DE575001C - Herstellung von Gegenstaenden, die Alterungssicherheit erfordern, aus kohlenstoffarmem Eisen oder Stahl - Google Patents

Description

• Herstellung von Gegenständen, die Alterungssicherheit erfordern, aus kohlenstoffarmem Eisen oder Stahl Es ist bekannt, daß kohlenstoffarmes Eisen oder kohlenstoffarmer Stahl, wie er z. B. für den Dampfkesselbau, zur Herstellung von Profileisen, von Kesseln in der chemischen Industrie usw. Verwendung findet, gegen Alterung im allgemeinen empfindlich ist. Diese Empfindlichkeit äußert sich beispielsweise in dem Absinken. der ursprünglichen guten. Kerbzähigkeit auf sehr geringe Werte, wenn das Eisen oder der Stahl einer Alterungsbeanspruchung unterworfen wurde. Unter Alterungsbeanspruchung ist hierbei eine Herstellung unter Bearbeitung bei etwa Zimmertemperatur mit nachfolgender längerer Lagerung bei Zimmertemperatur oder nachfolgendem kurzem Erwärmen, etwa % Stunde auf aoo°C, zu verstehen. Eine Alterungsbeanspruchung tritt auch auf, wenn kohlenstoffarmes Eisen oder kohlenstoffarmer Stahl bei Temperaturen zwischen etwa 150 und 5ooo C bei der Herstellung des Gegenstandes bearbeitet wird, in diesem Fallauch ohne nachfolgende Lagerung oder Anlassen auf etwa 2oo° C.
• In dem Patent 545 166 ist bereits ein Verfahren geschützt, durch welches auf Grund einer geeigneten Schmelzbehandlung Stahl gegen Alterung unempfindlich wird. Dagegen war bisher noch kein Verfahren bekannt, ein gegen Alterung empfindliches kohlenstoffarmes Eisen oder einen gegen Alterung empfindlichen kohlenstoffarmen Stahl im festen Zustande von dieser Empfindlichkeit zu befreien. Unter kohlenstoffarinem Eisen oder Stahl sei hier sowohl weiches legiertes -oder unlegiertes Flußeisen mit bis zu 0,4°/o C als auch z. B. Schweißeisen verstanden.
• Die Vergütung von Gegenständen (z. B. Kurbelwellen) aus kohlenstoffarmem legiertem oder unlegiertem Stahl auf hohe Festigkeiten (etwa ioo kg/mm') ist vorbekannt und hat mit dem Gegenstande der vorliegenden Erfindung, die auf die Erzielung von Alterungsbeständigkeit von Flußeisen und Stahl geringerer Festigkeiten gerichtet ist, nichts zu tun, da es sich bei den Kurbelwellen und den anderen bekannten Gegenständen aus weichem und vergütetem Stahl nicht um Gegenstände handelt, bei deren Herstellung eine Schädigung infolge Kaltbearbeitung oder der in der Beschreibung angeführten Warmbearbeitung in Frage kam. Es ist auch bekannt, weichen Stahl von 8oo bis goo° C abzuschrecken, um die Streckgrenze zu erhöhen. Für die Kerbzähigkeit eines kalt verformten und gealterten weichen Stahles ergibt sich jedoch ein Maximum, wenn das Abschrecken aus einem zwischen etwa 730 und 790° C liegenden Temperaturbereich vorgenommen wird.
• Gegenstand vorliegender Erfindung ist demnach ein Verfahren, nach dem es gelingt, ein gegen Alterung empfindliches kohlenstoffarmes Eisen oder einen gegen Alterung empfindlichen kohlenstoffarmen Stahl durch Wärmebehandlung im festen Zustand in ein gegen Altei=üng-unempfindliches Eisen oder einen gegen Alterung unempfindlichen Stahl zu verwandeln. Dieser Erfolg wird durch Abschrecken des kohlenstoffarmen Eisens oder Stahles von einer zwischen 730 und 790° C liegenden Temperatur erreicht. Ein noch besserer Erfolg wird erzielt, wenn man den in Betracht kommenden Gegenstand aus Temperaturen oberhalb 700' C abschreckt und ihn dann auf Temperaturen anläßt, die j e nach der Zusammensetzung des Stahles bis 750" C betragen dürfen. Die den Gegenstand .der Erfindung bildenden beiden Herstellungsverfahren sind in der Zeichnung erläutert. Wenn dem Abschrecken ein Anlassen folgt, kann das Abschrecken, wie die später erläuterten Beispiele und das Kurvenblatt zeigen, auch aus Temperaturen von mindestens ßooo C erfolgen. Bei unlegiertem weichem Flußeisen mit 0,10J° C liegt die zulässige untere Grenze der Abschreckung und die obere Grenze des Anlassens bei etwa 7300 C. Jedoch ist insbesondere bei gleichzeitiger Anwesenheit von Legierungsbestandteilen eine geringe Verschiebung dieser Grenztemperaturen je nach der Zusammensetzung zu erwarten.
• Das Abschrecken und Anlassen ist bei Stahlen mit höherem Kohlenstoffgehalt häufig angewandt worden und in der Technik als Vergütung bekannt. Der Zweck der Vergütung ist hierbei stets, dem Werkstoff eine hohe Streckgrenze bei gleichzeitig hoher Festigkeit und Dehnung zu verleihen. Diese Verfahren werden jedoch bei Kohlenstoffstahlen in der Regel nur bei einem C-Gehalt von etwa o,5010 und mehr benutzt. Bei weichem und unlegiertem Stahl kommen sie technisch für gewöhnlich nicht Ar Anwendung, da der Einfluß der Vergütung auf die Festigkeitseigenschaften im allgemeinen zu gering ist. Es war nicht bekannt, daß durch Abschrecken eines kohlenstoffarmen Stahles aus einem zwischen 730 und 790o C liegenden Temperaturbereich oder durch Abschrecken von einer oberhalb 70o° C liegenden Temperatur und Anlassen bis zu 7500 C die Empfindlichkeit gegen Alterungserscheinungen beseitigt wird.
• Die starke -Wirksamkeit des vorliegenden Verfahrens ist aus der nachfolgenden Zahlentafel und dem Kurvenblatt ersichtlich. Die Zahlen und Kurven lassen erkennen, daß der an sich gegen Alterung empfindliche kohlenstoffarme Stahl durch die vorliegende Behandlung dahin weitgehend verbessert wird, daß er seine Alterungsempfindlichkeit verliert. So beträgt z. B. die Kerbzähigkeit einer bei . 9ooo geglühten, um 501, gereckten und gealterten Probe 2,7 mkg/cm2, während eine vorher bei 93o° abgeschreckte, dann auf 630' angelassene Probe nach gleicher Alterungsbeanspruchung eine Kerbzähigkeit von über 3 1,6 mkg/crrm2 erreicht. Zur Prüfung der Kerbzähigkeit wurden hierbei normale CharpS#-Proben 3oX3oXi6omm mit Rundkerb benutzt; Prüfung erfolgte bei + 2o0 C. Die Zahlen stellen Mittelwerte aus j e drei Kerbschlagproben dar. Der Werkstoff hätte folgende Zusammensetzung:

