DE1951908C3

DE1951908C3 - Verwendung eines niedrigstgekühlten Chromstahles mit mindestens 70% martensitischem Gefüge als Werkstoff für Tiefziehbleche und-bänder

Info

Publication number: DE1951908C3
Application number: DE19691951908
Authority: DE
Inventors: Alfred Dr.mont; Michel Karl Dr.-Ing.; 5930 Hüttental Randak
Original assignee: Stahlwerke Südwestfalen AG, 5930 Hüttental
Filing date: 1969-10-15
Publication date: 1976-08-26

Description

ίο

sowie gegebenenfalls eines oder mehrere der EIemente Titan, Vanadin, Zirkonium, Tantal, Niob, Schwefel, Selen, Tellur, Blei, einzeln nicht über 1%, zu mehreren nicht über 4%, Rest Eisen und übliche Verunreinigungen, der in einem Temperaturbereich, in dem 50 bis 100% Austenit entstehen, im Durchlauf verfahren geglüht und anschließend beschleunigt abgekühlt wird, als Werkstoff für Tiefziehbleche und -bänder mit mindestens 70% martensitischem Gefüge sowie guter Korrosionsbeständigkeit, Dehnung und Kerb-Schlagzähigkeit.

2. Verwendung nach Anspruch 1 mit einem Stickstoffgehalt von 0,0005 bis 0,03 %.

3. Verwendung nach einem der Ansprüche 1 und 2 mit einem Nickelgehalt von 0,03 bis 2,0%.

4. Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 3 mit einem Molybdängehalt von 0,5 bis 1,8%.

5. Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 4 mit einem Aluminiumgehalt von 0,0001 bis 0,05 %.

6. Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Stähle so wärmebehandelt werden, daß sie 85 bis 100% Martensit enthalten.

ts isi wend bekannt, daß insbesondere die Korrosionsbeständigkeit durch Zulegieren von Molybdän beträchtlich erhöht werden kann. Solche austemtischen Stähle mit Molybdänzusatz sind in ihren übrigen Eigenschaften den obenerwähnten Stahlsorten weitgehend vergleichbar.

Ein erheblicher Nachteil dieser Guten hegt dann, daß diese Stähle zu teuer sind. Da insbesondere das Element Nickel nicht in beliebigen Mengen frei zur Verfügung steht, verteuert sich das Zulegieren dieses Elements je nach Weltnickellage derartig, daß dte ^{nie J} - ■ - -ahle für viele Anwendungs-

.. ist. Hinzu kommen weitere . in Form von warm- und/oder hi und Blechen sowie den daraus hergestellten Gegenständen tritt η der Oberfläche eine Verfärbung ein, me mu »^,u^chigkeit« bezeichnet wird und sich eerade bei Teilen, wo auf hohe Oberflachengute Wert gelebt wird, störend bemerkbar macht. Die Hitze- und Zunderbeständigkeit, insbesondere in schwefe haltigen oder

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40

Die Erfindung bezieht sich auf die Verwendung eines niedrigstgekohlten Chromstahles mit mindestens 70% mortensitischem Gefüge als Werkstoff für Tiefdurch Zugabe von _{spanabhebende}

TJahte z'u verbessern, _{er Festigke}its- und Korro- ^^β^^ ist dieses Material

nicht schweißbar. . .

Zur Verbesserung der ungünstigen Preissituation hat man sich seit Jahrzehnten bemüht, sogenannte »Nickelsparguten« zu entwickeln. Es sind Stähle bekannt, die neben den obenerwähnten Elementen erhöhte Mangan- und/oder Stickstoffzusätze bei abgesenkten Nickelgehalten enthalte.. Erwähnt sd j^jojd^ ^d«

f' X 8 C _M „ H ^

ts^ Widerstand von Eisenwerk-

stoffen gegen Korrosions- und Temperaturbeanspruchung durch Zulegieren von bestimmten Elemen- ^

ten erhöht werden kann. Man unterscheidet im 50 gründen nicht

Frage

_neten einer

wesentlichen drei .Kategorien von Stahlsorten, über diese besonderen Eigenschaften verfugen:

1. austenitische Star Ie,

3. ferritische Stähle,

3. konventionelle martensitische Stähle.

