DE3018537A1 - Kontrollierte einschluesse enthaltender automatenstahl und verfahren zu seiner herstellung

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Description

Claims

DE3018537A1

Publication number: DE3018537A1
Application number: DE19803018537
Authority: DE
Inventors: Shozo Abeyama; Tetsuo Kato; Atsuyoshi Kimura; Sadayuki Nakamura; Shigenobu Sekiya
Original assignee: Daido Steel Co Ltd
Current assignee: Daido Steel Co Ltd
Priority date: 1979-05-17
Filing date: 1980-05-14
Publication date: 1980-11-27
Also published as: DE3018537C2; FR2456785A1; US4434006A; FR2456785B1

Die mechanische Anisotropie eines Automatenstahls mit ausgezeichneter Verarbeitbarkeit und Zerspanbarkeit.kann wirksam erniedrigt werden, indem man die Einschlüsse so kontrolliert, daß der Stahl die Einschlüsse A, die sich bei einer Temperatur unter 1000⁰C erweichen, und die Einschlüsse B, die einen Schmelzpunkt über 1300⁰C aufweisen, aber Plastizität bei einer Temperatur zwischen 900 und 1300°C besitzen, enthält, wobei die Einschlüsse A und die Einschlüsse B in gegenseitig aneinanderhaftender Form vorliegen und wobei der Flächenprozentgehalt der Einschlüsse A mindestens Λ% des Flächenpro zentgehaltes der Einschlüsse B beträgt.

Typische Zusammensetzungen für die Einschlüsse A sind: Pb, Bi, MnS-MnTe₁ SiO₂-K₂O, SiO₂-Na₂O, SiO₂-K₂O-Al₂O₃, SiO₂-Na₂O-Al₂O, und SiO₂-Na₂O-CaO-MnO; und typische Zusammensetzungen für die Einschlüsse B sind: MnS, MnSe und Mn(S₁Se).

Die Erfindung betrifft einen Automatenstahl, der kontrollierte Einschlüsse enthält. Die mechanische Anisotropie des Stahls wird erniedrigt, indem man die Form der Einschlüsse kontrolliert, ohne daß die gute Verspanbarkeit bzw. Bearbeitbarkeit verschlechtert wird.

Die vorliegende Erfindung kann bei verschiedenen Stählen, wie unlegiertem Stahl, legiertem Stahl für Bau- und Konstruktionszwecke, rostfreiem Stahl, hitzebeständigem Stahl, Lagerstahl, Werkzeugstahl und Federstahl, durchgeführt werden. Verwendet man sie bei rostfreiem und hitzebeständigem Stahl, so erhält man Automatenstähle mit guter Verformbarkeit beim Kaltschmieden.

Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Herstellung der obigen'Automatenstähle und Produkte, die durch Bearbeiten in der Hitze des freien Automatenstahls erhalten worden sind. Q300 48/0762

Damit eine gute Maschinenverarbeitbarkeit bzw. Zerspanbarkeit von Stahl erhalten wird, ist es allgemeine Praxis, ein Element, das die Maschinenverarbeitbarkeit verbessert, wie ein Metall, z.B. Pb, Bi, Ca und Te, oder S oder Se zu der Stahlmasse zuzugeben. In dem S- oder Se-Automatenstahl, die am häufigsten verwendet werden, bilden diese Elemente Einschlüsse der Zusammensetzung MnS oder MnSe oder beide, wenn sie verwendet werden, Mn(S,Se).

Obgleich die Schmelzpunkte von MnS und MnSe so hoch wie über 13OO°C liegen, behalten die Einschlüsse ihre Plastizität selbst bei einer niedrigeren Temperatur über 90O⁰C bei. Wird ein Automatenstahl, der solche Einschlüsse enthält, heiß bearbeitet, verlängern sich die Teilchen der Einschlüsse als Folge, und es besteht die Gefahr, daß die Anisotropie in den mechanischen Eigenschaften des Stahls, wie die Zugfestigkeit, verschlechtert wird.

Zur Beseitigung dieser Schwierigkeit hat man Titan, Zirkon oder Seltene Erdenmetalle zugegeben, um die Plastizität der Einschlüsse zu erniedrigen, so daß die Dehnung der Teilchen während der Bearbeitung in der Hitze verringert wird. Die damit einhergehende Erhöhung in der Härte der Einschlüsse schwächt jedoch unvermeidlich die erwartete, verbesserte Maschinenverarbeitbarkeit des Stahls.

Der vorliegenden Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, die Nachfrage nach Automatenstahl, der eine sehr gute Maschinenbearbeitbarkeit bzw. Zerspanbarkeit aufweist und dessen mechanische Anisotropie sich durch die Bearbeitung in der Hitze nicht erhöht, zu befriedigen.

Erfindungsgemäß soll weiterhin ein geeignetes Verfahren zur Herstellung des obigen Automatenstahls zur Verfügung gestellt werden.

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Erfindungsgemäß sollen weiterhin Produkte zur Verfügung gestellt werden, die durch Heißbearbeitung des obigen Stahls erhalten werden.

Die vorliegende Erfindung beruht auf dem Gedanken, einen Einschluß mit einem niedrigeren Schmelzpunkt als Schmiermaterial oder Zwißchenlagenmaterial für einen Einschluß mit einem höheren Erweichungs- oder Schmelzpunkt zu verwenden, so daß eine Deformation des letzteren während der r Bearbeitung vermieden wird. Die Versuchsergebnisse haben gezeigt, daß man dadurch sehr gute Ergebnisse erhält.

Anhand der beigefügten Zeichnungen wird die Erfindung näher erläutert; es zeigen:

Fig. 1 eine graphische Darstellung, in der die Beziehung zwischen dem Verhältnis des Flächenprozentgehaltes des Einschlusses A zu dem Flächenprozentgehalt von Einschluß B (Abszisse) und das durchschnittliche Längen/Seiten-Verhältnis der einschlossenen Teilchen (Ordinate) dargestellt ist;

Fig. 2A bis 2E mikroskopische Photographien, wo die Einschlußteilchen in dem .erfindungsgemäßen Stahl zum Zeitpunkt nach dem Wasser-Abschrecken folgend auf

Fig.2A: das Walzen bei 115O°C und nach dem Walzen, Fig.2B: das Durchwärmen bei 900⁰C während 1 Stunde, Fig.2C: das Durchwärmen bei 1000⁰C während 1 Std., Fig.2D: das Durchwärmen bei 1100°C während 1 Std. und Fig.2E: das Durchwärmen bei 1150⁰C während 1 Std. dargestellt werden.

Der erfindungsgemäße Automatenstahl, der kontrollierte Einschlüsse enthält, ist dadurch gekennzeichnet, daß der Stahl den Einschluß A enthält, der sich bei einer Temperatur unter 1000°C erweicht oder schmilzt, und daß der Stahl den Einschluß B enthält, der einen Schmelzpunkt über 1300°C besitzt, aber bei einer Temperatur zwischen 900 und 1300⁰C

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Plastizität aufweist, und daß der Einschluß A und der Einschluß B in aneinanderheftender Form vorliegen und daß der Flächenproζentgehalt des Einschlusses A mindestens 1% des Flächenprozentgehaltes des Einschlusses B beträgt. Der Flächenpro zentgehalt wird später definiert.

Während der Verarbeitung in der Hitze bzw. Bearbeitung in der Hitze des Stahls findet eine Deformation der eingeschlossenen Teilchen, die durch Deformation des Matrixstahis hervorgerufen wird, nur für den Einschluß A statt, und dementsprechend wird die Ausdehnung des Einschlusses B stark verringert. Dies ist die fundamentale Wirkung, die erfindungsgemäß durch Kontrolle der Einschlüsse erhalten wird.

Der Grund, weshalb der Einschluß A einen Erweichungs- oder Schmelzpunkt unter 1OOO°C aufweisen muß, ist der, daß ein höherer Erweichungs- oder Schmelzpunkt nicht die oben erwähnte Wirkung in bemerkenswertem Ausmaß der üblichen Bearbeitung in der Wärme ergeben würde. Andererseits sollten die Einschlüsse nicht einen zu niedrigen Erweichungs- oder Schmelzpunkt, wie 10O⁰C oder niedriger, aufweisen, da dadurch die Festigkeit des Stahl bei normaler Temperatur verschlechtert wird.

