DE919111C

DE919111C - Verfahren zum Herstellen eines Walzerzeugnisses mit durch Kaltverformen erzielter hoher Streckgrenze und mit hoher Kerbzaehigkeit aus Thomasstahl und seine Anwendung

Info

Publication number: DE919111C
Application number: DED1842D
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Karl Holthaus
Original assignee: Dortmund Hoerder Huettenunion AG
Current assignee: Dortmund Hoerder Huettenunion AG
Priority date: 1941-02-27
Filing date: 1941-02-27
Publication date: 1954-10-14

Description

Verfahren zum Herstellen eines Walzerzeugnisses mit durch Kaltverformen erzielter hoher Streckgrenze und mit hoher Kerbzähigkeit aus Thomasstahl und seine .Anwendung Um die Streckgrenze von Stahl zu erhöhen, sind verschiedene Verfahren bekannt. Ein einfaches Verfahren besteht z. B. darin, den Stahl bei tieferen als normalen Walztemperaturen fertigzuwalzen. Dieses Verfahren läßt sich aber bei dem gewöhnlichen Thomasstahl nicht anwenden, da so gewalzte Stähle, wenn sie kaltverformt werden, verspröden, was sich in einem Abfall der Kerbzähigkeit bemerkbar macht.
Es wurde festgestellt, daß ein Thomasstahl, der zur Erhöhung der Streckgrenze bei tieferen als normalen Walztemperaturen fertiggewalzt und gemäß der Erfindung behandelt wird, gegenüber einer Kaltverformung weit unempfindlicher ist als ein normal ausgewalzter Stahl. Nach der Erfindung wird der Thomasstahl mit Aluminium behandelt und bei einer Temperatur in der Nähe des A3 Punktes fertiggewalzt. Die Behandlung mit Aluminium geschieht in dem Maße, daß im Fertigstahl der in üblicher Weise bestimmte Gehalt an Gesamtaluminium mindestens doppelt so hoch ist wie der Stickstoffgehalt. Der Stickstoffgehalt wird in bekannter Weise nach dem Lösungsverfahren von Kempf und Abresch (Bericht Nr.13g des Chemiker-Ausschusses des Vereins deutscher Eisenhüttenleute) bestimmt, der Aluminiumgehalt nach dem Phosphatverfahren (Bericht Nr,. 3 des Chemiker-Ausschusses des Vereins deutscher Eisenhüttenleute). Unter Gesamtäluminiumgehalt ist der gesamte, bei den üblichen Analysengehalten gefundene Aluminium-Behalt zu verstehen.
Das Wesen der Erfindung besteht demnach in der Erkenntnis, daß im Gegensatz zu einem normal hergestellten Thomasstahl ein Thomasstahl mit einem Aluminiumgehalt, der zumindest doppelt so hoch ist wie der Stickstoffgehalt, ohne weiteres in der Nähe von A3 fertiggewalzt werden kann, und daß dadurch nicht nur eine Erhöhung der Streckgrenze eintritt, sondern auch eine Steigerung der Kerbzähigkeit nach einer io°/oigen Kaltverformung von 1 mkg/cm2 auf 8 bis 12 mkg/cm2. Durch dieses Kombinationsverfahren ist es also möglich, ohne jede nachträgliche Wärmebehandlung einen hochwertigen Konstruktionsteil aus Thomasstahl herzustellen.
Durch das Verfahren gemäß der Erfindung kann also ein Thomasstahlgegenstand mit hoher Streckgrenze hergestellt werden, der in keiner Weise kaltspröde ist; damit wird der Verwendungsbereich des Thomasstahles ganz erheblich erweitert. So gelingt es z. B. auf diese Weise Thomasstähle mit höheren Phosphorgehalten für die vorgenannten Zwecke zu verwenden. Bekanntlich wird bereits durch eine geringe Steigerung des Phosphorgehaltes die Festigkeit und insbesondere die Streckgrenze von weichen Stählen beträchtlich erhöht. Der Einführung dieser Stähle als hochwertige Baustähle stand aber bisher ihre Kaltsprödigkeit im Wege, die auch durch den alleinigen Zusatz selbst eines genügend hohen Aluminiumgehaltes nicht restlos aufgehoben wird: So wies beispielsweise eine Schmelze mit 0,105 % P und 0,04 °/o Al (die übrigen Gehalte waren normal: 0,07 °/o C, 0;o7 °/o Si, 0,65 °/o Mn, o,o5o °/o S und 0,o18 °/a N2) bereits eine Streckgrenze von 36 kg/mm2 und eine Festigkeit von- 51 kg/mm2, aber nach einer 1o°/oigen Verformung nur noch einen Kerbschlagwert von 1,5 mkg/cm2 auf. Wurde aber der gleiche Stahl bei einer Temperatur in der Nähe des A3 Punktes (im vorliegenden Falle war 87o° gewählt worden) fertiggewalzt, dann trat nicht nur eine Erhöhung der Streckgrenze und Festigkeit auf q.3,0 kg/mm2 bzw. 55 kg/mm2 ein, sondern gleichzeitig eine Steigerung der Kerbschlagwerte selbst nach einer io°%igen Verformung von 1,5 mkg/cm2 auf 3,5 mkg/cm2; eine derartige Zähigkeit nach Kaltverformung für einen Stahl mit 55 kg/mm2 Festigkeit ist für wichtige Verwendungszwecke, beispielsweise Spundbohlen, vollkommen ausreichend. Es ist also auf Grund der Erfindung ohneweiteres möglich, ohne nachträgliche Wärmebehandlung durch die dreifache Kombination einer Erhöhung der Phosphorgehalte, eines genügend hohen Aluminiumgehaltes und eines kälteren Fertigwalzens, auch ausThomasstahl einen hochwertigen Bauteilzu erhalten.

