DE2259420B2

DE2259420B2 - Verwendung eines hochkohlenstoffhaltigen Stahls als Werkstoff für Draht

Info

Publication number: DE2259420B2
Application number: DE2259420A
Authority: DE
Inventors: Michihiko Tokio Nagumo; Toshihiko Kawasaki Takahashi; Shigehiro Fujisawa Yamaguchi
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1971-12-06
Filing date: 1972-12-05
Publication date: 1975-02-20
Also published as: GB1404796A; JPS5120163B2; US3907553A; DE2259420C3; JPS4862617A; DE2259420A1

Description

Der Stahl muß aus Gründen der Desoxydation mindestens 0,1% Mangan enthalten. Bei 1,0% übersteigendem Mangangehalt verlängert sich die Umwandlung und vergrößert sich der Lamellenabstand des Perlits. Aus diesem Grunde beträgt der Mangangehalt höchstens 1,0%. Chrom ist das wichtigste Element für einen feinkörnigen Perlit, weswegen der Stahl mindestens 0,5%, vorzugsweise jedoch mindestens 1,0% Chrom enthalten muß. Zu hohe Chromgehalte ver-"ängern jedoch die Umwandlungszeiten in starkem Maße, so daß der Höchstgehalt für Chrom 5% beträgt. Das Kobalt dient dazu, die durch Chrom und Mangan bewirkte Verlängerung der Umwandlungszeit einzuschränken. Kobaltgehalte unter 1,0% wirken sich jedoch kaum beschleunigend auf die Umwandlung aus, während ein Kobaltgehalt über 5,0% zu die Ziehbarkeit beeinträchtigenden Karbidnestern führt. Aus diesem Grunde enthält der Stahl höchstens 5,0% Kobalt.

Der Stahl enthält Niob, Titan oder Vanadin einzeln oder nebeneinander, um feinkörnige Karbon nitride zu bilden, die zu einer geringeren Austenitkorngröße führen und die Härtbarkeit verringern. Aus diesem Grande enthält der Stahl 0,01 bis 0,2 % Niob, 0,001 bis 0,05% Titan und 0,01 bis 0,3% Vanadin.

Das Aluminium wirkt über sein Nitrid auch kornverfeinernd und dient der Desoxydation des Stahls, der jedoch höchstens 0,1% Aluminium enthält.

Die Erfindung wird nachfolgend an Hand eines Ausfiihrungsbeispiels des näheren erläutert.

In der nachfolgenden Tabelle I sind die chemischen Zusammensetzungen erfindungsgemäß zu verwen lender Stähle zusammengestellt, während sich aus der Tabelle II der Beginn und das Ende der Umwan.lung sowie die jeweiligen mechanischen Eigensihiften na;h dem Patentieren der Stähle gemäß Tabelle I e giben. Bei den Versuchen wurde ein Draht mit einem D-irchmesser von 15 mm 5 Minuten bei 950" C austenitisiert und bei 580⁰C im Bleibad patentiert.

Tabelle I

Stahl	C	Si	Mn	Cr	Co	Al	Ti	Nb
A	0,84	0,24	0,51	1,02	_	0,047	0,005
B	0,83	0,25	0,50	0,97	2,05	0,040	0,006	—
C	0,84	0,27	0,51	1,05	—	0,035	0,005	0,04
D	0,85	0,25	0,50	1,02	—	0,041	0,04	_
E	0,85	0,25	0,49	1,00	—	0,045	0,005	0,12

Tabelle!!

Stahl	Um wandlungs- beginn	Umwandlungs ende	Streckgrenze	Zugfestigkeit	Einschnürung
	(Sek.)	(Sek.)	(cb)	(cb)	*Γ/ο)*
A	18,5	83	118.0	150,8	43,2
B	5,3	35	124,6	156,7	46,5
C	10,5	50	122,0	153,0	47,2
D	12,0	60	117.2	149,5	43,5
E	13,0	65	119,5	151,0	44,0

Wie sich aus den Daten der beiden vorstehenden Tabellen ergibt, führen die Elemente Kobalt, Niob, Titan und Vanadin zu einer bemerkenswerten Beschleunigung der Perlitumwandlung sowie zu einer Verkürzung der Umwandlungszeit im Vergleich zu dem reinen Chromstahl A. Auch e.^:n Vergleich der mechanischen Eigenschaften zeigt, daß der erfindungsgemäß zu verwendende Stahl eine viel höhere Festigkeit sowie eine um 50% bessere Einschnürung besitzt als herkömmliche Stähle, so daß eine gute Ziehbarkeit gegeben ist. Mithin wirkt sich die Anwesenheit von Kobalt, Niob, Titan und Vanadin in dem chromhaltigen Stahl in Richtung auf eine Verkürzung des Patentierens aus und führt gleichzeitig zu einer höheren Festigkeit und besseren Verformbarkeit.

