DE412660C

DE412660C - Process for increasing the toughness of steel

Info

Publication number: DE412660C
Application number: DEO13625D
Authority: DE
Original assignee: HUETTENBETR; OBERSCHLESISCHE EISEN IND ACT
Current assignee: HUETTENBETR; OBERSCHLESISCHE EISEN IND ACT
Priority date: 1923-03-30
Filing date: 1923-03-30
Publication date: 1925-04-23

Description

Verfahren zur Erhöhung der Zähigkeit von Stahl. Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erhöhung der Zähigkeit von Stahl durch Formgebung in der Wärme und besteht darin, daß der Stahl bei Temperaturen kurz unterhalb des unteren Haltepunktes geformt wird, so daß sein Gefüge den Zustand des körnigen Perlits annimmt, wenn er ihn vorher noch nicht hatte, oder nicht verliert, falls er ihnvorher schon besaß. Beider Formgebung des Stahles in der Wärme war bisher der Gesichtspunkt leitend, möglichst wenig Kraft für die Formgebungsarbeit aufzuwenden. Die Grenze der Ethitzung bestimmte lediglich die Rücksicht auf die Gefahr des -Verbrennens und der Kristallisation. Der Fortschritt des vorliegenden Verfahrens besteht darin, daß'die angegebene Grenze der Erhitzung für die Formgebung dem Stahl eine Zähigkeit verleiht, «-elche sich z. B. ganz besonders bei der Bearbeitung von hochgekohlten Stählen (Übereutektoiden), also von einem Kohlenstoffgehalt von über 0,7 Prozent bemerkbar macht.Process for increasing the toughness of steel. The invention relates to a method for increasing the toughness of steel by shaping in the heat and consists in that the steel is shaped at temperatures just below the lower break point, so that its structure assumes the state of granular pearlite if it has not previously been had, or not lost, if he had it before. When shaping steel in the heat, the main point of view was to use as little force as possible for the shaping work. The limit of the heating only determined the consideration of the danger of burning and crystallization. The progress of the present process consists in the fact that the specified limit of heating for shaping gives the steel a toughness. B. is particularly noticeable when machining high-carbon steels (hyper-eutectoids), i.e. a carbon content of over 0.7 percent.

Es ist bereits bekannt, durch geeignete Erhitzung oder Abkühlung dem Stahl das Gefüge des körnigen Perlits zu verleihen; diese Erkenntnis ist jedoch bisher nur nutzbar gemacht worden für Fertigerzeugnisse, deren Formgebung selbst bisher ohne Beachtung derjenigen Temperaturen durchgeführt wurde, bei welchen der Stahl das Perlitgefüge annimmt oder bei «-elchen es ihm erhalten wird. Demgemäß beschränkt sich die vorliegende Erfindung darauf, daß dem Stahl schon für die Formgebung nur diejenigen Temperaturen gegeben «erden, welche für den Zustand des körnigen Perlitgefüges maßgebend sind.It is already known that by suitable heating or cooling the To give steel the texture of granular pearlite; however, this realization is so far only been made usable for finished products, the shape of which itself has been carried out so far without taking into account those temperatures at which the Stahl adopts the pearlite structure or, if he does, it will be preserved for him. Accordingly the present invention is limited to the fact that the steel is already used for shaping given only those temperatures which are necessary for the state of the granular Pearlite structure are decisive.

Sollen durch Walzen, Schmieden oder Pressen Stahlingots in Halberzeugnisse oder Halberzeugnisse in Fertigerzeugnisse nach dem vorliegenden Verfahren umgeformt werden, so werden sie auf diejenige Temperatur erhitzt, welche kurz unterhalb des unteren Haltepunktes liegt, wo der Stahlingot das körnige Perlitgefüge annimmt oder das in den Halberzeu-issen bereits vorhandene körnige Perlitgefüge nicht verlorengeht. Ging man bisher z. B. von einem Halbfabrikat aus, das bereits das Gefüge des körnigen Perlits besaß, und walzte es herunter, so geschah dieses bei Temperaturen oberhalb des Haltepunktes, bei welchem das Gefüge des körnigen Perlits verlorenging; sollte es dem Fertigerzeugnis wiedergegeben werden, so mußte dieses einer besonderen Wäimebehandlung unterworfen werden, die bei dem vorliegenden Verfahren. entfällt.Shall be rolled, forged or pressed steel ingots into semi-finished products or semi-finished products formed into finished products according to the present process are heated to the temperature which is just below the The lower stopping point is where the steel ingot assumes the granular pearlite structure or the granular pearlite structure already present in the semi-finished products is not lost. So far you went z. B. from a semi-finished product that already has the structure of the granular Perlite possessed, and rolled it down, so this happened at temperatures above the stopping point at which the structure of the granular perlite was lost; should If it is to be reproduced in the finished product, it had to undergo a special thermal treatment are subjected to the present process. not applicable.

