DE970747C

DE970747C - steel

Info

Publication number: DE970747C
Application number: DEI475D
Authority: DE
Inventors: Oscar E Harder
Original assignee: Inland Steel Co
Current assignee: Inland Steel Co
Priority date: 1937-11-30
Filing date: 1938-11-24
Publication date: 1958-10-23

Description

Stahl Zusatz zum Patent 910 309 Durch das Patent 910 309 sind Eisen- oder Stahllegierungen zur Herstellung von Gegenständen, welche für eine mechanische Bearbeitung durch Schneidwerkzeuge bestimmt sind, geschützt, welche außer Eisen und anderen Zusätzen Kohlenstoff bis zu 1:,70/, und Blei in derartigen Mengen und in im wesentlichen gleichmäßiger Verteilung enthalten, daß die Bearbeitungseigenschaften der Legierung durch Schneidwerkzeuge ohne Beeinträchtigung der mechanischen Festigkeitswerte verbessert werden. Nach dem Vorschlag des Hauptpatentes soll dabei der Bleigehalt der Legierung in den Grenzen von 0,03 bis 0,478 °/o liegen und zweckmäßig o,i °/o nicht unterschreiten. Die vorliegende Erfindung betrifft eine Weiterbildung des Vorschlages des Hauptpatentes und besteht im wesentlichen darin, den Vorscblag des Hauptpatentes auf Stähle mit austenitischem Gefüge zur Anwendung zu bringen.Steel addition to patent 910 309 The patent 910 309 protects iron or steel alloys for the production of objects which are intended for mechanical processing by cutting tools, which, in addition to iron and other additives, carbon up to 1:, 70 /, and lead contained in such amounts and in a substantially uniform distribution that the machining properties of the alloy are improved by cutting tools without impairing the mechanical strength values. According to the proposal of the main patent, the lead content of the alloy should be within the limits of 0.03 to 0.478% and expediently not fall below 0.1%. The present invention relates to a further development of the proposal of the main patent and essentially consists in applying the proposal of the main patent to steels with an austenitic structure.

Der Ausdruck vaustenitischer Stahl« umfaßt solche Stähle, die ein austenitisches Gefüge besitzen, also solche Stähle, die vermöge ihrer Zusammensetzung, ihrerHitzebehandlung und anderer bekannterMethoden in weitgehendem Maße anstenitisch sind. Die Erfindung betrifft also Stähle, welche vorwiegend austenitisch sind, gleichgültig, auf welche Weise die austenitische Struktur erreicht ist. Bekannte Stähle dieser Art sind die folgenden: C Cr -xi M - 0,07-0,20 z7,-29, 7,-9, 0,75* o,6o* 0,03 0,03* 0,07-0,2o 18,-2o, 8,-1o, 0,75* o,6o* 0,03* 0,03* 0,08-0,20 19,-22, 1o,-12, 0,75* o,6o* 0,03* 0,03* 0,20* 24,-26, 11,-13, ?,0-2,o 0,75-1,5 0,03* 0,03* 0,25* 24,-26, 19,-20, 1,0-2,o 0,75-1,5 0,03* 0,03* 0,40-0,6o 14,-16, 34,-36, 0,75-1,25 0,75-1,o 0,05* 0,05* 0,07-0,20 17,-19, 0,75 0,7-9, 0,03* 0,03* 0,5 -1,7 0,50-i, 10,-20, 0,05* 0,05* 0,90-1,5 13,-17, 13,-16, 2,o-3,5 0,20-0,30 0,05* 0,05* o,40-0,50 23,-25, 4,-6, 1,o* 0,50 0,05* 0,05* o,40-0,50 8,-9, 3,0-3,5 0,30-0,50 0,05* 0,05* 0,50 20, 30, 0,5-1,o 0,50 0,05* 0,05* 0,50-0,90 1,-2, 19,=23, 1,-3, 0,50 0,05* 0105* Maximum. Die in der vorstehenden Zusammenstellung enthaltenen Stähle bilden lediglich Beispiele.The term vaustenitic steel includes steels which have an austenitic structure, i.e. steels which are largely anstenitic due to their composition, their heat treatment and other known methods. The invention thus relates to steels which are predominantly austenitic, regardless of the way in which the austenitic structure is achieved. Well-known steels of this type are the following: C Cr -xi M - 0.07-0.2 0 z7, -29, 7, -9, 0.75 * o, 6o * 0.03 0.03 * 0.07-0.2o 18, -2o, 8, -1o, 0.75 * o, 6o * 0.03 * 0.03 * 0.08-0.20 19, -22, 1o, -12, 0.75 * o, 6o * 0.03 * 0.03 * 0.20 * 24, -26, 11, -13,?, 0-2, o 0.75-1.5 0.03 * 0.03 * 0.25 * 24, -26, 19, -20, 1.0-2, o 0.75-1.5 0.03 * 0.03 * 0.40-0.6o 14, -16, 34, -36, 0.75-1.25 0.75-1, o 0.05 * 0.05 * 0.07-0.20 17, -19, 0.75 0.7-9, 0.03 * 0.03 * 0.5 -1.7 0.50-i, 10, -20, 0.05 * 0.05 * 0.90-1.5 13, -17, 13, -16, 2, o-3.5 0.20-0.30 0.05 * 0.05 * o, 40-0.50 23, -25, 4, -6, 1, o * 0.50 0.05 * 0.05 * o, 40-0.50 8, -9, 3.0-3.5 0.30-0.50 0.05 * 0.05 * 0.50 20, 30, 0.5-1, o 0.50 0.05 * 0.05 * 0.50-0.90 1, -2, 19, = 23, 1, -3, 0.50 0.05 * 0 1 05 * Maximum. The steels contained in the above compilation are only examples.

