DE1958548A1 - Hot forming process for the production of a ferritic-pearlitic steel - Google Patents
Hot forming process for the production of a ferritic-pearlitic steelInfo
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Description
Tokio, Japan 21. November I969Tokyo, Japan November 21, I969
Warmverformungsverfahren zur Herstellung eines ferritisch-perlltischen StahlsHot forming process for the production of a ferritic-pearl-table steel
Die Erfindung betrifft ein Warmbehandlungsverfahren zur Verbesserung der Zähigkeit von ferritiseh-perlltisehen Stählen.The invention relates to a heat treatment process for improving the toughness of ferritic pearls Steels.
Es sind bereits zahlreiche und verschiedenartige Verfahren zur Verbesserung der Zähigkeit von ferritisch-perlitischem Stahl vorgeschlagen worden, beispielsweise duroh Einstellung der Warmverformungsbedingungen oder unter Anwendung einer normalisierenden Behandlung.There are already numerous and varied processes for improving the toughness of ferritic-pearlitic Steel has been proposed, for example by adjusting the hot working conditions or using a normalizing treatment.
Die Einstellung der Erwärmungsbedingungen für den Stahl während des Warmverformungsverfahrens, beispielsweise durch Einstellung der Behandlungstemperatur oder -zeit, ist in vieler Hinsicht zu beanstanden. Bei niedrigerer Behandlungstemperatur nehmen der Verformungswiderstand und die Verformungsverfestigung der Stähle zu, was zu verschlechterten Welterverarbiitungseigenschaften führt. Außerdem ist es sehr schwierig, die erforderliche Behandlung in industriellem Umfang durchzuführen, was auf das begrenzte Behandlungs« bzw. Verarbeitungsvermögen der Walzwerke zurückzuführen 1st.The adjustment of the heating conditions for the steel during the hot working process, for example by Setting the treatment temperature or time is in in many ways objectionable. At a lower treatment temperature, the deformation resistance and the deformation hardening decrease of the steels, which leads to deteriorated world processing properties. Besides, it is very difficult to carry out the necessary treatment on an industrial scale, which is due to the limited treatment « or processing capacity of the rolling mills.
009849/1196009849/1196
Eine Normalisierungsbehandlung stellt eine bekannt gute Wärmebehandlung dar, obgleich auch dabei verschiedene technische und finanzielle Schwierigkeiten zu berücksichtigen sind. Beim Normalisieren wird ein Stahl nach der Verarbeitung auf eine Normaltemperatur abgekühlt und sodann wieder auf austenitische bzw. Lösungstemperatur erhitzt. Hierbei ist nicht nur die erforderliche Wärmemenge sehr hoch, sondern auch sehr viel flaum für das anschließend notwendige Abkühlen des Stahls erforderlich. Außerdem trägt der Zeitverlust zwischen der Warmverformung und der Wärmebehandlung zu einer Herabsetzung der Verarbeitbarkelt bei. Schließlich wird durch die langzeitige Erhitzung wälirend des Erwärmungsvorgangs auf der Stahloberfläche Zunder erzeugt, welcher die Oberfläohenqualibät des Stahls verschlechtert.Normalization treatment is known to be good Heat treatment, although there are also various technical and financial difficulties to be taken into account are. With normalization, a steel is cooled down to a normal temperature after processing and then up again austenitic or solution temperature. Here is Not only does the amount of heat required is very high, but also a lot of fluff for the subsequent necessary cooling of the steel required. In addition, the time lost between hot working and heat treatment contributes to one Reduction of the workability at. Finally, the long-term heating causes the heating process to take place Generates scale on the steel surface, which improves the surface quality of steel deteriorates.
