DE2005607A1

DE2005607A1 - Stahl für Geschützrohre

Info

Publication number: DE2005607A1
Application number: DE19702005607
Authority: DE
Inventors: Lars Ivar; Hede Nils Erik Allan; Karlskoga Hellner (Schweden). C22c 39-54
Original assignee: Bofors AB
Current assignee: Saab Bofors AB
Priority date: 1969-02-10
Filing date: 1970-02-07
Publication date: 1970-09-03
Also published as: BE745729A; SE343892B; FR2032826A5; IL33836A; US3711276A; IL33836A0; NL7001706A

Description

Die Erfindung betrifft die Verwendung eines nichtmagnetischen Stahls für Geschützrohre.

Als Material für Geschützrohre werden gewöhnlich Stahlsorten verwendet, die beispielsweise 0,35$ C, 1,5# Cr, 1,5# Ni und 0,25c Mo enthalten; diese sind auf eine Streckgrenze (<f 0,2) von etwa 85 kp/mm und eine Schlagzähigkeit (KV) von etwa 5 kpm gehärtet worden. Jedoch sind Rohre aus solchen Stahlsorten in den Fällen nicht geeignet, wenn die Bohre auf Kriegsschiffen und inabe-

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sondere auf Minenräumern verwendet werden sollen. Moderne Minen .sind so empfindlich, daß sie durch das magnetische Feld, das von dem Rohrmaterial ausgeht, ausgelöst werden können. Daher besteht ein Bedarf für ein nichtmagnetisches Geschützrohrmaterial, das ebenso gute mechanische Eigenschaften hat wie der oben erwähnte gehärtete und getemperte Stahl. Damit die Bohre eine lange Lebensdauer haben, ist auch eine sehr hohe Halt barkeit sowohl bei Raumtemperatur als auch bei erhöhten Temperaturen erforderlich. Dieses ist besonders wich tig für Rohre des austenitischen Typs, die infolge der vergleichsweise geringen thermischen Leitfähigkeit im Innern des Rohres eine hohe Temperatur erreichen.

Es wurde gefunden, daß die oben erwähnten Erfordernisse

einer Streckgrenze von etwa 85 kp/mm und einer Schlag zähigkeit von etwa 5 kpm durch eine nichtmagnetieche, ausscheidungsgehärtete Stahllegierung der folgenden Zusammensetzung erfüllt werden:

C	0.50 -	0.805t
Si	0.05 -	O.8O5t
Mn	9.0 -	18.0 £
Cr	2.0 -	6.0 +
Ni	7.0 -	11.0 Jt
V	0.60 -	1.0 *

wobei der Rest Eisen und die gewöhnlichen Verunreixiigun-

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gen ist. Sin solcher Stahl hat die hohe Streckgrenze und Schlagzähigkeit, die für Rohre erforderlich ist. Er bleibt tatsächlich während aller Betriebsbedingungen nichtmagnetisch. Es zerstört weder Herunterkühlen auf -19O°G noch eine sehr intensive Kaltbearbeitung die nichtmagnetischen Eigenschaften des Stahls. Es zeigt sich auch kein Magnetismus in dem Stahl als Folge des Schießene.

Es wurde nun gefunden, daß die Haltbarkeit eines Stahls der oben erwähnten Zusammensetzung beträchtlich erhöht werden kann, indem man Moly&än und Wolfram zusetzt und die Vanadiummenge erhöht ohne daß die Streckgrenze und Schlagzähigkeit ungünstig beeinflußt werden, wobei gleichseitig das stabile austenitische, nichtmagnetische Gefüge beibehalten wird. Es hat sich sogar als mögj-ivjn erwiesen, eine höhere Streckgrenze zu erhalten als die von ütahllegierungen der oben erwähnten Zusammensetzung. Außerdem hat sich herausgestellt, daß die Zähigkeit bei Temperaturen über 50O⁰C beträchtlich verbessert ist. Gemäß der Erfindung wird dieser Stahl zur ™ Verwendung als Material für Geschützrohre vorgeschlagen, und er enthält:

C	0.35 -	0	.809b
Mn	4	15	96
Gr	2	12	96
Ni	2	15	96
V	0.6 -	1	.6 96
Mo	bis zu	*'JL tiL·*
W	bis zu	5*