1. Austenitische Stähle

Es handelt sich um Chrom-Nickel-Stähle, die im wesentlichen etwa 18% Chrom, 8 bis 12% Nickel, max. 0,12% Kohlenstoff und etwa 0,03% Stickstoff enthalten. Stähle dieser Zusammensetzung verfugen über gute Korrosionseigenschaften. Die Beständigkeit bei hohen Temperaturen ist stark eingeschränkt und besteht nur in luft- oder stickstoffhaltigen Gasen, die relativ wenig Sauerstoff enthalten. Weiterhin verfügen diese Stahlsorten über eine ausgezeichnete Duktilität. Bezüglich ihrer Fließeigenschaften stehen sie an der

im 5 g die teilweise ungunstigeren

den nutuiaivfi n^«».ν».. *.._

legen sind. Diese austenitischen Stähle haben sich aus den genannten Gründen nicht allgemein eingeführt.

2. Ferritische Stähle

Neben den Chrom-Nickel-Stählen haben sich ferritische Chrom-Stähle für viele Verwendungsgebiete eingeführt. Sie verfügen gegenüber dem Chrom-Nickel-Stahl über eine geringere Korrosionsbeständigkeit, so daß die Verwendbarkeit dieser Stahlsorte schon deswegen begrenzt ist. Der handelsübliche ferritische Chrom· Stahl enthält neben etwa 17% Chrom 0,05 bis 0,12% Kohlenstoff. Durch Zulegieren von etwa 1% Molybdän läßt sich die Korrosionsbeständigkeil erheblich verbessern, doch ist auch diese Legierung

³ 4

den austenitischen Stählen im Korrosionsverhaiten Blechen sind ferritische Chromstähle tiefziehfähig.

unterlegen. doch gehört es zum Stand der Technik, daß sie den

Ferntische Stahlguten weisen allerdings eine hohe unlegierten Stählen und den austenitischen Stahlgüten Hitze- und Zunderbestandigkeit gegen die in der Praxis unterlegen sind. Ein weiterer Nachteil der Chromstähle am häufigsten vorkommenden schwefelhaltigen Gase 5 muß darin gesehen werden, daß Bänder und Bleche und aufkohlenden Medien auf. Die Zunderbeständig- der Dicke »5 mm« nach der Warmwalzung einer keit läßt sich durch Zugabe von Silizium und insbeson- Langzeitglühung unterworfen werden müssen, bevor dere Aluminium erhöhen. Bezüglich dieser Eigen- sie weiterverarbeitet werden können. Bei ferritischen schäften würden ferritische Stähle ideale Voraus- Warmbändern muß z. B. in Bundform eine mehrsetzungen für zahlreiche Anwendungsgebiete mit- io stündige Haubenglühung durchgeführt werden, wobei bringen, doch haben sich bei näherer Prüfung gewisse die Gesamtofenzeit einer solchen Glühung bei etwa Grenzen für den Einsatz dieser Stahlsorte ergeben. 30 Stunden liegt Außerdem zeigen sich nach der KaIt-Einer breiten Verwendung steht ein gravierender walzung und Endglühung dieser Bänder zwei weitere Nachteil entgegen: Ferritische Stähle neigen nämlich in sehr unangenehme Fehlerscheinungen. Es handelt starkem Maße zu Kornvergröberung, die durch Wärme- 15 sich um die sogenannte »Längsstreifigkeit« oder behandlung allein nicht zu beseitigen ist. Insbesondere »Rillenstruktur«, die durch eine wellenförmige Oberbeidicken Abmessungen neigt das Material deshalb zu flächenunebenheit gekennzeichnet ist und parallel starker Kaltsprödigkeit, so daß es schon während der zur Walzrichtung verläuft. Durch das Kaltumformen Produktion beim Stahlhersteller zu erheblichen Aus- (Tiefziehen) verstärkt sich dieser Fehler und macht fällen kommt und eine Verarbeitung nur in geringem 20 sich optisch sehr störend bemerkbar, da gerade an Maße und nur unter Anwendung aufwendiger Sonder- dieses Macenal besonders hohe Oberflächenanfordemaßnahmen durchführbar ist. Die einzig mögliche rungen gestellt werden. Diese Erscheinung kann zwar Maßnahme zur Kornverfeinerung besteht in einer durch Schleifen und Polieren des Fertigteils beseitigt ausreichenden Verformung und einer anschließenden werden, doch verbietet sich eine solche Maßnahme definierten Glühung. Doch bietet dieses Verfahren 25 meist aus Kostengründen.

