DE2144325A1 - Schweissbare, witterungsbestaendige feinkorn-baustaehle - Google Patents

Description

• Schweißbare, witterungsbeständige Beinkorn-Baustähle Vorliegende Erfindung bezieht sich auf schweißbare, witterungsbeständige Eeinkorn3austähle, die auch bei niedriger llemperatur verwendbar sind.
• Bekanntlich wird durch die Zugabe kleiner Mengen von Kupfer, Phosphor, Arsen, Antimon oder Zink in der chemischen Zusammensetzung der Kohlenstoff - und niedriglegierten Stähle eine Erhöhung der Beständigkeit gegen atmosphärische Korrosion und gegen nicht oxydierende Sären erzielt.
• Alle oder auch nur einige dieser Legierungselemente können in der chemischen Zusammensetzung der üblichen Qualitätsstähle, in denen außerdem noch kleine Mengen von anderen passivierenden Elementen, wie beispielsweise Chrom, Nickel, Molybdän, vorkommen, enthalten sein.
• Einer der den oben erwähnten Stählen anhaftenden Nachteile besteht darin, daß sie keine entsprechende Wetterbeständigkeit aufweisen, da die Mindestgehalte der genannten Elemente nicht gewährleistet sind; folglich wird entweder die Lebensdauer der Bauteile verkürzt oder benötigt ihre Instandhaltung durch Schutzanstriche einen vergrößerten Kostenaufwand.
• Die Stähle gemäß vorliegender Erfindung beseitigen diese Nachteile; sie haben eine erhöhte Witterungsbeständigkeit und eine entsprechende Zähigkeit bis - 400 C.
• Die chemische Zusammensetzung dieser Stähle umfaßt: C = o,o5 - 0,3 % 0,2 - 1,8 % Si = 0,05 - 1,0 % P = o,o5 - o,2 % S = max. o,o2 Cr = o,2 - 2 % Ni = o,1 - 2 ß Cu = o,o8 - 0,6 % V = o,o2 - o,3 % Ti %- o,o1 - o,2 % Mo = 0,05 - 1 % Nb = 0,01 - 0,15 % N = o,oo5 - o,2 % Al, = 0,025 - 0,045 % Die Herstellung und die Verformung der hier beschriebenen Stähle erfolgt nach den für die Feinkernbaustähle üblichen technologischen Verfahren.
• Die wichtigsten technologischen Eigenschaften, die eine Rolle in der Verwendung dieser Stähle spielen, sind: eine gute Kaltverformbarkeit eine entsprechende Schweißbarkeit, sowie eine ebenso gute Sprödbruchzähigkeit bis - 400 C.
• In der Zeichnung sind die entsprechenden Werte der Stähle gemaß der Erfindung dargestellt. Es zeigen: Fig 1: Die Temperatur-Kerbochlagzähigkeit-Kurven, ermittelt an ISO-Spitzkerbproben aus den beschriebenen Stählen.
• Die Kurven ai und a2 begrenzen das Streuungsgebiet der Einzelwerte, während die Kurve b die Mittelwerte darstellt.
• Fig. 2: Die Temperatur - Eerbschlagzähigkeit-kurven, ermittelt an Längs-(die Kurven C1 und C2) und Quer-ISO-Spitzkerbproben (die Kurven C1 und c2) aus Grobblechen.
• Die gemaß Erfindung erzielte erhöhte Wetterbeständigkeit in Betriebs-, Stadt-und Seeklima ist in Figur 3 dargestellt; Figur 3 zeigt: die Wetterbeständigkeitskurven der in der Erfindung beschriebenen Stähle und zweier anderer Vergleichsstähle.
• Die Kurve 1 entspricht einem gewöhnlichen Kohlenstoffstahl, die Kurve 2 einem niedrigerlegierten sticksoffreien Stahl, die Kurve 3 einem in der Erfindung beschriebenen stickstoffhaltigen Stahl.
• Diese Eigenschaften sind auf die Legierung der beschriebenen Stähle mit Stickstoff in Verhältnis von o.oo5 - o,2 % und mit den anderen genannten Elementen zurückzuführen.
• Die Legierung erfolgt nach den bekannten Verfahren; die Stähle werden zusätzlich desoxydiert und der in der Schmelze eingeführte Stickstoff kommt in Form von hitzebeständigen Aluminiunnitnden vor, so daß die Stähle sehr feinkörnig sind. Die Zugabe von Stickstoff hat einen gLinstigen Einfluß auf die Verformbarkeit, auf die Schweißbarkeit bei niedrigen Temperaturen und auf die Wetterbeständigkeit der beschriebenen Stähle.
• Die Verringerung des Stickstoffgehaltes unterhalb der vorgesehenen Grenzwerte verursacht eine Herabsetzung der vorteilhaften Wirkung seines Vorhandenseins, während die Erhöhung des Gehaltes über o,2 % zu Schwierigkeiten führt in der Erzielung günstiger mechanischer Eigenschaften.
• Die Grenzwerte des Kohlenstoffgehaltes werden hinsichtlich der Sicherung einer befriedigenden Schweißbarkeit bestimmt. Der Mangangehalt, der die Festigkeitseigenschaften günstig beeinflußt, wird innerhalb ähnlicher Grenzwerte, wie die der niedriglegierten Feinkornbaustähle festgesetzt.
