DE973299C

DE973299C - Heat-treated alloyed or unalloyed steels as material for objects with high heat resistance

Info

Publication number: DE973299C
Application number: DEO821D
Authority: DE
Inventors: Alois Dr Legat
Original assignee: Alpine Montan AG
Current assignee: Alpine Montan AG
Priority date: 1940-07-05
Filing date: 1940-07-05
Publication date: 1960-01-14

Description

Es ist bekannt, daß die Dauerstandfestigkeit von Baustählen durch Zusätze bestimmter Legierungsmetalle wie Molybdän, Vanadin oder Wolfram erhöht werden kann. Wenn auch auf diesem Wege praktisch immer der gewünschte technische Erfolg erzielt wird, so bringt die Verwendung der obengenannten Metalle doch eine bedeutendere \^erteuerung des Stahles mit sich.It is known that the fatigue strength of structural steels is increased by the addition of certain alloy metals how molybdenum, vanadium or tungsten can be increased. Even if this is practically always the desired technical one If success is achieved, the use of the above metals brings about a more significant one The price of steel increases with it.

Eine ähnlich günstige Wirkung auf die Warmfestigkeit wird durch eine besondere Wärmebehandlung des Stahles erreicht. Hierbei macht man sich den Umstand zunutze, daß bei Stählen ebenso wie bei allen anderen Metallen eine Kornvergröberung auch immer eine Steigerung der Warmfestigkeit zur Folge hat. Eine solche Kornvergröberung tritt bekanntlich bei einer Glühung der Stähle bei Temperaturen ein, die beträchtlich oberhalb der GOS-Linie des Eisen-Kohlenstoff-Diagramms liegen. Die so erhaltenen Grobkornstähle bewähren sich in allen Fällen, in denen das Werkstück nach der Glühung keiner weiteren Wärmebehandlung mehr unterworfen wird. Wenn dagegen der Stahl vor seiner Verwendung noch vergütet werden muß, wie das beispielsweise bei Ventilen, Ventilfedern, warmfesten Schrauben usw. der Fall ist, so führt die Grobkornglühung zu keinem Erfolg. Denn hierbei bleibt das Grobkorn nicht in seiner ursprünglichen Form erhalten, außerdem neigen diese Stähle zu einer ausgesprochenen körnigen Perlitausbildung. Diese Perlitform wirkt sich auf die Dauerstandfestigkeit des Stahles ungünstig aus.A similarly beneficial effect on the heat resistance is achieved through a special heat treatment of steel achieved. Here one makes use of the fact that with steels As with all other metals, a grain coarsening always increases the Heat resistance has the consequence. As is known, such a coarsening of the grain occurs during annealing of steels at temperatures well above the GOS line of the iron-carbon diagram lie. The coarse grain steels obtained in this way prove themselves in all cases in which the The workpiece is no longer subjected to any further heat treatment after annealing. if on the other hand, the steel still has to be tempered before it can be used, as is the case, for example, with Valves, valve springs, heat-resistant screws, etc. is the case, the coarse-grain annealing leads to no success. Because here the coarse grain does not remain in its original form, in addition, these steels tend to have a distinctly grainy pearlite formation. These The pearlite shape has an unfavorable effect on the fatigue strength of the steel.

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Durch Versuche wurde festgestellt, daß bei der Abschreckung legierter und unlegierter Stähle eine ganz bedeutende Erhöhung der Dauerstandfestigkeit erhalten wird, wenn die Abschreckung nicht, wie bisher üblich, über die Martensitstufe, sondern über die Troostitstufe durchgeführt wird. Der Stahl wird von der Härtetemperatur mit solcher Geschwindigkeit abgekühlt, daß sowohl die Umwandlungstemperatur weitgehend herabgesetzt undExperiments have shown that in the quenching of alloyed and unalloyed steels very significant increase in creep strength is obtained if the deterrent is not as previously usual, is carried out via the martensite stage, but rather via the troostite stage. Of the Steel is cooled from the hardening temperature at such a rate that both the transition temperature largely reduced and

ίο damit der Zementit in äußerst feiner Form ausgeschieden wird, die y-a-Umwandlung aber noch vollständig vor sich geht; der Ar"-Punkt tritt also bei dieser Wärmebehandlung noch nicht in Erscheinung. ίο so that the cementite excreted in an extremely fine form but the y-a conversion is still fully in progress; the Ar "point occurs not yet apparent during this heat treatment.

