DE648921C - Verfahren zur Erhoehung der Festigkeitseigenschaften von Kupferstahl - Google Patents

Verfahren zur Erhoehung der Festigkeitseigenschaften von Kupferstahl

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DE648921C
DE648921C DE1930648921D DE648921DD DE648921C DE 648921 C DE648921 C DE 648921C DE 1930648921 D DE1930648921 D DE 1930648921D DE 648921D D DE648921D D DE 648921DD DE 648921 C DE648921 C DE 648921C
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steel
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copper
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Kohle und Eisenforschung GmbH
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D8/00Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment

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Description

  • Verfahren zur Erhöhung der Festigkeitseigenschaften von Kupferstahl Es ist bekannt, daß im allgemeinen die Zugfestigkeit und die Streckgrenze von kalt verformtem Kohlenstoffstahl durch Anlassen bei Temperaturen oberhalb von.etwa 35o° C mit steigender Anlaßtemperatur und -dauer stetig sinken, während die Formänderungswerte entsprechend der Entfestigung ansteigen. Durch Anlassen unterhalb 35o° C wird bei kalt verformten C-Stählen die Festigkeit erhöht, während gleichzeitig Dehnung und Zähigkeit sinken. Dieser Vorgang ist als die Folge der bekannten Alterung kalt verformten Stahles anzusprechen, wobei man annimmt, daß diese Eigenschaftsänderungen auf Ausscheidungsvorgänge, zunächst noch unbekannter Art, zurückzuführen sind. Die Ausscheidung von instabil gelöstem Stickstoff wird bekanntlich durch Kaltverformung beschleunigt. Weiter ist es bekannt, die Festigkeitseigenschaften von kupferhaltigen Stählen mit niedrigem Kohlenstoffgehalt nach dem Warmwalzen oder normalisierenden Glühen durch ein Anlassen oberhalb 35o° zu erhöhen: Demgegenüber wurde gefunden, daß auch die Festigkeitseigenschaften seines kalt ver= formten, -also unterhalb seines A,-Punktes und vorzugsweise unter 55o° C verformten Stahles, welcher Kupfer in einer Menge von höchstens 5 °/o, zweckmäßig 0,4 bis 3. °% enthält, durch längeres, z. B. i bis 6 Stunden, andauerndes Anlassen bei Temperaturen zwischen etwa 350 bis 600° C in wirksamem Grade erhöht werden. Der Verlauf der Zugfestigkeit, der Streckgrenze und der Dehnung bei steigenden Anlaßtemperaturen ist für einen C-Stahl aus der beiliegenden Abb. i, für einen i % igen Cu-Stahl aus der Abb. 3 und für einen Cr-Cu;-Stahl aus der Abb. 4 zu entnehmen.
  • Bei dem gemäß Abb. i untersuchten Stahl handelt es sich um einen tun 6% kalt gezogenen Rundstahl mit o,290/" Kohlenstoff. Die Kurven lassen den Verlauf der Festigkeitseigenschaften und der Dehnung bei 2stündigem Anlassen erkennen. Je nach der chemischen Zusammensetzung und dem Grad der Kaltverformung beobachtet man bis zu einer Anlaßtemperatur von etwa 3oo° mitunter eine gewisse Steigerung von Festigkeit und Streckgrenze über ihre Ausgangswerte. Diese Erscheinungen gehören in das Gebiet des Alterns.
  • Die Abb. 2 bezieht sich auf einen Kupferstahl mit o,ii % C, o,22 % Si, 0,48 % Mn, I,o2 0/p Cu, der ohne Kaltverformung je i Stunde bei den angegebenen Temperaturen angelassen und bei Raumtemperaturen geprüft wurde. Zwischen 300 und Soo° zeigt sich eine starke Erhöhung der Zugfestigkeit und der Streckgrenze, der nur eine schwache Abnahme der Dehnung gegenübersteht.
  • Wird nun der gleiche i°/oige Kupferstahl um io% kalt gezogen und dann ebenfalls je i Stunde angelassen, so ergeben sich die in Abb. 3 in Abhänäigkeit von der Anlaßtemperatur angegebenen Festigkeitseigenschaften. Die gleiche Wirkung wird erzielt, wenn der Stahl neben Kupfer auch noch Chrom enthält. So bezieht sich die Abb. 4 auf nahtlose Rohre aus # Chrom-Kupfer-Stahl mit o,2 °/° C, 0,3°/° Si, 0,8°/o Mn, 0,4°/o Cr und o,80/0 Cu. Die Rohre sind um 8 ojo kalt gezogen und i Stunde bei steigenden Temperaturen angelassen und bei Raumtemperatur geprüft. Die Kurven lassen den Verlauf der Streckgrenze bzw. der o,2-Grenze, der Zugfestigkeit und der Dehnung in Abhängigkeit von der Anlaßtemperatur erkennen. Dem bei etwa 3500 einsetzenden Entfestigungsvörgang überlagert sich hier bei 400 bis 55o° eine Steigerung von Streckgrenze und Zugfestigkeit, während gleichzeitig Dehnung und Zähigkeit stark ansteigen. Bei entsprechender Anpassung von Anlaßtemperatur und -dauer wurden z. B. nach 6stündigem Anlassen bei q.50° 75 kg/mm= Streckgrenze, 84 kg/mm= Zugfestigkeit und i2°/"Dehnung (cS1°) erreicht. Gleichzeitig wird auch die Schwingungsfestigkeit durch das Anlassen erheblich erhöht.
  • Wie Untersuchungen .der Erfinderin ergeben haben, ist die Steigerung der Festigkeitseigenschaften des kalt verformten kupferlegierten Stahles auf die Ausscheidungshärtung durch überschüssig gelöstes Kupfer zurückzuführen, die sich dem-normalen Entfestigungsvorgang überlagert. Die beste Anlaßtetnperatur und -dauer. werden durch die Menge des überschüssig gelösten Kupfers und den Grad der Kaltverformung bestimmt, und zwar wirken beide Faktoren in der gleichen Richtung: Je höher die überschüssig gelöste Kupfermenge und der Grad der Kaltverformung ist, bei desto tieferen Temperaturen wird bei entsprechender Zeitdauer ein Opti-. mum der Festigkeitseigenschaften erreicht. Als untere Grenztemperatur kann 35o° C, als obere 60o° angesehen werden. Im allgemeinen werden unter 50o° C liegende Temperaturen und aus betriebstechnischen Gründen Zeiten von i bis 6 Stunden zweckmäßig sein. Durch Kombination verschiedener Anlaßtemperaturen und -zeiten ist eine weitgehende Abstufung in den Festigkeitseigenschaften möglich. Besondere Kennzeichen der auf diesem Wege erreichten Eigenschaften sind immer ein hohes Streckgrenzenverhältnis und verhältnismäßig hohe Formänderungswerte.
  • Formgebung und Anlassen können außerdem zweckmäßig auch im gleichen Arbeitsgang erfolgen,.was mit wirtschaftlichen Vorteilen verbunden ist. Gleichzeitige Verformung und Ausscheidungshärtung führen also zu einer ganz außerordentlich starken Steigerung von Streckgrenze und Zugfestigkeit. So wurden durch ein io°/"iges Recken eines kulr ferlegierten Stahles mit 0,i8 °/° C, o,9 °% Mn und o,80/° Cu bei 45o°, der im Walzzustand eine Streckgrenze von 38 kg/mm= und Zugfestigkeit von 55 kg/mm' besaß, 6o kg/mm°-Streckgrenze und 67 kg/tnm22 Zugfestigkeit bei guter Dehnung und Zähigkeit erreicht.
  • Der Kohlenstoffgehalt der kupferlegierten Stähle soll zweckmäßig 0,4% nicht überschreiten, da der Ferrit der Träger der Anlaßliärtung ist. Am Wesen des Verfahrens wird nichts geändert, wenn die kupferlegierten Stähle noch gewisse Mengen anderer Mischkristallbildner (Mangan, Silicium. Chrom, Nickel, Molybdän, Vanadin, "Titan) in Mengen von höchstens 20/0 einzeln oder kombiniert enthalten, was mit Rücksicht auf eine hohe Zähigkeit erwünscht" ist.
  • Die Kaltverformung kann in üblicher Weise und in den üblichen Grenzen, z. B. durch Ziehen, Walzen, Stauchen oder Pressen erfolgen.

