DE2150609A1

DE2150609A1 - Verfahren zum Abkuehlen und Weichgluehen von Stahldraht

Info

Publication number: DE2150609A1
Application number: DE19712150609
Authority: DE
Inventors: Vitelli Vito J
Original assignee: Morgan Construction Co
Current assignee: Siemens Industry Inc
Priority date: 1970-10-16
Filing date: 1971-10-11
Publication date: 1972-05-25
Also published as: US3711338A; JPS5133053B1

Description

PATENTANWÄLTE F.W. HEMMERICH · CERD MÜLLER · ü. GROSSE 2205Ö

- bh -3O.9.I97I

-El-Morgan Construction Company, Worcester. Mass./USA

Verfahren zum Abkühlen und Weichglühen von Stahldraht

Für eine Kaltverarbeitung geeigneter weichgeglühter Stahldraht wird in aufeinanderfolgenden Prozessen durch Warmwalzen, Abkühlen und erneutes Erhitzen des Stahldrshtes hergestellt. Das Abkühlen erfolgt unmittelbar nach iera Warmwalzen, um das volle Auswachsen der kleinen Austenitkörner, die noch vor der Gefügeumwandlung beim Walzen entstehen, zu unterbinden. Die über die Gefügeumwandlung hinausgehende Abkühlung ist schnell genug sich in beträchtlicher Anzahl Bestandteile bilden, beispielsweise feinkörniges Perlit, Bainit und Martensit, die den Draht nach der Gefügeumwandlung für eine beabsichtigte Kaltbearbeitung oder Kaltverarbeitung zu hart oder zu spröde machen. Die über die Gefügeumwandlung hinausgehende Abkühlung ist auch deshalb schnell genug, um im wesentlichen die Bildung proeutektoider Ferrite zu unterdrücken. Nach dem Abkühlen auf Umgebungstemperatur oder Raumtemperatur wird der Draht sofort durch einen Weichglühofen geführt, und zwar in Form von einander überlappenden und nichtkonzentrischen Ringen, wo er auf eine Teraperatür von 690 - 72O⁰C (128O°F - 133O°F) erwärmt wird, und zwar zumindest solange, bis daß das Zementit im Mikrogefüge sich in kugelförmige Partikel zu koagulieren beginnt. Bei einem Ausführungsbeispiel wird der Draht dann gekühlt und zur Weiterverarbeitung gelagert. Bei einem anderen Ausführungsbeispiel wird der Draht solange auf der Glühtemperatür gehalten, bis es zu einer Vergrößerung der kugelförmigen Partikel kommt. Dieses Verfahren kann sowohl bei reinen Kohlenstoffstählen und bei Stahllegierungen und den daraus hergestellten Drähten Verwendung finden, die aus dem einen oder anderen Grunde ohne Weich- glühen für gewisse Kaltbearbeitungsvorgänge nicht geeignet sind.

209822/0533

BAD ORDINAL

PATENTANWÄLTE F .W . H E M M E R I C H · G E R D M U L L E R · D . G R O SSE 22 056

_ bh 3O.9.I97I

-B2-

JJurch diese Erfindung wird darüber hinaus auch noch ein neuartiges Verfahren für das Weichglühen, desgleichen aber auch für das schnelle und gleichmäßige Glühen des Erzeugnisses, geschaffen.

Diese Erfindung befaßt sich mit dem Glühen von Stahldraht von Draht aus reinem Kohlenstoffstahl und von Draht aus legiertem Stahl, der nach dem kontrollierten Abkühlen für eine beabsichtigte Kaltbearbeitung oder KsItverarbeitung zu hart oder zu spröde ist. Gegenstand dieser Erfindung ist weiterhin ein Verfahren des kontrollierten Abkühlens und des sofort nachgeschalteten Weichglühens von Stahldraht zur Verbesserung seiner physikalischen Eigenschaften oder Festigkeitseigenschäften, und zwar unter Anwendung einer neuartigen Methode, durch die diese Behandlung schnell und wirsam bewerkstelligt werden kann.

Bei dem Weichglühen - dieses findet normalerweise bei kompletten und in Gruppen oder satzweise eingesetzten Drahtbunden Verwendung - handelt es sich um ein Wärmebehandlungsverfahren_fbei dem das Zementit des Stahles durch Erwärmung in eine Kugelform überführt wird, wobei der ErwärmungsVorgang für gewöhnlieh längere Zeit dauert, beispielsweise ungefähr eine Stunde oder langer. Um eine Austenitbildung zu vermeiden, muß die Weichglühtemperatur für gewöhnlich unter der unteren kritischen Gefügeurawandlungstemperatur gehalten werden. So liegt die Wärmebehand-

lungstemperatur gewöhnlich bei ungefähr 675 - 720°C (1250 133O⁰F). Bei Stählen mit sehr geringem Kohlenstoffgehalt, desgleichen aber auch bei übereutektoiden Stählen kann diese Temperatur überschritten werden. Für solche Stähle ist ein Glühen bei einer Temperatur von 730 - 78O⁰C (1350 - 1435°F) oder bei einer noch höheren Temperatur wünschenswert»

209822/0533

PATENTANWÄLTE F.W. HEMMERICH ■ GERD MÜLLER · D. GROSSE 22 O56

- bh -

30.9.1971

- B 3 -

Bestimmte warmgewalzte Drähte, die über den Gefügeumwandlungspunkt hinaus abgekühlt worden sind, sind von ihrer Mikrostruktur her für bestimmte Verarbeitungsverfahren oder Bearbeitungsverfahren ungeeignet, beispielsweise für das Drahtziehen oder das begrenzte Drahtziehen mit nachfolgenden Kaltstauchen. In solchen Fällen ist ein Weichglühen - und dies mit Bildung von kugelförmigen Zementit - oder ein äquivalentes Glühverfahren erforderlich, um den Draht für die Verarbeitung oder Bearbeitung vorzubereiten. Das Weichglühen kann die physikalischen Eigenschaften oder die Festigk^itseigenschaften günstig verändern, der Draht wird weicher und läßt sich leichter kslt bearbeiten. Weichgeglühter Stahldraht ist somit für eine Kaltverarbeitung oder eine Kaltverarbeitung besser geeignet und hat darüber hinaus auch noch eine größere Duktilität oder Dehnbarkeit.

Bei den meisten Stahldrähten bildet sich das körnige Perlit jedoch erst dann, wenn der Draht für eine längere Zeit einer höheren Temperatur ausgesetzt gewesen ist. Wegen der Gefahr einer Austenitbildung im Gefüge ist es unmöglich den Glüh-Vorgang dadurch zu beschleunigen, daß er mit einer höheren Temperatur abläuft. Aue bei einer idealen Temperaturregelung oder einer idealen Temperaturführung werden für diesen Prozeß bei Temperaturen von 700 - 72O°C (I300 - 133O⁰F) 5-10 Stunden benötigt, bei typischen Stählen mit geringem Kohlenstoffgehalt sogar noch mehr. Das Verfahren wird natürlich dann kompliziert, wenn die Temperaturregelung oder die Temperaturführung weniger als ideal ist, wenn darüber hinaus insbesondere die Form des Drahtes eine gleichmäßige Erwärmung erschwert. Unter diesen typischen Bedingungen ist es nicht ungewöhnlich, daß dadurch eine Sicherheitszone geschaffen wird.

209822/0533 BAD ORIGINAL

Ό Μ Cl LLt R

PATENTANWÄLTE F.W. HEMMERICH ■ GERD MOLLt R · D.GROSSE 2.2 056 2 1 5 0 6 0

- bh -

30.9.1971

-E4-

daß das Weichglühen - d.h. die Umwandlung in kömiges Perlit bei niedrigeren Temperaturen vorgenommen wird, beispielsweise bei ungefähr 6?5°C (1250°F), wodurch natürlich wiederum auch die Glühaeit verlängert wird, und zwar auf 15-20 Stunden oder vielleicht noch länger. Darüber hinaus ist über die Länge des Drahtes auch die Mikrostruktur oder das Mikrogefüge des Drahtes nicht gleichipäßig, was bedeutet, daß für dßs Weichglühen und die damit verbundene Umwandlung in körniges Perlit nicht überall die gleiche Zeit erforderlich ist. Das Produkt muß also in der Glühbehandlung die Zeit durchlaufen, die für den Teil, der zum Weichglühen die längste Zeit benötigt, erforderlich ist. Alle diese Faktoren machen aus dem Verfahren des Weichglühens einen mühseligen Prozeß, der für längere Zeitperioden eine sorgfältige Wärmebehandlung bei höheren Tempera- türen erforderlich macht.