In diesen Stählen hat der Kohlenstoffgehalt wenig oder keinen Einfluß auf die Anwendung der Erfindung. Dieser kann vielmehr in irgendeiner geeigneten Menge im Stahl enthalten sein, und zwar von den kleinsten praktisch in Frage kommenden Mengen bis zu 1,7 0/0. Übliche Kohlenstoffgehalte ergeben sich aus der vorstehenden Tabelle. Natürlich ist der Kohlenstoffgehalt in Eisenlegierungen wesentlich für die Erzielung des austenitischen Gefüges.In these steels, the carbon content has little or no effect to the application of the invention. Rather, this can be any suitable Amount to be contained in steel, namely from the smallest practically possible Quantities up to 1.7 0/0. Usual carbon contents result from the above Tabel. Of course, the carbon content in iron alloys is essential for the achievement of the austenitic structure.

Die Erfindung läßt sich auf Nickelstähle anwenden, also Stähle, die außer Eisen und anderen kleinen Bestandteilen 5 bis 44°/o Nickel enthalten.The invention can be applied to nickel steels, ie steels that contain, in addition to iron and other small constituents, from 5 to 44 ° / o nickel.

Ferner ist die Erfindung auf Manganstahl anwendbar, also auf Stahl, der außer Eisen und sonstigen in geringer Menge vorhandenen Bestandteilen 1o bis 2o 0/0 Mangan enthält.Furthermore, the invention is applicable to manganese steel, i.e. to steel, the except for iron and other constituents present in small quantities 1o to Contains 2o 0/0 manganese.

Bekanntlich .fördern Nickel und Mangan im Eisen die Entstehung eines austenitischen Gefüges. Demgemäß läßt sich ein austenitischer Stahl, der Mangan. und Nickel enthält, hinsichtlich der Fähigkeit der mechanischen Bearbeitung durch erfindungsgemäßen Zusatz von Blei verbessern.It is well known that nickel and manganese in iron promote the formation of a austenitic structure. Accordingly, an austenitic steel, manganese. and contains nickel, in terms of mechanical working ability Improve the addition of lead according to the invention.

