DE299192C

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Publication number: DE299192C
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Description

Stähle, die außer Eisen noch Kohlenstoff, Mangan, Silizium und Chrom enthalten, sind bekannt; es ist ferner bekannt, zu Gegenständen, von denen hohe Festigkeit bei guter Zähigkeit verlangt wird, Stahlsorten zu verwenden, deren Gefügeaufbau als sorbitischmartensitisch, als rein martensitisch oder als austenitisth bezeichnet wird.

Die bisher zu diesen Zwecken verwendeten

ίο Stahlsorten hatten aber den Nachteil, daß sie sehr schwer zu bearbeiten waren, und daß auch ein Ausglühen die Bearbeitungsfähigkeit wenig oder gar nicht beeinflußte.

Zu den Stahlsorten der vorbeschriebenen Art gehören neben den hochprozentigen Manganstählen in erster Linie Nickelstähle mit 6 bis 8 Prozent Nickel, deren Güte und Geeignetheit je nach dem Verwendungszweck noch durch Zusatz von Chrom, Wolfram und ähnlich wirkenden Stoffen beeinflußt bzw. verbessert wurde. Der Kohlenstoffgehalt schwankte in der Regel zwischen o,i und o,4 Prozent.

Soll bei einem Stahl eine gute Bearbeitbarkeit vorhanden sein, so muß er ein perlitisches Gefüge haben. Es ist jedoch bekannt, daß die rein perlitischen Stähle sich zu harten und zähen Gegenständen wenig eignen, . da sie ■ plötzlichen und stoßweisen Beanspruchungen zu wenig Widerstandskraft entgegensetzen. Versuche, letztere durch Chrom zu steigern, führten nicht zu dem gewünschten Ergebnis, denn derartige Chromstähle erreichten nie die Güte der sorbitisch-martensitischen Stähle.

Die Ursache dieses schlechten Verhaltens der perlitischen Stähle und Chromstähle wird darin gesehen, daß die harten Eisen-Chrom-Karbide in weichem Perlit eingelagert waren, und letzterer bei der starken «Beanspruchung zu früh zu Formveränderungen und Zerstörungen Veranlassung gab.

Wohl gelang es dagegen, perlitische Nickelstähle mit 4 bis S Prozent Nickel zu schaffen, die den gestellten Anforderungen ebenfalls genügten. Wegen der augenblicklichen großen Nickelknappheit mußte jedoch darauf verzichtet und ein neuer Weg angestrebt werden.

Durch Erfahrung gestützte Überlegung führte nun zu der Erkenntnis, daß es möglich sein könnte, »die Mängel der perlitischen Kohlenstoff- und Chromstähle zu beseitigen, wenn man in dem Gefügeaufbau den Reinperlit durch einen legierten und daher härteren und auch zäheren perlitischen Gefügebestandteil ersetzen könnte. ....

Als die Zähigkeit steigernde Bestandteile kamen neben Nickel, das aber in der jetzigen Kriegszeit nicht mehr in genügenden Mengen zur Verfügung steht und auch viel zu teuer geworden ist, Mangan und Silizium in Frage. Durch genügenden Zusatz von Mangan und Silizium mußte sich, wenn gleichzeitig Stoffe anwesend waren, deren hohe Verwandtschaft

zum Kohlenstoff diesen in genügendem Maße

■ band, an Stelle des Ferrits eine Legierung von Ερεη^ mi.fc Mangan und Eisen mit Silizium bzw. eine'¹'Legierung aller drei Stoffe bilden,'Mef en"'Mischkristalle eine viel höhere j Festigkeit haben als der reine Ferrit. Gelang es dann, das an sich grobe Korn des Eisen-Karbids oder des Eisen-Mangan-Karbids durch Zusatz von Chrom zu verfeinern und die Verteilung dieser Gefügebestandteile in der Grundmasse der Eisen-Mangan-Siliziumlegierung zu verbessern und dadurch die Mischung der einzelnen Gefügebestandteile gleichartiger und' inniger zu gestalten, so mußte einerseits die für den vorgesehenen Verwendungszweck erforderliche hohe Zähigkeit entstehen, während anderseits die Anwesenheit genügender Mengen harter Karbide und deren feine Verteilung eine ausreichende Härte und Festigkeit gewährleistete, insbesondere, wenn die bestgeeignete Wärmebehandlung und Vergütung des Stahles

■ vorgenommen wurde.

