DE2141026A1

DE2141026A1 - Large steel forging - of high strength,ductility and machinability

Info

Publication number: DE2141026A1
Application number: DE19712141026
Authority: DE
Inventors: Makoto Nakamura; Teishiro Oda; Katsuaki Uehara
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 1971-08-16
Filing date: 1971-08-16
Publication date: 1973-03-01
Also published as: DE2141026B2

Abstract

The steel contains 0.1% max. C, 0.5% max. Si, 0.7% max. Mn, 5-13% Cr, 2-10% Ni, 1.5-5% Mo and/or W and 3-8% C. The delta ferrite concn. (%) = -146-220 (C% + N%)-20 (Ni%)-7(Co%)-6(Mn%) + 6(Si%) + 5 (Mo%) + 14 (Cr%) + 8 (W%) = -80 to -200. The Ms point (degrees C) = 554-474 (C% + N%) - 17 (Ni%)-10(Co%) -33(Mn%) -11 (Si%) -21(Mo%) -17(Cr%) -11(W%) >100. After forging the steel undergoes long-term cooling from 750-1050 degrees C to >is not 400 degrees C and a 3-500 hr. ageing at 450-550 degrees C.

Description

Groß-Schmiedestüok Die Erfindung betrifft ein Groß-Sohmiedestück guter Sohmiedbarkeit, hoher Bestigkeit, die sich durch eine Fließgrenze bzw. eine Streckgrenze von 100 kg/mm² o.der mehr ausZeichnet, sowie ausreichender Duktilität und Zähigkeit.Groß-Schmiedestüok The invention relates to a Groß-Schmiedestüok good Such formability, high strength, which is characterized by a yield point or a yield point of 100 kg / mm² or more, as well as sufficient ductility and toughness.

Mit zunehmender Größe und höherem Betriebswirkungsgrad verschiedener Maschinen, wie sie in den letzten Jahren zu beobachten waren, sind die in diesen Maschinen verwendeten Schmiedeteile erhöhter Beanspruohung ausgesetzt, weshalb festere Werkstoffe gewünscht werden, die auch bei diesen erhöhten Beanspruchungen dauerhaft sind. Bei der Entwicklung solcher Werkstoffe muß auch die Schneidzähigkeit derselben verbessert werden, da bei Zunahme der Größe und Verbesserung der Festigkeit der Werkstoffe eine größere Gefahr für Sprödbrüche besteht. Aus diesem Grund muß bei Schmiedestücken nicht nur die Festigkeit erhöht werden, sondern müssen auch Duktilität und Zähigkeit des Werkstoffs verbessert werden. Im Hinblick auf dies Erfordernisse richteten sich die Anstrengungen bisher auf die Verbesserung der Feigkeit, und es wurde ein Verfahren angewandt, bei welchem die Menge der Zuschlag-bzw, Legierungsstoffe oder die KohlenstofSkonzentration erhöht wird, um die Hartbarkeit des Werkstoffs zu verbessern. Die nach diesem Verfahren in ihrer Festigkeit verbesserten Stähle zeigten jedoch allgemein eine Tendenz dahingehend, daß sich ihre Duktilität und Zähigkeit, insbesondere letztere1 mit zunehmender Festigkeit verringert, so daß das genannte Ziel der Verbesserung der Duktilität und Zähigkeit gleichzeitig mit der Festigkeit nicht immer voll erreioht werden konnte. Außerdem wurden die herkömmlichen Schmiedestücke nach einem Verfahren hergestellt, bei welchem sie zunächst gehärtet, um ein hartes Bainit-Gefüge zu bilden, und dann bei erhöhter Temperatur nicht unter 600°C angelassen wurden, um die erforderliche Duktilität und Zähigkeit zu gewährleisten.With increasing size and higher operating efficiency, different Machines as they have been observed in recent years are the ones in these Machines used forged parts exposed to increased stress, which is why they are stronger Materials are desired that are durable even with these increased loads are. When developing such materials, the cutting toughness of the same must also be considered can be improved as the size increases and the strength of the Materials are at greater risk of brittle fracture. For this reason, with Forgings not only increase strength, but also need ductility and toughness of the material can be improved. In view of this requirement Efforts so far have been directed towards improving cowardice, and it a procedure was used in which the amount of the surcharge or Alloys or the carbon concentration is increased in order to increase the hardness of the material to improve. The steels improved in terms of their strength by this process however, generally showed a tendency that their ductility and Toughness, especially the latter 1, decreases with increasing strength, so that the said goal of improving ductility and toughness simultaneously with the firmness could not always be fully achieved. In addition, the conventional Forgings produced by a process in which they are first hardened, to form a hard bainite structure, and then not under at elevated temperature 600 ° C were tempered to ensure the required ductility and toughness.

Folglich war es nötig, die Schmiedestück-Rohlinge mit beträchtlichen Mengen Überschußmetalls an der Endstufe der Wärmebehandlung zu härten und anzulassen und danach das Überschußmetall in Anschluß an die letzte Wärmebehandlung durch spanabhebende Bearbeitung wegzunehmen.Consequently it was necessary to cut the forging blanks with considerable Hardening and tempering amounts of excess metal at the final stage of the heat treatment and then the excess metal following the final heat treatment by machining To take away editing.