Aufgabe der Erfindung ist mithin in erster Linie die Ausschaltung der verschiedenen Nachteile der herkömmlichen Verfahren» Zur Lösung dieser Aufgabe schafft die Erfindung ein Verfahren zur Verbesserung der Zähigkeit von ferritischperlitischen Stählen bzw, Stählen mit ferritischer, perlitiseher Struktur, bei welchem der Stahl nach dem Warmverformen zunächst auf 700 - 5000C abgekühlt, um das austenitische Gefüge zu etwa 50 - 90 $ in ein ferritisches, perlitisches Gefüge umzuwandeln, und dann wieder über den A3-Übergangspunkt zur Austenitisierung erhitzt und schließlich durch Luft oder nach einem anderen Kühlverfahren abgekühlt wird,The object of the invention is therefore primarily to eliminate the various disadvantages of the conventional processes. To solve this problem, the invention creates a process for improving the toughness of ferritic-pearlitic steels or steels with a ferritic, pearlitic structure, in which the steel initially cooled to 700 - 500 0 C in order to convert the austenitic structure to about 50 - 90 $ in a ferritic, pearlitic structure, and then heated again via the A3 transition point for austenitization and finally cooled by air or by another cooling process,
Das erfindungsgemäße Verfahren kann auf alle Stähle mit ferritischperlltlschem Gefüge angewandt werden, so daß keine besondere Notwendigkeit für die Verwendung eines Stahls mit besonderem Zusammensetzungsbereich besteht. Beim Vorhandensein zu großer und zu vieler Legierungsariteile wird jedoch der Übergangspunkt herabgesetzt, so daß die Durchführung dieser Behandlung schwierigThe method according to the invention can be applied to all steels with ferritic beading Microstructure can be applied so that no special need to use a steel with special Composition area exists. However, if there are too large and too many alloy parts, the transition point becomes decreased, making this treatment difficult to carry out
Ö.Q 9 8 A 9 / 1 1 9 5Ö.Q 9 8 A 9/1 1 9 5
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wird. In der Praxis ist es daher im allgemeinen wünschenswert, den Bereich der Bestandteile, auf Gewicht bezogen, wie folgt festzulegen:will. In practice, therefore, it is generally desirable to limit the range of ingredients, by weight, to be specified as follows:
Kohlenstoff:Carbon:
Die obere Grenze des C-Gehalts wird auf etwa 0,25 % festgelegt, da bei zunehmendem C-Gehalt die Zähigkeit vermindert und der Übergangspunkt herabgesetzt wird, womit die Durchführung der Behandlung schwieriger wird. Der untere Grenzwert wird wegen der Einschränkungen der industriellen Stahlherstellung für Baustähle, die große Zähigkeit besitzen müssen, auf etwa 0,05 % festgelegt.The upper limit of the C content is set to about 0.25 % , since as the C content increases, the toughness is lowered and the transition point is lowered, making the treatment more difficult to perform. The lower limit is set at about 0.05% for structural steels which are required to have high toughness because of the limitations of industrial steelmaking.
Silizium:Silicon:
Der obere Grenzwert des Si-Gehalts beträgt etwa 1,00 ^.Silizium ist sehr wirksam als Desoxydationsmittel bei der Stahlherstellung und erleichtert die erfindungsgemäße Behandlung, da es die Ausgangstemperatur der Ferrit-Umwandlung erhöht. Andererseits wird bei mehr als 1,00 # Si die Zähigkeit des Stahls vermindert, so daß der obere Grenzwert auf etwa 1,00 % festgelegt wird.The upper limit of the Si content is about 1.00 ^. Silicon is very effective as a deoxidizing agent in steel production and facilitates the treatment according to the invention, since it increases the starting temperature of the ferrite transformation. On the other hand, if more than 1.00 # Si, the toughness of the steel is lowered, so that the upper limit is set to about 1.00 % .
Mangan:Manganese:
Mangan ist ein billiges, aber sehr wirksames Element zur Verbesserung der Zähigkeit von Stählen. Bei einem höheren Prozentsatz an Mangan wird jedoch der Umwandlungs- bzw. Übergangspunkt herabgesetzt und die zufriedenstellende Anwendung der erfindungsgemäßen Behandlung behindert. Der obere Grenzwert für Mn wird auf etwa 1,50 % und der untere Grenzwert auf etwa 0,40 % festgelegt; der letztgenannte Wert wird allgemein als wesentlicher Prozentsatz des Mn-Gehalts als Desoxydationsmittel bei der Stahlherstellung angesehen.Manganese is an inexpensive but very effective element in improving the toughness of steels. With a higher percentage of manganese, however, the transition or transition point is lowered and the satisfactory application of the treatment according to the invention is hindered. The upper limit for Mn is set at about 1.50 % and the lower limit at about 0.40 % ; the latter value is generally considered to be a substantial percentage of the Mn content as a deoxidizer in steel making.
Ü09Ö/.9/1195Ü09Ö / .9 / 1195
BAD ORIGINALBATH ORIGINAL
Die prozentualen Mengenanteile anderer Elemente werden wie folgt gewählt:The percentage proportions of other elements are selected as follows:
Weniger als 0,50 % für Ni, Cr, Cu; weniger als 0,30 % für Mo, W; weniger als 0,15 % für V, Nb, Ti, Zr, Al. Wenn diese Elemente die angegebenen Grenzwerte überschreiten, setzen sie den Übergangspunkt beträchtlich herab. Dies ist aber bei der erfindungsgemäßen Behandlung nicht wünschenswert, da hierdurch die Zähigkeit des Stahls vermindert wird.Less than 0.50 % for Ni, Cr, Cu; less than 0.30 % for Mo, W; less than 0.15 % for V, Nb, Ti, Zr, Al. When these elements exceed the stated limits, they lower the transition point considerably. However, this is not desirable in the treatment according to the invention, since it reduces the toughness of the steel.
