DE19712381A1

DE19712381A1 - Verfahren zum Herstellen von Warmband

Info

Publication number: DE19712381A1
Application number: DE1997112381
Authority: DE
Inventors: Ehrhard Kluge
Original assignee: Rexnord Kette GmbH
Current assignee: Rexnord Kette GmbH
Priority date: 1997-03-25
Filing date: 1997-03-25
Publication date: 1998-10-01
Also published as: CA2233117A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Her stellen eines gehärteten rostfreien Bandes aus Chrom stahl.

Nichtrostende ferritische Chromstähle finden aufgrund ihrer hohen Korrosionsbeständigkeit insbesondere gegen über oxydierenden Medien bei hoher Festigkeit und Zähig keit angesichts ihres im Vergleich zu austenitischen Legierungen niedrigeren Preises in vielfältiger Hinsicht als Baustähle Verwendung; ihre Korrosionsbeständigkeit ist vom Chrom- und vom Kohlenstoffgehalt abhängig. Wäh rend sich die Korrosionsbeständigkeit mit zunehmendem Chromgehalt verbessert, führt die Anwesenheit von Koh lenstoff zum Entstehen chromreicher Karbide, die sich an den Korngrenzen ausscheiden und dort zu einer Chromver armung führen. Diese Chromverarmung ist angesichts des vorerwähnten Zusammenhangs zwischen Chromgehalt und Kor rosionsbeständigkeit mit einer Beeinträchtigung der Kor rosionsbeständigkeit verbunden und führt dazu, daß die ferritischen Stähle je nach dem Kohlenstoffgehalt mehr oder minder anfällig für eine interkristalline Korrosion sind. Um dem entgegenzuwirken, geht das Bestreben dahin, den Kohlenstoffgehalt ferritischer Stähle möglichst gering zu halten, zumindest aber den Kohlenstoff mit Hilfe eines Karbidbildners beispielsweise mit Titan sta bil abzubinden. Das ist jedoch mit einem erheblichen Verlust an Zähigkeit und Korrosionsbeständigkeit sowie mit dem Entstehen von Titanoxyd verbunden, das die Ober flächenbeschaffenheit sowie die Zähigkeit und die Warm verformbarkeit beeinträchtigt.

Sofern der Kohlenstoffgehalt nicht allzu niedrig ist, bieten die ferritischen Chromstähle die Möglichkeit, im Wege einer Wärmebehandlung ein ausgewogenes Verhältnis von hoher Festigkeit und angemessener Zähigkeit einzu stellen.

Hierzu beschreibt die deutsche Patentschrift 39 36 072 ein Verfahren, bei dem ein ferritischer Chromstahl mit 13 bis 18% Chrom und einem verhältnismäßig geringen Koh lenstoffgehalt von höchstens 0,07% nach dem Warmwalzen zu Band zunächst lösungsgeglüht und alsdann auf ein ferritisch-martensitisches Zwei-Phasen-Gefüge mit einem Martensitanteil von etwa 50% abgeschreckt wird. Im abge schreckten Zustand besitzt das Band eine Festigkeit von mindestens 800 N/mm² und eine Zähigkeit, die ein Biegen mit geringem Biegeradius bis zu Null im Faltversuch erlaubt, ohne daß es zu einer Rißbildung kommt.

Das Lösungsglühen findet bei etwa 1000°C statt und ist außerordentlich aufwendig, weil das warmgewalzte und normalerweise auf Raumtemperatur abgekühlte Band zunächst auf die Glühtemperatur gebracht und dort solan ge gehalten werden muß, bis der Kohlenstoff möglichst vollständig in Lösung gegangen ist. Das Lösungsglühen ist daher im Hinblick auf die zum Erwärmen des Bandes auf die Glühtemperatur erforderliche Energie sowie wegen der hohen Investitions- und Betriebskosten für den Glüh ofen außerordentlich aufwendig.

Obgleich es mit dem bekannten Verfahren grundsätzlich möglich ist, Warmband ohne die Notwendigkeit eines Kalt walzens auf ein angemessenes Verhältnis von Festigkeit und Zähigkeit zu bringen, unterliegen die tatsächlich erreichten Festigkeits- und Zähigkeitswerte in der Pra xis doch einer nicht unerheblichen Schwankung. Um dem entgegenzuwirken, schlägt die deutsche Patentschrift 43 01 754 ein Verfahren vor, bei dem das Band zunächst mit einem gewissen Übermaß und demgemäß mit einer Dickenre serve warmgewalzt wird. Dies macht ein anschließendes Kaltwalzen erforderlich, mit dessen Hilfe sowohl die gewünschte Enddicke des Bandes als auch dessen Festig keit und Zähigkeit eingestellt werden.

