DE2936308A1

DE2936308A1 - Prodn. of stainless steel spring of excellent fatigue strength - involves cold-rolling austenitic stainless steel contg. manganese, nickel, chromium, aluminium molybdenum and copper

Info

Publication number: DE2936308A1
Application number: DE19792936308
Authority: DE
Inventors: Kyohiko Nohara; Nobuo Funabashi Ohashi; Yutaka Ichihara Ono; Junichi Chiba Shimomura
Original assignee: Kawasaki Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 1979-09-07
Filing date: 1979-09-07
Publication date: 1981-03-19

Abstract

Austenitic stainless steel consisting by wt. of C 0.04-0.20%, Si 1.0-2.5%, Mn 0.5-2.0%, Ni 6.0-14.0%, Cr 13.0-20.0%, N 0.10%, additional Al 1.5%, Mo 2.0% and Cu 3.0%, and the balance Fe with incidental impurities is cold-rolled such that annealing treatment before the final cold working is performed at 200-1150 degrees C except for 440 550-750 degrees C and if required followed by further tempering treatment at 200-550 degrees C, to obtain Vicker's hardness Hv 500-650. Provides spring materials for switches or relay of various electrical machines and appts. The spring material has increased Si content.

Description

Beschreibung description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen von Federn aus austenitischem nichtrostenden Stahl mit hoher mechanischer Festigkeit und Ermüdungsfestigkeit der im Oberbegriff von Anspruch 1 erläuternden Art.The invention relates to a method of manufacturing springs Made of austenitic stainless steel with high mechanical strength and fatigue strength of the type explained in the preamble of claim 1.

Bisher wurden als Federwerkstoffe für die verschiedensten Schalter und Relais von Fernmeldeeinrichtungen, für Meßinstrumente und elektrische Instrumente, Bauteile oder elektronische Teile, Beryllium-Kupfer-Legierungen, Phosphor-Bronze, Nickel-Silber-Legierungen und ähnliche Werkstoffe verwendet. Neuerdings sind auch dünne Blatt- oder Drahtfedern, die anstatt aus diesen Materialien aus nichtrostendem Stahl gefertigt wurden, der preiswert ist, eine hohe Festigkeit und einen hohen Feder-Grenzwert aufweist, gut auf Biegung beanspruchbar ist und eine hervorragende Korrosionsfestigkeit besitzt, weit verbreitet.So far, as spring materials for a wide variety of switches and relays of telecommunications equipment, for measuring instruments and electrical instruments, Components or electronic parts, beryllium copper alloys, phosphor bronze, Nickel-silver alloys and similar materials are used. Lately are too thin leaf or wire springs made of stainless steel instead of these materials Steel that is inexpensive, high strength and high Has spring limit value, can withstand bending well and is excellent Possessing corrosion resistance, widely used.

Weiterhin findet nichtrostender Stahl als Federwerkstoff auch immer größere Verwendung bei dünnen Blattfedern auBen an den verschiedensten Fahrzeugen, Federn an Bremsschuhen, Radverkleidungen, Spiralfedern zum Zurückziehen des Gurtes in Personenkraftwagen usw.Stainless steel is also always used as a spring material greater use with thin leaf springs on the outside of a wide variety of vehicles, Springs on brake shoes, wheel covers, spiral springs for retracting the belt in passenger cars, etc.

Als nichtrostende Stähle für diese Verwendungszwecke werden metastabile austenitische nichtrostende Stähle, vertreten durch SUS 301 (nach der japanischen Industrienorm, die der AISI 301 usw. in der vorliegenden Erfindung entspricht), und ausscheidungshärtbare austenitische nichtrostende Stähle, vertreten durch 17-7 PH (SUS 631) erwähnt. In der Beschreibung werden diese Stähle nachfolgend vereinfacht als austenitische nichtrostende Stähle bezeichnet.As stainless steels for these uses are metastable Austenitic stainless steels, represented by SUS 301 (after the Japanese Industry standard corresponding to AISI 301 etc. in the present invention), and precipitation hardenable austenitic stainless steels represented by 17-7 PH (SUS 631) mentioned. These steels are simplified in the description below referred to as austenitic stainless steels.

Die metastabilen austenitischen nichtrostenden Stähle, wie SUS 301 und ähnliche, härten schon beträchtlich durch die Ausbildung von Martensit, wenn sie nur einer Kaltbearbeitung unterzogen werden, jedoch kann eine weitere Steigerung der Härte erreicht werden, wenn der Kaltbearbeitung eine Temperbehandlung bei ca. 200 - 500°C folgt. Auf der anderen Seite erhalten die aushärtbaren nichtrostenden Stähle, wie z.B. SUS 631 und ähnliche, die gewünschte höhere Festigkeit und Bearbeitbarkeit, wenn sie einer Aushärtung bei etwa 400 - 600°C nach dem Kaltbearbeiten unterworfen werden. Deshalb finden diese austenitischen nichtrostenden Stähle immer weitere Verbreitung als ein billiger und hochfester Federwerkstoff, der einen ausgezeichneten Korrosionswiderstand aufweist.The metastable austenitic stainless steels, such as SUS 301 and the like, already harden considerably through the Training of Martensite, however, if only subjected to cold working, can be a Further increases in hardness can be achieved if the cold working has an annealing treatment at approx. 200 - 500 ° C follows. On the other hand, the hardenable ones get rustproof Steels, such as SUS 631 and similar, the desired higher strength and machinability, when subjected to hardening at around 400-600 ° C after cold working will. That is why these austenitic stainless steels are always finding more Spread as a cheap and high-strength spring material that has an excellent Has corrosion resistance.

Wichtige Voraussetzungen, die der Federwerkstoff erfüllen muß, ist sein Festigkeitsverhalten als Feder (Rärte, Zugfestigkeit, Feder-Grenzwert und ebenso die Verdrehfestigkeit, die eng mit der Festigkeit zusammenhängt bei Anwendungsfällen, wie z.B. für eine Spiralfeder zum Zurückziehen usw.) und die Ermüdungsfestigkeit. Deshalb kann man feststellen, daß ein Federwerkstoff umso besser wird, je höher diese Festigkeitswerte liegen. Wenn jedoch ein Stahl, der z.B. die standardisierte Zusammensetzung von SUS 301 besitzt, einer einfachen Kaltbearbeitung (und einer nachfolgenden Temperung) unterworfen wird, steigt die Ermüdungsfestigkeit ZÇ f des Endproduktes, wie Fig. 1 zeigt, mit dem Ansteigen der Vickers-Härte bis zu einem Wert von etwa 540, wenn die Vickers-Härte jedoch über diesen Wert steigt, verringert sich die Ermüdungsfestigkeit. Das ist ein entscheidender Nachteil bei der Verwendung von austenitischem nichtrostenden Stahl als ein hocbfester Federwerkstoff. Der Begriff "Ermüdungsfestigkeit Gr't, ", wie hier verwendet, bezeichnet eine Bruchfestigkeit (kg/mm2), die mit 3 x 106 Biegewechseln bei 1 000 Cyklen pro Minute auf einer alternierenden Planbiege-Prüfmaschine ermittelt wurde. Der Wert von riert jedoch, wenn die Prüfbedingungen von den erwähnten Bedingungen abweichen, selbst wenn der gleiche Prüfling verwendet wird, so daß nur relative Werte in der Beschreibung angegeben werden können.Important requirements that the spring material must meet is its strength behavior as a spring (hardness, tensile strength, spring limit value and also the torsional strength, which is closely related to the strength in applications, such as a coil spring for retraction, etc.) and fatigue strength. It can therefore be said that the higher a spring material, the better it is these strength values lie. However, if a steel, e.g. the standardized Composition of SUS 301, a simple cold working (and a subsequent annealing), the fatigue strength ZÇ f des increases Final product, as shown in FIG. 1, with the increase in Vickers hardness up to one Value of about 540, but if the Vickers hardness rises above this value, it is reduced the fatigue strength. This is a major disadvantage when using it of austenitic stainless steel as a high-strength spring material. The term "Fatigue strength Gr't," as used herein, means a breaking strength (kg / mm2) with 3 x 106 bending cycles at 1,000 cycles per minute on an alternating Flat bending testing machine was determined. The value of however, if the test conditions deviate from the conditions mentioned, even if the the same test specimen is used, so that only relative values are given in the description can be.