Diese Erfindung zielt deshalb im wesentlichen darauf ab, ein Verfahren zum Weichglühen von Stahldraht zu schaffen, durch das sowohl die Behandlungsdauer verringert wird,als auch eine Verbesserung der Temperaturkontrolle oder der Temperaturführung erreicht wird. Weitere Ziele und Vorteile dieser Erfindung werden nachstehend noch im Detail beschrieben.

Gegenstand dieser iärfindung ist ein verbessertes Weichglünverfahren. Dieses Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß der Stahldraht wanngewalzt wird, daß er sofort nach dem Wermwalzen zur Unterbrechung des vollen Auswachsens der Austenitkörner oder Austenitkristelle bis über die Gefügeumwandlung hinaus abgekühlt wird, und zwar so schnell, daß die Bildung proeutektoider Ferrite unterdrückt wird und solche Bestandteile gebildet werden, beispielsweise Feinperlit, Bainit und Msrtensit, die den Draht, der die Gefügeumwandlung durchlaufen

209822/0533

BAD ORIGINAL

PATENTANWÄLTE F.W. HEMMERICH ■ GERO MÜLLER · DGROSSE 22 056

- bh -30.9.1971

- E5-

hat, für eine beabsichtigte Kaltbearbeitung oder Kaltrerarbeitung zu hart und au spröde machen, daß schließlich der derart abgekühlte Draht bei Temperaturen von ungefähr 675 HOO⁰C (1250 - 2000°F) wieder so lange durch einen Glühofen geführt wird, bis daß das Zeeentit im Drahtgefüge sich in einer Weise in Kugelform umgewandelt worden ist, daß der Draht für die beabsichtigte Kaltbearbeitung oder Kaltbearbeitung die genügende Duktilität oder Dehnbarkeit aufweist. Durch die kontrollierte Abkühlung, desgleichen aber, auch durch das Vfeichglühverfahren, wird der Draht in Form von einander überlappenden und nichtkonxentrisehen Schlingen geführt. Aus diesem Grunde kühlt er sieh auch schnell ab und läßt auch schnell auf eine gleichförmige Weichglühtemperatur in Bereich von 675 - 720°C (I25O - 133O⁰F) bringen, und dies vorzugsweise für eine kurze Periode auf eine höhere Temperatur und ohne die Neubildung von Austenit. Damit aber wird das Weichglühen und die Herbeiführung von Kugelxementit im Gefüge schnell und gleichmäßig über die ganze länge des Drahtes erreicht.

Der Weichglühvorgang mit der Bildung von kugeförndgen Zementit wird vorzugsweise direkt dem kontrollierten Abkühlen «id der Gefügeumwandlung im Draht nachgeschaltet, wenn der Draht die Form von einander überlappenden und nichtkonzentrischen Ringen oder Schlingen hat. In dieser Form wird der Draht auch durch den Weichglühofen geführt.

BAD ORIGINAL 209822/0533

2150509

PATENTANWÄLTE F.W.HEMHEBICH ■ GERD MÖLLER ■ D.GROSSE 22 056

_ bh -

39.9.1971 -Ql-

Die Erfindung wird nachstehend nun anhand des in Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles (der in Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele} näher erläutert. Die Zeichnung zeigt in:-

Fig. 1 Eine Seitenansicht einer Vorrichtung oder Anlage

für das gesteuerte oder kontrollierte Abkühlen von Stahldraht bis über den Gefügeurnwnndlungspunkt hinaus. Diese Vorrichtung oder Anlage ist dem Walswerk oder der Wälzen straße direkt nschgeschaltet.

flg. 2 Eine Seitenansicht eines Rollenherdofens, der in

diesem Falle zum Weichglühen des Drahtes der Vorrichtung oder Anlage nach Fig. 1 direkt nachgeschaltet ist.

Fig. 3 ö-ⁿ iⁿ die Linie 3-3 ^von Fig. 1 gelegter Querschnitt, der das Innere der Vorrichtung oder Anlage für das

kontrollierte oder gesteuerte Abkühlen des Drahtes erkennen läßt. Dieser Querschnitt ist in einem vergrößerten Maßstab wiedergegeben.

Fig. k i&n in die Linie k-h vor. Fig. 2 gelegter vergrößer-

^ ter Querschnitt, der das Innere des Rollenherdofens

während des WeichglühVorganges erkennen läßt.

Fig. 5 fane Serie von vier Schliffbildern, die das Mikrogefüge der nachstehend angeführten Drähte wiedergeben:

A: Draht nach schneller Abkühlung bis über den Ge-

fügeunwandlungspunkt hinaus; das Giftige dieses Drahtes besteht im wesentlichen vollständig aus Martensit.

Bs Der gleiche Draht nach dem Weichglühen. C: Ein anderer Draht nach schneller Abkühlung bis

209822/0533 _{BAD 0Ria},NAU

PATENTANWÄLTE F .W . H EM M E R ICH ■ G E R D M Ü L L E R · D . G R O SSE 22 056

- bh -

30.9.1971

- G 2 -

über den GefUgeumvrandlungspunkt hinaus} das Gefüge dieses Drahtes besteht im wesentlichen aus einer Mischung aus Bainit und Martensit.

D: Dieser gleiche Draht r.sch dem Weichglühen.

Fig. 6 Eine Serie von vier Schliffbildern, die das Mikro-

gefüge von verschiedenen Drähten nach dem Weichglühen wiedergeben: -

E: Kugelförmiger feines und unlösliches Perlit.

F: Gemisch aus groben Perlit und kugelförmigen Bainit oder Martensit.

G; Kugelförmiges und unlösbares Perlit. Ht Geringfügig kugelförmiges Bair.it.

In Übereinstimmung mit dieser Erfindung wird der Stahldraht zunächst einmal warmgewalzt und dann als einander überlappende und nichtkonzentrische Drahtringe oder Drahtschlingen auf einem Transportband oder einem Förderband abgelegt, damit der Draht sofort ein schnelles und kontrolliertes Abkühlen bis über den Gefügeumwandlungspunkt hinaus durchlaufen kann. Weil nun die Austenitkörner oder Austenitkristalle des warmgewalzten Drahtes wegen der sofortigen und numittelbaren Gefügeumwandlung nicht mehr wesentlich wachsen können, weil nun der Draht in Form einander überlappender und nichtkonzentrischer Drahtringe oder Drahtschlingen diesen Vorgang durchmacht, wird die Gpfügeumwandlung gleichförmig, einheitlich und schnell bewerkstelligt. Im Gefüge des die Gefügeumwandlung durchlaufenden Drahtes sind solche Bestandteile enthalten, beispielsweise Feinperlit, Bainit oder Martensit, die den Draht zumindest für einige Kaltbearbeitungsvorgänge oder Kaltverarbeitungsvorgänge ungeeignet machen. Aus diesem Grunde wird dem Kühlvorgang als zweiter Schritt - und vorzugsweise direkt - ein Weich-

209822/0533 BAD ORIGINAL

PATENTANWÄLTE F.W. HEMMERICH - GERD MÜLLER · D. G ROSSE 22

- bh -

30.9.1971 -03-

- glühvorgang nachgeschaltet. Bei diesem Weichglühvorgang wird der Draht in Form von einander überlappenden und nichtkonzen^ trischen Ringen durch einen Ofen geführt, dessen Temperatur ungefähr 675 - 1100⁰C (1250 - 2000⁰F) beträgt. Der Draht wird dabei solange auf eine Temperatur von 675 - 720 C

(1250 - 133O⁰F) erwärmt, bis daß sich des zum Gefüge des Drahtes gehörende Zeraentit zur Kugelform zusammenballt, so daß sich ein Drahtprodukt ergibt, daß für eine beabsichtigte Kaltbearbeitung oder Kaltverarbeitung geeignet ist.

