DE69516937T2

DE69516937T2 - Rostfreier ferritischer Stahl mit verbesserter Bearbeitbarkeit

Info

Publication number: DE69516937T2
Application number: DE69516937T
Authority: DE
Inventors: Pierre Pedarre; Pascal Terrien
Original assignee: Ugine Savoie Imphy SA
Current assignee: Ugitech SA
Priority date: 1994-05-31
Filing date: 1995-04-27
Publication date: 2001-02-01
Anticipated expiration: 2015-04-28
Also published as: IL113508A0; EP0685567A1; DE69516937D1; CZ129095A3; NO952106L; CA2150445A1; EP0685567B1; FI952660A0; GR3034002T3; PL179042B1; FI111557B; CA2150445C; RO116416B1; EG20895A; CZ288539B6; KR950032681A; TW364018B; IL113508A; DK0685567T3; KR100316543B1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen rostfreien Stahl mit ferritischer Struktur und mit verbesserter Bearbeitbarkeit, der insbesondere im Bereich der Dreherei Verwendung findet.
Als rostfreie Stähle werden Eisenlegierungen bezeichnet, die wenigstens 10,5% Chrom enthalten. So offenbart die Veröffentlichung FR-A-2 456 785 einen drehbaren rostfreien Stahl, der eine ausgezeichnete Bearbeitbarkeit aufweist und der bis zu 40% Ni und Te enthalten kann, wobei das Verhältnis %Te/%S größer als 0,04 ist.
Weitere Elemente können in der Zusammensetzung des Stahls enthalten sein, um seine Struktur und seine Eigenschaften zu verändern. Es ist bekannt, dass vier familientypische rostfreie Stähle sich durch ihre Struktur unterscheiden. Diese sind:
- rostfreie Stähle mit martensitischer Struktur
- rostfreie Stähle mit austenitischer Struktur
- rostfreie Stähle mit austeno-ferritischer Struktur
- rostfreie Stähle mit ferritischer Struktur.
Die ferritischen rostfreien Stähle sind gekennzeichnet durch eine vorgegebene Zusammensetzung, wobei die ferritische Struktur insbesondere nach dem Walzen und der Abkühlung der Zusammensetzung durch eine thermische Glühbehandlung erhalten wird, mit der diese Struktur erzielt wird.
Aus den vier großen ferritischen rostfreien Stahlfamilien, die insbesondere durch ihren Chromgehalt und Kohlenstoffgehalt definiert sind, seien die folgenden zitiert:
- die ferritischen rostfreien Stähle, die bis zu 0,17% Kohlenstoff enthalten. Diese Stähle weisen nach dem Abkühlen, das ihrer Herstellung folgt, eine doppelphasige austenoferritische Struktur auf. Sie werden in ferritische rostfreie Stähle umgewandelt nach dem Ausglühen, trotz ihres relativ hohen Kohlenstoffgehaltes.
- Die ferritischen rostfreien Stähle mit einem Chromgehalt, der zwischen 11% und 12% variiert. Sie liegen, nahe an den martensitischen Stählen, die 12% Chrom enthalten, unterscheiden sich jedoch durch ihren Kohlenstoffgehalt, der bedeutend geringer ist.
Die nachfolgende Tabelle enthält eine Reihe von ferritischen und martensitischen Stählen als Beispiel mit einem durch die Norm vorgegebenen Kohlenstoffgehalt.
- Die ferritischen rostfreien Stählen mit 17% Chrom. Dies sind die häufigsten. Es existieren zahlreiche Varianten, insbesondere hinsichtlich der Höhe des Kohlenstoffgehaltes. Die Zugabe von Molybdän ermöglicht eine Verbesserung der Korrosionsfestigkeit.
Allgemein gesagt wird die ferritische Struktur der Stähle vorzugsweise durch Begrenzung der Menge von Chromcarbid erhalten, wobei aus diesem Grund die meisten der ferritischen rostfreien Stähle einen Kohlenstoffgehalt von weniger 0,12% und sogar 0,08% aufweisen.
- Die ferritischen rostfreien Stähle mit 17% Chrom, die durch die Zugabe von Elementen mit einer starken Affinität für Kohlenstoff oder Stickstoff stabilisiert sind, wie beispielsweise Titan, Niob, Zirkon.