In den letzten Jahren wurde jedoch die Forderung nach einer Verbesserung der Eigenschaften des Federwerkstoffes immer dringender und im Endergebnis wird speziell ein Werkstoff verlangt, der im Vergleich mit den herkömmlichen Federwerkstoffen sowohl eine höhere Festigkeit (höhere Härte) als auch ausgezeichnete Dauerbelastungseigenschaften aufweist. Zum Beispiel wird ein Federmaterial, das eine Vickers-Härte (Hv) von etwa 520 besitzt, gegenwärtig für die Herstellung einer Spiralfeder zum Zurückziehen des Gurtes in Personenkraftwagen eingesetzt. Um den erforderlichen Zug des Gurtes zu gewährleisten, ist jedoch ein Federmaterial erforderlich, das eine Vickers-Härte von mindestens 550 und eine ziemlich hohe Ermüdungsfestigkeit (d.h. 60 kg/mm²) besitzt. Deshalb ist es sehr schwierig, wie auch aus Fig. 1 näher ersichtlich, diese Anforderungen mit einem Werkstoff zu erfüllen, der die genormte Zusammensetzung von SUS 301 (oder anderer austenitischer nichtrostender Stähle, wie z.B. SUS 304 und ähnliche) aufweist.In recent years, however, there has been a demand for improvement the properties of the spring material is becoming more and more urgent and in the end result specifically requires a material that can be compared to conventional spring materials both higher strength (higher hardness) and excellent long-term load properties having. For example, a spring material that has a Vickers hardness (Hv) of about 520, currently for the manufacture of a coil spring for retraction of the belt used in passenger cars. To get the necessary pull of the belt To ensure, however, a spring material is required that has a Vickers hardness of at least 550 and has a fairly high fatigue strength (i.e. 60 kg / mm²). It is therefore very difficult, as can also be seen in greater detail from FIG. 1, to meet these requirements to be fulfilled with a material that complies with the standardized composition of SUS 301 (or other austenitic stainless steels such as SUS 304 and the like).

Es wurden die verschiedensten Versuche hinsichtlich des Dauerstandfestigkeitsverhaltens bei den verschiedensten Glühtemperaturen vor der abschließenden Kaltbearbeitung durchgeführt, wobei verschiedene austenitische nichtrostende Stähle mit einer nichtstandartisierten Zusammensetzung einer Kaltbearbeitung und einer Wärmebehandlung unterworfen wurden. Es wurde nun gefunden, daß ein nichtrostender Federstahl mit einer ausgezeichneten Ermüdungsfestigkeit folgende Zusammensetzung aufweist: 0.04 - 0,2°% Kohlenstoff, mehr als 1,0 - 2,5% Silicium, 0,5 - 2,0% Mangan, 6,0 - 14,0% Nickel, 13,0 - 20,0 Chrom und nicht mehr als 0,10% Stickstoff als Grundelemente und, wenn notwendig, nicht mehr als 1,5% Aluminium, nicht mehr als 2,0°% Molybdän und nicht mehr als 3,0% Kupfer als mögliche andere Beimengungen, Rest Eisen und unvermeidliche Verunreinigungen. Dieser Stahl wird einer Wärmebehandlung bei einer Temperatur von 200 bis 1.150°C, außer einem Bereich zwischen 550°C bis ?5000, einer daran anschließenden Endkaltbearbeitung und, wenn notwendig einem Glühen bei Temperaturen von 200 - 550°C unterworfen, so daß der Stahl eine Vickers-Härte von 500 bis 650 erreicht. Es ist ein Merkmal der vorliegenden Erfindung, daß der Siliciumgehalt höher ist als im Stand der Technik.A wide variety of tests were carried out with regard to the fatigue strength behavior at various annealing temperatures before the final cold working carried out using various austenitic stainless steels with a nonstandardized one Composition were subjected to cold working and heat treatment. It has now been found that a stainless spring steel with an excellent Fatigue strength has the following composition: 0.04 - 0.2 °% Carbon, more than 1.0-2.5% silicon, 0.5-2.0% manganese, 6.0-14.0% nickel, 13.0 - 20.0 chromium and not more than 0.10% nitrogen as basic elements and, if necessary, no more than 1.5% aluminum, no more than 2.0% molybdenum and not more than 3.0% copper as possible other additions, the remainder iron and unavoidable Impurities. This steel undergoes heat treatment at a temperature of 200 to 1,150 ° C, with the exception of a range between 550 ° C to? 5000, a subsequent range Final cold processing and, if necessary, annealing at temperatures of 200 - 550 ° C subjected so that the steel reaches a Vickers hardness of 500 to 650. It is a feature of the present invention that the silicon content is higher than im State of the art.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 den Zusammenhang zwischen der Vickers-Härte und der Dauerbiegefestigkeit, wobei der Stahl SUS 301, wie oben beschrieben, einer Kaltbearbeitung oder einer Temperglühung bei 700°C für 1 Stunde nach der Kaltbearbeitung unterzogen wird, Fig. 2 die Beziehung zwischen der Dauerbiegefestigkeit und dem Kaltwalzgrad einerseits des erfindungsgemäßen Stahles und andererseits des Stahles gemäß SUS 301 (Stand der Technik) Fig. 3 die Beziehung zwischen der Vickers-Härte und dem Kaltwalzgrad einerseits des erfindungsgemäßen Stahles und andererseits des herkommlichen Stahls gemäß SUS, 301, Fig. 4 die Beziehung zwischen der Dauerbiegefestigkeit und der Glühtemperatur des erfindungsgemäßen Stahles, Fig. 5 die Beziehung zwischen der Vickers-Härte und der Glühtemperatur des erfindungsgemäßen Stahles, Fig. 6 die Beziehung zwischen der Vickers-Härte und der Dauerbiegefestigkeit der Stähle nach der Erfindung und nach dem Stand der Technik, und Fig. 7 die Beziehung zwischen dem Siliciumgehalt und der Vickers-Härte bzw. der Dauerbiegefestigkeit.The invention is explained in more detail below with reference to the drawings. The figures show: FIG. 1 the relationship between the Vickers hardness and the flexural fatigue strength, the steel SUS 301, as described above, cold working or a Is subjected to annealing at 700 ° C for 1 hour after cold working, Fig. 2 the relationship between the flexural fatigue strength and the degree of cold rolling on the one hand of the steel according to the invention and, on the other hand, of the steel according to SUS 301 (Stand the technique) Fig. 3 shows the relationship between the Vickers hardness and the degree of cold rolling on the one hand the steel according to the invention and on the other hand the conventional steel according to SUS, 301, Fig. 4, the relationship between the flexural fatigue strength and the annealing temperature of the steel according to the invention, Fig. 5 shows the relationship between the Vickers hardness and the annealing temperature of the steel according to the invention, FIG. 6 the relationship between the Vickers hardness and the flexural fatigue strength of the steels according to the invention and in the prior art, and Fig. 7 shows the relationship between the silicon content and the Vickers hardness or flexural fatigue strength.