Typische Substanzen, die als Einschlüsse A geeignet sind, sind Mitglieder der folgenden Gruppe. Sie haben die angegebene Erweichungs- oder Schmelztemperatur, die die obige Forderung erfüllt:

Metalle mit niedrigem Schmelzpunkt: Pb(330⁰C), Bi(270°C) MnS-MnTe(MnS%:MnTe# = 3:97) (810°C); Oxidgemische,, die ein Alkalimetalloxid enthalten:

SiO₂-K₂O(70:30) (etwa 800⁰C)

SiO₂-Na₂O(70:30)(etwa 800°C)

SiO₂-K₂O-Al₂P₃(70:20:10) (etwa 900⁰C)

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₂-Na₂O-Al₂O₃(70:20:10) (etwa 900°C) Si0₂-Na₂0-Ca0-Mn0(50:20:10:10) (etwa 950°C).

Damit der Einfluß der Koexistenz der Einschlüsse erhalten wird, ist es erforderlich, daß, wie aus der obigen Beschreibung folgt, sie in Form von gegenseitiger Adhäsion bzw. aneinanderhaftend vorliegen. Es ist insbesondere bevorzugt, daß der Einschluß A den Einschluß B umgibt.

Versuche der Anmelderin haben gezeigt, daß die mechanische Anisotropie des Automatenstahls hauptsächlich auf den relativ großen Einschluß von Teilchen mit durchschnittlichen Durchmessern von 5/U (deren Projektionsfläche etwa 20/u beträgt) oder mehrzurückzuführen .„ist...Scu wenn, fast_alle die großen Einschlußteilchen, wie oben erwähnt, solche sind, die aus aneinanderhaftenden Einschlüssen A und Einschlüssen B bestehen, dann zeigt der Stahl die erwartet niedrige Anisotropie, selbst wenn kleinere Einschlußteilchen nicht notwendigerweise in Form von aneinanderhaftenden Einschlüssen vorliegen.

Damit die zusammen aneinanderhaftenden Einschlüsse A und B die obige Schmierwirkung ergeben, ist es erforderlich, daß der Flächenprozentgehalt der Einschlüsse A mindestens 1# des Flächenprozentgehaltes der Einschlüsse B beträgt.

Der Ausdruck "Flächenprozentgehalt" bedeutet, daß bei der mikroskopischen Beobachtung eines bestimmten Querschnitts eines Stückes aus Automatenstahl das Verhältnis der gesamten projektierten Fläche der Einschlußteilchen, die in einem bestimmten Ansichtsfeld festgestellt wird, zu der Fläche des Felds.

Wenn die Einschlüsse A in einer großen Menge enthalten sind, so wird die Hochtemperaturfestigkeit des Stahls verschlech-

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tert, und der obige Prozentgehalt kann eine höhere Grenze in einigen Stählen, wie in hitzebeständigem Stahl, haben. Der bevorzugte Bereich für den Flächenprozentgehalt des Einschlusses A beträgt 10 bis 150% des Flächenprozentgehalts des Einschlusses B.

Die Anmelderih hat Versuche hinsichtlich der Anwendung der vorliegenden Erfindung bei rostfreiem Stahl und bei hitzebeständigem Stahl durchgeführt. Soll der Stahl nicht nur eine gute Zerspanbarkeit und Verarbeitbarkeit, sondern ebenfalls eine gute Verformbarkeit beim Kaltschmieden aufweisen, so ist es erforderlich, daß mindestens 80% der relativ großen Einschlußteilchen auf Sulfid-Basis mit einer Länge von 2/u oder mehr ein Längen/Seiten-Verhältnis oder ein Verhältnis Länge/Seite der Teilchen nicht über 10 aufweisen. Solche Einschlußteilchen können in dem Stahl hergestellt werden, indem man ein %Te/%S von 0,04 oder höher auswählt und indem man den Sauerstoffgehalt so kontrolliert, daß er nicht über 0,015% liegt.

Die chemischen Zusammensetzungen des rostfreien Stahls und des hitzebeständigen Stahls mit guter Verformbarkeit beim Kaltschmieden sind wie folgt.

nichtrostender Stahl hitzebeständiger Stahl

G bis zu 2,0% bis zu 1,0%

Si bis zu 2,0% bis zu 5>0%

Mn bis zu 10% bis zu 20%

Cr 10 bis 30% 7,5 bis 30%

S bis zu 0,4%

Te bis zu0,5%⁽*^Te/*^S*⁰'⁰⁴⁾

0 bis zu 0,015%

Fe Rest

Die Rolle dieser Elemente und die Bedeutung der Grenzen für ihre Zugaben sind bekannt, augenommen für solche, die Einschlüsse betreffen. Im folgenden wird die Bedeutung der

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Kombination der Elemente, die die Zerspanbarkeit und Verarbeitbarkeit verbessern, Te-S, und des Sauerstoffsgehalts in Zusammenhang mit der Form der Einschlüsse näher erläutert.

S: bis zu 0,4%

Schwefel ist wesentlich, um Einschlüsse auf MnS-Grundlage zu bilden, die die Haupteinschlüsse sind, die eine gute Zerspanbarkeit bzw. Verarbeitbarkeit ergeben. Bei höherem Gehalt ist die Verarbeitbarkeit und Zerspanbarkeit besser, während die Verformbarkeit beim Kaltschmieden und die Korrosionsbeständigkeit niedriger ist, und daher wird eine obere Grenze festgesetzt.

Te: bis zu 0,50%

Tellur spielt eine wichtige Rolle bei der Kontrolle der Form der Einschlüsse auf MnS-Grundlage, die einen großen Einfluß auf die Verformbarkeit beim Kaltschmieden besitzt und selbst dem Stahl eine Zerspanbarkeit bzw. Verarbeitbarkeit verleiht. Der Gehalt ist wegen der schlechteren Verformbarkeit bei der Heißbearbeitung bei höherem Gehalt beschränkt. Zur Verbesserung der Form der Einschlüsse auf Sulfid-Grundlage sollte das Verhältnis von %Te/%S 0,04 oder mehr betragen.

0: bis zu 0,015%

Sauerstoff liegt im Stahl normalerweise in Form von Al₂O, und SiO₂ vor. In den Stählen, die eine große Menge an Cr enthalten, wie nichtrostendem Stahl und hitzebeständigem Stahl, bildet es eine beachtliche Menge an CrO,.

Diese Oxide sind sehr hart und beschädigen die Schneidwerkzeuge stark. Weiterhin kommt der Punkt, wo sich während des Kaltschmiedens innere Risse zu bilden beginnen. Der Sauerstoffgehalt sollte daher so niedrig wie möglich

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sein« Die Versuche der Anmelderin haben gezeigt, daß die erlaubbare obere Grenze 0,015%» wie oben angegeben, beträgt.

Form und Verteilung der Einschlüsse auf Sulfid-Grundlage:

Es wurde gefunden, daß die Zerspanbarkeit und Verarbeitbarkeit und die Verformbarkeit beim Kaltschmieden stark von der Form und Verteilung der Einschlußteilchen auf Sülfid-Basis in dem Stahl abhängt. Die Eigenschaften solcher Stähle, die Einschlüsse mit verschiedenen Formen enthalten, wurden untersucht. Es wurde geschlossen, daß die Verformbarkeit beim Kaltschmieden durch die relativ großen Einschlußteilchen auf Sulfid-Grundlage mit einem Durchmesser von 2 /u oder mehr bestimmt wird und daß diese großen Einschlußteilchen keinen ungünstigen Einfluß ausüben, wenn sie ein Längen/Seiten-Verhältnis oder ein Verhältnis Länge/Seite nicht größer als 10 aufweisen, oder, in anderen Worten, sofern sie nicht stark verlängert sind, und es wurde weiterhin gefunden, daß solche großen Teilchen mindestens 80% der Gesamtzahl der Einschlußteilchen auf Sulfid-Grundlage ausmachen sollen. Dies wird durch die im folgenden beschriebenen Versuchsergebnisse näher bestätigt.

Der rostfreie Automatenstahl und der wärmebeständige Stahl mit guter Verformbarkeit im Kaltschmieden können gegebenenfalls ein oder mehrere Elemente, ausgewählt aus den folgenden Gruppen, enthalten, um die Festigkeit, Korrosionsbeständigkeit, Abriebbeständigkeit oder Anti-Abblätterungseigenschaften zu verbessern.
Ni: bis zu 40%
Mo: bis zu 4,0%

ein oder mehrere der Elemente von W: bis zu 5,0%, Ti: bis zu 2,0%, V: bis zu 2,0%, Nb: bis zu 1,5% und Metalle der Seltenen Erden (REM): bis zu 0,5% Al: bis zu 2,0%_
Co: bis zu 25%

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ein oder mehrere der Elemente B: bis zu 0,05%,

n: bis zu 0,80% und Zr: bis zu 2% Ta: bis zu 1,5% und
Cu: bis zu 7%.

