DE2033002B2

DE2033002B2 - Verfahren zur Verformung und Wärmebehandlung eines beruhigten, niedrig legierten Stahls

Info

Publication number: DE2033002B2
Application number: DE2033002A
Authority: DE
Inventors: John Ray Pittsburgh Bell; John David Grozier; Michael Korchynsky; Leon Bridgeville Luyckx; John L. Mihelich
Original assignee: Jones and Laughlin Steel Corp
Current assignee: Jones and Laughlin Steel Corp
Priority date: 1969-07-16
Filing date: 1970-07-03
Publication date: 1974-06-20
Also published as: DE2033002A1; GB1289373A; CA924540A; JPS518093B1; US3666452A

Description

.„ . , , , ,, . ²⁰ 0,01 bis 0,10% seltenen Erdmetallen, einzeln

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verfor- _oder _m _meh_rereni

mung und Wärmebehandlung eines beruhigten, nied- 0 005 bis 0 025/ Stickstoff

riglegierten, gut verformbaren schweißbaren und _b-_{s zu} _Q Q₄O/ phosphor

biegefesten Stahls, der aus 0,12 bis 0,20% Kohlen- ,· _o'mw Schwefel'

stoff, 1,10 bis 1,65% Mangan, 0,05 bis 0,20% Vana- 25 JJ _2U J₆V Silizium '

dium, 0,01 bis 0,10% seltene Erdmetalle, einzeln Rest Eisen und herstellungsbedingte Verunrei-

oder zu mehreren, 0,005 bis 0,025% Stickstoff, bis nisuneen

zu 0,04% Phosphor, bis zu 0,025% Schwefel, bis zu ^{b B}

0,6% Silizium, Rest Eisen und herstellungsbedingte besteht, das erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet

Verunreinigungen besteht. 30 ist, daß der Stahl in einem Temperaturbereich von

Es ist bekannt, einem Baustahl zur Erhöhung der 843 bis 899° C fertig warmgewalzt, mit einer Geschwin-

Zngfestigkeit bei unverminderter ausgezeichneter Deh- digkeit von 6,67 bis 57 grd/s auf 551 bis 636°C ab-

nung und zur Erzielung einer hervorragenden Schweiß- gekühlt und in diesem Temperaturbereich aufgewickelt

barkeit ein oder mehrere der Elemente aus den oder gestapelt wird.

Gruppen IHa, IVa oder Va des periodischen Systems, 35 Der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren gez. B. 0,03 bis 0,15% Vanadium, zuzusetzen, sofern wonnene Stahl hat ausgezeichnete Verformungseigendie Karbide dieser Elemente kubische Struktur und schäften; er weist neben guter Dehnung, hoher Streckeine Gitterkonstante von 4 bis 5 Ä besitzen, wozu grenze, hervorragender Zugfestigkeit und bester Dauu. a. Vanadium und einige seltene Erden gehören. erfestigkeit eine außergewöhnlich gute Biegefestigkeit Der mit diesen Zusätzen versehene Baustahl kann bis 40 auf. Der erfindungsgemäße Stahl hat warmgewalzt zu 0,2% Kohlenstoff, gegebenenfalls 0,24°₀ Silizium im Endzustand eine Streckfestigkeit von mehr als und 1,20% Mangan, sowie bis zu 0,1% Phosphor, bis 56,2 kp/mm², eine Zerreißfestigkeit von mehr als zu 0,1% Schwefel und 0,005 bis 1,2% Aluminium ent- 66,8 kp/mm², eine Verformbarkeit, gemessen in Prohalten und auch den üblichen Gehalt an Stickstoff zent Dehnung (5,08 cm), von über 18% und eine aufweisen. Ein solcher beruhigter Stahl besitzt jedoch 45 sehr gute Zähigkeit. Die Biegefestigkeit ist so hervornicht die für viele Einsatzzwecke erwünschte hohe ragend, daß er ohne Rißbildung um einen Dorn geBiegefestigkeit, bogen werden kann, dessen innerer Radius gleich Es ist auch bereits ein Baustahl hoher Zähigkeit oder geringer ist als die Dicke des Stahls. Bisher bebekannt, der bis zu 0,4% Kohlenstoff, weniger als kannte Stähle lassen sich im Optimum um einen 1,5% Mangan und 0,02 bis 0,2 °„ Vanadium enthalten so Winkel von 180° über einen Dorn biegen, dessen soll, bei dem 30 bis 80% des Vanadiums als Karbid Durchmesser fünf- bis sechsmal so groß ist wie der oder Nitrid ausgeschieden in der Legierung vorliegen. Probendurchmesser.