- Die ferritischen rostfreien Stähle mit einem hohen Chromgehalt, der im allgemeinen größer als 24% ist.
Aus metallurgischer Sicht ist es bekannt, dass bestimmte in der Stahlzusammensetzung enthaltene Elemente das Auftreten der ferritischen Phase mit einer zentrierten kubischen Struktur begünstigen. Diese Elemente werden als alphagen bezeichnet. Zu ihnen gehören Chrom und Molybdän. Weitere sogenannte gammagene Elemente begünstigen das Auftreten einer gamma-austenitischen Phase mit einer kubischen Struktur mit zentrierten Seiten. Zu diesen Elementen gehören Nickel sowie Kohlenstoff und Stickstoff.
Während des Warmwalzens von Stahl kann die Stahlstruktur doppelphasig sein, d. h. ferritisch und austenitisch. Wenn die Kühlung sehr heftig ist, so ist die endgültige Struktur ferritisch und martensitisch. Ist sie langsam, so zersetzt sich der Austenit teilweise und bildet Ferrit und Carbide mit einem Carbidgehalt, der größer ist als die umgebende Matrix, da der Austenit in der Wärme mehr Kohlenstoff löst als der Ferrit. In diesen beiden Fällen muß also ein Anlassen oder Ausglühen durchgeführt werden der warmgewalzten und abgekühlten Stähle, um eine ausschließlich ferritische Struktur zu erzeugen. Dieses Anlassen kann bei einer Temperatur von ungefähr 820ºC erfolgen, die kleiner als die Übergangstemperatur Al alpha-gamma ist, wodurch eine Carbidausfällung auftritt.
Es ist auch möglich, ein Ausglühen bei einer höheren Temperatur von z. B. 870ºC durchzuführen, wodurch eine ausgeprägtere Entfestigung des Martensits erfolgt und dadurch eine partielle Umwandlung in Austenit. Ein langsames Abkühlen ist dadurch erforderlich, um den gebildeten Austenit in Ferrit und Carbide umzuwandeln und gleichzeitig die Ausbildung eines neuen Martensits zu verhindern.
Bei der Herstellung von sogenannten stabilisierten ferritischen Stählen verbindet sich der Kohlenstoff mit den stabilisierenden Elementen, wie z. B. Titan und/oder Niob und trägt nicht weiter zur Ausbildung der gammagenen Phase bei, die nicht länger in der Matrix vorhanden ist. In diesem Fall ist es möglich, nach dem Warmwalzen einen Stahl zu erhalten, dessen Struktur ausschließlich ferritisch ist.
Hinsichtlich der physikalischen Eigenschaften besteht die deutlichste Differenz zwischen den ferritischen und den austenitischen Stählen im ferromagnetischen Verhalten der ersteren.
Die thermische Leitfähigkeit der ferritischen Stähle ist sehr niedrig. Sie liegt zwischen derjenigen der martensitischen Stähle und derjenigen der austenitischen Stähle bei der Umgebungstemperatur. Sie ist äquivalent zur thermischen Leitfähigkeit der austenitischen Stähle bei Temperaturen zwischen 800ºC und 1000ºC, wobei diese Temperaturen den Temperaturen des Stahles während der Bearbeitung entsprechen.
Hinsichtlich der Bearbeitung ist der thermische Ausdehnungskoeffizient der ferritischen Stähle ungefähr 60% größer als derjenige der austenitischen Stähle.
Ferner weisen ferritische Stähle mechanische Eigenschaften auf, die erheblich geringer sind als diejenigen der martensitischen und austenitischen Stähle.
Als Beispiel sind in der nachfolgenden Tabelle eine Reihe von ferritischen, martensitischen, austenitischen rostfreien Stählen sowie die entsprechenden mechanischen Eigenschaften Rm dargestellt.
