-
Verfahren zur kontinuierlichen Wärme-
-
behandlung von Walzblech Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur
kontinuierlichen Wärmebehandlung von Kaltwalzblechen. Dadurch sollen diese Bleche
hervorragende kombinierte Streckfestigkeits- und Dehnungseigenschaften und damit
eine besondere Eignung für Zieh- bzw. Tiefziehbehandlungen und eine hohe Gleichmäßigkeit
dieser Eigenschaften über ihre gesamte Breite hinweg erhalten. Diese Eigenschaften
sind insbesondere bei in der Automobilindustrie zu verarbeitenden Blechen mit hoher
Streckfestigkeit erforderlich.
-
Zur Erzielung guter Streck-, Tiefzieh- und Dehnbarkeitseigenschaften
bei kaltgewalzten Blechen werden diese im allgemeinen in Bunden einer Rekristallisationsglühbehandlung
in einem Haubenofen unterzogen.
-
Diese Behandlung hat sich jedoch als kostspielig erwiesen, weil sie
langwierig und somit wenig leistungsfähig ist; darüberhinaus weisen die auf diese
Weise erzielten Ergebnisse ziemlich grosse Streuungen auf.
-
Zur Ausschaltung dieser Nachteile wurde seitens der Anmelderin bereits
vorgeschlagen, diese herkemmliche Glühbehandlung durch eine kontinuierliche l,rärmebehandlung
zu ersetzen, die im wesentlichen darin besteht, dass das Blech auf eine oberhalb
seiner Rekristallisationstemperatur liegende Temperatur erhitzt und anschliessend
das solcherart erhitzte Blech in ein im wesentlichen Siedetemperatur führendes Wasserbad
eingetaucht wird.
-
Die hierbei erzielten Ergebnisse erwiesen sich als sehr zufriedenstellend,
insbesondere bei Tiefziehblechen, Blechen mit hoher Streckfestigkeit und Blechen
mit hoher Zerreisfestigkeit und grossem Dehnungsvermcgen.
-
In bestimmten Fällen jedoch ist es nicht einfach, das Bad an allen
Stellen auf Siedetemperatur zu bringen und zu halten, denn es wurde festgestellt,
dass aufgrund der Form des Tauchbehälters, des Durchlaufs von Behandlungsgut sowie
des Vorhandenseins von Hilfseinrichtungen (Rollen, Leitungen für die Zufuhr kälteren
Wassers usw.) das Wasserbad Temperaturunterschiede von mehr als 25 0C aufweist,
wobei sicherlich zufriedenstellende, aber doch ungleichmässige Ergebnisse erzielbar
sind.
-
Aufgabe des erfindungsgemässen Verfahrens ist es, diesen Nachteil
der ungleichmässigen Siedetemperaturverteilung im Wasserbad auszuschalten und die
Kühlgeschwindigkeit zu erhen. Dieses letztgenannte Merkmal ist bei Flußstählen
von
besonderem Vorteil, denn je schneller der Kühlvorgang abläuft, umso kürzer kann
die Phase der Karbonitrierausscheidung sein, was sich in einer verbesserten Duktilität
und somit in einer erhalten Eignung für das Ziehen bzw.
-
Tiefziehen niederschlägt.
-
Bekanntlich eignet sich nämlich ein kontinuierlicher Glüht Zyklus,
wie er bei Weissblech üblich ist, nicht für Bleche in Zieh- bzw. Tiefziehqualität.
Eine derartige Glühbehandlung mit kontinuierlichem Ablauf umfasst die folgenden
vier Phasen: Erhitzen bis auf eine Temperatur von etwa 650 C, Halten und Homogenisierung
bei einer Temperatur von etwa 7000C, kontrollierte Abkühlung bis auf eine Temperaz
tur von ca. 4500C und schnelle Abkühlung bis auf Raumtemperatur. Insgesamt sind
die beiden Kühlphasen zu schnell, als dass Kohlenstoff und Stickstoff in der Form
von Karbonitriden ausgeschieden werden konnten. Der so erhaltene Stahl eignet sich
nicht für das Tief ziehen, da er zu hart und zu wenig formbar ist.