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T *

wobei der Rest üisen und die gewöhnlichen Verunreinigungen, die in Stahl dieser Sorte auftreten, ist. Die Mengen Mangan und Nickel sollten so gewählt werden, daß mit Sicherheit ein stabiles austenitisches Gefüge des Stahls erhalten wird. Die Mengen Molybdän und Wolfram sollten so gewählt werden, daß die Summe des Prozentwertes von wolfram und des doppelten Prozentwertes von Molybdän 2$> übersteigt. Vorzugsweise enthält der Stahl auch bis zu 0,6$ Niob (Columbium) und bis zu O,O29& Bor.

iCine bevorzugte Zusammensetzung ist die folgende»

G 0.40 - 0.609έ

Hn 7 - 12 Ji

Gr 3 - 6 j6

Ei 5 - 9 *

V 1.0 - 1.5 Ji

Mo 0.8 - 1.8 io

u 1.2 - 2.5 io

;:b 0 - 0.3 io

B 0 - 0

wobei die Liengen Mangan und nickel se gewählt sind, daß ein stabiles austenitisches Gefüge nach Vergütungswärmebehandlung und Anlassen erhalten wird.

Die Zusammensetzung unu Eigenschaften einiger der für den erfindungsgemäßen Zweck verwendeten Stahllegierungen ergeben sich aus den Tabellen am inde der Beschreibung.

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Tabelle 1 zeigt die Zusammensetzung von 6 verschiedenen Stahllegierungen, die im Zusammenhang mit der Erfindung untersucht worden sind, und in Tabelle 2 und 3 finden sich einige Beispiele der Eigenschaften dieser Stahllegierungen.

die

Die Streckgrenze £ _r) ist definiert als/Beanspruchung,

ο, £

bei der eine nichtproportionale .Dehnung, die O,dfo der ursprünglichen Länge des Prüfstücks entspricht, auftritt. Sie ist in kp/mm angegeben und in üblicher Weise bestimmt worden. Es sind auch Zuguntersuchungen bei erhöhter Temperatur in herkömmlicher v/eise ausge- I

führt worden. Die Schlagzähigkeitsprüfungen wurden mit einem Stab mit V-Kerbe in einem Oharpy-Prüfgerät ausgeführt. Die Schlagzähigkeit ist bei einer Temperatur von + ^O⁰C bestimmt worden und ist in kpm angegeben.

Wie von der Verwendung von Werkzeugstählen bekannt ist, nimmt die Haltbarkeit mit zunehmender Härte und steigender Menge an harten Carbiden zu. Elektronenmikroskopische Untersuchungen und Untersuchungen mit Röntgenstrahlen- ι

beugung haben gezeigt, daß die Menge an hartem Vanadiumcarbid trotz einer Verminderung des Kohlenstoffgehaltes beträchtlich erhöht wird, wenn man die Menge Vanadium von 0,8$ in früher verwendetem Stahl.bis auf etwa 1,2$ in erfindungsgemäß verwendetem Stahl erhöht. Außerdem sind in dem gemäß der Erfindung verwendeten Stahl große Mengen Wolfram- und Molybdäncarbide vorhanden. Die Zu-

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nähme in der Haltbarkeit bei hohen Temperaturen ist jedoch in erster Linie auf die beträchtlich größere Härte bei erhöhten Temperaturen (Tabelle Z) zurückzuführen, nie man in Tabelle 1 sieht, liegen die Stähle 2-6 innerhalb der für die Zusammensetzung vorgeschriebenen Grenzen, und wie man aus Tabelle c ersieht, haben diese eine beträchtlich größere Härte bei hohen Temperaturen (beispielsweise 700⁰C) als Stahl K^To. 1, dessen Zusammensetzung innerhalb der Grenzen des früher verwendeten Stahls liegt.

JiS ist auch vorbekannt, daß durch eine spezielle Zusammensetzung Stähle erhalten werden können, die nichtmagnetisch sind und doch eine gute Streckgrenze

{& ₉ = 65 kp/mm ) ohne Kaltbearbeitung haben, aber ο, c

diese Stähle haben eine zu niedrige Schlagzähigkeit (KV< 5 kpm).

