DE969026C - Process for transformation annealing of steel - Google Patents

Process for transformation annealing of steel

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DE969026C DED13591A DED0013591A DE969026C DE 969026 C DE969026 C DE 969026C DE D13591 A DED13591 A DE D13591A DE D0013591 A DED0013591 A DE D0013591A DE 969026 C DE969026 C DE 969026C
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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Umwandlungsglühen von übereutektoiden und ledeburitischen, legierten und unlegierten Stählen. Zu diesen Stählen gehören beispielsweise Schnelldrehstähle, niedrig- und hochlegierte Werkzeugstähle, Baustähle der verschiedensten Art sowie rost- und säurebeständige Stähle, soweit diese vergütbar sind, d. h. also solche, die Chrom enthalten und nur verhältnismäßig wenig Nickel, Molybdän od. dgl.The invention relates to a method for the transformation annealing of hypereutectoid and ledeburitic, alloyed and unalloyed steels. These steels include, for example, high-speed steels, low and high alloy tool steels, structural steels of various types as well as rust and acid-resistant steels, insofar as these can be tempered, d. H. so those that contain chromium and only relatively little nickel, molybdenum or the like.

Die erwähnten Stahlarten liegen für die Zwecke des Umwandlungsglühens in verschiedenen Formen vor. Es können Stangen, Rohre oder Bleche sein, und £S besteht ferner die Möglichkeit, daß sie in Form von aufgewickelten Drahtringen der Behandlung unterworfen werden müssen. Außerdem können sie in der Form von Schmiedestücken anfallen. Der weitaus häufigste Fall ist die Erscheinungsform der Stange oder des Rohres.The steels mentioned come in various forms for conversion annealing purposes before. They can be rods, tubes or sheets, and there is also the possibility that they can be in Form of wound wire rings must be subjected to the treatment. Also can they are in the form of forgings. By far the most common case is the appearance the rod or the pipe.

Die Wärmebehandlung dieser verhältnismäßig verschiedenartigen Stähle mußte bisher gemäß einer ao ganzen Reihe unterschiedlicher Verfahren durchgeführt werden. Dies hat zur Folge, daß in einem Edelstahlwerk die einzelnen Erzeugnisse auf eine große Anzahl von Glühgruppen verteilt werden müssen, wobei diese große Zahl der Glühgruppen bedingt ist durch die Zusammensetzung des Glühgutes, die Erscheinungsform, in der es auftritt, d.h., ob als Bleche, Rohre, Stangen, unter gleichzeitiger Berücksichtigung der Abmessungen, und die Art der Öfen, die für diese Arbeiten zur Verfügung stehen. Bekanntlich wird bisher im allgemeinen in Herdwagenöfen oder in Halbmuffel- oder Muffelöfen geglüht, und zwar in mehr oder minder großen Stapeln. Jeder Stapel durchläuft für sich das Glühprogramm, das aus einem Aufheizen, Halten und Abkühlen besteht. Dabei muß der Ofen die gesamteThe heat treatment of these relatively different steels had previously had to be according to an ao a whole range of different procedures can be carried out. This has the consequence that in one Stainless steel plant the individual products have to be distributed to a large number of annealing groups, This large number of glow groups is due to the composition of the material to be annealed, the form in which it occurs, i.e., whether as sheets, tubes, rods, under simultaneous Consideration of the dimensions, and the type of furnaces that are available for this work. It is known that until now it has generally been used in shuttle furnaces or in half-muffle or muffle furnaces annealed, in more or less large stacks. Each batch goes through the annealing program for itself, which consists of heating up, holding and cooling down. The furnace must do the entire