Die Erfindung stützt sich auf folgende Versuche. -Ein quadratischer Stab reinen Gußstahles mit etwa i Prozent Kohlenstoff von 3o mm Breite und etwa 300 mm Länge wurde in den Zustand des körnigen Perlits übergeführt. Der Stab wurde auf etwa 68o", also bis dicht unterhalb des unteren Haltepunktes erhitzt und an seinem Ende auf i y zu 2o mm heruntergeschmiedet. Nach Schätzung der Farbe war die Temperatur beim Schmieden um etwa 3o bis ,1o° gesunken. Der Erfolg war ein ganz außerordentlicher. Zunächst hatte der Stab nicht die normale Walz- oder Schmiedehärte, welche hochgekohlter Stahl nach der Bearbeitung oder nach der Streckung annimmt, sondern war leicht..bearbeitbar und hatte eine Festigkeit von 75 kg gegen 95 kg normaler Walzhärte, also eine Erhöhung der Zähigkeit von 20 Prozent. Das ungehärtete Bruchgefüge war zäher und feinkörniger als vorher; der gehärtete Bruch war porzellanartig glatt, fein und fast ohne Körner.The invention is based on the following experiments. A square bar of pure cast steel with about 1 percent carbon, 30 mm wide and about 300 mm long, was converted into the state of granular pearlite. The rod was heated to about 68o ", that is to just below the lower stop, and at its end it was forged down to iy to 2o mm. According to an estimate of the color, the temperature during forging had dropped by about 3o to. 1o °. The success was complete At first, the bar did not have the normal rolling or forging hardness that high-carbon steel assumes after machining or after stretching, but was easy to work with and had a strength of 75 kg against 95 kg of normal rolling hardness, i.e. an increase in toughness The unhardened fracture structure was tougher and finer-grained than before, the hardened fracture was porcelain-like, smooth, fine and almost without grains.

Ein zweiter Versuch wurde mit einem quadratischen Stab von 5o mm Breite aus legiertem Stahl (i Prozent Kohle, etwa 1,3 Prozent Chrom) gemacht. Er wurde auf 3o zu 40 mm heruntergeschmiedet, aber die Proben wurden quer zur Faser genommen, um zu sehen, ob auch bei dieser bedeutend @empfmdlicheren Probe eine Verbesserung erzielt würde. Es wurden folgende Werte für die Biegefestigkeit festgestellt I. im Anlieferungszustand 9 3 75 5-10 3 5 5 kg, II. bei 68o° geschmiedet i i 8oo - . Die Steigerung der Zähigkeit beträgt in diesem Falle etwa io Prozent. Wenn sie geringer ist als beim ersten Versuch, so ist dieses darauf zurückzuführen, daß eine Qualitätsverbesserung in Proben quer zur Faser voraussichtlich nicht so erheblich sein wird, wie in der Längsrichtung der Faser beim ersten Versuch.A second attempt was made with a square bar 50 mm wide made of alloy steel (1 percent carbon, about 1.3 percent chromium). He was forged down to 3o to 40 mm, but the samples were taken across the grain, to see if there is an improvement in this significantly more sensitive sample would be achieved. The following values for the flexural strength were determined: I. as delivered 9 3 75 5 - 10 3 5 5 kg, II. forged at 68o ° i i 8oo - . The increase in toughness in this case is about 10 percent. If you is less than the first attempt, this is due to the fact that a Quality improvement in samples across the fiber is unlikely to be that significant will be as in the longitudinal direction of the fiber on the first attempt.

Vorliegendes Verfahren ist von besonderer praktischer Bedeutung für die Umformung von Eisen und Stahl auf warmem und kaltem Wege, z. B. zur Herstellung von dünnen Eisen- und Stahlbändern, die in. Bandstahl für Rasiermesserklingen, Schreibfedern usw. übergeführt werden, weiterhin zur Herstellung von nahtlosen Rohren, wie sie z. B. zur Herstellung von Kugellagern verwendet werden, weiterhin für dünnwandige Rohre aus hochwertigem Stahl zur Herstellung von Versteifungsgestängen für Lufltschiffe, Flugzeuge USW. The present process is of particular practical importance for the forming of iron and steel by hot and cold means, e.g. B. for the production of thin iron and steel strips, which are converted into. Strip steel for razor blades, nibs, etc., furthermore for the production of seamless tubes, as they are, for. B. are used for the production of ball bearings, furthermore for thin-walled tubes made of high quality steel for the production of stiffening rods for air ships, aircraft, etc.

