DE2356791A1

DE2356791A1 - Verfahren zum herstellen von draht aus niedriglegiertem stahl

Info

Publication number: DE2356791A1
Application number: DE2356791A
Authority: DE
Inventors: Andrew Gordon Stacey
Original assignee: Bridon Ropes Ltd
Current assignee: Bridon Ropes Ltd
Priority date: 1972-11-15
Filing date: 1973-11-14
Publication date: 1974-05-16
Also published as: JPS5046511A; GB1400872A; SE387369B; US3844848A

Description

"Verfahren zum Herstellen von Draht aus niedriglegiertem Stahl¹¹

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Draht aus niedriglegiertem Stahl.

Die mechanischen Eigenschaften von gezogenem Kohlensioff-Stahldraht kann dadurch "beeinflußt und kontrolliert werden, daß der Draht einer Ölabschreckhärtung und Temperung unterworfen wird. Bs wäre wünschenswert _t wenn man in der Lage wäre, niedriglegierten Stahl so zu behandeln, als stelle man Draht mit besseren mechanischen Eigenschaften her, als das bei ölgehärteten und getemperten Drähten der Pail ist_f speziell mit niedrigeren Ermüdungseigenschaften.

Die GB-PS 748 357 beschreibt eine Behandlungsmethode von kaltgezogenem Draht, bei der der Draht in einer Matrize zu seiner endgültigen Gx-öße gezogen, beim Verlassen der Matrize auf eine vorgegebene Temperatur erhitzt- und dann abgeschreckt wird, wäh-

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rend er einer Zugspannung unterworfen ist, die ausreicht, um eine dauernde Dehnung herbeizuführen. Gemäß GB-PS 889 588 wird der Draht wärmebehandelt, bevor er dem anschließenden Ziehprozeß unterworfen wird, durch, die Erhitzung des Drahtes über den AC,-Punkt, der eine isotherme Abschreckung auf ungefähr 575⁰C folgt.

Die GB-PS 1 285 998 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung niedriglegierter Stahldrähte, bei der das Drahtmaterial zuerst einer Wärmebehandlung ausgesetzt wird, die das Erhitzen von 50° bis 150⁰C über den AC,-Punkt einschließt, eine Luftkühlung bis knapp unter den Ms-Punkt und eine Rückerwärmung auf 450° bis 65O⁰C, der eine Luftkühlung folgt. Dann folgt ein Vielloch-Kaltziehen bis zur endgültigen Größe mit einer Querschnittsverringerung von mindestens 40$. Der fertige Draht wird getempert, vorzugsweise bei 44O⁰C oder höher, ohne Dehnbeanspruchung oder Abschreckung. Der Stahl hat einen hohen Siliziumgehalt.

Keines dieser Verfahren ist für einen großen Bereich von niedriglegierten Stählen anwendbar.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung niedriglegierten Stahldrahtes aus niedriglegierten Stahlstangen zu schaffen. Das Verfahren umfaßt die Wärmebehandlung der Stange, um ein Perlitgefüge herzustellen; das Kaltziehen der Stange, um Kaltverfestigung einzuleiten und dadurch die Zugfestigkeit zu erhöhen; das Ziehen der vorgezogenen Stange

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durch eine Ziehmatrize, um den Drahtquerechnitt zwischen 10 und 40% zu verringern (vorzugsweise 28$)j. die Erwärmung des die Matrize verlassenden Drahtes auf 300° bis 45O⁰C (vorzugsweise 420⁰C) und das kräftige Abschrecken des Drahtes.

Daraus geht hervor, daß die Querschnittsverringerung gering ist (10 bis 40#); die Zugkraft auf den Draht, der die Matrize verläßt, lediglich bo, groß ist, wie sie zum Durchzug durch die Matrize benötigt wird und nicht notwendigerweise eine dauernde' Längung hervorruft; und die Temperatur, auf die der Draht erhitzt wird, ziemlich gering ist (300° bis 450°)«-

Die Wärmebehandlung zur Herstellung des perlitischen Gefüges umfaßt vorzugsweise ein Erhitzen über den AC_r-Punkt hinaus, ebenso wie das Riickkühlen und Halten bei einer Temperatur zwischen 550°. und 700⁰C, wobei die bevorzugte Temperatur 65O°C beträgt, und die anschließende Abkühlung an Luft. Natürlich wird die wärmebehandelte Stange gesäubert und mit einem Ziehmantel versehen, bevor sie das Ausgangskaliber verläßt.