keinen grundsätzlichen Lösungsweg für die Erzeugung Ein anderer Nachteil ferritischer Bänder und Bleche dicker Abmessungen, da die Möglichkeit der starken liegt in der sogenannten »Fließfigurenanfälligkeit«. Verformung hier nicht gegeben isi. In Form von Wenn die fertigen Bleche nach der Endglühung verBrammen, Blöcken, Vorbrammen, Platinen, Stabstahl formt werden, treten unter einem Winkel von etwa und Blechen stellen sich bei dicken Abmessungen als 30 45° zur Walzrichtung Fließlinien auf der hochglänzen-Folge der charakteristischen Neigung zur Grobkorn- den Blechoberfiäche auf, die sich beim Verarbeiter bildung zahlreiche Schwierigkeiten ein, die im folg:n- sehr störend bemerkbar machen würden. Deshalb muß den geschildert werden sollen. Das Material hat eine die »Fließfigurenanfälligkeit« durch einen zusätzlichen sehr geringe Kerbschlagzähigkeit, die bei Unter- Arbeitsgang in besonderen Dressiergerüsten, das sogeschreitung der Raumtemperatur — beispielsweise 35 nannte Dressieren, beseitigt werden,
durch Auslagern des Materials im Winter — gegen Somit sind ferritische Stähle trotz großen Interesses 0 geht. Das Material zeigt ein« hohe Schleifriß- der Verarbeiter und stark gestiegener Nachfrage nicht empfindlichkeit. Die gesamte Handhabung bei der universell einsetzbar.
Fertigung, wie Richten, Schein, Lochen, darf nur

im angewärmten Zustand durchgeführt werden. Ab- 40 3. Konventionelle mariensiiische Stähle
gesehen davon, daß aufwendige Betriebsanlagen, wie

besondere Glüh- und Warmhaltehauben, erforderlich Für besondere Verwendungsgebiete, wo es auf gute sind und durch das ständige Anwärmen hohe Kosten Festigkeitseigenschaften, gute Härtewerte und hohe entstehen, wird die Verarbeitung dieses Materials in Verschleißfestigkeit ankommt, haben sich Stähle einhohem Maße kompliziert. Trotz höchster Auf- 45 geführt, die neben Chrom erhöhte Mengen an Kohlenmerksamkeit und entsprechendem personellem Auf- stoff enthalten. Diese Stähle können gehärtet und wand kommt es wegen fehlerhafter Handhabung immer vergütet werden. Eine während der Verarbeitung wieder zu Ausfällen, die allein schon dadurch auf- eventuell eingetretene Grobkornbildung kann durch treten, daß z. B. ein Kran seine Ladung aus ferri- Normalisieren beseitigt werden. Die Korrosionstischen Vorbrammen etwas zu unsanft ablegt. 50 beständigkeit ist gut bis mittelmäßig, sie kann durch Darüber hinaus leidet die Betriebssicherheit unter Zugabe von Molybdän erhöht werden,
dieser komplizierten Handhabung bei ferritischen Diese Stähle haben eine sehr geringe Duktilität und Chrom-Stählen, da der Umgang mit heißem Material können daher nur bedingt kalt umgeformt werden. gefährlicher ist als mit kaltem. Auch die Weiter- Selbstverständlich sind sie im gehärteten und ververarbeiter müssen einen ähnlichen Aufwand betreiben. 55 güteten Zustand praktisch nicht zerspanbar. Vor dem Die Verwendbarkeit ferritischer Chromstähle in Zerspanen muß das Material weichgeglüht werden; dicken Abmessungen ist wegen dieses Nachteils die fertigbearbeiteten Teile müssen anschließend erneut begrenzt. Weiterhin sind Chromstähle besonders gehärtet werden, da der Weichglühzustand nicht dem empfindlich gegen schwingende Beanspruchung. Auch Gebrauchszustand entspricht. Zusätzlich müssen die das Schweißen dieser Stähle ist nur mit ähnlich auf- 60 Teile nach der Abschlußwärmebehandlung entzundert wendigen Maßnahmen, wie Anwärmen u. ä., bedingt werden.

möglich. Auch sind ferritische Chromstähle schlecht Die Schweißbarkeit konventioneller martensitischer

zerspanbar. Auch hier wird der Ausweg gewählt, Stähle ist nur in Ausnahmefällen unter Anwendung

diesen Nachteil durch Zulegieren von z. B. mindestens bestimmter Vorsichtsmaßregeln möglich, wobei das 0,1% Schwefel auszugleichen, doch leiden darunter 65 Anwärmen und ein langsames definiertes Abkühlen

natürlich weiterhin Kerbschlagzähigkeit, Schwingungs- wesentliche Bestandteile dieser Sondermaßnahmen

festigkeit usw. darstellen.