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Temperaturbewegung mitmachen. Es ist daher auch schon vorgeschlagen worden, Durchlaufofen zu verwenden, durch die der Stapel nacheinander unterschiedlich beheizten Zonen zugeführt wird. Den Verfahren, bei denen im Stapel geglüht wird, haften die bekannten Nachteile an, daß im Stapel keine einheitlichen Temperaturbedingungen vorliegen, weil die Außenseite des Stapels höhere Temperaturen annimmt als der Kern und umgekehrt, ίο Aror allem ist bei Temperaturänderungen mit einem starken Nachhinken einzelner Teile des Stapels zu rechnen. Um diesen Schwierigkeiten zu begegnen, ist auch schon vorgeschlagen worden, die Werkstücke einzeln fortlaufend durch entsprechend ausgebildete Öfen hindurchzuführen. Auch hier wird das Glühgut einzelnen Glühzonen taktweise oder kontinuierlich zugeführt.Participate in temperature movement. It has therefore already been proposed to use continuous ovens through which the stack is successively fed to differently heated zones. The method in which annealed in the stack, the known disadvantages adhering to that in the stack there are no uniform temperature conditions, because the outside of the stack higher temperatures assumes than the core and vice versa, ίο A r or all, when the temperature changes with a strong lag individual parts of the stack to be expected. In order to counteract these difficulties, it has also been proposed to continuously feed the workpieces individually through appropriately designed ovens. Here, too, the annealing material is fed to individual annealing zones in cycles or continuously.

Zwar bringt das kontinuierlich fortschreitende Glühen insbesondere einzelner Werkstücke sowohl qualitative als auch zeitliche Vorteile gegenüber dem reinen Stapelglühen. DieGlühzeiten sind aber trotzdem immer noch verhältnismäßig lang und außerdem verbietet sich die Durchführung dieser Maßnahmen meist schon deshalb, weil sie nur anwendbar sind, wenn große Mengen gleichartigen Glühgutes vorliegen, was aber meist nicht der Fall ist. In der Regel liegen sehr unterschiedliche Werkstoffe und Werkstoffgruppen vor, die einer individuellen Behandlung bedürfen.It is true that the continuously progressing annealing brings both individual workpieces in particular qualitative as well as temporal advantages compared to the pure stack annealing. The glow times are still still relatively long and, moreover, the implementation of these measures is prohibited mostly because they can only be used when large quantities of the same type of material to be annealed are present, but this is usually not the case. There are usually very different materials and material groups that require individual treatment.

Die Erfindung beruht auf der überraschenden Erkenntnis, daß es möglich ist, durch die Verschaltung einer für alle obenerwähntein legierten und unlegierten Stähle gleichartigen Behandlung nicht nur eine wesentliche Abkürzung der Glühzeiten zu erreichen, sondern auch mit nur einer geringfügig differenzierten Nachbehandlung für alle erwähnten Stahlgruppen auszukommen. Das Verfahren gemäß der Erfindung besteht darin, das Glühgut zunächst auf Temperaturen zwischen 800 ° und 8800C zu erwärmen. Vorzugsweise wird hierbei eine Temperatur von etwa 840 ° C gleichermaßen für alle Stähle, seien sie nun übereutektoid oder ledeburitisch, eingehalten, und zwar während 1 bis 2 Stunden. Anschließend an diese Behandlung wird das Glühgut mit beliebiger Geschwindigkeit auf eine Temperatur von weniger als 7000C abgekühlt, und zwar vorzugsweise auf eine Temperatur von etwa 6500C. Ein Absenken der Temperatur auf weniger als 600 ° C bringt in dieser Stufe lediglich den Nachteil von Wärmeverlusten.The invention is based on the surprising finding that it is possible to not only achieve a significant reduction in annealing times by using a similar treatment for all of the above-mentioned alloyed and unalloyed steels, but also to get by with only a slightly differentiated aftertreatment for all of the steel groups mentioned. The method of the invention is to heat the material to be annealed initially to temperatures between 800 ° and 880 0 C. A temperature of about 840 ° C. is preferably maintained for all steels, be they hypereutectoid or ledeburitic, for 1 to 2 hours. Following this treatment, the material to be annealed at any speed to a temperature of less than 700 0 C is cooled, preferably to a temperature of about 650 0 C. Lowering the temperature to less than 600 ° C brings in this stage only the disadvantage of heat losses.

