DE4125648A1

DE4125648A1 - HIGH TOE, UNCOVERED STEEL AND METHOD FOR THEIR PRODUCTION

Info

Publication number: DE4125648A1
Application number: DE4125648A
Authority: DE
Inventors: Kang Hyung Kim; Chang Wook Wi; In Suk Yu
Original assignee: Samsung Heavy Industries Co Ltd
Current assignee: Volvo Construction Equipment Korea Co Ltd
Priority date: 1990-08-03
Filing date: 1991-08-02
Publication date: 1992-02-06
Also published as: GB9116654D0; GB9116412D0; FR2665461A1; JPH06340946A; FR2665461B1; GB2246579B; GB2246579A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf unvergütete Stähle und bezweckt, daß diese die gleichen mechanischen Eigenschaften wie vergütete Stähle aufweisen. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung solcher Stähle. Insbesondere sollen die erfindungsgemäßen unvergüteten Stähle eine verbesserte Zähigkeit und eine verbesserte Zugfestigkeit aufweisen.The invention relates to unrefined steels and aims to have the same mechanical properties like tempered steels. The invention further relates to a process for the production of such steels. In particular the unrefined steels according to the invention are said to be improved Toughness and improved tensile strength.

Unvergütete Stähle sind solche, die keiner Vergütungsbehandlung unterworfen worden sind. Bei einer derartigen Vergütungsbehandlung werden die mechanischen Eigenschaften der Stähle durch Abschreckungs- und Anlaßvorgänge bei der Herstellung der Stähle verbessert. Unvergütete Stähle weisen eine viel geringere Zähigkeit als vergütete Stähle auf, so daß die Verwendbarkeit von unvergüteten Stählen nur auf solche Fälle beschränkt ist, in denen keine hohe Zähigkeit, sondern nur eine große Härte bei der Herstellung mechanischer Konstruktionen benötigt wird.Unrefined steels are those that do not undergo tempering treatment have been subjected. With such remuneration treatment are the mechanical properties of the steels through deterrence and tempering processes in the manufacture of the Steels improved. Untempered steels have a lot less toughness than tempered steels, so that the usability of quenched and tempered steels only limited to such cases is where there is no high toughness, but only one great hardness in the manufacture of mechanical structures is needed.

Die Notwendigkeit zum Einsparen von Energie, wie sie durch den Golfkrieg erneut deutlich geworden ist, macht es wünschenswert, die Verwendbarkeit von unvergüteten Stäben auch als Maschinenbaustähle zu erreichen, um die bei der Vergütungsbehandlung der Stähle benötigte Energie einzusparen. Dafür ist es erforderlich, die Zähigkeit zu verbessern, die bei unvergüteten Stählen niedrig ist.The need to save energy as generated by the Gulf War has become clear again, makes it desirable the usability of non-tempered bars also as Mechanical steels to achieve that in the tempering treatment of the steels to save the energy required. For that is it is necessary to improve the toughness, that of unrefined Steels is low.

Es ist eine Stahlzusammensetzung, bei der der Kohlenstoffgehalt etwa 0,45 Gew.-% beträgt, und eine weitere Stahlzusammensetzung mit etwa 0,03 bis etwa 0,25 Gew.-% Kohlenstoff und etwa 1,5 bis etwa 2,0 Gew.-% Chrom bekannt, um eine Zugfestigkeit von 75 kp/mm² bei nicht vergüteten Stählen zu erhalten. Wenn nicht vergütete, kohlenstoffarme Stähle für die obengenannten Zwecke benutzt werden, ist es schwierig, einen Hochfrequenz-Härtungsprozeß durchzuführen, um die Abriebfestigkeit zu erhöhen. Um eine große Härte des Stahls zu erreichen, ist darüber hinaus eine separate Kühlungseinrichtung erforderlich.It is a steel composition in which the carbon content is about 0.45% by weight, and another steel composition with about 0.03 to about 0.25 wt% carbon and about 1.5 to about 2.0 weight percent chromium are known to have tensile strength of 75 kp / mm² for non-tempered steels. If not tempered, low-carbon steels for the used above purposes, it is difficult to get one High frequency curing process to perform the Increase abrasion resistance. To make the steel hard achieve is also a separate cooling device required.

Es ist vorgeschlagen worden, die Zähigkeit der Stahlstruktur durch die Zugabe von Mangan von nicht mehr als 1,55 Gew.-% zu verbessern. Dieser erhöhte Anteil von Mangan verursacht jedoch eine Verschlechterung der Verarbeitbarkeit des hergestellten Stahls. Um die Verarbeitbarkeit zu verbessern, werden dem Stahl größere Mengen von Elementen wie Schwefel, Blei oder Wismut zugegeben. Die Zugabe dieser Elemente kann die Zähigkeit des erzeugten Stahl reduzieren. Diese Elemente unterliegen einer plastischen Verformung bei der Heißbearbeitung des produzierten Stahls und verbleiben in der Legierungsstruktur als Einschlüsse des A-Typs, der eine lineare Form hat.It has been suggested the toughness of the steel structure by adding manganese of not more than 1.55% by weight improve. However, this increased proportion of manganese causes a deterioration in the processability of the manufactured Steel. To improve processability, the Steel larger quantities of elements such as sulfur, lead or Bismuth added. The addition of these elements can increase toughness reduce the steel produced. These elements are subject plastic deformation during hot machining of the produced steel and remain in the alloy structure as inclusions of the A type, which has a linear shape.

Einschlüsse werden entsprechend ihrer Form klassifiziert als A-Typ, der eine lineare Form hat, die in Fig. 4 dunkel erscheint, einen B-Typ, der eine polygonale Form hat und in einen C-Typ, der eine sphärische Form hat, die in Fig. 5 dunkel dargestellt ist. Die A-Typ-Einschlüsse haben eine Richtungseigenschaft und reduzieren erheblich die mechanischen Eigenschaften des Stahlmaterials, wie beispielsweise Zähigkeit und Ermüdungsfestigkeit. Beispielsweise weist ein Stahl mit der in Fig. 4 dargestellten Struktur eine niedrige Kerbschlagzähigkeit von nur etwa 3,9 kpm/cm² bei UE 20 auf, so daß er gegenüber einem Stahl mit sphärischen C-Typ-Einschlüssen, wie sie in Fig. 5 dargestellt ist, wesentlich spröder ist. Demgegenüber müssen die Mengen und Formen der Einschlüsse sorgfältig gesteuert werden.Inclusions are classified according to their shape as A-type, which has a linear shape that appears dark in FIG. 4, a B-type, which has a polygonal shape, and a C-type, which has a spherical shape, which in Fig. 5 is shown dark. The A-type inclusions have a directional property and significantly reduce the mechanical properties of the steel material, such as toughness and fatigue strength. For example, a steel with the structure shown in Fig. 4 has a low impact strength of only about 3.9 kpm / cm² at UE 20, so that it is compared to a steel with spherical C-type inclusions as shown in Fig. 5 is much more brittle. In contrast, the amounts and forms of inclusions must be carefully controlled.

