DE3624969C2 - Verwendung eines rostfreien weichmagnetischen Stahls - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft die Verwendung eines rostfreien, weichmagnetischen Stahls speziel­ ler Zusammensetzung als Werkstoff zur Herstellung von Bauteilen, die eine bestimmte Zugfestigkeit und gleichzeitig eine bestimmte magnetische Flußdichte aufweisen müssen.

Speziell soll sich der Stahl für Kerne von solenoidbetätigten Ventilen und elektroma­ gnetischen Kupplungen eignen.

Weichmagnetische rostfreie Stähle mußten bislang bestimmte magnetische Eigenschaften, z. B. eine bestimmte magnetische Flußdichte und Koerzitivkraft, einen bestimmten elek­ trischen Widerstand, gute Korrosionsbeständigkeit, Verformbarkeit und dergleichen aufweisen. Um insbesondere hervorragende magnetische Eigenschaften zu erzielen, wurden 2 Si-13Cr-Stähle, 1Si-O, 10Al-13Cr-Stähle und dergleichen vorgeschlagen und in gewissem Umfang auch in der Praxis eingesetzt. Das Anwendungsgebiet für weichmagnetische rostfreie Stähle hat sich in jüngster Zeit vergrößert. Es werden mehr und mehr Stähle dieser Art auch für solche Teile verwendet, die eine komplizierte Struktur besitzen, Beispiele dafür sind elektromagnetische Kupplungen oder Kerne von solenoidbetätigten Ventilen. Im Hinblick auf derart erweiterte Anwendungsgebiete entstand ein Bearf an einem weichmagnetischen rostfreien Stahl, der sich durch hervorragende Zugfestigkeit und eine über einem bestimmten Wert liegende magnetische Flußdichte auszeichnet.

Weichmagnetische rostfreie Stähle sind zum Beispiel aus der DE 30 18 537 A1 und der AT-PS 345 322 bekannt. Die erstgenannte Druckschrift betrifft speziell einen, kontrollierte Einschlüsse enthaltenden, Automatenstahl. Dabei geht es aber speziell um gute Zerspan­ barkeit, nicht jedoch um Zugfestigkeit und eine bestimmte magnetische Flußdichte. In der AT-Druckschrift sind martensitische Chromstähle mit Molybdän-Zusatz offenbart, bei denen es speziell um eine gute Duktilität geht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen rostfreien, weichmagnetischen Stahl für die Verwendung als Werkstoff zur Herstellung von Bauteilen anzugeben, die eine bestimm­ te Zugfestigkeit und eine bestimmte magnetische Mindest-Flußdichte aufweisen sollen.

Gelöst wird diese Aufgabe durch die in den Ansprüchen 1, 3 und 5 angegebene Erfindung. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung an­ hand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine graphische Darstellung, die die Be­ ziehung zwischen dem Si-Anteil und der Magnetflußdichte eines Stahls darstellt, bei dem der Ti-Anteil auf zwei unterschied­ liche Werte festgelegt ist,

Fig. 2 eine graphische Darstellung, die die Be­ ziehung zwischen dem Si-Anteil und der kritischen Kompressibilität eines Stahls darstellt, wenn die Ti- und Zr-Anteile auf zwei unterschiedliche Werte festgelegt sind;

Fig. 3 eine graphische Darstellung, die die Be­ ziehung zwischen der kritischen Kompressi­ bilität und dem Zr-S-Verhältnis darstellt, wenn der S-Anteil auf drei unterschiedli­ che Werte festgelegt ist, und

Fig. 4 eine graphische Darstellung, welche den Anteil von Si und/oder Al und die Zunahme des spezifischen Widerstands veranschau­ licht, wenn sowohl Si als auch Al, nur Si bzw. nur Al hinzugegeben sind.