Das Verfahren hat sich, was die Dicke und die mechani schen Eigenschaften des warm- und kaltgewalzten Bandes anbetrifft, außerordentlich bewährt; es beseitigt jedoch nicht die mit der Notwendigkeit eines Glühens verbunde nen hohen finanziellen Belastungen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Ver fahren zum Herstellen eines Warmbandes zu schaffen, das weitaus geringere Investitions- und Betriebskosten erfordert, ohne daß die Qualität des Fertigbandes darunter leidet.

Die Lösung dieser Aufgabe besteht in einem Verfahren, bei dem ein Stahl mit
10 bis 20% Chrom
bis 3% Nickel
bis 1,5% Molybdän
bis 1% Mangan
bis 1% Silizium
bis 0,6% Titan
bis 0,1% Kohlenstoff
bis 0,1% Stickstoff,
Rest Eisen einschließlich erschmelzungsbedingter Verun reinigungen in üblicher Weise warmgewalzt und sodann aus der Walzhitze direkt abgeschreckt wird.

Der Stahl enthält vorzugsweise jeweils mindestens 0,3% Nickel, 0,1% Molybdän, 0,1% Mangan, 0,1% Silizium, 0,1% Titan, 0,01% Kohlenstoff und 0,01% Stickstoff einzeln oder nebeneinander.

Besonders bewährt hat sich im Hinblick auf die ange strebte Festigkeit und Zähigkeit ein Stahl mit
14 bis 15% Chrom
1,4 bis 2,0% Nickel
0,2 bis 0,6% Molybdän
0,02 bis 0,04% Mangan
0,2 bis 0,4% Silizium
0,25 bis 0,35% Titan
0,04 bis 0,06% Kohlenstoff
0,02 bis 0,05% Stickstoff.

Um die Endfestigkeit und die Dicke des Fertigbandes mög lichst genau einzustellen, empfiehlt sich ein Kaltwalzen des abgeschreckten Warmbandes. Dies kann in der Weise geschehen, daß vor dem Warmwalzen zunächst die Gehalte des Stahls an Karbidbildnern und Kohlenstoff bestimmt, ein Walzübermaß für das Warmwalzen in Abhängigkeit von dem tatsächlichen Karbidbildner- und/oder Kohlenstoffge halt festgelegt, das Band nach dem Warmwalzen abge schreckt und sodann bis auf die vorgegebene Enddicke kaltgewalzt wird.

Welches Übermaß im Einzelfall erforderlich ist, hängt von der Art des jeweiligen Karbidbildners ab und läßt sich durch einfache Versuche feststellen, bei denen der Zusammenhang zwischen dem tatsächlichen Karbidbildnerge halt oder auch - was schwieriger ist - dem Gehalt an freiem Kohlenstoff innerhalb der vorgegebenen Gehalts grenzen und der für die gewünschte Endfestigkeit notwen digen Dickenabnahme beim Kaltwalzen ermittelt wird. Dabei ergibt sich ein etwa linearer Zusammenhang zwi schen dem Karbidbildnergehalt und der notwendigen Dickenabnahme bzw. dem ihr entsprechenden Übermaß.

Die Dicke des Warmbandes schließt das sich aus dem tat sächlichen Gehalt an Karbidbildnern oder freiem Kohlen stoff ergebende Übermaß ein, das beim Kaltwalzen bis auf die Enddicke diejenige Kaltverfestigung mit sich bringt, die zum Erreichen der gewünschten Endfestigkeit erfor derlich ist.

Somit ändert sich bei dem erfindungsgemäßen Verfahren mit dem Gehalt an freiem Kohlenstoff bzw. Karbidbildnern innerhalb der vorgegebenen Gehaltsgrenzen auch das Über maß und demgemäß auch die Dickenabnahme beim Kaltwalzen. Das Kaltwalzen dient alleine dazu, das Übermaß zu besei tigen und die Festigkeit trotz Analysenschwankungen auf einen gleichbleibenden Wert einzustellen.

Auf diese Weise gelingt es, durch ein gezieltes Einstel len des Übermaßes beim Warmwalzen für jede einzelne Charge Ausgangsbedingungen für das abschließende Kalt walzen auf die Enddicke zu schaffen, die es erlauben, im Wege einer dosierten Kaltverfestigung die gewünschte Endfestigkeit mit hoher Genauigkeit, zumindest aber mit einer Toleranz von ± 50 N/mm² einzustellen.

Enthält der Stahl 0,25 bis 0,35% Titan, dann errechnet sich das Walzübermaß in mm nach der folgenden Gleichung:

Ü = 6,5.Ti-1,4.

In der Gleichung bedeutet Ü das Übermaß beim Warmwalzen, das der notwendigen Dickenabnahme beim Kaltwalzen ent spricht.