Im Hinblick auf die genannten Probleme sind unvergütete Stähle mit einer Bainitstruktur vorgeschlagen worden. Bei der Herstellung dieser Stähle müssen Abschreckungen vorgenommen werden. Wenn die Struktur mehr als 50 Gew.-% Bainit aufweist, wird die Kerbschlagzähigkeit reduziert. Die Verwendbarkeit ist daher begrenzt. Zur Verbesserung der Verwendbarkeit sind Zugaben von Calcium oder Seltenerdemetallen vorgeschlagen worden. Die Vorschläge gaben jedoch keine definierten Zusammensetzungen der zugegebenen Elemente und auch keine wesentlichen Verbesserungen der mechanischen Eigenschaften an.In view of the problems mentioned are unrefined steels with a bainite structure. In the preparation of these steels have to be deterred will. If the structure contains more than 50% bainite, the impact strength is reduced. The usability is therefore limited. There are additions to improve usability of calcium or rare earth metals. However, the proposals did not give defined compositions of the added elements and also no significant improvements the mechanical properties.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen nicht vergüteten Stahl auszubilden, der bezüglich der Zähigkeit und der Zugfestigkeit verbesserte Eigenschaften aufweist.The invention has for its object a non-compensated To train steel in terms of toughness and Tensile strength has improved properties.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch einen hochzähen, nicht vergüteten Stahl, bestehend aus 0,30 Gew.-% bis 0,45 Gew.-% C, 0,15 Gew.-% bis 0,35 Gew.-% Si, 1,0 Gew.-% bis 1,55 Gew.-% Mn, nicht mehr als 0,050 Gew.-% S, nicht mehr als 0,30 Gew.-% Cr, 0,01 Gew.-% bis 0,05 Gew.-% Al, 0,05 Gew.-% bis 0,15 Gew.-% V, Nb oder Mischungen davon, 0,0 Gew.-% bis 0,03 Gew.-% Ti, 0,0005 Gew.-% bis 0,003 Gew.-% B, wenigstens das 0,2923fache des Anteils Ti bis zu 0,02a Gew.-% N, Rest Eisen und bei der Herstellung des Stahls unvermeidbare Verunreinigungen, wobei der Stahl eine Zugfestigkeit von 75 kg/mm² und eine Zähigkeit von 7 kpm/cm² aufweist.According to the invention, this object is achieved by a tough, non-tempered steel, consisting of 0.30 wt .-% to 0.45 wt% C, 0.15 wt% to 0.35 wt% Si, 1.0 wt% to 1.55 % By weight Mn, not more than 0.050% by weight S, not more than 0.30 % By weight Cr, 0.01% by weight to 0.05% by weight Al, 0.05% by weight to 0.15 % By weight V, Nb or mixtures thereof, 0.0% by weight to 0.03% by weight Ti, 0.0005 wt% to 0.003 wt% B, at least 0.2923 times of the proportion of Ti up to 0.02a% by weight of N, the rest iron and in the Production of the steel unavoidable impurities, where the steel has a tensile strength of 75 kg / mm² and a toughness of 7 kpm / cm².

Die Erfindung wird ferner gelöst durch einen hochzähen, unvergüteten Stahl, bestehend aus 0,30 Gew.-% bis 0,55 Gew.-% C, 0,15 Gew.-% bis 0,45 Gew.-% Si, 0,60 Gew.-% bis 1,55 Gew.-% Mn, nicht mehr als 0,050 Gew.-% S, 0 Gew.-% bis 0,30 Gew.-% Cr, 0,01 Gew.-% bis 0,075 Gew.-% Al, 0,05 Gew.-% bis 0,15 V, Nb oder Mischungen davon, 0,0 Gew.-% bis 0,03 Gew.-% T, nicht mehr als 0,02 Gew.-% N, Rest Eisen und bei der Herstellung des Stahls unvermeidbare Verunreinigungen, wobei der Stahl eine Zugfestigkeit von 75 kp/mm² und eine Zähigkeit von 7 kpm/cm² aufweist.The invention is further achieved by a tough, unrefined Steel consisting of 0.30 wt% to 0.55 wt% C, 0.15 % By weight to 0.45% by weight Si, 0.60% by weight to 1.55% by weight Mn, not more than 0.050% by weight S, 0% by weight to 0.30% by weight Cr, 0.01% by weight to 0.075 wt% Al, 0.05 wt% to 0.15 V, Nb or Mixtures thereof, 0.0 wt% to 0.03 wt% T, no more than 0.02 wt .-% N, balance iron and in the manufacture of the steel unavoidable impurities, the steel having a tensile strength of 75 kp / mm² and a toughness of 7 kpm / cm².

Die genannte Aufgabe wird ferner gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung eines hochzähen, unvergüteten Stahls mit folgenden Verfahrensschritten:The stated object is also achieved by a method for the production of a tough, unrefined steel with the following Process steps:

Herstellung einer Zusammensetzung, bestehend aus 0,30 Gew.-% bis 0,55 Gew.-% C, 0,15 Gew.-% bis 0,45 Gew.-% Si, 0,60 Gew.-% bis 1,55 Gew.-% Mn, nicht mehr als 0,050 Gew.-% S, 0 Gew.-% bis 0,30 Gew.-% Cr, 0,01 Gew.-% bis 0,075 Gew.-% Al, 0,05 Gew.-% bis 0,15 Gew.-% V, Nb oder Mischungen davon, 0,0 Gew.-% bis 0,03 Gew.-% Ti, 0,0005 Gew.-% bis 0,003 Gew.-% B, wenigstens das 0,2923fache des Anteils Ti bis zu 0,02 Gew.-% N, Rest Eisen, Gießen der Zusammensetzung in Walzblöcke oder Knüppel durch eine Behandlung in einem herkömmlichen Ofen und unter herkömmlichen Schmelzbedingungen; Walzen der Blöcke oder Knüppel auf eine bestimmte Dicke, wobei diese auf Temperaturen oberhalb Ac₃ bis zu 1300°C in Abhängigkeit von der Zusammensetzung und der Form des Endprodukts aufgeheizt worden sind und eine kontrollierte Abkühlung des gewalzten Materials von Temperaturen von 800°C bis 950°C auf Temperaturen von 500°C bis 550°C mit einer Abkühlrate von 10°C/min bis 150°C/min.Preparation of a composition consisting of 0.30 wt .-% bis 0.55 wt% C, 0.15 wt% to 0.45 wt% Si, 0.60 wt% to 1.55 wt% Mn, not more than 0.050 wt% S, 0 wt% to 0.30 Wt% Cr, 0.01 wt% to 0.075 wt% Al, 0.05 wt% to 0.15 % By weight V, Nb or mixtures thereof, 0.0% by weight to 0.03% by weight Ti, 0.0005 wt% to 0.003 wt% B, at least 0.2923 times the proportion of Ti up to 0.02 wt .-% N, balance iron, casting the Composition in billets or billets by treatment in a conventional oven and under conventional ones Melting conditions; Rolling the blocks or billets on one certain thickness, this to temperatures above Ac₃ to to 1300 ° C depending on the composition and the Form of the final product have been heated and controlled Cooling of the rolled material from temperatures of 800 ° C to 950 ° C at temperatures from 500 ° C to 550 ° C with a cooling rate of 10 ° C / min to 150 ° C / min.

