen, erhöht aber die Zugfestigkeit von 132 auf 138 kg/mm² in dem Draht, wenn er 10 Sekunden bei 666⁰C geglüht wird. Bei einem anderen Kerndrahtstahl verringert die Zugabe von 0,33% Molybdän die Zugfestigkeit des ungeglühten, kaltgezogenen Drahtes von 209 auf 182 kg/mm², erhöht aber die des geglühten Drahtes von 137 auf 142 kg/mm².

Die Wirkung der karbidbildenden Elemente bei der Verunreinigung des Verlustes an Zugfestigkeit infolge des Glühens wird ausgeprägter, wenn die Dauer des Glüharbeitverfahrens erhöht wird. Das ist aus der nachfolgenden Tabelle zu ersehen, die die Wirkungen der verschiedenen Glühzeitdauer bei einer Temperatur von 666⁰C bei Kohlenstoffstahldrähten, die miteinander identisch sind, ausgenommen im Hinblick auf das Vorhandensein oder die Abwesenheit des karbidbildenden Metalls, aufzeigen.

Dauer des Glühens

Kein Glühen

2 Sekunden

10 Sekunden

60 Sekunden

Draht mit 0,08% V
kg/mm²

178
142
138
128

Draht ohne V
kg/mm²

199
136
132
117

Die durch die erfindungsgemäße Verwendung der niedriglegierten Stähle erreichbaren Vorteile werden noch ausgeprägter, wenn die Glühtemperaturen erhöhl werden. So ergeben wechselnde Temperaturen, die

wHhrend eines IQ-Sekunden-GiUhens von zwei Drähten beibehalten werden, die einender gleich sind, ausgenommen hinsichtlich der Gegenwart oder Ab-Wesenheit des karbidbildenden Metalls die nach· folgenden Ergebnisse:

GlUhlcmporolur	Drnhl mit 0.20% V	Draht ohne V
	kg/mm1	kg/mm1
Kein GlUhen	200	208
427° C	195	192
482" C	190	178
666" C	157	139

In den nachfolgenden Beispielen werden die Wirkungen aufgezeigt, die sich bei einem kaltgezogenen Draht durch die Zugabe verschiedener Anteile unterschiedlicher karbidbildender Metalle bei unterschiedlichen Basisstählen ergeben. In den Beispielen 1 bis 5 wurde der verwendete Draht von einem Ausgangsstab mit einer Stärke von 5,556 mm auf einen Durchmesser von 2,66 mm gezogen; im Beispiel 6 wurde der Draht von einem Ausgangsstab der gleichen Größe auf einen Durchmesser von 2,03 mm gezogen, und in den gesamten Beispielen ist die für den geglühten Draht angegebene Festigkeit diejenige, welche dieser nach dem Glühen bei einer Temperatur von 666° C während einer Zeitdauer von 10 Sekunden aufweist.

Zugegebenes Metall: 0.33% Mo

Basisstahldraht

ίο Legierungsstahldraht.

Beispiel 4 Basisstahl:

0,74% C 0,67% Mn

0,28% Si

Zugegebenes Metall:
0,36% Cr

Basisstahldraht

Legierungsstahldraht.

Beispiel 5
Basisstahl:

0,72% C

0,66% Mn

0,25% Si

Beispiel t
Basisstahl:

0,76% C

0,79% Mn

0,28% Si

Zugegebenes Metall:
0,08% V

Basisstahldraht

Legierungsstahldraht.

Beispiel 2

Basisstahl:
0,79% C
0,77% Mn
0,31% Si

Zugegebenes Metall:
0,20% V

Basisstahldraht

Legierungsstahldraht.

Beispiel 3
Basisstahl:

0,78% C

0.66% Mn

0,23% Si

Zugfestigkeil

Zugegebenes Metall:
0,17% W

Basisstahldraht

Legierungsstahldraht.

Beispiel C

vordem Glühen kg/mm²

nach dem Glühen kg/mnr

199

178

209 200

Basisstahl:
0,74% C
0,67% Mn
0,28% Si

Zugegebenes Metall:
0.05% Nb

Basisstahldraht

Legierungsstahldraht...