Die Erfinder haben die Auswirkungen verschiedener Legie­ rungselemente bezüglich der magnetischen Eigenschaften, der elektrischen Eigenschaften, der Kaltverformbarkeit (Kalt-Schmieden, Kalt-Hämmern) und der spanabhebenden Ver­ formung bei 13Cr-Stählen untersucht. Es wurde folgendes herausgefunden: (1) Die magnetischen Eigenschaften lassen sich durch Zugabe von Si, Al und Ti und durch Senken des C+N-Anteils verbessern; (2) elektrische Eigenschaften las­ sen sich spürbar dadurch verbessern, daß man sowohl Si als auch Al hinzufügt, um einen synergetischen Effekt zu erzielen; (3) die Kaltverformbarkeit läßt sich durch Hin­ zugabe von Ti und durch Senken des C+N-Anteils verbessern; und (4) die Verformbarkeit durch spanabhebende Bearbei­ tung läßt sich spürbar dadurch verbessern, daß kleine An­ teile von S und Pb hinzugefügt werden. Obschon eine Zuga­ be großer Mengen von Si und Al die Kaltverformbarkeit spürbar beeinträchtigt, beeinträchtigt die Zugabe von 0,10 bis 0,30% Pb die Kaltverformbarkeit nur geringfügig. Schließlich macht die Zugabe von Zr in einer Menge, die dem 1,5- bis 4-fachen der Menge von S entspricht, den Ein­ fluß der Zugabe von S bei der Kaltverformbarkeit wett.

Wenn der C+N-Anteil etwa 0,06% beträgt, was bei herkömmli­ chen weichmagnetischen rostfreien Stählen ein normaler C+N-Anteil ist, so ergibt sich durch Hinzugabe von Ti keine spürbare Verbesserung der Kaltverformbarkeit, und es ergibt sich hinsichtlich der magnetischen Eigenschaf­ ten nur eine geringfügige Verbesserung. Bei einem extrem niedrigen C+N-Anteil im Bereich von 0,04% oder weniger verbessert aber die Hinzugabe von etwa 0,1% Ti spürbar die magnetischen Eigenschaften und die Kaltverformbarkeit des Stahls.

Ist der C+N-Anteil beträchtlich hoch und sind sämtliche C- und N-Bestandteile mit Ti gebunden, so wird die Bil­ dung großer TiC- und TiN-Körner gefördert, was die Kalt­ verformbarkeit beeinträchtigt. Ist hingegen der C+N-An­ teil sehr niedrig, z. B. 0,04% oder weniger, so werden, wenn alle C- und N-Anteile mit Ti festgelegt sind, nur kleine und harmlose TiC- und TiN-Körner erzeugt. Dann wird lediglich der C+N-Zwischengittermischkristallverfesti­ gungseffekt beseitigt, so daß die Kaltverformbarkeit und die magnetischen Eigenschaften spürbar verbessert sind. Auf der Grundlage der oben geschilderten Erkenntnisse wurde bereits in der deutschen Patentanmeldung P 36 12 655.1 vom 15. April 1986 ein weichmagnetischer rostfreier Stahl vorgeschlagen, der - in Gew.-% - im wesentlichen besteht aus bis zu 0,03% c; 2,0 bis 3,0% Si; bis zu 0,40% Mn, 0,015 bis 0,050% S; 10 bis 13% Cr; 0,05 bis 0,20% Ti, bis zu 0,03% N; bis zu 0,010% Al und im übrigen aus Fe und unvermeidlichen Verunreinigungen, mit der Maßgabe, daß der C+N-Anteil nicht mehr als 0,05% beträgt. Der Stahl besitzt eine maximale Permeabilität von nicht weniger als 4.400 und eine Magnetflußdichte von nicht weniger als 12.000 G (magnetische Eigenschaften), einhergehend mit einer Dauerfestigkeit nach Schweißen von nicht weniger als 120 kgf/mm². Der Stahl behält die magnetischen Eigen­ schaften auch nach einer Warmbehandlung mit einer so ho­ hen Temperatur wie 920°C. Der Stahl besitzt einen hervor­ ragenden elektrischen Widerstand, gute Korrosionsbestän­ digkeit und gute mechanische Eigenschaften sowie Verform­ barkeit durch spanabhebende Bearbeitung. Da allerdings dieser Stahl eine Untergrenze für das Si von 2,0% wegen der verbesserten elektrischen Eigenschaften und eine Ober­ grenze des Al-Anteils von 0,01% zur Verbesserung der Wech­ selfestigkeit nach Schweißen besitzt, läßt die Kaltver­ formbarkeit zu wünschen übrig.