Nach dem Warmverformen wird der Maximalwert der Zwischen-Kühltemperatur auf 700° C beschränkt. Eine über diesem Höchstwert liegende Temperatur führt zu einer Verlangsamung der Umwandlung vom austenitischen zum ferritischen, perlitischen Gefüge, wodurch die Verarbeitbarkeit beeinträchtigt wird (vergl. Behandlung 2 in Tabelle 1).After the hot working, the maximum value becomes the intermediate cooling temperature limited to 700 ° C. A temperature above this maximum will slow down the conversion from the austenitic to the ferritic, pearlitic structure, which affects the processability (cf. Treatment 2 in Table 1).
Die Mindest-Kühltemperatur wird auf 500° C festgelegt. Unterhalb dieser Temperatur ist der Verlust an im Stahl zurückgehaltener Wärme größer. Außerdem wird dann die nachfolgende Erwärmung verlängert, so daß die Zunderbildung verstärkt wird.The minimum cooling temperature is set at 500 ° C. Below At this temperature the loss of heat retained in the steel is greater. In addition, the following Heating is prolonged, so that the formation of scale is increased.
Innerhalb des angegebenen Temperaturbereichs beträgt das Ausmaß der Umwandlung vom austenitischen zum ferritischen, perlitischen Gefüge nach dem Warmwalzen etwa 50 - 90 #. Falls das Ausmaß unter 50 % liegt, ist die Behandlung weniger wirksam, da die Nachwirkung des Warmwalzens noch sehr betont ist, während bei über 90 % die Umwandlungsgeschwindigkeit niedriger ist, so daß die Behandlungszeit verlängert wird und das Verfahren seine industriellen Vorteile verliert.Within the specified temperature range, the extent of the transformation from the austenitic to the ferritic, pearlitic structure after hot rolling is approximately 50 - 90 #. If the amount is less than 50 % , the treatment is less effective because the after-effect of hot rolling is very pronounced, while if it is over 90 %, the rate of conversion is slower, so that the treatment time is prolonged and the process loses its industrial advantages.
4 9/11954 9/1195
Wenn andere Gefüge als ferritisch-perlitisches Gefüge im fertigen Stahlprodukt zunehmen, wird die Zähigkeit der Stähle vermindert. Aus diesem Grund wird der Höchstwert auf etwa 90 % festgelegt»If structures other than ferritic-pearlitic structure increase in the finished steel product, the toughness of the steels is reduced. For this reason, the maximum value is set at around 90 % »
Darüber hinaus könnten nach dem A3-Übergangspunkt die Stähle je nach ihrem Zusammensetzungsbereich und der Stahl Dicke beschleunigt gekühlt werden.In addition, after the A3 transition point, the Steels can be cooled at an accelerated rate depending on their composition range and the steel thickness.
Die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens ergeben sich noch deutlicher aus dem folgenden Beispiel,The advantages of the method according to the invention emerge even more clearly from the following example,
Tabelle 1 zeigt einen Vergleich zwischen den Eigenschaften, die durch verschiedene Behandlungen einer 20 mm dicken Stahlplatte mit 0,14 % C, 0,37 % Si, 1,26 % Mn, 0,012 % P, 0,010 # S und 0,05 % Al erzielt werden.Table 1 shows a comparison between the properties obtained by various treatments of a 20 mm thick steel plate with 0.14 % C, 0.37 % Si, 1.26 % Mn, 0.012 % P, 0.010 # S and 0.05 % Al be achieved.
- 6 - 6
0098 k9/11950098 k 9/1195
BehandlungsartenTypes of treatment
1. Lufticühlung nach Warmverformung (aus Verformungsendtemper a tür)1. Air cooling after hot forming (from final deformation temperature)
ZugfestigkeitsprüfungTensile strength test
(JIS Nr. 4 Stahl) •Streck- Zugfestig- Längung grenae keit % kgjmm kg/mm (JIS No. 4 steel) • Stretch- tensile strength- elongation limit % kgjmm kg / mm
32,9 51,132.9 51.1
38,8 mm V-Kerbschlag- Austenit-Umwand-38.8 mm V-notch impact austenite conversion
prüfung lung - Anteil exam - share
Tr 15 beim Zwischen-Tr 15 at the intermediate
TrsTrs
m 0Cm 0 C
-10-10
kühlencool
-73-73
Dickethickness
des Zundersof the tinder
0,100.10
° 2. Auf 700 C abgekühlt nach° 2. Cooled to 700 C after
Warmverformung, 15 min auf 900° C erwärmt und dann 35, luftgekühltThermoforming, heated to 900 ° C for 15 min and then 35, air-cooled
51,251.2
38,1 9,4 -1038.1 9.4 -10
-74-74
0,170.17
■fin■ fin
3· Auf 650wC abgekühlt nach Warmverformung, 15 min 33,4 auf 9000C erwärmt und dann luftgekühlt· 3 to 650 w C cooled after thermoforming, heated for 15 min 33.4 to 900 0 C and then air cooled