-
Seit langem ist es üblich, im Anschluss an eine kontinuierz liche
Glühbehandlung bzw. an eine Wärmebehandlung nach dem Verzinken das betreffende Blechmaterial
in einem Haubenofen einer Behandlung mit 3000C bis 4oo0c zur Kohlenstoffausscheit
dung zu unterziehen. Auf diese Weise werden Eigenschaften erzielt, welche den im
Wege des herkömmlichen Glühverfahrens in der Haube erhaltenen vergleichbar sind.
-
Es wurden bereits kontinuierliche Verfahren in Vorschlag gebracht,
welche diese beiden Behandlungsvorgänge in sich vereinigen, doch haben sich diese
aufgrund der zur Sichert stellung der vollständigen Ausscheidung des im Stahl vort
handenen Kohlenstoffs erforderlichen grossen Ofenlängen als zu aufwendig erwiesen.
-
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren, das auf den vorstehend
geschilderten Überlegungen basiert und eine zufriedenstellend gleichmässige Verteilung
der Eigenschaften der Bleche über ihre gesamte Breite hinweg sowie eine gute Formbarkeit
bei einer gleichzeitig annehmbaren Behandlungsdauer sicherstellt.
-
Erfindungsgemäss lässt sich nämlich gegenüber den bekannten Verfahren
die Behandlungsdauer merklich reduzieren.
-
Die Erfinder konnten eindeutig feststellen, dass bei Durchführung
der schnellen Abkühlung im Anschluss an die Rekristallisation in zwei Phasen unterschiedlicher
und angemessener Geschwindigkeit der nachfolgende Behandlungsvorgang zur Kohlenstoffausscheidung
in dem Sinne vereinfacht werden kann, dass die zu seiner Durchführung erforderliche
Zeit merklich verkürzt wird.
-
Eine weitere starke Verkürzung des Vorgangs zur Kohlenstoffausscheidung
(Überalterung) ist durch Unterteilung dieser Operation in zwei Phasen erzielbar.
Die Erfinder vermochten nämlich ausserdem festzustellen, dass es möglich ist, innerhalb
sehr kurzer Zeit eine Kohlenstoffausscheidung bei einer ersten Temperatur zu bewirken,
bis die Menge des noch in Lösung befindlichen Kohlenstoffs in etwa dem Gehalt entspricht,
bei welchem der Gleichgewichtszustand bei dieser Temperatur hergestellt ist. Zur
weiteren Verringerung des in Lösung befindlichen Kohlenstoffs ist es also zweßkmässig,
eine niedrigere zweite Temperatur anzuwenden, bei welcher der Gleichgewichtsgehalt
an gelöstem Kohlenstoff geringer ist.
-
Das erfindungsgemässe Verfahren mit Erhitzen des Blechs auf eine oberhalb
seiner Rekristallisationstemperatur liegende Temperatur und anschliessendem Abkühlen
desselben durch Eintauchen in ein Wasserbad mit einer Temperatur
von
mehr als 7500, vorzugsweise zwischen 800C und 1500C, wobei diese Abkühlung in zwei
aufeinanderfolgenden Phasen abläuft, ist im wesentlichen dadurch gekennzeichnet,
dass in der ersten Phase die Geschwindigkeit der Blechabkühlung im Wasserbad zwischen
25°C pro Sekunde und 1800C pro Sekunde, vorzugsweise zwischen 35°C pro Sekunde und
150°C pro Sekunde, beträgt, bis das Blech eine Temperatur zwischen 200°C und 425°C
erreicht hat, wobei das Produkt der Abkühlgeschwindigkeit in Grad Celsius pro Sekunde
(v) mal Dicke in Millimeter (e) auf einem Wert gehalten wird, der grösser ist als
25 d.h.
-
[(v x e)l > 25] und vorzugsweise grösser als 35 (d.h.
-
[(v x e)1 > 35]; und dass in der zweiten Phase die Geschwindigkeit
der Blechabkühlung im Wasserbad zwischen 90 C pro Sekunde und 50000, vorzugsweise
zwischen 150°C pro Sekunde und 45000 pro Sekunde, beträgt, wobei das Produkt der
Abkühlgeschwindigkeit in Grad Celsius pro Sekunde (v) mal Dicke in Millimeter (e)
auf einem Wert gehalten wird, der grösser ist als oder gleich 75 d.h. [(v x e)2
> 75] und vorzugsweise 95 d.h.g(v x e)2 > 95.
