EP0255597B1 - Mikrolegierte Stähle - Google Patents

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EP0255597B1
EP0255597B1 EP87109046A EP87109046A EP0255597B1 EP 0255597 B1 EP0255597 B1 EP 0255597B1 EP 87109046 A EP87109046 A EP 87109046A EP 87109046 A EP87109046 A EP 87109046A EP 0255597 B1 EP0255597 B1 EP 0255597B1
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EP
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steels
break
temperatures
joules
grain
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EP0255597A2 (de
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Bernd Dr. Ing. Huchtemann
Serosh Dr. Ing. Engineer
Volker Dipl.-Ing. Schüler
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Thyssen Stahl AG
Original Assignee
Thyssen Edelstahlwerke AG
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/28—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with titanium or zirconium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/14—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing titanium or zirconium

Definitions

  • the invention relates to micro-alloyed pearlitic steels as a material for molded parts, which are preferably obtained by massive forming by forging in a die at high temperatures.
  • the invention has for its object to provide steels which have a high fine grain resistance up to temperatures of 1300 ° C and thus in combination high strength and high toughness in large-scale production.
  • the microalloyed pearlitic steels according to the invention have the following composition: 0.20 to 0.50% C, 0.40 to 1.0% Si, 0.80 to 1.80% Mn, 0.008 to 0.2% S, 0 to 0 , 7% Cr, 0 to 0.1% Al, 0 to 0.04% N, 0.01 to 0.05% Ti, optionally 0 to 0.20% V and or 0 to 0.10% Nb, rest Iron and impurities due to melting, whereby mixed sulfides (manganese, titanium carbonitride, etc.) are excreted on the grain boundaries.
  • the steel can preferably contain up to 0.20% V and / or 0.10% Nb.
  • Such steels can solidify at a solidification rate in the range from 3 to 25 mm / min in such a way that sulfides are separated out in finely divided form between the liquidus and solidus temperatures.
  • the fine distribution This phase is responsible for the high fine grain resistance and the resulting combination of high strength and high toughness (Fig. 1).
  • a steel is preferably selected from the following range: 0.20 to 0.35% C, 0.50 to 0.80% Si, 1.00 to 1.70% Mn, 0.01 to 0.09% S, 0 , 20 to 0.50% Cr, 0.015 to 0.06% Al, 0.015 to 0.030% N, 0.05 to 0.15% V and / or 0.02 to 0.10% Nb, 0.01 to 0 , 04% Ti, remainder iron including impurities due to melting.
  • Steels from the following range are also preferred: 0.35 to 0.45% C, 0.5 to 0.8% Si, 1.0 to 1.7% Mn, 0.01 to 0.09% S, 0, 2 to 0.5% Cr, 0.015 to 0.06% Al, 0.015 to 0.030% N, 0.05 to 0.15% V and / or 0.02 to 0.10% Nb, 0.01 to 0, 04% Ti, remainder iron including melting-related impurities.
  • the steels according to the invention are therefore outstandingly suitable for use in automotive components.

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Heat Treatment Of Steel (AREA)
  • Heat Treatment Of Sheet Steel (AREA)
  • Acyclic And Carbocyclic Compounds In Medicinal Compositions (AREA)
  • Laminated Bodies (AREA)
  • Liquid Crystal Substances (AREA)
  • Heat Treatment Of Articles (AREA)
  • Treatment Of Steel In Its Molten State (AREA)