Angesichts der oben angesprochenen Problematik, ist bei dem erfindungsgemäßen Stahl der C+N-Anteil eines 13Cr- Stahls auf nicht mehr als 0,04% eingestellt, während der Si-Anteil im Bereich von 0,4 bis 1,10%, der Al-Anteil im Bereich von 0,31 bis 0,60% und der Ti-Anteil im Be­ reich von 0,02 bis 0,25% liegt, so daß die elektrischen und die magnetischen Eigenschaften ebenso wie die Kaltver­ formbarkeit verbessert sind. Der Stahl enthält außerdem 0,010 bis 0,030% S, 0,10 bis 0,30% Pb und 0,02 bis 0,10% Zr, wodurch die Verformbarkeit durch spanabhebende Bear­ beitung bei gleichbleibend guter Kaltverformbarkeit ver­ bessert wird. Der erfindungsgemäße Stahl ist also ein weichmagnetischer rostfreier Stahl, der sich für die Kaltverformung eignet und hervorragende magnetische Ei­ genschaften besitzt, nämlich eine Magnetflußdichte (B20) von 13.000 G oder mehr und eine Koerzitivkraft von 1,2 Oe oder weniger. Außerdem besitzt der Stahl gute elektrische Eigenschaften, nämlich einen spezifischen Widerstand von 70 µΩ-cm oder mehr. Der Stahl besitzt eine sehr gute Kaltverformbarkeit (eine Zugfestigkeit von 41,0 kg/mm² oder weniger und eine kritische Kompressibilität von 50% oder mehr). Die Verformbarkeit durch spanabhebende Bearbeitung entspricht SUS 416-JIS (Japanische Indu­ strienorm) oder liegt darüber. Der Stahl eignet sich be­ sonders gut als Werkstoff bei der Herstellung von Kernen von solenoidbetätigten Ventilen und elektromagnetischen Kupplungen sowie Gehäusen von elektronischen Brennstoff­ einspritzvorrichtungen für Kraftfahrzeuge durch Kaltver­ formung.

Im folgenden sollen die Gründe für die Grenzwerte bei der Zusammensetzung des erfindungsgemäß zu verwendenden Stahls näher erläutert werden.

C ist ein Element, welches die Kaltverformbarkeit durch den Mischkristallverfestigungseffekt beeinträchtigt und negativen Einfluß auf die magnetischen Eigenschaften be­ sitzt. Deshalb ist bei dem erfindungsgemäßen Stahl der C-Anteil so niedrig wie nur möglich, die obere Grenze ist 0,03%. Für eine weitere Verbesserung der Kaltverform­ barkeit und der magnetischen Eigenschaften ist es wün­ schenswert, den C-Anteil auf 0,015% oder noch weniger zu senken.

Si ist ein Element, welches magnetische Eigenschaften, wie z. B. die maximale Permeabilität, die Magnetflußdichte und die Koerzitivkraft verbessert und den elektrischen Widerstand erhöht. Mithin ist Si ein wichtiger Bestand­ teil des weichmagnetischen Stahls und sollte in einer Menge von nicht weniger als 0,40% in dem Stahl enthalten sein.

Allerdings beeinträchtigt Si auch die Kaltverformbarkeit aufgrund des Mischkristallverfestigungseffekts, so daß sein oberer Grenzwert auf 1,10% eingestellt wird.

Ähnlich wie Si ist Mn ein Element, welches für die Deoxy­ dation bei der Stahlherstellung benötigt wird, und der Mn- Anteil wird in einem Bereich eingestellt, in welchem er die magnetischen Eigenschaften nicht beeinträchtigt. Die Obergrenze beträgt 0,50%.

Cr ist ein Primärelement, welches die Korrosionsbeständig­ keits-Kennlinie von rostfreiem Stahl bestimmt. Dieses Ele­ ment sollte in dem Stahl mit einem Anteil von mindestens 9% enthalten sein.

Allerdings beeinträchtigt eine Zunahme des Cr-Anteils die magnetischen Eigenschaften, z. B. die Magnetflußdichte. Da­ her wird als obere Grenze für den Cr-Anteil 19% gewählt. Um die magnetischen Eigenschaften weiter zu verbessern, wird der Cr-Anteil vorzugsweise auf 14,0% oder darunter eingestellt.

Al ist ein Element, das die magnetischen Eigenschaften und den elektrischen Widerstand verbessert. Durch den synergetischen Effekt bei der Zugabe von Al in Verbindung mit Si verbessert Al spürbar den elektrischen Widerstand. Um einen ausreichenden Effekt durch die Zugabe von Al zu erhalten, muß man den Stoff in einer Menge von mindestens 0,31% hinzugeben, so daß die Untergrenze für den Al-Anteil 0,31% ist.