-
Vorzugsweise weist das Wasserbad, in welches das Blech eingetaucht
wird, eine besonders gleichmässige Beschaffenheit, besonders hinsichtlich der Temperaturverteilung,
auf.
-
Nach einer ersten Abwandlung des erfindungsgemässen Verfahrens wird
der Wert des Produktes aus Abkthlgeschwindigkeit in Grad Celsius pro Sekunde (v)
mal Dicke in MilliZ meter (e) während der ersten Phase dadurch erhalten, dass der
Oxydationszustand der Blechoberfläche am Badeintritt bzw. die Temperatur oder die
Zusammensetzung des Bades reguliert wird.
-
Nach einer zweiten Abwandlung des erfindungsgemässen Verfahrens beträgt
der Wert des Verhältnisses zwischen dem Produkt (v x e)2 aus Kühlgeschwindigkeit
mal Dicke während der zweiten Phase und dem Produkt (v x e)1 der gleichen Parameter
während der ersten Phase, d.h. des Verhältnisses (v x e)2 / (v x e)l,zwischen 1.5
und 5 und vorzugsweise zwischen 2 und 4.
-
Das Aufheizen erfolgt zweckmässigerweise in einem oxydationsfreien
bzw. oxydationsschwachen DirektSeuerungsofen.
-
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird das durch Eintauchen
in ein Warmwasserbad gekühlte Blech einer Vergütungs- oder Überalterungsbehandlung
unterzogen.
-
In einer besonders zweckmässigen Anwendung des erfindungsgemässen
Verfahrens besteht das Behandlungsgut aus hochfestem Stahl.
-
Eine weitere Abwandlung der Erfindung sieht vor, das Blech nach dem
Aufheizen bis über seine Rekristallisationstemperatur auf einer Temperatur zwischen
7000C und 10000C, vorzugsweise zwischen 7500C und 960°CJ zu halten.
-
Erfindungsgemäss erfolgt das Eintauchen des Blechs in ein Warmwasserbad
auf die Dauer von mehr als 5 Sekunden in der Weise, dass das Blech eine zwischen
800C und 1500C liegende Temperatur erreicht.
-
Ebenfalls wird erfindungsgemäss das Blech nach dem Verlassen des Wasserbades
auf die Dauer von länger als 15 Sekunden erneut auf eine Temperatur zwischen 2000C
und 5250C erhitzt.
-
In einem weiteren besonders vorteilhaften Fall der Anwendung des erfindungsgemässen
Verfahrens besteht das Behandlungsgut aus Weichstahl für Ziehverarbeitung.
-
nach dem Erwärmen des Blechs bis über seine Rekristallisationstemperatur
hinaus wird dieses zweckmäßigerweise auf einer Temperatur unterhalb 840QC, vorzugsweise
unterhalb 780°C, gehalten.
-
Das durch Eintauchen in ein Wasserbad gekühlte Blech wird erfindungsgemäss
zweckmäßigerweise einer Vergütungs- oder Überalterungsbehandlung unterzogen, welche
darin besteht, dass das Blech auf eine zwischen 275°C und 525°C vorzugsweise zwischen
380°C und 490°C, liegende Temperatur auf die Dauer voL 30 bi 250 Sekunden, vorzugsweise
40 bis 180 Sekunden, erwärmt wird, was die Formbarkeit des Werkstoffs erhöht lach
einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens beträgt
die Verweilzeit t (Sekunden) bei Vergütungs- bzw. Überalterungstemperatur T (°C)
mindestenc: t = 94500 - 180.
-
Desweiteren ist erfindungsgemäss vorgesehen, dass im Zuge oder nach
der Vergütungs- bzw. Übera-lterungsbehandlung eine langsame Abkühlung bis auf eine
Temperatur unterhalb 40000, vorzugsweise unterhalb 350°C, vorgenommen wird, bevor
die Endkühlphase beginnt.
-
Es kann von Vorteil sein, die Vergütungs- bzw. Überalterungsbehandlung
in zwei Phasen ablaufen zu lassen, wobei für die erste Phase eine Temperatur zwischen
400°C und 500°C und für die zweite Phase eine solche von 300°C bis 400°C gewählt
wird und diese beiden Phasen durch eine schnelle Abkühlung voneinander getrennt
sind.