Wenn die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen nicht unter den genannten thermischen Bedingungen gehalten werden, werden die produzierten unvergüteten Stähle kaum eine hohe Zähigkeit, eine hohe Zugfestigkeit und eine Hochfrequenz-Härtbarkeit aufweisen. If the compositions of the invention are not among the thermal conditions mentioned, the barely produced toughened steels, have high tensile strength and high-frequency hardenability.

Die Erfindung wird im folgenden näher anhand der beigefügten Zeichnung erläutert. Es zeigtThe invention will now be described with reference to the accompanying Drawing explained. It shows

Fig. 1 eine optische, mikroskopische Fotografie (Vergrößerungsfaktor 400) eines hochzähen, unvergüteten Stahls nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung, Fig. 1 is an optical microscopic photograph (magnification 400) of a high toughness, uncoated steel according to one embodiment of the invention,

Fig. 2 eine Raster-Elektronenmikroskop-Fotografie (Vergrößerungsfaktor 550) des hochzähen, unvergüteten Stahls nach einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, Fig. 2 is a scanning electron microscope photograph (magnification of 550) of the high toughness, uncoated steel according to an embodiment of the present invention,

Fig. 3 eine optische, mikroskopische Fotografie (Vergrößerungsfaktor 400) eines hochzähen, unvergüteten Stahls nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung, Fig. 3 is an optical microscopic photograph (magnification 400) of a high toughness, uncoated steel according to a further embodiment of the invention,

Fig. 4 eine optische, mikroskopische Fotografie (Vergrößerungsfaktor 400), die die Formen von Einschlüssen in hochzähen, unvergüteten Stählen nach dem Stand der Technik zeigt, Fig. 4 is an optical microscopic photograph (magnification of 400) showing the shapes of inclusions in high toughness, uncoated steels according to the prior art,

Fig. 5 eine optische, mikroskopische Fotografie (Vergrößerungsfaktor 400), die Einschlüsse in einem hochzähen, unvergüteten Stahl gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt. Fig. 5 is an optical microscopic photograph (magnification factor 400) showing inclusions in a tough, unrefined steel according to the present invention.

Unvergütete Stähle, die erfindungsgemäß hergestellt worden sind, verdanken ihre größere Härte im wesentlichen einer Ausscheidungshärtung von V und/oder Nb, die nach der Umwandlung bei Ac₃ auftritt, und ihre erhöhte Zähigkeit durch eine Kornverfeinerung, die durch eine Ausscheidung von Kohlenstoffnitrid bewirkt wird, die das Wachstum von Austenit-Kristallkörnern beim Aufheizen begrenzt. Unrefined steels manufactured according to the invention are largely due to precipitation hardening of V and / or Nb after the conversion occurs with Ac₃, and their increased toughness due to grain refinement, through the precipitation of carbon nitride which causes the growth of austenite crystal grains limited when heating up.

Die Bestandteile der erfindungsgemäßen Stähle werden im folgenden aufgezählt.The components of the steels according to the invention are in the enumerated following.

Kohlenstoff ist ein wesentliches Element, um die bei Stählen benötigte Festigkeit und Härte zu erreichen. Für den Fall, daß der Stahl Bor enthält, sollte der Kohlenstoffanteil wenigstens 0,30 Gew.-% (in manchen Fällen wenigstens 0,35 Gew.-%) betragen, um die Zugfestigkeit von 75 kp/mm² zu gewährleisten. Wenn die Zusammensetzung Bor enthält, reduziert ein Kohlenstoffgehalt oberhalb von 0,45 Gew.-% abrupt den Bor-Effekt und beeinträchtigt umgekehrt die Verbesserungen bezüglich der Zugfestigkeit und der Zähigkeit. Dies liegt daran, daß der Bor-Effekt allmählich abnimmt, wenn der Kohlenstoffgehalt anwächst, obwohl Bor zur Formung von Ferrit in der Stahlstruktur - und damit zur Verbesserung der Zähigkeit - beiträgt und Borcarbid die Verbesserung der Festigkeit durch eine Ausscheidungshärtung unterstützt. Wenn die Zusammensetzung kein Bor, jedoch Kohlenstoff oberhalb von 0,55 Gew.-% enthält, können die Zähigkeit und die Schweißbarkeit schlecht sein, so daß das Erzeugnis nicht für Baustähle verwendbar ist.Carbon is an essential element in steels to achieve the required strength and hardness. In case that the steel contains boron, the carbon content should at least 0.30% by weight (in some cases at least 0.35% by weight), to ensure the tensile strength of 75 kp / mm². If the Composition contains boron, reduces a carbon content Above 0.45% by weight, the boron effect abruptly and is impaired conversely the improvements in tensile strength and toughness. This is because the boron effect is gradual decreases as the carbon content increases, though Boron to form ferrite in the steel structure - and therefore to improve toughness - and contributes to boron carbide Improvement in strength through precipitation hardening supported. If the composition is not boron, but carbon contains above 0.55 wt .-%, toughness and the weldability be bad, so the product cannot be used for structural steels.

Silicium wirkt als Desoxidationsmittel bei der Stahlherstellung und sorgt für einen Ferrit-Härtungseffekt. Ein Siliciumanteil von über 0,45 Gew.-% (in manchen Fällen 0,35 Gew.-%) unterstützt jedoch die Umwandlung von proeutektischem Ferrit, das die Zähigkeit verschlechtert. Demzufolge sollte der Siliciumanteil bei maximal 0,45 Gew.-% begrenzt sein.Silicon acts as a deoxidizer in steel making and provides a ferrite hardening effect. A Silicon content of more than 0.45% by weight (in some cases 0.35 % By weight), however, supports the conversion of proeutectic Ferrite that worsens toughness. As a result the silicon content may be limited to a maximum of 0.45% by weight.

Mangan ist ein billiges Legierungselement, das zur Verbesserung der Festigkeit und Zähigkeit beiträgt und ferner ein wesentliches Element ist, das zur Entschwefelung bei der Stahlherstellung geeignet ist. Insbesondere ist Mangan dadurch ein wesentliches Element, daß es erfindungsgemäß die Zähigkeit durch Bildung von MnS verbessern soll. Da der unvergütete, erfindungsgemäß hergestellte Stahl eine Verbesserung der Festigkeit durch einen geringen Kohlenstoffgehalt benötigt, sollte Mangan mit einem Anteil von wenigstens 0,60 Gew.-% (in manchen Fällen wenigstens 1,0 Gew.-%) enthalten sein. Ferner sollte der Mangangehalt auf maximal 1,55 Gew.-% beschränkt sein. Beim Überschreiten des Anteils von 1,55 Gew.-% verschlechtert sich die Schneidbarkeit und die Schweißbarkeit des Stahls.Manganese is a cheap alloying element that is used for improvement which contributes to strength and toughness and also an essential one Element that is used for desulfurization in steel production suitable is. Manganese in particular is a essential element that according to the invention the toughness through the formation of MnS. Since the unpaid, according to the invention steel made an improvement in strength required by a low carbon content Manganese with a content of at least 0.60% by weight (in some Cases at least 1.0 wt .-%) may be included. Furthermore, the Manganese content may be limited to a maximum of 1.55% by weight. At the Exceeding the proportion of 1.55 wt .-% deteriorates the cutability and weldability of the steel.