Die Erfindung soll nachstehend anhand von Meßwerten naher erläutert werden, die am erfindungsgemäßen Stahl und an einem Stahl vom Stand der Technik erhalten wurden.The invention is explained in more detail below on the basis of measured values that on the steel according to the invention and on a steel from the prior art were obtained.

Die Legierungszusammensetzung der Proben, einerseits eines genormten Stahles SUS 301 (nachfolgend als konventioneller Stahl bezeichnet) und andererseits eines Stahles mit der genormten Zusammensetzung von SUS 301 und zusätzlich einem Siliciumgehalt von 1,5% (nachfolgend als erfindungsgemäßer Stahl bezeichnet) zeigt die folgende Tabelle 1. Beide Stähle haben etwa die gleiche Austenitstabilität.The alloy composition of the samples, on the one hand a standardized one SUS 301 steel (hereinafter referred to as conventional steel) and the other a steel with the standardized composition of SUS 301 plus one Silicon content of 1.5% (hereinafter referred to as inventive steel) shows the following table 1. Both steels have approximately the same austenite stability.

Tabelle 1: Legierungszusammensetzung der Proben (Gew.-%) C Si Mn P S Ni Cr M erfindungs- 0,141 1,50 1,02 0,022 0,005 6X27 16,28 0,021 gemäßer Stahl onventio- neller 0,100 0,59 0,89 0,026 0,004 6,98 17,39 0,025 Stahl (SUS 301) Fig. 2 zeigt die Veränderung der Ermüdungsfestigkeit sowohl des erfindungsgemäßen Stahles als auch des konventionel,en Stahles bei verschiedenen Kaltwalzgraden, wobei diese Stähle Kaltwalzgraden von 30 - 80% nach einem Lösungsglühen von 1.100°C unterworfen werden und nachfolgend bei niedrigen Temperaturen von 4000C für 1 Stunde geglüht werden. Wie aus Fig. 2 ersichtlich wird die Ermüdungsfestigkeit des erfindungsgemäßen Stahles durch Veränderung des Kaltwalzgrades beeinflußt, liegt jedoch etwa 10 kg/mm2 über der des konventionellen Stahles unabhängig von der Glühbehandlung.Table 1: Alloy composition of the samples (% by weight) C Si Mn PS Ni Cr M invention 0.141 1.50 1.02 0.022 0.005 6X27 16.28 0.021 more appropriate stole onventio- neller 0.100 0.59 0.89 0.026 0.004 6.98 17.39 0.025 stole (SUS 301) 2 shows the change in the fatigue strength of both the steel according to the invention and the conventional steel at different degrees of cold rolling, these steels being subjected to cold rolling degrees of 30-80% after a solution heat treatment of 1,100 ° C. and subsequently at low temperatures of 4,000 ° C. for 1 Hour to be annealed. As can be seen from FIG. 2, the fatigue strength of the steel according to the invention is influenced by changing the degree of cold rolling, but is about 10 kg / mm 2 higher than that of the conventional steel regardless of the annealing treatment.

Fig. 3 zeigt die Veränderung der Vickers-Härte bei den verschiedenen Kaltwalzgraden, wobei die Stähle dem Saltwalzen nach dem Lösungsglühen bei 1.1000C unterworfen wurden. Wie aus Fig. 3 ersichtlich ist die Vickers Härte des erfindungsgemäßen Stahles bei gleichem Kaltwalzgrad etwa um 50 höher als die des konventionellen Stahles.Fig. 3 shows the change in Vickers hardness for the various Cold rolling degrees, the steels being salt-rolled after solution heat treatment at 1.1000C were subjected. As can be seen from Fig. 3, the Vickers hardness is that of the present invention Steel with the same degree of cold rolling is around 50 higher than that of conventional steel.

Die Fig. 4 und 5 zeigen die Veränderung der Ermüdungsfestigkeit und der Vickers Härte des erfindungsgemäßen Stahles bei den verschiedenen Glühtemperaturen (nachfolgend als Prozeßglühtemperaturen bezeichnet) unmittelbar vor dem abschließenden Kaltwalzen. Bei diesem Versuch wurde der Stahl nach dem Lösungsglühen bei 1.100°C mit einem Kaltwalzgrad von 27°h verformt, einem Prozeßglühen für 5 Minuten und einer nachfolgenden tuftabkühlung unterworfen, abschließend mit einem Kaltwalzgrad von 50% kalt bearbeitet und bei niedrigen Temperaturen von 4000C für 1 Stunde geglüht.Figs. 4 and 5 show the change in fatigue strength and the Vickers hardness of the steel according to the invention at the various annealing temperatures (hereinafter referred to as process annealing temperatures) immediately before the final Cold rolling. In this test, the steel was after solution heat treatment at 1,100 ° C deformed with a cold rolling degree of 27 ° h, one process annealing for 5 minutes and one Subsequent tuft cooling, finally with a cold rolling degree of 50% cold worked and annealed at low temperatures of 4000C for 1 hour.

Wie die Fig. 4 und 5 zeigen verringern sich die Ermüdungsfestigkeit und die Vickers Härte beträchtlich bei Prozeßglühtemperaturen von 5500 - 7500c, wobei dieser Temperaturbereich dem Bereich der Sensibilisierung des erfindungsgemäßen Stahles entspricht.As shown in FIGS. 4 and 5, the fatigue strength decreases and the Vickers hardness considerably Process annealing temperatures from 5500 - 7500c, this temperature range being the range of the sensitization of the corresponds to steel according to the invention.

Weiterhin ist der Betrag der Ermüdungsfestigkeit wesentlich höher, wenn eine Wärmebehandlung bei Temperaturen von 2000C bis 1.010°C, außer dem oben erwähnten Sensibilisierungsbereich, nach dem Lösungsglühen, wobei diese Behandlung einem konventionellen Lösungsglühen bei 1.010 - 1.15000 vorgezogen wirdt durchgeführt wird.Furthermore, the amount of fatigue strength is much higher, when a heat treatment at temperatures from 2000C to 1010 ° C, other than the above mentioned sensitization area, after the solution treatment, with this treatment a conventional solution heat treatment at 1.010 - 1.15000 is carried out will.

Fig. 6 zeigt die Beziehung zwischen der Vickers-Härte und der Ermüdungsfestigkeit, wobei der erfindungsgemäße Stahl einem Kaltwalzen nach dem Prozeßglühen bei 1.1000C oder dem Prozeßglühen bei 200 - 1.0100C, außer dem Bereich zwischen 5500C bis 750°C unterzogen wird, was einem Prozeßglühen von 1.10000 und dem nachfolgenden Ealtbearbeiten des konventionellen Stahles vergleichbar ist.Fig. 6 shows the relationship between Vickers hardness and fatigue strength, the steel according to the invention being subjected to cold rolling after the process annealing at 1.1000C or the process annealing at 200 - 1.0100C, except in the range between 5500C and 750 ° C is subjected to a process annealing of 1,10000 and the subsequent aging machining of conventional steel is comparable.

Wenn der erfindungsgemäße und der konventionelle Stahl mit der gleichen Vickers Härte miteinandrr verglichen werden, liegt die Ermüdungsfestigkeit des erfindungsgemäßen Stahles etwa 10 kg/mm² höher als die des konventionellen Stahles, wenn bei 1.1000C prozeßgeglüht wird, 2 während er um etwa 20 kg/mm höher liegt, wenn bei 200 - 1,0100C prozeßgeglüht würde.When the invention and the conventional steel with the same Vickers hardness are compared with each other, the fatigue strength of the invention lies Steel about 10 kg / mm² higher than that of conventional steel when at 1.1000C is process annealed, 2 while it is about 20 kg / mm higher when at 200 - 1.0100C would be process annealed.