Sobald das Glühgut diese Temperatur erreicht hat, wird unmittelbar auf die eigentliche Glühtemperatur aufgeheizt. Diese Glühtemperatur ist während ι bis 3 Stunden aufrechtzuerhalten. Die tatsächlich einzuhaltende Glühtemperatur ist abhängig von der Zusammensetzung des Glühgutes. Es zeigt sich nun als besonderer Vorteil des Verfahrens gemäß der Erfindung, daß in dieser Behandlungsstufe mit zwei verschiedenen Temperaturhöhen auszukommen ist.As soon as the material to be annealed has reached this temperature, the actual annealing temperature is immediately set heated up. This annealing temperature must be maintained for up to 3 hours. The actual annealing temperature to be maintained depends on the composition of the material to be annealed. It turns out to be a particular advantage of the method according to the invention that in this treatment stage is to get along with two different temperature levels.

Unlegierte oder schwach legierte übereutektoide Stähle werden in dieser Stufe bei 740 bis 760 ° C, vorzugsweise 750 ° C, geglüht. Für höherlegierte, übereutektoide Stähle sowie für ledeburitische Stähle ist eine Glühtemperatur von 780 bis 800 ° C einzuhalten.Unalloyed or weakly alloyed hypereutectoid steels are used in this stage at 740 to 760 ° C, preferably 750 ° C, annealed. For higher-alloyed, hypereutectoid steels as well as for ledeburitic steels For steels, an annealing temperature of 780 to 800 ° C must be maintained.

Wenn die erwähnten Glühzeiten und Glühtemperaturen, den entsprechenden Stahlqualitäten zugeordnet, eingehalten werden, so reicht diese Behandlungsart in jedem Falle aus, die gewünschte Gefügeausbildung und Glühhärte zu erreichen.If the annealing times and temperatures mentioned are assigned to the corresponding steel grades, are adhered to, this type of treatment is sufficient in any case, the desired structure formation and to achieve annealing hardness.

Anschließend an diese Behandlung erfolgt das Abkühlen einheitlich für alle Stahlarten, und zwar wird beliebig rasch auf etwa 720 ° C abgekühlt. Alsdann durchläuft das Glühgut langsam das Temperaturgebiet von 720 bis 680 ° C. Hierbei ist es möglich, nach einer stetigen Temperaturkurve abzukühlen oder aber nach Temperaturtreppenstufen vorzugehen, beispielsweise derart, daß auf einer Stufe von 720 °, 700 ° C od. dgl. jeweils einige Zeit gehalten wird. Unabhängig davon, wie die Temperatur beim Abkühlen geführt wird, soll das Glühgut von etwa 720 ° C auf etwa 680 ° C in etwa 2 bis 4 Stunden abgekühlt werden.Subsequent to this treatment, the cooling takes place uniformly for all types of steel is cooled down as quickly as you like to around 720 ° C. The annealing material then slowly passes through the temperature range from 720 to 680 ° C. Here it is possible to cool down according to a constant temperature curve or proceed according to temperature steps, for example in such a way that on one step of 720 °, 700 ° C or the like. Each held for some time will. Regardless of how the temperature is controlled during cooling, the annealing material should be from about 720 ° C to about 680 ° C in about 2 to 4 hours be cooled down.

Es ist ersichtlich, daß auf diese Weise gegenüber allen bisher bekannten Verfahren die Gesamtbehandlungszeiten wesentlich verkürzt werden und daß in Anpassung an die verschiedenen Stahlqualitäten nur zwei verschiedene Behandlungstemperaturen innerhalb der eigentlichen Glühstufe notwendig sind.It can be seen that in this way, compared to all previously known methods, the total treatment times can be significantly shortened and that in adaptation to the different steel grades only two different treatment temperatures are required within the actual annealing stage are.

