DK155053B - Bainithaerdelig, transformationstraeg staallegering med hoej styrke samt fremgangsmaade til fremstilling heraf - Google Patents

Description

i

DK 155053 B

Opfindelsen angår stål legeringer med høj sejhed og styrke samt en fremgangsmåde til fremstilling af genstande med disse egenskaber .

5 Det er kendt at fremstille stållegeringer, som samtidigt har høj sejhed og styrke, ved at anvende større mængder af værdifulde legeringstilsatsmaterialer. På grund af de også af tekniske årsager bestemte fremstillingsomkostninger kan sådanne legeringer i praksis kun anvendes til specielle formål. For-10 ståeligvis er der allerede mange gange gjort forsøg på at fremstille stållegeringer med høj sejhed og styrke på økonomisk hensigtsmæssige måder, men dette har ikke hidtil ført til nogen virkelig tilfredsstillende løsning.

15 Således kendes der f.eks. højtlegerede stålmaterialer med høj styrke og sejhed med f.eks. materialenumrene 1.6357, X 2 Ni Co Mo 18 8 3, 1.6358 og 1.6359. Sådanne stålmaterialer er vanskeligt at deformere, vanskeligt at bearbejde ved hjælp af skærende værktøjer og på grund af de høje priser for legerings-20 bestanddelene også mindre økonomisk hensigtsmæssige. Der kendes også lavtlegerede stålmaterialer, såsom 75 Crl (stål-jern-liste 1975, materiale nummer 1.2003), som imidlertid ikke udviser de ønskede egenskaber med hensyn til høj sejhed og hårdhed .

25

Det er derfor formålet med opfindelsen at tilvejebringe stållegeringer og sådanne genstande, som er billige at fremstille, og selv uafhængigt af tilstedeværelsen af betydelige andele af værdifulde legeringselementer, samtidigt udviser høj sejhed og 30 høj styrke eller besidder ekstrem høj styrke. Således skulle der være mulighed for at fremstille genstande, som anvendes i stor målestok. Det drejer sig f.eks. om boltestål eller inddrivningsbolte af traditionel form til direkte fastgørelse, og som også kan inddrives i bygningsstål med høj styrke.

Dette opnås ved hjælp af bainithærdbare, transformeringstræge stållegeringer med lavt martensitpunkt og genstande, som indeholder sådanne legeringer med 35 2

DK 155053 B

0,57 - 0,75 % C

0,15 - 0,35 % Si 0,70 - 0,85 % Mn

5 max. 0,035 % P

max. 0,035 % S

0,20 - 0,50 % Mo og/eller 0,20 - 1,00 % Cr

Restjern og kendte forureninger, 10 hvilke stållegeringer er ejendommelige ved, at de er blevet underkastet bainithærdningen inden for temperaturområdet fra 5-50°C over martensitpunktet indtil en transformeringsgrad på fra ca. 55-85%.

15

Herved kan der træde 1 del Cr i stedet for hver ene del Mo.

Opfindelsen er baseret på den generelle erkendelse, at stållegeringer og genstande udviser de i og for sig kontrære egen-20 skaber iform af stor sejhed pg høj styrke, når de udsættes for en kun ufuldstændig bainithærdning (varmebehandling), indtil en omdannelse eller transformering i en størrelsesorden på højst ca. 80% inden for temperaturområdet fra 5-50°C over martensitpunktet (den øvre martensitomdanne1sestempe-2 5 ratur).

Martensitpunktet ligger for det meste i området fra ca. 180 til ca. 280°C, og især i området fra ca. 180 til 230°C, og frem for alt i området fra ca. 185 til ca. 210°C. Helt alment 30 bar det vist sig, at det over martensitpunktet værende tempera turområde, inden for hvilket den opfindelsesmæssige ufuldkomne bainithærdning kan gennemføres, er desto smallere, jo højere martensitpunktet er beliggende, og omvendt desto bredere, jo lavere martensitpunktet er beliggende. Fortrinsvis ligger 35 temperaturen for den ufuldkomne bainithærdning under ca. 270- 3

DK 155053 B

280°C og især ved 260°C og derunder. Særlige gunstige virkninger indtræder ved brug af stålmaterialer med martensit-punkter inden for den nedre del af det her nævnte område.

