DE2846930A1

DE2846930A1 - Giess- und schweissbarer austenitischer manganstahl

Info

Publication number: DE2846930A1
Application number: DE19782846930
Authority: DE
Inventors: Nichtnennung Beantragt
Original assignee: Creusot Loire SA
Current assignee: C 3 F (cie Francaise De Forges Et Fonderies) Pute
Priority date: 1977-11-03
Filing date: 1978-10-27
Publication date: 1979-05-17
Also published as: BE871744A; GB2007257B; FR2407987A1; IT1108490B; DE2846930C2; AT372982B; FR2407987B1; GB2007257A; IT7869332A0; CH634601A5; ATA762178A

Description

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CREUSOT-LOIRE, Paris Frankreich

Gieß- und schweißbarer austenitischer Manganstahl

Die Erfindung bezieht sich auf eine Art von gieß- und schweißbarem austenitischen Manganstahl, der insbesondere beispielsweise für die Herstellung von Weichenherζstücken bestimmt ist.

Die Weichenherζstücke, die sehr hart

wiederholten Stoßen in Gleisanlagen, wie z. B. Weichen, unterworfene Bauteile sind, werden allgemein durch Gießen eines 12 bis 13 Gew.-% Mangan und 1,1 bis 1,2 Gew.-% Kohlenstoff enthaltenden austenitischen Manganstahls hergestellt.

Ein solcher Stahl weist die für diese Verwendung erforderlichen mechanischen Eigenschaften auf, doch gilt dies nur nach einer Abschreckbehandlung durch Abschrecken in Wasser nach einer 30minütigen Erhitzung auf 1080 ⁰C. Dieser Stahl erweist sich nämlich als äußerst empfindlich gegenüber einer Erhitzung auch nur kurzer Dauer auf Tem-

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peraturen unter 950 ⁰C. In diesem Temperaturbereich tritt nämlich eine äußerst rasche Ausscheidung des interkristallinen Karbids auf, die ihm eine sehr starke Sprödigkeit und eine praktisch völlig fehlende Stoßbeständigkeit verleiht. Diese Eigenart macht ihn im rohen Gußzustand sowie für jeden eine Vergütung bei niedriger Temperatur vorsehenden Vorgang,wie z. B. Biege-, Tiefzieh- oder Schweißvorgänge, unbrauchbar; alle diese Vorgänge erfordern eine spätere Regenerierung durch Abschrecken unter den oben angegebenen Bedingungen. Insbesondere ist das Auftragschweißen der im Betrieb beschädigten Schienenkerne oder -herzstücke mit einem solchen, üblicherweise zur Herstellung der Schienenkerne oder -herzstücke verwendeten Stahl an Ort und Stelle unmöglich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen gieß- und schweißbaren austenitischen Manganstahl zu entwickeln, der unter Beibehaltung der Endeigenschaften des üblicherweise verwendeten Stahls ermöglicht, daß diese Eigenschaften im rohen Gußzustand ohne Regenerierbehandlung durch Abschrecken erhalten werden, und der außerdem zur Ermögliehung der Auftragsschweißvorgänge schweißbar ist.

Gegenstand der Erfindung, womit diese Aufgabe gelöst wird, ist ein gieß- und schweißbarer austenitischer Manganstahl, der durch die Gewichtszusammensetzung aus

0,75 bis 0,9 % Kohlenstoff

^ 1 % Silizium

12,5 bis 15 % Mangan

1,0 bis 1,8 % Molybdän

Rest Eisen und übliche

Stahlverunreinigungen

gekennzeichnet ist.

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Vorzugsweise enthält der erfindungsgemäße Manganstahl 0,8 bis 0,9 % Kohlenstoff, £. 1 % Silizium, 13 bis 15 Mangan und 1,2 bis 1,8 % Molybdän.

