DE3826091A1

DE3826091A1 - Hoeherfester stahl, insbesondere betonstahl bzw. ziehereivormaterial mit verbesserten werkstoffeigenschaften und verbesserter verarbeitbarkeit

Info

Publication number: DE3826091A1
Application number: DE3826091A
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Dipl Ing Schmitt; Franz Dipl Ing Tamm; Gunter Dipl Ing Lankau
Original assignee: FLORIN STAHL WALZWERK
Current assignee: HENNIGSDORFER STAHL GMBH, O-1422 HENNIGSDORF, DE
Priority date: 1988-01-08
Filing date: 1988-08-01
Publication date: 1989-07-20
Also published as: CN1040057A; MX170307B; IT8823132A0; CN1019821B; DK726288D0; DK726288A; DD268258A1; BR8805189A; JPH01177323A; US4913751A; IT1227806B; KR910009869B1; KR890012011A; BG60365B2

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft einen höherfesten Stahl, im Abmes sungsbereich von Feinstahl- und Drahtsortimenten der als Finalprodukt bevorzugt für den Einsatz im Betonbau und als Vormaterial für Ziehereien vorgesehen ist.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Die legierungsseitigen und technologischen Möglichkeiten der Festigkeitssteigerung von Betonstählen werden primär durch die Forderung nach weitgehender Schweißbarkeit und thermischer Stabilität der Werkstoffeigenschaften dieser Stähle begrenzt. Demgemäß entsprechen herkömmlich gefertig te, walzharte Betonstähle maximal der Festigkeitsklasse III; sofern keine zusätzliche Mikrolegierung erfolgt.

Die Herstellung von Betonstählen der Festigkeitsklasse IV erfordert bei dem durch die Schweißeignung gegebenen Kohlen stoffäquivalent für nicht mikrolegierte Stähle die Anwen dung zusätzlicher Verfahrensschritte, wie Kaltverfestigen bzw. thermische Verfestigung des Stahls. Während der ther misch verfestigte Betonstahl mit partieller Martensitumwand lung in der Randschicht für die Festigkeitsklasse IV noch eine universelle Schweißeignung ermöglicht, läßt der ent sprechend kaltverfestigte Betonstahl demgegenüber lediglich WP-Schweißungen zu, da in kaltverfestigten Stählen bereits bei relativ niedrigen Temperaturen Erholungsprozesse ein setzen.

Die bekannten thermisch verfestigten Betonstähle bestehen bei ferritisch-perlitischem Kern im Randbereich aus einer hochfesten martensitischen Schicht, deren Festigkeit mit zunehmender Schichtdicke ansteigt während die thermische Stabilität der Werkstoffeigenschaften in dieser Schicht analog dazu abnimmt. Die Festigkeit de Randschicht beein flußt darüberhinaus die Arbeitsschritte der Weiterverarbei tung des Betonstahls, wie z. B. Biegen und Gewinderollen. Bei der Herstellung derartiger Stähle an Drahtstraßen er geben sich infolge der verfestigten Oberflächenschicht und der damit verbundenen größeren Steifigkeit des Drahtes natur gemäß Probleme beim Windungslegen.

Analog zu den thermisch verfestigten Betonstählen ist auch Ziehereivormaterial bekannt, das im Gegensatz zur konventio nellen Patentierung in der Randschicht des Drahtquerschnitts ein entsprechendes Vergütungsgefüge besitzt. (DE-C 23 45 738). Um die Ziehfähigkeit des Drahtes zu garantieren darf dabei jedoch das Vergütungsgefüge in der Randschicht 33% des ge samten Drahtquerschnittes nicht übersteigen.

Ziel der Erfindung

Die Erfindung ist darauf gerichtet, die werkstofftechnisch und technologisch bedingten Grenzen der Festigkeitssteige rung bei den höherfesten Betonstählen zu erweitern sowie die Verarbeitbarkeit von Betonstahl und die Ziehfähigkeit von Ziehereivormaterial mit heterogenem Gefügeaufbau zu verbessern bzw. dessen Herstellung auf Feinstahlstraßen zu ermöglichen.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde einen höherfesten Stahl mit heterogenem Gefügeaufbau über den Queschnitt zu entwickeln, der als Betonstahl mit erhöhter Festigkeit dessen Schweißeignung weitgehend garantiert sowie seine Haspelfähigkeit und Verarbeitbarkeit verbessert und als Ziehereivormaterial eine verbesserte Ziehfähigkeit ermöglicht.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß der Stahl eine inhomogene Verteilung der Festigkeit über den Querschnitt aufweist, bei der sich eine hochfeste marten sitische Schicht im Übergangsbereich zwischen der äußeren Randschicht mit verminderter Festigkeit und dem weicheren Kernbereich befindet. Der Gefügeaufbau dieses Stahls ist dadurch gekennzeichnet, daß die äußere Randschicht, ebenso wie die Schicht des hochfesten Übergangsbereiches, weitge hend aus angelassenem Martensit besteht, wobei die Anlaß temperatur in der äußeren Randschicht maximal der A₁-Tempera tur des Stahls entspricht und damit bis zu 350 k, bevorzugt 50-250 k über der Anlaßtemperatur in der hochfesten mar tensitischen Schicht des Übergangsbereiches liegt und der Kernbereich aus Perlit bzw. Ferrit und Perlit mit defi nierten Anteilen von Zwischenstufengefüge besteht.

