EP0493306A1 - Heat treatable steel, containing no graphite - Google Patents

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EP0493306A1
EP0493306A1 EP91710053A EP91710053A EP0493306A1 EP 0493306 A1 EP0493306 A1 EP 0493306A1 EP 91710053 A EP91710053 A EP 91710053A EP 91710053 A EP91710053 A EP 91710053A EP 0493306 A1 EP0493306 A1 EP 0493306A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
graphite
steels
steel
tellurium
cementite
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP91710053A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Cestmir Dr.-Ing. Lang
Helmut Weise
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Thyssen Stahl AG
Original Assignee
Thyssen Stahl AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Thyssen Stahl AG filed Critical Thyssen Stahl AG
Publication of EP0493306A1 publication Critical patent/EP0493306A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/60Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing lead, selenium, tellurium, or antimony, or more than 0.04% by weight of sulfur

Definitions

  • the invention relates to a graphite-free hypereutectoid tempering steel.
  • steels with a carbon content of more than 0.80% are referred to as hypereutectoid steels.
  • Their structure consists of cementite and pearlite.
  • Heat treatable hypereutectoid steels with carbon contents from 0.9 to 1.3%, manganese contents from 0.30 to 0.90% and silicon contents from max. 0.4% and sulfur and phosphorus contents up to max. 0.035% is processed in the form of sheet metal, strip or wire both in the hot-rolled state and after cold rolling to a large extent by cold forming such as bending, folding, straightening, winding, punching and deep drawing.
  • the preliminary products produced by hot rolling these steels have a pearlitic structure with embedded cementite due to the high carbon contents, the pearlite being lamellar. Good cold formability, in particular good workability by punching, can only be achieved with these steels if the strength is significantly reduced.
  • the graphite can also occasionally be used to cool the primary material, e.g. B. slabs, blocks or hot strip and wire rod arise.
  • a direct consequence of graphite formation is a reduction in strength and an improvement in cold formability, which can be used advantageously for many purposes (DE-PS 3934073).
  • silicon has the greatest graphite-promoting effect. It causes an increase in the Ac1 temperature and a decrease in the stability of the cementite. The increase in the Ac1 temperature accelerates the carbon diffusion to the graphite nuclei, and the low cementite stability is reflected in a rapid course of the cementite / graphite conversion. For this reason, very low silicon contents must be aimed for. However, since silicon, like aluminum, is required to calm the steel, the silicon content cannot be reduced below 0.15%.
  • the manganese content counteracts graphite formation by stabilizing the cementite. It lowers the Ac1 temperature and at the same time the carbon activity by dissolving in the cementite.
  • An increase in the manganese content stands in the way of its strong effect on the gamma-alpha conversion. As the manganese content increases, the conversion range is shifted to lower temperatures, which in the case of steels over 1% Mn leads to a tendency to form bainite when cooling after hot rolling.
  • the manganese-rich steels After soft annealing, the manganese-rich steels have a finer distribution of the molded-in cementite, which is associated with an undesirable increase in strength. It is believed that the annealed steels show a yield strength increase of 50 N / mm2 per 1% Mn.
  • chromium is probably the best known measure to increase the resistance to graphite formation. Chromium, as a strong carbide former, also accumulates in the cementite and stabilizes it. This reduces the driving force of graphitization. There are also limits to the alloying of chromium in carbon steels. The soft annealed steels show an increase in yield strength of around 200 N / mm2 per 1% Cr, which results from an increased tendency of these steels to form bainite during cooling. In order to increase the resistance of a steel with graphitization above 0.9% C, a minimum content of 0.15% Cr must be ensured.