Da die Härte des Werkstoffs mit der Festigkeit zunimmt, ergab sich das Problem, daß diese spanabhebende Bearbeitung mit Schwierigkeiten verbunden ist.Since the hardness of the material increases with the strength, the result the problem that this machining is difficult.

Die Erfindung bezweckt die Ausschaltung dieser Nachteile der herkömmlichen Schmiedestücke. Diese Aufgabe wird bei einem großen Schmiedestuckt welches erfindungsgemäß aus einem Stahl mit max. 0,1Va Kohlenstoff, max. 0,5« Silizium, max. 0,7% Mangan, 5 - 13 Chrom, 2 - 100 Nickel, 1,5 - 50o Molybdän oder Wolfram oder beiden Elementen gemeinsam und 3 - &% Kobalt besteht, vor allem dadurch gelöst, daß dessen Einzelbestandteile derart eingestellt sind, daß die #-Ferrit-Konzentration (%) a = -146 - 220(C+N) (,) - 2ONi (%) - 7Co (%) - 6Mn (%) + 6Si (%) + 5Mo (%) + 14 CR (%) + 8W (%) in den Bereich von -80 bis -200 fällt und der IvIs-Punkt (°C) b = 554 - 474(C+N) (%) - 17N (%) - 10Co (%) - 33Mn () - 11Si (o/o) - 21Mo (%) - 170r () - 11W () größer als 100 wird, und daß der Werkstoff nach dem Schmieden einer vergleichsweise langsamen Abkühlung von einer Temperatur von mindestens 750°C und höchstens 10500C auf eine zweckmäßige Temperatur von höchstens 40000 und dann einer 3 - 500 Std. andauernden Alterungsbehandlung bei einer Temperatur von mindestens 45°C und höchstens 550°C unterworfen wurde.The invention aims to eliminate these disadvantages of the conventional one Forgings. This task is achieved with a large forged piece according to the invention made of a steel with max. 0.1Va carbon, max. 0.5 «silicon, max. 0.7% manganese, 5 - 13 chromium, 2 - 100 nickel, 1.5 - 50o molybdenum or tungsten or both elements together and 3 - &% cobalt exists, mainly solved by the fact that its individual components are set so that the # ferrite concentration (%) a = -146 - 220 (C + N) (,) - 2ONi (%) - 7Co (%) - 6Mn (%) + 6Si (%) + 5Mo (%) + 14 CR (%) + 8W (%) in the range from -80 to -200 falls and the IvIs point (° C) b = 554 - 474 (C + N) (%) - 17N (%) - 10Co (%) - 33Mn () - 11Si (o / o) - 21Mo (%) - 170r () - 11W () larger than 100, and that the material is comparatively slow after forging Cooling from a temperature of at least 750 ° C and at most 10500C to a Appropriate temperature of a maximum of 40,000 and then a temperature lasting 3 - 500 hours Aging treatment at a temperature of at least 45 ° C and at most 550 ° C was subjected.

Im folgenden ist die Erfindung anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 eine graphische Darstellung der Alterungs-Aushärtekurven großer Sohmiedestücke mit den Merkmalen der Erfindung bei Behandlung bei 500°C und Fig. 2 eine graphische Darstellung der Alterungs-Aushärtekurven eines großen erfindungsgemäßen Schmiedestücks, wenn dessen Werkstoff abgeschreckt bzw. einer langsamen Abkühlung unterzogen wird.The invention is explained in more detail below with reference to drawings. The figures show: FIG. 1 a graphic representation of the aging-hardening curves of large Sohmiedestücke with the features of the invention when treated at 500 ° C and Fig. Figure 2 is a graphical representation of the aging cure curves of a large size according to the present invention Forging when its material is quenched or slow to cool is subjected.

Die erfindungsgemäßen Schmiedestücke besitzen folgende Vorteile: Da die Abkühlgeschwindigkeit der Schmiedestück-Werkstoffe während der Härtung vom gewöhnlichen Wert auf einen äußerst niedrigen Wert variiert werden kann, beispielsweise auf eine Geschwindigkeit von 0,5°C je Minute oder weniger, sind keine unbequemen Arbeitsgänge für das Abkühlen deu Werkstoffs bei der Wärmebehandlung nötig.The forgings according to the invention have the following advantages: Da the cooling rate of forging materials during hardening from ordinary Value can be varied to an extremely low value, for example to a A speed of 0.5 ° C per minute or less is not an inconvenient operation necessary for the cooling of the material during the heat treatment.