Claims (3)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zur Erhöhung der Festigkeitseigenschaften von Stahl, welcher Kupfer in einer Menge von 0,4 his 5 °/° enthält, dadurch gekennzeichnet, daß der Stahl kalt verformt und längere Zeit, z. B. i bis 6 Stunden, bei Temperaturen zwischen etwa 35o bis 60o° angelassen wird.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch i,.dadurch ' gekennzeichnet, daß die Kaltverformung und das Anlassen in einem Arbeitsgang vorgenommen werden.
  3. 3. Die Anwendung des Verfahrens nach Anspruch i und 2 auf Stähle mit höchstens 0,4 °/" Kohlenstoff.
DE1930648921D 1930-07-09 1930-07-09 Verfahren zur Erhoehung der Festigkeitseigenschaften von Kupferstahl Expired DE648921C (de)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1225872B (de) * 1962-12-03 1966-09-29 Int Nickel Ltd Verwendung eines verformbaren, schweissbaren, bearbeitbaren und korrosionsbestaendigen, niedriglegierten Stahles als Werkstoff fuer Konstruktionselemente
DE1294680B (de) * 1958-05-22 1969-05-08 Nat Res Dev Verwendung einer Stahllegierung als Werkstoff fuer Gegenstaende hoher Zugfestigkeit

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1294680B (de) * 1958-05-22 1969-05-08 Nat Res Dev Verwendung einer Stahllegierung als Werkstoff fuer Gegenstaende hoher Zugfestigkeit
DE1225872B (de) * 1962-12-03 1966-09-29 Int Nickel Ltd Verwendung eines verformbaren, schweissbaren, bearbeitbaren und korrosionsbestaendigen, niedriglegierten Stahles als Werkstoff fuer Konstruktionselemente

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