EP1961832B1 - Verwendung einer Stahllegierung als Werkstoff zur Herstellung von dynamisch belasteten Rohrbauteilen und Rohrbauteil - Google Patents

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EP1961832B1
EP1961832B1 EP08002285A EP08002285A EP1961832B1 EP 1961832 B1 EP1961832 B1 EP 1961832B1 EP 08002285 A EP08002285 A EP 08002285A EP 08002285 A EP08002285 A EP 08002285A EP 1961832 B1 EP1961832 B1 EP 1961832B1
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EP
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maximum
tube component
mpa
steel alloy
tube
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EP08002285A
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Uwe Dr. Diekmann
Michael Dr. Gramlich
Dirk Tegethoff
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Benteler Deustchland GmbH
Original Assignee
Benteler Deustchland GmbH
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Definitions

  • the invention relates to the use of a steel alloy as a material for the production of dynamically loaded pipe components and such a pipe component.
  • stabilizers which are used to reduce the tendency of the body to curve and to influence the self-steering behavior. They stiffen the suspension in one-sided load, since the resistance of the material of the stabilizer of the side slope resiliently counteracts.
  • Another example would be a torsionally loaded shaft.
  • Stabilizers are to be assigned with regard to the type of stress straight torsion springs or torsion bars, since a stabilizer is twisted at different compression of the wheels about its longitudinal axis. From the EP 0 753 595 B1 it is known to produce stabilizers from pipes. This is what you do it a tube more favorable ratio of the moment of resistance against torsion to the tube mass compared to a solid rod advantage. In the optimum for the torsion ratio of wall thickness to diameter of the pipes, the materials used would have to maintain a higher by approximately a factor of 1.4 yield strength and tensile strength as materials of solid rods while maintaining the design in the vehicles structurally predetermined or usable outer diameter.
  • Another essential factor for achieving a high permanent fatigue strength is the surface quality of the outer and inner surface of the tubes used.
  • the best surface qualities have longitudinally welded and possibly subsequently cold drawn tubes made of rolled steel strip. In this case, the errors occurring in seamless drawn pipes, such as pleats, etc., avoided.
  • this tensile strength is insufficient to compete with stabilizers of a higher strength solid material.
  • Even the steel 34MnB5 steel used to date for tubes for the manufacture of stabilizers only achieves tensile strengths of up to 1,800 MPa, but with a relatively low fatigue strength.
  • the state of the art also includes the EP 1 698 712 , which discloses a steel material for highly loaded springs, having the following composition: C 0.35 - 0.65%, Si 1.4 - 2.5%, Mn 0.1 - 1.0%, Cr> 2.0% , Ni> 1.0%, Cu> 1.0%, P> 0.020%, S> 0.020%, N> 0.006%, Al> 0.1% and balance iron. Although this steel also achieves strengths up to about 2,100 MPa. High Ti and Al contents involve the risk of reduced fatigue strength, which can be attributed to the formation of hard phases.
  • Titanium contents in the range greater than 0.01% lead to the primary precipitation of hard titanium nitrides, which produce internal notches in the material and have a negative influence on the fatigue strength of high-strength spring steels.
  • Aluminum contents greater than 0.01% also lead to the formation of Aluminum oxides and aluminum nitrides having the above-described negative fatigue properties.
  • this steel material is less suitable for the tube making process, ie, drawdown reduction, and is expensive in view of the relatively high nickel content.
  • a copper content of more than 0.2% leads to grain boundary failure during hot forming, especially if, as in the case of pipe production, there are existing high stresses in hot working.
  • the surface quality plays an important role.
  • the improvement in surface quality can be achieved with seamless pipes by internal peeling, i. be achieved by a machining, but which is associated with high costs and thus has a low cost.
  • the state of the art is still the EP 1 029 720 A2 to call.
  • This relates to a method for producing a hollow stabilizer, which can be used in a vehicle, for example in a car.
  • the manufacturing method described therein includes a manufacturing step of subjecting a seam-welded pipe to continuous hot working to obtain a primary pipe, and winding the primary pipe in a band ring. This is followed by a cold drawing step to obtain a pipe with a wall thickness ratio of 0.2 to 0.27 and a tensile strength of 800 to 1,000 MPa.
  • a bending step the thick-walled pipe obtained by the cold-drawing step is bent in a cold state into the desired stabilizer shape. It is desirable that the carbon content of the seam-welded pipe is between 0.17 and 0.4% by weight.