Um dies zu erreichen muß dieser Stahl einer ther- Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren gewonnemischen Behandlung, entweder 15 Minuten langes ne Stähle weisen darüber hinaus eine ausgezeichnete Erhitzen auf 1100 bis 1220°C vor dem Warmwalzen 35 Schweißbarkeit auf und sind hoch beständig gegen oder Erhitzen auf mehr als 122O⁰C vor dem Warm- Warmrißbildung und Kaltrißbildung. Ein Vorheizen walzen und 15 Minuten langes Erhitzen auf 550 bis oder Nachheizen der Schweißstelle ist nicht erforder-800⁰C nach dem Warmwalzen unterworfen werden, lieh. Die erfindungsgemäß verformten und warmwas arbeitstechnisch relativ aufwendig ist. Es ist behandelten Stähle sind weiterhin im Vergleich zu weiterhin bekannt, bei einem Baustahl, der 0,15 bis 60 vergütetem Stahl auch beständiger gegen Dauer-0,50% Kohlenstoff, 0,70 bis 1,80% Mangan, 0,50 bis schwingschäden.

1,50% Silizium, Rest Eisen enthält, zur Erhöhung der Bei den erfindungsgemäß bearbeiteten Stählen

Festigkeitswerte die Fertigwalzung bei 760 bis 950⁰C handelt es sich um völlig beruhigte Stähle. Sie lassen

durchzuführen und anschließend das Band bis auf sich überall da mit besonderem Vorteil verwenden,

eine Temperatur von etwa 500⁰C rasch abzukühlen. 65 wo der Stahl strengen Formgebungsvorgängen unter-

Der Erfolg dieser bekannten Verfahrensweise besteht worfen ist.

in einem extrem feinen Korn und einer wesentlichen Die verbesserte Verformbarkeit des erfindungagemäß

Erhöhung der Zugfestigkeit, der Streckgrenze und gewonnenen Stahls ist in Tabelle I dargestellt.

033 002

Tabelle I

ProijeNr.806558

Probe Nr, 985 297

Probenstärüe mm ,,.,,,.

Zusammensetzung
Gewichtsprozent

Al

Prüfrichtung

Kerbschlagzäh igkeit

kWh -10

{mkg)

Sprödbruch-Übergangstemperatur (50 % Hochlage — Tieflage
der Zähigkeit) ⁰C

Min. Biegeradius ohne Rißbildung Querprobe

6,35

0,17

1,11

0,40

0,017

0,008

0,093

0,053

0,019

6,35

0,17

1,34

0,41

0,008

0,005

0,13

0,077

0,022

0,014

Längs

124,4 (4,56)

-6,67 2,5 D Quer

45,2
(1,66)

-12,2

Längs

154,6
(5,67)

-23,3
0,75 D

Quer

75,4
(2,77)

-12,2

Die verbesserten Biegeeigenschaften des erfindungs- $emäß gewonnenen Stahls der Probe Nr. 985 »ind ersichtlich, denn Uer Steal dieser Probe konnte um einen so geringen Radius wie ³/₄ der eigenen Dicke ohne Rißbildung gebogen werden, während tier Vergleichsstahl der Probe Nr. 806 558, der nicht erfindungsgemäß behandelt war, nur um einen 2,5 mal der eigenen Dicke entsprechenden Radius gebogen werden konnte, bevor Rißbildung eintrat. Rißlängen von weniger als 2,54 mm wurden nicht berücksichtigt.

Die verbesssrte Zähigkeit des erfindungsgemäß gewonnenen Stahls ergibt sich ebenfalls aus dem in der Tabelle I aufgezeichneten Meßwert für die Kerbschlagzähigkeit.