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf mikrolegierte perlitische Stähle als Werkstoff für Formteile, die vorzugsweise durch Massivumformung durch Schmieden im Gesenk bei hohen Temperaturen erhalten werden.
  • (Prozentangaben im Text sind Masse-%).
  • Aus dem Schrifttum ist die Wirkung einer feinen Dispersion von Titannitriden in geringer Konzentration auf die Beständigkeit gegen Kornwachstum bekannt (C.J. Cuddy, J.C. Raley: "Austenite Grain Coarsening in Microalloyed Steels", Mettallgurgical Trans. A, Vol. 14 A, Oct. 1983, S. 1989 - 1995). Eine großtechnische Nutzung dieser Wirkung ist jedoch kaum möglich, da bei üblichen Erstarrungsgeschwindigkeiten der Temperaturbereich zwischen Liquids- und Solidustemperatur zu langsam durchlaufen wird.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Stähle zu schaffen, die auch bei großtechnischer Erzeugung eine hohe Feinkornbeständigkeit bis zu Temperaturen von 1300°C und damit in Kombination hohe Festigkeit und hohe Zähigkeit aufweisen.
  • Die erfindungsgemäßen mikrolegierten perlitischen Stähle haben folgende Zusammensetzung: 0,20 bis 0,50 % C, 0,40 bis 1,0 % Si, 0,80 bis 1,80 % Mn, 0,008 bis 0,2 % S, 0 bis 0,7 % Cr, 0 bis 0,1 % Al, 0 bis 0,04 % N, 0,01 bis 0,05 % Ti, wahlweise 0 bis 0,20 % V und oder 0 bis 0,10 % Nb,Rest Eisen und erschmelzungsbedingte Verunreinigungen, wobei auf den Korngrenzen Mischsulfide (Mangan-, Titan-karbonitride u.dgl.) ausgeschieden sind. Bevorzugt können bis 0,20 % V und/oder 0,10 % Nb im Stahl enthalten sein.
  • Solche Stähle können bei einer Erstarrungsgeschwindigkeit im Bereich von 3 bis 25 mm/min so erstarren, daß dabei zwischen Liquidus- und Solidustemperatur Sulfide in feinverteilter Form ausgeschieden werden. Die Feinverteilung dieser Phase ist für die hohe Feinkornbeständigkeit und die dadurch bedingte Kombination von hoher Festigkeit und hoher Zähigkeit verantwortlich (Bild 1).
  • Vorzugsweise wird ein Stahl aus folgendem Bereich ausgewählt: 0,20 bis 0,35 % C, 0,50 bis 0,80 % Si, 1,00 bis 1,70 % Mn, 0,01 bis 0,09 % S, 0,20 bis 0,50 % Cr, 0,015 bis 0,06 % Al, 0,015 bis 0,030 % N, 0,05 bis 0,15 % V und/oder 0,02 bis 0,10 % Nb, 0,01 bis 0,04 % Ti, Rest Eisen einschließlich erschmelzungsbedingter Verunreinigungen.
  • Es wurde festgestellt, daß nur Stähle der beanspruchten Zusammensetzung bis zu Verformungstemperaturen oder Glühtemperaturen von 1300°C eine hohe Feinkornbeständigkeit besitzen (s. Bilder 1 und 2). Anhand der in den Tafeln 2 und 3 aufgeführten Beispiele wird deutlich, daß von den Stählen (Zusammensetzung siehe Tafel 1)nur die erfindungsgemäßen Stähle F und G die hervorragende Kombination von hoher Festigkeit und hoher Zähigkeit zeigen. Diese Stähle weisen eine Zugfestigkeit von mindestens 800 N/mm², eine 0,2 %-Dehngrenze von mindestens 550 N/mm² bei Bruchverformbarkeitskennwerten von mindestens 15 % Bruchdehnung (1o = 5 do) und mindestens 45 % Brucheinschnürung auf. Die bei Raumtemperatur an DVM-Proben ermittelten Werte der Kerbschlagarbeit betragen mindestens 35 Joule. Die Vergleichsstähle A bis E ohne Titan haben zwar auch hohe Festigkeit, s. Tafel 2, aber unzureichende Zähigkeit von unter 30 Joule, s. Tafel 3.
  • Bevorzugt werden auch Stähle aus folgendem Bereich: 0,35 bis 0,45 % C, 0,5 bis 0,8 % Si, 1,0 bis 1,7 % Mn, 0,01 bis 0,09 % S, 0,2 bis 0,5 % Cr, 0,015 bis 0,06 % Al, 0,015 bis 0,030 % N, 0,05 bis 0,15 % V und/oder 0,02 bis 0,10 % Nb, 0,01 bis 0,04 % Ti, Rest Eisen einschließlich erschmelzungsbedingter Verunreinigungen.
  • Es wurde festgestellt, daß auch diese Stähle bis zu Verformungstemperaturen oder Glühtemperaturen von 1300°C eine hohe Feinkornbeständigkeit besitzen (s. Bild 3). Anhand der in den Tafeln 4 bis 6 aufgeführten Beispiele (Zusammensetzungen in Tafel 4) wird deutlich, daß nur die erfindungsgemäßen Stähle I und J die hervorragende Kombination von hoher Festigkeit und hoher Zähigkeit aufweisen. Diese Stähle weisen eine Zugfestigkeit von mindestens 850 N/mm², eine 0,2 %-Dehngrenze von mindestens 600 N/mm² bei Bruchverformbarkeitskennwerten von mindestens 12 % Bruchdehnung (1o = 5 do) und mindestens 40 % Brucheinschnürung bei einer Kerbschlagarbeit bei Raumtemperatur von mindestens 30 Joule an DVM-Proben auf. Der Stahl 4 ohne Titan erweist sich dagegen mit Werten unter 22 Joule als nicht ausreichend zäh.
  • Auch diese Kombination von noch höherer Festigkeit bei guter Zähigkeit von mindestens 30 Joule ist bei einem mikrolegierten perlitischen Stahl ungewöhnlich.
  • Die erfindungsgemäßen Stähle sind daher in hervorragender Weise für den Einsatz für Automobil-Bauteile geeignet.
    • Eigenschaften über den gesamten Querschnitt bis zum Kern
  • Abmessungen der Stähle: 50 mm Durchmesser
    Figure imgb0001
    • Eigenschaften über den gesamten Querschnitt bis zum Kern Abmessungen der Stähle: 50 mm Durchmesser
  • Figure imgb0002