  • Tellurium was first used as an alloying element in steel in the 1970s.
  • DE-PS 2951812 describes a free-cutting steel containing tellurium with 0.002 to 0.1% tellurium.
  • the task of the tellurium is to change the shape of the sulfidic inclusions and thus to increase the machinability of the steel.
  • Free-cutting steel has carbon contents of up to 0.6% and sulfur contents of between 0.04 and 0.4% and chromium contents of 0.10 to 0.30%.
  • the influence of tellurium on graphite formation was not discussed in this document.
  • Another easily machinable steel with tellurium, which still contains a small amount of calcium, has been described in DE-PS 2824803.
  • a steel can be derived from DE-PS 3721641 (claims 7 and 8) with 0.32 to 0.9% C, 0.20 to 1.50% Mn, up to 2.0% Si, up to 0.15% Al , up to 3.5% Cr, up to 0.05% S, up to 0.05% P, up to 0.02% N, up to 3.5% Ni, up to 0.5% Mo, up to 0.005% Te.
  • Table 1 also contains a steel DI with 0.44% C, 0.68% Mn, 0.25% Si, 0.016% P, 0.005% S, 0.0042% N, 0.012% Al, 1.05% Cr, 0.014% Ni, 0.003% Mo and 0.002% Te.
  • the tellurium addition is only intended to influence the sulfide shape, while the Cr, Ni and Mo additions are said to increase hardenability.
  • the invention is based on the object of proposing temperable hypereutectoid steels with carbon contents between 0.91 and 1.3%, in the manufacture and further processing of which no graphite formation occurs either before or after soft annealing.
  • a steel composition according to claim 1 In this new steel composition, the manganese content is reduced to a max. In order to avoid an undesirable increase in strength and the associated reduction in cold formability. 0.80% and the chrome content to max. 0.30% limited. Aluminum levels of up to 0.010% and silicon levels of up to 0.30% are permitted for complete reassurance in steel. Surprisingly, it was found that adding tellurium in the range of 0.0015 to 0.1% strongly inhibits the tendency to form graphite if the tellurium to sulfur ratio is greater than 0.20. However, it was found that the tellurium only works if the graphite-promoting elements silicon and aluminum are kept at the specified low level and the manganese and chromium contents the aforementioned maximum values of 0.80% and 0.30%, respectively. do not exceed.
  • Claim 2 shows that with a restricted carbon content of 0.91 to 1.1% and an adapted sulfur value of max. 0.020% of the tellurium content is preferably 0.0020 to 0.0060%, while according to claim 3 with a restricted carbon content of 0.91 to 1.1% and an adjusted sulfur content of max. 0.010% of the tellurium content is preferably 0.0020 to 0.0040%, the ratio of tellurium in each case to sulfur is greater than 0.20.
  • the steel can also be alloyed with vanadium, titanium, zirconium and boron, vanadium and boron serving to increase the hardenability and titanium and zirconium for nitrogen setting and sulfide shape influencing.
  • the steel may also be treated with at least 0.001% calcium to form sulfide inclusions.
  • Table 1 contains an overview of the steel compositions.
  • the steels listed under A to J were melted using the oxygen inflation process and used for hot and cold rolled soft annealed products such as strip and wire.
  • Steels B, D, G and I fall under the invention.
  • Steels C, E, H and J are not covered by the invention since they have no tellurium.
  • Steels A and F are not covered by the invention because they have a too low Te / S ratio.
  • Table 2 shows an overview of the graphite surface area after soft annealing with a residence time of 50 h in the temperature range between 620 and 680 ° C. It is clear from this that the steels covered by the invention have no graphite. The comparison in Table 2 shows that graphite formation can only be avoided with the steel composition according to the invention.
  • Steel J which was protected against graphitization by a high manganese and chromium content, remains graphite-free. However, the steel J has a high strength because of a cementite distribution that is too fine and is therefore not suitable for further processing by cold forming, in particular by stamping.