Versuche haben nun ergeben, daß die vorgeschilderten Überlegungen richtig waren. Es wurde gefunden, daß ein Stahl mit einem "■ Gehalt von 0,32 bis 0,48 Prozent Kohlenstoff, 1,0 bis 2,5 Prozent Mangan, 0,5 bis 1,5 Prozent Silizium, 0,75 bis 1,0 Prozent Chrom bei sehr guter Bearbeitungsfähigkeit die gleichen guten Eigenschaften aufwies wie die bekannten Nickelstähle, insonderheit, daß er zu ^; harten und gleichzeitig zähen Gegenständen ebenso geeignet ist als diese, die bisher als allein für diese Zwecke geeignet angesehen wurden.

Derartiger Stahl muß natürlich, wie alle perlitischen Stähle, für ähnliche Zwecke, vor

■ der Verwendung einer geeigneten Wärme-4<* behandlung unterworfen werden. Als besonders zweckmäßig empfiehlt es sich, den

■ Stahl über den seiner Zusammensetzung entsprechenden Haltepunkt, d. h. über etwa 780 bis 850° C zu erhitzen, ihn in Härteöl abzuschrecken und ihn dann wieder auf hell- bis bronzegelb anzulassen.

Da' der Zusatz von Chrom den Zweck verfolgt, das Korn des Stahles zu verfeinern und

■ ein hartes Karbid zu bilden bzw. den Kohlenstoff zu binden, kann dieses durch irgendwelche, anderen Metalle ersetzt werden, die ähnliche Wirkungen haben, z. B. durch WoIf-

' ram, Molybdän, Vanadium usw. Die Menge derartiger Stoffe, die dann zugesetzt werden muß, richtet sieh nach der Energie, mit der diese Stoffe den vorgeschil.derten Einfluß ausüben. ' Es können auch zwei bder mehrere dieser Stoffe gemeinsam verwendet werden, und zwar derart, daß die Gesamtmenge der Einzelmetalle oder ihrer Mischungen 2 Prozent beträgt.

Die technischen Wirkungen, die durch diese neue Stahlsorte erreicht^Jwerden, sind: .

1. leichte Bearbeitungsfähigkeit,

2. große Ersparnis an Herstellungskosten. Wird angenommen, der bisher verwendete

Nickelstahl enthalte 6 Prozent Nickel, so ergibt sich bei einem heutigen Preise für Nickel von 16 bis 20 Mark für 1 kg ein Kostenaufwand von durchschnittlich 1080 Mark für eine Tonne Stahl. Wird demgegenüber das Mehr an Mangan mit 1 Prozent zu 400 Mark für die Tonne und an Chrom mit 1 Prozent zu 4 Mark für 1 kg gerechnet, so ergibt sich ein Aufwand von 4 Mark für Mangan und 40 Mark für Chrom, d. h. eine Ersparnis von 1080 — 44. Mark = 1036 Mark für eine Tonne Stahl.

■ 3. Bei dem großen Mangel an Nickel wird durch diese Erfindung die Herstellung geeigneter Stahlsorten unter AVegfall der Verwendung von Nickel sichergestellt.

Claims

Patent-Ansprüche:

1. Stahllegierung aus Eisen, Kohlenstoff, Mangan, Silizium und Chrom, dadurch gekennzeichnet, daß sie 0,32 bis 0,48 Prozent C, 1 bis 2,5 Prozent Mn, 0,5 bis 1,5 Prozent Si und 0,75 bis 1 Prozent Cr enthält. . g₀

2. Stahllegierung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Chrom in ihr durch ähnlich wirkende Stoffe, wie Wolfram, Molybdän, Vanadium, oder ■ durch Mischungen dieser Stoffe derart ersetzt wird, daß die Gesamtmenge der Einzelmetalle oder ihrer Mischungen 2 Prozent beträgt.

3. Wärmebehandlung der aus der Stahllegierung nach Anspruch 1 und 2 hergestellten Gegenstände,' dadurch gekennzeichnet, daß die Gegenstände über den ihrer chemischen Zusammensetzung, entsprechenden Haltepunkt erwärmt, in öl abgeschreckt und alsdann auf hell- bis bronzegelb angelassen werden.