fc 10 Aus der Zeichnung ist nun zu erkennen, daß der aus einem -

hier nicht wiedergegebenen - Walzgerüst oder einer Walzenstra— ße austretende Stahldraht 10 nach Wasserkühlung auf eine Temperatur von ungefähr 65O - 815⁰C (3 200 - 1500°F) einem Legekopf 11 zugeführt wird, daß der Stahldraht 10 dann von diesem Legekopf 11 in Form von einander überlappenden Drahtringen oder Drahtschlingen 12 auf einer Fördervorrichtung oder einem Transportband 13 abgelegt wird. Die vorerwähnte Fördervorrichtung 13 ist als ein kontinuierliches oder endloses Förderband ausgelegt, das von den Antriebsketten Ik und von dem Antriebemotor 15 angetrieben wird. Für den Zweck dieser Erfindung würde aber auch ein Rollenförderer oder ein Rollgang geeignet sein. Die Ketten 14 sind mit nach oben gerich- W taten Zähnen l6 versehen, die nacheinander in die einander

überlappenden Drahtringe oder Drahtschlingen 12 eingreifen und diese dann auf der Fördervorrichtung oder dom Transportband 13 mitnehmen. Unterstützt von den Führungsstangen 17 werden die einender überlapppenden Drahtringe oder Drahtschlingen über die Fördervorrichtung geführt, desgleichen aber auch durch den mit der Haube 18 abgedeckten Teil, in dem ein Strom eines Kühlmediums, beispielsweise Luft, von den Gebläsen 19 nach oben geführt wird, wie dies durch die

209822/0533

PATENTANWÄLTE F.W. HEMMERICH · GERD MÜLLER · D. GROSSE 22

- bh -30.9.1971

- Q 4 -

Pfeile in Fig. 3 kenntlich gemacht ist, und dabei mit den Drahtringen oder Drahtschlingen in Kontakt kommt.

Damit eine möglichst gleichförmige oder möglichst gleichmäßige Abkühlung des Drahtes gewährleistet ist, wird das Kühlmedium beim Weitertransport des Drahtes durch die Anlage derart über den Draht geführt, daß es den Massenfluß des Drahtes nahezu proportional ist. Auf diese Weise werden größere Volumenanteile des Kühlmediums jenen Stellen zugeführt, an denen die größere Masse des Drahtes transportiert oder weitergeleitet wird, beispielsweise an den Seiten der Fördervorrichtung oder des Transportbandes. Dieser Effekt kann dadurch erzielt werden, daß unter und quer zu den Transportbändern Schlitze veränderlicher oder unterschiedlicher Breite derart vorgesehen werden, daß der Anteil des nr>ch oben strebenden Kühlmediuras, der über den Draht streicht urd mit diesen in Kontakt kommt, an jeder Stelle der Drahtrings oder der Drahtschlingen proportional des Massenflusses dieser Drahtringe oder Drahtschlingen ist. Darüber hinaus werden zusätzlich zu den Vorrichtungen, mit denen der Proportionalfluß des Kühlmediums über das Förderband hinweg herbeigeführt wird, hier nicht dargestellte zusätzliche Vorrichtungen vorgesehen, mit denen einmal Veränderungen in der Draht-Durchlaufgeschwindigkeit herbeigeführt werden können, mit denen zum anderen eber aus metallurgischen Gründen die Abkühlgeschwindigkeit des Drahtes geändert werden kann. Diese zuletzt erwähnten Vorrichtungen dienen zur Veränderung, d.h. zur Steuerung und Regelung, der Kühlmedium-Gesamtdurchflußmenge.

Die bisher beschriebene Vorrichtung oder Anlage, desgleichen aber auch die bisher beschriebenen Vorgänge oder Verfahren, können einem Verfahren zugeordnet werden, dae als "Kontrollierte

209822/0533

BAD ORIGINAL

PATENTANWÄLTE F.W. HEMMEHICH · GERD MÜLLER ■ D. G ROSSE 22 056

- bh 30.9.1971

-G5-

oder gesteuerte Abkühlung·¹ des Drahtes bezeichnet wird. Dieses Verfahren, das mit verschiedenen Patenten und den zugehörigen Patentansprüchen beschrieben worden ist - als Beispiel seien die beiden US Patente Nr. 3.231.432 und 3.390.871 angeführt, gewährleistet die Herstellung eines Drahtes, dor über die gesamte Länge eines Drahtbundes gleichförmige physikalische Eigenschaften oder Festigkeitseigenschaften aufweist, ohne daß eine weitere Wärmebehandlung erforderlich ist. Dieses Verfahren führt weiterhin aber auch zu einer Verringerung dee P 10 Zunderverlustes und einer proportionslen Verringerung des Magnetits im Zunder, desgleich aber auch noch zu vielen anderen Vorteilen. Im Rahmen dieser Krfindung ennoglicht das Verfahren der kontrollierten oder gesteuerten Abkühlung die Herstellung eines Drahtes mit einem überall gleichförmigen Gefüge - und dies sowohl bei Kohlenstoffstäh]en als auch bei legierten Stählen. Eines Drahtes alo, dor in kürzester Zeit den Vorgang des Weichglühens - und damit auch der Herbeiführung von kugelförmigen Zementit im Gefüge - durchlaufen kann, so daß ein Produkt entsteht, das für die gewünschten Verarbeitungsverfahen oder Bearbeitungsverfahren gerade die richtigen

Eigenschaften aufweist. Der Draht, der im Rahmen des Verfah-

k rens der kontrollierten und gesteuerten Abkühlung hergestellt

wird, wird mit US-Patent Nr. 3*320,101 und den zugehörigen Patentansprüchen, die als Beispiel hier mit hereingenommen werden, ausführlich beschrieben.

Draht aus Stahl mit einem mittleren oder hohen Kohlenstoffgehalt ist nach dem Durchlaufen der kontrollieren oder gesteuerten Abkühlung wegen seine» zuvor beschriebenen ausgezeichneten physikalischen Eigenschaften oder Festigkeitseigenschaften ohne weitere und zusätzliche Behandlung für eine Kaltbearbeitung

BAD

209822/0533

PATENTANWÄLTE F.W. HEMMERICH ■ GERO MÜLLER · D.GROSSE 22 056

- bh -30.9.1971

-06-

oder eine Kaltverarbeitung geeignet, beispielsweise für das Drahtziehen· Bei Drähten aus bestimmten Stählen mit geringem bis mittlerem Kohlenstoffgehalt, desgleichen aber auch bei Drähten aus legierten Stählen, ist das Ergebnis des kontrollierten oder gesteuerten Abkühlens jedoch ein Draht, der ohne zusätzliche Wärmebehandlung oder Glühbehsndlung für eine KaI-U bearbeitung oder eine Kaltverarbeitung, beispielsweise für das Drahtziehen, für das Kaltstauchen, für das Pressen oder für irgendeine andere Form der Kaltbearbeitung nicht geeignet ist. Drähte, die beträchtliche Anteile an Legierungselementen enthalten, beispielsweise Chrom, Nickel und Molybdän, und dies entweder eis beabsichtigte Legierungsbeimischur.g oder als Restelemente aus der Stahlherstellung, können nach einem schnellen und kontrollierten Abkühlen Martensit enthalten, das für jede dann folgende Kaltbearbeitung oder Kaltverarbeitung schädlich ist. Das Verfahren dieser Erfindung bietet für alle Stahldrahtausführungen die Vorteile der gleichförmigen Gefügebildung und der schnellen Abkühlung aus dem Verfahren der kontrollierten oder geregelten Abkühlung, das Verfahren dieser Erfindung bietet darüber hinaus auch noch den Vorteil, daß das Produkt, das unter Anwendung dieses Verfahrens hergestellt worden ist, ohne weitere Behandlung für eine Kaltbearbeitung oder eine Kaltverarbeitung geeignet ist. Diese Vorteile werden dadurch erzielt, daß das Weichglühen oder das Herbeführen von kugelföraLgen Zementit dann geschieht, wenn der Drshtin Form von einander überlappenden und nichtkonzentrischen Ringen das Weichglühverfahren durchläuft, wobei dieses Weichglühverfahren vorzugsweise unmittelbar der kontrollieren oder geregelten Abkühlung nachgeschaltet wird.