Wenn die Zerspanbarkeit oder Maschinenverarbeitbarkeit des erfindungsgemäßen rostfreien Automatenstahls und des wärmebeständigen Stahls weiter verbessert werden soll, ist es wirksam, ein oder mehrere Metalle aus der Gruppe Pb: bis zu 0,30%; Se: bis zu 0,30%; Ca: bis zu 0,06% oder Bi: bis zu 0,30% zuzugeben. Die oberen Grenzen für die Zugabe werden durch den Einfluß auf die Eigenschaften, wie die Verformbarkeit beim Kaltschmieden, die Festigkeit, die Korrosionsbeständigkeit oder die Wärmebeständigkeit bestimmt. Diese Elemente können zusammen mit den anderen, oben erwähnten Legierungselementen zugegeben werden.

Das Verfahren zur Herstellung des erfindungsgemäßen Automatenstahls, der kontrollierte Einschlüsse enthält, besteht im allgemeinen darin, daß man eine Substanz mit der Zusammensetzung für die Einschlüsse A, die sich bei einer Temperatur unter 1000⁰C erweicht oder schmilzt, und eine Substanz mit der Zusammensetzung der Einschlüsse B, die einen Schmelzpunkt über 1300⁰C aufweist, aber eine Plastizität bei einer Temperatur zwischen 900 und 1300°C besitzt, vermischt und das so hergestellte Gemisch zu dem geschmolzenen Stahl unter Rühren durch Einblasen eines nicht-oxidativen Gases gibt, so daß das Gemisch darin dispergiert wird. Damit der oben erwähnte, bevorzugte Anteil an Einschluß A und Einschluß B in den großen Teilchen, die aus diesen Einschlüssen bestehen, erhalten wird, ist es bevorzugt, die Substanz mit der Zusammensetzung der Einschlüsse A und die Substanz mit der Zusammensetzung der Einschlüsse B in einem Volumenverhältnis im Bereich von 1:100 bis 150:100 zu verwenden.

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Als alternativer Weg ist es möglich, Pulver der Substanz mit der Zusammensetzung des Einschlusses A zu dem geschmolzenen Stahl zuzugeben und den gegossenen, geschmolzenen Stahl langsam abzukühlen, so daß der Einschluß B,der inhärent in dem Stahl enthalten ist, um das zugegebene Pulver als Impfkeim präzipitiert und daß die Einschlüsse A um den präzipitierten Einschluß B herum prazipitieren. Geeignete Zugabemengen der Substanz mit der Zusammensetzung der Einschlüsse B,die als Impfkeime für die Präzipitation wirkt, betragen 5% oder mehr der Einschlüsse B, die schließlich in dem Stahl enthalten sind. Die Größe der Einschlußteilchen kann somit relativ klein sein.

Der Mechanismus, der abläuft, daß der erfindungsgemäße:. Automatenstahl, der kontrollierte Einschlüsse enthält, die gewünschte Wirkung besitzt, beruht auf der Tatsache, daß, wie oben beschrieben, die Deformation, die bei der Heißbearbeitung stattfindet, durch die Einschlüsse A abgepuffert wird und auf die Einschlüsse B nur einen geringen Einfluß ausübt. Dies wird durch den Unterschied in den Plastizitäten der Einschlüsse bei den Bearbeitungstemperaturen in der Hitze verursacht. Wird ein Produkt aus dem erfindungsgemäßen Automatenstahl durch Verarbeitung bzw. Bearbeitung oder Zerspanbarkeit in der Hitze hergestellt, ist es wichtig, eine Temperatur über dem Erweichungs- oder Schmelzpunkt des "Einschlusses A zu verwenden.

Es wurde weiterhin gefunden, daß sich die Einschlüsse A in dem Produkt, das durch Bearbeitung in der Hitze aus dem erfindungsgemäßen Automatenstahl erhalten wurde und daß bei Temperatur über 90O⁰C in der Wärme behandelt wurde, verlängert haben, ein Weichglühen erleiden bzw. bedingt durch das Erwärmen eine kugelförmige Gestalt angenommen haben. Das Weichglühen bzw. Kugelglühen findet natürlich bei höherer Temperatur schneller statt und verläuft im Verlauf

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der Zeit. Als Folge der Kugelglühung der Einschlüsse A werden die Einschlußteilchen, die aus aneinanderhaftenden Einschlüssen A und B bestehen, fast kugelförmig bzw. zeigen eine spindelartige Form. Dies ist der Grund, weshalb man erfindungsgemäß in der Wärme verformte Produkte aus Automatenstahl mit geringer mechanischer Anisotropie erhält.

Die Wirkung des Durchwärmens bei einer Temperatur über 9OO°C kann erhalten werden, wenn das bearbeitete Stück groß genug ist und die Verarbeitung in der Hitze bei einer ausreichend hohen Temperatur erfolgt, indem man die verbleibende Wärme nach der Bearbeitung bzw. Zerspanbarkeit ausnutzt. Wenn das bearbeitete Stück klein ist oder eine größere Wirkung erwünscht wird, sollte das Stück erhitzt werden.

Die folgenden Beispiele erläutern die Erfindung.

Beispiel 1

Unlegierter Stahl für Konstruktions- bzw. Bauzwecke

Gemische aus Substanzen mit der Zusammensetzung für die Einschlüsse A und Substanzen mit der Zusammensetzung für die Einschlüsse B werden in verschiedenen Kombinationen hergestellt. In einem Bogenofen werden geschmolzene Stähle der in der Tabelle 1-1 gezeigten Zusammensetzung hergestellt, und die Stähle werden in eine Schmelzpfanne gegossen, um Ingots mit einem Gewicht von 1,3 t zu gießen. Die obigen Gemische werden zu dem Strom aus geschmolzenen Stählen während des Gießens zugegeben.

In den Tabellen der Beispiele sind die Versuchszahlen mit alphabetischen Angaben Vergleichsbeispiele.

Die so gegossenen Stahlingpts werden in der Hitze gewalzt (bei einem Schmiedeverhältnis von etwa 12), bei 1000°C während 2 h durchgewärmt und nach dem Kühlen verschiedenen

Versuchen unterworfen.

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Zuerst werden Proben für die mikroskopische Beobachtung aus den Proben entnommen, indem man längs des longitudinalen Querschnitts (parallel zu der Walzrichtung) schneidet und die Proben untersucht bzw. beobachtet. Der Flächenprozentgehalt der Einschlüsse A und B in einem bestimmten Ansichtsfeld wird entsprechend dem in JIS G 0555 definierten Verfahren gemessen und die Rate "C" der Einschlußteilchen, die hauptsächlich aus aneinanderhaftenden Einschlüssen A und Einschlüssen B (% durch die Zahl) unter 200 relativ großen Einschlußteilchen mit einem Durchmesser von 5/U (projektierte Fläche: etwa 20/u ) oder größer bestehen, wird ge^ zählt. Das durchschnittliche Länge/Seiten-Verhältnis L/S oder die Verhältnisse Länge/Breite dieser 200 Einschlußteilchen wird berechnet. Im allgemeinen beträgt die Vergrößerung mit dem Mikroskop 400 und im Falle eines Flächenprozentgehälts von weniger als 0,03 800.

Die Ergebnisse sind in Tabelle 1-2 zusammen mit den Zusammensetzungen der Einschlüsse aufgezeigt. In den erfindungsgemäßen Stahlsorten gehören mehr als 90% der großen Einschlußteilchen dem Typ gleichzeitig vorliegender, aneinanderheftender Einschlüsse an, wobei die Teilchen geringe L/S-Verhältnisse aufweisen und im wesentlichen als kugelförmig angesehen werden können.

Andere Proben werden aus den Oberflächenteilen der Proben in der Richtung parallel rechtwinklig zu der Walzrichtung entnommen. Die Proben sind nach dem Abschrecken und Tempern mittels 850°e ölkühlung - 600°C Wasserabschrecken Teststücke für die Zugfestigkeit, die gemäß JIS-Nr. 4 behandelt wurden. Die Ergebnisse der Zugfestigkeitstests sind in Tabelle 1-3 angegeben. Aus der Tabelle ist erkennbar, daß die Anisotropie in den mechanischen Eigenschaften der erfindungsgemäßen Stähle gering ist.