  • the state of the art also includes the EP 1 698 712 A1 relating to a steel for a high strength spring, which contains 0.35% to 0.65% carbon, 1.4% to 2.5% silicon, 0.1% to 1.0% manganese, up to 2.0% chromium up to 1.0% nickel, up to 1.0% copper, up to 0.02% phosphorus, up to 0.02% sulfur, up to 0.006% nitrogen and up to 0.1% aluminum, balance iron and contains unavoidable impurities.
  • This steel has a good cold workability.
  • the invention is based on the object to show the use of a steel alloy as a material for the production of dynamically loaded pipe components, the material meets the high requirements for the production of dynamically loaded tubular components, in particular for the production of straight or tortuous torsion springs, such.
  • Coil springs, or hollow shafts is suitable and also reached the strength level of spring steels.
  • the tensile strength of the pipe component produced from this material is in the tempered state in a range greater than 1,800 MPa, wherein the yield strength Rp02 is in a range greater than 1,600 MPa.
  • This material is ideal for the production of stabilizers, drive shafts, torsion bars and coil springs, ie generally for straight or tortuous torsion springs and hollow shafts that are dynamically stressed. These favorable material properties have led to a variation of the chemical compositions by lowering the carbon content and an optimization of the Cr-Si-Mn balance and the use of a microalloying concept (Nb, V, B).
  • the material can withstand very high cooling rates and can therefore be quenched with quenching rates of greater than 200 K / s without causing any crazing or significant distortion.
  • Conventional spring steels are hardened in oil at much slower cooling rates ( ⁇ 100 K / s).
  • the steel material is still weldable even if the carbon content is greater than 0.35%, so that as a production method for dynamically loaded Pipe components a) both welding and drawing, b) direct welding, and c) are suitable for seamless production.
  • the good weldability is achieved by a comparatively high ductility in the weld area, so that a reduced tendency for brittle failure of the weld during cooling and when calibrating the tubes is present.
  • This can be attributed to the finest lamellae made of retained austenite in the hardened structure. In the transmission electron microscope, these lamellae become visible in the nanometer range. These fins increase the ductility of the hardness structure without lowering the yield strength and strength.
  • the lamellae have a mean particle size of 60-70 nm.
  • a seamless production is particularly suitable in combination with an optimized internal machining, if the wall thickness s in a range greater than 18% of the outer diameter D is (s / D> 18%).
  • the material according to the invention is therefore suitable for all tube production methods mentioned above, is also inexpensive to produce and has the potential due to high achievable strength values, for torsionally loaded components, e.g. Torsion springs to replace solid materials.
  • the pipe component produced has an elongation A5 greater than 9%. It is also noteworthy that even at a very low tempering temperature of 250 C, a fracture constriction Z of greater than 30% is achieved, so that a high yield strength is maintained.
  • the quenching takes place by preferably inductive heating to Austenitmaschinestemperatur from 900 to 950 ° C, followed by quenching in water or oil (preferably water at a cooling rate> 200 K / s, in particular> 400 K / s) and then tempering to a temperature of 200 300 ° C, preferably ⁇ 275 ° C, in particular to a temperature of 250 ° C.
  • water or oil preferably water at a cooling rate> 200 K / s, in particular> 400 K / s
  • dynamic loadable pipe components in diameter ranges from 3mm to 150 mm, in particular in Make diameter ranges from 8 mm to 50 mm.
  • the wall thickness is preferably 10% to 22% of the outer diameter of the pipe component in such dynamically loaded pipe components.
  • the production of the pipe components is preferably carried out in soft annealed, pearlitic state.
  • the steel alloy no. 1 is the material as it is to be used in the pipe components according to the invention.
  • the comparison material no. 2 corresponds to the alloy 34MnB5.
  • the comparison material no. 3 corresponds to the alloy 25MnB5.
  • the comparison material no. 4 corresponds to the alloy 42CrMo4.

Description

  • Die Erfindung betrifft die Verwendung einer Stahllegierung als Werkstoff zur Herstellung von dynamisch belasteten Rohrbauteilen sowie ein solches Rohrbauteil.