Zudem ist der geschmiedete Wer@@toff nach dem Härten vergleichsweise weich bei einer 13i'jnell-Härte von höchstens 35(), wobei der Werkstoff nicht die sogenannte Zähigkeit besitzt, so daß er gut spanabhebend bearbeitbar ist; nach dem Härten wird der Werkstoff nur einer Alterungsbehandlung bei vergleichsweise niedriger Temperatur von 450 - 500bO unterzogen, so daß sein Oxydationsgrad sehr gering ist. Durch Anwendung eines Verfahrens, bei welchem der größte Teil der nötigen spanabhebenden Bearbeitung im gehärteten Zustand des geschmiedeten Werkstoffs durchgeführt und nur ein minimaler Teil dieser Bearbeitung nach der Alterungebehandlung vorgenommen wird, können mithin die Fertigungskosten drastisch gesenkt werden.In addition, the forged Wer @@ toff is comparative after hardening soft with a 13i'jnell hardness of at most 35 (), whereby the material does not have the so-called toughness possesses, so that it can be machined well is; after hardening, the material only undergoes an aging treatment for comparatively subjected to a low temperature of 450 - 500bO, so that its degree of oxidation is very high is low. By using a process in which most of the necessary Machining carried out in the hardened state of the forged material and only a minimal amount of this machining is done after the aging treatment therefore, the manufacturing costs can be drastically reduced.

Bei den herkömmlichen Schmiedestücken konnte zudem die gewünschte Duktilität und Zähigkeit nur gewährleistet werden, wenn beim Schmelzen und Wärmebehandeln der Schmiede-Werkstoffe gewissenhafte Sorgfalt angewandt wurde; bei den erfindungsgemäßen Schmiedestücken lassen sich dagegen die gewünschten Eigenschaften ziemlich leicht und stabil und ungeachtet der hohen Pestigkeit mit höheren Werten als bei den herkömmlichen Schmiedestücken erzielen.In the case of conventional forgings, the desired Ductility and toughness can only be guaranteed when melting and heat treating conscientious care has been taken in forging materials; in the invention Forgings, on the other hand, can get the desired properties fairly easily and stable and with higher values than the conventional ones regardless of the high pestulence Achieve forgings.

Im folgenden sind-die Gründe dafür aufgeführt, weshalb die Konzentrationen der betreffenden Bestandteile des Schmiede-Werkstoffs wie angeführt festgelegt werden.The following are the reasons why the concentrations are the relevant components of the forging material are specified as specified.

Zunächst gibt die 6-Ferrit-Konzentration (ffi) praktisch genau die Menge an gebildetem S-Ferrit, wenn diese ein positiver Wert ist, und die Stabilität des Austenits bei erhöhter Temperatur an, wenn diese ein negativer Wert ist. Bei Versuchen hat es sich gezeigt, daß dieser Wert, auch wenn er negativ ist und im wesentlichen keine Bildung von S-Ferrit zu beobachten ist, die Zähigkeit usw. beeinflußt und daß die Zähigkeit zunimmt, wenn dieser Wert abnimmt. Erfindungsgemäß wird die obere Grenze von a unter Berücksichtigung dieser Tatsachen auf -80 und der untere Grenzwert auf -200 festgelegt, d bei kleinerem Wert zum Zeitpunkt der langsamen Abkühlung Austenit im Werkstoff zurückgehalten wird, wodurch Nachteile, wie eine Festigkeitsverminderung, entstehen. Der Ms-Punkt (Martensit-Start) (°C) b kann im Zusammensetzungsbereich der erfindungsgemäßen Schmiedestücke nicht genau definiert werden, wird jedoch bei der Erfindung auf nicht weniger als 100 festgelegt, da bei niedrigerem Wert Austenit zurückbleibt und eine Festigkeitsverminderung hervorruft.First of all, the 6-ferrite concentration (ffi) gives practically exactly that The amount of S-ferrite formed, if it is a positive value, and the stability of austenite at elevated temperature, if this is a negative value. at Tests have shown that this value, even if it is negative and im essentially no formation of S-ferrite is observed, which affects toughness, etc. and that the toughness increases as this value decreases. According to the invention, the upper limit of a taking into account these facts to -80 and the lower Limit set to -200, i.e. at lower value at the time the slow cooling, austenite is retained in the material, which has disadvantages such as a reduction in strength. The Ms point (martensite start) (° C) b cannot be accurate in the composition range of the forgings according to the invention are defined, but is set to not less than 100 in the invention, because if the value is lower, austenite remains and causes a reduction in strength.