In Form von warm- und/oder kaltgewalzten dünnen Durch die BF-PS 7 15 856 ist ein nichtrostender,

schweißbarer, martensitischer Staid bekanntgeworden, der sich durch seine hohe Streckgrenze auszeichnet. Der Stahl hat einen Gehalt an Kohlenstoff von max. 0,02%; an Chrom von 11 bis 15%; ra Nickel bis zu 7% und an Mangan bis zu 8%. Innerhalb des angegebenen Bereiches sind die höheren Chromgehalte als nachteilig bezeichnet, da sie die Kerbschlagzähigkeit beeinträchtigen. Es wird empfohlen, den Stahl nach dem Härten bei Temperaturen zwischen 5o0 und 700⁰C anzulassen. Dieser Stahl soll in Form von Tafeln und Blechen für Gegenstände wie Druckbehälter, Container und Turbinengehäuse verarbeitet werden. Ein ähnlicher Stahl ist für den gleichen Ver-Wendungszweck durch die schwedische Auslegeschrift 3 02 854 bekanntgeworden, wobei sich der Stahl ebenfalls durch eine hohe Zugfestigkeit und Streckgrenze auszeichnet. Dieser Stahl hat einen Gehalt an Kohlenstoff von 0,02 bis 0,04%, an Chrom von 15,0 bis 18,0%, an Nickel von 4,0 bis 6,0% und an Mangan von 0,02 bis 2,0%. Bei beiden Stählen wird ein Austenitgehalt von 15 (bzw. 10) bis 40% als wesentlich angesehen, um eine gewisse Zähigkeit zu erreichen.

Es ist bis heute noch nicht gelungen, innerhalb der genannten drei hauptsächlichen Kategorien von rostfreien Stählen einen solchen Stahl zu finden bzw. herzustellen, der

ähnlich verformbar ist wie die austenitischen Stähle, jedoch weniger aufwendig legiert ist;
ähnlich sparsam legiert ist wie die ferridschen rostfreien Stähle, jedoch ohne deren Neigung zur Versprödung und zu Oberflächenfehlern wie Fließfiguren und/oder Rillenbildung;
ähnlich einfach herstellbar und sparsam legiert ist wie die konventionellen martensitischen Stähle, jedoch in diesem martensitischen Gefügezustand eine Duktilität im Sinne der Tiefziehfähigkeit aufweist, sowie gleichzeitig gute Korrosions- und Verarbeitungseigenschaften.

Hier setzt die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein. Es wurde gefunden, daß ein Stahl trotz eines Martensitgehaltes von mindestens 70% tiefziehfähig ist, wenn die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale in Kombination erfüllt sind.

Das gilt vorzugsweise für Martensit im eigentlichen Sinne. Das hat den Vorteil, daß man ohne besondere Maßnahmen, wie Anlassen oder gelenkte Abkühlung, auskommt, die zur Erzielung von anderem Härtegefüge (Zwischenstufengefüge) erforderlich wären.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht für das Element Kohlenstoff einen Gehalt νυη 0,0005 bis 0,01 % vor. Weitere Verfahrensvarianten schreiben für das Element Stickstoff folgende bevorzugte Legierungsbereiche vor: Der Stickstoffgehalt soll demnach 0,0005 bis 0,03% betragen.

Der erfindungsgemäße Stahl weist sehr gute Eigenschaften auf, wenn er 0,03 bis 2,0% Nickel enthält.

Bei Molybdän ist ein bevorzugter Bereich von 0,5 bis 1,8% vorteilhaft.

Die Aluminiumgehalte sollten zwischen 0,0001 bis 0,05% Aluminium betragen.