Das Verfahren gemäß der Erfindung läßt sich in besonders vorteilhafter Weise so durchführen, daß das Glühgut fortschreitend durch einen zonenweise temperaturregelbaren Glühofen hindurchgeführt wird. In einem solchen Ofen können die einzelnen Zonen auf ganz bestimmte Temperaturen eingeregelt und gehalten werden. Das Glühgut wird durch diesen Ofen mit einer derartigen Geschwindigkeit hindurchgeführt, daß die Aufheiz-, Halte- und Abkühlzeiten sich zwangläufig ergeben. Es schadet hierbei nicht, wenn das Glühgut, beispielsweise eine Stange, länger ist als es einer solchen Temperaturzone des Ofens entspricht. Die Wärmebehandlung wird in ihrem Ergebnis nicht davon beeinflußt, daß sich das stetig vorwärts bewegende Glühgut bzw. eine Glühguteinheit sich gleichzeitig in zwei oder mehreren Behandlungszonen befindet. Die Vorteile, die sich durch das Verfahren gemäß der Erfindung ergeben, werden nachfolgend an einigen Ausführungsbeispielen gezeigt.The method according to the invention can be carried out in a particularly advantageous manner so that the material to be annealed is progressively passed through an annealing furnace that can be temperature-controlled in zones will. In such an oven, the individual zones can be regulated to specific temperatures and be held. The annealing material goes through this furnace at such a speed passed through that the heating, holding and cooling times inevitably result. It This does not do any harm if the material to be annealed, for example a rod, is longer than a rod Corresponds to the temperature zone of the furnace. The result of the heat treatment is not affected influences that the annealing material moving continuously forward or an annealing material unit moves at the same time located in two or more treatment zones. The advantages that result from the procedure according to of the invention are shown below using some exemplary embodiments.

Es sei die Aufgabe gestellt, einen Wälzlagerstahl mit etwa 1% Kohlenstoff, 1,5% Chrom und den üblichen Gehalten an Silizium, Mangan sowie den üblichen Verunreinigungen einer Umwandlungsglühung zu unterwerfen.The task is to produce a rolling bearing steel with about 1% carbon, 1.5% chromium and the usual contents of silicon, manganese and the usual impurities in conversion annealing to subjugate.

Beim bekannten Stapelglühen werden Rohre oder Stangen diesesWerkstoffes zu Stapeleinheiten gewöhnlich von etwa 101 zusammengefaßt behandelt. Die Glühzeiten betragen durchschnittlich 48 Stunden. Hierbei wird der gesamte Stapel 20 Stunden aufgeheizt, um auf die Temperatur von 800 ° C zu gelangen. Diese Temperatur wird 10 Stunden gehalten, worauf in etwa 4-Stunden auf 720 ° C abgekühlt und diese Temperatur 8 bis 10 Stunden gehalten wird. Anschließend müssen noch 6 StundenIn the known stack annealing, tubes or rods of this material become stack units usually treated by about 101 grouped together. The glow times are an average of 48 Hours. The entire stack is heated up to the temperature of 800 ° C for 20 hours to get. This temperature is held for 10 hours, followed by cooling to 720 ° C. in about 4 hours and this temperature is held for 8 to 10 hours. Then another 6 hours

Claims (7)