Geeignete Zusammensetzungen dieses Manganstahls sind im einzelnen in der folgenden Tabelle aufgeführt

Tabelle

Bezeichnung	C %	Si %	Mn Uf /0	Mo %	Pe + Verunr. /ο
"Z 85" - 1	0,865	0,44	14,0	1,20	Rest
¹¹ - 2	0,815	0,80	12,6	1,28	!!
¹¹ - 3	0,84	0,49	13,4	1,27	It
»t - 2}	0,89	0,52	13,3	1,00	rt
ti _ 5	0,765	0,32	13,4	1,80	π
¹¹ - 6	0,775	0,27	14,0	1,26	I!
" - 7	0,89	0,51	13,0	1,80	t!

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Die Eigenschaften des erfindungsgemäßen Stahls, der im folgenden mit „Z 85" bezeichnet wird, werden anhand der folgenden, beispielsweise angegebenen Versuchsergebnisse im Vergleich mit denen eines üblichen, für die Herstellung der gegossenen Schienenkerne oder -herzstücke verwendeten Stahls bewertet, der im folgenden mit „Z 110" bezeichnet wird; wie oben angegeben, enthält ein solcher Stahl 12 bis 13 % Mangan und 1,1 bis 1,2 % Kohlenstoff.

1. Schlagzähigkeits-Versuche

Der Stahl „Ζ 85" gemäß der Erfindung weist im rohen Gußzustand eine Schlagzähigkeit von 190 t 20 J/cm² auf. Im Vergleich damit weist der übliche Stahl „Z 110" nach dem Abschrecken eine Schlagzähigkeit von 180 ί 30 J/cm³ auf, während seine Schlagzähigkeit im rohen Gußzustand unter 1 0 J/cm² liegt.

2. Schlagversuche mit vertikalem Fallblock

Dieser Versuch findet sich in den Vorschriften der „Societe Nationale des Chemins de Fer Fran^ais", die Schlagversuche auf uneingekerbten Stäben von 30 χ 30 mm Querschnitt mittels eines aus einer Höhe von 3 m fallenden vertikalen Fallblocks von 50 kg vorschreiben.

Kennzeichen der Annehmbarkeit ist die Abwesenheit eines Bruchs nach drei aufeinanderfolgenden Schlägen, und die gegebenenfalls an den Stäben im Lauf des Versuchs auftretenden Risse dürfen 10 mm nicht überschreiten.

Der Stahl „Z 85" gemäß der Erfindung genügte dieser Anforderung von drei Schlägen, und die beobachteten Risse

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bleiben unter 1 ram. Zum Vergleich genügt der übliche Stahl „Z 110" im abgeschreckten Zustand ebenfalls diesen Anforderungen; jedoch ist die Probe im rohen Gußzustand nach einem einzigen Schlag des von einer Höhe von 50 cm fallenden Fallblocks völlig zerbrochen.

3. Härte

Der Stahl „Z 85" gemäß der Erfindung hat im rohen Gußzustnd eine Brinell-Härte von 185 ί 5, die mit der Kugel von 5 mm unter einer Last von 750 kg gemessen wurde. Zum Vergleich zeigt der übliche Stahl „Z 110" im abgeschreckten Zustand gewöhnlich eine Brinell-Härte von 187 i 6.

4. Eignung zur Härtung durch Kaltverformung oder unter der Wirkung wiederholter Stöße

Der Stahl „Z 85" gemäß der Erfindung zeigt nach Kompression mit nacheinander wachsenden Kaltverformungsgraden von 5, 10 und 15 % Erhöhungen der Vickers-Härte von 54 bzw. 99 bzw. 152 gegenüber dem Ausgangszustand. Zum Vergleich zeigt der übliche Stahl „Z 110" im abgeschreckten Zustand und für die gleichen wachsenden Kaltverformungsgrade Erhöhungen der Vickers-Härte von 56, 87 und 120 gegenüber dem Ausgangszustand.