Hvis udgangsstålmaterialerne endnu ikke har den for den ufuld-5 komne bainithærdning nødvendige struktur, skal de naturligvis forbehandles på passende måde, f.eks. ved varmebehandling under dannelsen af en austenitisk struktur.

Transformeringen foretages normalt op til et område'fra ca.

10 55% til ca. 85% i forhold til den dilatomensk målte, maksimale, dvs. udtømmende transformering, idet området fra 75 til 85% og især fra ca. 80% foretrækkes. Transformeringsgraden kan måleteknisk følges på enkel måde ved at udnytte den omstændighed, at bainitomdannelsen er forbundet med en direkte 15 længdeændring. Transformeringskinetikken og dermed endelig transformeringsgraden kan således følges på enkel måde ved den pågældende temperatur ved dilatomeriske målinger på stålprøver. Ved en transformeringsgrad på 80% forstår man som følge heraf 801 af den maksimale længdeændring, der opnås 20 ved fuldstændig bainitisk transformering ved den pågældende temperatur.

Som nævnt i tysk offentliggørelsesskrift nr. 15 58 505 er der tidligere blevet gjort forsøg på bainitisk at forbedre 2 5 legeringer med en anden sammensætning. Herved kunne der imidlertid kun opnås en forbedring af hårdheden og sejheden, hvis der foreligger en langt overvejende, f.eks. 90% eller mere, bainitisk struktur. Heraf kan der ikke sluttes, at der med legeringer med en anden specifik sammensætning kan opnås gode resultater ved at afbryde den bainitiske hærdning før tiden og det oven i købet ved en bainitisk hærdning inden for temperaturområdet fra 5-50°C over martensitpunktet.

Også for denne legering gælder den ovenfor nævnte transforme- 3 5 ringskarakteristik. Især viser også legeringer af denne type de nødvendige fordelagtige egenskaber, når transformeringen foretages inden for martensitdannelsens temperaturområde eller 4

DK 155053 B

inden for et temperaturområde på fra 0-50°C over martensit-punktet og indtil en transformeringsgrad på fra ca. 75 til 85¾ målt ved hjælp af den dilatomerisk bestemte transformerings-kinetik.

5

Stållegeringerne og genstandene ifølge opfindelsen har fortrinsvis en slagsejhed, som målt på ikke med kærv forsynede runde prøver med en diamter på 4,5 mm ligger fra mere end 70 J, fortrinsvis op til 85 J og endog op til 90 J, samt en hård-10 hed på mindst 57 HRC, fortrinsvis 58 HRC og derudover op til f.eks. 60 og 61 HRC.

Opfindelsen angår endvidere en fremgangsmåde til bainithærd-ning af genstande af transformeringstræge, bainithærdbare, 15 især lavt- eller ulegerede stållegeringer med lavt beliggende martensitomdannelsestemperatur og med 0,57 - 0,75% C, 0,15 - 0,35% Si, 0,70 - 0,85% Mn, 20 max. 0,035% P max. 0,035% S, 0,20 - 0,50% Mo og/eller 0,20 - 1,00% Cr restjern og kendte forureninger, hvilken fremgangsmåde er ejendommelig ved, at hærdningen foretages inden for temperaturområdet fra ca. 5-50°C over marten-sitpunktet og afbrydes senest ved en transformeringsgrad på ca. 55-85%, og fortrinsvis på 75-85%, målt i forhold til en 30 dilatomerisk målt maksimal transformering.

Den eventuelle tilstedeværelse af ubetydelige mængder af legeringselementer er ikke udslagsgivende for opfindelsens fordele.

De stål legeringer ifølge opfindelsen, som også kan anvendes 35

DK 155053 B

5 i forbindelse med fremgangsmåden, er tilstrækkeligt transformeringstræge stålmaterialer, som har de forudsætninger, der kræves for en isotermisk bainittransformering, og som så vidt muligt har lavt martensitpunkt. I det autokatalytiske net 5 fra Austin og Rickett udviser disse stalmaterialer normalt et knæk i den ellers retliniet forløbende transformeringskinetik. Der forekommer her åbenbart en udskillelse, som påvirker sejheden i ugunstig retning. Ved hjælp af den foreliggende opfindelse undgås direkte forløb, som muligvis påvirker 10 sejheden i uheldig retning, under tilvejebringelse af legeringer med høj sejhed og høj styrke.