aufgewendet werden, um eine Temperatur von etwa 600 bis 650 ° C zu erreichen, bei der der Stapel aus dem Ofen gezogen werden kann.expended to reach a temperature of about 600 to 650 ° C at which the stack from can be pulled out of the oven. Bei einem kontinuierlichen Durchlauf des Glühgutes konnte die erforderliche Zeit auf etwa 20 Stunden herabgesetzt werden.With a continuous flow of the material to be annealed, the time required could be around 20 hours be reduced. Wird dagegen gemäß der Erfindung verfahren, verkürzt sich die Gesamtbehandlungszeit auf 8 bis 12 Stunden. Für diesen übereutektoiden Stahl ist eine Glühtemperatur von 780 bis 800 ° C etwa 3 Stunden aufrechtzuerhalten.If, on the other hand, the method of the invention is used, the total treatment time is reduced to 8 bis 12 hours. For this hypereutectoid steel, an annealing temperature of 780 to 800 ° C is approximately 3 hours to maintain. Nach genau dem gleichen Glühprogramm lassen sich beispielsweise auch ein Schnelldrehstahl mit etwa i8°/o Wolfram, 4% Chrom und i,5fl/o Vanadin oder ein sparstoffarmer Schnellstahl mit 3% Molybdän, 3% Wolfram, 3% Vanadin und 4% Chrom behandeln. Bei Anwendung der üblichen Verfahren sind bei diesen Stählen ebenfalls Glühzeiten von 45 Stunden und mehr erforderlich, wobei für jede Zusammensetzung eine bestimmte Temperatur im Gebiet von 760 und 860 ° C eingehalten werden muß, d.h., es ergeben sich viele unterschiedliche Glühgruppen.Using exactly the same annealing program, for example, a high-speed steel with around 18% tungsten, 4% chromium and 1.5 fl / o vanadium or a low-fuel high-speed steel with 3% molybdenum, 3% tungsten, 3% vanadium and 4% chromium can be used treat. If the usual methods are used, these steels also require annealing times of 45 hours and more, with a certain temperature in the region of 760 and 860 ° C. having to be maintained for each composition, ie many different annealing groups result. Bei den übereutektoiden Stählen führt das Verfahren gemäß der Erfindung zu dem vorteilhaften Ergebnis, daß die Karbide besonders feinkörnig und mit gleichmäßiger Korngröße anfallen. Dies ist zurückzuführen auf die einleitende Behandlung, die die ungünstigen Einflüsse der Vorgeschichte des Materials aufhebt, und auf die kurzen Glühzeiten. Außerdem besteht auch noch die Möglichkeit, durch geeignete Wahl der Glühtemperatur innerhalb der angegebenen Grenzen die Karbidkorngröße an sich zu variieren.In the case of hypereutectoid steels, the method according to the invention leads to the advantageous one The result is that the carbides are particularly fine-grained and have a uniform grain size. This is attributed to the introductory treatment, which the adverse influences of the prehistory of the Material, and the short glow times. There is also the option to go through suitable choice of the annealing temperature within the specified limits the carbide grain size per se to vary. Bei Schnelldrehstählen ergibt sich zusätzlich der Vorteil, daß infolge der kurzen Behandlungszeiten die Gefahr einer Entkohlung weitgehend vermieden ist.In the case of high-speed steels, there is the additional advantage that, as a result of the short treatment times the risk of decarburization is largely avoided. Das Verfahren gemäß der Erfindung ist nicht vergleichbar mit einem Pendelglühen um den oberen Umwandlungspunkt, welches bei untereutektoiden Stählen üblich ist zur Umkristallisation vornehmlich der Grundmasse, d. h. des Ferritkornes. Das erfindungsgemäße Verfahren bezweckt dagegen eine Umformung der Karbide, und zwar wird diese Umformung eingeleitet durch eine dem eigentlichen Glühen vorgeschaltete Erwärmung auf Temperaturen zwischen 800 und 880 ° C.The method according to the invention is not comparable to a pendulum annealing around the upper one Conversion point, which is common in hypoeutectoid steels, primarily for recrystallization the basic mass, d. H. of the ferrite grain. The purpose of the method according to the invention is against it a reshaping of the carbides, namely this reshaping is initiated by one of the actual Annealing upstream heating to temperatures between 800 and 880 ° C. So PATENTANSPRÜCHE: So PATENT CLAIMS: i. Verfahren zum Umwandlungsglühen von legierten und unlegierten, übereutektoiden und ledeburitischen Stählen im