BADORIGfNAL 209822/0533

PATENTANWÄLTE F .W . H E M M E R I C H ■ G E R D M U L L E R - D . G R O SSE 22 056

- bh -30.9.1971

- G 7 -

Auf jeden Fall handelt es sich bei den Dreht, der weichgeglüht werden soll, um einen Draht aus Kohlenstoffstahl oder aus legiertem Stahl, der zuvor nach dem Warmwalzen in der bereits beschriebenen Weise schnell bis über den Gfifügeumwandlungspunkt hinaus abgekühlt worden ist. Die normalen

Schnellabkühlungsgeschwindigkeiten bis über den Gefügeumwandlungspunkt hinaus genügen bei reinen Kohl enstoffstählen für die Herbeiführung von Mikrogefügen, die für eine umfassende Kaltbearbeitung während des Dr^htziehens geeignet sind. Für

fc 10 andere Kaltbesrbeitungsvorgänge, beispielsweise für das Kaltstauchen oder für Kaltpressen, könnten die bei den Kohlenstoffstählen herbeigeführten Mikrogefüge, d.h. die während " der Gefügeunwandlung entstandenen Mikrogefüge, zu fein sein," wodurch wiederum der Draht zu hart sein könnte, iüne erfolgreiche Kaltbearbeitung oder Kaltverarbeitung von Drähten aus legierten Stählen würde dann unmöglich sein, wenn im Mikrogefüge Martensit oder in einem beträchtlichen Ausmaße auch Bainit vorhanden wäre. Bei der schnellen Abkühlung bis über den Gefügeumwandlungspunkt hinaus, die gemäß Beschreibung sofort nach dem Warmwalzen durchgeführt wird, wird für Drähte aus legiertem Stahl die Bildung von Msrtensit und Bainit erwartet. Der Draht der unter Anwendung dieses Verfahrens

ψ weichgeglüht werden soll, ist somit vorzugsweise das Produkt

einer Gefügeumwandlung aus feinkörnigem Austenit mit Bestandteilen, beispielsweise Feinperlit, Bainit oder Martensit, die den Draht zumindest für einige Kaltboarbeitungsvorgänge ungeeignet machen. Bei reinein Kohlenstoffstählen ist diese Ausführung des Drahtes von proeutektoiden Ferriten relativ frei. Andererseits aber kann durch die Schnellabkühlung ein Draht aus reinem Kohlenstoffstahl für die beabsichtige Endverwendung zu hart sein. Bei Drähten aus· legiertem Stahl wird durch

209822/0533

PATENTANWÄLTE F.W. HEMMERICH · GERD MÜLLER ■ D. GROSSE 22 056

- bh -

30.9.1971 -08-

Schnellabkühlung Martensit und Bainit erzeugt.

Das mit dieser Erfindung geschaffene Verfahren ist ganz besonders bei legiertem Stahl von Nutzen, d.h. bei Stahl, der zur Veränderung seiner mechanischen Eigenschaften und physikaiischen i!Ügenschaften oder Festigkeitseigenschaften einen beträchtlichen Anteil von Legierungselementen oder Legierungszusätzen aufweist. Bei der während des in diesem Zusammenhange verwendeten kontrollierten oder geregelten Abkühlung stattfindenden sehr schnellen Gefügeumwandlung, weisen die Gefüge von legierten Stählen sehr oft Bainitanteile oder Martensitanteile auf, die genügen, um den Draht aus legiertem Stahl ohne weitere Wärmebehandlung für eine KaItbearbeitung oder Kaltverarbeitung ungeeignet zu machen. Dennoch ist es vorteilhaft, bei derartigen Legierungen in Übereinstimmung mit dem Verfahren dieser Erfindung eine G_ftfügeumwandlung herbeizuführen, und zwar so schnell wie dies möglich ist, weil gegenüber den Perlitstrukturen, die bei einer weniger schnellen Gefügeumwandlung begünstigt werden, Bainit und Marteneit - insbesondere aber Martensit - schneller zu einer Zusammenballung und zur Bildung eines kugelförmigen oder körnigen Mikrogefüges neigen. Wegen des Vorhandenseins von feinem Perlit im Mikrogefüge - oder wegen des Vorhandenseins von von Bainit oder Martensit -, sind selbst reine Kohlenstoffstähle, die für ein Drahtziehen geeignet sind, für bestimmte Kaltbearbeitungsvorgänge, beispielsweise für dps Kaltstauchen, nicht geeignet, fün Vorhandensein von Bainit und Martensit macht die Stähle sogar für Kaltbearbeitungsvorgänge aller Art ungeeignet. Des aber ist dann das beste Verfahren: schnellstmögliche Gefügeumwandlung beim Draht, der aus reinem Kohlenstoffstahl oder aus legiertem Stahl bestehen kann, damit

bad ORiGiNA/

^NAL 209822/0533

AH

PATENTANWÄLTE F.W. HEMMERICH · GERD MÜLLER · D. GROSSE 22Ü56

- bh~- 3O.9.I97I

-09-

die Umwandlung solcher Gofügebestandteile begünstigt wird, die sich leichter weichglühen und dsmit in eine kugelform überführen lassen, beispielsweise in absteigender Reihenfolge Martensit, Bainit und feines Perlit, und dies trotzt der Totsache, daß in der gleichen "Reihenfolge diose Gefügebestand-

teile für gewöhnlich unerwünscht sind, weil sie den Draht für eine Kaltbearbeitung oder eine KsItverarbeitung ungeeignet machen oder machen könnten.

In gewissen Fällen kann das Verfahren dieser Erfindung dann Verwendung finden, wenn noch vor dem Durchlaufen der Schnellabkühlung der Draht entweder in einem geringfügigen Maße mit Wasser gekühlt wird oder auch nicht mit Wasser gekühlt wird. Dieser Vorgang wäre dort wünschenswert, wo vor dem Abkühlen ein gewisses Wachstum der Austenitkörr.er oder Austenitkristal-Ie Härtbarkeit vergrößern würde, und damit aber auch die Wahr

scheinlichkeit einer Bildung von Martensit oder Bainit.

Bei einem Ausführungsbeispiel dieses Verfahrens wird ein Draht aus legiertem Stahl zur Förderung der Bildung von Martensit als wesentlicher Gefügebestandteil so schnell wie möglich in Druckluft bei Umgebungstemperatur oder Raumtemperatur bis

über den Gefügeumwsndlungspunkt abgekühlt, um den Draht für

* ein Weichglühen und der damit verbundenen Umwandlung in kugel

förmige Gefügebestandteile geeigneter zu machen. 0^er Begriff wesentlicher G^fügeanteil an Martensit legt das Ziel darin, ein Mikrogefüge zu erhalten, das als ein konventionelles

Schliffbild - wie dies hier wiedergegeben wird - zu erhalten, das zumindest einen größeren Bereich an Martensit aufweist. Zu den für das Verfahren dieser Erfindung geeigneten Legierungen gehören jene, die beispielsweise auf den Seiten 6I-62 des Metals Handbook. BoI.1 (8th ed. I96I) (Handbuch der Metal-

8AD 209822/0533

PATENTANWÄLTE F.W. H EM M E R ICH · G E R D M Ü L L E R · D. G ROSSE id U^O

- bh -3O.9.I97I

- G 10 -

Ie, Band 1, 8. Ausgabe, I96I) aufgeführt sind. Zu den für dieses Verfahren geeigneten Kohlenstoff-Automatenstähle gehören jene, die auf der Seite 62 angeführt werden. Durch ein schnellstmögliches Durchlaufer der kontrollierten oder gerelten Abkühlung mit Druckluft als Kühlmedium - und dies in Übereinstimmung mit einem Ausführur.gsbeispiel dieses Verfahrens - sollte bei den meisten der vorerwähnten Legierungen ein derartiges Martensitgefüge entstanden sein.