Das nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Band besitzt ein außerordentlich feinkörniges martensi tisch-ferritisches Gefüge mit isotropen Eigenschaften und einer Festigkeit von etwa 900 bis 1000 N/mm². Es eignet sich insbesondere zur Weiterverarbeitung durch Stanzen und Biegen. Dabei ergeben sich Stanz- und Biege teile mit hoher Genauigkeit, scharfen Kanten und hoher Gleichmäßigkeit. Das macht das erfindungsgemäß warm gewalzte, abgeschreckte und gegebenenfalls kaltgewalzte Band besonders geeignet als Werkstoff zum Herstellen von Kettengliedern und Kettenlaschen für Roller-, Flyer- und Scharnierbandketten. Wegen der fehlenden Notwendigkeit eines Glühens zeichnet sich das erfindungsgemäße Verfah ren durch eine geringe Umweltbelastung, einen geringen Zeitaufwand und eine hohe Flexibilität aus.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der beiliegenden Zeichnungen des näheren erläutert. In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 eine grafische Darstellung der Festigkeitszu nahme in Abhängigkeit von der Dickenabnahme beim Kaltwalzen für Stähle der erfindungsgemä ßen Zusammensetzung,

Fig. 2 den Zusammenhang zwischen dem Titangehalt des fertigen Stahls und dem notwendigen Übermaß beim Warmwalzen bzw. der notwendigen Dickenab nahme beim korrigierenden Kaltwalzen.

Wie sich aus dem Diagramm der Fig. 1 ergibt, besteht bei einem erfindungsgemäß zusammengesetzten und in herkömm licher Weise, d. h. unspezifisch warmgewalzten und wärme behandelten Stahl kein Zusammenhang zwischen der Dicken abnahme beim Kaltnachwalzen und der damit verbundenen Festigkeitserhöhung. So ergeben sich ohne Berücksichti gung des tatsächlichen Titangehalts innerhalb des zuläs sigen Bereichs von 0,25 bis 0,35% beispielsweise im Falle einer Dickenabnahme von 0,3 mm beim Kaltwalzen drei unterschiedliche Festigkeitserhöhungen, und zwar von 80, 90 und 100 N/mm², während sich eine Festigkeitserhöhung von 100 N/mm² bei Dickenabnahmen von 0,3 bis 0,7 mm erreichen läßt.

Hingegen ergibt sich bei dem erfindungsgemäßen Stahl im Bereich seines Titangehalts von 0,25 bis 0,35% stets dieselbe Festigkeit, wenn mit Hilfe des tatsächlichen Titangehalts des fertigen Stahls aufgrund des Diagramms der Fig. 2 die Dickenabnahme beim Kaltwalzen eingestellt wird. Die Dickenabnahme braucht nicht punktgenau einge halten zu werden; vielmehr sind Abweichungen von ± 0,10 mm möglich, ohne daß sich eine signifikante Änderung der Festigkeit ergibt.

Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens läßt sich daher stets dieselbe Festigkeit erreichen, und zwar unabhängig von dem Titangehalt innerhalb der erfindungs gemäßen Grenzen von 0,25 bis 0,35%. Daraus ergibt sich, daß beim Erschmelzen des Stahls lediglich diese Gehalts grenzen eingehalten zu werden brauchen; auf den tatsäch lichen Titangehalt kommt es hingegen nicht an, weil die gewünschte einheitliche Endfestigkeit aufgrund des tat sächlichen Titangehalts beim Kaltwalzen eingestellt wird.

Claims

1. Verfahren zum Herstellen eines gehärteten rostfreien Stahlbandes, bei dem ein Stahl mit
10 bis 20% Chrom
bis 3% Nickel
bis 1,5% Molybdän
bis 1% Mangan
bis 1% Silizium
bis 0,6% Titan
bis 0,1% Kohlenstoff
bis 0,1% Stickstoff,
Rest Eisen einschließlich erschmelzungsbedingter Verunreinigungen warmgewalzt und aus der Walzhitze abgeschreckt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem ein Stahl mit jeweils mindestens 0,3% Nickel, 0,1% Molybdän, 0,1% Mangan, 0,1% Silizium, 0,1% Titan, 0,01% Kohlenstoff und 0,01% Stickstoff warmgewalzt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem ein Stahl mit
14 bis 15% Chrom
1,4 bis 2,0% Nickel
0,2 bis 0,6% Molybdän
0,02 bis 0,04% Mangan
0,2 bis 0,4% Silizium
0,25 bis 0,35% Titan
0,04 bis 0,06% Kohlenstoff
0,02 bis 0,05% Stickstoff
warmgewalzt wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Warmwalzen die Gehalte des Stahls an Karbidbildnern und/oder freiem Kohlen stoff bestimmt, in Abhängigkeit von dem tatsächli chen Karbid- und/oder Kohlenstoffgehalt ein Walz übermaß für das Warmwalzen festgelegt und das Warm band nach dem Warmwalzen auf ein ferritisch-marten sitisches Gefüge abgeschreckt und bis auf die vorge gebene Enddicke kaltgewalzt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Walzübermaß beim Warmwalzen in mm nach der Gleichung
Ü = 6,5.Ti-1,4
festgelegt wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekenn zeichnet durch eine Walztemperatur von 900 bis 1.100°C.