Je nach der Zusammensetzung des Stahles kann die notwendige Abkühlungsgesehwin'digkeit innerhalb weiter Grenzen schwanken, ihre Höhe läßt sich von Fall zu Fall aus den physikalischen Daten des Stahles oder durch einen einfachen Versuch ermitteln.Depending on the composition of the steel, the cooling speed required can be within further limits fluctuate, their height can be determined from case to case from the physical Determine data of the steel or by a simple experiment.

Mit besonders großer Treffsicherheit werden Verbesserungen der Warmfestigkeit bis über 50% erzielt, wenn die Abschreckung oberhalb der Ar"-Temperatur unterbrochen wird, etwa durch Ablöschen des Stahles in einem Metallbad von entsprechender Temperatur.With a particularly high accuracy, improvements in heat resistance of over 50% achieved when quenching is interrupted above the Ar "temperature, such as by The steel is quenched in a metal bath at a suitable temperature.

Die gemäß der Erfindung behandelten Stähle besitzen neben ihrer hohen Warmfestigkeit noch alle Vorzüge eines Feinkornstahles, wie hohe Zähigkeit und Dauerfestigkeit bei Raumtemperatur. The steels treated according to the invention also have, in addition to their high heat resistance all the advantages of fine-grain steel, such as high toughness and fatigue strength at room temperature.

Das Vergüten hat bekanntlich im allgemeinen den Zweck, durch Härten und Anlassen im Stahl möglichst günstige mechanische Eigenschaften, vor allem ein möglichst günstiges Verhältnis von Streckgrenze zur Zugfestigkeit zu erzielen. Dies ist dann besonders der Fall, wenn die Härtung möglichst reinen Martensit ergibt. Dabei hat sich gezeigt, daß der über Martensit durch Anlassen erhaltene Anlaß-Troostit ein günstigeres Streckgrenzen-Zugfestigkeitsverhältnis liefert als der Abschreck-Troostit,· weshalb es sich als zweckmäßig erwiesen hat, das Abschrecken so einzurichten, daß möglichst wenig Abschreck-Troostit entsteht. Es hat sich nun überraschenderweise ergeben, daß bei der Abschreckung über die Troostitstufe (Abschreck-Troostit) günstigere Dauerstandfestigkeiten erzielt werden als bei üblicher Vergütung über Martensit auf Anlaß-Troostit.As is well known, quenching and tempering generally has the purpose of hardening and tempering the steel Mechanical properties that are as favorable as possible, above all the most favorable possible ratio of Yield point to achieve tensile strength. This is especially the case when hardening results in the purest possible martensite. It has been shown that the over martensite by tempering The tempering troostite obtained provides a more favorable yield point / tensile strength ratio than that Quenching Troostit, which is why it has proven to be useful to set up quenching in such a way that that there is as little quenching troostite as possible. It has now surprisingly turned out that in the case of quenching via the troostite stage (quenching troostite), more favorable creep strengths can be achieved than with the usual tempering using martensite on troostite.

Claims

Patent claims:

1. The use of alloyed or unalloyed steels that extend into the austenite area heated and then cooled at such a rate that the Austenite transformation in the first transformation stage with the formation of troostite and while avoiding the formation of martensite runs as a material for objects with high heat resistance.

2. The use of a steel, whose quenching from the austenite area Temperatures above the Ar "point has been interrupted in a hot bath, so that the austenite transformation in the first transformation stage with the formation of troostite and while avoiding the formation of martensite, as a material for objects with high heat resistance.

Considered publications:

German Patent No. 645451;

Houdremont, Sonderstahlkunde, 1935, p. 21; "Stahl und Eisen", 60, 1940, pp. 710/711;

Transactions of the American Society for Metals, 1940, pp. 211-214 and 218-223;

F. Körb er, The state diagram of iron— Carbon, 1949, p. 11.