Schwefel ist ein unvermeidlicher Bestandteil des Stahls aufgrund des Stahlherstellungsprozesses und bildet ein Sulfid, das eine niedrige plastische Deformationstemperatur hat. In herkömmlichen Stählen ist Schwefel daher normalerweise mit einem Anteil von nicht mehr als 0,025 Gew.-% enthalten. Bei der vorliegenden Erfindung wird jedoch ein maximaler Schwefelanteil von 0,050 Gew.-% benutzt, da Schwefel die Schneidbarkeit unterstützt und die Ferritbildung in körnigem Perlit bewirkt und so ein Abfallen der Zähigkeit verhindert, was ein typischer Nachteil von unvergüteten Stählen ist. Beim Überschreiten des Anteils von 0,050 Gew.-% wirkt sich Schwefel negativ auf die Zähigkeit und die Festigkeit aus.Sulfur is an inevitable component of steel due to of the steel making process and forms a sulfide, which has a low plastic deformation temperature. In Therefore, conventional steels usually contain sulfur contain a proportion of not more than 0.025 wt .-%. In the However, the present invention will have a maximum sulfur content of 0.050% by weight is used because sulfur has the ability to cut supports and causes ferrite formation in granular pearlite and so a drop in toughness prevents what a typical disadvantage of unrefined steel. When crossing of the proportion of 0.050% by weight affects sulfur negatively on toughness and strength.

Chrom ist in Ferrit in fester Form gelöst, um es zu verstärken. Wenn die Zusammensetzung kohlenstoffarm ist, bewirkt die Zugabe von Chrom in einer geringen Menge eine vorteilhaftes Ergebnis. Der Chromanteil sollte bei maximal 0,30 Gew.-% beschränkt werden. Beim Überschreiten des Anteils von 0,30 Gew.-% wird die Zähigkeit verschlechtert.Chromium is dissolved in ferrite in solid form to reinforce it. If the composition is low in carbon, it does Adding chromium in a small amount is a beneficial result. The chromium content should be limited to a maximum of 0.30% by weight will. If the proportion of 0.30% by weight is exceeded toughness will deteriorate.

Aluminium wird bei der Stahlherstellung benutzt, weil es einen starken desoxidierenden Effekt hat. Im Stahl verbleibendes Aluminium trägt darüber hinaus zur Verbesserung der Zähigkeit und zur Verfeinerung der Kristallkörner durch die Wirkungen von dispersiven Anteilen und Nitriden bei. Wenn die Zusammensetzung Aluminium mit einem geringeren Anteil als 0,01 Gew.-% enthält, wird eine ungenügende Desoxidation erreicht. Übersteigt der Aluminiumanteil 0,075 Gew.-% (in manchen Fällen 0,05 Gew.-%) ist Aluminium in SiO₂ in geringen Mengen enthalten, so daß es einer plastischen Verformung unterliegt, wodurch die Schneidbarkeit und die Reinheit verschlechtert wird. Demzufolge sollte der Aluminiumgehalt auf mindestens 0,01 Gew.-% und höchstens 0,075 Gew.-% begrenzt werden.Aluminum is used in steel making because it is a has a strong deoxidizing effect. Remaining in the steel Aluminum also helps to improve toughness and to refine the crystal grains by the effects of dispersive fractions and nitrides. If the composition Aluminum with a proportion less than 0.01% by weight contains insufficient deoxidation. Exceeds the aluminum content 0.075% by weight (in some cases 0.05% by weight), aluminum is contained in small amounts in SiO₂, so that it undergoes plastic deformation, whereby the cutability and the purity is deteriorated. Accordingly, the aluminum content should be at least 0.01 % By weight and at most 0.075% by weight are limited.

Vanadium trägt zur Verbesserung der Festigkeit und Zähigkeit durch die Ausbildung von Carbiden und Nitriden bei. Selbst in geringen Mengen erlaubt Vanadium das Erreichen einer gewünschten Festigkeit.Vanadium helps improve strength and toughness through the formation of carbides and nitrides. Even in small amounts allow vanadium to achieve a desired one Strength.

Niob trägt wesentlich zur Verfeinerung der Kristallkörper bei. Das liegt daran, daß Niob die Rekristallisation von Austenit bei der Heißbehandlung begrenzt und bei seiner Umwandlung eine feine Ausscheidung bildet, wodurch die Festigkeit verbessert wird. Niob verbessert Festigkeit und Zähigkeit im Zusammenwirken mit Vanadium. In Praxis können Niob und Vanadium jeweils allein oder in Kombination benutzt. Der Gesamtanteil dieser Elemente sollte maximal 0,15 Gew.-% betragen, da eine übermäßige Zugabe zur Verschlechterung der Schweißbarkeit führt. In manchen Fällen können unerwünschte Resultate, wie schlechte Festigkeit und Zähigkeit, auftreten, wenn der Anteil geringer als 0,05 Gew.-% ist.Niobium contributes significantly to the refinement of the crystal body. This is because niobium is the recrystallization of austenite limited in heat treatment and one in its conversion forms fine excretion, which improves strength becomes. Niobium improves strength and toughness when working together with vanadium. In practice, niobium and vanadium can each used alone or in combination. The total share of these elements should amount to a maximum of 0.15% by weight, since one excessive addition to deteriorate weldability leads. In some cases, unwanted results, such as poor strength and toughness, occur when the proportion is less than 0.05% by weight.

Bor begünstigt die Ferritbildung und die Verbesserung der Härtbarkeit von unvergüteten Stählen. Demzufolge führt eine geeignete Zugabe von Bor zu vorteilhaften Ergebnissen. Wenigstens 0,0005 Gew.-% Bor sollte der Zusammensetzung beigefügt werden. Beim Überschreiten eines Anteils von 0,003 Gew.-% verliert Bor an Wirksamkeit und kann eher die Zähigkeit reduzieren.Boron favors the formation of ferrite and the improvement of Hardenability of non-tempered steels. Accordingly, one leads suitable addition of boron for advantageous results. At least 0.0005 wt% boron should be added to the composition will. If a proportion of 0.003% by weight is exceeded, it loses Boron in effectiveness and can rather reduce toughness.

Titan hat eine starke Affinität zu Stickstoff und bildet daher Nitride. Insbesondere trägt Titan zur Verfeinerung von körnigem Austenit bei, wodurch die Zähigkeit wesentlich verbessert werden kann. Beim Überschreiten eines Anteils von 0,03 Gew.-% kann diese Wirkung vermindert werden. In einigen Fällen kann die Festigkeit herabgesetzt werden, wenn der Titananteil geringer als 0,01 Gew.-% ist.Titan has a strong affinity for nitrogen and therefore forms Nitrides. In particular, titanium contributes to the refinement of granular Austenite, which significantly improves toughness can be. If a proportion of 0.03% by weight is exceeded this effect can be reduced. In some cases the strength can be reduced when the titanium content is less than 0.01% by weight.