5. Eignung zum Gießen

Man stellte durch Gießen aus dem Stahl „Z 85" gemäß der Erfindung zwei Schienenabschnitte von Normalprofil von 50 kg und 80 cm länge her. Die zerstörungsfreien Untersuchungen zeigten eine sehr gute Beschaffenheit der Abschnitte und einen guten Gefügezustand des Metalls.

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Die Brinell-Härte dieser Abschnitte war im rohen Gußzustand; 189 + 2.

Alle vorangehenden Versuche zeigen, daß der Stahl „Z 85" gemäß der Erfindung im rohen Gußzustand in einem wenigstens gleichen und manchmal erhöhten Grad die mit dem üblichen Stahl „Z 110" im abgeschreckten Zustand erhaltenen mechanischen Eigenschaften aufweist.

6. Schweißbarkeit

Außerdem weist der Stahl „Z 85" gemäß der Erfindung Schweißexgenschaften auf₇ die für den üblichen Stahl „Z 110" nicht existieren. Es wurden Schweißversuche mit rohen Gußproben aus dem Stahl „Z 85" gemäß der Erfindung unter Verwendung entweder eines Schweißstabs der Zusammensetzung mit 0,6 bis 0,7 % C, 12 bis 14 % Mn und 0,25 % Si oder mit Stäben gleicher Zusammensetzung wie der des Stahls „Z 85" durch" geführt. Die erzeugten Schweißungen wurden nicht durch Abschrecken regeneriert. Die mikroskopische Untersuchung in der Schnittfläche der so hergestellten Schweißzonen zeigte weder Risse noch Fehler in der Schweißzone und eine heile Verbindungszone ohne Rißbildung zwischen dem Basismetall und dem Schweißauftrag.

Schlagzähigkeitsmessungen lieferten Werte von 195 ί 20 J/cm² im Basismetall in der Nähe der Abscheidung und von 162 ± 2 J/cm² in der Brückenverbindungszone auf dem Basismetall und der Abscheidung.

Die Härte des Basismetalls in der Nähe der Abscheidung war 244 Brinell und in der Verbindungszone zwischen dem Ba-

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sismetall und der Abscheidung 212 Brinell; das abgeschiedene Metall wies selbst eine Brinell-Härte von 221 auf.

Es ergibt sich aus diesen Versuchen, daß der Stahl „Z 85" gemäß der Erfindung zum Auftragen durch Schweißen ohne Regenerierung durch Abschrecken geeignet ist und daß die Eigenschaften der so erhaltenen geschweißten Einheiten denen des üblichen Stahls „Z 110" im abgeschreckten Zustand gleichwertig sind.

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Claims

BEETZ-LAMPRECHT-BEETZ Steinsdorfstr. 10 · D-8000 München 22 Telefon (089) 227201 - 227244 - 29 5910 Telex 5 22048 - Telegramm Allpatent München

310-28.891P

PA ΓΕΝΤΑΝ WALTE

Dipl.-Ing. R. BEETZ sen.

Dipl.-Ing. K, LAMPRECHT Dr.-Ing.R. BEETZ jr.

Rechtsanwalt Dipl.-Phys. Dr.jur.U. HEIDRICH Or.-Ing. W. TIMPE Dipl.-Ing. J. SIEGFRIED Priv.-Doz. Dipl.-Chem. Dr. rer. nat. W. SCHMITT-FUMIAN

27. Okt. 1978

Patentansprüche

!.Gieß- und schweißbarer austenitischer Manganstahl,

gekennzeichnet durch

die Gewichtszusammensetzung aus 0,75 bis 0,9 % Kohlenstoff, Zz. 1 % Silizium, 12,5 bis 15 % Mangan, 1,0 bis 1,8 % Molybdän, Rest Eisen oder übliche Stahlverunreinigungen.
2. Manganstahl nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet, daß er 0,8 bis 0,9 % Kohlenstoff, < 1 % Silizium, 13 bis 15 % Mangan und 1,2 bis 1,8 % Molybdän enthält.

31O-(77/87)-T-r-P

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ORIGINAL INSPECTED