DE749477C

DE749477C - Stahl mit hohem Widerstand gegen schlagartige Beanspruchung

Info

Publication number: DE749477C
Application number: DED86631D
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Winfried Connert; Dr-Ing Karl Daeves; Dr-Ing Werner Holtmann; Dr-Ing Heinz Kiessler
Original assignee: EDELSTAHLWERKE A G KREFELD DEU; Kohle und Eisenforschung GmbH
Current assignee: EDELSTAHLWERKE A G KREFELD DEU; Kohle und Eisenforschung GmbH
Priority date: 1941-12-23
Filing date: 1941-12-23
Publication date: 1953-03-23

Description

Stahl mit hohem Widerstand gegen schlagartige Beanspruchung Es ist bekannt, daß die spangebende Bearbeitbarkeit von, unlegierten und legierten Stählen durch Erhöhung des Schwefelgehaltes erheblich verbessert werden kann.
In der Praxis ist daher von unlegierten Stählen mit Schwefelgehalten von etwa 0,200°/o, den sogenannten Automatenstählen, in großem Umfang Gebrauch gemacht worden. Für die legierten Stähle trifft dies nicht in gleichem Maße zu. Zwar ist im Schrifttum eine außerordentlich große Anzahl legierter Stähle, die zur Verbesserung der spangebenden Bearbeitbarkeit erhöhte Schwefelgehalte erhalten sollen,, vorgeschlagen worden (vgl. z. B. die Patentsammhingen von Grützner und Habbel). Eingang in die Praxis haben diese Stähle jedoch, von .geringfügigen Ausnahmen in Sonderfällen abgesehen, nicht gefunden.
Der Grund dafür ist darin zu sehen, daß festgestellt wurde, daß der erhöhte Schwefelgehalt zugleich mit der Verbesserung der Bearbeitbarkeit eine unerwünschte Verschlechterung der Festigkeitseigenschaften bewirkt.
Daß dieses Problem noch ungelöst ist, ergibt sich auch z. B. aus den Bestrebungen der letzten Jahre, die spangebende Bearbeitbarkeit von legierten Stählen auf anderem Wege, z. B. durch Zugabe von Blei, zu verbessern in der Erwartung, daß dabei keine oder eine geringere Beeinträchtigung der Festigkeitseigenschaften als durch Schwefel erfolgen würde (vgl. z. B. Metalltechnik 18, 1939, S. 789, Abs. 2).
An einem Beispiel soll zahlenmäßig die verschlechternde Wirkung erhöhter Schwefelgehalte gezeigt werden: Die Is.erbschlagzä:higkeit eines Chrom-Molybdän-Stahles mit normalem Schwefelgehalt (Stahl i der Zahlentafel) betrug 16 bis 18 mkg/cm2 an. Längsproben bei gokg/mm2 Festigkeit. Durch Erhöhung des Schwefelgehaltes auf o,2oo% (Stahl 2 der Zahlentafel) war die Kerbschlagzähigkeit dieses Stahles trotz gleicher Zugfestigkeit auf io bis 12 mkg@cm2 abgesunken.
Es, ist daher überraschend, daß es, wie festgestellt wurde, Stähle gibt, welche durch Zulegieren von Schwefel eine bedeutende Verbesserung ihrer Festigkeitseigenschaften erfahren.
Regelt man nämlich bei Stählen mit o,5 bis 3% Mangan und o,i bis 2% Silicium die Gehalte an diesen Elementen. so ein, daß, die Summe -der Gehalte mindestens, r0/0 beträgt, so führen über den. Normalgehalt erhöhte Schwefelgehalte -eine Verbesserung der Kerbschlagzähigkeit an Längsproben herbei.
Gegenstand der Erfindung ist demnach die Verwendung von gewalzten oder geschmiedeten Mangan-Silicium-Stählen mit 0,5 bis 30/0 Mangan und o,i bis 2% Silioiu.m, bei denen die Summe des Mangan- und Siliciumgehaltes auf mindestens i % gehalten ist und die einen Schwefelgehalt von 0,o8 bis o,4o% besitzen, als Werkstoff für Gegenstände, die solchen schlagartig wirkenden Beanspruchungen ausgesetzt sind, die Werkstofftrennungen quer zur Längsrichtung herbeiführen können. Vorzugsweise werden Schwefelgehalte von 0,o8 bis 0,2o % eingehalten.
Beispielsweise wiesen Längsproben des Mangan-Silicium-Stahles Nr.3 der Zahlentafel, der einen für derartig zusammengesetzte Stähle häufig vorkommenden hohen Gehalt an nicht metallischen Einschlüssen aufwies, nach dem Vergüten auf etwa go kg/mm2 eine Kerbschlagzähigkeit von. 13 bis 14 ml"-/m2 auf. Wurden dem gleichen Stahl etwa o,i55% Schwefel zulegiert (Stahl 4 der Zahlentafel), so stieg die Kerbschlagzähigkeit bei gleicher Festigkeit auf 2:1. bis 26 mkg/m2; d. h. also fast auf den doppelten Wert, an.
Alle Kerbschlagwerte der Zahlentafel wurden an DVMR-Prob.en io X io X 55 mm mit einem Rundkerb von i mm ermittelt.
Der günstige Einfluß der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Maßnahmen wird nicht beeinträchtigt durch geringe ChromIehalte bis höchstens 1,2 %, wenn die Gehalte an Mangan und Silicium oder an einem der Elemente mindestens ebenso hoch sind wie der jeweilige Chromgehalt.
Außerdem können Molvbdän bzw. Vanadin bis zu je 0,4% zulegiert werden.
Die Vorteile des erhöhten Schwefelgehaltes werden im Rahmen der vorliegenden Erfindung besonders groß, wenn der Verschmiedungs- bzw. Walzgrad der Stähle mehr als das Zehnfache, vorzugsweise mehr als das Dreißigfache beträgt.
Der Anwendungsbereich der nach der Erfindung zu verwendenden Stähle ist groß, da sie sich auf Grund der erzielten Verbesserung für Bauteile eignen, die. solchen schlagartig wirkenden Beanspruchungen ausgesetzt sind, die Werkstofftrennungen quer zur Längsrichtung herbeiführen können.
Hierunter sind in erster Linie schlag- und stoßartige Beanspruchungen quer zur Walz-und Schmiedelängsrichtung sowie schlagartig wirkende Zugbeanspruchungen in der Längsrichtung zu verstehen.
Entsprechend dem jeweiligen. Verwendungszweck werden die Kohlenstoffgehalte der Stähle im wesentlichen den bekannten Richtlinien anzupassen sein, so daß die Kohlenstoffgehalte für Einsatzstähle etwa o,i bis 0,30/0, für Vergütungsstähle etwa o.25 bis 0,55%, für Federstähle o.45 bis o,8o% und für Werkzeugstähle etwa 0.7 bis 1,5% betragen können.
Im einzelnen sei als Verwendungszweck z. B. die Herstellung von Kugelbolzen genannt.