Falls gewünscht, können metallische Elemente, wie Calcium, Tellur, Cer und andere Seltenerdemetalle, Cereisen und Mischungen davon der Zusammensetzung beigefügt werden. Diese Elemente sind geeignet, um die Form der Einschlüsse zu steuern, insbesondere die Form von MnS, um so die Materialanisotropie und die Kerbschlagzähigkeit nach der Heißbehandlung zu verbessern. Diese Wirkungen können erzielt werden, wenn die Elemente mit einem Anteil von wenigstens 0,0001 Gew.-% zugegeben werden. Beim Überschreiten eines Anteils von 0,04 Gew.-% wird der Effekt nicht verbessert. Demzufolge wird der Anteil auf mindestens 0,0001 Gew.-% und höchstens 0,04 Gew.-% begrenzt.If desired, metallic elements such as calcium, Tellurium, cerium and other rare earth metals, cerium iron and Mixtures of these are added to the composition. These Elements are appropriate to the shape of the inclusions control, especially the shape of MnS, so the material anisotropy and the impact strength after the heat treatment to improve. These effects can be achieved if the elements contain at least 0.0001% by weight be added. If a share of 0.04 is exceeded % By weight, the effect is not improved. As a result, the Proportion of at least 0.0001% by weight and at most 0.04% by weight limited.

Vanadium bildet mit Kohlenstoff Carbide, wie beispielsweise V₄C₃ oder V₈C₇ oder mit Stickstoffnitride, wie VN. Kohlenstoff kommt in Form von NbC oder Nb(CN) durch eine Reaktion mit Niob oder in Form von TiC oder Ti(CN) durch eine Reaktion mit Titan vor. Eine Spur von Kohlenstoff zusammen mit Bor kann Fe₃(CB) bilden.Vanadium forms carbides with carbon such as V₄C₃ or V₈C₇ or with nitrogen nitrides, such as VN. carbon comes in the form of NbC or Nb (CN) through a reaction with niobium or in the form of TiC or Ti (CN) by reaction with titanium in front. A trace of carbon together with boron can Fe₃ (CB) form.

Stickstoff bildet TiN oder Ti(CN) mit Titan und bindet ferner Aluminium zu AlN. Mit Vanadium bildet Stickstoff VN oder V(CN). Eine Spur von BN wird ebenfalls gebildet. Abhängig von der Zugabereihenfolge der genannten Legierungselemente kann Stickstoff jedoch hauptsächlich BN bilden. Daher wird Bor normalerweise abschließend in die Zsuammensetzung in die Zusammensetzung eingegeben, um die Ausbildung von BN zu beschränken. Diese Carbide und Nitride bilden sich bei hohen Temperaturen und erhöhen daher die Rekristallisationstemperatur und die Kornverfeinerung wesentlich. Feine Carbide verstärken darüber hinaus wesentlich die Ferritmatrix. Nitrogen forms TiN or Ti (CN) with titanium and also binds Aluminum to AlN. With vanadium, nitrogen forms VN or V (CN). A trace of BN is also formed. Depending on the order of addition of the alloy elements mentioned can Nitrogen mainly forms BN. Therefore boron is usually finally in the composition in the composition entered to the training of BN too restrict. These carbides and nitrides form at high Temperatures and therefore increase the recrystallization temperature and grain refinement essential. Reinforce fine carbides in addition, the ferrite matrix is essential.

Von den genannten bildet sich TiN bei der höchsten Temperatur und wird bei Temperaturen von 1450°C bis 1100°C ausgeschieden, so daß es als Keime für die Ausbildung der Austenitkristalle fungiert.Of these, TiN forms at the highest temperature and is excreted at temperatures from 1450 ° C to 1100 ° C, so that it acts as a seed for the formation of austenite crystals acts.

Ti(CN) wird bei niedrigeren Temperaturen ausgeschieden. NbV und VN werden bei Temperaturen von 950°C bis 800°C bzw. zwischen 900°C und 750°C ausgeschieden. Bei etwas geringeren Temperaturen wird VC ausgeschieden.Ti (CN) is excreted at lower temperatures. NbV and VN are used at temperatures from 950 ° C to 800 ° C and excreted between 900 ° C and 750 ° C. With a little less VC is eliminated.

Obwohl Aluminium mit Stickstoff AlN bildet, entsteht nur ein geringer Anteil von AlN, der nicht ausreicht, um einen gewünschten Effekt zu erzielen. Das gebildete AlN hat jedoch aufgrund seiner ähnlichen Formationstemperatur wie TiN eine wesentliche Funktion.Although aluminum forms AlN with nitrogen, only one is formed low proportion of AlN, which is insufficient to achieve a desired one To achieve effect. However, the AlN formed has due to its similar formation temperature as TiN one essential function.

Demgegenüber reduziert Mangan die Wirkungen von Kohlenstoff und Stickstoff. Um die Aktivitäten von Kohlenstoff und Stickstoff zu erhöhen und die gewünschten Wirkungen der Carbide und Nitride sicherzustellen, ist es erforderlich, solche Elemente wie Vanadium und Niob zuzugeben, die die Aktivitäten von Kohlenstoff und Stickstoff erhöhen. In diesem Zusammenhang wird Vanadium bevorzugt, da es interstitielle feine Körner bildet, die leichter als Niob diffundieren und dispergieren. Neben der Ausnutzung der obenerwähnten Carbide und Nitride als Keime für die Austenitkristalle wird durch die vorliegende Erfindung MnS benutzt, um die Ausbildung von intergranularem Ferrit zu verstärken, das für die Zähigkeit von Bedeutung ist. Wenn erfindungsgemäß gegenüber konventionellen Stählen mehr oder weniger überschüssiger Schwefel in die Zusammensetzung gegeben wird, kann MnS als Keimpositionen für intergranulares Ferrit wirken. Um die durch MnS bewirkte Verringerung der Zähigkeit zu minimieren, werden erfindungsgemmäß die Formen der Einschlüsse durch Calcium, Tellur, Cer oder andere Seltenerdemetalle oder Cereisen gesteuert. In contrast, manganese reduces the effects of carbon and nitrogen. To the activities of carbon and nitrogen to increase and the desired effects of carbides and To ensure nitrides, it is necessary to use such elements such as vanadium and niobium that admit the activities of Increase carbon and nitrogen. In this context Vanadium is preferred because it has interstitial fine grains forms that diffuse and disperse more easily than niobium. In addition to the use of the carbides and nitrides mentioned above as a germ for the austenite crystals is by the present Invention MnS used to train intergranular Reinforcing ferrite, which is important for toughness. If more according to the invention compared to conventional steels or less excess sulfur in the composition MnS can be given as seed positions for intergranular Ferrite act. In order to reduce the To minimize toughness, the forms of the invention Inclusions by calcium, tellurium, cerium or other rare earth metals or Cereisen controlled.

