DE928290C

DE928290C - Verfahren zur Ermittlung der Versproedungsneigung von Konstruktionsstaehlen bei tiefen Temperaturen

Info

Publication number: DE928290C
Application number: DER2428D
Authority: DE
Inventors: August Dipl-Ing Dammer
Original assignee: Gussstahlwerk Witten AG
Current assignee: Gussstahlwerk Witten AG
Priority date: 1943-03-25
Filing date: 1943-03-25
Publication date: 1955-05-31

Description

Verfahren zur Ermittlung der Versprödungsneigung von Konstruktionsstählen bei tiefen Temperaturen Für Konstruktionsteile, die zeitweise oder dauernd bei tiefen Temperaturen statischen .oder dynamischen Beanspruchungen unterworfen sind, werden im allgemeinen Ni-, Cr-Ni- bzw. Cr-Ni-Mo-Stähle verwendet. Es handelt sich hierbei um Stähle mit Ni-Gehalten von überwiegend i bis 5% N i und eventuell Zusätzen an Cr bis zu etwa i o/o. Bei stärkeren. Querschnitten wird mit Rücksicht auf die Unterbringung einer Versprödung im Sinne der Anläßsprödigkeit etwa bis zu i 1/o Mo oder W zulegiert.
Für Apparateteile u. dgl. kommen die bekannten austenitischen Cr-Ni- bzw. Cr-Mn-Stähle in Frage. Zur Erreichung der gewünschten Eigenschaften und Vermeidung von Versprödungserscheinungen ist es erforderlich, daß die Konstruktionsteile auf höchste Zähigkeit vergütet werden.
Zur Ermittlung der Eignung der jeweils in Frage kommenden Werkstoffe ist neben dem Zugversuch vor allen Dingen die Kerbschlagprobe geeignet. Im Zerreißversuch kennzeichnet sich die Versprödungsneigung bei tiefen Temperaturen durch ein starkes Absinken der Kontraktion und Dehnung, während 'beim Kerbschlagversuch sich ein plötzlicher Abfall der Kerbzähigkeit bemerkbar macht.
Die Patentinhaberin hat nun ein Prüfverfahren entwickelt, das insbesondere für härtbare Oualitäten in kürzester Zeit die Versprödungsneigung erkennen läßt, und zwar ohne Anwendung von Z_erreiß - und Kerbschlagproben und Prüfungsmethoden, die bei verschiedenen Temperaturen, d. h. +'2o, o, -20, -40, -6o° C usw. durchgeführt werden müssen. Von besonderer Bedeutung ist es für den Einsatz, d. h. für die Verwendung des abgegossenen Materials, wenn möglich noch während der Vorbereitung, z. B. vor der ersten Warmformgebung, festzustellen, für welche Verwendungszwecke und auch Verwendungsgebiete mit unterschiedlichen Beanspruchungen das Material zugeteilt werden kann. Insbesondere kommt eine schnelle Beurteilung dann in Frage, wenn es sich um Stähle handelt, idie auf Grund -ihrer Zusammensetzung nicht ohne wesentlichie Schwierigkeiten anderweitig albgesetzt werden können.
Bei .den. einagehenden Forschungsarbeiten hat zdi:e Patentinhaberin festgestellt, @d@aßi,idie Versprödungsneigung sieh mit idem Durdhhärtungsvermögenund der Härteempfindlichkeit ('eckt. Der Maßstab (der Einhärtung und auch (die Empfindlichkeit gegen Temperaturüberschreitung bzw. Überzeitung bei der Warmbehandlung ist somit auch gleichzeitig ein Maßstab für die Versprödungsneigung. Das Wesen ider Erfindung ist dgduroh gekennzeichnet, daß. bei der Hä!rtunb von Proben, aus einem beim Abguß der Schmelze mitgegos.senen Probeblock, bei etwa 770° C beginnend, steigernd um jeweils 2o bis 30 bis-,etwa 95o° C, für (den betreffenden Werkstoff der Härtebereich, @d. h. die Härteannahme, Einhärtung und Überhitzung, festgestellt wird.
Diese Prüfung kann in kürzester Zeit durchgeführt werden, so,diaßbereits, je nach Betriebsverhältnissen, vor der ersten Verformung des Rohbloekmaterials eine entsprechende Beurteilung bezüglich der Versprädungsneigung vorHiegt.
Tabelle i gibt als Beispiel die Zusammensetzung von drei urilegierten Stählen am, die, für eine eingehende Nachprüfung und. Beweisführung von der Patentinhaberin nach den verschiedensten Gesichtspunkten: durchgeprüft wurden.

Tabelle i

C Mn Si P S

Stahl in in in in in

Prozent Prozent Prozent Prozent Prozent

1 0,45 0,61 o,33 O,oI2 0,020

2 0,45 o,61 0,33 o, o18 0,014

3 0,44 o,61 0,29 0,025 0,024

Bei der Ermittlung oder Härteannahme wurden von Iden angeführten Schmelzen nach Tabelle i Proben in der Abmessung 30 mm, 4kt. ausgeschmiedet und bei Temper:aburen von 77o bis 89o° C, jeweils steigend um 30°, in Wasser gehärtet. Die Ergebnisse sind in Zahlentafel 2 angeführt.