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Nach der Normalisierlang bei 850°C und dem Abschrecken in Luft werden die Proben Schneidversuchen unter den folgenden Bedingungen unterworfen:

Bohrer: Bohrer mit geradem Schaft SKH 9,

Durchmesser 5_fO

Vorschub: 0,10 mm/Schub

Lochtiefe: 20 mm, Sackloch

Schneidgeschwindigkeit: 30 m/min

Schneidöl: keines

Kriterium für die Werk- die Gesamttiefe des Loches wird zeughaltbarkeit: geschnitten, bis der Bohrer

nicht langer schneidet.

Die Ergebnisse sind in Tabelle 1-4 aufgeführt, woraus die ausgezeichnete Bearbeitbarkeit bzw. Zerspanbarkeit des erfindungsgemäßen Stahls folgt.

Tabelle 1-1 Versuch Nr.

1-1 1-2 1-3 1-4

I - A 0,47 0,24 - 0,60

I - B 0,45 0,25 0,42

Chemische	C	Zusammensetzung (%)	Mn
0,45	Si	0,50
0,46	0,23	0,48
0,45	0,26	0,52
0,45	0,26	0,50
0,29

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	- 19 -	MnS 0,25	A/B	3018537	L/S
	Tabelle 1-2	Mn(S,Se) 0,23	120		2,8
Ver such Nr.	Flächenprozentgehalt(%) Einschluß A Einschluß B	MnS	13	C	2,6
I - 1	MnS-MnTe 0,30	0,22	11	100	2,6
I - 2	MnS-MnTe 0,003	)3 MnS 0,24		96
1-3	SiO₂-Na₂O		33	98	2,7
	0,025
I - 4	Si02-K20-Al2C 0,080	100

I	- A	-	MnS 0	,23	-	,4	-	22	,3
I	- B	MnS-MnTe	MnS		0		34	16	,2
		0,001	0,23

Ver- Zugfestigkeit (kg/mm ) such Walzrich- Rechtwinklige Nr. tung X Richtung Y

Tabelle 1-3

^N Verringerung i.d.Fläche

Y/X Walz- rechtwi. Y/X

richtung Richtung X Y

1-1	85	83	0,98	62	43	0,69
1-2	86	84	0,98	62	40	0,65
1-3	85	84	0,99	65	42	0,65
1-4	84	82	0,98	64	41	0,64
I-A	82	76	0,93	58	18	0,31
I-B	82	78	0,95	59	24	0,40
		Tabelle 1-4
Versuch	Nr.	Bohrer-Gebrauchsdauer (mm)
1-1
I - 2
1-3
I - 4
I - A
I-B
4940
3860
3660
3280
2160
2350

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Beispiel 2

Legierter Stahl für KonstruktionszweBke^

Stahlingots werden gemäß einem ähnlichen Verfahren wie dem von Beispiel 1 hergestellt land die Proben werden den Tests unterworfen. Die Probe von Versuch Nr. II-3 ist ein Beispiel ohne Durchwärmen bei 100O⁰C während 2h.

In Tabelle II-2 sind die Werte hinsichtlich der Einschlüsse aufgeführt.

In Tabelle II-3 sind die Versuchsergebnisse der mechanischen Anisotropie angegeben. Das Abschrecken und Tempern der Proben erfolgt bei den folgenden Bedingungen:

870⁰C Kühlen mit Öl - 830⁰C Kühlen mit Öl 200⁰C Luftkühlen.

In Tabelle II-4 sind die Ergebnisse der Verarbeitbarkeitsversuche bzw. Versuche auf der Maschine angegeben. Das Tempern der Proben e:
dem Kühlen mit Luft.

Tempern der Proben erfolgt durch Erhitzen bei 900⁰C nach

Tabelle II-1

Versuch Nr.	Chemische Zusammensetzung (%) C Si Mn Cr	0,24	0,71	1,05	Mo
II - 1	0,20	0,22	0,78	1,06	0,21
II - 2	0,21	0,24	0,71	1,05	0,25
II - 3	0,20	0,24	0,70	0,99	0,21
II - A	0,20	0,21

0 30 043/0 76 2

3018533

Tabelle II-2

Ver- Flächenprozentgehalt (Ji) A/B C t/S such Nr. Einschluß A Einschluß B

II-2 II-3	MnS-MnTe Pb MnS-MnTe	0,010 0,020 0,010	MnS MnS MnS	0,072 0,065 0,072	1, 31 1,	4 4	100 96 100	2,9 2,8 3,6
H-A	MnS-MnTe	0,008	MnS	0,064	1,	2	55	4,2

Tabelle II-3

Vers. Zügfestigkeit (kg/mm ) Verringerung i.d.Fläche(%) Nr. Walzrich- Rechtwinkl. Walzrich- Rechtw.

tung X Richtung Y Y/X tung X Rieht.Y Y/X

ii-1 Ii-2 IM:--"	113 112 113	112 111 110	0,99 0,99 0,97	63 62 62	(mm)	52 50 48	0,83 0,81 0,77
H-A	IiO	103	0,94	56	30	0,54
			Tabelle II-4
Versuch	Nr.	Bohrer-Gebrauchsdauer

II-1 14 620

ii-2 18 640

II-3 16 300

Ii-A 10 320

Bei s pi el 3
Nichtrostender Stahl

Stahlingots werden gemäß einem ähnlichen Verfahren wie in Beispiel 1 beschrieben hergestellt, und die Proben werden den Versuchen unterworfen.

In Tabelle III--2 sind die Werte für die Einschlüsse angegeben. In Tabelle III-3 sind die Versuchsergebnisse der mechanischen Anisotropie aufgeführt. Die Proben werden nach dem Ahlassen bzw. Tempern nach dem Erhitzen auf 800⁰C und Luftkühlen geprüft. In Tabelle III-4 sind die Ergebnisse

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Original inspected

der Bearbeitungsversuche dargestellt. Die Proben werden ebenfalls nach dem Anlassen bzw. Tempern bei 800°C und Luftkühlen geprüft. _s

Tabelle III-1 ^

Versuch Nr. Chemische Zusammensetzung (90

C Si Mn ΰί Gr Mo

III-1 IH-A	0,08 0,08	0,42 0,35	0 0	MnSe 1 MnSe 1	,15 ,04	,85 ^ ,88 V	17 17	,25 ,04	0,35 0,38
		Tabelle	III-2
Vers. Nr.	Flächenprozentgehalt (%) Einschluß A Einschluß B	A/B Q>	G		L/S
III-1 IH-A	MnS-MnTe 0,034	κ-; - - W :■,«.- "^-/""	99		2,4 20,5

Tabelle III-3 u

Vers. Zugfestigkeit (kg/mm ) Verringerung i.d.Fläche(9Ä)

Nr. Walz- rechtwinkl. ¥alz-:i rechtwinkl.

richtung Richtung richtiung Richtung X Y Y/X X^ Y Y/X

III-1 56 54 0,96 6f" 54 0,82

IH-A 55 50 0,91 6(J^ 28 0,47

Tabelle III-4

Versuch Nr« Bohrer-Gebrauchsdauer (mm) III-1 2360

HI-A 1400

Beispiel 4

Rostfreie Stähle der in Tabelle IV-1 aufgeführten Zusammensetzung werden hergestellt und gegossen. Die Ingots werden behandelt, indem man sie walzt oder zu Stählen mit einem Durchmesser von 60 mm schmiedet. Einige von ihnen werden weiter durch Kaltziehen bearbeitet.

Proben werden aus den Stabproben fUr <$ie folgenden Versuche entnommen.

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" INSPECTED · ^ '^J^?-

301853?

(1) Form und Verteilung der Einschlüsse auf Sulfid-Grundlage

Proben für die mikroskopische Untersuchung werden aus den Stabproben hergestellt, indem man l:ängs der Walzoder Schmiederichtung Stücke herausschneidet und diese poliert. Von den Einschlußteilchen auf Sulfid-Grundlage, die man in einem bestimmten Ansichtsfeld feststellt, werden 200 Teilen mit einer Länge von 2/u oder langer ihre Länge (L) und ihre Breite (S) bestimmt, und das durchschnittliche L/S und die Rate R (%_f ausgedrückt durch die Zahl) der Teilchen mit einem L/S unter 10 werden bestimmt. Diese Werte sind in Tabelle IV-2 aufgeführt. .