50,850.8
40,5 -5640.5 -56
-78-78
6565
0,180.18
4. Auf 55O°C abgekühlt4. Cooled to 550 ° C
nach Warmverformung, 38,2 51,0 15 min auf 900°C erwärmt und luftgekühltafter hot forming, 38.2 51.0 heated to 900 ° C. for 15 min and air-cooled
5. Auf Normaltemperatur5. At normal temperature
abgekühlt nach Warmver- 36,3 51,9cooled after hot 36.3 51.9
formung, 15 min auf 900°c erwärmt und luftgekühlt ^Normalisieren)forming, heated to 900 ° C for 15 min and air-cooled ^ normalize)
40,5 18,4 -6140.5 18.4 -61
28,8 20,0 -6328.8 20.0 -63
-99-99
-100-100
9090
100100
0,190.19
CD Cn OOCD Cn OO
0,250.25
In Tabelle 1 zeigt die Behandlung 1 den Zustand eines warmgewalzten Stahls, während die Behandlung 5 einer herkömmlichen Normalisierungsbehandlung entspricht. Die Behandlungen 3 und 4 beinhalten das erfindungsgemäße Verfahren und belegen deutlich die große Verbesserung der Zähigkeit im Vergleich zu anderen Behandlungen.In Table 1, Treatment 1 shows the condition of hot rolled Stahls, while treatment 5 corresponds to a conventional normalization treatment. Treatments 3 and 4 contain the process according to the invention and clearly demonstrate the great improvement in toughness compared to others Treatments.
Genauer gesagt, wird bei der Behandlung 3 der Stahl nach dem Warmverformen auf 650 C abgekühlt. Der erzielte Austenit-Gefügeanteil beträgt 65 % und stellt eine wesentliche Verbesserung gegenüber der Behandlung 1 dar. Sie ergibt nahezu denselben Wert der Energieabsorption Eo und einen Sprödbruchprozentsatz Trs von 50 %, wie sie durch die herkömmliche Normalisierungs-Behandlung 5 hervorgebracht werden. Weiterhin ist bei Behandlung k, bei welcher ein Stahl auf 55O°C abgekühlt wird, die I5 Fuß-Pfund-Übergangstemperatur Tr 15 (15 ft - Ib transition temperature TR 15) praktisch die gleiche wie bei der herkömmlichen Behandlung 5«More precisely, in treatment 3, the steel is cooled to 650 ° C. after the hot working. The austenite structure fraction achieved is 65 % and represents a significant improvement over treatment 1. It gives almost the same value for energy absorption Eo and a brittle fracture percentage Trs of 50 % as are produced by conventional normalization treatment 5. Furthermore, in treatment k, in which a steel is cooled to 55O ° C, the 15 foot-pound transition temperature Tr 15 (15 ft - Ib transition temperature TR 15) is practically the same as in the conventional treatment 5 «
Wie aus der vorstehenden Beschreibung hervorgeht, schafft die Erfindung mithin ein Verfahren zur Herstellung von Stählen, die gegenüber herkömmlichen Stählen verschiedene Vorteile besitzen. Hierbei kann die angewandte Wärmemenge herabgesetzt'werden, da die nach der Warmverformung vom Stahl gespeicherte Wärme wirksam für das Wiedererwärmen herangezogen werden kann. Der betriebliche Wirkungsgrad eines Wärmebehandlungsofens kann durch drastische Verkürzung der Wärmebehandlungszeit verbessert werden, während sein Leisjungsgrad durch Verkleinerung des für die Überführung der Stähle erforderlichen Raums und Verkürzung der Verlustzeit zwischen der Verformung und der Wärmebehandlung verbessert werden kann. Ein weiterer, sich aus Tabelle 1 ergebender Vorteil liegt darin, daß Infdge der Verkürzung der Erwärmungszeit die Zunderbildung auf der Stahl-Oberfläche herabgesetzt wird.As can be seen from the foregoing description, the invention thus provides a process for the production of steels which have various advantages over conventional steels. Here, the amount of heat applied can be reduced, because the heat stored by the steel after hot deformation can be used effectively for reheating. The operational The efficiency of a heat treatment furnace can be improved by drastically reducing the heat treatment time, while its efficiency by reducing the size of the overpass the required space of the steels and a reduction in the time lost between deformation and heat treatment can be. Another advantage shown in Table 1 is that the heating time is shortened the formation of scale on the steel surface is reduced.
Die Erfindung bietet mfiiin zahlreiche technische und wirtschaftliche Vorteile bei der Verbesserung der Zähigkeit von Stählen.The invention offers numerous technical and economic aspects Benefits in improving the toughness of steels.
fj O 9 H /, Π / 1 1 9 5fj O 9 H /, Π / 1 1 9 5
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