Wenn allerdings Al in einer Menge von mehr als 0,60% hin­ zugegeben wird, wird die durch die Erfindung erzielte her­ vorragende Kaltverformbarkeit beeinträchtigt. Deshalb wird die Obergrenze für den Al-Anteil auf 0,60% eingestellt.

S ist ein Element, welches, in kleinen Mengen hinzugege­ ben, die Verformbarkeit durch spanabhebende Bearbeitung spürbar verbessert. Die Menge muß jedoch mindestens 0,010% betragen. Auf der anderen Seite führt ein zu hoher S-An­ teil zu einer schlechteren Kaltverformbarkeit und zu einer geringeren Korrosionsbeständigkeit. Deshalb wird als Ober­ grenze für den S-Anteil 0,030% gewählt.

Pb ist ein Element, welches die Verformung durch spanab­ hebende Bearbeitung verbessert. Eine Zugabe von Pb in Ver­ bindung mit S fördert diese Art der Verformbarkeit. Ob­ schon Pb mindestens mit einem Anteil von 0,10% zugefügt werden muß, führt ein zu großer Pb-Anteil zu einer ver­ schlechterten Kaltverformbarkeit und Warmwalz-Fähigkeit. Deshalb wird die Obergrenze für den Pb-Anteil auf 0,30% eingestellt.

Das Element Ti verbessert spürbar die magnetischen Eigen­ schaften, z. B. die maximale Permeabilität, die Magnet­ flußdichte und die Koerzitivkraft. In einem sehr niedri­ gen C+N-Anteil von 0,04% oder darunter bindet das Element Ti den C+N-Anteil zu feinen Carbonitriden, wodurch die Kaltverformbarkeit spürbar verbessert wird, was in der Zugfestigkeit und der kritischen Kompressibilität zum Aus­ druck kommt. Ti ist das wichtigste Element im Rahmen der Erfindung. Um einen zusätzlichen Effekt zu erzielen, muß Ti in einer Menge von mindestens 0,02% (untere Grenze) hinzugegeben werden.

Für eine weitere Verbesserung der magnetischen Eigenschaf­ ten und der Kaltverformbarkeit sollte Ti in einer Menge hinzugefügt werden, die etwa dreimal so groß ist wie der C+N-Anteil, vorzugsweise sollte der Ti-Anteil 0,05% oder mehr betragen.

Allerdings hat die Zugabe von mehr als 0,25% Ti nur eine Sättigung bei der Erzielung der Vorteile zur Folge. Des­ halb wird als Obergrenze für den Ti-Anteil 0,25% gewählt.

Zr ist ein Element, welches kugelförmige MnS-Körner er­ zeugt und die Kaltverformbarkeit verbessert. Zr muß in einer Menge von mindestens 0,02% hinzugegeben werden. Al­ lerdings führt eine zu starke Zugabe von Zr zu einer Zu­ nahme von Einschlüssen und beeinträchtigt die Kaltverform­ barkeit. Deshalb wird die Obergrenze von Zr auf 0,10% ein­ gestellt.

Ähnlich wie C ist N ein Element, das die Kaltverformbar­ keit durch den Mischkristallverfestigungseffekt beeinträch­ tigt. Sein Anteil wird erfindungsgemäß vorzugsweise so niedrig wie möglich gehalten. Die Obergrenze für den N- Anteil beträgt 0,03%.

Um die Kaltverformbarkeit weiter zu verbessern, beträgt der N-Anteil vorzugsweise 0,020% oder weniger.

Sowohl C als auch N beeinträchtigen die Kaltverformbar­ keit durch den Mischkristallverfestigungseffekt. Da es Auf­ gabe der Erfindung ist, einen weichmagnetischen Stahl zu schaffen, der eine hervorragende Kaltverformbarkeit be­ sitzt (eine Zugfestigkeit von 41,0 kg/mm² oder weniger und eine kritische Kompressibilität von 50% oder mehr), muß der C+N-Anteil so niedrig wie möglich gewählt werden. Die Obergrenze für den C+N-Anteil beträgt daher 0,04%.

Sowohl die Si- als auch die Al-Elemente verbessern die magnetischen und die elektrischen Eigenschaften des Stahls. Allerdings führt eine Zugabe dieser Elemente in zu großen Mengen zu einer verschlechterten Kaltverformbar­ keit. Im Hinblick auf die erfindungsgemäße Aufgabe, näm­ lich einen Stahl mit guter Kaltverformbarkeit vorzuschlagen wird die Obergrenze für den Si+Al-Anteil auf 1,35% fest­ gelegt.