Die Legierungszusammensetzung muß unter Einstellung kleinster Kohlenstoff- und gegebenenfalls auch Stickstoffgehalte so gewählt werden und der Stahl anschließend so wärmebehandelt werden, daß nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung im Fertigteil 85 bis 100% Martensit vorliegen. Es ist vorteilhaft, wenn die erfindungsgeraäße Wärmebehandlung im Durchlaufverfahren durchgeführt wird. Diese Handhabung gilt sinngemäß für erfindungsgemäß hergestellte Stahlteile.

Bei der Wärmebehandlung im Durchlauf zur Erzielung der gewünschten Härtegefüge wird der Stahl auf eine Temperatur zwischen 850 und HOO⁰C, bevorzugt zwischen 900 und 1050⁰C, erwärmt, eine Zeitlang gehalten, sodann beschleunigt abgekühlt. Die Glühdauer liegt für dünne Werkstücke, insbesondere dünne Bleche und Bänder, bei 12 Minuten bis 5 Sekunden und 10 Minuten bis 5 Sekunden für den bevorzugten Temperaturbereich.

Die Herstellung der erfindungsgemäßen Stähle erfolgt, wie dem Fachmann bekannt ist, im Elektrolichtbogenofen, in Vakuumfrischanlagen oder durch Schmelzen im Elektronenstrahlofen.

Die Erfinderin hat ein Verfahren gefunden, Stähle herauszustellen, die unter Vermeidung der aufgezeigten Nachteile, die eine universelle Verwendbarkeit der bisher bekannten Stahlsorten einschränken, zahlreiche positive Eigenschaften dieser bekannten Güten in sich vereinigen. Der erfindungsgemäße martensitisehe Chromstahl unterscheidet sich von den vorbeas kannten martensitischen Chromstählen in gravierendem Maße dadurch, daß er durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen über eine hohe Duktilität und somit ausgezeichnete Umformeigenschaften im Sinne eines Tiefziehens verfügt. Die gesamte Verarbeitbarkeit wird wegen der fehlenden Kaltsprödigkeit und der nicht vorhandenen Neigung zur Grobkornbildung schon beim Stahlhersteller derartig vereinfacht, daß eine reibungslose Fertigung gewährleistet ist und die Ausfälle auf ein Minimum beschränkt bleiben. Neben der hohen Korrosionsbeständigkeit, die das normale Niveau ferritischer Chromstähle übersteigt, ist das erfindungsgemäße Material bezüglich Hitze- und Zunderbeständigkeit den Chromstählen völlig gleichwertig. Die erfindungsgemäße Stahlsorte läßt sich ohne Sondermaßnahmen gut schweißen, verfügt über ausgezeichnete Zerspanungseigenschaften, so daß der an sich unerwünschte Zusatz von Schwefel bei dieser Stahlsorte entfallen kann, und führt somit zu besseren Festigkeitseigenschaften der zerspanten Teile. Insbesondere bei Bändern und Blechen tritt der nach dem Polieren unerwünschte Effekt der »Gelbstichigkeit« nicht auf. Außerdem ist weder am Kaltband noch nach dem Tiefziehen die sogenannte »Rillenstruktur« festzustellen. Das Dressieren der Fertigbänder zur Beseitigung der störenden Fließfigurenanfälligkeit kann gleichfalls entfallen, da die erfind jngsgemäß hergestellten Bänder und Bleche diese Anfälligkeit nicht aufweisen. Ein gegenüber den ferritischen Stählen kostensparender Faktor der erfindungsgemäßen Stahlsorte liegt darin, daß das Material nach der Warmformgebung im Durchlaufverfahren wärmebehandelt wtrden kann. Dadurch entfällt die langwierige Warmbandhaubenglühung. Es ergeben sich kurze Glühzeiten, eine hohe Oberflächenqualität und somit hohe Leistungen bei optimalem qualitativem Niveau.

Es war für den Fachmann nicht zu erwarten, daß gerade Stähle, deren Gefüge zum überwiegenden Teil aus Martensit besteht, gleichzeitig besonders duktil im Sinne eines Tiefziehens sind. Die erfindungsgemäße Maßnahme steht also im Gegensatz zum Stand der Technik, wo man sich nach Kräften bemüht, zur Erhöhung der Duktilität und der Kaltumformeigenschäften eventuell auftretenden Martensit zu beseitigen.