Der Flächenanteil beide martensitischer Schichten an der gesamten Querschnittsfläche des Stahls beträgt zusammen in der Regel maximal 50%, wovon die hochfeste martensitische Schicht im Übergangsbereich 5-95% einnimmt.

Eine zusätzliche Möglichkeit inhomogener Festigkeitsvertei lung über den Querschnitt des Stahls ist dadurch gegeben, daß der hochfeste martensitische Übergangsbereich aus meh reren martensitischen Schichten mit zum Kern hin fallenden Anlaßtemperaturniveau ausgebaut ist. Desweiteren ist erfindungsgemäß ein Gefügeaufbau einstellbar bei dem die äußere Randschicht analog zum Kern aus Ferrit und Perlit mit Zwischenstufenanteilen besteht.

Ausführungsbeispiel

Die erfindungsgemäß gegebenen werkstofftechnischen Möglich keiten werden durch das folgende Beispiel eines hoherfesten Betonstahls verdeutlicht.

Chemische Zusammensetzung:
0,24% C
0,45% Si
0,80% Mn
0,024% P
0,026% S
Abmessung: Rundstahl von 25 mm Durchmesser.

Bei einem Gefügeaufbau, bestehend aus einer auf ca. 670°C angelassenen, 1,2 mm starken martensitischen Randschicht mit R _m von etwa 690 MPa, einer daran anschließenden auf ca. 520°C angelassenen, 1,8 mm starken Übergangsschicht mit R _m von etwa 1000 MPa und einem ferritisch-perlitischen Kernbereich mit R _m von ca. 590 MPa besitzt dieser Betonstahl insgesamt eine Zugfestigkeit von 710 MPa.

Claims

1. Höherfester Stahl, insbesondere Betonstahl bzw. Zieherei vormaterial, mit verbesserten Werkstoffeigenschaften und besserer Verarbeitbarkeit, im Abmessungsbereich von Fein stahl- und Drahtsortimenten, der als Finalprodukt bevor zugt für den Einsatz im Betonbau und als Vormaterial für Ziehereien vorgesehen ist, gekennzeichnet dadurch, daß der Stahl eine inhomogene Verteilung der Festigkeit über dem Querschnitt aufweist, bei der sich eine hochfeste mar tensitische Schicht im Übergangsbereich zwischen der äußeren Randschicht mit verminderter Festigkeit und dem weicheren Kernbereich befindet.

2. Höherfester Stahl gemäß Annspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß die äußere Randschicht, ebenso wie die Schicht des hochfesten Übergangsbereiches, weitgehend aus angelasse nem Martensit besteht, (wobei die Anlaßtemperatur in der äußeren Randschicht maximal der A₁-Temperatur des Stahles entspricht und damit bis zu 350 k, bevorzugt 50-250 k über der Anlaßtemperatur in der hochfesten martensitischen Schicht des Üergangsbereiches liegt) und der Kernbereich aus Ferrit bzw. Ferrit und Perlit mit definierten Antei len von Zwischenstufengefüge besteht.

3. Höherfester Stahl gemäß Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß der Flächenanteil beider martensitischer Schichten an der gesamten Querschnittsfläche zusammen in der Regel maximal 50% beträgt, wovon die hochfeste martensi tische Schicht im Übergangsbereich 5-95% einnimmt.

4. Höherfester Stahl gemäß Anspruch 1-3, gekennzeichnet dadurch, daß der hochfeste martensitische Übergangsbereich aus mehreren martensitischen Schichten (mit zum Kern hin fallenden Anlaßtemperaturniveau) aufgebaut ist.

5. Höherfester Stahl gemäß Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß die äußere Randschicht analog zum Kern aus Ferrit und Perlit mit Zwischenstufenanteilen besteht.