DE2923532B1 - Verwendung eines ferritischen rostfreien Stahls fuer in geschweisstem Zustand ohne Waermenachbehandlung gegen interkristalline Korrosion bestaendige Gegenstaende - Google Patents
Verwendung eines ferritischen rostfreien Stahls fuer in geschweisstem Zustand ohne Waermenachbehandlung gegen interkristalline Korrosion bestaendige GegenstaendeInfo
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Description
Die Erfindung betrifft die Verwendung eines ferritisch rostfreien Stahls als Werkstoff zur Herstellung
von Gegenständen, die in geschweißtem Zustand ohne Wärmenachbehandlung gegen interkristalline Korrosion
beständig sein müssen, insbesondere geradlaufende oder kurvengängige Scharnierbandketten und
Rollenketten.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für den genannten Verwendungszweck einen rostfreien Stahl
vorzuschlagen, der hohe Festigkeit und Dehnung besitzt, ausreichend korrosionsbeständig und preiswert
herzustellen ist. Insbesondere soll der Stahl im kaltverformten
Zustand eine hohe Zugfestigkeit, 0,2-Grenze, Bruchdehnung und Zähigkeit aufweisen und
im geschweißten Zustand ohne Wärmenachbehandlung gegen interkristalline Korrosion beständig sein.
Des weiteren soll für bestimmte Anwendungszwecke auch eine hohe Dauerfestigkeit vorhanden sein.
Der deutsche Normstahl X 20 Cr 13 (Werkstoff Nr. 1.4021) mit 0,17 bis 0,22% C, 12 bis 14% Cr, bis
1,0% Si, bis 1,0% Mn, Rest Fe bedarf zur Erreichung einer Zugfestigkeit bis zu 1000 N/mm2 einer Vergütungsbehandlung.
Dieser Stahl mit perlitisch-martensitischem Gefüge oder ähnliche Stähle haben unbefriedigende
Dehnwerte sowie keine optimale Schweißbarkeit. Auch die Korrosionsbeständigkeit ist
nicht ausreichend.
Auch der ferritische Chromstahl, Werkstoff Nr. 1.4016 mit abgesenktem Kohlenstoff und auf 16 bis
18% erhöhtem Chromgehalt erfüllt nicht die Forderungen nach hoher Festigkeit und gleichzeitig hoher
Dehnung und Zähigkeit im kaltverformten Zustand. Bei höheren Kaltverformungsgraden von 10 bis 30%
tritt insbesondere ein steiler Abfall der Dehnung und Zähigkeit ein. Dieser Werkstoff ist außerdem nur bedingt
schweißbar.
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Auch die zur Zeit verarbeiteten perlitischen Qualitäten, Werkstoff Nr. 1.4000, 1.4006 oder 1.4512 haben
keine optimalen statischen und dynamischen Festigkeitswerte. Die Zugfestigkeit der mit 15 bis 25%
Verformungsgrad abgewalzten Bänder liegt in der Größenordnung von 650 bis 740 N/mm2. Höhere Festigkeitswerte
lassen sich nur auf Kosten der Dehnung und Zähigkeit erreichen. Dabei besteht die Gefahr,
daß bei nachfolgenden Arbeitsgängen, wie Schneiden, Prägen oder Rollen feine Anrisse an den Konturen
auftreten, die bei späterem betrieblichen Einsatz die Dauerbruchgefahr verstärken.
Zur Lösung der vorgenannten Aufgabe wird nun erfindungsgemäß die Verwendung eines Stahls mit
0,03 bis 0,06% Kohlenstoff
0 bis 1,0 % Silicium
0 bis 1,0 % Mangan
16 bis 17,5 % Chrom
0,8 bis 1,0 % Nickel
Rest Eisen und unvermeidbare Verunreinigungen im warmgewalzten, weichgeglühten und anschließend
kalt umgeformten Zustand für den eingangs genannten
Zweck vorgeschlagen.
Der erfindungsgemäß zu verwendende Stahl hat nach einer Kaltumformung mit einem Verformungsgrad von 18 bis 25% eine Mindestzugfestigkeit von
750 N/mm2, vorzugsweise 800 N/mm2, eine 0,2-Grenze über 600 N/mm2 bei einer Bruchdehnung von
mindestens 10%, Mit diesen Werten liegt er über denen vergleichbarer bekannter Stähle.