Bei der Herstellung von Stählen mit ferritischen Strukturen sind die Fließspannungen bei den Walztemperaturen erheblich geringer als diejenigen der austenitischen und der martensitischen Stähle. Aus diesem Grund wird der Walzvorgang bei relativ niedrigen Temperaturen durchgeführt.
Als Beispiel sei erwähnt, dass die Fließspannung bei einer Walztemperatur von 1100ºC und bei einer Verformungsgeschwindigkeit von 1 s&supmin;¹ 110 MPa beträgt für einen martensitischen Stahl vom Typ AISI 420 A, 130 MPa beträgt für einen austenitischen Stahl vom Typ AISI 304, während sie 30 MPa beträgt für einen ferritischen Stahl vom Typ AISI 430.
Die Stähle mit ferritischer Struktur werden keiner schnellen Abkühlung vom Typ Härtung oder Überhärtung unterworfen wie die martensitischen oder austenitischen Stähle. Im Gegensatz, sie werden ganz allgemein unterschiedlichen besonderen thermischen Behandlungen unterworfen, die ihnen ihre Struktur verleihen. Diese verschiedenen thermischen Behandlungen haben außerdem zum Ziel, eine homogene Verteilung des Elements Chrom zu erzielen und die Ausbildung von Chromcarbid und das Auftreten von an Chrom verarmten Bereichen zu vermeiden.
So haben beispielsweise nicht stabilisierte Stähle mit ferritischer Struktur und 17% Chrom nach dem Walzen eine ferritische und eine martensitische Struktur. Eine thermische Behandlung gewährleistet einerseits die Umwandlung des Martensits in Ferrit und in Carbide und andererseits eine gleichmäßige Verteilung des Chroms.
Auf dem Gebiet ihrer Verwendung weisen die ferritischen rostfreien Stähle Bearbeitbarkeitsprobleme auf, die sehr unterschiedlich sind zu denjenigen von rostfreien Stählen mit austenitischer oder martensitischer Struktur.
So liegt ein großer Nachteil der ferritischen Stähle in der schlechten Eignung für Spanbildung. Sie erzeugen lang gestreckte und ungleichförmige Späne, die sehr schwierig zu unterteilen sind. Damit ist es erforderlich, dass die Bedienungspersonen in der Nähe der Maschine bleiben, um die Werkzeuge zu reinigen. Dieser Nachteil wird besonders bei denjenigen Bearbeitungsvorgängen deutlich, bei denen der Span zusammengedrückt wird, wie es beispielsweise beim Tiefenbohren oder beim Stechen der Fall ist.
Eine Möglichkeit, um dieses Problem zu lösen, liegt in der Bearbeitung mit erhöhter Schneidgeschwindigkeit, um eine Zersplitterung der Späne zu bewirken, wobei jedoch einerseits die Erhöhung der Schnittgeschwindigkeit in kritischer Weise die Lebensdauer der Werkzeuge beschränkt und andererseits die Maschinen nicht immer ausreichend hohe Geschwindigkeiten erreichen, insbesondere bei der Herstellung kleiner Durchmesser, wie z. B. beim Drehen oder Abstechen.
Eine andere Lösung zur Überwindung dieser Probleme der Bearbeitung ferritischer Stähle besteht darin, Schwefel in die Zusammensetzung aufzunehmen. Schwefel bildet mit Mangan Mangansulfide, die einen vorteilhaften Einfluß auf die Zersplitterberkeit der Späne ausüben sowie auf die Lebensdauer der Werkzeuge. Schwefel verschlechtert jedoch die Eigenschaften des ferritischen Stahles, insbesondere seine Warm- und Kaltverformbarkeit und seine Korrosionsfestigkeit.
Die ferritischen Stähle weisen üblicherweise harte Einschlüsse vom Typ Chromeisenstein (Cr Mn, Al Ti)O, Aluminiumoxyd (AlMg)O, Silikat (SiMn)O auf, die schädlich für die Schneidwerkzeuge sind.
