DE854364C

DE854364C - Production of thick-walled steel castings with increased toughness in the core

Info

Publication number: DE854364C
Application number: DEB2738D
Authority: DE
Inventors: Alois Dipl-Ing Heuvers; Heinrich Moeller
Original assignee: GUSSSTAHLWERK BOCHUMER VER AG
Current assignee: GUSSSTAHLWERK BOCHUMER VER AG
Priority date: 1941-05-06
Filing date: 1941-05-06
Publication date: 1952-11-04

Description

Herstellung von dickwandigen Stahlformgußstücken mit erhöhter Zähigkeit im Kern Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Stahlformgußstücken beispielsweise mindestens ioo mm, die besonders hohen mechanischen Beanspruchungen ausgesetzt sind, beispielweise sperrige Polräder für elektrische Aggregate, große Rotore, Schwungräder, Hammerbäre und Hochdruckkörper für die chemische Industrie. Um den übermäßig großen Beanspruchungen Widerstand leisten zu können, müssen die dicken Werkstücke außer hohen Festigkeiten noch eine hohe gleichmäßige Zähigkeit im Innern aufweisen.Production of thick-walled steel castings with increased toughness At its core The invention relates to a method for producing steel castings for example at least 100 mm, the particularly high mechanical loads are exposed, for example, bulky pole wheels for electrical units, large ones Rotors, flywheels, hammer hammers and high pressure bodies for the chemical industry. In order to be able to withstand the excessive stresses, the thick workpieces not only have high strength but also high uniform toughness have inside.

Zur Erzielung der erforderlichen Festigkeiten kommen Stähle zur Verwendung, die bis o,40% Kohlenstoff und gegebenenfalls noch bis 1,50% Mangan, bis 5.oo% Chrom, bis o,5o% Vanadin und bis i,oo% Titan, einzeln oder zu mehreren, enthalten. Die notwendige Zähigkeit erhalten die Werkstücke durch eine vergütende Wärmebehandlung. Aus diesem Grunde müssen die Gußstücke eine durchvergütende Wärmebehandlung erfahren. Die für die Erfindungsgegenstände bekannten Stahllegierungen lassen aber bei größeren Wandstärken mittels der bisher angewandten Wärmehehandlungen durch Abschrecken in Luft. Wasser oder 01 eine vollkommene Durchvergütung nicht zu. Diese Schwierigkeiten versuchte man durch Zusätze von die Durchvergütung begünstigenden Elementen zu beseitigen; so wurde bereits vorgeschlagen, Nickel bis zu 3,50% und Molybdän bis zu i,o0!o hinzuzulegieren. Gegenstand der Erfindung ist nun ein Verfahren, durch welches den hochbeanspruchten Stahlformgußstücken mit großen Wandstärken außer hohen Festigkeiten auch eine hohe, gleichmäßige Zähigkeit im Kern verliehen wird, ,ohne daß die Durchvergütung begünstigende Elemente, wie Nickel und Molybdän, zugesetzt werden. Zu diesem Zweck wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß die Werkstücke einer Hoch-Tief-Härtung unterzogen werden, indem die Werkstücke oberhalb des Ac3-Punktes erhitzt, abgeschreckt, sodann zwischen dem Acl- und dem Ac3-Punkt erneut erhitzt, abgeschreckt und schließlich in der üblichen Weise angelassen werden.To achieve the required strength steels are used, the up to o.40% carbon and possibly up to 1.50% manganese, up to 5oo% chromium, contain up to 0.5o% vanadium and up to 1.0% titanium, individually or in groups. the The workpieces are given the necessary toughness by means of a tempering heat treatment. For this reason, the castings have to undergo a thorough heat treatment. The steel alloys known for the subject matter of the invention, however, allow larger ones Wall thicknesses by means of the previously applied heat treatments by quenching in Air. Water or 01 a complete compensation is not allowed. These difficulties Attempts were made to remove elements that favored the total remuneration by adding; it has already been proposed to add nickel up to 3.50% and molybdenum up to i, o0! o. object The invention is now a method by which the highly stressed steel die castings with large wall thicknesses, in addition to high strength, also high, uniform toughness Essentially, it is awarded without any elements favoring the through-payment, such as Nickel and molybdenum. For this purpose it is proposed according to the invention, that the workpieces are subjected to a high-deep hardening by the workpieces heated above the Ac3 point, quenched, then between the Acl and the Ac3 point reheated, quenched and finally tempered in the usual way will.

Durch das Verfahren gemäß der Erfindung wird es auf einfachste Weise ermöglicht, hochbeanspruchte Formgußstücke mit größeren Wandstärken nicht nur aus legierten, sondern auch aus urlegierten Stahlformguß herzustellen. Die Legierungsbestandteile können einzeln oder zusammen zugesetzt werden. An dem Wesen der Erfindung wird nichts geändert, wenn die Werkstücke vor der Hoch-Tief-Härtung einer normalisierenden Glühbehandlung oberhalb des Ac3-Punktes oder einer Vergütungsbehandlung unterworfen werden. Durch die Anwendung des Verfahrens gemäß der Erfindung ist es möglich, auch solche Werkstücke in Stahlformguß herzustellen, die bisher mit Rücksicht auf die notwendigen Güteeigenschaften, insbesondere Zähigkeit, nur in geschmiedeter Ausführung bekannt sind. Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäß behandelten Werkstücke besteht darin, daß bei Ausführung in Stahlformguß die Größe der Werkstücke nicht in dem Maße Beschränkungen unterworfen ist, wie es .bei Schmiedestücken durch die Größe der Schmiedepressen der Fall ist.The method according to the invention makes it in the simplest way enables highly stressed castings with greater wall thicknesses not only from alloyed, but also from unalloyed cast steel. The alloy components can be added individually or together. Nothing changes to the essence of the invention changed if the workpieces were subjected to a normalizing annealing treatment before the high-deep hardening above the Ac3 point or be subjected to a compensation treatment. By the application of the method according to the invention, it is possible to also work with such workpieces to produce in cast steel, which so far with regard to the necessary quality properties, in particular toughness, are only known in forged design. Another The advantage of the workpieces treated according to the invention is that when executed In cast steel, the size of the workpieces is not subject to such restrictions is, as is the case with forgings due to the size of the forging presses.