Claims (5)

1. Mikrolegierter Baustahl mit hoher Feinkornbeständigkeit bis 1300 °C, bestehend aus
Figure imgb0003
Rest Eisen und erschmalzungsbedingte Verunreinigungen, wobei auf den Korngrenzen Mischsulfide ausgeschieden sind.
2. Stahl nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er Vanadium bis 0,2 % und/oder Niob bis 0,1 % enthält.
3. Stahl nach Anspruch 1 oder 2 mit 0,20 bis 0,35 % C, 0,5 bis 0,8,% Si, 1,0 bis 1,7 % Mn, 0,01 bis 0,09 % S, 0,2 bis 0, 5 % Cr, 0,015 bis 0,06 % Al, 0,015 bis 0,030 % N, 0,05 bis 0,15 % V und/oder 0,02 bis 0,10 % Nb, 0,01 bis 0,04 % Ti, Rest Eisen einschließlich erschmelzungsbedingter Verunreinigungen, der bis zu Verformungstemperaturen oder Glühtemperaturen von 1300 °C eine hohe Feinkornbeständigkeit aufweist und eine Zugfestigkeit von mindestens 800 N/mm², eine 0,2 %-Dehngrenze von mindestens 550 N/mm², eine Bruchdehnung von mindestens 15 % und eine Brucheinschnürung von mindestens 45 % bei einer Kerbschlagarbeit bei Raumtemperatur von mindestens 35 Joule an DVM-Proben erreicht.
4. Stahl nach Anspruch 1 oder 2 mit 0,35 bis 0,45 % C, 0,5 bis 0,8 % Si, 1,0 bis 1,7 % Mn, 0,01 bis 0,09 % S, 0,2 bis 0,5 % Cr, 0,015 bis 0,06 % Al, 0,015 bis 0,030 % N, 0,05 bis 0,15 % V und/oder 0,02 bis 0,10 % Nb, 0,01 bis 0,04 % Ti, Rest Eisen einschlieblich erschmelzungsbedingter Verunreinigungen, der bis zu Verformungstemperaturen oder Glühtemperaturen von 1300 °C eine hohe Feinkornbeständigkeit aufweist und eine Zugfestigkeit von mindestens 850 N/mm², eine 0,2 %-Dehngrenze von mindestens 600 N/mm², eine Bruchdehnung von mindestens 12 % und eine Brucheinschnürung von mindestens 40 % bei einer Kerbschlagarbeit bei Raumtemperatur von mindestens 25 Joule an DVM-Proben erreicht.
5. Stähle der Ansprüche 1 bis 4 für die Verwendung als Bauteile im Automobilbau
EP87109046A 1986-07-05 1987-06-24 Mikrolegierte Stähle Expired - Lifetime EP0255597B1 (de)

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DE3719569 1987-06-12
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EP0255597A3 EP0255597A3 (en) 1989-01-11
EP0255597B1 true EP0255597B1 (de) 1991-12-18

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KR (1) KR880003023A (de)
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