Es ist anerkannt, dass die sulfurierten ferritischen Stähle eine gute Bearbeitbarkeit aufweisen, dass jedoch außer der Widerstandsfestigkeit gegen Korrosion auch die mechanischen Eigenschaften stark verschlechtert sind.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen ferritischen Stahl mit verbesserter Bearbeitbarkeit vorzuschlagen, dessen Eigenschaften erheblich besser als diejenigen von beispielsweise sulfurierten ferritischen Stählen sind und außerdem einen bearbeitbaren ferritischen Stahl vorzuschlagen, der kein oder nur wenig Schwefel enthält.
Die Erfindung betrifft also einen rostfreien ferritischen Stahl mit verbesserter Bearbeitbarkeit, der insbesondere im Bereich der Dreherei oder des Abstechens Verwendung findet und der in seiner gewichtsanalytischen Zusammensetzung enthält:
- Kohlenstoff ≤ 0,17%
- Silicium ≤ 2%
- Mangan ≤ 2%
- Chrom 11-20%
- Nickel < 1%
- Schwefel ≤ 0,55%
- Calcium ≥ 30 · 10&supmin;&sup4;%
- Sauerstoff ≥ 70 · 10&supmin;&sup4;%
- Optional: Mo ≤ 3%
Rest Fe und die unvermeidlichen Verunreinigungen, wobei das Verhältnis zwischen Calcium- und Sauerstoffgehalt Ca/O 0,2 ≤ Ca/O ≤ 0,6 ist.
Vorzugsweise enthält der rostfreie Stahl mit ferritischer Struktur in seiner gewichtsanalytischen Zusammensetzung:
- Kohlenstoff ≤ 0,12%
- Silicium ≤ 2%
- Mangan ≤ 2%
- Chrom 15-19%
- Nickel < 1%
- Schwefel ≤ 0,55%
- Calcium ≥ 35 · 10&supmin;&sup4;%
- Sauerstoff ≥ 70 · 10&supmin;&sup4;%
wobei das Verhältnis zwischen Calcium- und Sauerstoffgehalt Ca/O der Relation 0,35 < Ca/O < 0,6 genügt.
Bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung:
- enthält der rostfreie Stahl mit ferritischer Struktur in seiner Zusammensetzung:
- C ≤ 0,08%
- Si ≤ 2,0%
- Mn ≤ 2,0%
- Cr 15-19%
- Ni < 1%
- S ≤ 0,55%
- Ca ≥ 35 · 10&supmin;&sup4;%
- O ≥ 70 · 10&supmin;&sup4;%
wobei das Verhältnis zwischen Calcium- und Sauerstoffgehalt Ca/O der Relation 0,35 ≤ Ca/O ≤ 0,6 genügt.
Weitere Besonderheiten der Erfindung bestehen darin, dass:
- der ferritische Stahl zwischen 0,15% und 0,45% Schwefel enthält.
Bei einem anderen erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel:
- enthält der ferritische Stahl weniger als 0,035% Schwefel,
- enthält der ferritische Stahl 0,05 bis 0,15% Schwefel,
- kann der ferritische Stahl in seiner Zusammensetzung weniger als 3% Molybdän enthalten.
Die Erfindung wird im Zusammenhang mit der nachfolgenden Beschreibung und der beigefügten Zeichnung anhand von nicht begrenzenden Ausführungsbeispielen beschrieben.
Die Fig. 1 und 2 zeigen Formgebungsdiagramme für Späne als Funktion der entsprechenden Bearbeitungsbedingungen für einen bekannten, nicht sulfurierten ferritischen Stahl mit der Bezeichnung AISI 430, der mit A bezeichnet ist und für einen austenitischen Stahl mit der Bezeichnung AISI 304.
Fig. 3 zeigt verschiedene Ausgestaltungen von Spänen, die durch Drehen bzw. Abstechen verschiedener Metalle erhalten wurden.
Fig. 4 zeigt ein Dreifach-Diagramm zur Verdeutlichung der Bedingungen bei der Zusammensetzung von sschmiedbaren Oxyden, die der Zusammensetzung des erfindungsgemäßen ferritischen Stahls beigefügt werden.
Fig. 5 und 6 zeigen Formgebungsdiagramme für Späne als Funktion der Bearbeitungsbedingungen für einen bekannten sulfurierten ferritischen Stahl C vom Typ AISI 430F und für einen sulfurierten ferritischen Stahl S gemäß der Erfindung.
Fig. 7 zeigt ein Schema mit drei charakteristischen Versuchskurven der Bearbeitbarkeit, wobei eine den Bezugsstahl A und die beiden anderen den beiden erfindungsgemäßen Stählen C1 und C2 mit wenig Schwefel entsprechen.
Fig. 8 zeigt ein schematisches Diagramm der Formgebung von Spänen als Funktion des Vorschubs des Werkzeugs und der Schnittiefe bei der Bearbeitung eines erfindungsgemäßen Stahls C2.