Für die Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung werden folgende Beispiele angegeben: 0,12% Kohlenstoff, 0,46% Mangan, 0,09% Vanadin, o,28 % Silicium.For the implementation of the method according to the invention the following are used Examples given: 0.12% carbon, 0.46% manganese, 0.09% vanadium, 0.28% silicon.

Dieser Stahl genannter Zusammensetzung wurde folgender Wärmebehandlung unterzogen: Normalisieren bei iooo°, erhitzen auf 95o°, abschrecken in Wasser, erhitzen auf 780 °, abschrecken in Wasser, anlassen .bei 65o °. Folgende Festigkeitswerte wurden in der Randzone ermittelt: 34 kg/mm2 Streckgrenze, 47 kg/mm2 Festigkeit, 25% Dehnung, 6o % Einschnürung, 13 mkg/cm2 Kerbzähigkeit (DVM-Probe) ; aus dem Kern: 33 kg/mm2 Streckgrenze, 45 kg/mm2 Festigkeit, 24%Dehnung,48%Einschnürung, 12mkg/cm2 Kerbzähigkeit (DVM-Probe).This steel with the specified composition was subjected to the following heat treatment: normalization at 100 °, heating to 95 °, quenching in water, heating to 780 °, quenching in water, tempering at 65 °. The following strength values were determined in the edge zone: 34 kg / mm2 yield point, 47 kg / mm2 strength, 25% elongation, 60% constriction, 13 mkg / cm2 notch toughness (DVM sample); from the core: 33 kg / mm2 yield strength, 45 kg / mm2 strength, 24% elongation, 48% constriction, 12 mkg / cm2 notch toughness (DVM sample).

Nach dem bisher üblichen Härteverfahren, erhitzen über Ac3-Punkt und abschrecken, wurden Kerbzähigkeiten von 6 bis 8 mkg/cm2 in der Kernzone ermittelt.After the usual hardening process, heat to Ac3 point and quenching, notch toughness values of 6 to 8 mkg / cm2 were determined in the core zone.

Wenn Stähle höherer Festigkeit gefordert werden, so müssen von obergenannten Legierungselementen je nach geforderter Festigkeit geringe oder größere Prozentsätze zulegiert werden. Als Beispiel wird eine schwachlegierte Stahlgußlegierung angegeben.: 0,15 % Kohlenstoff, 0,53 % Mangan, 0,31 % Silici,um, 0,77'0/0 Chrom, o, 15 % Vanadin.If steels of higher strength are required, the above-mentioned Alloy elements, depending on the required strength, lower or higher percentages be alloyed. A low-alloy cast steel alloy is given as an example: 0.15% carbon, 0.53% manganese, 0.31% silicon, 0.77% chromium, 0.15% vanadium.

Die Wärmebehandlung gemäß der Erfindung ergab folgende Festigkeitszahlen.The heat treatment according to the invention gave the following strength figures.

Randzone: 38 kg/mm2 Streckgrenze, 52 kg/mm2 Festigkeit, 22% Dehnung, 550/0 Einschnürung, 17 mkg/cm2 Kerbzähigkeit (DVM-Probe).Edge zone: 38 kg / mm2 yield point, 52 kg / mm2 strength, 22% elongation, 550/0 constriction, 17 mkg / cm2 notch toughness (DVM sample).

Kernzone: 36 kg/mm2 Streckgrenze, 51 kg/mm2 Festigkeit, 18 % Dehnung, 46% Einschnürung, 13 mkg/cm2 Kerbzähigkeit.Core zone: 36 kg / mm2 yield point, 51 kg / mm2 strength, 18% elongation, 46% necking, 13 mkg / cm2 notch toughness.

Nach bisher bekannter Vergütung mit Abschreckung in Wasser von einer Temperatur oberhalb des Ac3-Punktes wurde in der Kernzone eine Kerbzähigkeit von etwa 7 mkg/cm2 erzielt.According to previously known remuneration with quenching in water of one At a temperature above the Ac3 point, a notch toughness of achieved about 7 mkg / cm2.

Claims

PATENT CLAIM: Process for the production of thick cast steel pieces with increased toughness in the core made of known non-alloyed or alloyed steel alloys with: a maximum of 0.40% carbon, up to 1.5% manganese, up to 5% chromium, up to 0.5% vanadium, up to i, o% titanium, characterized in that the cast steel pieces are subjected to high-deep hardening by heating the workpieces above the Ac3 point, quenching them, then reheating them between the Aci and Ac.points, quenching them and finally using the usual method Way to be tempered.