Die Erfindung wird im folgenden anhand einiger Beispiele beschrieben, die sich auf drei Stahllegierungen bezieht, nämlich auf Kohlenstoff stähle: ein 0.67$ Schweden-Kohlenstoffstahl und zwei niedriglegierte Stähle, dem British Standard EN 47 (Chrom-Vanadiumstahl) und EN 48a (Silizium-Chromstahl). Die Analyse der drei Stähle ist in Tabelle I dargestellt.

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Tabelle I

Specification, Gew.-

Ma

P '

Cr

Si

Schwedisch

S EN

EN 48a

0.65-0.80 0.40-0.80 OjOI-Omax 0.04Ctaax

0.45-^0.55 0.50-0.80 0.050max 0.050max 0.50-0.80 0.15min 0.50max

O.5O-O.6O 0.60-0.90 0i050max

OCdOnax

0.55-0.85

1.35-1.55

CJ

cn cn

co

Zuerst wird eine Stange von 5mm Durchmesser, die in einem walz- ähnlichen Verfahren hergestellt wurde, aus jeder Stahllegierung austenitisiert, anschließend auf 65O⁰O abgekühlt und bei dieser !Temperatur gehalten und dann weiter an Luft abgekühlt, was zu
der perlitischen Struktur führt. Die Stange wird gereinigt, mit einem Ziehmantel versehen und auf einen Durchmesser von 4,4mm
gezogen. Dieser Vorgang leitet die EIaItverfestigung ein und erhöht die Zugfestigkeit.

Die teilgezogene Stange wird dann weiter gezogen, wobei sie einer weitergehenden Querschnittsverringerung von 25T& auf einen
endgültigen Durchmesser von 3.85mm unterworfen ist. Sobald der
Draht aus der Matrize austritt, wird er auf eine !Temperatur von 420⁰C erhitzt und dann durch ein Gebläse oder einen Wasserstrahl von dieser Temperatur sehr rasch abgeschreckt.

Der so erhaltene Draht hat eine Zugfestigkeit, die zwischen 158 und 175 kgf/mm schwankt. Die mechanischen Eigenschaften des
Drahtes, der aus jeder Stahllegierung gezogen wird, sind in der !Tabelle II dargestellt. Bie Eigenschaften eines nur gezogenen
Drahtes (keine Erhitzung nach dem Ziehen) sind als Vergleich
ebenfalls aufgeführt»

ORIGINAL INSPECTED

Zl = Zugfestigkeit S, = Prüfspannung

PGr = Proportionalitätsgrenze E = Elastizitätsmodul

Tabelle II

V.d.B. = Verringerung des

Bruchquerschnittee

CXJ FO

.Draht	$±-7 Cr-V nur ge zogen	Si-Or	'Si-Cr nur gezogen	O.69# C.	0.69# C. nun gesogen
ρ Größe: mm	3.86 3.85	3.86	3.85	3.83	3
ZF² kgf/mm²	175.2 171.8	166.0	158.9	170.0	176.5
(0.2 S* P.S. (0.1 (0.01	172.6 151.2 171.5 138.7 153.3 88.0	160.9 158.5 134.5	136.6 123.3 70.9	148.2 146.2 130.2	14.6.5 128.8 77.3
PG kgf/mm²	132.5 68.7	106.8	53.7	112.8	58.0
$ P.S. (0.2 wie (0.1 io zs (0.01	98.5 88 87.6 51.2	96.8 81.0	85.9 44.6	87.0 76.4	82.7 43.8
PG (f. ZF)	75.5 40.0	64.3	33.8	65.8	32.8
Ex10~2	21.1 . 19.6	20.3	18.7	21.2	19.3
$ Sl. 50mm # Sl. 250mm	9.0 5.0 4.2 2.0	9.0 5.2	6.0 2.6	8.5 5.0	4.0 1.4
f> V.d.B.	54 55	56	58	49	53
Drehung bei 10Ox Durchmesser	22 28	27	42	25	33
Drehqualität	A A	A	A	A	A
Biegungen bei 10mm Radius	8 10	13	14	b	9

Die Drähte aller drei Stahllegierungen zeigen eine "bemerkenswerte Erhöhung der Fließwiderstand-Charakteristik nach einer Wärmebehandlung von 42O⁰O und anschließender Abschreckung; die 0,2$ Prürbeanspruchung ist höher als die normalerweis« von Ölhärtung oder Tempern erreichte.