In der nachfolgenden Tabelle 2 werden die Bedingungen für das Walzen und für die Wärmebehandlung der im Versuch verwendeten Proben, deren Meßwerte in Fig. 6 aufgezeigt werden, zusammengestellt.In Table 2 below, the conditions for rolling are shown and for the heat treatment of the samples used in the experiment, the measured values of which are in Fig. 6 are shown, compiled.

Tabelle 2(a) Konven- Endkalt- 1) Temper- 2) Erfin- Walzgrad Temperatur Endkalt- 1) Temper- Nr. tioneller walzgrad glühtem- Nr. dungsge- vor dem d. Prozeß- walzgrad glühtem- Stahl (%) peratur mäßer Prozeßglü- glühens (%) peratur (°C) Stahl hen (%) (°C) (°C) 1 SUS 301 40 - 1 - 1,21%Si 27 1.100 40 2 SUS 301 40 - 2 400 3 SUS 301 40 - 3 - 1,21%Si 27 1.100 50 4 SUS 301 40 400 4 400 5 SUS 301 40 400 5 - 1,21%Si 27 1.100 60 6 SUS 301 50 - 6 400 7 SUS 301 50 - 7 - 1,21%Si 27 1.100 70 8 SUS 301 50 400 8 400 9 SUS 301 50 400 9 - 1,50%Si 27 1.100 40 10 SUS 301 50 400 10 400 11 SUS 301 60 - 11 - 1,50%Si 27 1.100 50 12 SUS 301 60 - 12 400 Tabelle 2(b) Konven- Endkalt- 1) Temper- 2) Erfin- Walzgrad Temperatur Endkalt- 1) Temper- Nr. tioneller walzgrad glühtem- Nr. dungsge- vor dem d. Prozeß- walzgrad glühtem- Stahl (%) peratur mäßer Prozeßglü- glühens (%) peratur (°C) Stahl hen (%) (°C) (°C) 13 SUS 301 60 - 13 - 1,50%Si 27 1.100 40 14 SUS 301 60 - 14 400 15 SUS 301 60 400 15 - 1,50%Si 27 1.100 50 16 SUS 301 60 400 16 400 17 SUS 301 60 400 17 - 1,50%Si 27 200 60 18 SUS 301 60 400 18 400 19 SUS 301 60 400 19 - 1,50%Si 27 400 70 20 SUS 301 70 - 20 400 21 SUS 301 70 - 21 - 1,50%Si 27 500 40 22 SUS 301 70 - 22 400 23 SUS 301 70 400 23 - 1,50%Si 27 900 50 24 SUS 301 70 400 24 400 25 SUS 301 70 400 25 - 1,50%Si 27 1.000 50 26 SUS 301 80 - 26 400 Tabelle 2(c) Konven- Endkalt- 1) Temper- 2) Erfin- Walzgrad Temperatur Endkalt- 1) Temper- Nr. tioneller walzgrad glühtem- Nr. dungsge- vor dem d. Prozeß- walzgrad glühtem- Stahl (%) peratur mäßer Prozeßglü- glühens (%) peratur (°C) Stahl hen (%) (°C) (°C) 27 SUS 301 60 - 27 0,95%Al - 27 1.100 50 28 SUS 301 60 - 28 1,48%Si 400 29 SUS 301 60 400 29 1,15%Mo 27 1.100 50 - 30 1.55%Si 27 1.100 50 400 31 2,16%Cu 27 1.100 50 - 32 1,54%Si 27 1.100 50 400 33 - 1,95%Si 27 1.100 50 34 400 35 - 2,42%%Si 27 1.100 40 36 400 1) Glühzeit 1 Stunde 2) Die Legierungszusammensetzung entspricht der genormten Zusammensetzung von SUS 301 außer den angeegbenen legierungselementen Der nach der Erfindung hergestellte Stahl hat eine wesentlich höhere Ermüdungsfestigkeit bei gleicher Vickers Härte als der konventionelle Stahl. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren können besonders Werkstoffe hergestellt werden, die selbst bei einer Vickers Härte über 550 ausgezeichnete Dauerstandsfestigkeitseigenschaften zeigen, die bei konventionellen Stählen noch niemals erreicht wurden. Obwohl die einzelnen Vorgänge, die zu diesen Ergebnissen führen, noch nicht vollständig klar sind, werden die Gründe für die ausgezeichnete Dauerstandsfestigkeit bei Siliciumgehalten über 1% nachfolgend erläutert.Table 2 (a) Conven- final cold 1) tempering 2) invent- rolling degree temperature final cold 1) tempering No. tional degree of rolling annealing No. dungsge before the d. Process rolling degree annealed Steel (%) temperature of moderate process annealing (%) temperature (° C) steel (%) (° C) (° C) 1 SUS 301 40 - 1 - 1.21% Si 27 1,100 40 2 SUS 301 40 - 2 400 3 SUS 301 40 - 3 - 1.21% Si 27 1,100 50 4 SUS 301 40 400 4 400 5 SUS 301 40 400 5 - 1.21% Si 27 1,100 60 6 SUS 301 50 - 6 400 7 SUS 301 50 - 7 - 1.21% Si 27 1,100 70 8 SUS 301 50 400 8 400 9 SUS 301 50 400 9 - 1.50% Si 27 1,100 40 10 SUS 301 50 400 10 400 11 SUS 301 60 - 11 - 1.50% Si 27 1,100 50 12 SUS 301 60 - 12 400 Table 2 (b) Conven- final cold 1) tempering 2) invent- rolling degree temperature final cold 1) tempering No. tional degree of rolling annealing No. dungsge before the d. Process rolling degree annealed Steel (%) temperature of moderate process annealing (%) temperature (° C) steel (%) (° C) (° C) 13 SUS 301 60 - 13 - 1.50% Si 27 1,100 40 14 SUS 301 60 - 14 400 15 SUS 301 60 400 15 - 1.50% Si 27 1,100 50 16 SUS 301 60 400 16 400 17 SUS 301 60 400 17 - 1.50% Si 27 200 60 18 SUS 301 60 400 18 400 19 SUS 301 60 400 19 - 1.50% Si 27 400 70 20 SUS 301 70-20 400 21 SUS 301 70 - 21 - 1.50% Si 27 500 40 22 SUS 301 70 - 22 400 23 SUS 301 70 400 23 - 1.50% Si 27 900 50 24 SUS 301 70 400 24 400 25 SUS 301 70 400 25 - 1.50% Si 27 1,000 50 26 SUS 301 80 - 26 400 Table 2 (c) Conven- final cold 1) tempering 2) invent- rolling degree temperature final cold 1) tempering No. tional degree of rolling annealing No. dungsge before the d. Process rolling degree annealed Steel (%) temperature of moderate process annealing (%) temperature (° C) steel (%) (° C) (° C) 27 SUS 301 60 - 27 0.95% Al - 27 1,100 50 28 SUS 301 60 - 28 1.48% Si 400 29 SUS 301 60 400 29 1.15% Mo 27 1,100 50 - 30 1.55% Si 27 1,100 50 400 31 2.16% Cu 27 1,100 50 - 32 1.54% Si 27 1,100 50 400 33 - 1.95% Si 27 1,100 50 34 400 35 - 2.42% Si 27 1,100 40 36 400 1) Annealing time 1 hour 2) The alloy composition corresponds to the standardized composition of SUS 301 except for the specified alloying elements. The steel produced according to the invention has a significantly higher fatigue strength with the same Vickers hardness than conventional steel. With the method according to the invention, it is particularly possible to produce materials which, even with a Vickers hardness of more than 550, show excellent fatigue strength properties that have never been achieved with conventional steels. Although the individual processes that lead to these results are not yet completely clear, the reasons for the excellent fatigue strength at silicon contents above 1% are explained below.