Folgende Beispiele kennzeichnen die überraschende Wirkung des Verfahrens gegenüber der bisher üblichen Herstellungsart Beispiel I AI-freier Thomasstahl, 15 mm dickes Profil. Zusammensetzung des Stahles:

c ' I Si I Mn I P I S I Na 1 Al

0,07 I 0,07 1 0,54 °,°6o 10,038 1 0,o16 -

Fertig- Fertig-

Mechanische Werte gewälzt gewalzt

bei io8o° bei 88o°

Streckgrenze in kg/mm2....... -30 -36

Festigkeit in kg/mm2 . . . . . . . . -45 -46

Dehnung in °/o .. #/ . . . . . . . . . . . -r 28 -26

Einschnürung in o . . . . . . . . . . -67 -6o

Kerbschlagwert nach zo °/o Ver-

formung in mkg/cm2....... .-# 1

Beispiel II AI-haltiger Thomasstahl, 15 mm dickes Profil. Zusammensetzung des Stahles: wie unter Beispiel I nur mit 0,04 °/o Al.

Fertig- Fertig-

Mechanische Werte gewalzt gewaIzt

bei io8o° bei 88o°

Streckgrenze in kg/mm2.......

Festigkeit in kg/mm2 ..... .. wie wie

Dehnung in % . . . . . . . . . . . . . . . Bei- Bei-

Einschnürung in °/o........... spiel I spiel I

Kerbschlagwert nach 1o % Ver-

formung in mkg/cm2 . . . . . . . . - 2 - 8

Wie man sieht, wird die Streckgrenze in beiden Beispielen durch die niedrige Fertigwalztemperatur um etwa 6 kg/mm2 erhöht. Während aber der Stahl nach Beispiel I bei beiden Walztemperaturen nur noch Kerbschlagwerte in der Größenordnung von 1 mkg/em2 nach 1o °/o Verformung aufweist und daher sehr spröde geworden ist, weist der Stahl gemäß Erfindung nach Beispiel II auch nach dieser für die praktische Beanspruchung derartiger Profile sehr hohen Kaltverformung noch Kerbschlagwerte von 8 bis 1a mkg/cm2 auf, die ein durchaus zähes Material kennzeichnen.

Diese Verbesserung ist aber, wie die Gegenüberstellung der beiden Walztemperaturen in Beispiel II zeigt, nicht auf den Aluminiumgehalt, sondern im wesentlichen auf die Kombination des Aluminiumgehaltes mit der niedrigen Walzendtemperatur zurückzuführen. Die kältere Walzung allein bringt, wie Beispiel I zeigt, überhaupt keine Verbesserung der Kerbschlagwerte, der Aluminiumgehalt allein wie Beispiel II zeigt, nur eine geringfügige, für die Praxis nicht ausreichende Verbesserung.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1, Verfahren zum Herstellen eines Walzerzeugnisses mit durch Kaltverformen erzielter hoher Streckgrenze und mit hoher Kerbzähigkeit aus Thomasstahl, dadurch gekennzeichnet, daß ein Thomasstahl mit einem Aluminiumgehalt, der zumindest etwa doppelt so hoch ist wie der Stickstoffgehalt, verwendet wird und daB der Gegenstand bei Temperaturen in der Nähe des A,-Punktes fertiggewalzt wird.
2. Anwendung des Verfahrens nach Anspruch 1 bei der Herstellung von Walzerzeugnissen aus Thomasstählen mit höheren Phosphorgehalten. Angezogene Patentschriften Britische Patentschriften Nr. 16 846/z886, 115 027, 373 640; deutsche Patentschrift Nr. 545 166; Stahl und Eisen, 1941, S. 130; Werkstoff-Handbuch »Stahl und Eisen«, 1937; Blatt T 21, S. 2.