Die erfindungsgemäß zu verwendenden Stähle können auch für solche Bauteile verwendet werden, die nicht span.gebend bearbeitet werden, wie z. B. kaltgeschlagene, mit gerolltem Gewinde versehene Schrauben.

Zahlentafel

C Mn Si P S C, Mo Festigkeit Kerbschlag-

Stahl zähigkeit

0/0 0/0. 0/0 %

% %

% kg' 2 mkg cm2

i 0,38 0,55 0,30 0,018 0,o15 1,09 0,25 go 16bisi8

2 0,38 0,55 0,30 0,018 0,200 1,o9 o,25 go io - 12

3 0,35 1,20 1,3o 0,022 0,010 0,21 - go 13 - 14

4 0,35 1,20 1,3o 0,022 0,I55 o,21 - go 24 - 26

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Die Verwendung von gewalzten oder geschmiedeten Stählen, die über 0,o8 bis 0,q.0°/0 Schwefel, 0,5 bis. 3°/o Mangan, o,i bis 2% Silicium mit der Maßgabe enthalten, daB die Summe des Mangan-und Siliciumgehaltes mindestens ilo/o beträgt, als Werkstoff für Gegenstände, die solchen schlagartig wirkenden Beanspruchungen ausgesetzt sind, die Werkstofftrennungen quer zur Längsrichtung herbeiführen können.
2. Die Verwendung von Stählen mit der im Anspruch i genannten Zusammensetzung, die jedoch zusätzlich Chromgehalte bis zu i,2-0/0 aufweisen, wobei die Gehalte an Mangan und Silicium oder an einem der Elemente mindestens ebenso hoch sind wie der jeweilige Chromgehalt, für den* Zweck nach Anspruch i.
3. Die Verwendung von Stählen mit der in den Ansprüchen i oder 2 genannten Zusammensetzung, die jedoch. zusätzlich bis zu je 0,q.0/0 Molybdän bzw. Vanadin enthalten., für den Zweck nach Anspruch i.
4. Die Verwendung von Stählen mit der in den Ansprüchen i bis 3 genannten Zusammensetzung, die einen mindestens zehnfachen, vorzugsweise mindestens dreißigfachen Verschmiedungs- und Walzgrad erhalten haben, für den Zweck nach Anspruch i.