Der Mischkristall-Härtungseffekt durch Zugabe einer großen Menge von Silicium ruft Gitterspannungen in der austenitischen Matrix-Phase hervor, wobei diese Phase härtet, und der Werkstoff ferner eine Stabilisierungstendenz im Anfangsstadium der Walzbearbeitung eben durch die Anwesenheit dieser inneren Spannungen zeigt, so daß die Umwandlung von Austenit in Martensit wesentlich später stattfindet, selbst wenn der Anteil des gebildeten Martensits den gleichen Wert im Endstadium der Walzbearbeitung erreicht. Dadurch steigt der Anteil an Gitterfehlern im Austenit, so daß der Martensit, der ausgehend von diesen Gitterfehlern nach dem Mittelstadium der Walzbearbeitung gebildet wird, gleichmäßiger verteilt und feiner ist, als es bei Stählen mit niedrigem Siliciumgehalt der Fall ist.The solid solution hardening effect by adding a large amount of Silicon causes lattice stresses in the austenitic matrix phase, where this phase hardens, and the material also has a tendency to stabilize in the initial stage the rolling process shows through the presence of these internal stresses, so that the transformation from austenite to martensite takes place much later, itself when the proportion of martensite formed has the same value in the final stage of rolling achieved. This increases the proportion of lattice defects in the austenite, so that the martensite, the one based on these lattice defects after the middle stage of the rolling process is formed, is more evenly distributed and finer than it is in steels with low Silicon content is the case.

Ausgehend von dieser Tatsache, kann angenommen werden, daß das Zweiphasengefüge aus einer genügend ausgehärteten austenitischen Phase und der martensitischen Phase zusammen mit einem feinkörnigen Gefüge, eine befriedigende Resistenz gegen ein erstes Auftreten und ein Weiterlaufen von Ermüdungsrissen zeigt.Based on this fact, it can be assumed that the two-phase structure from a sufficiently hardened austenitic phase and the martensitic phase together with a fine-grain structure, a satisfactory resistance to a first Shows occurrence and continuation of fatigue cracks.

Die Verbesserung der Ermüdungsfestigkeitseigenschaften von hoch-siliciumhaltigen Stählen ist selbst dann auffällig, wenn der Werkstoff vor dem Endwalzen einer Wärmebehandlung bei Temperaturen von 1.010 bis 1.1500C unterworfen wird. Jedoch wird die Dauerstandsfestigkeit weiterhin verbessert, wenn ein Prozeßglühen bei Temperaturen von 2000C bis 1.0100C, wobei der Sensibilisierungsbereich von 5500 C bis 750°C ausgeschlossen wird, wahrend des gesamten Walzprozesses stattfindet. Die Vorgänge, die dazu führen, sind vermutlich folgende: Der Gitterdefekt, wie z.B. eine Versetzung oder andere, und die Verformungsbeanspruchung, die durch die Ealtbearbeitung vor einem derartigen Glühen bei niedrigen Temperaturen aufgebracht wird, bleiben selbst nach der Warmbearbeitung erhalten und ein durch Spannung verursachtes Altern wird durch das Ausscheiden von Eisenkarbid während der Wärmebehandlung eingeleitet. Dadurch wird der Martensit gleichmäßig und fein aus den Keimen dieser Versetzungen und Ausscheidungen während der abschließenden Kaltbearbeitung, die von einer Wärmebehandlung gefolgt wird, gebildet, woraus ein großer Widerstand gegen das erste Auftreten und das Weiterlaufen von Ermüdungsrissen resultiert.The improvement of the fatigue resistance properties from high-silicon steels is noticeable even if the material is in front subjected to the finish rolling of a heat treatment at temperatures of 1.010 to 1.1500C will. However, the fatigue strength is further improved when process annealing at temperatures from 2000C to 1.0100C, with the sensitization range of 5500 C to 750 ° C is excluded while the entire rolling process takes place. The processes that lead to this are presumably as follows: The lattice defect, e.g. a dislocation or other, and the deformation stress caused by the old machining applied prior to such low temperature annealing remain obtained even after hot working and aging caused by stress is initiated by the precipitation of iron carbide during the heat treatment. This makes the martensite uniform and fine from the seeds of these dislocations and precipitates during final cold working resulting from heat treatment followed, formed, from which a great resistance to the first occurrence and the continued running of fatigue cracks results.

Das heißt also, die Wirkung des erfindungsgemäßen Verfahrens beruht auf der Zusammenwirkung einer hohen Zugabe von Silicium und der besonderen abschließenden Wärme behandlung.That is, the effect of the method according to the invention is based on the interaction of a high addition of silicon and the special final Heat treatment.

Der Grund für die Beschränkung der Erfindung auf die oben erwähnte Auslegung ist folgender: Das erfindungsgemäße Verfahren nutzt die Verfestigung (Härtung) einer Matrix durchspannungsinduzierten Martensit und kann bei allen austenitischen nichtrostenden Stählen angewandt werden, die dieses Phänomen aufweisen. Deshalb ist das erfindungsgemäße Verfahren auf alle nichtrostenden Stähle mit einer spannungsinduzierten Martensitbildung unter den ausscheidungshärtbaren nichtrostenden Stählen, vertreten durch 17-7 PH, anwendbar, die unter die oben erläuterte Definition des austenitischen nichtrostenden Stahles fallen.The reason for limiting the invention to the above-mentioned The design is as follows: The method according to the invention uses solidification (hardening) a matrix stress-induced martensite and can be austenitic with all stainless steels which exhibit this phenomenon can be used. That's why is the method according to the invention on all stainless steels with a stress-induced Martensite formation among the precipitation hardenable stainless steels by 17-7 PH, applicable under the definition of austenitic discussed above stainless steel fall.

Der Grund dafür, daß die Vickers Härte (Hv) des mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Federwerkstoffes auf 500 bis 650 begrenzt ist, ist folgender.The reason that the Vickers hardness (Hv) of the inventive Method produced spring material is limited to 500 to 650, is the following.

Wenn die Härtewerte (Sv) kleiner als 500 sind, zeigt der Werkstoff ein ziemlich ungenügendes Festigkeitsverhalten als Feder, obwohl seine Ermüdungsfestigkeit höher als die der konventionellen Stähle ist. Wenn jedoch die Härte (Hv) über 650 liegt, ist der Werkstoff zu hart und die Bearbeitbarkeit verschlechtert sich. Das heißt, wenn die Härte von einem festgelegten Bereich al>weicht-, ist dieser nichtrostende Federstahl schwierig zu handhaben.If the hardness values (Sv) are less than 500, the material shows a rather inadequate strength behavior as a spring, although its fatigue strength higher than that of conventional steels. However, if the hardness (Hv) is over 650 the material is too hard and the machinability deteriorates. That This means that if the hardness deviates from a specified range, this is stainless Spring steel difficult to handle.

