DE924757C

DE924757C - Vergueten von Werkstuecken, welche inneren hohen Beanspruchungen ausgesetzt sind

Info

Publication number: DE924757C
Application number: DEB5080D
Authority: DE
Inventors: Hans-Kurt Dr Rer Nat Goerlich; Hermann Dr-Ing Schenck
Original assignee: GUSSSTAHLWERK BOCHUMER VER AG
Current assignee: GUSSSTAHLWERK BOCHUMER VER AG
Priority date: 1944-06-06
Filing date: 1944-06-06
Publication date: 1955-03-07

Description

Vergüten von Werkstücken, welche inneren hohen Beanspruchungen ausgesetzt sind Bei der Suche nach Stählen für Hohlkörper und andere Werkstücke, welche im Innern hohen Beanspruchungen ausgesetzt sind, geht man bisher von der Erkenntnis aus, daß diese hohen Beanspruchungen nur durch entsprechend hohe Legierungszusätze zum Stahl übernommen werden können. So haben für den genannten Zweck vorzugsweise legierte Stähle Anwendung gefunden, welche einen verhältnismäßig hohen Zusatz an Chrom, Molybdän, Nickel und anderen hochwertigen Legierungselementen besitzen. Die Forderung geht aber dahin, möglichst legierungsarme Werkstoffe zu verwenden.
Die bisher z. B. für hochbeanspruchte Geschützrohre verwendeten legierten Stähle haben weiterhin die Eigenschaft, daß ihre kritische Abschreckgeschwindigkeit, die für eine Härtung erforderlich ist, verhältnismäßig niedrig liegt. Außerdem ist dieWärmeleitfähigkeit dieser Stähle niedrig gegenüber derjenigen von unlegierten Stählen. Durch die beim Schuß an der Innenwand der Geschützrohre auftretende Erwärmung tritt in dem Bereich der Züge eine Temperatur auf, die infolge der Wärmeableitung in Verbindung mit der niedrigen Abschreckgeschwindigkeit eine Härtung dieser Rohrzone hervorruft. Bei nachfolgenden Schüssen sind daher diese Innenzonen Schwachstellen; der Werkstoff reißt ein und bröckelt aus.
Bei der Suche nach einer Lösung a11 der aufgezeigten Aufgaben hat es sich in überraschender Weise herausgestellt, daß einem unlegierten oder schwachlegierten Stahl durch eine besondere, an sich bekannte Wärmebehandlung gleichwertige Güteeigenschaften erteilt werden können, die sonst nur mit höherlegierten Stählen zu erreichen sind. Da diese Stähle eine hohe kritische Abschreckgeschwindigkeit und große Wärmeleitfähigkeit besitzen, werden die bei Dauerschießen in hochlegierten Geschützrohren auftretenden Härtungserscheinungen mit ihren Nachteilen vermieden.
Erfindungsgemäß wird das aus einem unlegierten oder schwachlegierten Stahlhergestellte Werkstück durch Induktionsbehandlung kurzzeitig erhitzt und abgeschreckt, worauf ein an sich bekanntes kurzzeitiges Anlassen erfolgt, das zweckmäßig gleichfalls auf induktivem Wege vorgenommen wird. Besonders günstige Eigenschaften werden dann erreicht, wenn beim Erhitzen die normale Härtetemperatur um mehr als ioo° kurzzeitig überschritten wird. Dabei kann das Abschrecken sowohl von dieser erhöhten Temperatur als auch nach Zurückgehen auf niedrigere Temperaturen erfolgen. Eine weitere Forderung für die Erzielung der gewünschten Eigenschaften besteht in einer an den Härtevorgang anzuschließenden Anlaßbehandlung, die ebenfalls in einer möglichst kurzen Zeit durchzuführen ist.
Besteht das Werkstück aus einem unlegierten oder schwachlegierten Stahl, und ist es auf induktivem Wege kurzzeitig erhitzt, abgeschreckt und hierauf kurzzeitig angelassen worden, so kann es solchen starken Beanspruchungen ausgesetzt werden, wie sie z. B. in Geschützrohren auftreten. Außerdem kann die beim Dauerschießen in hochlegierten Geschützrohren hervorgerufene Härtung nicht auftreten. Aus diesen Gründen wird im Sinne der Erfindung vorgeschlagen, das durch die Erfindung offenbarte Verfahren insbesondere für die Herstellung von Geschützrohren anzuwenden. Diese Rohre können sowohl als Vollrohre als auch durch Aufschrumpfen weiterer Lagen, die gegebenenfalls aus höher legierten Werkstoffen bestehen können, als Mehrlagenrohre hergestellt und verwendet werden.
Des weiteren bereitet es keine Schwierigkeiten, ein Geschützrohr im Sinne der Erfindung im Verbundschleudergußverfahren herzustellen.
Ein unlegierter bzw. schwachlegierter Stahl für den aufgezeigten Verwendungszweck besitzt vorzugsweise einen Kohlenstoffgehalt von 0,3o bis o,6o '/o. Die Gehalte an Silizium und Mangan können je bis zu 1,5"/& betragen. Der Stahl kann auch einen Zusatz an Chrom bis zu etwa 10/0, vorzugsweise bis o,5 %, enthalten. An Stelle eines solchen Chromgehaltes oder zusätzlich kann auch ein Vanadin-, Titan- oder Molybdänzusatz bis zu je o, 2o o/o vorhanden sein. Am Wesen der Erfindung wird nichts geändert, wenn der Stahl außerdem bis i "/a Nickel enthält.
Die genannten Legierungszusätze können einzeln oder zu mehreren oder gemeinsam im Stahl enthalten sein; ihre Summe, den Kohlenstoff nicht eingerechnet, kann im allgemeinen bis 1,5 o/m betragen und soll diesen Betrag jedenfalls nicht wesentlich übersteigen.
Zur Kennzeichnung des technischen Fortschritts seien als Beispiel folgende Vergleichswerte angeführt, die an Geschützrohren erhalten wurden. Ein Geschützrohr, das wie bisher aus Cr-V-Stahl mit