Bei den erfindungsgemäßen Stählen wird der Kohlenstoff in größtmöglichem Ausmaß entfernt, da durch das Vorhandensein von Kohlenstoff die Härte der gehärteten Werkstoffe in unerwünschtem Maß erhöht und die Spanne zwischen dem Ms-Punkt und dem Mf-Punkt erweitert wird, so daß eine größere Menge Austenit im Werkstoff verbleibt. Ist dagegen die Kohlenstoffkonzentration zu gering, so erhöhen sich die Kosten für die Stähle aus dem Grund, daß die Verwendung von hochquahitativen Werkstoffen erforderlich und das Schmelzen derselben schwierig wird. Erfindungsgemäß wird daher die zulässige Kohlenstoffkonzentration auf 0,1% festgelegt, bei welcher die Eigenschaften des geschmiedeten Werkstoffs nicht wesentlich verschlechtert werden. Die Zugabe von Silizium und Mangan als Legierungsbestandteile zu den erfindungsgemäßen Stählen ist ebenfalls unerwünscht, da diese Stoffe die Zähigkeit der gesohmiedeten Werkstoffe herabsetzen. Diese Elemente werden jedoch zum Zeitpunkt des Erschmelzens als Desoxydatoren zur Beseitigung von Sauerstoff zugesetzte weleher schädlicher ist; hierbei ist das Vorhandensein einer gewissen Menge dieser Blement@ als Legierungsbestandteile im Stahl unvermeidbar. Die zuläsaigen Konzentration Grenzwerte dieser Elemente werden daher auf 0,5% bzwO 0,7%, d.h. auf einen Bereich festgelegt, in welchem die Eigenschaften der geschmideten Werkstoffe nicht wesentlich beeinträchtigt werden.In the steels according to the invention, the carbon becomes as great as possible Extent removed because of the presence of carbon the hardness of the hardened Materials increased to an undesirable extent and the span between the Ms point and the Mf point is expanded so that a larger amount of austenite remains in the material. On the other hand, if the carbon concentration is too low, the costs for increase steels for the reason that the use of high quality materials is required and melting them becomes difficult. According to the invention, therefore, the permissible Carbon concentration set at 0.1%, at which the properties of the forged material are not significantly deteriorated. The addition of Silicon and manganese as alloy components for the steels according to the invention is also undesirable because these substances reduce the toughness of forged materials reduce. However, these elements act as deoxidizers at the time of melting added to remove oxygen which is more harmful; here is that Presence of a certain amount of this Blement @ as alloy components unavoidable in steel. The allowable concentration limits of these elements will be therefore to 0.5% or 0.7%, i.e. set to a range in which the properties the forged materials are not significantly impaired.

Ähnlich wie Molybdän oder Wolfram und Kobalt, die noch besprochen werden sollen, hat Chrom die Wirkung der Verbesserung des Ausscheidunghärtungsvermögens des Stahl-Werkstoffs; Chrom wird zugesetzt, um die Zuschlagmengen an kostspieliggm Molybdän oder Wolfram und Kobalt zu verringern. Die erforderliohe Zuaohlagmenge an Chrom ist je nach der erforderlichen Festigkeit des endgültigen Schmiedestücks variabel. Bei den erfindungsgemäßen Stählen muß die Chrom-Konzentration bei mindestens 5% liegen, damit die Streokgrenze des geschmiedeten Werkstoffs nicht unter 100 kg/mm3. liegt. Der obere Grenzwert der Chrom-Konzentration wird auf 13% festgelegt, da bei zu hoher Ohrom-Konzentration die Zugabe einer großen Menge kosA-spieligen Nickels oder Kobalts für die Einstellung des Werts von a erforderlich wird und außerdem die Zugabe von Chrom in Verbindung mit letzteren Elementen in dem Naohteil resultiert, daß der Wert von b niedrig wird.Similar to molybdenum or tungsten and cobalt, which are still discussed chromium has an effect of improving precipitation hardening ability of the steel material; Chromium is added to make the aggregate quantities costly Decrease molybdenum or tungsten and cobalt. The required additional amount of chromium is dependent on the required strength of the final forging variable. In the steels according to the invention, the chromium concentration must be at least 5% so that the yield limit of the forged material is not below 100 kg / mm3. lies. The upper limit of the chromium concentration is set at 13%, since Too high a concentration of Ohrom, the addition of a large amount of cosA-type nickel or cobalt is required for the adjustment of the value of a and moreover the addition of chromium in connection with the latter elements results in the Naohteil, that the value of b becomes low.

In den erfindungsgemäßen Stählen vorhandener Nickel verbessert die Zähigkeit dieser Stähle. Der Nickel-Zuschlag erfolgt auch zur Einstellung des Werts von a entsprechend den Zuschlagmengen an Ohrom, Molybdän und Wolfram. Der untere Grenzwert der Nickel-konzentration wird auf 2% festgelegt, da mindestens eine solche Konzentration erforderlich ist, um die wünschenswerte Zähigkeit des Stahls zu gewährleisten. Der obere Grenzwert der Nickel Konzentration wird auf 10% festgelegt, weil bei höherer Konzentration der Wert von b vermindert wird und auch weil Nickel ein kostspieliges Element darstellt, so daß die Verwendung einer großen Menge desselben aus wirtæohaftlichen Gründen unerwünscht ist. Die Zugabe von Molybdän und Kobalt ist erforderlich, um die Ausscheidungshärtung des Stahls zum Zeitpunkt der Alterung unter der synergistischen Wirkung dieser Elemente zu bewirken.Nickel present in the steels of the invention improves this Toughness of these steels. The nickel surcharge is also used to set the value of a according to the addition amounts of ohrom, molybdenum and tungsten. The lower The limit value for the nickel concentration is set at 2%, as there is at least one such Concentration is required to ensure the desirable toughness of the steel. The upper limit of the nickel concentration is set at 10% because it is higher Concentration the value of b is decreased and also because nickel is an expensive one Element represents, so that the use of a large amount of the same from economic Reasons is undesirable. The addition of molybdenum and cobalt is required to the precipitation hardening of the steel at the time of aging below the synergistic one Effect of these elements.