Wie av.s Fig. 1 und Fig. 3 ^zu erkennen ist, wird der Draht 10 von der Anlage oder der Vorrichtung für die kontrollierte und gereite Abkühlung aus auf die Rollen 20 übergeben, such hier wieder in der Form von einander überlappenden und nichtkonzentrischen Ringen oder Drahtschlingen 12. Vom den Rollen 20, die von dem Rollenantrieb 21 angetrieben werden, werden die Drahtringe oder Drahtschlingen durch einen Rollenherdofen 22 geführt, in dem die Temperatur der Drahtring oder der Drahtschlingen bis auf die Weichglühtemperatur erwärmt werden, die im Bereich von 675 - 72O°C (12=30 - 133O°F) liegt. Gegen Ende des Ofendurchlaufes kann der Draht in tolerierbarer Weise die ideale Weichglühtemperatur kurz überschreiten, d.h, eine Temperatur von max. 730 C annehmen, weil bei den Verfahren dieser Erfindung die Temperaturregelung oder Teraperaturführung des Verfahrens leicht eingehalten werden kann. Auf jeden Fall sollte jedoch die Neubildung von Austenit vermieden werden.

Vorzugsweise wird die Ofen tempera tür auf ungefähr 815 - HOO⁰C (15OO - 2000 F) gehalten, wenn auch dann geringere Temperaturen von 675 - 8l5°C (I25O -1500⁰F) erforderlich sein könnten, wenn eine längere Durchlaufzeit für notwendig gehalten wird. Beheizt wird der Ofen durch die Heizelemente 23t die entweder als Gasheizelemente oder als sonstige Heizelemente,

209822/0533

PATENTANWÄLTE F.W. HEMMERICH -GERD MÜLLER -D. GROSSE 22

- bh -

30.9.1971

- G 11 -

die für diesen Zweck geeignet sind, ausgeführt sein können. Vorzugsweise werden Vorrichtungen vorgesehen, die den Wärmestrom über den Draht führen, dsmit die Wärmeübertragungsgeschwindigkeit erhöhtwird, die Zeit aber, die erforderlich . ist, um den Draht auf Weichglühteraperatur zu bringen, verringert. Sollte darüber hinaus auch noch gewünscht werden, daß die Zunderbildung möglichst klein gehalten wird, dann findet eine Ofen-Schutzatmosphäre, beispielsweise Stickstoff, Verwendung} bei direkter Befeuerung des Ofens würden sogar die Verbrennungsprodukte bevorzugt Verwendung finden.

Nach dem Verlassen des Weichglühofens kühlt der Draht langsam bis auf einen Punkt ab, an dem es zu weiteren metallurgischen Veränderungen nicht mehr kommt, Der dann für eine Weiterbearbeitung geeignet Draht wird dann von einer H?spelvorrichtung 24 oder unter Anwendung anderer geeigneter Verfshren zu Bunden zusammengefaßt. Altemstiv kann der Draht nach dem Verlassen des Weichglühofens unter Verwendung einer hier nicht wiedergegebenen Vorrichtung schnell bis auf eine Temperatur abgekühlt werden, bei der eine metallurgische Veränderung nicht mehr stattfindet, und der Draht für die Weiterbearbeitung geeignet ist. Eine weitere Alternative besteht darin, daß der Draht mit oder ohne Zwischenabkühlung direkt zu anderen Bearbeitungsstationen weitergeleitet werden kann, beispielsweise zum Entzundern.

Die vorerwähnte Vorrichtung oder die vorerwähnte Anlage beansprucht für sich nicht die einzige Ausführung zu sein, die für die Durchführung des Verfahrens dieser Erfindung geeignet ist, bei dem im Gefüge umgewandelter Stahldrpht, aus Strhl mit geringem Kohlenstoffgehalt, mittlerem Kohlenstoffgehalt oder hohem Kohlenstoffgehalt, desgleichen aber such aus Ie-

209822/0533 BAD O_R,G,NÄL

PATENTANWÄLTE F.W. HEMMERICH - GERD MÜLLER · D. GROSSE cc U^O

- bh - '

3O.9.I97I

- G 12 -

giertem Stahl, dessen Gefügebestandtelle den Draht für eine Kaltbearbeitung oder Kaltverarbeiturg ungeeignet machen, dann bei Weichglühtemper?türen einer Wärmebehpndlung unterworfen wird, wenn der Draht in einander überlapnenden und nichtkonzentrischen Drahtringen oder Drahtschlingen liegt, so daß schließlich dieser Draht für eine KaiVerarbeitung oder Kaltbearbeitung geeignet ist. W«i-r> es auch msnchmal oder vielleicht als wünschenswert erscheint, so ist es beispielsweise doch nicht unbedingt erforderlich, dsiä die Kühlvorrichtung oder Kühlanlage und die Weichglühvorrichtung oder Weichglühanlage zwei voneinander getrennte Vorrichtungen oder Anlagen mit jeweils einem eigenem Transportsystem oder Transportband sind. Bevorzugt werden könnte auch eine einzige Transportvorrichtung oder Fördervorrichtung, die den Draht auf direktem Wege sowohl durch die Kühlanlage oder Kühlzone als auch durch die Glühzone transportiert. Wünschenswert könnte auch sein, daß der Ofen, d.h. der Weichglühofen, verfahr-!, bar ist und auf Rollen läuft -und dabei Nahe der Fördervorrichtung aufgestellt ist -, so daß er immer denn, wenn der Draht nach dem kontrollierten Abkühlen ein Weichglühen verlangt, in die entsprechende Position gefahren werden kann. üLne derartige Anordnung würde im Zusammenhange mit einer koventionellen Vorrichtung oder Anlage zum kontrollierten Abkühlen bei nur wenig Zeitverlust oder ohne Zeitverlust ein entsprechendes Umrüsten ermöglichen, ob nun ein Weichglühvorgang erforderlich ist, oder nicht.

Zu den Vorteilen des Verfahrens dieser Erfindung gehören Einheitlichkeit und Schnelligkeit des Weichglühens, die beide zum Teil auf die Durchführung in Form einander überlappender und nichtkonzentrischer Ringe zurückgeführt werden können,

⁸⁴⁰

2 09822/0533

■ 2Ί50609

PATENTANWÄLTE F.W. HEMMERICH-GERD MÜLLER- D. GROSSF 22 O5'6

- bh -3O.9.I97I

_ G 13 -

desgleichen aber auch auf die Gleichförmigkeit und Einheitlichkeit des Einsatzmaterials, das eine Gefügeumwandlung durchgemacht hat. Es ist vorteilhaft, das Verfahren so anzulegen, daß das Wpichglühen dem kontrollierten oder geregelten Abkühlen direkt nachgeschfltet wird, so daß ein im Gefüge einheitlicher oder gleichför-niger Draht in Form von einander überlappenden und nichtkonzentrischen Ringen direkt der Weichglühvorrichtung oder Weichglühsnlage zugeführt werden kann.

Wird bei Drähten aus reinem Kohlenstoffstahl das gesteuerte

und kontrollierte Abkühlen unmittelbar dem Warmwalzen nachgeschaltet, dann wird das Auswachsen der feinen Austenitkömer oder der feinen Au st enitkri stalle, die beim Warmwalzen entstehen, unterbrochen. Anders ausgedrückt: r:ls Ergebnis einer ' kontrollierten oder geregelten Abkühlung sind die Austenitkömer oder Austenitkristalle in ihren Abmessungen.wesentlich feiner, als dies der Fall wäre, wenn der Drsht nach dem Warmwalzen an freier Luft abkühlen würde. Das aber ist dann ein Resultat des Unterbrechens des Anwachsens oder Auswachsens der Austenitkömer oder der Austenitkri stalle. Weil die Ab- ^ kühlung bis über den Gefügeumwandlungspunkt hinaus auch noch

Ψ . sehr schnell geschieht, wird die Bildung von proeutektoiden

Ferriten im Mkrogefüge verhindert, die sich dann bilden wurden, wenn der Draht an offener Luft nach dem Warmwalzen abkühlen könnte. Werden Drähte eus Legierungsstählen dem gleichen Verfahren der kontrollierten oder geregelten Abkühlung unterworfen, dann werden auch dabei wieder die nach dem Warmwalzen entstehenden feinen Austenitkömer oder feinen Austenitkristalle am Wachsen gehindert, dann werden weiterhin, weil die über den Gefügeumwnadlungspunkt hinausgehende kontrollierte

209822/0533

PATENTANWÄLTE F .W. HEMMERICH -GERD MÜLLER -D. GROSSE 22 056

- bh'-

30.9.1971

- G Ik -

Abkühlung schnell genug ist, im Gefüge des Drahtes Martensit und Bainit erzeugt. Für reine Kohlenstoffstähle gilt: je schneller die Abkühlung bis über den Gefügeumwandlungspunkt sich vollzieht, um so feiner wird das lamellare Zementit.