Mo, Cu und Ni sind Elemente, die erfindungsgemäß die Kor­ rosionsbeständigkeit verbessern.

Allerdings beeinträchtigt eine Zugabe von mehr als 2,5% Mo und mehr als 0,5% Cu oder Ni die magnetischen Eigen­ schaften und die Kaltverformbarkeit. Deshalb wird als Obergrenze für Mo der Wert 2,5% und als Obergrenze für Cu oder Ni der Wert 0,5% festgelegt.

Se, Ca und Te sind Elemente, die die Verformbarkeit durch spanabhebende Bearbeitung verbessern. Um eine hervorra­ gende Verformbarkeit dieser Art zu erzielen, beträgt der Anteil von Se nicht weniger als 0,010%, der Anteil von Ca nicht weniger als 0,002% und der Te-Anteil nicht weni­ ger als 0,01%. Die Untergrenzen für Se, Ca und Te betra­ gen 0,010%, 0,002% bzw. 0,01%.

Die Zugabe von mehr als 0,20% Te beeinträchtigt die magne­ tischen Eigenschaften und die Kaltverformbarkeit. Eine Zu­ gabe von mehr als 0,050% Se beeinträchtigt die Korrosions­ beständigkeit und die Kaltverformbarkeit. Die Zugabe von mehr als 0,02% Ca verschlechtert die Kaltverformbarkeit. Deshalb betragen die Obergrenzen für Se 0,050% und für Ca und Te jeweils 0,20%.

Die besonderen Merkmale des erfindungsgemäß zu verwendenden Stahls gehen aus einem Vergleich konventioneller Stähle und Ver­ gleichsstähle hervor. Dieser Vergleich soll im folgenden anhand von Beispielen näher erläutert werden.

Tabelle 1 zeigt die chemische Zusammensetzung der bei dem Vergleichstest verwendeten Teststähle.

In der Tabelle 1 handelt es sich bei den Stählen A bis S um erfindungsgemäße Stähle, bei den Stählen T bis V um Vergleichsstähle und bei den Stählen W bis Y um herkömmli­ che Stähle.

Tabelle 2 zeigt die Zugfestigkeit, die kritische Kompres­ sibilität, die Magnetflußdichte, die Koerzitivkraft, die Korrosionsbeständigkeit, den spezifischen Widerstand und die Verformbarkeit durch spanabhebende Verformung der Teststähle A bis Y aus Tabelle 1, die zwei Stunden lang einer Wärmebehandlung bei einer Temperatur von 900°C ausge­ setzt waren, woran sich eine Abkühlung mit einer Geschwin­ digkeit von 100°C/h anschloß.

Die Zugfestigkeit wurde mit Hilfe von JIS-No.4-Proben ge­ messen (Proben nach der Japanischen Industrienorm). Die kritische Kompressibilität wurde dadurch bestimmt, daß mit Hilfe von gekerbten Rundstangen ein Kompressionstest durchgeführt wurde, wobei die Stangen einen Durchmesser von 14 mm und einen Länge von 21 mm besaßen. Gemessen wur­ de das Stauchverhältnis bei einem Rißbildungsmaß von 50%, entsprechend dem Kaltstauchtest (gegenwärtige Norm), wie er vorgeschlagen wird von der Committee of Cold For­ ging of the Japanese Society of Plastic Rolling. Als mag­ netische Eigenschaften wurden die magnetische Flußdichte und die Koerzitivkraft unter Verwendung eines Gleichstrom- BH-Tracers und mit Hilfe von Ringproben mit 24 mm Außen­ durchmesser, 16 mm Innendurchmesser und 16 mm Dicke gemes­ sen.

Zum Ermitteln der Korrosionsbeständigkeit wurden Salz­ sprühtests durchgeführt, wobei eine 5%ige wäßrige NaCl- Lösung (35°C) verwendet und das Ausmaß der Verrostung be­ stimmt wurde. Probenkörper mit einer Verrostung von un­ terhalb von 5% sind gekennzeichnet durch "" Probenkör­ per mit einer Verrostung von 5 bis 25% sind mit "o" ge­ kennzeichnet. Der elektrische Widerstand wurde mit Hilfe einer Wheatstone-Brücke unter Verwendung von Drahtproben mit 1,2 mm Durchmesser und 500 mm Länge gemessen.