In den nachfolgenden Beispielen wird die Erfindung näher erläutert. In der Tabelle ist in Kurzfassung die Fertigung nach dem Stand der Technik erfindungsgemäßen Fertigungsverfahren gegenübergestellt:

Beispiel 1
(Stand der Technik)

Eine Schmelze (Zusammensetzung s. Tabeiie) wurde im Elektroofen erschmolzen und zu Rohbrammen mit einem Gewicht von etwa 7 t vergossen. Die Hälfte der Brammen wurde nach dem Strippen sofort auf Lastkraftwagen verladen, mit Warmhaltehauben zugedeckt und unter Warmhaltehauben als Warmtransport zum Brammenwalzwerk transportiert. Anschließend wurden die Rohbrammen auf Walztemperatur aufgeheizt und zu Vorbrammen der Dickel40mm ausgewalzt. Nach der Walzung mußten die Brammen unter definierten Bedingungen in beheizten Warmhaltehauben auf etwa 400°C abgekühlt werden. Diese Abkühlung dauerte etwa 12 Stunden. Nach Erreichen von 400° C wurden die Vorbrammen warm überschliffen und anschließend an Luft auf Raumtemperatur abgekühlt. Die restlichen Rohbrammen derselben Schmelze wurden nach der Erstarrung in einem Ofen kontinuierlich auf 800° C abgeheizt, anschließend wurden die beiden Rohbrammen umgesetzt und unter Abkühlhauben mit definierten Bedingungen auf Raumtemperatur abgekühlt. Diese Abkühlung dauerte insgesamt etwa 30 Stunden. Die Rohbrammen wurden kalt zum Warmwalzwerk transportiert, dort in einem langwierigen Aufheizvorgang auf Walztemperatur erhitzt und zu Vorbrammen ausgewalzt. Auch diese Vorbrammen wurden nach definierter Abkühlung auf 400⁰C warm geschliffen und anschließend auf Raumtemperatur abgekühlt. Nach erneuter sorgfältiger Aufheizung wurden alle Vorbrammen in einer kontinuierlichen Breitbandstraße zu Warmband der Dicke 4 mm ausgewalzt, zu Bunden gehaspelt und einer stationären Haubenglühung unterzogen. Das Warmband wurde 360 Minuten bei 850" C geglüht und abgekühlt. Eine Gefügeuntersuchung zeigte, daß ein rein ferritisches Gefüge vorlag. Anschließend wurde das Band entzundert, auf eine Dicke von 1,0 mm kaltgewalzt und im Durchlaufofen bei etwa 840°C für einige Sekunden geglüht und entzundert. Das Band zeigte in diesem Zustand Fließfigurenanfälligkeit und mußte deshalb mit zwei Stichen dressiert werden. Eine Untersuchung des versandfertigen Bandes zeigte, daß das Material stark mit »Rillenstruktur« befallen war.
5

Beispiel 2

(crfindungsgemäß)

Eine Schmelze der in der Tabelle wiedergegebenen

ίο Zusammensetzung wurde im Elektroofen erschmolzen, zu Rohbrammen vergossen und an Luft abgekühlt. Auch die Aufheizung zur Rohbrammenwalzung erfolgte ohne besondere Vorsichtsmaßnahmen. Die Vorbrammen konnten zur Beschleunigung des Durchsatzes mit Wasser abgespritzt werden, sie wurden anschließend kalt geschliffen. Danach wurden die Brammen in der kontinuierlichen Breitbandstraße zu Bändern der Dicke 4 mm gewalzt und zu Bunden gehaspelt. Alle Bänder wurden anschließend in einer sogenannten Durchlaufglüh- und -beizlinie bei 980°C für 5 Minuten geglüht, abgeschreckt und in derselben Linie entzundert. In diesem Zustand enthielt das Gefüge der Warmbänder 92 % Martensit. Anschließend wurden die Bänder auf eine Dicke von 1 mm kaltgewalzt und in einer Durchlaufglüh- und -beizlinie für wenige Sekunden bei 980° C geglüht und entzundert. Eine Prüfung in diesem Zustand ergab Fließfigurenfreiheit. Die Fehlererscheinung »Rillenstruktur« war selbst nach starkem Recken nicht feststellbar. Das Material konnte daher zerteilt und versandt werden. Ein weiteres Band aus dieser Schmelze wurde in gleicher Weise auf eine Enddicke von 0,6 mm gefertigt und war in diesem Zustand frei von Fließfiguren- und RJHenanfälligkeit. Aus diesem Material wurden in einem Weiterverarbeitungswerk Radkappen gefertigt. Diese Kappen wiesen den Fehler »Rillenstruktur« nicht auf und zeigten nach dem Tiefziehen keine Fließfiguren.
Die Fertigung aller restlichen in der Tabelle aufgeführten Schmelzen, die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren verarbeitet wurden, verlief sinngemäß in ähnlicher Weise. Die Tabelle zeigt den erfindungsgemäß notwendigen Zusammenhang zwischen Sonderlegierungszusammensetzung und Wärmebehandlung sowie den jeweils daraus resultierenden Martensitgehalt.