Für legierte Stählte gilt: .je schneller sich die Abkühlung bis über den Gefügeumwandlungcpur.kt hinaus sich vollzieht, um so mehr Martensit und Bainit sind ir-. Mikrogefüge enthalten. Damit aber handelt es sich bei dem Draht, der weichgeglüht werden soll - und zwar nach diesem Verfahren, vorzugsweise um ein Umwandlungsprodukt mit relative feinkörnigem Austenit im Gefüge. Zu den Mikrogefügen würden ein oder mehrere der nachstehend angeführten Bestandteil·¹ gehören: Ferrite, Perlit, feines Perlit, Bainit uivi Martensit. In den Mikrogefügen sollten die Karbide und die kartidbil Jenden EIemen te so fein wie möglich verteilt sein. Auf ,jed';n Fell ist die Mikrostruktur oder das Mikrogefüge einns Produktes, das weichgeglüht werden soll, dadurch gekennzeichnet, daß zu diesem Mikrogefüge gehören: feines Perlit, Bainit oder Martensit, wobei die feinverteilten Karbide dieser Gefügebestandteile in Übereinstimmung mit dem Verfahren dieser Erfindung in eine Kijgelform umgewandelt oder überführt werden.

Anhand der nachstehend erwähnten Beispiele soll nun die Anwendung der Erfindung beim Weichglühen von Stahldrähten verschiedener Zusammensetzungen demonstriert werden. Diese Drähte sind nach der Gefügeumwardlung wegen der Zusammensetzung ihres Mikrogefiiges für bestimmte Kaltbearbeitungsvorgänge nicht ideal geeignet. Nach dem Durchlaufen des Weichglühens haben diese Drähte dann aber die gewünschten Eigenschaften erhalten-.

Bad

209822/0533

2150603

PATENTANWÄLTE F.W. HEMMERICH -GERD MÜLLER -D. GROSSE 22 056

- bh 30.9.1971

- G 15 -

Beispiel 1

Fig. 5A zeigt das Mikrogefüge eines warmgewalzten Drahtes aus Stahl 52100, Drahtdurchmesser 9/32" (7.Ik'ßmm), Dieser Stahldraht wurde in einem Muffelofen für die Dsuer von fünf Minuten auf l800°F (982.2°C) erwärmt. Komplette Austenitisierung. Dann wurde er mit einer AbkuHur.gs^eschwindigkeit von 13 F/Sekunde im Luftstrom gekühlt, wobei die schnelle Abkühlungsgeschwindigkeit ein im wesentlichen msrtensitisches Mikrogefüge erzeugte.

Fig. 53 zeigt das Mikrogefüge eines warmgewalzten Drahtes aus Stahl 52100, und zwar aus dem gleichen Drahtbund, von dem die Probe nach Fig.5A stammt, Probennahme direkt neben der Probe aus Fig. 5A. Dieser Draht wurde in einem Muffelofen für fünf Minuten bei einer Temperatur von l800°F (982.2°C) erwärmt, komplette Austenitisierung. Dann wurde diese Probe mit einer Abgkühlungsgeschwindigkeit von I3 F/Sekunde bis auf eine Temperatur von rund 300⁰F (l48.9°C) abgekühltund schließlich wieder auf eine Temperatur von 1^50°F (?87.8°C) für ungefähr 1 .Minute erwärmt, wobei der Ofen eine Temperatur von l800°F (982.2^OC) hatte« Nach dem Herausnehmen aus dem Ofen ψ . konnte die Drahtprobe durch natürliche Warmekonvektion in Luft mit einer Abkühlungsgeschwindigkeit von 5°F/Sekunde abkühlen. Ss sei in diesem Zusammenhang darauf hingewiesen, daß im Mikrogefüge nach Fig. 5B Perlit als auch kugelförmiges Bainit oder Martensit enthalten sind, so daß sich dieses Mikrogefüge von dem Mikrogefüge nach Fig. ^k wesentlich unterscheidet, das ganz aus Martensit besteht, und dies, obgleich beide Proben vom gleichen Stahl waren und auch unter den gleichen Bedingungen eine Schnellabkühlung durchlaufen hatten«

BAD ORIGINAL 209822/0533

^ . 2150603

PATENTANWÄLTE F.W. HEMMERICH ■ GERD MÜLLER · D. GROSSE 22 0$6

- bh 30.9.1971

- G 16 -

Beispiel 2

Fig. 5C zeigt das Mikrogefüge eines warmgewalzten Drahtes aus Stahl 9254, Drahtdurchmesser l/4" (6.35 mm). Dieser Draht wurde in einem Muffelofen für die Dauer von 4.5 Minuten auf 1800 F (982.2 C) erwärmt, komplette Austenitisierung. Dann wurde dieser Draht oder diese Urr-htorobe im Luftstrom bei einer Abkühlungsgesuhwindigkeit von 14 F/Sekunde abgekühlt, wobei diese Schnellabkühlung im wesentlichen zu einer Mischung aus Bainit und Martensit im Mikrogefüge führte.

Fig. 5D zeigt das Mikrogefüge eines warmgewalzten Drahtes aus Stahl 9254, dies Probe vom gleichen Drahtbund wie Probe für Fig. 5C, Probennahme direkte neben der.Probe für Fig.5C. Erwärmung dieser Drahtprobe in einer; Muffelofen für 4.5 Minuten bei einer Temperatur von I8OO F (982.2 C), komplette Austenitisierung. Dann Abkühlung der Drahtprobe bei einer Abkühlungsgeschwindigkeit von 14°F/Sekunde bis auf 300°F (l48.9°C) und schließlich erneute Erwärmung bis auf ungefähr 1400 F (76O C) für die Dauer von ungefähr 1 Minute, wobei die Ofentemperatur l80O°F (982.2°C) betrug. Nach dem Herausnehmen der.Drahtprobe aus dem Ofen und nach Konvektionsabkühlung 20" in Luft mit einer Abkühlungsgeschwindigkeit von ungefähr 6 F in der Sekunde konnte eine kugelförmige Mikrostruktur oder ein kugelförmiges Mikrogefüge beobachtet werden.

Beispiel 3

Fig. 6iS zeigt einen warmgewalzten Stahldraht, das Mikrogefüge eines warmgewalzten Stahldrahtes, Drahtdurchmesser 19/64", aus Stahl IO65. Dieser Draht ist im gleichen Muffelofen bei einer Temperatur von l800°F (982.2°C) für 12 Minuten erwärmt worden, komplette Austenitisierung. Dann wurde dieser Draht bei einer Abkühlungsgeschwindigkeit von ungefähr 5 F/Sekunde durch Konvektionsabkühlung abgekühlt und schließlich wieder

OR/G|_NAL 209822/0533

PATENTANWÄLTE F.W. HEMMERICH · GERD MÜLLER · D.GROSSE 22 G56

- bh' 30.9.1971

- G 17 -

für eine Minute erneut'auf 135O°F (732.2 C) aufgeheizt, um schließlich dann mit einer Abkühlungsgeschwindigkeit von ungefähr 5 F/Sekunde vdeder abgekühlt zu werden» Das sodann entstandene Mikrogefüge weist kugelförmiges und unlösbares Perlit ?uf.

Beispiel 4

Fig. 6F zeigt die Mikrostruktur oder das Mikrogefüge eines warmgewalzten Drahtes aus Stahl 52100, Drahtdurchmesser 5/l6" (7.9375 mm). Dieser Draht wurde in einem Muffelofen bei einer Temperatur von l800°F (982.2°C) für die Dauer von 5.5 Minuten erwärmt, wobei eine komplette Austenitesierung zu .verzeichnen war. Dann wurde dieser Draht bei einer Abkühlungsgeschwindigkeit von ungefähr 12°F/Sekunde bis auf 300°F (148.9°C ) abgekühlt, und zwar im Luftstrom abgekühlt. Nach dem Abküh- · len wurde der Draht erneut auf 135O°F (732.2°C) erwärmt und dann wieder mit einer Abkühlungsgeschwindigkeit von 5 F/Sekunde abgekühlt. Im Mikrogefüge war sodann eine Mischung aus groben Perlit und kugelförmigen Bainit oder Martensit zu beobi. achten.