Der untere Grenzwert der Molybdän- oder Wolfram-Konzentration li@gt bei 1,5%, um die Streckgrenze des Stahls auf mindestens 100 kg/mm² zu erhöhen; die Zugabe von Molybdän oder Wolfram. in der angegebenen Menge ist auch bei Ohrom-Zugabe nötig. Der obere Grenzwert der Konzentration dieser Elemente wird auf 5% festgelegt, weil diese Elemente teuer sind und mithin die Zugabe einer größeren Menge unwirtschaftlich ist und auch weil bei möglicher Festigkeitserhöhung die Duktilität und die Zähigkeit des Stahls durch größere Mengen dieser Elemente verschlechtert werden können, so daß das endgültige Schmiedestück unbrauchbar wird. Kobalt wird zur Verbesserung der Alterung härtungs-Wirkung von Molybdän und Wolfram zugesetzt, wobei die Konzentration von Kobalt mindestens 3% betragen soll, während der obere Grenzwert auf 8% festgelegt wird, weil eine höhere Konzentration den Stahl zum Zeitpunkt der Alterungshärtung spöde macht.The lower limit of the molybdenum or tungsten concentration is li @ gt at 1.5% to increase the yield strength of the steel to at least 100 kg / mm²; the Addition of molybdenum or tungsten. in the specified amount is also necessary when adding Ohrom. The upper limit of the concentration of these elements becomes fixed at 5% because these elements are expensive and therefore the addition of a larger one Quantity is uneconomical and also because the ductility with a possible increase in strength and the toughness of the steel is deteriorated by large amounts of these elements can become unusable, rendering the final forging unusable. Cobalt will to improve the aging hardening effect of molybdenum and tungsten added, the concentration of cobalt should be at least 3%, while the upper Limit is set at 8% because a higher concentration affects the steel at the time the aging hardening makes ridiculous.