Durchlaufverfahren, dadurch gekennzeichnet, daß die Stähle zunächst ohne Rücksicht auf die Zusammensetzung auf Temperaturen zwischen 800 und 880 ° C, vorzugsweise etwa 840 ° C, erwärmt und kurzzeitig gehalten werden, worauf sie mit beliebiger Geschwindigkeit auf eine Temperatur von weniger als 7000C, vorzugsweise 6500C, abgekühlt. unmittelbar anschließend in zwei Gruppen zusammengefaßt auf eine der jeweiligen Stahlzusammensetzung entsprechenden Glühtemperatur zwischen 740 und 800 ° C erneut aufgeheizt, kurzzeitig auf dieser Temperatur gehalten und schließlich beliebig rasch auf etwa 720 ° C abgekühlt werden, um anschließend langsam das Gebiet zwischen 720 und 680 ° C zu durchlaufen.i. Process for conversion annealing of alloyed and unalloyed, hypereutectoid and ledeburitic steels in a continuous process, characterized in that the steels are initially heated to temperatures between 800 and 880 ° C, preferably about 840 ° C, regardless of the composition, and then held for a short time cooled to a temperature of less than 700 ° C., preferably 650 ° C., at any rate. immediately thereafter combined in two groups to an annealing temperature between 740 and 800 ° C corresponding to the respective steel composition, briefly held at this temperature and finally cooled as quickly as desired to about 720 ° C, then slowly the area between 720 and 680 ° C to go through. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß unlegierte oder schwach Iegierte übereutektoide Stähle bei 740 bis 760 ° C, vorzugsweise etwa 750 ° C, geglüht werden.2. The method according to claim 1, characterized in that that unalloyed or weakly alloyed hypereutectoid steels at 740 to 760 ° C, preferably about 750 ° C, are annealed. 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die höher legierten übereutektoiden Stähle sowie die ledeburitischen Stähle bei 780 bis 8oo° C geglüht werden.3. The method according to claim 1, characterized in that that the higher alloyed hypereutectoid steels and the ledeburitic steels are annealed at 780 to 800 ° C. 4. Verfahren nach Anspruch 1 und einem der nachfolgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur von 800 bis 880 ° C ι bis 2 Stunden gehalten wird.4. The method according to claim 1 and one of the subsequent claims, characterized in that the temperature is from 800 to 880 ° C ι is held for up to 2 hours. 5. Verfahren nach Anspruch 1 und einem der nachfolgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Glühtemperatur von 740 bis 800 ° C ι bis 3 Stunden gehalten wird.5. The method according to claim 1 and one of the following claims, characterized in that that the annealing temperature of 740 to 800 ° C ι is maintained for 3 hours. 6. Verfahren nach Anspruch 1 in Verbindung mit einem oder mehreren der voraufgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der zonenweise temperaturregelbare Glühofen mit derartiger Geschwindigkeit betrieben wird, daß die Aufheiz-, Halte- und Abkühlzeiten sich zwangläufig ergeben.6. The method of claim 1 in conjunction with one or more of the preceding Claims, characterized in that the annealing furnace, which is temperature-controllable in zones, has such a speed is operated that the heating, holding and cooling times inevitably surrendered. 7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils eine sich stetig vorwärtsbewegende Glühguteinheit sich in zwei oder mehreren Behandlungszonen befindet.7. The method according to claim 6, characterized in that in each case one continuously moving forward Annealing unit is located in two or more treatment zones. In Betracht gezogene Druckschriften:Considered publications: Houdremont, Sonderstahlkunde,Berlin 1943, S. 90, 93, 94;Houdremont, special steel customer, Berlin 1943, Pp. 90, 93, 94; Hanemann, Atlas Metallgraphicus, Berlin 1927, S. 41 und Tafel 70, 75, 76;Hanemann, Atlas Metallgraphicus, Berlin 1927, p. 41 and plates 70, 75, 76; Stahl undEisen, 1952, S. 123 bis 133,1950, S.460;Stahl undEisen, 1952, pp. 123 to 133, 1950, p.460; Härterei — Technische Mitteilungen, Bd. 7, Heft i, 1951, S. 20, 21; Rajatz, Die Edelstahle, Berlin 1951, S. 41.Härterei - Technische Mitteilungen, Vol. 7, Issue i, 1951, pp. 20, 21; Rajatz, Die Edelstahle, Berlin 1951, p. 41. © 709 »2/26 4.58© 709 »2/26 4.58
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