Erfindungsgemäß wird der Anteil des Steuerelements für die Einschlußform auf mindestens 0,0001 Gew.-% und höchstens 0,04 Gew.-% begrenzt. Im folgenden werden die Einschlüsse näher erläutert werden.According to the invention, the proportion of the control element for the Inclusion form to at least 0.0001% by weight and at most 0.04 Wt .-% limited. The inclusions are explained in more detail below will.

Einschlüsse können bei der Stahlherstellung durch die Benutzung eines Konverters, eines elektrischen Ofens oder eines Vakuum-Schmelzofens gebildet werden. Einschlüsse ausbildende Faktoren werden in interne und externe Faktoren unterschieden. Durch interne Faktoren gebildete Einschlüsse umfassen deoxidierte Produkte, wie SiO₂ und MnO, die durch die Oxidation gebildet werden, Sulfide, wie MnS, Nitride und Kombinationen davon. Durch externe Faktoren gebildete Einschlüsse umfassen schwer schmelzbare Kieselsäure, die durch eine Reaktion zwischen dem geschmolzenen Stahl und dem die Ofenwände bildenden feuerfesten Material entsteht. Entsprechend ihrer Form werden die Einschlüsse unterschieden in A-Typ mit einer linearen Form, B-Typ mit einer polygonalen Form und C-Typ mit einer sphärischen Form.Inclusions can be caused by the steel production Use of a converter, an electric furnace or of a vacuum melting furnace. Inclusion-forming Factors are divided into internal and external factors. Include inclusions formed by internal factors Deoxidized products, such as SiO₂ and MnO, by the oxidation are formed, sulfides such as MnS, nitrides and combinations from that. Include inclusions formed by external factors difficult to melt silicic acid by a reaction between the molten steel and that forming the furnace walls fireproof material arises. According to their shape the inclusions are divided into A-type with a linear Shape, B type with a polygonal shape and C type with a spherical shape.

In deoxidierten, beruhigten Stählen, insbesondere bei Si-Mn beruhigten Stählen, werden Einschlüsse auf Sauerstoffbasis gebildet, wie SiO₂, MnO und Mn-Silcat. Bei auf Aluminiumbasis beruhigten Stählen werden hauptsächlich Einschlüsse auf der Basis von Al₂O₃ gebildet. Diese Einschlüsse haben sphärische oder hexagonale Formen beim Beginn der Verfestigung. Oxide von Aluminium, Titan und Chrom verteilen sich jedoch in zusammengeballter Form wegen ihrer hohen Schmelzpunkte. Andererseits unterliegen Oxide und Sulfide mit ihren niedrigeren Schmelzpunkten einer plastischen Deformation bei der Heißbehandlung, wie beim Heißwalzen oder Schmieden, und werden dabei in lineare Formen gestreckt. Diese linearen Einschlüsse reduzieren die Zähigkeit und die Schneidbarkeit der Stähle, weil sie physikalische Eigenschaften haben, die sich von denen der Matrixstruktur unterscheiden. Daher wird erfindungsgemäß Aluminium für die Deoxidation benutzt. Al₂O₃ ist ein Deoxidationsprodukt, das bei dem Deoxidationsprozeß gebildet wird und relativ kleine Korngrößen und große Härte aufweist, so daß auch bei der Heißbehandlung keine plastischen Deformationen auftreten. Demgemäß werden die Einschlüsse kaum in eine linare Form verformt.In deoxidized, calmed steels, especially Si-Mn calmed steels, oxygen-based inclusions are formed, such as SiO₂, MnO and Mn-Silcat. For aluminum-based calmed steels are mainly inclusions on the Base formed from Al₂O₃. These inclusions are spherical or hexagonal shapes at the start of solidification. Oxides of However, aluminum, titanium and chrome are distributed together Shape because of their high melting points. On the other hand are subject to oxides and sulfides with their lower melting points plastic deformation during heat treatment, like hot rolling or forging, and are stretched linear shapes. Reduce these linear inclusions the toughness and the cutability of the steels because of them have physical properties that differ from those of Distinguish matrix structure. Therefore, according to the invention, aluminum used for deoxidation. Al₂O₃ is a deoxidation product, that is formed in the deoxidation process and relative has small grain sizes and great hardness, so that too no plastic deformations occur during the heat treatment. Accordingly, the inclusions are hardly in a linear form deformed.

Andererseits enthält ein größerer Teil der Einschlüsse Sulfide, hauptsächlich MnS. In Gegenwart von Elementen wie Aluminium, Titan oder Chrom können Spuren von Sulfiden wie Al₂S, C₃S, CrS und TiS gebildet werden.On the other hand, a larger part of the inclusions Sulfides, mainly MnS. In the presence of elements like Aluminum, titanium or chrome can contain traces of sulfides such as Al₂S, C₃S, CrS and TiS are formed.

Im folgenden wird ein Verfahren zur Herstellung von unvergüteten Stählen unter Verwendung der obenerwähnten Zusammensetzung und unter Steuerung der Formen der gebildeten Einschlüsse gemäß der Erfindung beschrieben.The following is a process for making unrefined Steels using the above-mentioned composition and under control of the shapes of the inclusions formed described according to the invention.

Zunächst wird die Stahllegierung, wie sie oben beschrieben ist, in einem Konverter, einem elektrischen Ofen oder in einem Vakuum-Schmelzofen, die auf einer bestimmten Temperatur gehalten werden, geschmolzen. Auch wenn bei der Benutzung eines elektrischen Ofens keine Einschlüsse von Verunreinigungen, wie S und P, auftreten, werden die Anteile an O₂ und N₂ aus der durch den Ofen strömenden und die Schmelze kontaktierenden Luft erhöht. Daher ist es notwendig, ein geeignetes Deoxidationsmittel, wie Aluminium, zu verwenden, oder Gase durch die Verwendung einer Vakuumschmelzmethode zu entfernen.First, the steel alloy as described above is, in a converter, an electric furnace or in a Vacuum melting furnace that is kept at a certain temperature are melted. Even if using a electric oven no inclusions of impurities, such as S and P, occur, the shares in O₂ and N₂ from the flowing through the furnace and contacting the melt Air increased. It is therefore necessary to use a suitable deoxidizer, like aluminum, to use, or gases through remove the use of a vacuum melting method.

Wenn bei der Deoxidation mit Aluminium Einschlüsse auf der Basis von Oxiden, wie Al₂O₃ und SiO₂, entstehen, resultieren keine Probleme, da die Einschlüsse eine kleine Korngröße und große Härte aufweisen und daher nur schwache Auswirkungen auf die mechanischen Eigenschaften der Stähle haben, wenn ihre Anzahl gering ist. Einschlüsse auf der Basis von Sulfiden sollten jedoch in ihren Formen gesteuert werden, da sie große Korngrößen und unregelmäßige Formen, einschließlich einer linearen Form, aufweisen. Daher befaßt sich die vorliegende Erfindung hauptsächlich mit der Steuerung der Form von Einschlüssen auf der Basis von Sulfiden.If inclusions are present on the aluminum during deoxidation Base of oxides, such as Al₂O₃ and SiO₂, arise, result no problems since the inclusions have a small grain size and have great hardness and therefore have only weak effects have the mechanical properties of the steels, if their number is low. Inclusions based on sulfides however, their shapes should be controlled as they are large Grain sizes and irregular shapes, including one linear shape. Therefore, the present deals Invention mainly with the control of the shape of inclusions based on sulfides.