Auf dem Gebiet der Bearbeitbarkeit rostfreier Stähle im allgemeinen und als Funktion unterschiedlicher Strukturen der verwendeten Stähle sind die auftretenden Probleme einerseits sehr unterschiedlich, andererseits jedoch sehr spezifisch. Die Probleme bei der Bearbeitung von ferritischen Stählen haben keinen Bezug zu den Problemen, die bei der Bearbeitung von austenitischen oder martensitischen Stählen auftreten.
So weisen beispielsweise die austenitischen rostfreien Stähle den Nachteil auf, dass sie federhart sind und die Schneidwerkzeuge sehr schnell abnutzen, sodass die Ausbildung von Spänen schlecht ist, wobei dieser Nachteil jedoch nicht mit demjenigen der ferritischen Stähle vergleichbar ist.
Fig. 1 und 2 zeigen ein Formgebungsdiagramm für Späne als Funktion des Vorschubs und der Schnittiefe bei der Bearbeitung, die vorgegeben sind für einen nicht sulfurierten ferritischen Stahl AISI 430, der das Bezugszeichen A trägt und einen austenitischen Stahl AISI 304.
Um die Ausbildung von Spänen vergleichen zu können, ist in Fig. 3 eine Tabelle dargestellt, die verschieden ausgestalteten Spänen einen Koeffizienten zuordnet, der verschiedene aufeinanderfolgende Zahlen aufweist, wobei die erste Zahl unterschiedliche Gesamtansichten des Spanes bedeutet und zwar in Spalten in der Tabelle mit: 1 bandförmiger Span, 2 rohrförmiger Span, 3 spiralförmiger Span, 4 schraubenförmiger Span als Rundling, 5 konischer schraubenförmiger Span, 6 bogenförmiger Span, 7 Elementarspan, 8 zugespitzter Span und wobei die zweite Ziffer eine Besonderheit der Abmessung und der Form darstellt, die in jeder der Kolonnen klassifiziert ist nach dem Schema: 1 lang, 2 kurz, 3 wickelförmig, 4 flach, 5 konisch, 6 zusammenhängend, 7 abgetrennt.
Martensitische rostfreie Stähle besitzen verbesserte mechanische Eigenschaften, wodurch erhebliche Schnittemperaturen erzeugt werden und eine schnelle Werkzeugabnutzung.
Aufgrund der schlechteren mechanischen Eigenschaften rostfreier Stähle mit ferritischer Struktur weisen diese Stähle nicht die gleichen Bearbeitungseigenschaften sowie die Abnutzung der Schneidwerkzeuge auf wie die martensitischen Stähle.
Es existieren zwei Arten ferritischer rostfreier Stähle und zwar als Funktion des Schwefelgehaltes:
- Drehstähle mit einem Schwefelgehalt, der zwischen 0,15% und 0,55% liegt. Dieser Art Stahl weist beim Drehen eine gute Bearbeitbarkeit auf, die auf Kosten des Korrosionswiderstandes geht;
- Standardstähle mit einem Schwefelgehalt von weniger als 0,035%. Dieser Art Stahl weist eine gute Korrosionsfestigkeit auf, ist jedoch schlecht oder nicht bearbeitbar aufgrund der beim Drehen bzw. Abstechen auftretenden Schwierigkeiten;
- Stähle, deren Schwefelgehalt dazwischen liegt, entsprechend einem Gehalt zwischen 0,05% und 0,15%, die jedoch nicht kommerziell erhältlich sind.
Ihre Bearbeitbarkeit ist nur geringfügig verbessert bei diesen Schwefelgehalten, im Vergleich mit den sulfurierten Stählen. Sie weisen daher keinen reellen Vorteil auf neben dem Nachteil der Verschlechterung der Korrosionsfestigkeit.
Erfindungsgemäß weist der ferritische rostfreie Stahl mit verbesserter Bearbeitbarkeit, der sich insbesondere für das Gebiet der Dreherei und des Abstechens eignet, in seiner Gewichtszusammensetzung weniger als 0,17% Kohlenstoff, weniger als 2% Silicium, weniger als 2% Mangan, zwischen 11 und 20% Chrom, weniger als 1% Nickel, weniger als 0,55% Schwefel, mehr als 30 · 10&supmin;&sup4;% Calcium und mehr als 70 · 10&supmin;&sup4;% Sauerstoff auf, wobei der Stahl nach seiner Herstellung einer Glühbehandlung unterworfen wird, um ihm eine ferritische Struktur zu erteilen.