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
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Abstract

The invention relates to a graphite-free, hyper-eutectoid heat-treatable steel with (in % by mass) 0.91 to 1.30% of C 0.20 to 0.80% of Mn up to 0.30% of Si up to 0.01% of Al 0.10 to 0.30% of Cr up to 0.040% of S up to 0.040% of P up to 0.020% of N not more than 0.1% of Ni not more than 0.1% of Mo 0.0015 to 0.1% of Te, the remainder being iron and unavoidable impurities, the tellurium/sulphur ratio being greater than 0.20.

Description

Die Erfindung betrifft einen grafitfreien übereutektoiden Vergütungsstahl. Als übereutektoide Stähle werden nach dem Eisenkohlenstoff-Diagramm solche Stähle bezeichnet, die Kohlenstoffgehalte von mehr als 0,80 % aufweisen. Ihr Gefüge besteht aus Zementit und Perlit.The invention relates to a graphite-free hypereutectoid tempering steel. According to the iron-carbon diagram, steels with a carbon content of more than 0.80% are referred to as hypereutectoid steels. Their structure consists of cementite and pearlite.

Vergütbare übereutektoide Stähle mit Kohlenstoffgehalten von 0,9 bis 1,3 %, Mangangehalten von 0,30 bis 0,90 % sowie Siliziumgehalten von max. 0,4 % und Schwefel- und Phosphorgehalten bis max. 0,035 % werden in Form von Blech, Band oder Draht sowohl im warmgewalzten Zustand als auch nach dem Kaltwalzen in großem Umfang durch Kaltumformen wie Biegen, Abkanten, Richten, Wickeln, Stanzen und Tiefziehen weiterverarbeitet. Die durch Warmwalzen dieser Stähle hergestellten Vorprodukte weisen aufgrund der hohen Kohlenstoffgehalte ein perlitisches Gefüge mit eingelagertem Zementit auf, wobei der Perlit lamellar ausgebildet ist. Eine gute Kaltumformbarkeit, insbesondere eine gute Verarbeitbarkeit durch Stanzen, kann bei diesen Stählen nur dann erreicht werden, wenn die Festigkeit deutlich abgesenkt wird. Dies geschieht durch eine mehrstündige Weichglühung im Temperaturbereich zwischen 650 und 730 °C. Dabei wird der lamellare perlitische Zementit in eine kugelige Form überführt. Die Festigkeit wird um so mehr abgesenkt je größer die Teilchen des eingeformten Zementits werden. An den erzeugten Fertigteilen aus diesen Stählen wird dann eine Vergütungsbehandlung zur Einstellung der geforderten Festigkeits- und Härtewerte vorgenommen. Diese Stähle weisen nach dem Härten und Anlassen aufgrund ihres hohen Anteils an kugeligem Zementit eine hohe Verschleißfestgkeit auf.Heat treatable hypereutectoid steels with carbon contents from 0.9 to 1.3%, manganese contents from 0.30 to 0.90% and silicon contents from max. 0.4% and sulfur and phosphorus contents up to max. 0.035% is processed in the form of sheet metal, strip or wire both in the hot-rolled state and after cold rolling to a large extent by cold forming such as bending, folding, straightening, winding, punching and deep drawing. The preliminary products produced by hot rolling these steels have a pearlitic structure with embedded cementite due to the high carbon contents, the pearlite being lamellar. Good cold formability, in particular good workability by punching, can only be achieved with these steels if the strength is significantly reduced. This is done by soft annealing for several hours in the temperature range between 650 and 730 ° C. The lamellar pearlitic cementite is converted into a spherical shape. The larger the particles of the molded cementite become, the lower the strength. A tempering treatment is then carried out on the finished parts produced from these steels to set the required strength and hardness values. After hardening and tempering, these steels have a high wear resistance due to their high proportion of spherical cementite.

Aus dem Fachbuch von L. E. Samuels "Optical Microscopy of Carbon Steels", American Society of Metals, 1980, Seiten 225 bis 246, insbesondere Seiten 231 und 245, ist bekannt, daß in übereutektoiden Stählen Grafit entstehen kann. Meistens geschieht das beim Weichglühen. Dabei tritt die Grafitbildung am stärksten im Temperaturbereich von 620 bis 680 °C auf. In diesem Temperaturbereich ist, wie aus dem vorgenannten Fachbuch hervorgeht, die Geschwindigkeit für die Grafitbildung maximal.From the specialist book by L. E. Samuels "Optical Microscopy of Carbon Steels", American Society of Metals, 1980, pages 225 to 246, in particular pages 231 and 245, it is known that graphite can be formed in hypereutectoid steels. This usually happens with soft annealing. The graphite formation occurs most strongly in the temperature range from 620 to 680 ° C. In this temperature range, as can be seen from the aforementioned specialist book, the speed for graphite formation is maximum.

Der Grafit kann vereinzelt auch bei der Abkühlung des Vormaterials, z. B. Brammen, Blöcke oder Warmband und Walzdraht, entstehen. Eine direkte Folge der Grafitbildung ist die Absenkung der Festigkeit sowie eine Verbesserung der Kaltumformbarkeit, was für viele Verwendungszwecke vorteilhaft genutzt werden kann (DE-PS 3934073).The graphite can also occasionally be used to cool the primary material, e.g. B. slabs, blocks or hot strip and wire rod arise. A direct consequence of graphite formation is a reduction in strength and an improvement in cold formability, which can be used advantageously for many purposes (DE-PS 3934073).