Beispiel

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Band

609635/377

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19

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ίο

Die Prüfung der Korrosionsbeständigkeit erfolgte in sogenannten Kurzzeittesten. Zur Nachahmung der im Langzeitbetrieb auftretenden verschiedenartigen Korrosionsbeanspruchungen sind verschiedene Prüfverfahren entwickelt worden. Erwähnt seien beispielsweise

1. der Salzsprühtest nach ASTM B 117-64 und

2. der Salzsprühtest nach ASTM B 368-65
(Cass-Test).

Ein Maßstab für die Korrosionsbeständigkeit ist die Fläche der mit Rost befallenen Blechoberfläche, die auf die Ausgangsfläche bezogen wird. Während das Material, das nach dem Stand der Technik hergestellt worden war, nach dem ersten Testverfahren zum Teil vereinzelte, zum Teil zahlreiche Korrosionsprodukte aufwies und nach »Cass-Test« bis zu 40% der Oberfläche mit roten Korrosionsprodukten und Lochfraß bedeckt war, zeigten die erfindungsgemäß hergestellten Bleche und Bänder praktisch keinen Angriff. Einige wenige Bleche der Schmelzen 3 und 7 zeigten nach (fern »Cass-Test« vereinzelte Korrosionsprodukte. Es ist jedem Fachmann geläufig, daß der »Cass-Test« für ferritische Stähle, insbesondere ohne Molybdänzusatz, eine harte Beanspruchung darstellt. Die hohe Korrosionsbeständigkeit der erfindungsgemäß hergestellten martensitischen Stahlgüte wird durch diese Versuchsergebnisse eindeutig belegt.

Nach dem die Erfindung und der mit ihr zu erreichende Fortschritt im obigen ausführlich behandelt worden ist, soll hier an speziellen älteren Druckschriften deren Verhältnis zum Erfindungsgegenstand dargelegt werden.

Aus Hcudremont, »Handbuch der Sonderstahlkunde«, 1956, S. 762, ist es bekannt, Chromstähle der perlitischmartensitischen Gruppe, z. B. solche mit 18% Chrom und bis zu 1% Kohlenstoff, von Temperaturen oberhalb 95O⁰C abzulöschen. Am günstigsten ist dabei das Ablöschen von sehr hohen Temperaturen, z. B. 1150 bis 1200⁰C, wobei in Stählen mit z. B. 18% Cr und 0,6% C ein austenitisches Gefüge erzielt wird. Bei niedrigeren Ablöschtemperaturen wird martensitisches Gefüge erhalten, welches durch Anlassen eine verminderte Korrosionsbeständigkeit erhält. Solche Stähle sind hart, verschleißfest und insbesondere für schneidhaltige Werkzeuge wie Messer geeignet.

Eine Kaltverformbarkeit wiesen diese Stähle im Gegensatz zu den erfindungsgemäß erzeugten nicht auf.

Die in der Zahlentafel 259 auf S. 1330/1331 genannten Chromstähle mit Kohlenstoffgehalten bis zu max. 0,06 bis 0,15%, Chromgehalten von 15 bis 25%, Nickelgehalten von 1,5 bis 21 %, Mangangehalten von 0,15 bis 14%, Molybdängehalten von 0 bis 2,2% und Stickstoffgehalten bis zu 0,25% sind innerhalb der Legierungsbereiche so abgestimmt, daß die angegebene Abschreckung von HOO⁰C in Wasser austenitisches Gefüge ergibt.