-
Erfolgt die Vergütungs- bzw. Überalterungsbehandlung in zwei Phasen
mit dazwischenliegender schneller Abkühlung, so kann die letztere in Form einer
Abschreckung in einem Wasserbad mit einer Temperatur von 600C oder höhere vorzugsweise
800C oder darüber, vorgenommen werden.
-
In eben diesem Falle der Durchführung der Vergütungs-bzw. überalterungsbehandlung
in zwei Phasen mit zwischengeschalteter schneller Abkühlung beträgt die Dauer der
ersten Phase 10 Sekunden ober mehr, vorzugsweise 20 Sekunden oder darüber, und die
der zweiten Phase 15 Sekunden oder mehr , vorzugsweise 20 Sekunden oder mehr.
-
Erfindungsgemäss ist die Zusammensetzung des zu behandelnden Stahls
wie folgt: C 4 0.15 % vorzugsweise 4 0.10 % Mn 4 0.60 % vorzugsweise # 0.50 % Si
4 0.020 %.
-
Erfindungsgemäss ist darüberhinaus die Zugabe von Bor in einer Menge
von 0.001 % bis 0.050 % vorgesehen.
-
Erfindungsgemäss müssen die Mengenanteile an Bor und Stickstoff im
Stahl den folgenden Anforderungen entsprechen: %B = K % N wobei: B = Bor N = Stickstoff
k = ein Koeffizient zwischen 1 und 5.
-
Die Erfinder vermochten nämlich festzustellen, dass die Anwendung
des erfindungsgemässen Zyklus auf einen solchen Stahl ein Produkt ergibt, das keinerlei
Alterungstendenz aufweist.
-
Nach einer vorteilhaften Abwandlung des erfindungsgemässen Verfahrens
wird im Anschluss an die Vergütungs- bzw. Überalterungsbehandlung das Blech langsam
mit an sich bekannten Mitteln wie beispielsweise Aufblasen von Atmosphärengas, Wassermantel
usw. bis auf Raumtemperatur abgekühlt.
-
Eine weitere Abwandlung des erfindungsgemässen Verfahrens sieht vor,
das Blech nach dem Vergütungs- bzw. Überalterungsprozess durch Abschrecken in einem
Wasserbad mit einer Temperatur von 600C oder darüber, vorzugsweise 800C oder mehr,
abzukühlen.
-
Gemäss einer weiteren Abwandlung des erfindungsgemässen Verfahrens
folgt auf das letzte Bad oder in diesem selbst eine Oberflächenbehandlung wie Beizen,
Spülen, Passivieren, metallische oder nichtmetallische Beschichtung (Phosphatierung).
-
Im Rahmen einer weiteren Ausgestaltung ist darüberhinaus erg findungsgemäss
noch vorgesehen, dass die verschiedenen Wasserbäder miteinander in Verbindung stehen,
beispielsweise insofern, als Wasser entgegen der Bandlaufrichtung von einem Behälter
zum anderen gelangt.
-
Die aus den verschiedenen Bädern entweichenden Dämpfe werden erfindungsgemäss
zweckmässigerweise in einem gemeinsamen Kondensator rückkondensiertw wobei das Kondensationswasser
vorteilhafterweise zur abschliessenden Spülung dient.
-
Die beigefügten drei Figuren sollen in einer lediglich beispielhaften
Form ohne jede einschränkende Bedeutung die erfindungsgemäss gebotenen Möglichkeiten
aufzeigen;
Fig. 1 zeigt die Veränderung der Bruchlast in Abhängigkeit
vom Abstand zur Achse eines Blechs, das dem vorbeschriebenen Verfahren unterworfen
wurde, bei verschiedenen Abschreckbadtemperaturen.
-
In Fig. 2 ist die Dehnungsänderung in Abhängigkeit von der Streckgrenze
und der Bruchlast einerseits von dem vorbeschriebenen Verfahren und andererseits
herkömmlichen Verfahren ausgesetzten Blechen bei verschiedenen Abschreckbadtemperaturen
aufgezeigt.
-
Fig. 5 veranschaulicht die änderung der Beizzeit in Abhängigkeit von
der Pbschreckbadtemperatur für ein nach dem vorbeschriebenen Verfahren behandeltes
Blech.