Wie man aus Tabelle 3 ersieht, hat sowohl der früher für Geschützrohre verwendete Stahl als auch der gemäß der Erfindung verwendete Stahl die hohe Streckgrenze und Schlagzähigkeit {6 . , =* 85 kp/mm , KV> 5 kpm),

ο, d.

die für Geschützrohre erforderlich ist. Jedoch weist der gemäß der Erfindung verwendete otahl im Vergleich mit dem früher verwendeten Stahl eine höhere Zähigkeit (bessere Kontraktionswerte) bei hohen Temperaturen auf, insbesondere wenn Kiob in dem Stahl vorhanden ist, wie man in Tabelle 3 sieht. Dieses bedeutet eine wertvolle Verbesserung in Material für Geschützrohre. Die Gefahr

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der Mißbildung an der Innenseite dee Itohres infolge starker j}emperaturwechsel ist dadurch vermindert.

iabelle 1

-8-

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Tabelle 1	G	Zusammensetzung der	0.	48	i.Ixi	untersuchten	J	2	.'rcser*	Stahllegierungen	V/ ; V	81	J J.'D	0.010
	O		0.	40	10.2			3	Ii i	tgehalt an	- i o.	03	_ \	0.010
Jtahl Ho.	O		0.	47	9.0	Cr	3	8		1.6 1 .	42	*j " ;**	0.007
1	O	.70	0.	44	9.8	4.	2	8		1.4 1 .	Ύ)		0.006
2	O	.44	0.	40	9.6	4.	6	7.		3. fi 0.	35	^: 0.5B	0.0Ü5
3	O	. 4 !	0.		9.9	4.	2	8		1.9 ' 1 .	17	0.20 '
4	O	.63			7.5	4.		8,		2.1 j 1.		0. 28
5		.51				4.	5.		L..		¹ I
6	. -1 5		Γ,
			.5
		.1	i.'iO j
		.9	_
5	1.45
8	1.24
6	0.77
	1.5
	1.3 .

3)

(O OO

O O (Jl CD O

cn ο

Tabelle 2 Vickers Härte (HV 30 bei + 20⁰G und HV bei +70O⁰C) der Stähle von Tabelle 1
Vergütungswärmebehandlung 115O⁰G, 1 Stunde, Wasser + Anlassen

Stahl No.	HV 30 bei +2O⁰G	nach Vergutungsvvarmebehandlg. + Anlassen .	70O⁰G, 6 Stdn.	HV 5 bei 70O⁰C nach Vergütungswärmebe handlung + Anlassen bei Prüftemperatur
1	60O⁰C, 6 Stdn.	65O⁰C, 6 Stdn.	400	215
	290	340	445	265
3		365	455	260
4	320	380	455	255
5			445	245 ι
6	320	370	450	250 :

Tabelle 3 Eigenschaften einiger Stähle aus Tabelle 1 bei 20⁰C und 700⁰C, Vergütungswärmebehandlung: 115O⁰C, 1 Stunde, Wasser + Anlassen

O iß CO U) CD

	20⁰C	Streckgrenze, <«f _{Λ Q}, kp/mm O, <: nach Anlassen	65O⁰C,6 h	Schlagzähigkeit, KV, kpm nach Anlassen	9 6.5	65O⁰C,6 h	700⁰C	700⁰C,6 h	50 65 70	Kon- traktio. *.
Stahl No.	600⁰C,6 h	85 96	700⁰C,6 h I 600⁰C,6 h	5 4.5	Streckgrenze rf _0>2kp/mai²	2 2
ά 5	74 80	110 115 116	10 15 · 3©

O ο

• ο cn (J)

Claims

PATENTANSPRÜCHE

1. Verwendung einer auescheidungegehärteten austenitischen Stahllegierung als Material für Geschützrohre, die große Härte, gute Haltbarkeit und gute Zähigkeit sowohl bei Raumtemperatur als auch bei erhöhten Temperaturen aufweist und enthält: Kohlenstoff 0.35 - O

Mangan 4 - 15 .6 * Chrom 2 - 12 .0 9t Nickel 2 - 15 .0 9t Vanadium 0.6 - 1 Molybdän bis zu 3 9t Wolfram bis zu 5

wobei die Mengen von Hangan und Nickel so gewählt sind, daß ein stabiles austenitisches Gefüge erhalten wird und die Mengen Molybdän und Wolfram so gewählt sind, dafl die Summe des Prozentwertes von Wolfram und dem Zweifachen des Prozentwertes von Molybdän größer als 2$, ist.

Stahllegierung zur Verwendung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie zusätzlich zu den in Anspruch 1 genannten Bestandteile bis zu 0,3$ Kiob und bis zu 0,02$ Bor enthält.

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3. ί31-ahllegierung zur Verwendung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie

Kohlenstoff 0 .40 - 0.6Of₀ Silicium maximum 0.5 io Mangan 7 -12 ⁰Jo Chrom 3 - 6 io Nickel 5 9 °/o Vanadium 1 .0 J- · J /O kolybdän 0 .8 - 1.8 Jo Wolfram 1 .2 - 2.5 7o Niob 0 - 0.3 io Bor 0 - 0.02%' enthält.

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