Die Verformbarkeit durch spanabhebende Bearbeitung (Bear­ beitbarkeit) wurde ermittelt durch Bohren von Probenkörpern mit 10 mm Dicke mit einem SKH-Bohrer eines Durchmessers von 5 min bei einer Drehzahl von 725 U/min und einer Belastung von 4 kg. Gemessen wurde die Zeit, die zum Bohren der Löcher benötigt wurde.

Wie aus Tabelle 2 hervorgeht, besitzt der herkömmliche Stahl W zwar hervorragende Korrosionsbeständigkeit, hat aber nur unzureichende magnetische Eigenschaften (eine Magnetflußdichte von 12.100 G) . Da der Ti-Anteil niedrig ist, hat der Stahl W auch eine schlechte Kaltverformbar­ keit (eine Zugfestigkeit von 47 kgf/mm² und eine kriti­ sche Kompressibilität von 44%). Außerdem hat der Stahl W einen niedrigen spezifischen Widerstand und eine unzu­ reichende Verformbarkeit durch spanabhebende Bearbeitung.

Der Stahl X hat einen niedrigen Al-Anteil (0,20%) und ei­ nen geringen Ti-Anteil. Deshalb hat der Stahl x unzurei­ chende magnetische Eigenschaften, namentlich unzureichen­ de magnetische Flußdichte, sowie unzureichende elektri­ sche Eigenschaften. Außerdem ist die Kaltverformbarkeit schlecht (bei einer Zugfestigkeit von 45 kgf/mm²). Wegen des niedrigen S-Anteils ist auch die Verformbarkeit durch spanabhebende Bearbeitung bei dem Stahl X schlecht. Der Stahl Y besitzt ähnlich wie der Stahl X niedrige Al- und Ti-Anteile. Deshalb hat der Stahl Y ähnlich unzureichende elektrische und magnetische Eigenschaften und schlechte Kaltverformbarkeit.

Der Vergleichsstahl T enthält kein Zr und hat daher eine unzureichende Verformbarkeit bei Kaltschmieden und bei spanabhebender Bearbeitung. Da der Stahl U kein Pb ent­ hält, ist seine spanabhebende Verformbarkeit schlecht. Aufgrund des geringen Ti-Anteils hat der Stahl V schlech­ te magnetische Eigenschaften, ist schlecht kalt verform­ bar und besitzt unzureichende Korrosionsbeständigkeit.

Im Gegensatz zu den oben erwähnten Stählen sind die erfin­ dungsgemäßen Stähle A bis S gekennzeichnet durch geringere C- und N-Anteile, die bei Einlagerung im Kristallgitter die Kaltverformbarkeit aufgrund des Mischkristallverfestigungs­ effekts beeinträchtigen. Der Ti-Anteil beträgt 0,02 bis 0,25%, der Si-Anteil 0,40 bis 1,10%, der Al-Anteil 0,31 bis 0,60%, der Mn-Anteil 0,50% oder weniger, der Cr-Anteil 9,0 bis 19,0%, der S-Anteil 0,010 bis 0,030%, der Pb-Anteil 0,10 bis 0,30% und der Zr-Anteil 0,02 bis 0,10%. Als Ergebnis solcher Zusammensetzungen besitzen diese Stähle eine aus­ gezeichnete Kaltverformbarkeit (eine Zugfestigkeit von 40 kgf/mm² oder weniger und eine kritische Kompressibili­ tät von 50% oder mehr). Außerdem besitzen diese Stähle hervorragende magnetische Eigenschaften (eine Magnetfluß­ dichte von 13.000 G und mehr und eine Koerzitivkraft von 1,2 Oe oder weniger). Schließlich zeichnen sich diese Stäh­ le durch gute Korrosionsbeständigkeit, elektrischen Wider­ stand und Verformbarkeit durch spanabhebende Bearbeitung aus.

Anhand der Zeichnung sollen die Verbesserungen der magne­ tischen und der elektrischen Eigenschaften sowie der Kalt­ verformbarkeit bei den erfindungsgemäßen Stählen näher diskutiert werden.

Fig. 1 zeigt anhand eines Graphen die Beziehung zwischen dem Si-Anteil und der Magnetflußdichte B20, wenn der Ti- Anteil auf zwei unterschiedliche Werte bei einem Stahl festgelegt ist, der 0,01% C, 0,25% Mn, 12% Cr, 0,35% Al, 0,02% S, 0,18% Pb, 0,05% Zr und 0,01% N, Si, Ti enthält, während der Rest aus Fe und unvermeidlichen Verunreini­ gungen besteht. Man kann aus Fig. 1 ersehen, daß bei einem Si-Anteil im Bereich von 0,4 bis 1,5% und einem Ti-Anteil von etwa 0,1% die Magnetflußdichte spürbar er­ höht ist gegenüber einem Ti-Anteil von Null.