Die Gründe für die Begrenzung der Legierungszusammensetzung des erfindungsgemäßen Stahles auf die oben erwähnten Bereiche ist folgender: 1. Kohlenstoff: 0,04 - O, 2% Kohlenstoff ist ein wesentliches Stabilisierungselement für den Austenit. Wenn der Kohlenstoffgehalt unter 0,04% liegt, wird die Festigkeit des spannungsinduzierten Martensits extrem vermindert, wenn der Kohlenstoffgehalt jedoch über 0,2% liegt, findet vorrangig eine Ausscheidung von Chromkarbiden statt und Korrosionsbeständigkeit und Ermüdungsfestigkeit werden vermindert. Deshalb wird ein Kohlenstoffgehalt zwischen 0,04 - 0,25' bevorzugt.The reasons for limiting the alloy composition of the present invention Steel on the above mentioned areas is the following: 1. Carbon: 0.04 - O, 2% carbon is an essential stabilizing element for the austenite. if the carbon content is below 0.04%, the strength of the stress-induced Martensite extremely reduced, but if the carbon content is over 0.2%, chromium carbides are primarily precipitated and corrosion resistance and fatigue strength are decreased. Therefore there is a carbon content between 0.04-0.25 'preferred.

2. Silicium: über 1% - 2,5& Silicium ist ein wichtiger Bestandteil für die Wirkungen, die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erreicht werden sollen. Wenn der Siliciumgehalt über 1% liegt, wird die Härte und die Ermüdungsfestigkeit erhöht, wie in den Fig. 2 und 3 ersichtlich. Fig. 7 zeigt die Veränderung der Härte und der Ermüdungsfestigkeit, wenn der Siliciumgehalt verändert wird, wobei die Austenitstabilität konstant gehalten wird. Wie aus Fig. 7 ersichtlich, fällt die Ermüdungsfestigkeit abrupt ab, wenn der Siliciumgehalt über 2,5% liegt, wobei sich S 6-Ferrit bildet und die Warmbearbeitbarkeit verschlechtert wird.2. Silicon: over 1% - 2.5 & silicon is an important ingredient for the effects, which is achieved with the method according to the invention should be. When the silicon content is over 1%, the hardness and the fatigue strength decrease increased, as can be seen in FIGS. Fig. 7 shows the change in hardness and the fatigue strength when the silicon content is changed, the austenite stability is kept constant. As can be seen from Fig. 7, the fatigue strength drops abruptly when the silicon content is above 2.5%, with the formation of S 6 ferrite and the hot workability is deteriorated.

Deshalb ist der Siliciumgehalt auf einen Bereich von 1s/o - 2,5% begrenzt.Therefore the silicon content is limited to a range of 1s / o - 2.5%.

3. Mangan: 0,5 - 2,0% Von Mangan wird mindestens 0,5% zugesetzt, um im Gefüge nach der lösungsglühung Austenit zu bilden. Wenn der Mangangehalt jedoch mehr als 2,0% beträgt, wird die Umwandlung von Austenit in Martensit durch das Ealtwalzen bei Raumtemperatur gehemmt.3. Manganese: 0.5 - 2.0% Manganese is added at least 0.5% to to form austenite in the structure after solution annealing. If the manganese content, however is more than 2.0%, the transformation of austenite to martensite by the cold rolling is carried out inhibited at room temperature.

4. Nickel: 6,0 - 14% Nickel ist ein wesentlicher Austenitstabilisator. Wenn der Nickelgehalt unter 6,0% liegt, bildet sich nach dem Lösungsglühen kein austenitisches Gefüge aus, wenn der Nickelgehalt jedoch mehr als 14% beträgt, wird der Austenit zu sehr stabilisiert und die Ausbildung eines martensitischen Gefüges durch Kaltwalzen bei Raumtemperatur verhindert.4. Nickel: 6.0-14% Nickel is an essential austenite stabilizer. If the nickel content is below 6.0%, none will be formed after the solution treatment austenitic structure, but if the nickel content is more than 14% the austenite stabilized too much and the formation of a martensitic structure prevented by cold rolling at room temperature.

5. Chrom: 13,0 - 20% Chrom ist ein charakteristisches Legierungselement des erfindungsgemäßen Federwerkstoffes und sollte mit mindestens 13% vertreten sein, um die Korrosionsbeständigkeit zu sichern. Wenn der Chromgehalt jedoch 20,0% übersteigt, bildet sich &-Ferrit und das austenitische Einphasengefüge kann nicht erreicht werden.5. Chromium: 13.0 - 20% Chromium is a characteristic alloying element of the spring material according to the invention and should be represented by at least 13%, to ensure corrosion resistance. However, if the chromium content exceeds 20.0%, & ferrite is formed and the austenitic single-phase structure cannot be achieved will.

6. Stickstoff: weniger als 0,10% Stickstoff sollte nicht mehr als 0,1% zugefügt werden.6. Nitrogen: Less than 0.10% nitrogen should not be more than 0.1% can be added.

Wenn der Stickstoffgehalt 0,1% übersteigt, ist es schwierig, einen Stahl herzustellen, da sich eine große Anzahl von Gasblasen im geschmolzenen Stahl bilden.When the nitrogen content exceeds 0.1%, it is difficult to obtain one Steel manufacture because there are large numbers of gas bubbles in the molten steel form.

Zusätzlich zu diesen oben erwähnten Grundelementen, können, falls erforderlich, noch mindestens eines der folgenden drei zusätzlichen Elemente zugefügt werden.In addition to these basic elements mentioned above, if required, at least one of the following three additional elements added will.

7. Aluminium: weniger als 1,5% Aluminium ist ein charakteristisches Element der ausscheidungshärtbaren nichtrostenden Stahle, wenn das erfindungsgemäße Verfahren angewandt wird. Je höher der Aluminiumgehalt, desto höher die Ausscheidungshärtbarkeit, wenn jedoch der Aluminiumgehaltl,5% übersteigt, ist die Aushärtbarkeit nicht mehr veränderbar und bewirkt Oberflächenfehler und Probleme bei der Verarbeitung.7. Aluminum: less than 1.5% aluminum is a characteristic Element of precipitation hardenable stainless steels when the invention Procedure is applied. The higher the aluminum content, the higher the precipitation hardenability, however, if the aluminum content exceeds 1.5%, the hardenability is no longer changeable and causes surface defects and processing problems.

8. Molybdän: weniger als 2,0% Molybden kann zugesetzt werden, um die Korrosionsbeständigkeit zu verbessern. Für diesen Zweck genügt ein Molybdängehalt von maximal 2,0%. Wenn der Molybdängehalt 2% übersteigt, werden die Produktionskosten höher.8. Molybdenum: Less than 2.0% molybdenum can be added to the Improve corrosion resistance. A molybdenum content is sufficient for this purpose of a maximum of 2.0%. When the molybdenum content exceeds 2%, the production cost increases higher.

9. Kupfer: weniger als 3,0% Kupfer kann zugesetzt werden, um die Walzbarkeit zu verbessern und die Alterungshärtung beim Glühen bei niedrigen Temperaturen zu beschleunigen. Für diesen Zweck genügt ein Kupfergehalt von maximal 3,0"-/0, Wenn der Kupfergehalt 3,0% übersteigt, wird die Warmbearbeitbarkeit verschlechtert. Der Grund für die Begrenzung der Prozeßglühtemperatur vor dem abschließenden Ealtbearbeiten auf einen Bereich von 200 - 1.140°C, wobei ein Bereich von 550°C - 750°C ausgeklammert wird, beruht auf den folgenden Tatsachen. Wenn im Temperaturbereich von 550°C - ?50 0 prozeßgeglüht wird, tritt das Phänomen der Sensibilisierung auf und die Ermüdungsfestigkeit und die Vickers'Härte verringern sich,wie in den Fig. 4 und 5 ersichtlich. Wenn die Temperatur jedoch geringer als 200°C oder höher als 1.15000 ist, wird die Biegbarkeit verschlechtert.9. Copper: Less than 3.0% copper can be added to improve rollability and aging hardening when annealing at low temperatures accelerate. For this purpose, a maximum copper content of 3.0 "- / 0, if the copper content exceeds 3.0%, the hot workability is deteriorated. Of the Reason for limiting the process annealing temperature before the final one Ealting to a range of 200 - 1,140 ° C, excluding a range of 550 ° C - 750 ° C is based on the following facts. If in the temperature range of 550 ° C - ? 50 0 is process annealed, the phenomenon of sensitization occurs and the fatigue strength occurs and the Vickers hardness decrease as shown in Figs. if however, the temperature is lower than 200 ° C or higher than 1.15000, the bendability becomes worsened.