• Silizium, ein technologisches Element, der zusammen mit Kupfer eine gute Wetterbeständigkeit sichert, wurde a ## 1 % begrenzt, da größere Mengen eine Verminderung der Verarbeitbarkeit zur Folge haben.
• Phosphor und Kupfer verleihen den beschriebenen Stählen eine gute Witterungsbeständigkeit. Bei der Verwendung dieser Stähle in schwefel- oder schwefelverbindungshaltigen Medien, kann der Phosphorgehalt auf 0,035 ajo begrenzt werden. Der obere Grenzwert des Kupfergehaltes wird von der Sicherung einer guten Verarbeitbarkeit durch plastische Verformung bestimmt.
• Chrom und Nickel kommen in der chemischen Zusammensetzung vor, da sie einen günstigen Einfluß auf die Verformbarkeit bei niedrigen Temperaturen und auf die Witterungsbeständigkeit ausüben. Der Vanadium- Titan- und Molybdängehalt in den oben genannten Grenzen gewährleistet diese Verformbarkeit und bilden eine zusätzliche Sicherheitsmaßnahme.
• Vanadium, Molybdän, Titan und Nickel verfeinern das Gefüge, wobei sie alle oder nur einige von ihnen in der chemischen Zusammensetzung vorkommen können.
• Schwefel ist in den üblichen Grenzen der schweißbaren Feinkorabaustähle gehalten.
• Um ein Beispiel zu geben: bei einem der beschriebenen Stähle, der folgende chemische Zusammensetzung hat: C - o,12 % Si - 0,30 % - 1,10% P - 0,03 % S - °,°35 % Cr - o,65 % Cu - °,45 % li - o,o25 ffi V - o,o8 % N - o,o15 % wurden die in den Tafeln 1 u. 2 angeführten Kennwerte erzielt: Tafel 1 Material Rc R A5 da§/mm2 daN/mm2 20 mm dickes normalisiertes 35 50-62 25 60 Stahlblech Tafel 2 Kerbschlag- Bruchenergie beim Karbschlagszähigkeitsversuch an ISO-zähigkeit Spitzkerbproben an DVM-Quer- Längenrchen @@@@ proben +20°C 0°C -20°'C -30°C -40°C +20°C 0°C -20°C -30°C -40°C daJ/cm2 daJ 16 15 12 lo 6 3,5 10 8 4,5 3,5 2,8 Daraus geht hervor, daß der untersuchte Stahl ein feinkörniges Gefüge, eine hohe Streckgrenze und eine entsprechende Sprödbrochfestigkeit bis-400C besitzt.
• Die Temperatur - Kerbschlagzähigkeit - Übergangskurve dieses Stahles gliedert sich in das Gebiet der Mittelwerte aus dem Diagramm 1 ein und hebt den langsamen Abfall der Zähigkeit für niedrige Temperaturen hervor, so daß auch bei - 400C eine ausreichende Sprödbruchfestigkeit erzielt wird.
• Die Kerbschlagzähigkeit der aus dem obengenannten Stahl erzeugten Platt--produkte ist sowohl in Längs- als auch in Querrichtung hoch, wie es im Diagramm 2 ersichtlich ist. Die Wetterbeständigkeit der beschriebenen Stähle ist größer als die der gewöhnlichen Kohlenstoffstähle oder niedriglegierten stickstoffreien Stählen mit ähnlicher chemischer Zusammensetzung.
• lise Tatsache geht auch aus dem Diagramm 3, in dem die potentiostatischen Ergebnisse im Medium mit 1% H2S04 an drei repräsentativen Stählen dargestellt sind, hervor.
• Vergleicht man diese Kurven, so stellt man fest, daß die niedrigsten Werte sowohl für den kritischen Passivierungsstrom als auch für das Passivierungspotential bei dem in der Erfindung beschriebenen Stahl, der somit die günstigste Wetterbeständigkeit aufweist, anzutreffen sind.
• Diese Stähle, die in allen Arten von siderurgischen Produkten (warem- oder kaltgewalzte Produkte, kaltverformte Produkte, Schmiedestücke usw.) anzutreffen sind, zeichnen sich durch eine Schweißbarkeit und eine Sprödbruchfestigkeit* die den Klassen D - E nach der Einteilung 115 (Dok. IIS IX 704 - 70) entspricht und durch eine erhöhte Wetterbeständigkeit aus, so daß sie entweder im Lieferzustand oder nach einem wenigschichtigen Anstrich - falls es der Verwendungszweck fordert - eingesetzt werden können.

Claims (1)

1. Patentanspruch

   Schweißbare, witterungsbeständige Feinkornbaustähle, gekennzeichnet durch folgende Gehalte: Mn = 0,30 - 1,80% P = 0,005 - 0,2% Cr = o,2 - 2 % Ni = o,1 - 2 o Cu = 0,08 - 0,60% V = o,o2 - o,2 % Ti = o,o1 - o,2 % Mo - 0,05 - 1% Nb = 0,01 - o,15 ß N = 0,005 - 0,20% Al = o,o25 - o,o45% wobei die an sich üblichen Gehalte an C = 0,05 - 0,30% Si = 0,05 - 1% S marx. o,o2 % vorgesehen sind und Stickstoff gebunden in Form von Aluminiumnitriden auftritt.