-
Für die Erstellung von Fig. 1 wurden kaltgewalzte Bleche mit 0.06
% C, 0.6 % Mn und 0.2 % Si unter Schutzgas bis auf eine Temperatur von 8000C erhitzt.
Diese Bleche wurden auf die Dauer von 1 Minute auf dieser Temperatur gehalten, anschliessend
einer Abschreckbehandlung in Bädern aus destilliertem Wasser mit verschiedenen Temperaturen
(400C, 500C, 600C, 70°C, 800C, 900C> 980C) unterzogen; hierauf folgte die Entnahme
von Proben von einer Seite zur anderen über die Blechbreite hinweg und schliesslich
nach Durchführung eines Zugversuchs an diesen die Auftragung der Bruchlast (Rr =
kg/mm²) auf der Ordinate und des Achsabstandes (mm) der Bleche auf der Abszisse.
-
Es wurde festgestellt, dass bei Temperaturen von 400C, 500C und 600C
eine sehr grosse Ungleichmässigkeit in der Bruchlast über die gesamte Breite der
Bleche hinweg vorhanden war.
-
Andererseits tritt bei Temperaturen von 800C, 90°C und 98°C an die
Stelle dieser Ungleichmässigkeit eine immer deutlicher ausgeprägte GleichfdrmigReit.
-
Für die Erstellung von Fig. 2 wurden unter Verwendung des gleichen
Stahls die gleichen Versuche wie für Fig. 1 durchgeführt und wurde ein Diagramm
aufgezeichnet, bei dem auf der Ordinate die Dehnung (A ,o'o) der verschiedenen Prüflinge
und auf der Abszisse die Streckgrenze (E, kg/mm2) einerseits und die Bruchlast (R,
kg/ mm2) andererseits aufgetragen wurden.
-
In dieser Figur bezeichnet die schraffierte Zone 1 den Bereich A (E)
derjenigen Streckfestigkeits- und Bruchdehungswerte, die nach herkcmmlichen Verfahren
ohne weiteres realisierbar sind, sofern nur genügend Legierungselemente im Stahl
vorhanden sind, während die schraffierte Zone 2 den Bereich A (R) der nach herkömmlichen
Verfahren ebenfalls realisierbaren Bruchlast- und Bruchdehnungswerte darstellt.
-
Es ist festzustellen, dass abgesehen von der breiten Streuung der
Ergebnisse bezüglich der die Temperaturen 400C und 60°C darstellenden Punkte das
allgemeine Dehnungsniveau weniger gut ist als bei den schraffiert veranschaulichten
herkömmlichen Verfahren.
-
Bei einer Temperatur von 80°C ist due Streuung geringer und erreicht
das Dehnungsniveau quasi die Werte der konventionellen Verfahren.
-
Bei einer Temperatur von 90 C und darüber ist die Streuung noch geringer,
vor allem hinsichtlich der Kombination von Dehnung und Streckgrenze, wobei das Dehnungsniveau
deutlich besser als bei den herkdmmlichen Verfahren ist. Was die
Kombination
aus Dehnung und Bruchlast angeht so wäre das Ergebnis noch besser, wenn beispielsweise
ein Stahl mit hdherem Mangangehalt gewählt würde.
-
Die in Fig. 3 dargestellten Ergebnisse beziehen sich auf 0.88 mm dicke
Weichstahlbleche, die unter Schutzgas auf 8000C erhitzt und 1 Minute lang auf dieser
Temperatur gehalten wurden. Die Bleche wurden sodann in einem destillierten Wasserbad
mit unterschiedlichen Temperaturen (von 150C bis 980C) ohne Luftdurchtritt abgeschreckt.
Am Auslauf der Bäder wurden diejenigen Proben entnommen, die eine leichte Oxydation
erkennen liessen: es wurde diejenige Zeit gemessen, die erforderlich war, um die
Entzunderung derselben in einer Lösung aus 1 Gramm HC1 auf 1 1 Wasser sowie mit
einer Temperatur von 200C zu bewirken.
-
Es wurde diese sehr wenig wirkungsvolle Beizlösung in voller Absicht
gewählt, um die erforderlichen Verweilzeiten genau festlegen zu können.