Ferner läßt sich die Erfindung bei solchen austenitischen Stählen anwenden, in denen neben Nickel und Mangan oder einem dieser Stoffe Chrom vorhanden ist. In solchen Stählen hat der Chromzusatz die Aufgabe, die Rostsicherheit und die Widerstandsfähigkeit gegen Hitze zu erhöhen., während Nickel und Mangan die Aufgabe haben, die Entstehung des austenitischen Gefüges zu erleichtern. Demgemäß gehört zu der Erfindung ein austenitischer Stahl, der Chrom in einer Menge von 5 bis 28 0/0, Nickel in einer Menge von 5 bis 44°/o und Blei in einer Menge von 0,03 bis 10/0 neben dem Eisen enthält. Der Gesamtgehalt von Nickel und Chrom soll aber in allen Fällen unter 50 0/0 liegen. Der Bleigehalt soll vorzugsweise unter o,478 0/0 liegen. Wenn dem Stahl zur Beförderung der Entstehung des austenitischen Gefüges Nickel und Mangan oder ein anderer diesem Zwecke dienender Stoff zugesetzt ist, so empfiehlt es sich unter Umständen, den Gehalt an Nickel oder Mangan je bis auf 10/0 herabzusetzen. Ebenso kann man bei Stahllegierungen, die Chrom mit Nickel und Mangan oder einen dieser Stoffe enthalten, den Chromgehalt bis auf 10/0 herabsetzen.Furthermore, the invention can be applied to those austenitic steels in which chromium is present in addition to nickel and manganese or one of these substances. In such steels, the task of adding chromium is to increase rust resistance and resistance to heat, while nickel and manganese have the task of facilitating the formation of the austenitic structure. Accordingly, the invention includes an austenitic steel which contains chromium in an amount of 5 to 28%, nickel in an amount of 5 to 44% and lead in an amount of 0.03 to 10/0 in addition to iron . The total content of nickel and chromium should, however, be below 50% in all cases. The lead content should preferably be below 0.478%. If nickel and manganese or another substance serving this purpose is added to the steel to promote the formation of the austenitic structure, it may be advisable to reduce the nickel or manganese content to 10/0 each. Likewise, in steel alloys that contain chromium with nickel and manganese or one of these substances, the chromium content can be reduced to 10/0.

Bei Versuchen zur Prüfung der Bearbeitungsfähigkeit austenitischer Stähle, die nach der Wärmebehandlung einmal kein Blei, im anderen Falle aber Blei enthielten und nahezu die gleiche Brinellhärte besaßen, hat sich beispielsweise ergeben, daß ein Zusatz von 0,o8 0/0 Blei zu einem Stahl mit 18 0/0 Cr und 8 0/0 Ni, der bei zloo° C abgeschreckt wurde, die Fähigkeit zur maschinellen Bearbeitung um 110/0 erhöhte. Diese Zahl ergab sich durch einen Vergleich der zum Durchsägen von Proben erforderlichen Zeit.Austenitic in attempts to test the machinability Steels that, after heat treatment, are once no lead, but lead in the other case and had almost the same Brinell hardness, for example result that an addition of 0.08 0/0 lead to a steel with 18 0/0 Cr and 8 0/0 Ni quenched at zloo ° C, machinable ability increased by 110/0. This number was obtained by comparing the saw through of samples required time.

Während den bisher behandelten Legierungsstählen Schwefelgehalte bis zu 0,03 0/0 zugrunde lagen, ist die Erfindung grundsätzlich auch auf Stähle anwendbar, welche einen Schwefelgehalt von 0,o5 bis o,500/0 aufweisen. Hierbei kann angenommen werden, daß bei austenitischen Stählen mit einem Schwefelgehalt bis 0,5 0/0 und einem erfindungsgemäßen Bleizusatz ein gewisses Zusammenwirken von Blei und Schwefel hinsichtlich der Verbesserung der Bearbeitungsfähigkeit eintritt.While the alloy steels treated so far were based on sulfur contents of up to 0.03 %, the invention can in principle also be applied to steels which have a sulfur content of 0.05 to 0.500/0. It can be assumed here that in austenitic steels with a sulfur content of up to 0.5% and a lead additive according to the invention, a certain interaction of lead and sulfur occurs with regard to improving the machinability.