(2) Verformbarkeit beim Kaltschmieden

Aus einem Teil, ausgenommen dem Mittelteil der Stäbe mit einem Durchmesser von 60 mm, werden Proben mit einem Durchmesser von 9 mm und einer Länge von 12 mm herausgeschnitten und nach der Wärmebehandlung bis zu einem Durchmesser von 8 mm poliert. Die Teststücke werden einem Kalttauchtest mit 30 Wiederholungen unterworfen und die durchschnittlichen Werte der kritischen Spannung werden berechnet. Die kritische Spannung wird wie folgt definiert: LnIr^ , worin Ho: 12 mm, H: die Länge der Probe (mm) zum Zeitpunkt des Auftretens von Rissen bedeuten. Die Werte sind in Tabelle IV-2 aufgeführt.

(3) Maschinenbearbeitbarkeit

Die Stäbe mit einem Durchmesser von 60 mm werden in der Wärme behandelt und werden dann für den Schneidtest bei den folgenden Bedingungen poliert. Schneidbedingungen

Werkzeug: P 20 quadratische Spitze

Halter: P11R44, 5,5,6,6,15,15,04

Vorschubgeschwindigkeit: 0,15 mm/Schub Tiefe des Schnitts: 1,0 mm Schneidöl: keines

Kriterium für die Werkzeughaltbarkeit: Plankenabnutzung V_B =0,2 mm

Tabelle IV-2 zeigt die Ergebnisse der Schneidversuche.

030048/0762

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Te/S

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UN
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KN

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030048/0762

	C %	Mn ■■■ Ζ'¹'?	Tabelle	IV-	1	(Fortsetzung)	0 96	Andere	'■■ Pb, Se, Ca₁Bi ν 96 . ■,.
Vers* Nr.			Te	Te/S		Ni Cr Mo 96. % %

IVKD 0,35 0,81 0.85 0.015 0,091 0,01 0.11 0.21 18.45 0,14 0,0075 ^v '

IV-E 0,36 0.80 0.82 0.017 0,095 - -: 0,20 18.33 0.15 0.0095

:.'^:. , IV-13! 1.20 0.63 1.1ÖO.O35 0.150 0.251 1.67 O.15 17.32O.O5O.OO25

IV-14 1.15 0,65 1.15 0.034 0.155 0.283 1.83 0.18 17.44 0.05 Ö.0031 ^^r J'^|

g IV-15 1.15 0.60 1.12 0.033 0.145 0.243 1.68 0.12 17.33 0.05 0,0022 ' Pb 0.23

ο IV-16 1.13 0.63 1.13 0.035 0.160 0.263 1.64 0.20 17.70 0.03 0.0023 ?_T ^r 1*5? n= n'nl

£ . ' Se 0.10

>■■■ IV-P 1.17 0.66 1.21 0.033 0,151 - - 0.17 17.30 0.04 0,0043 S^r l'ZS '

^ IV-17 0.06 1.25 1.31 0.021 0.010 0.005 0.50 21.53 27.54 0.03 0.0068 ^

¹^ IV-G 0.05 1.28 1.15 0.018 0.009 0.002 0.22 21.44 27.54 0.02 0.0135

IV-18 0.02 0.45 1.22 0.021 0.028 0.007 0.25 13.48 19.50 3,85 0.0071 Cu 3.50

IV-19 0.02 0.41 1.21 0.019 0.025 0.001 0.04 13.44 18.66 3.40 0.0070 Cu 3.44

IV-20 0.02 0.42 1.20 0.019 0.027 0.005 0.19 13.50 18.99 3.80 0.0073 Cu 3.50 Se 0.15

IV-H 0.02 0.45 1.21 0.018 0.018 - 0.03 13.48 13.78 3.75 0.0110 Cu 3.33

IV-I 0.03 0.48 1.18 0.018 0.018 - - 13.54 19.27 3.80 0.0105 Cu 3.50

- 26 Tabelle IV-2

Vers. Nr.	Sulfide Verformbarkeit Maschinenbearbeitbarkeit L/S R Wärme- Kritische Wärme- 60 min Ge- (%) behandl. Spannung behandl. brauchsdauer (m/min)	,5	84	1050°Cx1 h	1	1	,74	1050⁰C χ 1 h	243	2i5
IV-1	3	,0	83	Abschrecken mit Wasser	1	1	,70	235	210
IV-2	2	,9	81		1	1	,63	255	150
IV-3	1	,5	88		1	1	,60	Abschrecken mit 273 Wasser (AmW)	143
IV-4	1	,5	65		1	1	,48		162
IV-A	8	,5	2		1	1	,45		161
IV-B	11	,1	87	830⁰C χ 1 h	1	1	,91		125
IV-5	8	,8	87	1	1	,82		173
IV-6	3	,3	85	1	1.	,95	830⁰C χ 1 h	175
IV-7	2	,5	84	Kühlen i.Ofeni	1.	,78	Kühlen im Ofen	178
IV-8	2	,8	5		1.	,55		180
IV-C	15	,3	85		1,	,96		143
IV-9	4,	,7	83		1,	,95		140
IV-10	3,	,5	81	830⁰Cx 1 h	1,	,90	830°C χ 1 h	74
IV-11	3,	,3	82	Kühl.i.Ofen	1,	,87	Kühlen im Ofen	78
IV-12	2,	,5	0		1,	,71		85
IV-D	1O₁	,3	65		1,	,70		88
IV-E	11,	,3	87		1,	,66		62
IV-13	2,	3	86		1,	,54		185
IV-14	2,	,3	85	830⁰C χ 1 h	,58	83O⁰C χ 1 h	150
IV-15	2,	3	84	Kühl.i.Ofen	,50	Kühlen im Ofen	195
IV-16	2,	3	1		,28		190
IV-F	12,	Ί	83		,93		206
IV-17	2,	8	0		,55		165
IV-G	10,	4	85		,92		163
IV-18	3,	5	80	1050°C x 1 h	,90	105O⁰C χ 1 h
IV-19	7,	7	85	AmW	,98	AmW
IV-20	3,	7	15		,50
IV-H	10,	3	0		,48
IV-I	12,

Q30048/0762

Beispiel 5
Hitzebeständiger Stahl

Stahlingots mit der in Tabelle V-1 aufgeführten chemischen Zusammensetzung werden gemäß einem Verfahren, das ähnlich dea in Beispiel 1 beschriebenen ist, hergestellt und geprüft.

In Tabelle V-2 sind die Werte für die Einschlüsse in dem Stahl aufgeführt. In Tabelle V-3 sind die Versuchsergebnisse der mechanischen Anisotropie angegeben. Die Proben werden einer Lösungsbehandlung durch Erhitzen bei 1050°C und Kühlen mit Wasser vor dem Versuch unterworfen. In Tabelle V-4 sind die Versuchsergebnisse der Maschinenverarbeitbarkeit aufgeführt. Die Proben werden weiter bei den oben angegebenen Bedingungen einer Lösungsbehandlung unterworfen.

Tabelle V-1

Versuch Nr. Chemische Zusammensetzung (%)

C Sl Mn Ni Cr Mo

V-1 V-A	O₁ O₁	0,35 0,37	0,87 0,76	0,009	MnS MnS	0,058 0,062	9,64 9,25	19,05 19,12	0,15 0,13
		Tabelle V-2
Ver such	,06 ►07	Flächenprozentgehalt {%) Nr. Einschluß A Einschluß B	A/B %	C *	L/S
V-1 V-A		MnS-MnTe	16	99	2,8 24,2

Tabelle V-3

Vers.. Zugfestigkeit(kg/mm ) Verringerung i.d.Fläche (%) Nr. Walz- rechtw. Walz- rechtw. richtung Richtung richtung Richtung

X Y Y/X X Y Y/X

V-1 60 58 0,97 68 58 0,85 V-A 58 53 0,91 66 34 0,52

0300A8/0762

	Nr.	6	- 28 -	3018537
		Tabelle V - 4
Versuch	ρ i e 1	Bohrer-Gebrauchsdauer	(mm)
V-1 V-A		1040 420
B e i s

Hitzebeständiger Stahl

Hitzebeständige Stähle mit verschiedenen Zusammensetzungen werden hergestellt und zu Stäben mit einem Durclimesser von 60 mm verarbeitet. Die Zusammensetzungen der Proben sind in Tabelle VI-1 aufgeführt.

Die Proben werden aus den Proben für die folgenden Versuche entnommen.

(1) Form und Verteilung der Einschlüsse

(2) Verformbarkeit beim Kaltschmieden

(3) Maschinenbearbeitbarkeit

Man verwendet die gleichen Testverfahren wie in Beispiel 4. Bei den Versuchen werden ähnliche Ergebnisse erhalten.