  • Bauteile, die über sehr lange Zeiträume hohen dynamischen Beanspruchungen standhalten müssen, sind insbesondere im Bereich des Fahrwerks von Kraftfahrzeugen zu finden. Als Beispiel sind Stabilisatoren zu nennen, welche zur Verringerung der Kurvenneigung der Karosserie und zur Beeinflussung des Eigenlenkverhaltens eingesetzt werden. Sie versteifen bei einseitiger Belastung die Federung, da die Widerstandskraft des Werkstoffs des Stabilisators der Seitenneigung federnd entgegenwirkt. Ein weiteres Beispiel wäre eine torsionsbelastete Welle.
  • Stabilisatoren sind hinsichtlich der Beanspruchungsart geraden Torsionsfedern oder auch Drehstäben zuzuordnen, da ein Stabilisator bei unterschiedlichem Einfedern der Räder um seine Längsachse verdrillt wird. Aus der EP 0 753 595 B1 ist es bekannt, Stabilisatoren aus Rohren herzustellen. Hierbei macht man sich das bei einem Rohr günstigere Verhältnis des Widerstandsmoments gegen Torsion zur Rohrmasse im Vergleich zu einem Vollstab zunutze. Bei dem für die Torsion optimalen Verhältnis von Wanddicke zu Durchmesser der Rohre müssten die zur Anwendung gelangenden Werkstoffe unter Beibehaltung der in den Fahrzeugen konstruktiv vorgegebenen bzw. verwendbaren Außendurchmesser eine um etwa den Faktor 1,4 höhere Streckgrenze und Zugfestigkeit als Werkstoffe von Vollstäben besitzen.
  • Ein weiterer wesentlicher Faktor zur Erzielung einer hohen Dauerwechselfestigkeit ist die Oberflächengüte der Außen- und Innenoberfläche der verwendeten Rohre. Die besten Oberflächengüten weisen längsnahtgeschweißte und ggf. nachfolgend kalt gezogene Rohre aus gewalztem Stahlband auf. Hierbei werden die bei nahtlos gezogenen Rohren vorkommenden Fehler, wie Fältelungen usw., vermieden.
  • Der in der EP 0 753 595 B1 beschriebene Stahlwerkstoff mit folgender Zusammensetzung: C 0,18 - 0,3 %,Si 0,1 - 0,5 %, Mn 1,1 - 1,8 %, P max. 0,025 %, S max. 0,025 %, Ti 0,02 - 0,05 %, B 0,0005 - 0,005 %, Al 0,01 - 0,05 %, Rest Eisen und erschmelzungsbedingter Verunreinigungen, erreichte bereits Zugfestigkeiten von maximal 1.600 MPa. Allerdings reicht diese Zugfestigkeit nicht aus, um mit Stabilisatoren aus einem Vollmaterial höherer Festigkeit zur konkurrieren. Auch der bislang häufig zum Einsatz gelangende Stahl 34MnB5 für Rohre zur Herstellung von Stabilisatoren erreicht nur Zugfestigkeiten bis 1.800 MPa, allerdings bei einer relativ geringen Dauerfestigkeit.
  • Zum Stand der Technik zählt auch die EP 1 698 712 , die einen Stahlwerkstoff für hochbelastete Federn offenbart, welcher folgende Zusammensetzung aufweist: C 0,35 - 0,65 %, Si 1,4 - 2,5 %, Mn 0,1 - 1,0 %, Cr > 2,0 %, Ni > 1,0 %, Cu > 1,0 %, P > 0,020 %, S > 0,020 %, N > 0,006 %, Al > 0,1 % und Rest Eisen. Dieser Stahl erzielt zwar auch Festigkeiten bis ca. 2.100 MPa. Hohe Ti- und Al-Gehalte beinhalten das Risiko einer verminderten Dauerschwingfestigkeit, was auf die Ausbildung harter Phasen zurückgeführt werden kann. Titangehalte im Bereich größer als 0,01 % führen zur primären Ausscheidung von harten Titannitriden, die innere Kerben im Werkstoff erzeugen und bei höchstfesten Federstählen die Dauerfestigkeit negativ beeinflussen. Aluminiumgehalte größer als 0,01 % führen ebenfalls zur Bildung von Aluminiumoxiden und Aluminiumnitriden mit den vorstehend beschriebenen negativen Eigenschaften auf die Dauerfestigkeit. Weiterhin ist dieser Stahlwerkstoff bei einem Kupfergehalt über 0,2 % für den Rohrherstellungsprozess, d. h. das Streckreduzieren, weniger geeignet und in Anbetracht des relativ hohen Nickelgehaltes zudem teuer. Ein Kupfergehalt von mehr als 0,2 % führt bei der Warmumformung zum Komgrenzenversagen, insbesondere wenn, wie im Fall der Rohrherstellung, vorhandene hohe Zuspannungsanteile bei der Warmumformung vorliegen.