Im folgenden ist die Erfindung beispielhaft näher erläutert: Tabelle 1 zeigt die chemische Zusammensetzung der Stähle der erfindungs'gemäßen Schmiedestücke. Das Probenmaterial G gemäß Tabelle 1 wurde in Form einer runden Stange bzw. Ronde mit einem Durchmesser von 250 mm untersucht, die durch Schmerzen von 500 kg des Werkstoffes in einem basischen 500 kg-Hochfrequenz-Schmelzofen, Vergießen der Schmelze in einer Metallkokille zwecks Herstellung eines Gißstücks und Schmieden dieses Gußstücks hergestellt wurde. Die anderen Proben wurden sämtlich in Form einer quadratischen Stange von 40 x 40 mm Seitenlänge untersucht, die durch Schmelzen von jeweils 50 kg jedes Werkstoffs in einem basischen 30 kg-HochfituenzM Schmelzofen, Vergießen der Schmelze in einer Metallkokille unter Herstellung eines gußstücks und Schmieden des letzteren hergestellt wurde. Das Schmieden erfolgte in genau derselben Weise wie bei üblichen legierten Stählen und ohne Beachtung besonderer Vorsichtsmaßnahmen, wobei sich während des Schmiedevorgangs keinerlei Schwierigkeiten ergaben; hierdurch wurde bewiesen, daß die Proben gute Schmiedbarkeit besaßen. Fig. 1 zeigt die Alterungshärtungs-Kurven der Werkstoffe A bis D gemäß Tabelle 1, wenn diese Werkstoffe jeweils einer Öl-Abschreckung von 9500C und einer anschließenden Alterung auf 5000C unterworfen wurden. Fig. 2 zeigt die Alterungskurven der Probe G bei 5000C, wenn dieser Werkstoff in Öl von 9500C abgeschreckt bzw. mit einer Geschwindigkeit von 1°C je Minute extrem langsam abgekühlt wurde. Aus Fig. 2 ist ersichtlich, daß sich die Alterungshärtungs-Eigenschaften dieses Werkstoffs nicht wesentlich verändern, wenn der.Werkstoff abgeschreckt bzw. langsam abgekühlt wird. Tabelle 2 veranschaulicht die mechanischen Eigenschaften der Werkstoffe gemäß Tabelle 1 unter verschiedenen Wärmebehandlungs-Bedingungen. Aus Tabelle 2 geht hervor, daß sich die endgültigen Eigenschaften der erfindungsgemäßen Schmieden stücke nicht wesentlich verändern, unabhängig davon, ob der Werkstoff bei der Härtung schnell oder langsam abgekühlt wird; die Schmiedestücke besaßen in jedem Fall hohe Duktilität und Zähigkeit sowie hohe Festigkeit. Tabelle 1 Probe Chemische Zusammensetzung (%) C Si Mn Cr Ni Mo Co B+ a b A 0,02 0,15 0,37 7,16 2,99 3,13 7,16 0,003 -146 221 B 0,02 0,12 0,32 7,07 4,92 3,19 4,18 0,003 -164 220 C 0,01 0,18 0,36 4,86 4,92 3,16 4,22 0,003 -193 260 D 0,02 0,14 0,37 7,07 4,98 2,99 7,38 0,003 -189 189 E 0,01 0,14 0,41 9,21 5,05 2,76 7,00 - -157 163 F 0,01 0,12 0,35 7,91 5,11 3,09 4,40 - -156 206 G 0,01 0,07 0,31 6,78 4,93 3,29 6,92 - -185 200 +B = Zuschlagmenge Tabelle 2 Probe Wärmebehandlung 0,2 %-Streck- Zugfestig- Flächen- 2 mm V-Kerben grenze keit Längung reduktion Charpy-Kerb- (kg/mm²) (kg/mm²) (%) (%) schlagfestig- keit (kg - m/cm²) Zweistündige Öl-Abschreckung bei 950°C 84,4 107,9 18,4 60,9 12,4 40-stündige Luftkühlung bei 500°C nach Öl-Abschreckung 113,4 124,1 18,8 63,6 4,1 A# Langsame Abkühlung auf Raumtem- peratur mit einer Geschwindig- keit von 1°C/min nach 2 std Verweilzeit auf 950°C 91,7 120,6 17,2 66,1 11,0 25-stündige Luftkühlung bei 500°C nach dem langsamen Abkühlen 126,5 138,4 18,4 62,9 3,8 Zweistündige Öl-Abschreckung bei 950°C 79,7 105,0 17,6 63,1 12,9 40-stündige L@ftkühlung bei 500°C nach Öl-Abschreckung 112,0 121,4 19,2 63,2 5,1 Langsame Abkü@lung auf Raumtempe- ratur mit einer Geschwindigkeit B# von 1°C/min nach 2 std. Verweil- zeit auf 950°C 88,2 114,5 17,6 65,3 10,3 10-stündige Luftkühlung auf 500°C nach dem langsamen Abkühlen 112,0 122,1 18,0 63,4 8,2 25-stündige Luftkühlung bei 500°C nach dem langsamen Abkühlen 121,9 130,6 18,0 61,5 6.4 Tabelle 2 (Fortsetzung) Probe Wärmebehandlung 0,2 %-Streck- Zugfestig- Flächen- 2 mm V-Kerben grenze keit Längung reduktion Charpy-Kerb- (kg/mm²) (kg/mm²) (%) (%) schlagfestig- keit (kg - m/cm²) Zweistündiges Öl-Abschrecken bei 950°C 79,8 102,8 18,4 66,3 11,5 C# 40-stündiges Luftkühlen bei 500°C nach dem Öl-Abschrecken 105,5 114,6 19,2 63,5 3,7 Zweistündiges Öl-Abschrecken bei 950°C 83,4 109,1 16,4 58,1 12,9 10-stündige Luftkühlung bei 500°C nach dem Öl-Abschrecken 108,4 120,3 18,0 63,5 4,0 D# 40-stündige Luftkühlung bei 500°C nach dem Öl-Abschrecken 124,5 134,1 18,0 60,3 2,9 Langsames Abkühlen auf Raum- temperatur mit einer Geschwindig- keit von 1°C/min nach 2 std. Verweilzeit auf 950°C 89,2 117,1 16,8 65,7 11,7 10-stündige Luftkühlung bei 500°C nach dem langsamen Abkühlen 124,0 133,1 16,8 61,8 7,1 25-stündige Luftkühlung bei 500°C nach dem langsamen Abkühlen 128,5 137,6 17,6 60,0 6,0 Tabelle 2 (Fortsetzung) Probe Wärmebehandlung 