  C = 0,o8 %, Si= Spur, Mn= o,43 %,

  P =0,0i4 %, S =0,028 %, Ni=o,4 0l0,

  Cr = o,02 %, N2 = 0,004 %, 02 = 0,04I %.

  Zahlentafel

  Nerbzähigkeit mkg/cm2

  Wärmebehandlung _ um 50/0 ge- um io°/° ge- um etwa2o°/°

  ungereckt reckt und reckt und gereckt und

  gealtert gealtert gealtert

  i

  '.'.,Stunde auf 90o° erhitzt und

  in Luft abgekühlt ............ 18,6 2,7 i 1,7 2,2

  ' J2 Stunde auf 83o° erhitzt und `

  in Wasser abgeschreckt........ 28,0 12,2 - -

  '/.,Stunde auf 93o° erhitzt und

  in Wasser abgeschreckt........ 25,2 9,8 -@- -

  Stunde auf 93o° erhitzt, in

  Wasser abgeschreckt und 3 Stun-

  den auf q.30° angelassen....... 27,3 z1,9 i 8,7 13,0

  'J2 Stunde auf 93o° erhitzt, in

  Wasser abgeschreckt und 3 Stun-

  den auf 63o° angelassen ....... 33,0 31,6 ( 32,2 i7,8

  i

  Die Abbildung gibt die durch die vorliegende Wärmebehandlung erreichbare Verbesserung der Kerbzähigkeit bei io°/o Rekküng und Alterung in Kurvenform wieder. Die Kurve A zeigt für normalisierte (d. h. 1/2 Stunde auf 93o° erhitzte und in Luft abgekühlte) Flußeisenproben die Kerbzähigkeiten, die sich ergeben, wenn die Proben bei t° abgeschreckt werden. Die Kurve läßt erkennen, daß die günstigsten Werte in Form eines deutlich ausgeprägten Maximums in diesem Falle bei einer zwischen 730 und 79o° C liegenden Abschreckungstemperatur liegen. In der Kurve A ist ein bei etwa 75o° C liegendes Optimum gezeichnet, das vorstehend nicht durch Versuchswerte belegt, aber durch Versuche nachgewiesen ist.
• Die Kurve B zeigt die Werte der Kerbzähigkeit bei Flußeisenproben, die % Stunde auf 93o° C erhitzt, in Wasser abgeschreckt und dann 3 Stunden auf t° angelassen werden. Hierbei liegt der günstigste Wert bei etwa 7oo° C Anlaßtemperatur. Für höhere Reckgrade ergeben sich entsprechende Kurven.
• Es sei noch besonders darauf hingewiesen, daß die Zahlentafel und das Kurvenblatt zeigen, daß durch das bloße Abschrecken von 73o bis 79o° C schon ein wesentlicher Erfolg erzielt wird und daß dieser Erfolg noch gesteigert wird, wenn dem Abschrecken von einer oberhalb 7oo° C liegenden Temperatur eine Anlaßbehandlung folgt.

Claims (2)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Herstellung von Gegenständen, die Alterungssicherheit erfordern, aus kohlenstoffarmem Eisen oder Stahl, dadurch gekennzeichnet, daß sie zur Erzielung der Alterungsbeständigkeit einer Abschrekkung von einer zwischen etwa 730 und 79o° C liegenden Temperatur unterworfen werden.
2. 2. Herstellung von Gegenständen, die Alterungssicherheit erfordern, aus kohlenstoffarmem Eisen oder Stahl, dadurch gekennzeichnet, daß sie zur Erzielung der Alterungsbeständigkeit einer Abschrekkung von einer oberhalb 7oo° C liegenden Temperatur und einer anschließenden Anlaßbehandlung bei Temperaturen bis 75o° C unterworfen werden.