Ved hjælp af stållegeringerne ifølge opfindelsen kan der fremstilles genstande med de fordelagtige egenskaber på kendt 15 måde, især ved kolddeformering. Der kan naturligvis også fremstilles genstande af ikke-forbehandlede stållegeringer med den ovenfor nævnte stofmæssige sammensætning, og derefter kan disse genstande udsættes for den opfindelsesmæssige hærdning ^ ved passende behandling. Den væsentlige fordel ved opfindelsen ligger i denne forbindelse i, at der i modsætning til de tidligere nødvendige højtlegerede stållegeringer nu kan fremstilles produkter, der anvendes i store mængder, på økonomisk, hensigtsmæssig måde. Genstandene ifølge opfindelsen omfatter især fastgørelsesmidler (skruer, søm, bolte, især sætbolte til direkte fastgørelse, nitter, dyvler, dyveldele), værktøjer (såsom bor, boreskafter, skruetrækkere, save, stempler, dorne), maskinelementer (såsom sikringsstifter, fjedre, tallerkenfjedre, ventiler, ventilføringer, stempelringe, aksler, splitter, koblinger, skiver, lameller), militærdele (såsom våbendele, 3 0 panserplader), beslag til bygnings-, skibs-, sports- og møbelformål (såsom kæder, fiskekroge, skikanter), dele til optiske apparater og måleapparater samt halvfabrikata (såsom bånd, tråde, plader, stænger, rør og lignende).

Opfindelsen belyses nedenfor i forbindelse med de efterfølgende eksempler.

35

Claims (5)

10 Eksempel 2 Efter at den samme varmebehandling blev foretaget på direkte anvendelige fastgørelseselementer (søm, bolte) viste genstandene ved en hårdhed på 58 HRC god sejhed og bøjelighed, indtil 15 en vinkel på 90°. Eksempel 3 Til fremstillingen af trækfjedre med høj hårdhed og sejhed 20 og med en diameter på 80 mm og fremstillet af en tråd med en diameter på 4,5 mm blev fjedrene varmebehandlet som ovenfor beskrevet i færdigviklet tilstand. 25 Patentkrav.

1. Bainithærdelig, transformeringstræg stållegering med lavt martensitpunkt og med 30 0,57 - 0,75 % C 0,15 - 0,35 % Si 0,70 - 0,85 % Mn max. 0,035 % P 35 max. 0,035 % S 0,20 - 0,50 % Mo og/eller 0,20 - 1,00 % Cr Restjern og eventuelle forureninger, DK 155053 B kendetegnet ved, at stål legeringen er blevet udsat for bainithærdningen inden for temperaturområdet fra ca. 5-50°C over martens i tpunktet, indtil en transformeringsgrad på fra ca. 55-85%. 5

2. Stållegering ifølge krav 1, kendetegnet ved, at at den har en slagsejhed målt på ukærvede eller kærvfrie runde prøver med en diameter på 4,5 mm på mere end 70 J, fortrinsvis mere end 85 J, og en hårdhed på mindst 57 HRC, for- 10 trinsvis 58 HRC og mere, især 60 HRC.

3. Stållegering ifølge krav 1 eller 2, kendetegnet ved, at den er blevet transformeret til en transformeringsgrad på fra 55-85%, fortrinsvis ca. 80%. 15

4. Fremgangsmåde til baini thærdning af genstande af transformeringstræge, bainithærdbare lavtlegerede stål legeringer med lavt beliggende martensitpunkt og med 0,57 - 0,75 % C 20 0,15 - 0,35 % Si 0,70 - 0,85 % Mn max. 0,035 % P max. 0,035 % S 0,20 - 0,50 % Mo og/eller 25 0,20 - 1,00 % Cr Restjern og eventuelle forureninger, kendetegnet ved, at hærdningen foretages inden for temperaturområdet fra ca.

5-50°C over martensitpunktet og af-30 brydes senest ved en transformeringsgrad på ca. 55-85%, især ca. 75-85% i forhold til en dilatometrisk målt maksimal transformering . 35