0,2 %-Streck- Zugfestig- Flächen- 2 mm V-Kerben grenze keit Längung reduktion Charpy-Kerb- (kg/mm²) (kg/mm²) (%) (%) schlagfestig- keit (kg - m/cm²) Zweistündiges Öl-Abschrecken auf 950°C 83,2 105,3 18,0 64,4 13,6 9-stündiges Luftkühlen bei 500°C nach dem Öl-Abschrecken 117,2 126,8 17,6 60,8 4,8 40-stündiges Luftkühlen bei 500°C nach dem Öl-Abschrecken 123,0 134,8 17,6 57,0 3,4 E# Langsames Abkühlen auf Raum- temperatur mit einer Geschwindig- keit von 1°C/min nach 2 std. Verweilzeit auf 950°C 80,4 109,2 18,0 65,9 12,2 9-stündiges Luftkühlen bei 500°C nach dem langsamen Abkühlen 118,5 128,8 18,0 61,7 5,1 40-stündiges Luftkühlen bei 500°C nach dem langsamen Abkühlen 124,0 137,4 18,0 57,8 4,1 Tabelle 2 (Fortsetzung) Probe Wärmebehandlung 0,2 %-Streck- Zugfestig- Flächen- 2 mm V-Kerben grenze keit Längung reduktion Charpy-Kerb- (kg/mm²) (kg/mm²) (%) (%) schlagfestig- keit (kg - m/cm²) Zweistündiges Öl-Abschrecken auf 950°C 85,0 107,7 18,0 63,5 9,7 9-stündiges Luftkühlen bei 500°C nach dem Öl-Abschrecken 111,5 122,5 16,4 60,9 5,2 40-stündiges Luftkühlen bei 500°C nach dem Öl-Abschrecken 120,8 135,6 17,6 57,9 4,4 F# Langsames Abkühlen auf Raumtempe- ratur mit einer Geschwindigkeit #13 von 1°C/min nach 2 std. Verweilzeit auf 950°C 81,4 110,4 17,6 62,5 9,0 9-stündiges Luftkühlen bei 500°C nach dem langsamen Abkühlen 118,5 128,8 18,0 61,7 5,1 40-stündiges Luftkühlen bei 500°C nach dem langsamen Abkühlen 120,8 135,6 17,6 57,9 4,4 Tabelle 2 (Fortsetzung) Probe Wärmebehandlung 0,2 %-Streck- Zugfestig- Flächen- 2 mm V-Kerben grenze keit Längung reduktion Charpy-Kerb-(kg/mm²) (kg/mm²) (%) (%) schlagfestigkeit (kg - m/cm²) 5-stündiges Öl-Abschrecken auf 950°C 82,9 104,6 17,2 66,0 12,2 40-stündiges Luftkühlen bei 500°C nach dem Öl-Abschrecken 120,6 133,8 17,2 57,1 3,0 Langsames Abkühlen auf Raumtemperatur mit einer Geschwindigkeit von 1°C/min nach 5 std. Verweilzeit auf 950°C 82,4 108,2 17,2 62,9 11,2 40-stündiges Luftkühlen bei 500°C nach dem langsamen Abkühlen 122,2 133,8 17,6 58,5 3,4The invention is explained in more detail below by way of example: Table 1 shows the chemical composition of the steels of the forgings according to the invention. The sample material G according to Table 1 was examined in the form of a round rod or round with a diameter of 250 mm, the pain of 500 kg of the material in a basic 500 kg high-frequency melting furnace, casting the melt in a metal mold for the purpose of producing a Casting and forging this casting was made. The other samples were all examined in the form of a square bar with a side length of 40 x 40 mm, which was obtained by melting 50 kg of each material in a basic 30 kg high-capacity melting furnace, pouring the melt in a metal mold to produce a casting and forging the latter was produced. The forging was carried out in exactly the same way as with ordinary alloy steels and without any special precautions being taken, and no difficulties arose during the forging process; this proved that the samples had good forgeability. 1 shows the aging hardening curves for materials A to D according to Table 1 when these materials were each subjected to an oil quenching of 9500C and subsequent aging to 5000C. 2 shows the aging curves of sample G at 5000 ° C. when this material was quenched in oil at 9500 ° C. or cooled extremely slowly at a rate of 1 ° C. per minute. From Fig. 2 it can be seen that the aging hardening properties of this material do not change significantly when the material is quenched or slowly cooled. Table 2 illustrates the mechanical properties of the materials according to Table 1 under different heat treatment conditions. From Table 2 it can be seen that the final properties of the forged pieces according to the invention do not change significantly, regardless of whether the material is cooled quickly or slowly during hardening; the forgings had high ductility and toughness and high strength in each case. Table 1 Sample Chemical Composition (%) C Si Mn Cr Ni Mo Co B + from A 0.02 0.15 0.37 7.16 2.99 3.13 7.16 0.003 -146 221 B 0.02 0.12 0.32 7.07 4.92 3.19 4.18 0.003 -164 220 C 0.01 0.18 0.36 4.86 4.92 3.16 4.22 0.003 -193 260 D 0.02 0 .14 0.37 7.07 4.98 2.99 7.38 0.003 -189 189 E 0.01 0.14 0.41 9.21 5.05 2.76 7.00 - -157 163 F 0, 01 0.12 0.35 7.91 5.11 3.09 4.40 - -156 206 G 0.01 0.07 0.31 6.78 4.93 3.29 6.92 - -185 200 + B = surcharge amount Table 2 Sample heat treatment 0.2% -stretch- tensile strength- areas- 2 mm V-notches limit elongation reduction Charpy notch (kg / mm²) (kg / mm²) (%) (%) impact resistant speed (kg - m / cm²) Two