Die Grafitbildung in übereutektoiden Stählen bringt jedoch einen Nachteil mit sich. Zu seiner Auflösung vor dem Härten werden angehobene Austenitisierungstemperaturen von 850 °C und höher und Zeiten von mindestens 10 Min. benötigt. Dies bedeutet einen erhöhten Energieaufwand sowie eine Verringerung der Betriebsleistung der Härteöfen. Ferner ist aufgrund der höheren Austenitisierungstemperatur mit einer stärkeren Verzunderung der erzeugten Vorprodukte zu rechnen. Beiniedrigeren Austenitisierungstemperaturen wird bei unvollständiger Auflösung des Grafits eine Absenkung der Härtewerte nach dem Härten bewirkt. Der unvollständig aufgelöste weiche Grafit kann außerdem an Fertigteilen, wie Messern und Rasierklingen eine verringerte Verschleißfestigkeit bewirken, die zu größeren Materialausfällen führen kann. Zur Herabsetzung der Anfälligkeit von Stählen zur Grafitbildung ist es aus "Journal of the Iron and Steel Institute", 203 (1965), Seiten 146 bis 151 bekannt, daß zu diesem Zweck sowohl der Aluminium- als auch der Siliziumgehalt sehr niedrig gehalten werden muß. Bei der Keimbildung des Grafits spielt Aluminium eine große Rolle. Als potentielle Keime für die Grafitbildung dienen sowohl Al₂O₃ als auch AlN. Die Aluminiumoxide bilden sich bereits bei der Erstarrung der Schmelze und bleiben von dem Warmumformprozeß weitgehend unbeeinflußt. Aluminiumnitrid scheidet sich entweder bei der Abkühlung von der Walztemperatur oder während einer Glühung im Temperaturbereich von 620 bis 680 °C noch vor dem Grafit aus und begünstigt dabei die Zementit/Grafit-Umwandlung. Aus diesem Grunde ist es notwendig, den Aluminiumgehalt unter 0,010 % einzustellen. Aluminiumgehalte unter 0,005 % lassen sich bei voll beruhigten Stählen nur schwierig sicherstellen.However, graphite formation in hypereutectoid steels has a disadvantage. Elevated austenitizing temperatures of 850 ° C and higher and times of at least 10 minutes are required to dissolve it before hardening. This means increased energy consumption and a reduction in the operating performance of the hardening furnaces. Furthermore, due to the higher austenitizing temperature, a stronger scaling of the preliminary products produced can be expected. At lower austenitization temperatures, if the graphite dissolves incompletely, the hardness values are reduced after hardening. The incompletely dissolved soft graphite can also result in reduced wear resistance on finished parts such as knives and razor blades, which can lead to major material failures. To reduce the susceptibility of steels to graphite formation, it is known from "Journal of the Iron and Steel Institute", 203 (1965), pages 146 to 151 that for this purpose both the aluminum and the silicon content have to be kept very low. Aluminum plays a major role in the nucleation of graphite. Both Al₂O₃ and AlN serve as potential nuclei for graphite formation. The aluminum oxides are already forming during the solidification of the melt and remain largely unaffected by the hot forming process. Aluminum nitride separates before the graphite either during cooling from the rolling temperature or during annealing in the temperature range from 620 to 680 ° C, thereby favoring the cementite / graphite conversion. For this reason it is necessary to set the aluminum content below 0.010%. Aluminum levels below 0.005% are difficult to ensure with fully calmed steels.

Silizium hat neben Aluminium die größte grafitfördernde Wirkung. Es bewirkt einen Anstieg der Ac1-Temperatur sowie eine Verminderung der Stabilität des Zementits. Die Erhöhung der Ac1-Temperatur beschleunigt die Kohlenstoffdiffusion zu den Grafitkeimen, und die geringe Zementitstabilität spiegelt sich in einem raschen Ablauf der Zementit/Grafit-Umwandlung wieder. Aus diesem Grunde müssen sehr niedrige Siliziumgehalte angestrebt werden. Da jedoch Silizium wie Aluminium zur Beruhigung des Stahls benötigt wird, kann der Siliziumgehalt nicht unter 0,15 % abgesenkt werden.In addition to aluminum, silicon has the greatest graphite-promoting effect. It causes an increase in the Ac1 temperature and a decrease in the stability of the cementite. The increase in the Ac1 temperature accelerates the carbon diffusion to the graphite nuclei, and the low cementite stability is reflected in a rapid course of the cementite / graphite conversion. For this reason, very low silicon contents must be aimed for. However, since silicon, like aluminum, is required to calm the steel, the silicon content cannot be reduced below 0.15%.