(4) Hochtemperaturfestigkeit

Proben für die Zugfestigkeitstests in der Hitze werden erhalten, indem man sie aus dem Außenteil der Probenstäbe herausschneidet und nach der Wärmebehandlung so behandelt, daß man einen parallelen Teil von 10 mm Durchmesser erhält. Die Zugfestigkeit und die Verringerung in der Fläche werden bei 800°C bestimmt. Die Ergebnisse sind in Tabelle VI-2 zusammen mit den Versuchsergebnissen der obigen Punkte (1) bis (3) angegeben.

030048/0762

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Tabelle

VI-1

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1 0.40 1,98 0.34 0.015 0.056 0.006 0.17 14.25 15.16 0.01 0.0013 W 4.56

VI-2 0.41 1.95 0,35 0.017 0.037; 0.004 0.11 14.33 15.17 0>01 0.0025 W 4.50 ' Pb 0.15

¹VI-A¹'¹ 0.38 1.83 0.34 0.017 0.037 - ■ - 14.23 15.15 0.01 0.0039 W 4,33

VI-3 0.45 0.81 O.72 0.015 0.110 0.017 0.16 5.01 25.50 5.50,0.0015

ω VI-4 0.45 0.80 0,76 0.016 0.109 0.02.5 0.22 5.Il 25.31 5.30 0.0020 Se 0.18

"° _v VI-B 0.43 0.76,0.77 0.016 0.115 - '- 5.10 25.43 5.44 0.0038

Ü VI-5 0.44 0.79 4.12 0.015 Q. 16.0 0.311 1.94 2.11 25.31 3.55 0.0025 N 0.46

-4 VI-6 0.45 0.81 4.10 0.016 0.155 0.253 1.63 2.10 25.30 3.60 0.0031 N 0.44 Bi 0.17

an '■■■■■ ■ ' , , -

*·> VI-C 0.41 0.74 4.12 0.016 0.155 - -. 2.13 25.40 3.22 0.0047 N 0.41

VI-7 0.60 0.82 8,40 0.018 0.035 0.125 3.57 0.26 22.55 0.03 0.0010 N 0.25

VI-8 0.63 0.85 8.31 0.016 0.041 0.081 1.96 0.25 22.42 0.02 0.0006 N 0.25 Ca 0.010

VI-D 0.63 0.83 7.65 0.016 0.044 0.074 1.68 0.23 22.31 0.05 0.0038 N 0.22

VI-9 0.25 0.90 1.25 0.020 0.243 0.472 1.94 12.42 22,45 0.04 0.0031

VI-E 0.21 O.9I 1.26 0.018 0.250 - - 12.49 21.96 0.02 0.0072

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030048/0762

ORIGINAL INSPECTED

Tabelle VI - 2

Vers.	Sulfide	R	Verformbarkeit	kritische	Maschinenbearbeitbark. Hochtemperaturfestigkeit (800⁰C)	Wasser	Werkzeugge- Wärme- Zugfestig- Verringerung	(kg/mm )	¹ ■ ■ ■	21.5	i.d.Fläche
Nr.	L/S	(%)	Wärme-	Spannung	Wärme-	brauchsdaner behandl. keit _o			(%)
			I behandl.		behandl.	60min Ge-		22.3
						schwindigk,	95O⁰C
						(m/min)	χ 15 min	21.3	96.5
		82		1.71		155	Öl-	31.5
V₁I-I	2.4						kühlen -		95.4
		86	95O⁰C	1.65	95O⁰C	163	1000⁰C χ 15 min	33.2
VI-2	2.5		χ 1. h		χ lh		Lüftkühlen		95.5
		0	Öl-	1.35	Öl-	135		32.5	74.1
VI-A	11.5	86	kühlen	1.70	kühlen	199 ·\ .	780⁰C χ 15 min	45.8
VI-3	2.4						Luftkühlen		74.1 ^
		89	1000⁰C	1.61	1000⁰C	205	1000°c χ ¹^ min	46.3
VI-4	2.3		χ 1 h		χ lh		Luftkühlen		73.2
		0	Luft	1.31	Luft	165		44.5	34.3
VI-B	12.3	83	kühlen	1.66	kühlen	163	780⁰C χ 15 min	38.3
VI-5	4.3						Luftkühlen	38,7	33.1
		82	1000⁰C	1.61	1000⁰C	171	1200⁰C x 15 min Abschr.m.Wasser
VI-6	2.7		χ 1 h		χ Lh			38.0	30.0
		2	Luft	1.33	Luft	125	780⁰C χ 15 min	14.3 14.1	6.7
VI-C	13.8	85	kühlen.	1.85	kühlen	72	Luftkühlen		7.1
VI-7	3.2	84	1200⁰C	1.80	1200⁰C	79	HOO⁰C x 15 min Abschre.m.Wasser 70O⁰C χ 2 h ■ Luftkühlen
VI-8	2.6		χ 1 h		x 1. h			6.5
		0	Luft	1.48	Luft- .	52		52.3 52.1
VI-D	10.5	kühlen	kühlen	179 138
VI-9 VI-E	2.4 15.3	⁸⁶ HOO⁰C ₀ x Lh Abschrecken	²·¹⁵ HOO⁰C 1 71 X 1 h ' Abschrecken
		mit Wasser	mit

Tabelle VI - 2 (Fortsetzung)

Vers. Sulfide Verformbarkeit Maschinenbearbeitbark. Hochtemperaturfestigkeit(800⁰C) Nr. L/S R Wärme- kritische Wärme- Werkzeuggebr. Wärme- Zugfest. Verringerung

	VI-IO	2.5	85	1200⁰C	' JT —-——	Geschw.	12000c	177	(m/min)	35.4	7.0
				γ Th	2.03	χ lh		1200⁰C χ 15 min
	VI-P	13.7	0	A XIl, Abschr.m.		Abschrecken	135	Abschr.m.Wasser 76O⁰C χ 15 min	35.1	6.5
				Wasser	1.65	mit Wasser		Ltiftkühlen
	VI-Il	1.8	88	HOO⁰C			201	1100⁰C χ 15 min	24.6	29.1
				χ lh	2.11	HOO⁰C		Absehr.m.Wasser
	VI-G	10.2	25	Abschr.		X lh.	156	^^9 ^^ ^^ ^ * st % f* t*	24.1	25.1
O				mit Wasser	1.72	Abschrecken		700 C χ 15 mm
co	VI-H	13.1	0			mit'. Wasser '	155	Luftkühlen	24.3	28.4
O	VI-12	1.8	87		1.68		170		31.5	72.1
				1050⁰C	1.91			1050 C χ 15 min
00	VI-I	11.5	0	χ 15 min		1050⁰C	130	Ölkühlen	30.5	71.3
O				Öl-	1.54	χ 15 min
	VI-13	2.3	83	kühlen _		Öl-	96	75O⁰C χ 15 min	9.1	93.1
cn					1.88	kühlen		Abschr.m.Wasser
	VI-J	12.7	0	1150⁰C			73		9.0	91.5
	VI-14	2.7·	81	χ lh. Luft-	1.51	■ 1150⁰C	• 83	1150⁰C- χ 15 min	12.0	93.5
	VI-K	13,5	0	Kühlen.	1.53	χ lh Luft	6;2	Luftkühlen 700⁰C χ 15 min	11.2	.93.6
				1170⁰C ir ~\ Vi	1.23	kühlen	ί	Luftkühlen
	VI-15	2.9	83	χ χ η Luft kühlen		1170⁰C	58	1170⁰C χ 15 min Abschr.m.Wasser	21.9	27.5
	VI-L	12.1	0	1.69	xln Luft kühlen	42	800⁰C χ 15 min Luftkühlen	21.5	27.3
				1.35

B e i s ρ i e 1 7
Lagerstahl

Stahlingots mit der in Tabelle VII-1 aufgeführten chemischen Zusammensetzung werden gemäß einem Verfahren, das ähnlich dem von Beispiel 1 ist, hergestellt und geprüft.

In Tabelle VII-2 sind die Werte für die Einschlüsse in dem Stahl angegeben. In Tabelle VII-3 sind die Versuchsergebnisse für die mechanische Anisotropie aufgeführt. Die Proben werden nach den Kugelglühen-Anlassen durch Erhitzen bei 800⁰C und allmähliches Abkühlen in einem Ofen geprüft. In Tabelle ViI-4 sind die Versuchsergebnisse der Maschinenbearbeitbarkeit angegeben. Die Proben werden ebenfalls bei den obigen Bedingungen einem Kugelglühen-Anlassen unterworfen.