Während Schmelze i bei allen Härtungen nur eine Härtebahn bei. feinkörniger Brudhbesehaffenhent .aufweist, .ist ,bei Schmelze 2 bereits bei einer Härtetemperatur von 83o° C, bei Schmelze 3 (dagegen schon bei 8oo° C eine völlige Durchihärtung festgestellt. Bezüglich .der Bruchbeschaffenheit ist

Tabelle 2

Härte- Ein- Bruch-

Stähl Abmessung temperatur härtung beschaffen-

°C W mm heit

1 30 mm, 4kt. 770 3 feinkörnig

8oo 4 desgl.

830 5 desgl.

86o 6 desgl.

890 6 desgl.

2 30 mm, 4kt. 770 5 feinkörnig

800 8 desgl.

- 830 durch- desgl.

gehärtet

86o desgl. stumpf

89o desgl. desgl.

3 30 mm, 4kt. 770 8 feinkörnig

8oo durch- desgl.

gehärtet

830 desgl. desgl.

86o desgl. desgl.

89o desgl. stumpf

jedoch @die Schmelze 3 gegenüber Schmelze 2 etwas unempfindlicher zu bezeichnen, da die ersten Anzeichen einer Bouchverschlechterung erst bei 89o° C Härtetemperatur auftreten.

Zur Ermittlung der Versprödungsneüagung wurden aus den angeführten Schmelzen Bobzen, wie sie für besondere Fahrzeugzwecke vorgesehen sind, in der Abmessung 28 mm Durchmesser - 7 .mm angefertigt und bei -I- 20 uni( -40° C auf Schlabbiegefesbiakeit geprüft. Die Bolzen wunden nach zwei verschiedenen Behandlungsmethoden zur Erzielung eines hohen Verschleißwiderstandes an (der Obedrfläche warmbehandelt, und zwar sind :die in ider Abbi.ldung mit A gekennzeichneten Proben nach (dem Oiberflächenhärteverfehren von G r ö n e g r e s s mit dem Brenner oberflächengehärtet, die mit B bezeichneten Proben aus idem Salzbai( in 5%-ig er KOH-Lösung abgeschreckt. Die Verfahren unterscheiden sich bezüglich der Beeinflussung der Versprödungsneigung eines Werkstoffes insofern, daß bei dem Härteverfahren mittels Brenner nur idie Oberfläche erwärmt wird, während ,bei der Härtung aus dem -Sallzbad ider gesamte Querschnitt erwärmt und abgeschreckt wird. Dadurch traben durch :die nachherige Unterkühlung auch für die verschiedenen Behandlungs rben verschiedene Ausscheiidungseffekte, -die idie Versprödung eines Materials nach den. heutigen Anschauungen bewirken, auf. Gemäß der Abbivdung weist nun entsprechend der Einhärtung und Bruchbeschaffenheit d:ie Schmelze i die weitaus günstigsten Werte auf, die in keinem Falle einen Wert von 5o mkg Schlagarbeit unterschreiten. Die Sdhlagbiegefesbigkeit befindet sich -demnach in der soggenannten Hochlage. Wesentlich größere Streuungen weisen dagegen Schmelze -- und 3 auf, wöbei Schmelze 2 die geringsten Einzelwerte hat. So, wie die drei Schmelzen sich bei: der Härteprüfung unterscheiden, unterscheiden sie sich auch in der Versprödungsneigung. In der nachstehenden Tabelle 3 sind zum besseren Vergleich nochmals die Mittelwerte für die einzelnen Behandlungsarten und Prüfungstemperaturen aufgeführt:

Tabelle 3

Behandlung A Behandlung B

Schmelze +20'C 40'C +20'C -40'C

mkg mkg mkg mkg

1 100,4 7 2 ,0 83.7 75,2

22 73,6 57,6 57:6 43,0

3 89,4 73,0 63,8 42,2

Es ergibt sich aus dieser Tabelle, daß, wie auch bereits ausgeführt, bei der Salzbadhärtung infolge der Behandlung bzw. Umwandlung ödes gesamten Ouerschn@ittes absolut gesehen geringere Werte erzielt werden.. Auf Grund des prozentualen Abfalles ergibt .sich auch aus dieser Zahlentafel eüngdeutdg, daß die Schmelze i mit der geringeren Einhärtung die günstigsten Eigenschaften auch bezüglich der Versprödung aufweist. Zu erwähnen ist noch, daß die erzielten Härtewerte für alle drei Schmelzen praktisch die gleichen sind und somit Unterschiede auch in der Härte nicht vorliegen. In allen Fällen schwanken. die Rocki,##ell-C-Härtewerte zwischen 5o und 55.
Somit bietet das vorgeschlagene Prüfverfahren die Möglichkeit, kurzfristig ohne wesentliche Prüfvonbe.reitungen die Neigung eines Materials zur Versprödung bei tiefen Temperaturen und damit auch die Verwendung smöglächkoit und Bewährung zu bestimmen.

Claims

PATENTANSPRUCH: Verfahren zur Ermittlung der Versprödungsneigung bei hätrbharen und analytisch gleichen Stahlqualitätsgruppen, dadurch gekennzeichnet, daß Proben stufenweise gehärtet werden zur Erkennung der Einhärtung bzw. Durchhärtung und der Empfindlichkeit gegenüber Temperaturüberschreitungen, wobei eine zunehmende Einhärtung bzw. Durchhärtung und Empfindlichkeit gegenüber Überschreitungen der Härtetemperaturen einer wachsenden Neigung zur Versprödung entsprechen. Angezogene Druckschriften: E. H o u d r u n o n t : »Einführung in die Sonder@sta111kundge«, 1935, S. 94 und 95; P. O #b e r h o f f e r : »Das technische Eisen«, 1936, S. 482.