Im Gegensatz zu Aluminium und Silizium wirkt der Mangangehalt der Grafitbildung entgegen, indem er den Zementit stabilisiert. Er senkt die Ac1-Temperatur und gleichzeitig auch die Kohlenstoffaktivität, indem er sich im Zementit löst. Einer Erhöhung des Mangangehaltes steht dessen starke Wirkung auf die Gamma-Alpha-Umwandlung entgegen. Mit steigendem Mangangehalt wird der Umwandlungsbereich zu tieferen Temperaturen verschoben, was bei Stählen über 1 % Mn eine Neigung zur Bainitbildung bei der Abkühlung nach dem Warmwalzen zur Folge hat. Nach dem Weichglühen weisen die manganreichen Stähle eine feinere Verteilung des eingeformten Zementits auf, die mit einer unerwünschten Erhöhung der Festigkeit verbunden ist. Man geht davon aus, daß die weichgeglühten Stähle einen Streckgrenzenanstieg von 50 N/mm² je 1 % Mn zeigen.In contrast to aluminum and silicon, the manganese content counteracts graphite formation by stabilizing the cementite. It lowers the Ac1 temperature and at the same time the carbon activity by dissolving in the cementite. An increase in the manganese content stands in the way of its strong effect on the gamma-alpha conversion. As the manganese content increases, the conversion range is shifted to lower temperatures, which in the case of steels over 1% Mn leads to a tendency to form bainite when cooling after hot rolling. After soft annealing, the manganese-rich steels have a finer distribution of the molded-in cementite, which is associated with an undesirable increase in strength. It is believed that the annealed steels show a yield strength increase of 50 N / mm² per 1% Mn.

Neben einer Erhöhung des Mangangehaltes ist das Zulegieren von Chrom die wohl bekannteste Maßnahme zur Erhöhung des Widerstandes gegen Grafitbildung. Auch Chrom als starker Carbidbildner reichert sich im Zementit an und stabilisiert ihn. Dadurch wird die Triebkraft der Grafitisierung herabgesetzt. Auch dem Zulegieren von Chrom sind in Kohlenstoffstählen Grenzen gesetzt. Die weichgeglühten Stähle zeigen einen Streckgrenzenanstieg von rund 200 N/mm² je 1 % Cr, die aus einer erhöhten Neigung dieser Stahle zur Bainitbildung beim Abkühlen resultiert. Um den Widerstand eines Stahls mit über 0,9 % C gegen Grafitisierung anzuheben, muß ein Mindestgehalt von 0,15 % Cr sichergestellt werden.In addition to increasing the manganese content, the addition of chromium is probably the best known measure to increase the resistance to graphite formation. Chromium, as a strong carbide former, also accumulates in the cementite and stabilizes it. This reduces the driving force of graphitization. There are also limits to the alloying of chromium in carbon steels. The soft annealed steels show an increase in yield strength of around 200 N / mm² per 1% Cr, which results from an increased tendency of these steels to form bainite during cooling. In order to increase the resistance of a steel with graphitization above 0.9% C, a minimum content of 0.15% Cr must be ensured.

In "The Iron Age", August 1950, Seiten 64 bis 68 wird erwähnt, daß Tellur in Gußeisen als ein starker Carbidstabilisierer eingestuft wird. Die Wirksamkeit von Tellur in Stählen wurde jedoch nicht überprüft, da offensichtlich angenommen wurde, daß es sich bei hohen Temperaturen verflüchtigt.In "The Iron Age", August 1950, pages 64 to 68, it is mentioned that tellurium in cast iron is classified as a strong carbide stabilizer. However, the effectiveness of tellurium in steels has not been checked, since it was apparently assumed that it volatilizes at high temperatures.

In den 70-er Jahren wurde zum ersten Mal Tellur als Legierungselement im Stahl eingesetzt. So wird in der DE-PS 2951812 ein tellurhaltiger Automatenstahl mit 0,002 bis 0,1 % Tellur beschrieben. Die Aufgabe des Tellurs ist es, die Form der sulfidischen Einschlüsse zu verändern und damit die Bearbeitbarkeit des Stahls zu erhöhen. Der Automatenstahl weist Kohlenstoffgehalte bis 0,6 % und Schwefelgehalte zwischen 0,04 und 0,4 % sowie Chromgehalte von 0,10 bis 0,30 % auf. Der Einfluß von Tellur auf die Grafitbildung wurde in dieser Schrift nicht erörtert. Ein anderer gut zerspanbarer Stahl mit Tellur, der noch einen geringen Zusatz von Kalzium enthält, ist in der DE-PS 2824803 beschrieben worden.Tellurium was first used as an alloying element in steel in the 1970s. DE-PS 2951812 describes a free-cutting steel containing tellurium with 0.002 to 0.1% tellurium. The task of the tellurium is to change the shape of the sulfidic inclusions and thus to increase the machinability of the steel. Free-cutting steel has carbon contents of up to 0.6% and sulfur contents of between 0.04 and 0.4% and chromium contents of 0.10 to 0.30%. The influence of tellurium on graphite formation was not discussed in this document. Another easily machinable steel with tellurium, which still contains a small amount of calcium, has been described in DE-PS 2824803.