Das Vorhandensein von Nickel in der Zusammensetzung aufgrund der industriellen Herstellung des Stahls wird nur als Verunreinigungselement angesehen, das so geringfügig wie möglich oder gar nicht vorhanden sein soll.
Die gesteuerte und freiwillige Zugabe von Calcium und Sauerstoff mit erhöhten Gehalten unter Einhaltung der Beziehung 0,2 ≤ Ca/O ≤ 0,6 begünstigt im ferritischen Stahl die Ausbildung von schmiedbaren Oxyden, die aus dem Dreifach- Diagramm ausgewählt sind Al&sub2;O&sub3;; SiO&sub2;; CaO und zwar aus dem Bereich des Dreifach-Punktes Anorthit, Gehlenit, Pseudowollastonit, wie es in Fig. 4 dargestellt ist.
Die Anwesenheit von Calcium und Sauerstoff verringert in konsequenter Weise die Ausbildung von harten schädlichen Einschlüssen wie Chromeisenstein, Aluminiumoxyd, Silikat.
Es wurde festgestellt, dass die Zugabe von Oxyden auf Basis von Calcium und Sauerstoff zu einem Stahl mit ferritischer Struktur unter Ersetzung der bestehenden harten Oxyde in keiner Weise die anderen Eigenschaften des ferritischen Stahl auf dem Gebiet der Warm- oder Kaltverformung beeinträchtigt, oder auf dem Gebiet der Korrosionsfestigkeit.
Obwohl die sulfurierten ferritischen Stähle eine gute Bearbeitbarkeit aufweisen, wobei die Zersplitterung des Spanes durch das Vorhandensein von Schwefel in der Stahlzusammensetzung gewährleistet ist, wurde in überraschender Weise festgestellt, dass die Zugabe von schmiedbaren Oxyden in die Struktur des Stahles in beträchtlicher Weise dessen Bearbeitbarkeit verbessert.
Die sogenannten schmiedbaren Einschlüsse im schmiedbaren Stahl zeigen nicht das gleiche Verhalten wie die schmiedbaren Einschlüsse in einem nicht schmiedbaren Stahl von austenitischer oder martensitischer Struktur.
In der Tat sind die Walztemperaturen der ferritischen Stähle niedriger als die Walztemperaturen von Stählen mit einer anderen Struktur, wobei die Fließspannung der ferritischen Stähle bei diesen Walztemperaturen sehr gering ist.
In der Tat ist es völlig unerwartet aufgrund der niedrigen Fließspannungen, dass diese schmiedbaren Oxyde verformt werden können, um so die Formgebung und das Verhalten von Spänen während der Bearbeitung zu beeinflussen.
Fig. 5 und 6 zeigen Formgebungsdiagramme für Späne als Funktion des Vorschubs des Werkzeuges und einer vorgegebenen Schnittiefe bei der Bearbeitung und zwar für einen sulfurierten Bezugsstahl C vom Typ AISI 430F und für einen Stahl S nach der Erfindung, der ebenfalls sulfuriert ist.
Die Zusammensetzung des Bezugsstahles C ist in Tabelle 1 angegeben. Tabelle 1
Die Zusammensetzung des erfindungsgemäßen Stahles 5 ist in Tabelle 2 dargestellt. Tabelle 2
Für einen erfindungsgemäßen Stahl ist das Phänomen der Spanabnahme eigentümlich. Ohne deutliche Anzeichen am Span ist dessen Zersplitterung erheblich verbessert.
Die gesteuerte Zugabe von Calcium und Sauerstoff wurde auch in einem ferritischen Stahl durchgeführt, dessen Zusammensetzung einen Schwefelgehalt von weniger als 0,035% aufwies.
Die erfindungsgemäßen Stähle können auch weniger als 3% Molybdän enthalten, wobei dieses Element die Korrosionsfestigkeit verbessert.
Es hat sich gezeigt, dass ein erfindungsgemäßer Stahl mit ferritischer Struktur, der kein oder nur wenig Schwefel enthält, eine erheblich verbesserte Bearbeitbarkeit dergestalt aufweist, dass dieser Stahl im industriellen Maßstab zum Drehen bzw. Abstechen verwendet werden kann, wobei er gleichzeitig einen guten Korrosionswiderstand aufweist.