Der erfindungsgemäß zu verwendende ferritische rostfreie Stahl vorgenannter Zusammensetzung
zeichnet sich gegenüber den vorstehend als bekannt genannten Stahlqualitäten durch höhere Festigkeits-,
Dehn- und Zähigkeitswerte aus. Dabei ist er preiswerter als der austenitische 18/8 CrNi-Stahl, der neben
angemessener Festigkeit, Bruchdehnung, Zähigkeit auch die Forderungen nach Korrosionsbeständigkeit
und guter Schweißbarkeit erfüllt.
Darüber hinaus läßt sich der erfindungsgemäß zu verwendende Stahl nach dem Warmwalzen, Weichglühen
und anschließendem Kaltumformen mit Vorteil als Werkstoff zur Herstellung von Gegenständen
einsetzen, die in geschweißtem Zustand ohne Wärmenachbehandlung gegen interkristalline Korrosion
beständig sein müssen. In dieser Hinsicht ist er nur mit dem 18/8 CrNi-Stahl vergleichbar, der aber, wie
gesagt, auf Grund der höheren Legierungsgehalte teurer ist.
Der erfindungsgemäß zu verwendende Stahl ist überall dort besonders brauchbar, wo es neben guten
Festigkeits-, Dehn- und Zähigkeitseigenschaflen auch noch auf ausreichende Beständigkeit gegen interkristalline
Korrosion in geschweißtem Zustand ohne Wärmenachbehandlung ankommt. Auf Grund der
günstigen Kombination der genannten Eigenschaften eignet sich der erfindungsgemäß zu verwendende ferritische
rostfreie Stahl insbesondere als Werkstoff zur Herstellung von geradlaufenden oder kurvengängigen
Scharnierbandketten. Scharnierbandketten müssen einmal hohe Festigkeits-, Dehn- und Zähigkeitseigenschaften
im kaltverformten Zustand besitzen. Das Kaltwalzen ist dabei erforderlich, um den Rauhigkeitsgrad
zu verringern. Je glatter die Oberfläche ist, desto geringer sind die Reibwerte und damit der Verschleiß
in den Gelenken der Scharnierbänder sowie an den Gleitleisten bzw. Führungsschienen. Eine
glatte Oberfläche bewirkt auch ein besseres Korro-
sionsverhalten gegenüber einer stumpferen oder rauheren Ausführung. Der bekannte Werkstoff
X 22 CrNi 17 (Werkstoff Nr. 1.4057) hat nach dem Weichglühen bereits eine Naturfestigkeit von 750 bis
800 N/mm2. Beim Kaltwalzen steigt die Festigkeit schon in der Anfangsphase mit kleineren Verformungsgraden
von 5 bis 10% auf über 900 N/mm2, so daß anschließend immer nochmals weichgeglüht
werden mußte. Ein Nachteil beim Weichglühen ist das Ausscheiden von Chromkarbiden auf der Oberfläche,
welches beim Ausschneiden der Platinen den Verschleiß von Schnittstempel und Schnittplatte erheblich
verstärkt. Die geringe Kaltverformung wirkte sich auch noch nachteilig bei der engen Tolerierung der
Banddicke und auch auf die Oberflächenausführung (Rauhtiefe) aus. Die Scharniereinzelteile aus dem
Werkstoff 1.4057 wurden ausschließlich vergütet und anschließend mehrere Stunden nachbehandelt (trovaliert,
gebeizt und poliert), um die Oberfläche zu glätten. Die Rauhtiefen lagen in der Größenordnung von
ca. Ra = 20 μηι. Auch das Schweiß verhalten des
Werkstoffs 1.4057 ist nicht zufriedenstellend. Die Schweißstellen waren auf Grund der Lufthärtung
mehr oder weniger versprödet. Aus Sicherheitsgründen mußte daher eine nachträgliche Wärmebehandlung
vorgenommen werden. Dies verteuert nicht nur die Herstellung der Scharnierbänder, sondern beeinträchtigt
durch die bei der Wärmebehandlung auftretenden Chromkarbidausscheidungen die Korrosionsbeständigkeit.
Ein Vergleich der Festigkeits- und Dehnwerte des erfindungsgemäß zu verwendenden Stahls zu denen
des Vergleichsstahlwerkstoffs Nr. 1.4016 zeigt Fig. 1. Ein Vergleich der Dauerfestigkeit des erfindungsgemäß
zu verwendenden Stahls gegenüber der des bekannten Stahls 1.4021 in vergütetem Zustand bzw.
mit 0,9 b is 1,4% Nickel in weichgeglühtem kalt umgeformtem Zustand (DE-AS 2618305) zeigt Fig. 2.