hour oil quench at 950 ° C 84.4 107.9 18.4 60.9 12.4 40-hour air cooling at 500 ° C after oil quenching 113.4 124.1 18.8 63.6 4.1 A # Slow cooling down to room temperature temperature at a speed speed of 1 ° C / min after 2 hours Residence time at 950 ° C 91.7 120.6 17.2 66.1 11.0 25 hours of air cooling at 500 ° C after slow cooling 126.5 138.4 18.4 62.9 3.8 Two hour oil quench at 950 ° C 79.7 105.0 17.6 63.1 12.9 40 hours air cooling at 500 ° C after oil quench 112.0 121.4 19.2 63.2 5.1 Slow cooling down to room temperature rature at a speed B # from 1 ° C / min after 2 hrs. Stay- time to 950 ° C 88.2 114.5 17.6 65.3 10.3 10-hour air cooling to 500 ° C after slow cooling 112.0 122.1 18.0 63.4 8.2 25 hours of air cooling at 500 ° C after slow cooling 121.9 130.6 18.0 61.5 6.4 Table 2 (continued) Sample heat treatment 0.2% -stretch- tensile strength- areas- 2 mm V-notches limit elongation reduction Charpy notch (kg / mm²) (kg / mm²) (%) (%) impact resistant speed (kg - m / cm²) Oil quenching for two hours at 950 ° C 79.8 102.8 18.4 66.3 11.5 C # 40 hours of air cooling at 500 ° C after oil quenching 105.5 114.6 19.2 63.5 3.7 Oil quenching for two hours at 950 ° C 83.4 109.1 16.4 58.1 12.9 Air cooling for 10 hours at 500 ° C after oil quenching 108.4 120.3 18.0 63.5 4.0 D # 40-hour air cooling at 500 ° C after oil quench 124.5 134.1 18.0 60.3 2.9 Slow cooling down to room temperature at a speed speed of 1 ° C / min after 2 hours Residence time at 950 ° C 89.2 117.1 16.8 65.7 11.7 Air cooling for 10 hours at 500 ° C after slow cooling 124.0 133.1 16.8 61.8 7.1 25 hours of air cooling at 500 ° C after slow cooling 128.5 137.6 17.6 60.0 6.0 Table 2 (continued) Sample heat treatment 0.2% -stretch- tensile strength- areas- 2 mm V-notches limit elongation reduction Charpy notch (kg / mm²) (kg / mm²) (%) (%) impact resistant speed (kg - m / cm²) Oil quenching for two hours to 950 ° C 83.2 105.3 18.0 64.4 13.6 Air cooling for 9 hours at 500 ° C after oil quench 117.2 126.8 17.6 60.8 4.8 Air cooling for 40 hours at 500 ° C after oil quenching 123.0 134.8 17.6 57.0 3.4 E # Slow cooling down to room temperature at a speed speed of 1 ° C / min after 2 hours Residence time at 950 ° C 80.4 109.2 18.0 65.9 12.2 Air cooling for 9 hours at 500 ° C after slow cooling 118.5 128.8 18.0 61.7 5.1 Air cooling for 40 hours at 500 ° C after slow cooling 124.0 137.4 18.0 57.8 4.1 Table 2 (continued) Sample heat treatment 0.2% -stretch- tensile strength- areas- 2 mm V-notches limit elongation reduction Charpy notch (kg / mm²) (kg / mm²) (%) (%) impact resistant speed (kg - m / cm²) Oil quenching for two hours to 950 ° C 85.0 107.7 18.0 63.5 9.7 Air cooling for 9 hours at 500 ° C after oil quenching 111.5 122.5 16.4 60.9 5.2 Air cooling for 40 hours at 500 ° C after oil quenching 120.8 135.6 17.6 57.9 4.4 F # Slow cooling down to room temperature rature at a rate # 13 from 1 ° C / min after 2 hours Dwell time to 950 ° C 81.4 110.4 17.6 62.5 9.0 Air cooling for 9 hours at 500 ° C after slow cooling 118.5 128.8 18.0 61.7 5.1 Air cooling for 40 hours at 500 ° C after slow cooling 120.8 135.6 17.6 57.9 4.4 Table 2 (continued) Sample heat treatment 0.2% -stretch- tensile strength- area- 2 mm V-notch limit Elongation reduction Charpy notch- (kg / mm²) (kg / mm²) (%) (%) impact strength (kg - m / cm²) 5-hour oil quenching at 950 ° C 82.9 104.6 17.2 66.0 12.2 40-hour air cooling at 500 ° C after oil quenching 120.6 133.8 17 , 2 57.1 3.0 Slow cooling to room temperature at a rate of 1 ° C / min after 5 hours. Residence time at 950 ° C 82.4 108.2 17.2 62.9 11.2 40 hour air cooling at 500 ° C after slow cooling 122.2 133.8 17.6 58.5 3.4

Claims

Claim Large forging, characterized by a steel with max. 0.1% carbon, max. 0.5% silicon, max. 0.7% manganese, 5 - 13% earom, 2 - 10% nickel, 1.5 - 5% molybdenum or tungsten or both elements together and 3 - 8 / a cobalt, the individual components of which are adjusted in such a way that the ferrite concentration (%) a = -146 - 220 (C + N) (ß) - 20Ni (%) - 7Co (%) - 6Mn (%) + 6 Si (%) + 5Mo (%) + 14CR (%) + 8W (%) falls in the range of -80 to -200 and the Ms point (° C) b = 554 - 474 (C + N) (ffi) - 17Ni (%) - 10Co (%) - 33Mn (%) - 11Si (%) - 21Mo (%) - 17Cr (%) - 11W (@) becomes greater than 100, and that the material after forging a comparatively slow cooling from a temperature of at least 750 ° C and at most 1050 ° C to an appropriate temperature of at most 400 ° C and then an aging treatment lasting 3 - 500 hours at a temperature of at least 450 ° C and a maximum of 550 ° C.