Allgemein ist die Erfindung auch auf Stähle anwendbar, welche einen Phosphorgehalt bis 0,8o 0/0 besitzen, wobei sich ein Gehalt an Phosphor von 0,o8 °% am günstigsten erwiesen hat.In general, the invention is also applicable to steels which have a Have a phosphorus content of up to 0.8o 0/0, with a phosphorus content of 0.08 °% has proven to be the most favorable.

In dem Stahl können noch andere Stoffe enthalten sein, sofern diese das austenitische Gefüge nicht beseitigen. Auch können Stähle, die eines oder mehrere der Elemente Molybdän, Wolfram, Kupfer; Silicium, Vanadin, Kobalt, Titan, Niob enthalten, im wesentlichen austenitisch sein. Die übliche Menge derartiger zusätzlicher Stoffe ist etwa i/2 bis 5 0/0. Austenitische Stähle zeigen bei den üblichen Härteprüfungen verhältnismäßig geringe Härte. Sie neigen aber sehr zu einer Steigerung der Härte bei Kaltverarbeitung und bei maschineller Bearbeitung. Ferner neigen sie dazu, vor dem Schneidwerkzeug zu fließen und einen hohen Reibungswiderstand gegenüber Schneidwerkzeugen hervorzurufen. Durch den erfindungsgemäßen Zusatz von Blei wird die Bearbeitungsfähigkeit dieser austenitischen Stähle verbessert. Die Ursache hierfür steht zur Zeit noch nicht mit Sicherheit fest. Bei der Verarbeitung der Stähle hat sich ergeben, daß diejenigen Stähle, die Blei enthielten, die Werkzeuge in geringerem Maße erhitzten als die Stähle, die kein Blei enthielten. Das deutet darauf hin, daß das Blei eine schmierende Wirkung besitzt und dadurch den Reibungswiderstand herabsetzt. Das Blei hat anscheinend auch einen Einfluß auf die Spanbildung. Austenitische Stähle, die Blei enthalten, zeigen eine geringere Abnutzung der Werkzeuge. Auch häuft sich der Stahl bei schneidender Bearbeitung in geringerem Maße auf dem Werkzeug.The steel can also contain other substances, provided these do not remove the austenitic structure. Also steels can be one or more the elements molybdenum, tungsten, copper; Contains silicon, vanadium, cobalt, titanium, niobium, be essentially austenitic. The usual amount of such additional substances is about i / 2 to 5 0/0. Austenitic steels show the usual Hardness tests relatively low hardness. But they are very prone to an increase the hardness in cold processing and machining. Furthermore, they tend to flow in front of the cutting tool and a high frictional resistance to it To evoke cutting tools. The addition of lead according to the invention the machinability of these austenitic steels is improved. The reason for this is not yet certain with certainty. When processing the steels has it turns out that those steels containing lead are less of a tool Measures more heated than the steels that did not contain lead. This suggests, that the lead has a lubricating effect and thereby the frictional resistance degrades. The lead also appears to have an impact on chip formation. Austenitic Steels containing lead show less tool wear. Even the steel accumulates to a lesser extent on the tool during cutting.

Wie erwähnt, ist die Fähigkeit zur mechanischen Bearbeitung in einem Stahl, der 18 °/" Chrom und 8 % Nickel enthielt, durch einen Zusatz von 0,o8 0/0 Blei verbessert worden. Spuren von Blei haben jedoch keinen nennenswerten Einfluß auf die Bearbeitungsfähigkeit. Deshalb wird als geringster Bleizusatz ein Gehalt von 0,03 % angegeben. Im allgemeinen aber soll der Bleigehalt nicht weniger als o,io % betragen. Versuche haben ergeben, daß ein sehr hoher Zusatz von Blei zu einer verhältnismäßig geringfügigen Aufnahme von Blei im Stahl führt. Große Bleimengen ergeben außerdem Schwierigkeiten hinsichtlich der richtigen Dispersion des Bleis im Stahl, und sie können aus diesem Grunde einige mechanische Eigenschaften des Stahls beeinträchtigen. Aus diesen Gründen ist als Höchstmaß für den Bleizusatz ein Gehalt von 0,5o o/0, beispielsweise bis o,478 0/0, angegeben.As mentioned, the mechanical processing ability is rolled into one Steel containing 18% chromium and 8% nickel by adding 0.08 0/0 Lead has been improved. However, traces of lead have no significant influence on the machinability. Therefore, the least amount of lead added is a content of 0.03%. In general, however, the lead content should not be less than o, io%. Tests have shown that a very high addition of lead to a leads to a relatively insignificant absorption of lead in steel. Large amounts of lead also cause difficulties in properly dispersing the lead in steel, and because of this they can have some mechanical properties of the Affect steel. For these reasons, the maximum level for the addition of lead is a content of 0.5o / 0, for example up to 0.478%, is given.