Zu diesem Zweck werden Einschlußformen-Steuerungselemente, wie sie oben erwähnt worden sind, der Zusammensetzung in Anteilen von 0,0001 Gew.-% bis 0,04 Gew.-% erfindungsgemäß zugegeben. Diese Elemente bewirken die Deoxidation des herzustellenden Stahls und die Steuerung der Formen der Sulfide. Dabei wird der Effekt der Steuerung der Form der Einschlüsse verbessert, wenn die Deoxidation des Stahls mit Elementen wie Silicium, Mangan und Aluminium erfolgt und dann Calcium, Tellur, Seltenerdemetalle, wie Cer, oder Cereisen hinzugefügt werden.For this purpose, inclusion control elements such as they have been mentioned above, the composition in proportions from 0.0001% by weight to 0.04% by weight according to the invention. These elements cause the deoxidation of what is to be produced Steel and the control of the forms of sulfides. Doing so the effect of controlling the shape of the inclusions improves, if the deoxidation of the steel with elements like silicon, Manganese and aluminum occurs and then calcium, tellurium, Rare earth metals such as cerium or cerium iron are added.

Dabei bilden die Einschlußform-Steuerelemente Sulfide, die Oxide umgeben, die mit Oxiden mit einem hohen Schmelzpunkt, wie Al₂O₃, das bei der Deoxidation entstehende Produkt, gebunden sind, so daß vollständig sphärische Einschlüsse gebildet werden. Die sphärischen Einschlüsse können kaum einer plastischen Deformation bei der Heißbehandlung unterliegen und verbleiben daher als C-Typ-Einschlüsse mit einer im wesentlichen sphärischen Form, die in Fig. 4 dunkel zu sehen ist. Der Stahl mit sphärischen Einschlüssen weist eine Kerbschlagzähigkeit von etwa 8,6 kpm/cm² bei UE₂₀ - und somit eine verbesserte Zähigkeit - auf. Zusätzlich zu der verbesserten Zähigkeit, die durch die Steuerung der Einschlußformen mit Hilfe der Steuerelemente erreicht wird, werden die mechanischen Eigenschaften des Stahls gemäß der vorliegenden Erfindung durch Legierungselemente verbessert. Da der in der obenerwähnten Weise hergestellte Legierungsstahl einer Heißbehandlung unterworfen wird, werden AlN oder TiN ausgeschieden bei einer Temperatur über 1300°C. Diese Ausscheidungen wirken als Keime für Austenitkörner. Beim Walzen oder Schmieden des Stahls bei Temperaturen unterhalb von 1000°C werden Verbindungen wie NbC, VN und VCN nachfolgend ausgeschieden. Dabei bewirken NbC und VN eine Begrenzung der Grobkörnigkeit der Austenitkörper und verbessern dadurch die Kornverfeinerung und bewirken eine Absenkung der Rekristallisationstemperatur.The inclusion form controls form sulfides that surround oxides that are bound with oxides with a high melting point, such as Al₂O₃, the product formed during deoxidation, so that completely spherical inclusions are formed. The spherical inclusions can hardly undergo plastic deformation during the heat treatment and therefore remain as C-type inclusions with an essentially spherical shape, which can be seen dark in FIG. 4. The steel with spherical inclusions has a notched impact strength of about 8.6 kpm / cm² at UE₂₀ - and thus an improved toughness. In addition to the improved toughness achieved by controlling the inclusion shapes using the control elements, the mechanical properties of the steel according to the present invention are improved by alloying elements. Since the alloy steel manufactured in the above-mentioned manner is subjected to a heat treatment, AlN or TiN are precipitated at a temperature above 1300 ° C. These excretions act as germs for austenite grains. When rolling or forging the steel at temperatures below 1000 ° C, compounds such as NbC, VN and VCN are subsequently eliminated. NbC and VN limit the coarseness of the austenite bodies and thereby improve the grain refinement and lower the recrystallization temperature.

Die Austenitkörner, die bei dem beschriebenen Verfahren gewachsen sind, haben eine polygonale Form, die ähnlich der runden Form ist. Beim Abkühlen des Stahls auf Temperaturen unterhalb des Ar₃-Umwandlungspunkts wird VCN intergranular ausgeschieden. Dadurch wird ein intergranularer Ausscheidungshärtungseffekt erzielt. Ferrit, das durch die Umwandlung des Stahls in dem vorhergehenden Abkühlungsprozeß ausgeschieden worden ist, wird einer Härtung unterzogen, wodurch die Festigkeit deutlich verbessert wird. Wenn der Stahl nach einer weiteren Kühlung auf eine Temperatur unterhalb der Ar₁-Umwandlungstemperatur abgekühlt wird, wird das Ferrit in Form von Perlit gehärtet durch ein Kalthärtungsphänomen durch Schmiedearbeiten, wodurch die Ermüdungsfestigkeit des Stahls verbessert wird. Aus der obigen Beschreibung wird deutlich, daß die vorliegende Erfindung die Zugabe von Calcium, Tellur, Cer, anderer Seltenerdemetalle oder Cereisen allein oder in Kombination in gewissen Mengen als Steuerelement oder Steuerelemente für die Form der Einschlüsse umfaßt, so daß Sulfide, wie MnS, Al₂O₃ - das bei der Deoxidation von Aluminium entstehende Produkt - umgeben, wodurch die Einschlüsse eine sphärische Form erhalten. Demgemäß wird die Zähigkeit des resultierenden Legierungsstahls nicht verringert. Durch die Zugabe von Legierungselementen wie Nb, V und N wird die Kornverfeinerung begünstigt. Diese Legierungselemente bewirken ferner eine Ausscheidungshärtung, wodurch eine Absenkung der Rekristallisationstemperatur bei der Heißbehandlung verhindert wird. Dadurch wird ein Kalthärtungseffekt von Ferit erhalten, wodurch die Festigkeit des resultierenden Stahls wesentlich verbessert wird. Demgemäß ist es möglich, einen überlegenen unvergüteten Stahl zu produzieren, dessen Eigenschaften denen von vergüteten Stählen ähnlich sind, ohne daß eine Vergütungsbehandlung erforderlich ist. Erfindungsgemäß kann die Herstellung von unvergüteten Stählen wirksam ausgeführt werden. The austenite grains used in the process described have a polygonal shape similar to that is round shape. When the steel cools down to temperatures VCN is excreted intergranularly below the Ar₃ transition point. This creates an intergranular precipitation hardening effect achieved. Ferrite by the transformation of the Steel excreted in the previous cooling process has been subjected to hardening, which increases the strength is significantly improved. If the steel after one further cooling to a temperature below the Ar₁ transition temperature cooled, the ferrite is in the form of Pearlite hardened by a cold hardening phenomenon by ironwork, which improves the fatigue strength of the steel becomes. From the above description it is clear that the present invention the addition of calcium, tellurium, cerium, other rare earth metals or cerium iron alone or in combination in certain amounts as a control or controls for the shape of the inclusions so that sulfides such as MnS, Al₂O₃ - the resulting in the deoxidation of aluminum Product - surrounded, which makes the inclusions spherical Get shape. Accordingly, the toughness of the resulting Alloy steel not reduced. By adding alloying elements like Nb, V and N, grain refinement is favored. These alloying elements also cause precipitation hardening, thereby lowering the recrystallization temperature is prevented during the heat treatment. Thereby a cold hardening effect of ferite is obtained, whereby the strength of the resulting steel is significantly improved becomes. Accordingly, it is possible to get a superior unpaid To produce steel, the properties of which are those of tempered Steels are similar without any tempering treatment is required. According to the invention, the production of unrefined Steels can be executed effectively.