Beispiel 5

Fig. 6g zeigt das Mikrogefüge eines warmgewalzten Drahtes aus Stahl IO65, Drahtdurchmesser 19/64» (7.5406 mm). Dieser Draht wurde bei kompletter Austenitisierung in einem Muffelofen für 12 Minuten erwärmt und dann im Luftstrom bei einer Abkühlungsgeschwindigkeit von 12°F/Sekunde bis auf eine Temperatur von 900⁰F (482.2°C) abgekühlt.· Dann wurde dieser Draht erneut auf eine Temperatur von 135O⁰F (732.2°C) erwärmt und nach dem Herausnehmen aus dem Ofen mit einer Abkühlungsgeschwindigkeit' von 5⁰F durch natürliche Konvektionskühlung in Luft wieder abgekühlt. Das entstandene Mikrogefüge weist

2U3U22/0533 - . BAD ORIGINAL

PATENTANWÄLTE F.W. HEMMERICH · GERD MULLE-R · D GROSSE 22 O56

_ bh -3O.9.I97I

- G 18 -

feines und kugelförmiges unlösbares Perlit ruf.

Beispiel 6

Fig. 6h zeigt die MikroStruktur oder das Mikrogefüge eines warmgewalzten Drshtes aus Stahl 925^, Ürahtdurchmesser l/kⁿ (6.35 mm), der bei kompletter Austinitisierung im gleichen Muffelofen für 4.5 Minuten bei lHüü°F (982.2°C) erwärmt worden ist und dann mit einer Abkühl ur.gsg^ schwi ndi gkeit von lk°F /Sekunde im Luftstrom &uf ungefähr 4O0°F (204.4°C) abgekühlt wurde. Dann wurde dieser Drfht bei einer Temperatur von ungefähr 135O°F (732.2°C) erneut erwärmt und dann wieder bei einer Abkiihlungsgeschwindigkeit von ungefähr 6 F in der Sekunde abgekühlt. Die MikroStruktur oder das Mikrogefüge weist geringfügig kugelförnd ges Bainit nuf.

209822/0 533

- - 215060S

PATENTANWÄLTE F.W·. H EM M E R ICH - G E R D M Cl L L E R · D . G R OSSE 22 056

- bh 3O.9.I97I

- G 19 -

Das hier beschriebene Wärmebehandlungsverfahren kann bei allen reinen Kohlenstoffstählen und bei allen Legierungsstählen Verwendung finden, die vor einer Kaltbearbeitung eines Weichglühens bedürfen. Nachstehend worden einige, typische Stähle, die in diese Kategorie fallen, unter Angpbe der Zugfestigkeit nach dem auf das Warmwalzen folgenden kontrollierten Abkühlen und der Zugfestigkeit nach dem auf das Abkühlen folgende Weichglühen, und zwar unter Anwendung dieses Verfahrens:-

	Zugfestigkeit	Nach Weichglühen, das dem Abkühlen folgte
Stahl	Nach kontrollierter Abkühlung	85.000 psi
IO38.	100.000 PSI	95.000 psi
1045	125.000 psi	100.000 PSI
1335	150.000 psi	95.000 PSI
. 4042	135.000 psi	125.000 psi
4140	250.000 psi	150.000 psi
4340	285.000 psi	150.000 psi
516O	285.000 psi	140.000 PSI
615O	275.000 PSI	150.000 psi
865O	285.000 psi	140.000 PSI
9262	275.000 psi

Normale Verfahren der kontrollierten Abkühlung, die einem Drahtwalzwerk direkt nachgeschaltet sind, arbeiten beim über die Gefüge hinausgehenden Abkühlen mit Abkühlungsgeschwindigkeiten, die zwischen 10 F und 20 F/Sekunde variieren, Diese Geschwindigkeiten genügen, um bei den vorerwähnten Le-. gierungsstählen unter den zuvor erwähnten Bedingungen Mikrogefüge zu erzielen, die eine Mischung aus Ferriten , etwas lösbarem Perlit, feinem und unlösbarem Perlit, Martensit

BAD 2 0 9 8 2 2/0533

•ι?

PATENTANWÄLTE F .W . H EM M E R IC H - G E R D M U L L t B · U . G R O SSE 22 056

- bh -

. 30.9.1971

- G 20 -

und Bainit sufweison. Nach dem Weichglühen, das auf das kontrollierte Abkühlen folgte, sind die Zugfectigkeitswerte geringer geworden, wobei die unerwünschter, härten Gefügebestandteile, beispielsweise feines Perlit, Bainit- und Martensit, mit der Kugeformbildung begonnen haben.. Durch diese Kugelformbildung wird die Zugfestigkeit des Drahtes verringert, seine Kaltverformbarkeit oder Duktilität aber vergrößert. Das' Abnehmen der Zugfestigkeit und die lirnöhung der Kaltverformbarkeit oder Duktilität sind das Ergebnis der Kugei'ombildung oder der Zusamiienballung der Karbide in den unerwünschten und harten üpfügebestandteilen.

Zur Erzielung der optimalen Weichglühbedingungen benötigt ein jeder der reinen Kohlenstoffstähle und der Legierung». " stähleseine eigenen Zeit-Temperaturführungsbedingungen, die . von Fachmetallurgen leicht bestimmt und festgelegt werden können. Die Zeiten lassen nich verändern, indem die Trftfisportgeschwindigkeiten der Fördervorrichtungen oder Transportbänder von 20 Sekunden auf 5 Minuten oder mehr verstellt werden. Die Ofentemperaturen können von ungefäjr 6?5°C (1250°F) bis auf 1100°C (2000⁰F) verändert werden. Gewichtsmäßig bleibt das verarbeitete Material, also der Msterialfluß, notwendiger gleich jenem, das im Drahtwalzwerk kontinuierlich hergestellt wird.

BAD ORIGINAL

209822/0533

Claims

PATENTANWÄLTE F.W. HEMMERICH-GERDMULLtR- Γ> GROSSE ί'2 U5Ö - bh 30.9.1971 -Al- Morgan Construction Company, Worcester. Mass./USA Pa tentan Sprüche:

1. Verfahren zum schnellen Abkühlen vor Üt.^hldraht bis

über den Gefügeumwandlungspunkt hinaus und zum Weichglühen des Stahldrahtes, ur»i diesen Stahldraht für die Kaltverarbeitung oder die Kaltbearbeitung geeigneter zu machen. Das Verfahren

dadurch gekennzeichnet, d-:d

fc zu ihm die nachstehend .^ru^?führten Einzelschritte ge

hören: das Warmwalzen ein-'.r Länge von Stahldraht und deren auf das Warmwalzen folgende anmittelbpre Abkühlun^ bis über den Gefügöiuiwi.näl"'jrigsnunkt hinaus, wobei

das Mikrogofüge dieses Drahten dann feines Perlit, Bainit oder Martensit enthält, die den im Gefüge umgewandelten Draht dann für eine beatsichtige Kaltbearbeitung ungeeignet machen, wobei die vorerwähnte Abkühlung des Drahtes sich so schnell vollzieht, daß das Auswachsen

der Austenitkömer oder der Austenitkristalle vor der Gefügeumwandlung verhindert wird, desgleichen aber auch die Bildung proeutektoider Ferrite nach der Gefügeumw8ndlung; das Ablegen des Drahtproduktes auf eine Fördervor-

P 20 richtung in Form von einender überlappenden und nichtkon

zentrischen Drahtringen oder Drahtschlingen und die Weiterleitung des derart angeordneten Drahtes durch einen Glühofen bei einer Temperatur von 1250 - 2000°F für eine Periode,- die zumindest dafür genügt, daß eine Zusamraenballung oder eine Kugelformbildung der vorerwähnten Ge

fügebestandteile eingeleitet wird, um den Draht für eine beabsichtigte Kaltbearbeitung geeignet zu machen, die aber nicht lang genug ist, um eine Umwandlung nach Austenit herbeiführen zu können; schließlich das Herausnehmen des Drahtes aus dem Ofen und dessen Zusammenfassen zu

Bunden.