  • Die ebenfalls bekannten höchstfesten Federstähle 50CrV4, 55SiCr6 sind schweißtechnisch nicht zu verarbeiten und damit zur Herstellung von geschweißten und nachgezogenen Rohren nicht geeignet.
  • Stand der Technik ist nach Kenntnis der Anmelderin die Herstellung von geschweißten Rohren durch Press-Schweißverfahren bis zu einem Kohlenstoff Gehalt von ca. 0,35 %. Ein höherer Kohlenstoffgehalt führt in der Regel zu hohen Spitzenhärten in der Schweißnaht mit derart verringerter Duktilität, dass während der Kalibrierung und Abkühlung des Rohrbauteils Risse entstehen. Daher gelten Stähle mit Kohlenstoff-Gehalten über 0,35 % allgemein als nicht schweißbar.
  • Wenn aufgrund eines hohen Kohlenstoffgehaltes nahtlos gezogene Stahlrohre zum Einsatz kommen sollen, spielt die Oberflächenqualität eine wichtige Rolle. Die Verbesserung der Oberflächenqualität kann bei nahtlosen Rohren durch Innenschälen, d.h. durch eine spanabhebende Bearbeitung, erreicht werden, die allerdings mit hohen Kosten verbunden ist und damit nur eine geringe Wirtschaftlichkeit aufweist.
  • Aufgrund der Tatsache, dass die Festigkeit von geeigneten Rohrwerkstoffen bislang auf ca. 1.800 MPa begrenzt war und im Bereich der Vollmaterialien Festigkeiten in einer Größenordnung von 2.100 MPa realisiert werden konnten, wie z.B. in der Fedemindustrie bei der Verwendung von 55SiCr6, war es bislang nicht möglich, das Leichtbaupotenzial von dynamisch belasteten Rohrbauteilen vollständig auszunutzen.
  • Zum Stand der Technik ist noch die EP 1 029 720 A2 zu nennen. Diese betrifft eine Verfahren zur Herstellung eines Hohlstabilisators, der in einem Fahrzeug, beispielsweise in einem PKW eingesetzt werden kann. Das dort beschriebene Herstellungsverfahren umfasst einen Herstellungsschritt, bei dem ein nahtgeschweißtes Rohr einer kontinuierlichen Warmumformung unterzogen wird, um ein Primärrohr zu erhalten, und bei welchem das Primärrohr in einem Bandring aufgewickelt wird. Es schließt sich ein Kaltziehschritt an, um ein Rohr mit einem Wanddickenverhältnis von 0,2 bis 0,27 und einer Zugfestigkeit von 800 bis 1.000 MPa zu erhalten. In einem Biegeschritt wird das durch den Kaltziehschritt erhaltene dickwandige Rohr in einem kalten Zustand in die gewünschte Stabilisatorform gebogen. Es wird angestrebt, dass der Kohlenstoffgehalt des nahtgeschweißten Rohres zwischen 0,17 und 0,4 Gew.-% liegt.
  • Zum Stand der Technik zählt auch die EP 1 698 712 A1 , betreffend einen Stahl für eine hochfeste Feder, welcher 0,35 % bis 0,65 % Kohlenstoff, 1,4 % bis 2,5 % Silizium, 0,1 % bis 1,0 % Mangan, bis zu 2,0 % Chrom, bis zu 1,0 % Nickel, bis zu 1,0 % Kupfer, bis zu 0,02 % Phosphor, bis zu 0,02 % Schwefel, bis zu 0,006 % Stickstoff und bis zu 0,1 % Aluminium, Rest Eisen und unvermeidbare Verunreinigungen enthält. Dieser Stahl besitzt eine gute Kaltumformbarkeit.
  • Der Erfindung liegt hiervon ausgehend die Aufgabe zugrunde, die Verwendung einer Stahllegierung als Werkstoff zur Herstellung von dynamisch belasteten Rohrbauteilen aufzuzeigen, wobei der Werkstoff den hohen Anforderungen für die Herstellung von dynamisch belasteten Rohrbauteilen, insbesondere zur Herstellung von geraden oder gewundenen Torsionsfedern, wie z.B. Schraubenfedern, oder auch Hohlwellen geeignet ist und zudem das Festigkeitsniveau von Federstählen erreicht.
  • Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.
  • Vorteilhafte Weiterbildungen des Erfindungsgedankens sind Gegenstand der Unteransprüche. Ein Rohrbauteil mit den gewünschten Eigenschaften ist Gegenstand des Patentanspruchs 5.
  • Die Lösung des vorstehend beschriebenen Problems wird in der Verwendung einer Stahllegierung als Werkstoff zur Herstellung von dynamisch belasteten Rohrbauteilen gesehen, wobei die Stahllegierung in Gewichtsprozenten aus
    C 0,40 - 0,44
    Si 1,5 - 2,2
    Cr 1,1 - 1,5
    N 0,004 - 0,015
    Nb 0,02 - 0,04
    V 0,01 - 0,15
    B 0,002 - 0,004
    sowie Eisen als Rest und üblicher Verunreinigungen besteht. Zu den üblichen Verunreinigungen zählen max. 0,015 % Phosphor, max. 0,01 % Schwefel, max. 0,2 % Nickel, max. 0,1 % Kupfer, max. 0,02 % Zinn, max. 0,015 % Aluminium, max. 0,01 % Titan, max. 0,08 % Molybdän. Die Zugfestigkeit des aus diesem Werkstoff hergestellten Rohrbauteils liegt im vergüteten Zustand in einem Bereich größer als 1.800 MPa, wobei die Streckgrenze Rp02 in einem Bereich größer als 1.600 MPa liegt. Dieser Werkstoff eignet sich hervorragend zur Herstellung von Stabilisatoren, Antriebswellen, Drehstäben und Schraubenfedern, d.h. allgemein für gerade oder gewundene Torsionsfedern sowie Hohlwellen, die dynamisch beansprucht werden. Zu diesen vorteilhaften Materialeigenschaften hat eine Variation der chemischen Zusammensetzungen durch Absenkung des Kohlenstoffgehaltes und eine Optimierung der Cr-Si-Mn-Balance und die Anwendung eines Mikrolegierungskonzepts (Nb, V, B) geführt. Ein weiterer wichtiger Aspekt ist, dass der Werkstoff sehr hohe Abkühlgeschwindigkeiten erträgt und daher mit Abschreckgeschwindigkeiten größer als 200 K/s wasservergütbar ist, ohne dass Härterisse entstehen oder ein signifikanter Verzug auftritt. Übliche Federstähle werden demgegenüber in Öl bei deutlich langsameren Abkühlgeschwindigkeiten gehärtet (< 100 K/s).
  • Der Stahlwerkstoff ist auch dann noch schweißbar, wenn der Kohlenstoffgehalt größer als 0,35 % ist, so dass sich als Herstellungsverfahren für dynamisch belastete Rohrbauteile a) sowohl das Schweißen und Ziehen, b) das direkte Schweißen, als auch c) die nahtlose Herstellung eignen.
  • Die gute Schweißbarkeit wird durch eine vergleichsweise hohe Duktilität im Schweißnahtbereich erreicht, so dass eine verminderte Neigung zum spröden Versagen der Schweißnaht bei der Abkühlung und beim Kalibrieren der Rohre vorhanden ist. Dies kann auf feinste Lamellen aus Restaustenit im Härtegefüge zurückgeführt werden. Im Transmissionselektronenmikroskop werden diese Lamellen im Nanometerbereich sichtbar. Diese Lamellen erhöhen die Duktilität des Härtegefüges ohne die Streckgrenze und Festigkeit abzusenken. Die Lamellen besitzen eine mittlere Korngröße von 60 - 70 nm.
  • Eine nahtlose Herstellung bietet sich insbesondere in Kombination mit einer optimierten Innenbearbeitung an, wenn die Wanddicke s in einem Bereich größer als 18 % des Außendurchmessers D ist (s/D > 18 %). Der erfindungsgemäße Werkstoff eignet sich daher für alle genannten Rohrherstellungsverfahren, ist zudem kostengünstig herstellbar und besitzt aufgrund hoher erreichbarer Festigkeitswerte das Potenzial, bei torsionsbelasteten Bauteilen, z.B. Torsionsfedern, Vollmaterialien zu ersetzen.