Somit können erfindungsgemäß die obenerwähnten Nachteile mit kohlenstoffarmen hochlegierten Stählen vermieden werden.Thus, according to the invention, the disadvantages mentioned above can be avoided low-carbon high-alloy steels can be avoided.

Zur weiteren Erläuterung der Erfindung werden nachstehend Beispiele beschrieben. Diese sollen jedoch nicht den Umfang der vorliegenden Erfindung beschränken.Examples are given below to further illustrate the invention described. However, these are not intended to limit the scope of the limit the present invention.

Examples

Verschiedene Zusammensetzungen, wie sie in Tabelle 1 angegeben sind, wurden hergestellt und in rechteckige Blöcke von 100 mm×100 mm mit Hilfe eines Labor-Schmelzofens gegossen. Nachdem sie kontrolliert bei Temperaturen von 1300°C bis 920°C geschmiedet worden sind, wurden alle Blöcke auf einen Durchmesser von 50 mm gewalzt. Die gewalzten Stahlstücke wurden von 920°C auf 520°C mit einer Abkühlrate von etwa 60°C/min abgekühlt. Danach wurden die Teststücke herkömmlichen Zug- und Kerbschlagzähigkeitstests unterworfen. Die entsprechenden Resultate sind in Tabelle 2 festgehalten. Various compositions as set forth in Table 1 were made and poured into rectangular blocks of 100 mm x 100 mm using a laboratory melting furnace. After they were forged at temperatures of 1300 ° C to 920 ° C in a controlled manner, all blocks were rolled to a diameter of 50 mm. The rolled steel pieces were cooled from 920 ° C to 520 ° C at a cooling rate of about 60 ° C / min. The test pieces were then subjected to conventional tensile and impact strength tests. The corresponding results are shown in Table 2.

Tabelle 2 Table 2

Wie aus den Tabellen 1 und 2 hervorgeht, weisen unvergütete erfindungsgemäße Stähle eine hohe Zähigkeit auf, die der von vergüteten Stählen entspricht. Es ist daher möglich, Kosten und Mühe durch Auslassen der Vergütungsbehandlung zu sparen. Demgemäß sind die erfindungsgemäßen unvergüteten Stähle im Hinblick auf Herstellungskosten und die Verwendbarkeit konventionellen vergüteten Stählen und unvergüteten Stählen überlegen.As can be seen from Tables 1 and 2, unrefunded Steels according to the invention have a high toughness, that of tempered steels. It is therefore possible to have costs and save effort by omitting reimbursement treatment. Accordingly, the unrefined steels according to the invention are in the In terms of manufacturing costs and usability conventional superior tempered steels and unrefined steels.

Die beigefügten Figuren verdeutlichen, daß die Strukturen der erfindungsgemäßen Stähle ausreichend dicht sind, um die gewünschte Zähigkeit zu gewährleisten.The attached figures show that the structures of the steels according to the invention are sufficiently dense to the desired To ensure toughness.

Obwohl bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben worden sind, ist es für den Fachmann klar, daß verschiedene Modifikationen, Hinzufügungen und Ersetzungen möglich sind, ohne den Erfindungsgedanken, wie er in den beigefügten Ansprüchen ausgedrückt ist, zu verlassen.Although preferred embodiments of the invention are described have been understood by those skilled in the art that various Modifications, additions and replacements possible are, without the inventive concept as shown in the attached Claims is to leave.

Claims

1. High-tough, unrefined steel, consisting of 0.30 to 0.45 wt% carbon, 0.15 to 0.35 wt% silicon, 1.0 up to 1.55% by weight of manganese, not more than 0.050% by weight of sulfur, not more than 0.30 wt% chromium, 0.01 to 0.05 wt% Aluminum, 0.05 to 0.15% by weight of vanadium, niobium or Mixtures thereof, 0.0 to 0.03 wt% titanium, 0.0005 to 0.003 wt% boron, at least 0.2923 times the proportion Ti up to 0.02% by weight nitrogen, balance iron and at Steel manufacturing inevitable impurities, being the steel has a tensile strength of 75 kp / mm² and a Has toughness of 7 kpm / cm².

2. High-tough, unrefined steel, consisting of 0.30 to 0.55% by weight carbon, 0.15 to 0.45% by weight silicon, 0.60 to 1.55% by weight of manganese, not more than 0.050% by weight Sulfur, 0 to 0.30% by weight chromium, 0.01 to 0.075% by weight Aluminum, 0.05 to 0.15% by weight of vanadium, niobium or Mixtures thereof, 0.0 to 0.03% by weight of titanium, no longer than 0.02% by weight of nitrogen, balance iron and in steel production unavoidable impurities, the Steel has a tensile strength of 75 kp / mm² and a toughness of 7 kpm / cm².

3. High-tough, unrefined steel according to claim 1, which additionally at least one of the elements calcium, tellurium, Cerium or other rare earth metals, cerium iron or Mixtures thereof in a proportion of 0.0001 to 0.04 Wt .-% contains.

4. Process for the production of high-strength, tempered steel with the following process steps:

a) preparing an alloy consisting of 0.30 to 0.55 wt .-% carbon, 0.15 to 0.45 wt .-% silicon, 0.60 to 1.55 wt .-% manganese, no more than 0.050% by weight sulfur, 0 to 0.30% by weight chromium, 0.01 to 0.075% by weight aluminum, 0.05 to 0.15% by weight vanadium, niobium or mixtures thereof, 0.0 up to 0.03% by weight titanium, 0.0005 to 0.003% by weight boron, at least 0.2923 times the proportion of Ti up to 0.02% by weight nitrogen, balance iron;
b) pouring the alloy into billets or billets under treatment in a conventional furnace and under conventional melting conditions;
c) rolling the billets or blocks to a certain size after heating to temperatures above Ac₃ and not more than 1300 ° C, depending on the alloy and the format of the end product; and
d) controllable cooling of the rolled material from temperatures from 800 ° C to 950 ° C to temperatures from 500 ° C to 550 ° C with a cooling rate of 10 to 150 ° C / min.

5. The method according to claim 4 with an additional addition at least one of the elements calcium, tellurium, cerium, others Rare earth metals, cerium iron or mixtures thereof in Proportions of 0.001 to 0.04% by weight to the alloy.