Der Grund für die Begrenzung der Temperatur des Niedrigtemperaturglühens, das, wenn notwendig, der abschliessenden Kaltbearbeitung folgt, auf 200 - 550°C ergibt sich aus folgenden Tatsachen. Wenn die Temperatur weniger als 200°C beträgt, kann die belastungsinduzierte Alterung oder die Ausscheidungshärtung nicht in genügendem Maße stattfinden. Wenn jedoch die Temperatur über 550°C steigt, verliert der Werkstoff durch die Rückumwandlung von Martensit in Austenit seine Härte und die höhere Festigkeit kann nicht erreicht werden.The reason for limiting the temperature of the low temperature annealing, which, if necessary, follows the final cold working to 200 - 550 ° C results from the following facts. If the temperature is less than 200 ° C, the stress-induced aging or the precipitation hardening cannot sufficiently Dimensions take place. However, if the temperature rises above 550 ° C, the material loses through the reconversion of martensite into austenite its hardness and the higher strength can not be reached.

Ein Vergleich des erfindungsgemäßen Stahles mit dem konventionellen Stahl wird im folgenden anhand von Beispielen beschrieben.A comparison of the steel according to the invention with the conventional one Steel is described below using examples.

Die folgende Tabelle 3 zeigt die Vickers.Härte und die Ermüdungsfestigkeit gemessen auf einer alternierenden Planbiege-Prüfmaschine an Proben aus dem erfindungsgemäßen Stahl (Proben Nr. 1 - 10) und aus konventionellen Stahl (Vergleichsproben Nr. 11 und 12, die dem SUS 301 entsprechen), wobei jeder Stahl in einem Elektroofen von 50 t Fassungsvermögen geschmolzen, in Bramen vergossen, warmgewalzt und einer abschließenden Kaltbearbeitung nach einem Prozeßglühen bei 200 - 1.1500C (außer dem Bereich von 550 - 750°C) unterworfen wird, um eine 0,4 mm dicke Prüfprobe zu fertigen, die, wenn notwendig, einer Niedrigtemperatur-Glühung bei 400°C für 1 Stunde ausgesetzt wird.The following Table 3 shows the Vickers hardness and the fatigue strength measured on an alternating flat bending testing machine on samples from the inventive Steel (specimens No. 1 - 10) and conventional steel (comparative specimen No. 11 and 12, which correspond to SUS 301), each steel in an electric furnace of 50 t capacity melted, poured into slabs, hot-rolled and a final one Cold working after process annealing at 200 - 1.1500C (except the range of 550 - 750 ° C) in order to produce a 0.4 mm thick test sample which, if necessary, a low-temperature annealing at 400 ° C for 1 Hour is suspended.

Tabelle 3 Nr. Legierungszusammensetzung (Gew.%) C Si Mn Ni Cr N Al Mo Cu 1 0,11 1,21 1,10 7,05 17,15 0,018 - - - 2 0,14 1,50 1,02 6,27 16,28 0,021 - - - 3 0,14 1,50 1,02 6,27 16,28 0,021 - - - 4 0,14 1,50 1,02 6,27 16,28 0,021 - - - 5 0,14 1,50 1,02 6,27 16,28 0,021 - - - 6 0,10 1,95 0,98 6,78 17,05 0,025 - - - Probe 7 0,11 2,42 1,05 7,02 16,98 0,023 - - - 8 0,12 1,45 1,12 6,98 16,77 0,019 0,95 - - 9 0,10 1,55 1,10 6,95 17,27 0,019 - 1,15 - 10 0,13 1,79 1,02 7,10 16,84 0,017 - - 2,16 Ver- 11 0,10 0,59 0,89 6,98 17,39 0,022 - - - gleichus- 12 0,10 0,59 0,89 6,98 17,39 0,022 - - - probe 1) Dieser Stahl wurde einer Temperglühung bei 520°C für 1 Stunde nach dem abschließenden Kaltwalzen unterzogen Tabelle 3 (Fortsetzung) Prozeß- End- Nach dem ab- Temperglühen für glüh- kalt- schließenden 1 Stunde bei 400°C tempera- walz- Kaltwalzen nach dem abschlies- tur grad senden Kaltwalzen Nr. (°C) (%) Vickers Ermü- Vickers Ermüdungs- Härte dungs- Härte festig- (Hv) festig- (Hv) keit keit (kg/mm²) (kg/mm²) 1 1.100 50 573 64 580 65 2 1.100 50 590 66 605 64 3 1.100 70 615 65 620 65 4 900 50 595 76 595 78 5 500 50 600 74 615 77 6 1.100 50 622 69 630 68 Probe 7 1.100 50 643 69 650 67 8 1.100 50 525 64 597 66 9 1.100 50 570 69 589 70 10 1.100 50 469 67 556 68 Ver- 11 1.100 50 520 53 532 52 gleichs- 12 1.100 70 579 44 594 47 probe 1) Dieser Stahl wurde einer Tempergluhung bei 520°C für 1 Stunde nach dem abschließenden Kaltwalzen unterzogen.Table 3 No. Alloy composition (wt.%) C Si Mn Ni Cr N Al Mo Cu 1 0.11 1.21 1.10 7.05 17.15 0.018 - - - 2 0.14 1.50 1.02 6.27 16.28 0.021 - - - 3 0.14 1.50 1.02 6.27 16.28 0.021 - - - 4 0.14 1.50 1.02 6.27 16.28 0.021 - - - 5 0.14 1.50 1.02 6.27 16.28 0.021 - - - 6 0.10 1.95 0.98 6.78 17.05 0.025 - - - Sample 7 0.11 2.42 1.05 7.02 16.98 0.023 - - - 8 0.12 1.45 1.12 6.98 16.77 0.019 0.95 - - 9 0.10 1.55 1.10 6.95 17.27 0.019 - 1.15 - 10 0.13 1.79 1.02 7.10 16.84 0.017 - - 2.16 Ver 11 0.10 0.59 0.89 6.98 17.39 0.022 - - - equal- 12 0.10 0.59 0.89 6.98 17.39 0.022 - - - sample 1) This steel was annealed at 520 ° C for 1 hour after the final cold rolling Table 3 (continued) Process end after annealing for Glowing cold closing 1 hour at 400 ° C tempering cold rolling after the final tur degrees send cold rolling No. (° C) (%) Vickers Fatigue Vickers Fatigue Hardness (Hv) strength (Hv) speed speed (kg / mm²) (kg / mm²) 1 1,100 50 573 64 580 65 2 1,100 50 590 66 605 64 3 1,100 70 615 65 620 65 4 900 50 595 76 595 78 5 500 50 600 74 615 77 6 1,100 50 622 69 630 68 Sample 7 1,100 50 643 69 650 67 8 1,100 50 525 64 597 66 9 1,100 50 570 69 589 70 10 1,100 50 469 67 556 68 Ver 11 1,100 50 520 53 532 52 equal 12 1,100 70 579 44 594 47 sample 1) This steel was annealed at 520 ° C. for 1 hour after the final cold rolling.