Tabelle VII - 1

Versuch Nr. Chemische Zusammensetzung

C Si Mn Cr

VII-1 VII-A	1,04 0,22 1,08 0,25	0,32 0,28	1,42 1,40	L/S
	Tabelle VI	- 2		3,0 18,6
Vers. Nr.	Flächenprozentgehalt Einschluß A Einschluß B	A/B	C
VII-1 VII-A	MnS-MnTe 0,004 MnS 0,042 :\ - MnS 0,050	9,5	99

Tabelle VII - 3

Vers. Zugfestigkeit(kg/mm ) Verringerung in der Fläche{%)

Nr. Walz« rechtw. Walz- rechtwi.

rieht. Richtung rieht. Richtung

X Y Y/X X Y^ Y/X

VII-1 67 66 0,99 68 42 0,62

VII-A 64 60 0,94 66 25 0,38

0 30048/0762

Werkzeugstahl

Stahlingots mit der in Tabelle VIII-T aufgeführten Zusammensetzung werden nach einem Verfahren, das ähnlich dem in Beispiel 1 beschriebenen ist, hergestellt, wobei das Heißwalzen bei 1200 bis 1300⁰C durch ein Heißschmieden bei 1150 bis 1250°C ersetzt wurde (das Schmiedeverhältnis beträgt ebenfalls etwa 12).

In Tabelle . VIII-2 sind die Werte für die Einschlüsse aufgeführt. In Tabelle VIII-3 sind die Versuchsergebnisse der mechanischen Anisotropie angegeben. Vor dem Versuch werden die Proben von 1000⁰C durch Kühlen mit Luft abgeschreckt und dann werden sie bei 55O°C nach dem Luftkühlen getempert. In Tabelle VIII-4 sind die Versuchsergebnisse der Maschinenbearbeitbarkeit angegeben. Die Proben werden vor dem Versuch auf 850°C erhitzt und in einem Ofen für das Kugelglühen-Anlassen abgekühlt.

Tabelle VIII - 1

Versuch Nr. Chemische Zusammensetzung (%)

C Si Mn V Cr Mo

VIII-1 VIII-A	0,38 0,36	1,05 0,99	0,39 0,42	MnS-MnTe O₁ MnS-MnTe O₁	MnS 0 MnS 0	,040 ,044	1,05 1,13	2	Ψ %	5,21 5,04	1 1	,28 ,30
		Tabelle	VIII -	,005 _r0003	13 0,7
	Vers. Flächenprozentgehalt Nr. Einschluß A Einschluß B	C %		L/S
	VIII-1 VIII-A	96		2,6 9,5

Q30048/0 762

Tabelle VIII - 3

Vers. Zugfestigkeit(kg/mm ) Verringerung in d.Fläche {%)

Nr. Walz- rechtw. Walz- rechtwinkl.

rieht. Richtung rieht. Richtung

X Y Y/X X Y Y/X

VIII-1 VIII-A	130 128	128 120	0,98 0,94	50 46	39 20	0 O	,78 ,43
			Tabelle	VIII -
Versuch	Nr.			Bohrer-Gebrauchsdauer (mm)
VIII-1 VIII-A			- 4	80 40

Beispiel. '9
Federstahl

Stahlingots der in Tabelle IX-1 angegebenen Zusammensetzung werden nach einem Verfahren, das ähnlich dem in Beispiel 1 beschriebenen ist, hergestellt und geprüft.

Tabelle IX-2 zeigt die Werte für die Einschlüsse. In Tabelle IX-3 sind die Versuchsergebnisse der mechanischen Anisotropie aufgeführt. Die Proben werden von 850⁰C durch Kühlen mit öl abgeschreckt und dann bei 500⁰C getempert und anschließend in Luft gekühlt. In Tabelle IX-4 sind die Versuchsergebnisse für die Maschinenbearbeitbarkeit aufgeführt* Die Proben werden einem Kugelglühen-Anlassen durch Erwärmen auf 800⁰C und Abkühlen in einem Ofen unterworden.

Tabelle IX-1

Versuch Nr. Chemische Zusammensetzung (90

' C Si Mn

IX-1 0,60 1,68 0,88

IX-A 0,60 1,70 0,86

030048/0762

- 3ο -

Tabelle IX - 2

Vers. Flächenpro zentgehalt A/B C L/S Nr. Einschluß A Einschluß B % %

IX-1 MnS-MnTe 0,004 MnS 0,055 7,3 99 2,8 IX-A - MnS 0,061 - - 24,2

Tabelle IX - 3

Vers. Zugfestigkeit(kg/mm ) Verringerung in der Fläche(%)

Nr. Walz- rechtw. Walz- rechtw.

rieht. Richtung rieht. Richtung

X Y Y/X X Y Y/X

IX-1 IX-A	136 134	135 125	0,99 38 0,93 35	28 18	0 0	,74 ,51
			Tabelle IX - 4
Versuch	Nr.		Bohrer-Gebrauchsdauer	(mm)
IX-1 IX-A			240 160

Beispiel 10

Die Proben der Versuche Nr. 1-1 von Beispiel 1 werden nach dem Heißwalzen bei 900,1000⁰C oder 1100⁰C während 1 h durchwärmt und dann in Wasser abgeschreckt. Sie werden dann mit einem Mikroskop geprüft, um die Form ihrer Einschlüsse festzustellen. Querschnitte der Proben sind im Vergleich mit den gewalzten Proben in den Fig. 2A bis 2E dargestellt (60Ofache Vergrößerung).

In den Einschlußteilchen sind die dunklen Teile in der Mitte der Einschlüsse B oder MnS und die helleren Teile an beiden Seiten Bind die Einschlüsse A oder MnS-MnTe. Aus diesen Photographien ist erkennbar, daß die Einschlüsse A durch das Heißwalzen verlängert werden, während die Einschlüsse B ihre Kugelform beibehalten und daß der Einschluß A, wenn er bei höherer Temperatur durchwärmt wird, die Tendenz zeigt, seine ursprüngliche Kugelform wieder anzunehmen, und daß

030048/076 2

das Kugelglühen in stärkerem Ausmaß abläuft, wenn die Temperatur während der gleichen Durchwärmzeit höher ist.

Von den oben erwähnten Proben wurde die Beziehung zwischen "A/B. oder die Rate des Flächenprozentgehaltes des Einschlusses A zu dem von Einschluß B und die durchschnittliche L/S oder das Verhältnis der Länge zur Breite der Einschlußteilchen graphisch in Fig. 1 dargestellt. Aus der graphischen Darstellung von Fig. 1 folgt, daß, wenn die Flächenprozentgehaltrate A/B 1% oder mehr beträgt, die Einschlußteilchen fast kugelförmig sind.

B eis pi e 1 11

Unlegierter Stahl für Konstruktionszwecke

In einem Bogenofen werden Stähle mit der in Tabelle XI-1 aufgeführten Zusammensetzung hergestellt und in eine Schmelzpfanne gegossen. Es wurden dann 1,3 t Ingots aus dem so hergestellten Stahl gegossen. Eine Verbindung mit der Zusammensetzung von Einschluß B wird zu dem Strom aus geschmolzenem Stahl zugegeben.

Die gegossenen Ingots werden einer Hitzebearbeitung und einer Wärmebehandlung wie in Beispiel 1 unterworfen und die Form der Einschlüsse wird beobachtet. Die Ergebnisse sind in Tabelle XI-2 aufgeführt.

Tabelle XI-1

Versuch Nr.	C	Chemische	Si	Zusammensetzung	S	,015	Te	006
	O		0,25	Mn	0	,030	0,	003
XI-I	0	,46	0,29	0,55	0	,051	0,	008
XI^2	0	,45	0,26	0,50	0		0,
XI-3	,45	0,48

Q30048/0762

Tabelle XI - 2

Vers. Zugegeb. Flächenpro zentgeh. Zugegeb.Teil A/B C L/S Nr. Einschl.B Einschluß Einschluß d.Einschl.B % % Vol-% A B %

XI-1	O	,19	,052	,26	73	20	100	2	,7
XI-2	O	,10	,017	,24	42	7	98	2	,6
XI-3	O	,01	,088	,25	4	35	91	2	,9

Ende der Beschreibung.