Bei einem Anwendungsbeispiel wird ein Vergleich durchgeführt der Bearbeitbarkeit zwischen einem ferritischen sulfurierten versetzten Bezugsstahl A, der kein Oxyd vom Typ Anorthit, Gehlenit oder Pseudowollastonit aufweist und zwei Stählen C1 und C2, wobei C2 ein erfindungsgemäßer Stahl ist.
Tabelle 3 zeigt die Zusammensetzung des Bezugsstahles A.
Tabelle 4 zeigt die Zusammensetzung der Stähle C1 und C2, wobei C2 ein erfindungsgemäßer Stahl ist. Tabelle 3 Tabelle 4
Bei einem Bearbeitbarkeitsversuch gemäß Fig. 7 wurden während der Bearbeitung des Bezugsstahles A, des Stahles C1 und des Stahles C2 die verschiedenen Abnutzungsgrade eines beschichteten Carbidwerkzeugs ermittelt. Dieser Versuch erfolgte ohne Schmierung, um die Bedingungen zu verschärfen. Es wurde eine Verringerung der Abnutzung der Formschräge des Werkzeugs festgestellt beim Vergleich des Bezugsstahles A (Kurve A), des Stahles C1 (Kurve C1) und des Stahles C2 (Kurve C2) nach der Erfindung.
Der Vergleichsstahl C1 weist aufgrund seiner Zusammensetzung keine ausreichende Menge an sogenannten schmiedbaren Oxyden vom Typ Anorthit, Gehlenit, Pseudowollostonit auf, neben fehlendem Calcium im Metall. Es wurde außerdem aus den Diagrammen von Fig. 8 festgestellt, dass der erfindungsgemäße Stahl C2 einen Zersplitterungsbereich aufweist, der erheblich größer als derjenige des Bezugsstahles A ist und sogar in der Nähe des Bezugsstahles C liegt, der ein sulfurierter ferritischer Stahl ist.
Hinsichtlich der Stähle mit dazwischen liegenden Schwefelgehalten, die also zwischen 0,05% und 0,15% betragen, wurde festgestellt, dass die erfindungsgemäßen Stähle eine vergleichbare Bearbeitbarkeit wie diejenige der sulfurierten Stählen aufweisen, bei besserer Korrosionsfestigkeit.
Bei einer anderen Anwendung hat sich gezeigt, dass das Vorhandensein von sogenannten schmiedbaren Oxyden in einem ferritischen Stahl besondere Vorteile aufweist.
Diese schmiedbaren Oxyde sind in der Lage, sich in Walzrichtung zu verformen, während die harten Oxyde, welche durch sie ersetzt werden, die Form von Körnern aufweisen.
Auf dem Gebiet des Drahtziehens von Drähten aus ferritischem Stahl mit geringem Durchmesser reduzieren die gemäß der Erfindung ausgewählten Einschlüsse in besonderer Weise den Bruchgrad des gezogenen Drahtes.
Auf dem Gebiet der Herstellung von Stahlwolle durch Drahtabtragung ferritischer rostfreier Stähle bewirken harte Einschlüsse, welche sehr schnell die Abtragwerkzeuge abnutzen, aufgrund ihrer Korngestalt eine nicht unerhebliche Anzahl von Brüchen, die die Qualität der Stahlwolle herabsetzen.
Erfindungsgemäß weisen die ferritischen rostfreien Stähle in Form von Drähten, die schmiedbare Einschlüsse aufweisen und die einer Abtragung unterworfen werden, Eigenschaften auf, welche die Ausbildung von Fasern für Stahlwolle größerer mittlerer Länge gewährleisten sowie Abtragungen mit stark verringerten Restfasern, wodurch eine bessere Materialausnutzung ermöglicht wird.
Auf einem anderen Anwendungsgebiet, beispielsweise auf dem Gebiet des Polierens, würden harte Einschlüsse, die im ferritischen Stahl abgelagert sind, Oberflächenkratzer verursachen.
Der erfindungsgemäße ferritische Stahl mit schmiedbaren Einschlüssen kann viel leichter poliert werden, um so einen verbesserten polierten Oberflächenzustand zu erreichen.