Aus der De-PS 3721641 (Ansprüche 7 und 8) ist ein Stahl herleitbar mit 0,32 bis 0,9 % C, 0,20 bis 1,50 % Mn, bis 2,0 % Si, bis 0,15 % Al, bis 3,5 % Cr, bis 0,05 % S, bis 0,05 % P, bis 0,02 % N, bis 3,5 % Ni, bis 0,5 % Mo, bis 0,005 % Te. Ferner ist in Tafel 1 ein Stahl D-I enthalten mit 0,44 % C, 0,68 % Mn, 0,25 % Si, 0,016 % P, 0,005 % S, 0,0042 % N, 0,012 % Al, 1,05 % Cr, 0,014 % Ni, 0,003 % Mo und 0,002 % Te. Bei diesen Stählen, die nicht übereutektoid sind, soll der Tellur-Zusatz ausschließlich der Sulfidformbeeinflussung dienen, während die Cr-, Ni- und Mo- Zusätze die Härtbarkeit erhöhen sollen.A steel can be derived from DE-PS 3721641 (claims 7 and 8) with 0.32 to 0.9% C, 0.20 to 1.50% Mn, up to 2.0% Si, up to 0.15% Al , up to 3.5% Cr, up to 0.05% S, up to 0.05% P, up to 0.02% N, up to 3.5% Ni, up to 0.5% Mo, up to 0.005% Te. Table 1 also contains a steel DI with 0.44% C, 0.68% Mn, 0.25% Si, 0.016% P, 0.005% S, 0.0042% N, 0.012% Al, 1.05% Cr, 0.014% Ni, 0.003% Mo and 0.002% Te. In the case of these steels, which are not hypereutectoid, the tellurium addition is only intended to influence the sulfide shape, while the Cr, Ni and Mo additions are said to increase hardenability.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, vergütbare übereutektoide Stähle mit Kohlenstoffgehalten zwischen 0,91 und 1,3 % vorzuschlagen, bei deren Herstellung und Weiterverarbeitung, sowohl vor als auch nach dem Weichglühen im wesentlichen keine Grafitbildung auftritt.The invention is based on the object of proposing temperable hypereutectoid steels with carbon contents between 0.91 and 1.3%, in the manufacture and further processing of which no graphite formation occurs either before or after soft annealing.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Stahlzusammensetzung gemäß Anspruch 1 gelöst. In dieser neuen Stahlzusammensetzung wird wegen Vermeidung einer unerwünschten Festigkeitserhöhung und damit verbundener Herabsetzung der Kaltumformbarkeit der Mangangehalt auf max. 0,80 % und der Chromgehalt auf max. 0,30 % begrenzt. Aus Gründen einer vollständigen Stahlberuhigung werden Aluminiumgehalte bis 0,010 % sowie Siliziumgehalte bis 0,30 % zugelassen. Überraschenderweise wurde festgestellt, daß eine Zugabe von Tellur im Bereich von 0,0015 bis 0,1 % die Neigung zur Grafitbildung stark hemmt, wenn das Verhältnis Tellur zu Schwefel größer als 0,20 ist. Es wurde jedoch festgestellt, daß die Wirkung des Tellurs nur dann eintritt, wenn die grafitfördernden Elemente Silizium und Aluminium auf dem angegebenen niedrigen Niveau gehalten werden und die Mangan- und Chromgehalte die vorstehend genannten maximalen Werte von 0,80 % bzw. 0,30 % nicht überschreiten.This object is achieved according to the invention by a steel composition according to claim 1. In this new steel composition, the manganese content is reduced to a max. In order to avoid an undesirable increase in strength and the associated reduction in cold formability. 0.80% and the chrome content to max. 0.30% limited. Aluminum levels of up to 0.010% and silicon levels of up to 0.30% are permitted for complete reassurance in steel. Surprisingly, it was found that adding tellurium in the range of 0.0015 to 0.1% strongly inhibits the tendency to form graphite if the tellurium to sulfur ratio is greater than 0.20. However, it was found that the tellurium only works if the graphite-promoting elements silicon and aluminum are kept at the specified low level and the manganese and chromium contents the aforementioned maximum values of 0.80% and 0.30%, respectively. do not exceed.