Zugfc*ugk«it

vor dem Glühen

209
182

199
203

189
189

221
223

nach dem Glühen kg ^!mm^J

137
142

132

142

136
139

136
139

132 138

139 157

Irgendeines der karbidbildenden Metalle kann entweder allein oder zusammen mit einem anderen oder anderen zur Bildung von Legierungen eingesetzt werden, die man gemäß der vorliegenden Erfindung verwenden kann. Das Zulegieren eines karbidbildenden Metalls oder solcher Metalle in einem so geringen Verhältnis wie 0,03% schafft einen erkennbaren Nutzen gegenüber der Verringerung des Zugfestigkeitsverlustes, den der kaltgezogene Kohlen-. stoffstahldraht erleidet, wenn er Anlaß- bzw. Glühtemperaturen unterworfen wird. Gewöhnlich jedoch wird vorgezogen, daß der Gehalt eines solchen Metalls oder von Metallen wenigstens 0,10% ist. Es darf erwartet werden und es wird dies für Vanadin in den obigen Beispielen 1 und 2 aufgezeigt, daß sich der Umfang des sich aus der Verwendung dieser Erfindung ergebenden Nutzens mit der Erhöhung des Anteils des karbidbildenden Metalls oder der Metalle erhöht; jedoch wird aus Kostengründen und — in manchen Fällen — wegen der Entstehung von unerwünschten Nebenwirkungen eine praktische Grenze von 0.50% Tür einen solchen Anteil gesetzt. In den

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meisten Füllen wird ein Anteil, der nicht größer als 0,40% ist, bevorzugt. Unter Berücksichtigung der Wirksamkeit des Legierungsmetalls im Hinblick auf die Verringerung des Verlustes an Zugfestigkeit, der Verfügbarkeit und der Kosten und der Art der auftretenden Nebenwirkungen, ist Vanadin wahrscheinlich das wünschenswerteste Legierungsmetall, wonach Molybdän und Chrom folgen. Unter den beiden letzteren Metallen wird Molybdän bevorzugt; dies deshalb, weil, obgleich ein Vergleich in den obigen Beispielen 3 und 4 zeigt, daß Chrom wirksamer als Molybdän ist, relativ hohe Prozentsätze an Chrom eine nachteilige Wirkung auf die Ziehbarkeit des Drahtes haben.

Wie oben angegeben, ist die Erfindung besonders brauchbar für die Verwendung eines kaltgezogenen Drahtes für die Beschichtung mit Aluminium mittels Durchleiten durch ein Bad dieses geschmolzenen Metalls, der als Stahlkerndraht in einem stahlverstärkten Aluminiumleiter verwendet werden soll.

Es ist auf Grund der obigen Beispiele festzuhalten,' duß in jedem Fall der Draht mit Zugabe von karbidbildendem Metall, nach einer 10 Sekunden langen Glühung bei 666⁰C, eine Zugfestigkeit hatte, die merklich größer war als die eines in ähnlicher Weise geglühten Drahtes derselben Zusammensetzung, ausgenommen, daß das karbidbildende Metall weggelassen wurde. Der Verlust an Zugfestigkeit, ausgedrückt in Prozent, war in jedem Fall und bei jedem Stahllegierungsdrahi geringer als bei dem entsprechenden Basismetalldraht, sogar in solchen Fällen wie in den Beispielen 4 und 5, wo die Zugabe des karbidbildenden Metalls entweder von erhöhter (Beispiel 4) oder ohne wesentliche Wirkung (Beispiel 5) auf die Zugfestigkeit des nicht geglühten Basismetalldrahtes war. Im Durchschnitt erleiden die Basis-

metalldrHhte als Ergebnis des Anlaßverfahrens einen Verlust an Zugfestigkeit in Höhe von 34,2%, wöhrend die Stahllegierungsdröhte nur einen Verlust von 27,3% erleiden. Wahrend der absolute Gewinn von 2,11 kg/mm², wie er im Beispiel 6 erreicht wird, relativ gering zu sein scheint, ist er nichtsdestoweniger von Bedeutung im Hinblick auf die Talsache, daß 130 kg/mm² etwa der für einen Kerndraht von slahlverstärkten Aluminiumleitern zulässigen minimalen Zugfestigkeit entsprechen. Es erhöht daher der Gewinn von diesen 2,11 kg/mm² den Spielraum über dem Minimum um ein Drittel. Im Falle von Beispiel 5, wo der absolute Gewinn ebenso gering ist, wurde der Spielraum über dem Minimum um ungefähr 44% erhöht.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Verwendung eines
bestehend aus

niedriglegierten Stahls,

0,5 bis 1,0% Kohlenstoff,

nicht über 1,5% Mangan,

nicht über 1,0% Silicium

sowie

0,03 bis 0,5% der Elemente Chrom, Wolfram, Molybdän, Vanadin, Niob, einzeln oder zu mehreren,

Rest Eisen und Verunreinigungen,

als kaltgezogener Draht Für dieTauchalurninierung bei Temperaturen im Bereich von 430 und 700° C.

2. Verwendung eines niedriglegierten Stahles nachAnspruch 1,der jedoch 0,10bisO,50% Chrom, Wolfram, Molybdän, Vanadium, Niob, einzeln oder zu mehreren, enthält, für den Zweck nach Anspruch 1.