Claims

Eine durch das Chrom bewirkte bessere Fein- Patentansprüche: körnigkeit des Perlte beruht nicht, wie üblicherweise angenommen, auf einer Herabsetzung der Umwand-

1. Verwendung eines Stahls mit 0,75 bis 1,0% lungstemperatur infolge einer besseren Härtbarkeit I_n Kohlenstoff, höchstens 0,5% Silizium, 0,1 bis 1,0% 5 dieser Hinsicht ist nämlich ein höherer Chromgehalt Mangan, 0,5 bis 5,0% Chrom sowie 1,0 bis 5,0% nachteilig, weil er die untere Grenze fur die Umwand-Kobalt, 0,01 bisO,2% Niob, 0,001 bis 0,05% Titan lungstemperatur des Perlits erhöht Vielmehr wurde und 0,01 bis 0,3 % Vanadin einzeln oder nebenein- festgestellt, daß das Chrom die Haltbarkeit des Stahls ander sowie höchstens 0,1 % Aluminium, Rest ein- in dem Sinne erhöht, daß die Umwandlungskurve beim schließlich erschmelzungsbedingter Verunreinigun- io kontinuierlichen Abkühlen zu längeren / en hin vergen Eisen, als Werkstoff für Draht mit einer Festig- schoben wird. Dies ist unter wirtschafth ί a Gesichtskeit über 120 cb und hoher Duktilität. punkten insofern nicht unproblematisch, weil damit

2. Verwendung eines Stahls nach Anspruch 1, gleichzeitig auch das Ende der Perhtumwandlung zu der jedoch mindestens 1,0% Chrom enthält, für den längeren Zeiten hin verschoben wird, so daß sich die Zweck nach Anspruch 1. 15 Tauchzeiten beim Bleipatentieren entsprechend ver-

3. Verwendung eines Stahls nach Anspruch 1 längern. Eine weitere Schwierigkeit besteht darin, oder 2, der jedoch höchstens 4,0% Kobalt enthält, daß auch eine höhere Austenitisierungstemperatur erfür den Zweck nach Anspruch 1. forderlich ist, daß der Zerfall der Chromkarbide zu

einer Korngröberung des Austenitkorns führt und die 20 Duktilität des Perlits vermindert wird.

Von vorstehendem ausgehend, wurden zahlreiche

Versuche angestellt, um die Härtbarkeit chromhaltiger Stähle in unüblicher Weise zu verringern. Dabei ergab

Die Erfindung bezieht sich auf die Verwendung sich, daß dies in Anwesenheit der Elemente Kobalt, eines Stahls mit 0,75 bis 1,0% Kohlenstoff, höchstens as Niob, Vanadin und Titan möglich ist. Insbesondere das 0,5% Silizium, 0,1 bis 1,0% Mangan, 0,5 bis 5,0% Kobalt wirkt sich beschleunigend auf die Perlitum-Chrom sowie 1,0 bis 5% Kobalt, 0,01 bis 0,2% Niob, Wandlung aus. So wurde beispielsweise festgestellt, daß 0,001 bis 0.05% Titan und 0,01 bis 0,3% Vanadin ein- Kobalt für sich in herkömmlichen Stählen die Härtzeln oder nebeneinander sowie höchstens 0,1 % Alu- barkeit beeinträchtigt, bei gleichzeitiger Anwesenheit minium, Rest einschließlich erschmelzungsbedingter 30 von Chrom jedoch außerordentlich wirksam hinsicht-Verunreinigungen Eisen. lieh einer Eindämmung der überaus starken Verbesse-