Die USA.-Patentschrift 28 51 384 geht von Stählen aus, deren Höchstgrenze der Legierungsbestandteile bei 0,12% C; 1,0% Mn; 1,0% Si; 0,040% P und 0,030% S liegt. Der Chromgehalt beträgt 14 bis 18%. Zusätzlich werden die Stähle mit Nickel bis zu 1,5% oder einem hohen Stickstoffgehalt legiert, der so bemessen ist, daß das Austenitpotential eine bestimmte Formel erfüllt. Ein sich bei der Wärmebehandlung ergebender Anteil an Martensit muß wieder beseitigt werden, wobei der Martensit restlos in Ferrit umzuwandeln ist. Im Endprodukt liegt daher keinerlei ίο Martensit im Stahl vor.

Nach der USA.-Patentschrift 32 35 415 wird ein Chrom-Nickel-Molybdän-Stahl mit verhältnismäßig hohem Kohlenstoffgehalt einer aus folgenden fünf Schritten bestehenden Wärmebehandlung unterworfen: 1. Lösungsglühung bei hohen Temperaturen zur vollständigen Auflösung aller eventuell vorhandenen Teilchen (Karbide, Nitride u. a.). Ergebnis: Austenitisches Gefüge wie bei den normalen 18/8-CrNi-Stählen — weich, gute Umformeigenschaften.

2. Abkühlung auf eine Temperatur unterhalb des Λ/,-Punktes. Ergebnis: Mischgefüge bestehend aus Austenit und Martensit — hart, hohe Festigkeit, geringe Duktilität.

»5 3. Ausscheidungswärmebehandlung unterhalb der Lösungsglühtemperatur, jedoch im Austenitgebiet. Ergebnis: Austenit + Ausscheidungen — hart, hohe Festigkeit, keine Duktilität.

4. Erneute Abkühlung auf eine Temperatur unterhalb des Λ/j-Punktes, bevorzugt unterhalb Raumtemperatur. Ergebnis: sehr hart, erhöhte Festigkeit, keine Duktilität.

5. Ausscheidungswärmebehandlung. Ergebnis: hohe Festigkeit, gute Korrosionsbeständigkeit, keine Duktilität.

Bei den aushärtbaren Stählen ist grundsätzlich zu unterscheiden zwischen dem weichen Zustand, in welchem die Kaltumformung vorgenommen werden soll, und dem Endzustand mit hoher Festigkeit und guter Korrosionsbeständigkeit, die durch spezielle Wärmebehandlung und somit völlige Veränderung des austenitischen Gefüges erreicht werden.

Diese Angaben, daß die in der USA.-Patentschrift 32 35 415 behandelten Stähle lediglich im austenitisehen Zustand Duktilität aufweisen, für die praktische Verwendung jedoch harten Martensit — bzw. Ausscheidungen — erhalten sollen, zeigen deutlich, daß es sich um eine Stahlbehandlung handelt, die in Aufgabe und Wirkung von der erfindungsgemäßen völlig

abweicht. Im ausgehärteten bzw. martensitischen Zustand ist der Stahl praktisch nicht mehr ''erformbar, was eine notwendige Voraussetzung für seine Verwendung, z. B. für Turbinenschaufeln, darstellt. Im Gegensatz zu diesen harten, nichtduktilen Erzeugnissen, die nach der Entgegenhaltung geschaffen werden, führt die Erfindung zu einem völlig anderen Ergebnis. Die erfindungsgemäß behandelten Stähle sind trotz ihres hohen Martensitgehaltes duktil, so daß sie im martensitischen Zustand für Tiefziehoperationen ge-

eignet sind.

501

Claims

Patentansprüche:

1. Verwendung eines niedrigstgekohlten Chromstahles, bestehend aus

Kohlenstoff, Mangan, Chrom, Nickel, Silizium, Aluminium,

0 ,% Molybdän und

0,0005 bis 0,06% Stickstoff,

0,0005 bis 0,02%

01 bis 5%

bis 21,0%

bis 4,0%

bis 1,50%

bis 3,0%

0,01
16,0
0,03
0
0
0

Smtze der Eisenwerkstoffe. Sie sind in Form vor. warm- oder kaltgewalzten Blechen sehr gut umformbar (Tiefziehen) und lassen sich sowohl beim Stahlhersteller wie beim Verbraucher in Form von Brammen, Blöcken, Vorbrammen, Platinen, Stabstahl, Schmiedestücken, Grobblechen usw. ausgezeichnet verarbeiten. Außerdem verfügen diese Stähle über gute Schweiß-