Bevorzugte Analysenbereiche ergeben sich aus den Unteransprüchen So zeigt Anspruch 2, daß bei einem eingeschränkten Kohlenstoffgehalt von 0,91 bis 1,1 % und einem angepaßten Schwefelwert von max. 0,020 % der Tellurgehalt bevorzugt bei 0,0020 bis 0,0060 % liegt, während gemäß Anspruch 3 bei einem eingeschränkten Kohlenstoffgehalt von 0,91 bis 1,1 % und einem angepaßten Schwefelgehalt von max. 0,010 % der Tellurgehalt bevorzugt bei 0,0020 bis 0,0040 % liegt, wobei jeweils das Verhältnis Tellur zu Schwefel größer als 0,20 ist.Preferred analysis areas result from the subclaims. Claim 2 shows that with a restricted carbon content of 0.91 to 1.1% and an adapted sulfur value of max. 0.020% of the tellurium content is preferably 0.0020 to 0.0060%, while according to claim 3 with a restricted carbon content of 0.91 to 1.1% and an adjusted sulfur content of max. 0.010% of the tellurium content is preferably 0.0020 to 0.0040%, the ratio of tellurium in each case to sulfur is greater than 0.20.

Nach Anspruch 4 kann der Stahl zusätzlich mit Vanadium, Titan, Zirkonium und Bor legiert werden, wobei Vanadium und Bor zur Erhöhung der Härtbarkeit und Titan und Zirkonium zur Stickstoffabbindung und Sulfidformbeeinflussung dienen. Der Stahl kann ferner zur Einformung von sulfidischen Einschlüssen mit mindestens 0,001 % Kalzium behandelt sein.According to claim 4, the steel can also be alloyed with vanadium, titanium, zirconium and boron, vanadium and boron serving to increase the hardenability and titanium and zirconium for nitrogen setting and sulfide shape influencing. The steel may also be treated with at least 0.001% calcium to form sulfide inclusions.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Tafel 1 enthält die Übersicht der Stahlzusammensetzungen. Die unter A bis J aufgeführten Stähle wurden nach dem Sauerstoffaufblasverfahren erschmolzen und für warm- und kaltgewalzte weichgeglühte Produkte, wie Band und Draht, eingesetzt. Die Stähle B, D, G und I fallen unter die Erfindung. Die Stähle C, E, H und J fallen nicht unter die Erfindung, da sie kein Tellur aufweisen. Die Stähle A und F fallen nicht unter die Erfindung, da sie ein zu niedriges Te/S-Verhältnis haben.The invention is explained in more detail below on the basis of exemplary embodiments. Table 1 contains an overview of the steel compositions. The steels listed under A to J were melted using the oxygen inflation process and used for hot and cold rolled soft annealed products such as strip and wire. Steels B, D, G and I fall under the invention. Steels C, E, H and J are not covered by the invention since they have no tellurium. Steels A and F are not covered by the invention because they have a too low Te / S ratio.

Tafel 2 zeigt eine Übersicht des Grafitflächenanteils nach einer Weichglühung mit einer Verweilzeit von 50 h im Temperaturbereich zwischen 620 und 680 °C. Hieraus wird deutlich, daß die unter die Erfindung fallenden Stähle keinen Grafit aufweisen. Die Gegenüberstellung in Tafel 2 zeigt, daß nur mit der erfindungsgemäßen Stahlzusammensetzung eine Grafitbildung sicher vermieden werden kann. Zwar bleibt auch der Stahl J, der durch einen hohen Mangan- und Chromgehalt gegen die Grafitisierung geschützt wurde, grafitfrei. Jedoch weist der Stahl J wegen einer zu feinen Zementitverteilung eine hohe Festigkeit auf und eignet sich daher nicht für eine Weiterverarbeitung durch Kaltumformen, insbesondere durch Stanzen.