Beide Schaubilder zeigen die Überlegenheit des erfindungsgemäß zu verwendenden ferritischen rostfreien
Stahls gegenüber bekannten Vergleichsstählen.
Da bei Scharnierbandketten an der Unterseite der Platten Führungsschuhe oder Niederhalter angeschweißt
werden müssen, um eine gute Führung zu gewährleisten, ist es wichtig, daß an diesen Schweiß-
stellen auch ohne Wärmenachbehandlung keine interkristalline Korrosion auftritt. Das Schweißverhalten
wurde an Proben ermittelt. Die Verbindung der Führungsschuhe bzw. des Niederhalters erfolgte nach
dem Preßschweißverfahren an zwei bzw. vier Punkten auf einer Widerstandsschweißmaschine. Mikroskopische
Gefügeuntersuchungen zeigen im Bereich der Schweißnaht und an den Ubergangszonen keine Ausscheidungen
oder nennenswerte Aushärtungen, die zu einer Versprödung mit Zähigkeitsabfall bzw. zu Korrosionsangriffen
führen könnten. Während Proben aus dem zum Vergleich herangezogenen bekannten Stählen 1.4000 und 1.4006 in geschweißtem Zustand
nur eine mittlere Drucklast von 10500 N aushielten, lag der Wert für eine Probe aus dem erfindungsgemäßen
Stahl bei 16500 N.
Das Korrosionsverhalten wurde in verschiedenen Medien untersucht und zum Vergleich der austenitische
Werkstoff 1.4310 herangezogen. Die Testergebnisse sind in der folgenden Tabelle zusammengestellt.
Medium
Ergebnis
Kupfer-Sulfattest
Wechseltauchversuch
in einer 5%igen NaCl-Lösung
in einer 5%igen NaCl-Lösung
sehr gut, kein Unterschied zum Vergleichsstahl
gut, ebenfalls kein Unterschied zum Vergleichsstahl
sehr gut, ebenfalls kein Unterschied zum Vergleichswerkstoff
Wechseltauchversuch
in einer 5%igen Schwefelsäure und 5%igen
Salpetersäure
in einer 5%igen Schwefelsäure und 5%igen
Salpetersäure
Die Prüfdauer betrug in allen Fällen fünf Tage. Die
durchgeführten Versuche zeigen, daß der erfindungsgemäß zu verwendende Stahl eine mit höherlegierten
Stählen durchaus vergleichbare Korrosionsbeständigkeit aufweist.
Der erfindungsgemäß zu verwendende Stahl eignet sich nicht nur für Scharnierbandketten, sondern auch
für andere Ketten, z.B. Rollenketten mit Anbauteilen
und für alle Gegenstände, die den vorgenannten Anforderungen hinsichtlich Festigkeit, Dehnung, Zähigkeit,
Schweißverhalten und Korrosionsbeständigkeit genügen müssen.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
Claims (3)
1. Verwendung eines ferritischen rostfreien Stahls bestehend aus
0,03 bis 0,06% Kohlenstoff 0 bis 1,0 % Silicium
0 bis 1,0 % Mangan
16 bis 17,5 % Chrom
0,8 bis 1,0 % Nickel
Rest Eisen und unvermeidbare Verunreinigungen,
der nach dem Warmwalzen weichgeglüht und anschließend kalt umgeformt ist und nach der Kaltumformung
mit einem Verformungsgrad von 18 bis 25 % eine Mindestzugfestigkeit von 750 N/ mm2, vorzugsweise 800 N/mm2, eine 0,2-Grenze
über 600 N/mm2 und eine Bruchdehnung von mindestens 10% besitzt, als Werkstoff zur Herstellung
von Gegenständen, die in geschweißtem Zustand ohne Wärmenachbehandlung gegen interkristalline
Korrosion beständig sein müssen.
2. Verwendung eines Stahls nach Anspruch 1 als Werkstoff zur Herstellung von geradlaufenden
oder kurvengängigen Scharnierbandketten.
3. Verwendung eines Stahls nach Anspruch 1 als Werkstoff zur Herstellung von Rollenketten.
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