-
Es wurde das Diagramm erstellt, bei dem auf der Ordinate die Entzunderungszeiten
(Sekunden) und auf der Abszisse die Temperatur des Bades aus destilliertem Wasser,
in dem die Abkühlung der Bleche vorgenommen wurde, aufgetragen.
-
Es wurde festgestellt, dass die Entzunderungszeit bei Abschreckbadtemperaturen
von 750C und darüber sehr stark abnahm.
-
Das nachstehende Anwendungsbeispiel dient ebenfalls lediglich der
Veranschaulichung ohne jede einschränkende Bedeutung:
Weichstahl-Ziehblech
Im Stahlwerk wurde in üblicher Weise ein 17 t Block aus unberuhigtem Stahl hergestellt,
der zu einer Bramme abgewalzt und anschliessend einer Warmwalzbehandlung entsprechend
den folgenden Daten unterzogen wurde: Temperatur am Ende des Warmwalzprozesses:
88500 =Aufwickeltemperatur: 620°C - Fertigdicke: 2.5 mm.
-
Die Zusammensetzung des soleherart erhaltenen Produktes ist in % wie
folgt: C = O.o28; Mn = 0.240; Si = 0.004; P = 0.009; S = 0.011; Al = Das zum Bund
gehaspelte Blech- bzw. Bandmaterial wurde anschliessend in Salzsäure entzundert
und schliesslich mit einer Abnahme von 60 % bis auf 1 mm Enddicke kaltgewalzt.
-
Vom Kaltband wurden Proben entnommen und wie nachstehend aufgeführt
behandelt Herkdmmliche Behandlung Bund glühen im Wege eines herkdmmlichen Verfahrens
in einem Haubenofen mit 12 Stunden Verweilzeit bei 7000C. Kaltnachwalzen mit 1 %
Abnahme.
-
Zyklus A: Erhitzen auf 800°C innerhalb von 40 Sekunden Halten der
Temperatur von 800°C auf die Dauer von 40 Sekunden Abkühlung mit einer konstanten
Geschwindigkeit von 200C/Sek. bei v x e = 20 (Eintauchen in ein Wasserbad mit einer
Temperatur von 90°C) Nachwärmung auf 45000 in 15 Sekunden
Halten
der Temperatur von 4500C auf die Dauer von 45 Sekunden Abkühlung in Luft bis auf
70°C auf die Dauer von 45 Sekunden Kaltnachwalzen: 1 Zyklus B: Erwärmen bis auf
750°C in 30 Sekunden Halten der Temperatur von 700°C - 750°C auf die Dauer von 40
Sekunden Abkühlung mit einer konstanten Geschwindigkeit von 50°C/Sek., sodann von
60 C/Sek. bis auf 90°C bei (v x e)1 = 45 und (v x e)2 = 60 (Eintauchen in ein Wasserbad
von 90 C) Nachwärmen bis auf 4500C in 15 Sekunden Halten der Temperatur von 450°C
auf die Dauer von 45 Sekunden Abkühlung in Luft bis auf 70°C innerhalb von 45 Sek.
-
Kaltnachwalzen: 1 Die Zyklen C bis I haben als erste Behandlungsphase
das Erwärmen, die Rekristallisation und die schnelle Abkühlung gemeinsam und unterscheiden
sich lediglich durch die dberalterungsphase.