Weitere Beispiele für erfindungsgemäß behandelte Stahlproben und deren mechanische Eigenschaften sind aus der nachstehenden Tabelle II zu entnehmen. Alle diese Stahlproben zeigten eine so gute Biegefestigkeit, daß sie sich ohne Rißbildung um einen der Dicke der Probe gleichen Radius biegen ließen.

Tabelle II

Proben Nr.

I 7 I

10

12

Si

N

Physikalische

Eigenschaften:
Streckgrenze

kp/mm²

Zugfestigkeit

kp/mm²

Dehnung

(5,08 cm) %

Kerbschlägzähigkeit

Längs

Quer

'■) Die Kerbschlagzähigkeit

0,14

1,23

0,43

0,022

0,007

0,11

0,040

0,015

0.015

57,0
70,3
25

2,77

0,16

1,23

0,43

0,021

0,007

0,11

0,058

0,017

0,009

59,8

71,4
25

5,53
2,21

0,16

1,22

0,42

0,021

0,009

0,11

0,058

0,014

0,022

59,8

73,8 24

3,59

0,16

1,25

0,43

0,020

0,008

0,10

0,064

0,015

0,025

59,8

72,4 23

5,39 3,73

0,16

1,26

0,39

0,009

0,15

1,26

0,44

0,020

0,008

0,12

0,048

0,015

0,031

61,2
73,1
22

4,29

0,16

1,22

0,42

0,022

0,006

0,11

0,059

0,017

0,064

57,7
69,6
24

5,12
3,46

0,17

1,22

0,42

0,022

0,011

0,11

0,053

0,015

0,025

61,9
73,8
21

3,32

0,15

1,33

0,41

0,024

0,010

0,12

0,068

0,015

0,020

61,9
74,5
24

4,84
3,04

0,16

1,31

0,44

0,022

0,011

0,11

0,078

0,016

0,035

57,0
70,3
21

4,42

0,15

1,35

0,44

0,021

0,011

0,12

0,083

0,017

0,034

60,5
72,4
24

5,12
4,29

0,16

1,22

0,43

0,020

0,007

0,11

0,049

0,019

0,057

56,2 68,2 22

5,25 3,73

wurde unter Verwendung von gekerbten (1/2 Charpy V-Kerbe) Prüfstäben ermittelt.

Claims

X 2

^t n_at»ntoncnr,,„w. dw Dehnung, sowie einer gewissen Erhöhung der Patentanspruch. Biegefestigkeit, wobei diese letztgenannte Eigen. Verfahren zur Verformung und Wlrmebeband- schaft bei diesen bekannten Baustählen jedoch noch lung eines beruhigten; röedriglegjertem gut ver- nicht optimal ist. _ formbaren, schweißbaren und biegefesten Stahls, s Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, em der aus 0,12 bis 0,20% Kohlenstoff, 1,10 'äs Verfahren zu schaffen, mit dem sich beruhigte, medng-1,65% Mangan, 0,05 bis 0,20% Vanadium, 0,01 legierte Stähle gewinnen lassen, die gut verformbar bis 0,10% seltene Erdmetalle, einzeln oder zu und schweißbar sind und die neben sehr guter Zugmehreren, 0,005 bis 0,025% Stickstoff, bis zu festigkeit, hoher Streckgrenze und besten Dehnungs-0,04% Phosphor, bis zu 0,025% Schwefel, bis zu io werten eine gegenüber bekannten Stählen erheblich 0,6% Silizium, Rest Eisen und herstellungsbe- verbesserte Biegefestigkeit haben, dingten Verunreinigungen, besteht, dadurch Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren gekennzeichnet, daß der Stahl in einem der eingangs angegebenen Art zur Verformung und Temperaturbereich von 843 bis 899° C fertig warm- Wärmebehandlung eines beruhigten, niedriglegierten, gewalzt, mit einer Geschwindigkeit von 6,67 bis 15 gut verformbaren, schweißbaren und biegefesten 57grd/s auf 551 bis 636° C abgekühlt und in Stahls, der aus diesem Temperaturbereich aufgewickelt oder ge- 012 bis 0,20 % Kohlenstoff,

stapelt wird. 1,10 bis 1,65% Mangan,

0,05 bis 0,20 % Vanadium,