Aus der deutschen Patentschrift 718 131 ist ein Stahl rung der Härtbarkeit durch das Chrom ist. Es ist allgemit 0,2 bis 0,8% Kohlenstoff, 0,7 bis 1,7% Mangan, mein bekannt, daß die Härtbarkeit eines Stahls generell 0,8 bis 4,0% Chrom, bis 2,0% Kobalt, bis 2,0% Vana- von der Austenitkorngröüe abhängig ist. Demzufolge din und jeweils bis 1,0% Titan und/oder Niob bekannt, 35 ist eine Verfeinerung des Austenitkorns bei herkömmder auch gewisse Mengen an Silizium und Aluminium liehen Stählen nachteilig, weil sie die Härtbarkeit beenthalten kann. Dieser Stahl dient als Gußwerkstoff einträchtigt. Es wurde jedoch festgestellt, daß sich eine für Preß- und Schlaggesenke und muß dahev eine hohe ähnliche Wirkung hinsichtlich der Beschleunigung der Warmfestigkeit, Anlaßbeständigkeit und Verschleiß- Umwandlung eines chromhaltigen Stahls durch einen festigkeit besitzen. 40 gewissen Kobaltzusatz erreichen läßt. Die Folge davon

Für die Kabel von Hängebrücken wird üblicherweise ist eine Verringerung der für das Patentieren erforderhartgezogener, nach dem Kaltziehen verzinkter Stahl- liehen Zeit. Des weiteren wurde festgestellt, daß ein draht, beispielsweise Stahlsaitendraht mit 0,75 bis feineres Austenitkorn eine höhere Duktilität des Per-0,80% Kohlenstoff, 0,12 bis 0,32% Silizium und 0,60 iits ergibt. Dem kommt gerade bei hochfesten Stählen bis 0,90% Mangan, verwendet. Beim Herstellen solchen 45 eine besondere Bedeutung zu. In dieser Richtung Drahts wird ein warmgewalzter Draht mit einem Durch- wirken Niob, Vanadin, Titan und/oder Aluminium, messer von 10 mm patentiert und bis auf eine Zugfestig- Ausgehend von den vorstehenden Überlegungen be-

keit von etwa 170 cb gezogen. Mit zunehmender steht die Erfindung darin, als Werkstoff für Draht mit Brückenlänge und -größe werden jedoch höhere An- einer Festigkeit über 120 cb und hoher Duktilität einen forderungen an die Zugfestigkeit gestellt, um das 50 Stahl mit 0,75 bis 1,0% Kohlenstoff, höchstens 0,5% Brückengewicht zu verringern. Außerdem geht das Be- Silizium, 0,1 bis 1,0% Mangan, 0,5 bis 5,0%, vorstreben nach größeren Drahtdurchmessern, um die zugsweise 1,0 bis 5%, Chrom sowie 1,0 bis 5,0% Brückenkonstruktion und den Brückenbau zu verein- Kobalt, 0,01 bis 0,2% Niob, 0,01 bis 0,3 % Vanadin und fachen. 0,001 bis 0,05% Titan einzeln oder nebeneinander so-

Die Zugfestigkeit eines Stahldrahts hängt bekannt- 55 wie höchstens 0,10% Aluminium, Rest einschließlich lieh von der Feinkörnigkeit des perlitischen Gefüges erschmelzungsbedingter Verunreinigungen Eisen, als nach dem Patentieren sowie von der Querschnittsab- Werkstoff für Draht mit einer Festigkeit über 120 cb nähme beim Kaltziehen ab. Demzufolge wirkt sich eine und hoher Duktilität zu verwenden.
Steigerung der Zugfestigkeit nach dem Patentieren auf Der Stahl muß mindestens 0,75% Kohlenstoff ent-

die Festigkeit des Endproduktes aus. Der Erfindung 60 halten, während zu hohe Kohlenstoffgehalte die Geliegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Werkstoff fahr eines Ausscheidens von proeutektoidem Zementit rur Herstellung von Draht mit besonders feinkörni- an den Korngrenzen und derrzufoige eine verschlechgeni perlitischein Gefüge und demzufolge hoher Zug- terte Ziehbarkeit und Zähigkeit mit sich bringen, festigkeit ohne Beeinträchtigung der Zähigkeit vorzu- Aus diesem Grunde beträgt der Kohlenstoffgehalt schlagen. Die Lösung dieser Aufgabe basiert auf der 65 höchstens 1,0%. Das Silizium dient der Desoxydation Erkenntnis, daß sich das Chrom durch Erhöhung der des Stahls, ist jedoch auch unerläßlich für die Ziehbar-Umwandlungsenergie in Richtung auf eine Verringe- keit, weswegen der Stahl höchstens 0,5 % Silizium entrung des Lamellenabstands auswirkt. hält.