Fig. 2 ist ein Graph, der die Beziehung zwischen dem Si- Anteil und der kritischen Kompressibilität darstellt für den Fall, daß die Ti- und Zr-Anteile auf zwei unterschied­ liche Werte in einem Stahl festgelegt sind, der 0,01% C, 0,25% Mn, 12% Cr, 0,35% Al, 0,02% S, 0,18% Pb, 0,01% N, Si, Ti und Zr enthält, wobei der Rest Fe und unvermeid­ liche Verunreinigungen sind. Wie aus Fig. 2 hervorgeht, verringert sich die kritische Kompressibilität des Stahls mit zunehmendem Si-Anteil.

Wenn jedoch der Stahl etwa 0,1% Ti und etwa 0,05% Zr enthält ist die kritische Kompressibilität gegenüber einem Stahl, der weder Ti noch Zr enthält, wesentlich verbessert.

Fig. 3 zeigt die Beziehung zwischen dem Zr/S-Verhältnis und der kritischen Kompressibilität, wenn die S- und Zr- Anteile auf drei unterschiedliche Werte bei einem Stahl festgelegt sind, der 0,01% C, 0,8% Si, 0,25% Mn, 12% Cr, 0,35% Al, 0,18% Pb, 0,08% Ti, 0,01% N, S und Zr sowie im übrigen Fe und unvermeidliche Verunreinigungen enthält. Fig. 3 macht deutlich, daß, wenn das Zr/S-Verhältnis in dem Bereich von 1 bis 4 liegt, die kritische Kompressibi­ lität bei zunehmendem S-Anteil abnimmt. Liegt der S-An­ teil bei etwa 0,020%, erhält man eine kritische Kompressi­ bilität von 50% oder mehr.

Fig. 4 zeigt anhand eines Graphen die Beziehung zwischen der Menge von Si und/oder Al einerseits und dem zunehmen­ den Wert des spezifischen Widerstands, wenn a) sowohl Si als auch Al, b) nur Si und c) nur Al bei einem Stahl hin­ zugegeben werden, der 0,01% C, 0,25% Mn, 12% Cr, 0,02% S, 0,18% Pb, 0,8% Ti, 0,05% Zr, 0,01% N, Si und/oder Al und im übrigen Fe und unvermeidliche Verunreinigungen enthält. Fig. 4 zeigt, daß bei Zugabe sowohl von Si als auch von Al gemeinsam die Zunahme des spezifischen Widerstands größer ist als in den Fällen, in denen lediglich Si oder Al allein hinzugefügt werden.

Zusammengefaßt: Bei dem erfindungsgemäßen Stahl sind die C- und N-Anteile auf ein Minimum reduziert, es ist eine geeignete Menge an Ti hinzugegeben, und die Obergrenzen für Si und Mn sind gesteuert, wodurch die Kaltverformbar­ keit ohne nachteilige Beeinflussung der magnetischen Ei­ genschaften verbessert wird. Der Zusatz von S, Pb und Zr verbessert die Verformbarkeit durch spanabhebende Bearbei­ tung ohne Beeinträchtigung der Kaltverformbarkeit. Die Zugabe bestimmter Mengen von Cr und Ti verbessert die Korrosionsbeständigkeit. Der erfindungsgemäße Stahl ist ein weichmagnetischer, rostfreier Stahl für die Kaltver­ formung, der sich besonders gut eignet als Werkstoff bei der Herstellung von Kernen für solenoidbetätigte Ventile und elektromagnetische Kupplungen oder von Gehäusen elek­ tronischer Brennstoffeinspritzvorrichtungen für Brenn­ kraftmaschinen durch Kaltverformung.

Claims (7)

1. Verwendung eines rostfreien weichmagnetischen Stahls, der - in Gew.-% - besteht aus bis zu 0,03% C; 0,40 bis 1,10% Si; bis zu 0,50% Mn; 9,0 bis 19% Cr; 0,31 bis 0,60% Al; 0,010 bis 0,030 S; 0,10 bis 0,30% Pb; 0,02 bis 0,25% Ti; 0,02 bis 0,10% Zr; bis zu 0,03 % N, und im übrigen aus unvermeidlichen Verunreinigungen und Fe, wobei der C+N-Anteil nicht mehr als 0,40% und der Si+Al-Anteil nicht mehr als 1,35% beträgt als Werkstoff zur Herstellung von Bauteilen, die eine Zugfestigkeit von nicht mehr als 400 N/mm² und eine ma­ gnetische Flußdichte von nicht weniger als 1,3 T aufweisen müssen.