209822/0533

PATENTANWÄLTE F.W. HEMMERICH -GERD MÜLLER- D. GROSSE 22 Ο56

- bh 3O.9.I97I

-A2-

2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dnß

die Temperatur das Glühofens ungefähr 1500 - 2000°F beträgt.

3. Verfahren nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, diii

es sich bei dem erwähnten Str-hldraht um einen Draht aus legiertem Stahl handelt; eich die bereits erwähnte Abkühlung irc Druckluftstrom im wesentlichen so schnell wie möglich vollzieht, dPmit die Gr>fü^eurawandlung nach Mar-

tensit gefördert wird; sich das vorerwähnte Martensit leichter in eine Kufelforra umwandeln läßt als feines Perlit oder Bsinit.

4. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß

der vorerwähnte Stahldreht im Glühofen bei einer Temperatur von ungefähr I3OO - 135O°F für eine kurze Periode erwärmt wird, die nicht lange genug ist, um im wesentlichen eine Gefügeumwandlung nach Austenit herbeiführen zu können.

5. Verfahren zur Wärmebehandlung von reinem Kohlenstoffstahl oder von Legoerungsstahl zur Herstellung eines Stahldrahtes, der für eine Kaltbearbeitung oder Kaltverarbeitung geeignet ist. Dieses Verfahren dadurch gekennzeichnet, daß

zu ihm gehören: die Krwärmung eines Knüppels aus reinem Kohlenstoffstahl oder aus legiertem Stahl bis auf eine Temperatur, die höher liegt als die Austenitumwandlungstemperatur dieses Stahls, und für eine Zeitdauer, die genügt, um im wesentlichen den genzen Stahl in eine

209822/0533 BAD ORIGINAL

PATENTANWÄLTE F.W. HEMMERICH · GERD MÜLtER · D.GROSSE 22 056

- bh -

30.9.1971

- A 3-

Austenitfone eu bringen; Warmwalten dieses Knüpoels bei einer Temperatur, die oberhalb des Gefügeumwandlungspunktes öder der Gefügeunwandlungstemperatur liegt, so dai3 •ich ein Mikrogefüge ergibt, daß durch feinkörniges Auste nit gekennteichnet ist} sofort nech dem Warnrwalten Able

gen des gewallten Drahtes in Form von einander überlappenden und nichtkontentrischen Drshtringen oder Drehtschlingen auf einer Fördervorrichtung und Weiterleitung dieser Drahtringe oder Drahtachlingen durch eine Kühltone, wo bei der Draht derart bis über den Gefügeumwandlungepunkt

hinaus agekühlt wird, daß sich ein Produkt ergibt, das über seine gesamte lunge durch im wesentliche einheitliche physikalische Eigenschaften oder Festigkeitseigenechaften gekennteiehnet ist und dabei ein Mikrogefüge auf- weist, das feine Perlit, Bainit oder Martensit als Gefügebestandteile enthält, die den im Gefüge umgewandelten Driht für eine beabsichtigte Kaltbearbeitung oder Kaltverarbeitung ungeeignet machen. Der vorerwähnte Kühlvorgang läuft dabei so schnell ab, daß das Auswachsen der feinkörnigen Austeni^e vor der Gefügeumwandlung verhin

dert wird, desgleichen aber auch die Bildung von proeutektoiden Ferriten nach der Gefügeurtwandlung. Zu dem vorerwähnten .Verfahren gehören aber sucht das Ablegen des bereite erwähnten Stahldrahtes nach nach beendeter Ge fügeuawandlung wiederum in Form von einander Überlappen

den und nichtkontentrischen Drahtringen oder Drahtschlingen bei einer Temperatur von ungefähr 1250 - 2000 F durch einen Glühofen geführt wird, wobei dßr Dreht bis auf eine Temperatur von ungefähr 1250 - 133O°F erwärmt wird, und zwar für eine Periode, die genügt, um eine Zusammen-

209822/0533 BAD ORIGtNAU

PATENTANWÄLTE F.W. HEMMERICH · GERD MÜLLER ■ Ü.GROSSE 22 056

- bh -

30.9.1971 . - A if -

ballung oder Kugeformbildung bei zumindest den vorerwähnten Gefügebestandteilen herbeizuführen, die aber nicht lange genug dauert, um eine im wesentliche Umformung nach Austenit herbeizuführen; Herausnahme des Drahtes" aus dem Glühofen und Zusammenfassen des Dmhtes 311 Bunden.

6. Verfahren nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet, d»ß
die Temperatur des Glühofens l^Oü - 200⁰F beträgt.

7« Verfahren nach Anspruch 5,

dadurch gekennzeichnet, d?-ö

der vorerwähnte Stahldraht aus ein^r Gruppe gewählt worden ist, die sieh au<? legieren Stählen zusammensetzt; schließlich der vorerwähnte Abkühlungsvorgang im Druckluftstrom so schnell wi'; möglieh vollzogen wird, damit die Gefügeumwandlung nach Mrrtensit gefördert wird, so

daß sich der im Gefüge umgewandelte Draht besser für ein Weichglühen unter Zusammenballung und Kugelformbildung seiner Gefügebestandteile eignet.

8. Verfahren zur Wärmebehandlung von Draht aus Legierungsstahl, durch das das Produkt für eine Kaltbearbeitung

oder Kaltverarbeitung geeignet gemacht werden soll. Dieses Verfahren

dadurch gekennzeichnet, daiä

zu ihm gehören: das Erwärmen eine Knüppels sus legiertem Stahl bis auf eine Temperstur, die über der Austenitumwandlungstemperatur dieses Stahles liegt, und dies für eine Periode die genügt, um den gesamten Stahl in eine Austenitform zu überführen; das Warmwalzen des vorerwähnten Knüppels in einem Walzwerk bei einer über dem Gefügeumwandlungspunkt liegenden Temperatur, 30 daß sich

BAD ORIGINAL

209822/0533

. PATENTANWALT EF. W. HEMMERICH -GERD MÜLLER- D. GROSSE 22 O56

- bh 30.9.1971

- A 5 -

Mikrogefüge ergibt, daß durch feinkörniges Austenit gekennzeichnet istj Ablegen des gewalzten Drahtes in Form von einander überlaOpenden und nichtkonzentrischen Drahtringe oder Drahtschlingen auf eine Fördervorrichtung und Weiterleitung des so ausgelegten Drahtes durch eine Kühl

zone, in der der Draht bis über den Gefugeumwandlungspunkt derart abgekühlt wird, daß ein in den physiklaisehen Eigenschaften oder den Festigkeitseigenachaften über die ganze Länge einheitliches Produkt ergibt, wobei sich die Abkühlung so schnell vollzieht, daß eine Umwandlung nach Mar-

■ tensit als wesentlicher G^fügebestendteil herbeigeführt wird, die den Stahldraht für eine beabsichtigte Kaltbearbeitung oder Kaltverarbeitur.g ungeeignet macht; nach dem Abkühlen Weiterleitung des im Gefüge umgewandelten Drahtes - auch hier wieder in Form von einander überlap

penden und nichtkonzentrischen Ringen - durch einen Glühofen bei einer Temperatur von ungefähr 1250 - 2000 F, wobei der Draht auf eine Temperatur von ungefähr 1250 - 133O°F erwärmt wird, und dies für eine Periode, die genügt, um das Zusammenballen oder die Kugeformbildung des vorerwähnten größeren Martensitgefügebestandteiles herbeizuführeen, ψ die aber nicht lang genug ist, um eine Umwandlung nach

Austenit zu veranlassen} schließlich die Herausnahme des aus legiertem Stahl bestehenden Drahtes aus dem Glühofen . und dessen Zusammenfassen zu Bunden.

9. Verfahren nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet, daß

die Temperatur des Glühofens ungefähr 1500 - 2000⁰F beträgt.

- Ende -

BAD 209822/0533

Leers ei t