  • Im vergüteten Zustand ist es möglich, mit den zuvor genannten Legierungen Zugfestigkeiten Rm größer als 2.000 MPa und Streckgrenzen Rp0,2 größer als 1.900 MPa zu erreichen. Im vergüteten Zustand besitzt das hergestellte Rohrbauteil eine Dehnung A5 größer als 9 %. Bemerkenswert ist zudem, dass bereits bei einer sehr niedrigen Anlasstemperatur von 250 C eine Brucheinschnürung Z von größer als 30 % erreicht wird, so dass eine hohe Streckgrenze erhalten bleibt.
  • Das Vergüten erfolgt durch vorzugsweise induktives Aufheizen auf Austenitisierungstemperatur von 900 - 950 °C, anschließendes Abschrecken in Wasser oder Öl (vorzugsweise Wasser mit einer Abkühlgeschwindigkeit > 200 K/s, insbesondere > 400 K/s) und anschließendes Anlassen auf eine Temperatur von 200 - 300 °C, vorzugsweise < 275 °C, insbesondere auf eine Temperatur von 250 °C.
  • Auf diese Weise lassen sich dynamisch belastbare Rohrbauteile in Durchmesserbereichen von 3mm bis 150 mm, insbesondere in Durchmesserbereichen von 8 mm bis 50 mm herstellen. Die Wanddicke beträgt bei derart dynamisch belasteten Rohrbauteilen vorzugsweise 10 % bis 22 % des Außendurchmessers des Rohrbauteils. Die Herstellung der Rohrbauteile erfolgt bevorzugt im weichgeglühten, perlitischen Zustand.
  • Durch die Verwendung der erfindungsgemäßen Legierung kann aufgrund der höheren Werkstofffestigkeiten eine Gewichtsreduktion größer als 20 % im Verhältnis zu vergleichbaren Bauteilen aus Vollmaterial erreicht werden. Zudem führt die geringere Masse zu einer vorteilhaften Erhöhung der Eigenfrequenzen der dynamisch belasteten Rohrbauteile. Ein weiterer Vorteil ist, dass dieser hochbelastbare Federstahl wasservergütbar ist.
  • Anhand der nachfolgenden Tabelle wird deutlich, welche hervorragenden Eigenschaften die Stahllegierung für den beanspruchten Verwendungszweck mit sich bringt.
  • In der nachfolgenden Tabelle sind Stahllegierungen 1 bis 5 unterschiedlicher chemischer Zusammensetzung aufgelistet. Die Stahllegierung Nr. 1 ist der Werkstoff, wie er bei den erfindungsgemäßen Rohrbauteilen verwendet werden soll. Der Vergleichswerkstoff Nr. 2 entspricht der Legierung 34MnB5. Der Vergleichswerkstoff Nr. 3 entspricht der Legierung 25MnB5. Der Vergleichswerkstoff Nr. 4 entspricht der Legierung 42CrMo4. Der Vergleichswerkstoff Nr. 5 entspricht der Legierung 70Mn7. Sämtliche Stahllegierungen befinden sich im Lieferzustand QT (QT= Quenched and Tempered, d.h. gehärtet und angelassen). Sie sind mit einer Anlasstemperatur von 250 °C vergütet worden. Es fällt auf, dass die Zugfestigkeit Rm bei der Stahllegierung Nr. 1 mit einem aus dem Wertebereich 2.138 MPa bis 2.152 MPa arithmetische gemittelten Wert für die Festigkeit Rm von 2.145 MPa Werte größer als 2.100 MPa erreicht. Dabei ist der aus dem Wertebereich von 2.072 MPa bis 2.085 MPa arithmetisch gemittelte Wert für die die Streckgrenze Rp0,2 mit 2.078 MPa größer als 2.000 MPa. Gleichzeitig liegt die Bruchdehnung A5 mit Werten von 9,3% bis 9.8% (arithmetisch gemittelt 9,5%) deutlich über den Werten der Vergleichswerkstoffe. Auch die Brucheinschnürung Z liegt mit Werten von 30,3 % bis 32,6 % (arithmetisch gemittelt 31,5 %) höher als die Brucheinschnürungen der Vergleichsproben.