Die Ergebnisse, die mit den niedriglegierten Stählen erreicht werden, sind bedeutend besser als die von Kohlenstoffstahl. Eine mögliche Erklärung könnte sein, daß die Niedrigtemperatur-Wärmebehandlung unter Spannung einen Verlagerungs-Spernnechan.ismus (dislocatioqlocking mechanism) fördert, der den Zwischengitterplatzmechanismus von Kohlenstoff und Stickstoffatomen auslöst, und auf diese Art und Weise ähnliche Bedingungen wie bei der Zugalterung hervorruft. Beimengungen von Legierungselementen sowie Chrom, Silizium und/oder Vanadium fördern die Wechselwirkung zwischen Störungen und Legierungscarbiden, was ein weiteres Ansteigen des Fließwiderstandes zur Folge hat.

Legierungselemente, die einen Einfluß auf den Fließwiderstand haben könnten, sind in der Tabelle III zusammengestellt mit den Prozentbereichen, innerhalb deren der Einfluß besonders bedeutsam erscheint.

Die verschiedensten Abwandlungen können innerhalb des Bereiches der Erfindung gemacht werden. Z.B. ist es möglich, der Stange ein perlitisQhes Gefüge durch eine Wärmebehandlung zu geben, die ein kontrolliertes Abkühlen der Stange beinhaltet, wenn sie das

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ORiQJNAL INSPECTED

HeiBwalzwerk verläßt,

Tabelle III

Element	Gewichts-%
Kohlenstoff	, 0.30/1.00
Mangan	0.20/1.50
Silizium	0.10/4.00
Chrom	0.10/4.00
Schwefel	0.00/0.050
Phosphor	0.00/0.050
Molybdän	0.10/2.00
Kupfer	0.10/3.00
Nickel	0.10/5.00
Titan	0.10/2.00
Vanadium	0.00/2.00
Stickstoff	0.00/0.50
Niob	0.10/3.00

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Claims

Patentansprüche

1.' Verfahren zur Herstellung von niedriglegiertem Stahldraht aus einer niedriglegierten Stahlstange, gekennzeichnet durch eine Wärmebehandlung der Stange zur Erzielung einer Perlitstruktur, durch das Kaltziehen der Stange, zur Einleitung der Kaltverfestigung und zur Erhöhung der Zugfestigkeit, durch das Ziehen der vorgezogenen Stange durch eine Ziehmatrize, zur Verminderung des Drahtquerschnittes zwischen 10 und 40$, vorzugsweise 28$, durch die Erwärmung des die Matrize verlassenden Drahtes auf 300° Ms 45O⁰C, vorzugsweise 420⁰C, und das starke Abkühlen des Drahtes.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmebehandlung zur Erzielung der Perlitstruktur das Erhitzen über den AC,-Punkt hinaus, das Rückkühlen und Halten bei einer Temperatur zwischen 550° und 700⁰C, vorzugsweise 65O⁰C, und die anschließende Abkühlung an der Luft umfaßt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmebehandlung zur Herstellung des Perlitgefüges an der die Walzstraße verlassenden Stange durchgeführt wird.

4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der niedriglegierte Stahl, aus dem die Stange besteht,

in Gewichtsanteilen 0.30 bis 1_e00$ Kohlenstoff enthält und aus folgenden Elementen legierungsanteile in folgenden Anteilen ausgewählt werden? Ym 0.20 bis 1 .-50£, Si 0.10 bis 4.00$, ÖS©2ö/ÖAu2

Or O.1O bis 4.0OjS₇maximal.. S 0.050$, maximal, P 0.050$, Mo 0.10 bis 2.00#, Cu 0.10 bie 3.00#, Ni 0.10 Ms 5.00$, Ti 0.10 bis 2·ΟΟ#, maximal V 2.00#, maximal if 0.50# und Nb 0.10 bis 3.00$, der Heat iet Pe und Yerunreinigungen.

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