-
Gemeinsame Phase für die Zyklen C bis I: - Erwärmen bis auf 700°C
in 25 Sekunden - Vorhalten einer Temperatur von 720 bis 6800C auf die Dauer von
50 Sekunden - schnelle Abkühlung in einem Bad mit 85°C in 2 Phasen: 1) mit einer
Geschwindigkeit von 550C/Sekunde bis auf 240°C T(v x e)l = 55)] 2) mit einer Geschwindigkeit
von 1500C/Sekunde von 240 C bis auf 850C E(v x e)2 = 150] [(v x x e)2 / (v x e)1
= 2-7)
Zyklus C: Erste Phase wie vorbeschrieben, anschliessend:
Nachwärmen auf 25000 in 10 Sekunden (niedriger als erfindungsgemäss: 2750C) Halten
dieser Temperatur auf die Dauer von 150 Sekunden abschliessendes Abkühlen in Luft
bis auf 700C in 25 Sekunden Kaltnachwalzen: 1 % Zyklen D: Erste Phase wie vorbeschrieben,
anschliessend: Nachwärmen auf 300°C in 10 Sekunden D1 Halten dieser Temperatur auf
die Dauer von 120 Sekunden D2 Halten dieser Temperatur auf die Dauer von 180 Sekunden
abschliessendes Abkühlen in Luft bis auf 700c in 30 Sekunden Kaltnachwalzen: 1 ffi
Zyklen E: Erste Phase wie vorbeschrieben, anschliessend: Nachwärmen auf 350°C in
12 Sekunden El Halten dieser Temperatur auf die Dauer von Sekunden E2 Halten dieser
Temperatur auf die Dauer von 120 Sekunden abschliessendes Abkühlen in Luft bis auf
700C in 35 Sekunden Kaltnachwal zen: 1 % Zyklen F: Erste Phase wie vorbeschrieben,
anschliessend: Nachwärmen auf 4000C in 14 Sekunden F1 Halten dieser Temperatur auf
die Dauer von 30 Sekunden F2 Halten dieser Temperatur auf die Dauer von 60 Sekunden
F3 Halten dieser Temperatur auf die Dauer von 90 Sekunden
abschliessendes
Abkühlen in Luft bis auf 7000 in 40 Sekunden Kaltnachwalzen: 1 Zyklen G: Erste Phase
wie vorbeschrieben, anschliessend Nachwärmen auf 4500C in 15 Sekunden G1 Halten
dieser Temperatur auf die Dauer von 20 Sekunden G2 Halten dieser Temperatur auf
die Dauer von 60 Sekunden G5 Halten dieser Temperatur auf die Dauer von 90 Sekunden
abschliessendes Abkühlen in Luft bis auf 70°C in 45 Sekunden Kaltnachwalzen: 1 »
Zyklen H; Erste Phase wie vorbeschrieben, anschliessend Erwärmung auf 500°C in 18
Sekunden Hl Halten dieser Temperatur auf die Dauer von 30 Sekunden H2 Halten dieser
Temperatur auf die Dauer von 4Q Sekunden H3 Halten dieser Temperatur auf die Dauer
von 6Q Sekunden H4 Halten dieser Temperatur auf die Dauer von 120 Sekunden Abkühlung
in Luft bis auf 7000 in 50 Sekunden Kaltnachwalzen; 1 % Zyklen I: Erste Phase wie
vorbeschrieben, anschliessend: Nachwärmen auf 450°C in 15 Sekunden Halten dieser
Temperatur von 450°C auf die Dauer von 40 Sekunden
I1 Abkühlung
in Luft I2 Abkühlung in einem Bad mit einer Temperatur von 85°C I3 Abkühlung bis
auf 300°C in 20 Sekunden, sodann Abkühlung im Bad mit 85°C I4 Abkühlung in einem
Bad mit 100°C, das Netzmittel enthält, bis auf 350°C Halten dieser Temperatur von
350°C auf die Dauer von 30 Sekunden Abkühlung in einem Bad mit 70 C.
-
Tabellarische Aufstellung der Eigenschaften
| Prof. Streck- Bruch- Dehnung % Anisotro- Stufe nach |
| Zyklus Erichsen grenze last Basis piezahl Alterung |
| (mm) kg/mm² kg/mm² |
| 50 mm 100°C x 1H |
| Herkömm- |
| liches 11,3 20,0 30,0 43,0 1,15 9,0 |
| Glühen |
| Zyklus A 11,2 24,4 34,1 39,5 1,33 4,4 |
| Zyklus B 11,3 22,9 33,5 40,0 1,37 2,8 |
| Zyklus C 10,7 30,1 37,5 36,1 1,35 4,3 |
| Zyklen D |
| D1 10,8 23,4 34,0 39,0 1,34 3,4 |
| * D2 11,0 22,4 32,7 41,0 1,33 2,0 |
| Zyklen E |
| E1 10,8 23,1 33,5 40,0 1,37 4,2 |
| * E2 11,0 22,3 32,6 41,4 1,36 1,8 |
| Zyklen F |
| F1 10,8 23,0 33,4 40,0 1,31 3,7 |
| * F2 11,0 22,0 32,6 41,6 1,34 1,9 |
| * F3 11,2 21,4 32,1 43,4 1,32 1,4 |
| Zyklen G |
| G1 10,9 22,7 32,8 40,5 1,36 2,8 |
| * G2 11,1 21,8 32,4 44,2 1,30 2,0 |
| * G3 11,4 21,0 31,6 46,4 1,38 1,2 |
| Zyklen H |
| * H1 11,2 21,8 32,3 45,2 1,33 2,0 |
| * H2 11,2 21,7 32,6 44,0 1,32 2,2 |
| * H3 11,1 22,0 32,8 44,0 1,35 2,2 |
| * H3 11,0 22,4 32,8 43,1 1,34 2,4 |
| Zyklen I |
| * I1 11,1 21,8 32,3 43,1 1,38 2,0 |
| * I2 11,0 21,9 32,7 42,4 1,39 2,2 |
| * I3 11,1 21,7 32,5 44,2 1,32 2,0 |
| * I3 11,4 20,9 31,9 47,0 1,34 1,5 |
* Erfindungsgemäß
Es ist festzustellen, dass die Eigenschaften
nur wenig mit der Rekristallisationstemperatur schwanken, wenngleich hier hinsichtlich
der Bruchdehnung bei einer Rekristallisation mit einer relativ niedrigen Temperatur
(650°C - 78O0C) ein Vorteil gegeben scheint.