    Nr. C Si Mn Cr Nb V B Al Ti Rm Rp0,2 A5 Z
    [%] [%] [%] [%] [%] [%] [%] [%] [%] [MPa] [MPa] [%] [%]
    1 0,42 2,0 0,5 1,4 0,04 0,01 0,002 - - 2145 2078 9,5 31,5
    2 0,34 0,2 1,4 0,1 - - 0,002 0,02 0,03 1664 1490 8,5 25
    3 0,25 0,22 1,33 0,1 - - 0,002 0,03 0,04 1511 1300 8 27
    4 0,43 0,23 0,8 1,05 - - - 0,03 - 2020 1750 6 21
    5 0,7 0,35 1,5 - - - - - - 1970 1790 0,6 2

Claims (13)

  1. Verwendung einer Stahllegierung als Werkstoff zur Herstellung von dynamisch belasteten Rohrbauteilen, die in Gewichtsprozenten aus Kohlenstoff 0,40 - 0,44 Silizium 1,5 - 2,2 Mangan 0,3 - 0,8 Chrom 1,1 - 1,5 Stickstoff 0,004 - 0,015 Niob 0,02 - 0,04 Vanadium 0,01 - 0,015 Bor 0,002 - 0,004
    Rest Eisen und üblicher Verunreinigungen besteht, wobei zu den üblichen Verunreinigungen max. 0,015 % Phosphor, max. 0,01 % Schwefel, max. 0,2 % Nickel, max. 0,1 % Kupfer, max. 0,02 % Zinn, max. 0,015 % Aluminium, max. 0,01 % Titan, max. 0,08 % Molybdän zählen, und wobei die Zugfestigkeit Rm des Rohrbauteils im vergüteten Zustand größer als 1.800 MPa und die Streckgrenze Rp0,2 größer als 1.600 MPa ist.
  2. Verwendung einer Stahllegierung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im vergüteten Zustand des Rohrbauteils die Zugfestigkeit Rm größer als 2.000 MPa und die Streckgrenze Rp0,2 größer als 1.900 MPa ist.
  3. Verwendung einer Stahllegierung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im vergüteten Zustand des Rohrbauteils die Zugfestigkeit Rm größer als 2.100 MPa und die Streckgrenze Rp0,2 größer als 2.000 MPa ist.
  4. Verwendung einer Stahllegierung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass im vergüteten Zustand des Rohrbauteils die Dehnung A5 größer als 9 % ist.
  5. Rohrbauteil hergestellt aus einer Stahllegierung, die in Gewichtsprozenten aus Kohlenstoff 0,40 - 0,44, Silizium 1,5 - 2,2, Mangan 0,3 - 0,8, Chrom 1,1 - 1,5, Stickstoff 0,004 - 0,015, Niob 0,02 - 0,04, Vanadium 0,01 - 0,015, Bor 0,002 - 0,004, Rest Eisen und üblicher Verunreinigungen besteht, wobei zu den üblichen Verunreinigungen max. 0,015 % Phosphor, max. 0,01 % Schwefel, max. 0,2 % Nickel, max. 0,1 % Kupfer, max. 0,02 % Zinn, max. 0,015 % Aluminium, max. 0,01 % Titan, max. 0,08 % Molybdän besteht, und wobei die Zugfestigkeit Rm des Rohrbauteils im vergüteten Zustand größer als 1.800 MPa und die Streckgrenze Rp0,2 größer als 1.600 MPa ist, dadurch gekennzeichnet, dass es mit einer Abschreckgeschwindigkeit größer als 200 Kelvin/Sekunde wasservergütet und anschließend auf eine Temperatur von 200 - 300° C angelassen ist.
  6. Rohrbauteil hergestellt aus einer Stahllegierung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Anlasstemperatur von 250 °C die Brucheinschnürung Z größer als 30 % ist.
  7. Rohrbauteil hergestellt aus einer Stahllegierung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass sein Außendurchmesser in einem Bereich von 3 mm bis 150 mm liegt.
  8. Rohrbauteil nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Außendurchmesser in einem Bereich von 8 mm bis 50 mm liegt.
  9. Rohrbauteil nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass seine Wanddicke zwischen 10 % und 25 % seines Außendurchmessers beträgt.
  10. Rohrbauteil hergestellt aus einer Stahllegierung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass es ein Drehmoment übertragendes oder torsionsbelastetes Bauteil ist.
  11. Rohrbauteil nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass es eine gerade oder gewundene Torsionsfeder oder eine Hohlwelle ist.
  12. Rohrbauteil nach einem der Ansprüche 5 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Randentkohlungstiefe maximal 50 µm beträgt.
  13. Rohrbauteil nach einem der Ansprüche 5 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Fehlertiefe maximal 50 µm beträgt.
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