Bei der Herstellung dieser Gegenstände, durch Walzen oder Ziehen verfuhr man bekanntlich bisher in der Weise, daß man bei Bandstählen, z. B. für Rasiermesserklingen" von einem Stahlband von etwa 2 mm Stärke ausging. Da die Endstärke nur o,15 mm betrug, so verblieb eine Querschnittsverminderung zusammen von 1,85 mm. Die Querschnittsverminderung eines jeden Stiches kann nur außerordentlich gering sein, und zwar um so geringer, je hochwertiger und härter der Stahl ist. Da das Maß einer derartigen Stärkeabnahme zwischen zwei Stichen nur etwa o,15 mm betragen kann, so war die Anzahl der Kalkstiche und Glühungen (i o bis 15) eine außerordentlich große, wodurch das Erzeugnis bedeutend verteuert wurde, abgesehen auch von anderen erheblichen Nachteilen betriebstechnischer Art.In making these items, proceeded by rolling or pulling is known so far in such a way that one in strip steels, z. B. for razor blades " started from a steel band about 2 mm thick. Since the final thickness was only 0.15 mm, this left a total reduction in cross section of 1.85 mm. The reduction in cross section every stitch can only be extremely small, and all the more so, the higher quality and harder the steel is. As the degree of such a decrease in strength between two stitches can only be about 0.15 mm, so was the number of lime stitches and annealing (i o to 15) an extraordinarily large one, making the product significant became more expensive, apart from other significant operational disadvantages Art.

Die Anwendung der vorliegenden. Erfindung auf diese Fälle in der Weise, daß die, Halberzeugnisse nur auf die Temperatur erhitzt werden, die kurz unterhalb des unteren Haltepunktes liegt, so daß das 7n1 Halberzeugnis vorhandene Gefüge des körnigen Perlits im Fertigerzeugnis nicht verlorengeht, beruht auf der Erkenntnis, daß die Verdichtung des umzuformenden Gutes schon nach ein bis drei Kaltstichen bzw. Glühungen sein Höchstmaß erreicht, so daß, ,wenn nur die Rücksicht auf die Eigenschaften des Werkstückes für die Anzahl der Kaltstiche maßgebend wäre; nur diese geringe Anzahl von Kaltstichen erforderlich wäre. Eine so geringe Anzahl von Kaltstichen hat aber zur Voraussetzung, daß die vorangehenden Stiche im warmen Zustand vorgenommen werden müssen. Bei den Warmstichen darf aber die Temperatur des Werkstückes nicht unter eine bestimmte Grenze sinken, weil dann die Verschlechterung der Eigenschaften des Werkstückes eintritt (Bildung von lamellarem Perlit, Sorbit und schließlich Blaubruch). Diese Schwierigkeit wird dadurch beseitigt, daß auf warmem Wege die Querschnittsverminderung nur bis zur sogenannten Egalisierungsgrenze durchgeführt wird, während auf kaltem Wege nur die Egalisierung erfolgt. So sind die die Verdichtung des Walzgutes bestimmenden Stiche nur Kaltstiche, während die übrigen Stiche Warmstiche sind, wozu bei dem angenommenen Beispiel meist nur ein Stich genügen wird. Geht man bei der Herstellung von Bandstahl für Rasiermesserklingen von einem Stahlband von etwa --mm aus, so kann man das Band in einer Hitze von 2 mm auf o,5 mm in einem Stich herunterwalzen, also bis zur Egalisierungsgrenze, während für die Fertigstellung (Egalisierung) nur noch zwei bis drei Kaltstiche verbleiben.The application of the present. Invention in these cases in such a way that that the, semi-finished products are only heated to the temperature just below of the lower breakpoint, so that the 7n1 semi-finished product existing structure of the granular perlite is not lost in the finished product is based on the knowledge that the compression of the material to be formed after one to three cold stitches or annealing reached its maximum level, so that, if only the consideration of the Properties of the workpiece would be decisive for the number of cold stitches; only this small number of cold stitches would be required. Such a small number of Cold stitches, however, require that the previous stitches are warm must be made. With the warm stitches, however, the temperature of the workpiece is allowed do not fall below a certain limit, because then the deterioration in properties of the workpiece occurs (formation of lamellar perlite, sorbitol and finally Blue break). This difficulty is eliminated by the fact that the Reduction of the cross-section only carried out up to the so-called equalization limit while on the cold route only equalization takes place. So they are the compression of the rolling stock determining passes only cold passes, while the remaining passes are warm passes are, for which in the assumed example only one stitch will usually suffice. Goes one in the production of strip steel for razor blades from a steel strip from about -mm, you can cut the tape in a heat of 2 mm to 0.5 mm in one Roll down the stitch, i.e. to the equalization limit, while for completion (Equalization) only two to three cold stitches remain.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Process for increasing the toughness of steel by shaping in the heat, characterized in that the steel at temperatures is formed just below the lower break point, so that its structure the state of the granular perlite assumes or does not lose.

2. Application of the procedure according to Claim i for the production of fine steel, characterized in that on warm Ways the cross-section reduction is carried out up to the leveling limit.