In den Proben der Nrn. 1 bis 8 wurde der Siliciumgehalt der Legierung verändert und teilweise, in den Proben Nr. 2 bis 5, die Prozeßglühtemperatur und der Endkaltwalzgrad variiert bei gleichbleibendem Siliciumgehalt von 1,5%.In the samples of Nos. 1 to 8, the silicon content of the alloy became changed and partially, in samples Nos. 2 to 5, the process annealing temperature and the final degree of cold rolling varies with the silicon content remaining the same at 1.5%.

In den Proben Nr. 8 bis 10 wurde zu dem Stahl mit 1,5 Silicium noch Aluminium, Molybdän und Kupfer zulegiert.In Sample Nos. 8 to 10, the steel with 1.5 silicon was added Aluminum, molybdenum and copper are added.

Wie aus Tabelle 3 ersichtlich, hat der mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Stahl eine Vickers Härte, die bei gleichen Herstellungsbedingungen abhängig vom Niedrigtemperaturglühen höher liegt, als diewenige des konventionellen Stahles. Ferner ist die Ernaidungsfestigkeit des erfindungsgemäßen Stahles bei gleichen Härtewerten 10 bis 20 kg/mm2 höher als die des konventionellen Stahles. Diese Ergebnisse können auch auf einen Stahl, der Aluminium, Molybden oder Kupfer als Zusatzelemente enthält übertragen werden.As can be seen from Table 3, with the method according to the invention The steel produced has a Vickers hardness that is the same under the same production conditions depending on the low-temperature annealing is higher than the few of the conventional Stole it. Furthermore, the abrasion resistance of the steel according to the invention is the same Hardness values 10 to 20 kg / mm2 higher than that of conventional steel. These results can also use a steel, the aluminum, molybdenum or copper as additional elements contains to be transferred.

Weiterhin kann den Ergebnissen der Proben Nr. 4 und 5 entnommen werden, daß die Ermüdungsfestigkeit weiter steigt, wenn die Prozeßglühtemperaturen sinken. Gleichfalls ist es ersichtlich, daß, wenn die Vickers Härte durch Erhöhung des Endkaltwalzgrades, wie in der Probe Nr. 3, auf über 600 ansteigt (jedoch nicht über 650, da dann die weitere Verarbeitung erschwert wird), die Ermüdungsfestigkeit auf einem Wert gehalten werden kann, der dem eines Stahles mit einer Härte von weniger als 600 entspricht.Furthermore, it can be seen from the results of samples 4 and 5, that the fatigue strength increases further as the process annealing temperatures decrease. It can also be seen that if the Vickers hardness is increased by increasing the degree of final cold rolling, as in sample no. 3, increases to over 600 (but not over 650, since then the further processing is made more difficult), the fatigue strength is kept at a value which corresponds to that of a steel with a hardness of less than 600.

Wie oben erwähnt, ist das besondere Zusammenwirken von einer Stahl zusammensetzung und dem Walzprozeß gemäß der Erfindung sehr gut geeignet, um die Ermüdungsfestigkeit des Endproduktes zu steigern. Besonders kann gesagt werden, daß ein entscheidender Vorzug der Erfindung in den hohen Dauerstandfestigkeitseigenschaften bei einer höheren Härte (höhereFestigkeit) liegt.As mentioned above, the special interaction of a steel is composition and the rolling process according to the invention very well suited to the To increase the fatigue strength of the end product. Especially can said that a decisive advantage of the invention is the high creep properties with a higher hardness (higher strength).

Weiterhin überschneidet sich der Bereich der Prozeßglühtemperaturen gemäß der Erfindung nicht mit dem Bereich der Sensibilisierungstemperatur, d.h. dem Temperaturbereich, wo eine Ausscheidung von Ohronkarbiden stattfindet, so daß keine Veininderung der gorrosionsbeständigkeit stattfindet.Furthermore, the range of process annealing temperatures overlaps according to the invention not with the range of the sensitization temperature, i. the temperature range where precipitation of Ohron carbides takes place, so that there is no reduction in corrosion resistance.

In dem, mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten nichtrostenden Federstahl ist die Daueratanafestigkeit merkbar verbessert im Vergleich mit dem konventionellen Werkstoff aus dem Stand der Technik. Besonders Härte und Korrosionsbeständigkeit sind ausgezeichnet, weiterhin zeigt jedoch auch die Biegebeanspruchbarkeit und der Feder-Grenzwert gute Werte. Nebenbei bemerkt sind auch keine Veränderungen oder Erweiterungen bei der Produktion dieses Federwerkstoffes notwendig, so daß sich die Produktionskosten nicht erhöhen. Deshalb können solche Werkstoffe als Federwerkstoff für alle Verwendungszwecke, wie z.B. als Spiralfeder zum Zurückziehen des Gurtes in einem Personenkraftwagen und ähnliche Anwendungsgebiete eingesetzt werden.In the stainless steel manufactured with the method according to the invention Spring steel's permanent atana strength is noticeably improved compared to that conventional material from the prior art. Particularly hardness and corrosion resistance are excellent, but also shows the bending strength and the Spring limit good values. As an aside, there are no changes or Extensions in the production of this spring material are necessary, so that does not increase production costs. Therefore, such materials can be used as spring material for all purposes, e.g. as a spiral spring to retract the belt be used in a passenger car and similar fields of application.

Die oben erwähnten Meßwerte sind an einer dünnen Plattfeder ermittelt worden, die durch Kaltwalzen hergestellt wurde, jedoch kann das erfindungsgemäße Verfahren auf andere Kaltwalzprozesse, wie z.B. Walzen, Ziehen, Extrudieren usw. angewandt werden.The above-mentioned measured values were determined on a thin flat spring which has been produced by cold rolling, however, that of the present invention can Process to other cold rolling processes, such as rolling, drawing, extruding, etc. can be applied.

Claims

Method for producing spring materials according to patent claims 1. Process for the production of spring materials from stainless steel with a excellent fatigue strength and a Vickers hardness of 500 to 650, thereby it is not noted that an austenitic stainless steel with 0.04 up to 0.20 wt.% carbon, over 1.0 wt.% to 2.50 wt.% silicon, 0.5 to 2.0 Wt% manganese, 6.0 to 14.0 wt% nickel, 13.0 to 20.0 wt% chromium and not more than 0.10% by weight nitrogen, the remainder essentially iron and unavoidable impurities is subjected to cold working with the proviso that immediately before the final Salt processing is an annealing treatment carried out at temperatures of 200 to 1,150 ° C a range from over 550 ° C to under 750 ° C is left out.

2. Process for the manufacture of spring materials from stainless Steel with excellent creep strength and a Vickers hardness of 500 to 650, noting that an austenitic stainless steel Steel with 0.04 to 0.20% by weight carbon, over 1.0% by weight up to 2.50% by weight silicon, 0.50 to 2.0 wt% manganese, 6.0 to 14.0 wt% nickel, 13.0 to 20.0 wt% chromium and not more than 0.10 wt .- * nitrogen as basic elements and at least one of the following elements: not more than 1.50% by weight aluminum, not more than 2.0 % By weight molybdenum and not more than 3.0% by weight copper as additional elements, the remainder Cold worked in the essential iron and inevitable impurities with the proviso that immediately before the final machining, a Annealing treatment is carried out at temperatures from 200 to 1,150 ° C, with a Range from over 550 ° C to under 750 ° C is left out.

3. The method according to any one of claims 1 or 2, characterized g e k e n It is noted that after the final cold working, an additional annealing is carried out is carried out at a temperature of 200 to 550 ° C.