Figure imgb0001
Figure imgb0002
Table 2 shows an overview of the graphite surface area after soft annealing with a residence time of 50 h in the temperature range between 620 and 680 ° C. It is clear from this that the steels covered by the invention have no graphite. The comparison in Table 2 shows that graphite formation can only be avoided with the steel composition according to the invention. Steel J, which was protected against graphitization by a high manganese and chromium content, remains graphite-free. However, the steel J has a high strength because of a cementite distribution that is too fine and is therefore not suitable for further processing by cold forming, in particular by stamping.
Figure imgb0001
Figure imgb0002

Claims (5)

Grafitfreier übereutektoider Vergütungsstahl mit (in Masse-%) 0,91   bis 1,30 % C 0,20   bis 0,80 % Mn
bis 0,30 % Si
bis 0,01 % Al
0,10   bis 0,30 % Cr
bis 0,040 % S
bis 0,040 % P
bis 0,020 % N
höchstens 0,1 % Ni
höchstens 0,1 % Mo
0,0015   bis 0,1 % Te Rest Eisen und unvermeidbare Verunreinigungen, wobei das Verhältnis von Tellur zu Schwefel größer als 0,20 beträgt.
Graphite-free hypereutectoid hardened and tempered steel with (in mass%) 0.91 to 1.30% C 0.20 to 0.80% Mn
up to 0.30% Si
up to 0.01% Al
0.10 to 0.30% Cr
up to 0.040% S
up to 0.040% P
up to 0.020% N
at most 0.1% Ni
at most 0.1% Mo
0.0015 to 0.1% Te Balance iron and unavoidable impurities, the ratio of tellurium to sulfur is greater than 0.20.
Stahl nach Anspruch 1, mit (in masse-%) 0,91   bis 1,10 % C 0,20   bis 0,80 % Mn
bis 0,30 % Si
bis 0,010 % Al
0,10   bis 0,30 % Cr
bis 0,020 % S
bis 0,040 % P
bis 0,014 % N
höchstens 0,05 % Ni
höchstens 0,03 % Mo
0,002   bis 0,006 % Te Rest Eisen und unvermeidbare Verunreinigungen.
Steel according to claim 1, with (in mass%) 0.91 to 1.10% C 0.20 to 0.80% Mn
up to 0.30% Si
up to 0.010% Al
0.10 to 0.30% Cr
up to 0.020% S
up to 0.040% P
up to 0.014% N
at most 0.05% Ni
at most 0.03% Mo
0.002 to 0.006% Te Balance iron and unavoidable impurities.
Stahl nach Anspruch 1 mit (in Masse-%) 0,91   bis 1,10 % C 0,20   bis 0,80 % Mn
bis 0,30 % Si
bis 0,010 % Al
0,10   bis 0,30 % Cr
bis 0,010 % S
bis 0,040 % P
bis 0,014 % N
höchstens 0,05 % Ni
höchstens 0,03 % Mo
0,002   bis 0,004 % Te Rest Eisen und unvermeidbare Verunreinigungen.
Steel according to claim 1 with (in mass%) 0.91 to 1.10% C 0.20 to 0.80% Mn
up to 0.30% Si
up to 0.010% Al
0.10 to 0.30% Cr
up to 0.010% S
up to 0.040% P
up to 0.014% N
at most 0.05% Ni
at most 0.03% Mo
0.002 to 0.004% Te Balance iron and unavoidable impurities.
Stahl nach einem der Ansprüche 1 bis 3, der zusätzlich folgende Elemente (in Masse-%) enthält: bis   0,10 % V bis   0,04 % Ti bis   0,15 % Zr bis   0,01 % B. Steel according to one of claims 1 to 3, which additionally contains the following elements (in mass%): up to 0.10% V up to 0.04% Ti up to 0.15% Zr up to 0.01% B. Stahl nach einem der Ansprüche 1 bis 4, der zur Sulfidformbeeinflussung 0,001 - 0,05 % Ca zusätzlich enthält.Steel according to one of claims 1 to 4, which additionally contains 0.001-0.05% Ca to influence the sulfide shape.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1227666B (en) * 1961-10-31 1966-10-27 Inland Steel Co Chromium-alloyed free cutting steel
FR2445388A1 (en) * 1978-12-25 1980-07-25 Daido Steel Co Ltd Free cutting steel for use on automatic lathes - contains manganese, sulphur and tellurium, where manganese sulphide inclusions have specific size and shape

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1227666B (en) * 1961-10-31 1966-10-27 Inland Steel Co Chromium-alloyed free cutting steel
FR2445388A1 (en) * 1978-12-25 1980-07-25 Daido Steel Co Ltd Free cutting steel for use on automatic lathes - contains manganese, sulphur and tellurium, where manganese sulphide inclusions have specific size and shape

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