C Si Mn Cr Ni Mo V

0,4.8 0,2i O,66 1,98 0,27 0,02 0,i3

in üblicher Weise hergestellt und vergütet wurde, besaß nach Ofenvergütung folgende Güteeigenschaften:

Streckgrenze Dehnung Einschn. Kerbzähigkeit Sprengzähigkeit

kg/mm2 Festigkeit (I = 5d) % mkg/cm2 Anrißgrenze

78

92

12 25

3,4

2,1 g

Ein gleiches Geschützrohr wurde erfindungsgemäß aus einem Stahl mit

C Si Mn Cr Ni Mo V

0,47 0,32 o,6o 0,23 0,19 0,02

hergestellt und mittels kurzzeitiger induktiver Wärmebehandlung auf folgende Gütewerte vergütet

Streckgrenze Festigkeit Dehnung Einschn. _ Kerbzähigkeit Sprengzähigkeit

kg/mm2 (r = 5d) % mkg/cm2 Anrißgrenze

78 94 11

18 2,8 2,0 g

Demgegenüber besitzt der gleiche schwachlegierte Stahl nach üblicher Wärmebehandlung im Ofen und Vergütung nachfolgende Gütewerte:

Streckgrenze Festigkeit Dehnung Einschn. Kerbzähigkeit Sprengzähigkeit

kg/mm2 (i = 5d) °/o

mkg/cm2

Anrißgrenze

70

98 7 12 1,7 1,0 g

Der außerordentlich große technische Fortschritt, der sich aus der Herstellung und Wärmebehandlung gemäß der Erfindung ergibt, ermöglicht demnach sehr wesentliche Legierungsersparnisse.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zum Vergüten von Werkstücken, welche inneren hohen Beanspruchungen ausgesetzt sind, insbesondere von Geschützrohren, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkstück aus einem unlegierten oder auch schwachlegierten Stahl hergestellt, kurzzeitig auf Härtetemperatur erhitzt und abgeschreckt wird, worauf ein kurzzeitiges, an sich bekanntes Anlassen erfolgt.
2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die kurzzeitige Erhitzung in einer induktiven Erwärmung besteht. 3. Verfahren nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das kurzzeitige Anlassen induktiv erfolgt. 4. Verfahren nach Anspruch i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkstück bei der kurzzeitigen Erhitzung auf eine mindestens 1000 über der üblichen Härtetemperatur liegende Temperatur erhitzt wird. 5. Die Anwendung des Verfahrens nach Anspruch i bis 4 auf Stähle mit 0,3o bis 0,6o0/0 Kohlenstoff, bis 1,5% Silizium, bis 1,50/a Mangan, Rest Eisen. 6. Die Anwendung des Verfahrens nach Anspruch i bis 4 auf schwachlegierte Stähle, insbesondere solche mit etwa 0,3o bis 0,6o % Kohlenstoff, bis 1,5 % Mangan, bis 1,5 0/0 Silizium und zusätzlich bis 10/0, vorzugsweise bis 0,50/0 Chrom, bis 0,2% Molybdän, bis 0,2% Vanadin, bis 0,2% Titan und bis 1% Nickel, einzeln oder zu mehreren, mit der Maßgabe, daß die Summe der Legierungsmetalle im allgemeinen bis 1,5 % beträgt und diesen Betrag nicht wesentlich übersteigt. Angezogene Druckschriften Stahl und Eisen, 1943, S. 826827; Härtereitechnische Mitteilungen, 1944, Bd.
3, S. i59.