Das Blei wird zweckmäßig dem geschmolzenen Stahl in der Blockkokille in verteiltem Zustand zugesetzt, nachdem eine kleine Menge Stahl bereits in die Form gelangt ist, indem ein Strom von verteilten Bleiteilchen gegen den in die Form fließenden Stahl während einer längeren Zeitdauer geleitet wird. Auch andere Arbeitsweisen sind anwendbar. Wesentlich ist aber, daß das Blei in der Weise und während einer solchen Zeitdauer zugesetzt wird, daß der größte Teil vom Stahl aufgenommen und im wesentlichen gleichförmig in diesem in submikroskopischer Form dispergiert wird.The lead is expediently added to the molten steel in the ingot mold added in dispersed state after a small amount of steel was already in the Form is obtained by applying a stream of distributed lead particles against the in the form flowing steel is conducted for a prolonged period of time. Other ways of working too are applicable. But it is essential that the lead is used in the manner and during a such a period of time is added that most of the steel is absorbed and is substantially uniformly dispersed therein in a submicroscopic form.

Wenn im vorstehenden davon gesprochen ist, daß der Stahl neben gewissen Zusätzen Eisen enthält, so ist damit gemeint, daß dieses Eisen noch weitere Stoffe enthalten kann, beispielsweise Titan, Kobalt, Kupfer, Wolfram, Molybdän, Silicium, Vanadin, Niob und Aluminium, und zwar können dies^ Stoffe i:i einer gesamten Menge von 1/z bis 3 % voi7handen sein. Di-3 Menge dieser Stoffe darf aber ni--ht so hoch sein, daß die Entstehung des austenitischen Gefüges im Stahl verhindert wird.When it is mentioned in the foregoing that steel is next to certain If it contains iron, it means that this iron contains other substances may contain, for example titanium, cobalt, copper, tungsten, molybdenum, silicon, Vanadium, niobium, and aluminum, and indeed all of these can be substances from 1 / z to 3%. The amount of these substances must not be so high that the formation of the austenitic structure in the steel is prevented.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Iron or steel alloys for the production of objects which are suitable for mechanical processing by cutting tools and, in addition to iron and other additives, lead in such amounts - preferably 0.03 to 0.478 and expediently not less than o, io /, - and essentially evenly distributed so that the machining properties of the alloy are improved by cutting tools without impairing the mechanical strength values, according to patent 910309, characterized by an austenitic structure.

2. Steel according to claim i, characterized in that its austenitic structure by a Nickel content from 5 to q40 /, is determined.

3. Steel according to claim i, characterized in that that its austenitic structure is determined by a manganese content of 10 to 20% is.

4. Steel according to claim i and 2, characterized in that it is apart from nickel and / or manganese contains 5 to 28% chromium.

5. Steel according to claim i and 2, characterized characterized in that it contains 1 to 44% nickel, 1 to 20% manganese and 1 to 28% chromium contains, whereby the total content of nickel, chromium and manganese does not exceed 50%.

6. Steel according to claim i to 4, characterized in that it contains 0.05 to 0.50% sulfur. Considered publications German Patent No. 910 309; »Zeitschrift für Metallkunde: <, 1936, pp. 29o to 297; Rapatz, »The stainless steels ;;, 1951, p. 288.