Claims

1. Rostfreier ferritischer Stahl mit verbesserter Bearbeitbarkeit, der insbesondere im Bereich der Dreherei Verwendung findet, dadurch gekennzeichnet, dass er in seiner gewichtsanalytischen Zusammensetzung umfasst

C < 0,17%

Si ≤ 2,0%

Mn ≤ 2,0%

Cr 11-20%

Ni ≤ 1%

S ≤ 0,55%

Ca ≥ 30 · 10&supmin;&sup4;%

O ≥ 70 · 10&supmin;&sup4;%

Optional: Mo ≤ 3%

Rest Fe und die unvermeidlichen Verunreinigungen,

wobei das Verhältnis zwischen Calcium- und Sauerstoffgehalt Ca/O 0,2 ≤ Ca/O ≤ 0,6 ist.

2. Ferritischer Stahl nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass er in seiner gewichtsanalytischen Zusammensetzung umfasst:

C < 0,12%

Si < 2,0%

Mn < 2,0%

Cr 15-19%

Ni < 1%

S ≤ 0,55%

Ca ≥ 35 · 10&supmin;&sup4;%

O ≥ 70 · 10&supmin;&sup4;%

Optional: Mo < 3%

wobei das Verhältnis zwischen Calcium- und Sauerstoffgehalt Ca/O der Relation 0,35 ≤ Ca/O ≤ 0,6 genügt.

3. Rostfreier ferritischer Stahl nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass er in seiner gewichtsanalytischen Zusammensetzung umfasst:

C ≤ 0,08%

Si ≤ 2,0%

Mn ≤ 2,0%

Cr 15-19%

Ni < 1%

S ≤ 0,55%

Ca ≥ 35 · 10&supmin;&sup4;%

O ≥ 70 · 10&supmin;&sup4;%

Optional: Mo < 3%

Rest Fe und die unvermeidlichen Verunreinigungen,

4. Ferritischer Stahl nach den Ansprüchen 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass er weniger als 0,035% Schwefel enthält.

5. Ferritischer Stahl nach den Ansprüchen 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass er 0,15 bis 0,45% Schwefel enthält.

6. Ferritischer Stahl nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass er 0,05 bis 0,15% Schwefel enthält.

7. Ferritischer Stahl nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass er Kalk-Aluminiumsilikat- Einschlüsse nach Art von Anorthit und/oder Pseudo- Wollastonit und/oder Gehlenit enthält.