2. Verwendung eines Stahls nach Anspruch 1, für den Zweck nach Anspruch 1, mit der Maßgabe, daß der Stahl bis zu 0,015% C; 0,40 bis 1,10% Si; bis zu 0,50% Mn; 9,00 bis 14,0% Cr; 0,31 bis 0,60% Al; 0,010 bis 0,030% S, 0,10 bis 0,30% Pb; 0,05 bis 0,25% Ti; 0,02 bis 0,10% Zr und bis zu 0,03% N enthält.

3. Verwendung eines rostfreien weichmagnetischen Stahls, der - in Gew.-% - besteht aus bis zu 0,03% C; 0,40 bis 1,10% Si; bis zu 0,50% Mn; 9,0 bis 19% Cr; 0,31 bis 0,60% Al; 0,010 bis 0,030% S; 0,10 bis 0,30% Pb; 0,02 bis 0,25% Ti; 0,02 bis 0,10% Zr, bis zu 0,03 % N, mindestens einem Element aus der Gruppe, die bis zu 2,5% Mo, bis zu 0,5% Cu und bis zu 0,5% Ni umfaßt, und im übrigen aus Fe und unvermeidlichen Verunreinigungen, wobei der C+N-Anteil nicht mehr als 0,040% und der Si+Al-Anteil nicht mehr als 1,35% beträgt als Werkstoff zur Herstellung von Bauteilen, die eine Zugfestigkeit von nicht mehr als 400 N/mm² und eine magnetische Flußdichte von nicht weniger als 1,3 T aufweisen müssen.

4. Verwendung eines Stahls nach Anspruch 3, für den Zweck nach Anspruch 3, mit der Maßgabe, daß der Stahl bis zu 0,015% C, 0,40 bis 1,10% Si; bis zu 0,50 Mn; 9,00 bis 14,0 % Cr; 0,31 bis 0,60% Al; 0,010 bis 0,030% S; 0,10 bis 0,30% Pb; 0,05 bis 0,25% Ti; 0,02 bis 0,10% Zr und bis zu 0,03 N enthalt.

5. Verwendung eines rostfreien weichmagnetischen Stahls, der - in Gew.-% - besteht aus bis zu 0,03% C; 0,40 bis 1,10% Si; bis zu 0,50% Mn; 9,0 bis 19% Cr; 0,31 bis 0,60 Al; 0,010 bis 0,030% S; 0,10 bis 0,30% Pb; 0,02 bis 0,25% Ti, 0,02 bis 0,10% Zr, bis zu 0,03 % N, mindestens einem Element aus der Gruppe, die 0,010 bis 0,050% Se; 0,002 bis 0,02% Ca und 0,01 bis 0,20% Te umfaßt, und im übrigen aus Fe und unvermeidlichen Verun­ reinigungen, wobei der C+N-Anteil nicht mehr als 0,040% und der Si+Al-Anteil nicht mehr als 1,35% beträgt als Werkstoff zur Herstellung von Bauteilen, die eine Zugfestigkeit von nicht mehr als 400 N/mm² und eine magnetische Flußdichte von nicht weniger als 1,3 T aufweisen müssen.

6. Verwendung eines Stahls nach Anspruch 3 oder 5 für den Zweck nach Anspruch 3 bzw. 5, mit der Maßgabe, daß der Stahl bis zu 0,015% C; 0,40 bis 1,10% Si; bis zu 0,50% Mn; 9,00 bis 14,0% Cr; 0,31 bis 0,60% Al; 0,010 bis 0,030% S; 0,10 bis 0,30% Pb; 0,05 bis 0,25% Ti; 0,02 bis 0,10% Zr und bis zu 0,03% N enthält, sowie mindestens einen Bestandteil, der aus der Gruppe ausgewählt ist, welche 0,010 bis 0,050% Se, 0,002 bis 0,02 % Ca und 0,01 bis 0,20% Te umfaßt.

7. Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei der Stahl wenigstens 0,005% C und wenigstens 0,2% Mn enthält.