-
Der Vergleich zwischen den Zyklen A und B einerseits und den erfindungsgemässen
Zyklen (D2, E2, F2, F3, G2, G3, HI, H2, H3, H4, II, I2s I), I4) lässt sehr wohl
den Vorteil der schnellen Abkühlung in zwei Phasen, wobei die Geschwindigkeit der
ersten Phase (v x e) grösser ist als 25 und die der zweiten Phase (v x e)2 grösser
als 75, erkennen.
-
Ausserdem hat die Überalterungsbehandlung eine grosse Bedeutung und
zeigt der Vergleich der Zyklen C bis H: 1) dass die Überalterungstemperatur 275°C
betragen oder höher sein muss.
-
2) dass gute Eigenschaften, d.h. vor allem eine Bruchdehnung von 41
ffi oder besser, bei den Zyklen D2, E2, F2, F3, G2, G3, H1, H2, H3, H3 dann erzielt
werden, wenn die Haltezeit (in Sekunden) für die Überalterungstemperatur gleich
ist oder grösser als 94,500- 180 T wobei T die Überalterungstemperatur in OC ist
(siehe Fig 4).
-
Andererseits und vor allem bei den hohen überalterungs temperaturen
besteht kein Grund zu einer übermässigen Verlängerung dieser Haltezeit, da in diesem
Fall eine grosse Kohlenstoffmenge in Lösung bleibt. was der Vergleich zwischen Zyklus
H4 und Zyklus Hl klar und deutlich zeigt.
-
Schliesslich lässt ein Vergleich der Zyklen I mit den Zyklen G erkennen,
dass die Möglichkeit zur Verkürzung der Endabkühlung besteht unter der Bedingung,
dass diese nicht bei einer zu hohen Temperatur eingeleitet wird. Idealerweise wird
die Überalterungsbehandlung in zwei Phasen abgewickelt, damit nur derjenige Kohlenstoff
in Lösung gehalten wird, welcher dem Gleichgewicht bei der niedrigsten der gewählten
Temperaturen entspricht.
-
In Fig. 4 sind auf der Abszisse die Haltezeiten für die Uberalterungstemperatur
und auf der Ordinate die Uberalterungstemperatur als solche aufgetragen.
-
Die als nicht zufriedenstellend anzusehenden Ergebnisse sind durch
Kreuze und die zufriedenstellenden Resultate durch Punkte bezeichnet.
-
Die voll durchgezogene Kurve stellt die Haltezeitdauer (in Sekunden)
für die Überalterungstemperatur entsprechend dem Verhältnis t = 94.OO - 180 T dar.
-
Generell wäre zu bemerken, dass alle Resultate oberhalb dieser Kurve
als annehmbar zu gelten haben und dass andererseits die Zonen zwischen den Schraffierungen
dem Rahmen der Erfindung, d.h. Temperaturen zwischen 275 0C und 52500, entsprechen.
-
Man beachte, dass alle Punkte in Fig. 4 sich auf eine Endabkühlung
in Luft (Zyklen C bis H) beziehen.
-
PATENTANSPRÜCHE
L e e r s e i t e