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L e e r s e i t e

- 34 -
Tabelle VII - 4

3018537

Bohrer-Gebrauchsdauer

VII-1
VII-A

KRAUS & WEISERT DR. WALTER KRAUS DIPLOMCHEMIKER · DR.-ING. ANNEKÄTE WEISERT DIPL-ING. FACHRICHTUNG CHEMIE IRMGARDSTRASSE 15 · D-80OO MÜNCHEN 71 · TELEFON 089/797077-797078 · TELEX O5-212156 kpatd TELEGRAMM KRAUSPATENT ; 2575 AW/My DAIDO TOKUSHUKO KABUSHIKI KAISHA Nagoya, Japan Kontrollierte Einschlüsse enthaltender Automatenstahl und Verfahren zu seiner Herstellung Patentansprüche

1. Kontrollierte Einschlüsse enthaltender Automatenstahl, dadurch gekennzeichnet, daß der Stahl die Einschlüsse A, die sich bei einer Temperatur unter 1000⁰C erweichen oder schmelzen, und die Einschlüsse B, die einen Schmelzpunkt über 130Q⁰C aufweisen, aber bei einer Temperatur zwischen 900 und 1300⁰C Plastizität zeigen, enthält, wobei die Einschlüsse A und die Einschlüsse B in einer gegenseitig aneinanderhaftenden Form vorliegen und der Prozentgehalt der Fläche der Einschlüsse A mindestens 1% des Prozentgehalts der Fläche der Einschlüsse B beträgt.

2. Automatenstahl nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Haftung der Einschlüsse in solcher Form vorliegt, daß die Einschlüsse A die Einschlüsse B umgeben.

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3. Automatenstahl nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Flächenprozentgehalt der Einschlüsse A im Bereich von 1 bis 150% des Flächenprozentgehaltes der Einschlüsse B liegt.

4. Automatenstahl nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einschlüsse A aus der Gruppe Pb, Bi, MnS-TeS, SiO₂-K₂O, SiO₂-Na₂O, SiO₂-K₂O-Al₂O₃, SiO₂-Na₂O-Al₂O, und SiO₂-Na₂O-CaO-MnO ausgewählt sind und daß die Einschlüsse B aus der Gruppe MnS, MnSe und Mn(S,Se) ausgewählt werden.

5· Automatenstahl nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Stahl ein unlegierter Stahl oder ein legierter Stahl für Bauzwecke ist.

6. Automatenstahl nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Stahl ein nichtrostender Stahl ist.

7. Nichtrostender Automatenstahl nach Anspruch 6, der gute Verformbarkeit beim Kaltschmieden aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Stahl bis zu 2,0% C, bis zu 2,0% Si, bis zu 10% Mn, 10 bis 30% Cr, bis zu 0,4% S und bis zu 0,5% Te enthält, wobei %Te/%Si mindestens 0,04 beträgt und bis zu 0,015% 0 enthält und der Rest im wesentlichen Eisen ist, und wobei mindestens 80% der Einschlüsse auf Sulfid-Basis Teilchen in dem Stahl mit einer Länge von 2/u oder länger und einem Längen/Seiten-Verhältnis nicht über 10 sind.

8. Automatenstahl nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Stahl ein hitzebeständiger Stahl ist."

9. Hitzebeständiger Automatenstahl nach Anspruch 8 mit guter Verformbarkeit beim Kaltschmieden, dadurch gekennzeichnet, daß der Stahl bis zu 1,0% C ,bis zu 5,0% Si, bis zu 20% Mn, 7,5 bis 30% Cr, bis zu 0,4% S und bis

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0,05% Te enthält, wobei %Te/%S mindestens 0,04 beträgt und bis zu 0,015% 0 enthält, und der Rest im wesentlichen Eisen ist, und wobei mindestens 80% der Einschlüsse auf Sulfid-Basis Teilchen in dem Stahl mit einer Länge von 2/U oder länger und einem Seiten/Längen-Verhältnis nicht über 10 sind.

10. Automatenstahl nach Anspruch 7 oder 9

mit guter Verformbarkeit beim Kaltschmieden, dadurch gekennzeichnet, daß der Stahl mindestens ein Legierungselement der folgenden Gruppen

Ni bis zu 40%

Mo bis zu 4,0%

eins oder mehrere von W bis zu 5,0% Ti bis zu 2,0%

V bis zu 2,0%

Nb bis zu 1,5% und

Seltene Erdenmetalle bis zu 0,5% Al bis zu 2,0%

Co bis zu 25%

eins oder mehrere von B bis zu 0,05% N bis zu 0,8% und Zr bis zu 2% Ta bis zu 1,5% und

Cu bis zu 7%
enthält.

11. Automatenstahl nach Anspruch 7 oder 9 mit guter Verformbarkeit beim Kaltschmieden, dadurch gekennzeichnet, daß der Stahl weiterhin mindestens eines der Metalle Pb bis zu 0,3%, Se bis zu 0,3%, Ca bis zu 0,06% und Bi bis zu 0,3% enthält.

12. Automatenstahl nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Stahl ein Lagerstahl ist.

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13. Automatenstahl nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Stahl ein Werkzeugstahl oder ein Federstahl ist.

14. Verfahren zur Herstellung eines kontrollierte Einschlüsse enthaltenden Automatenstahls, dadurch gekennzeichnet, daß man eine Substanz der Zusammensetzung der Einschlüsse A, die sich bei einer Temperatur unter 1000⁰G erweichen oder schmelzen, und eine Substanz mit der Zusammensetzung der Einschlüsse B, die einen Schmelzpunkt über 1300°C zeigen, aber eine Plastizität bei einer Temperatur zwischen 900 und 1300⁰C aufweisen, innigst vermischt und das so hergestellte Gemisch unter Rühren durch Einblasen eines nicht-oxidativen Gases zu geschmolzenem Stahl gibt, um das Gemisch darin zu dispergieren.

15. Verfahren zur Herstellung eines Automatenstahls nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Substanz, die die Zusammensetzung der Einschlüsse A aufweist, und die Substanz, die die Zusammensetzung der Einschlüsse B aufweist, in einem Verhältnis von 1:100 bis 150:100, ausgedrückt durch das Volumen, vermischt und zu dem geschmolzenen Stahl gegeben werden.

16. Verfahren zur Herstellung eines kontrollierte Einschlüsse enthaltenden Automatenstahls, dadurch gekennzeichnet, daß zum Zeitpunkt des Gießens des Stahls, der die Einschlüsse A, die sich bei einer Temperatur unter 1000⁰C erweichen oder schmelzen, und die Einschlüsse B, die einen Schmelzpunkt über 1300⁰C aufweisen, aber Plastizität bei einer Temperatur zwischen 900 und 1300⁰C besitzen, enthält, Pulver einer Zusammensetzung der Einschlüsse B zu dem geschmolzenen Stahl zugegeben werden und dieser langsam sam abgekühlt wird, so daß die Einschlüsse B, die inhärent in dem Stahl vorhanden sind, um das zugegebene Pulver als Keim präzipitieren, und daß dann die Einschlüsse A um den

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präzipitierten Einschluß B präzipitieren.

17. Verfahren zur Herstellung eines Automatenstahls nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Substanz mit der Zusammensetzung von Einschluß B in Mengen von mindestens 5% der Einschlüsse B, die zum Schluß in dem Stahl enthalten sind, zugegeben wird.

18. Ein Produkt aus freiem Automatenstahl, dadurch gekennzeichnet, daß es aus Stahl erhalten worden ist, der die Einschlüsse A, die sich bei einer Temperatur unter 1OOO°C erweichen oder schmelzen, und die Einschlüsse B, die einen Schmelzpunkt über·130O⁰C aufweisen, aber eine Plastizität bei einer Temperatur zwischen 900 und 1300⁰C besitzen, in einer Form der gegenseitigen Adhäsion enthält, und wobei der Anteil an Flächenprozentgehalt der Einschlüsse A mindestens 1?6 des Flächenprozentgehalts der Einschlüsse B besitzt und wobei der Stahl bei einer Temperatur über dem Erweichungs^ oder Schmelzpunkt der Einschlüsse A heiß bearbeitet worden ist, so daß die Ausdehnung der Teilchen der Einschlüsse B verringert worden ist.

19» Ein Produkt aus einem Automatenstahl nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß das Produkt erhalten worden ist, indem der Stahl bei einer Temperatur über der Erweichungs- oder Schmelztemperatur der Einschlüsse A heiß bearbeitet worden ist, bei einer Temperatur über 900°C durchwärmt worden ist, um ein Weichglühen der Teilchen der Einschlüsse A zu erreichen.

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