DE2353034B2 - Verfahren zur Verbesserung der mechanischen Festigkeitswerte von Walzprodukten aus Stahl - Google Patents
Verfahren zur Verbesserung der mechanischen Festigkeitswerte von Walzprodukten aus StahlInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 bezeichneten Gattung.
Ein Verfahren dieser Art ist nach der DE-OS 21 08 314 bekannt. Danach sollen im unmittelbaren
Anschluß an das letzte Gerüst eines Walzwerkes eine Wasserabschreckung bis auf eine oberflächliche Temperatur
von ca. 1500C und eine sich daran anschließende
Abkühlung an ruhender Luft vorgenommen werden, wobei die Abkühlung von einer Temperatur von einer
über dem A3-Punkt liegenden Temperatur, beispielsweise von 10000C, ausgeht und sich die Kerntemperatur auf
8000C vermindert. Bei der Wasserabschreckung entsteht zunächst ein ungleichmäßiges Gefüge, welches
durch die sich anschließende langsame Abkühlung und damit verbundene Homogenisierung der Temperatur
auf etwa 6500C eine über dem Querschnitt relativ
gleichmäßige Ausbildung erfährt. Von der ausgeglichenen Temperatur ausgehend wird die Abkühlung an
ruhender Luft so lange fortgesetzt, bis das Walzgut etwa 5000C angenommen hat, woran sich eine verstärkte
Abkühlung in einem Wasserbad anschließt, bis eine Temperatur von etwa 100°C erreicht ist. Insgesamt
kommt es zur Bildung eines homogenen perlitischen, feinstreifigen Gefüges.
Weiterhin ist nach »Stahl und Eisen« 1965, Seiten 1452/53, bekannt, Stabstahl aus der Walzhitze heraus
zum Zwecke der Steigerung der Festigkeit zu härten, wobei Wasser für die Abschreckung verwendet wird.
Beim Fertigwalzen beträgt die Temperatur des Stabstahls 950° C, während man für die Abschreckung
von 88O0C ausgeht. Die Kernzone erreicht bei einem 70 mm dicken Rundprofil bei der Abschreckhärtung mit
Sicherheit eine Temperatur unter derjenigen der Martensit-Umwandlung, also unter 50O0C, weil es in der
Kernzone zur Martensitbildung kommt Letztere beträgt 15% des Gesamtgefüges, während 10% des
Gefüges Ferrit und der Rest Zwischenstufengefüge sind. Aus entsprechenden Zeit-Temperatur-Umwandlungsschaubildern
läßt sich folgern, daß somit eine durchgreifende Härtung erfolgt ist
Die Steigerung der Abschreckwirkung von Wasser durch Zusätze von Natronlauge oder Kochsalz ist nach
den Mitt aus dem Kaiser-Wilhelm-Institut für Eisenforschung in Düsseldorf, Band XXI, 1939, Seite 187,
bekannt Auch werden Salze, zum Beispiel Natriumtetraborat oder Natrium-Wasserglas, nach der DE-OS
22 05 395 als Zusätze für die: Kühlflüssigkeit beim Abschrecken von Stahl vorgeschlagen; die Abkühlung
soll dabei in zwei Stufen erfolgen, wobei innerhalb der ersten Stufe eine Temperatur von 7500C nicht
unterschritten wird, um die Austenitkorngröße zu beeinflussen, woraufhin dann die zweite Abkühlung
erfolgt
Vom einleitend bezeichneten Stand der Technik ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde,
die Festigkeit des warmgewalzten Stabstahls zu erhöhen und seine Verformbarkeit zu steigern. Er soll
dadurch vor allem den an Rund- oder Bewehrungsprofile gestellten Haupteigenschaftsanforderungen nach
hoher Streckgrenze bei hinreichender, verwendungsbe-
jo dingter Schweißbarkeit und Dauerfestigkeit entsprechen
Die Bildsamkeit und Schweißbarkeit eines Stahles lassen sich durch Herabsetzung seiner Gehalte an
Kohlenstoff und Mangan verringern, doch gehen dabei
r> die Zugfestigkeit und die nach dem Walzen durch
Abschreckbehandlung erreichbare Streckgrenze zurück. Die Streckgrenze läßt sich zwar durch Zugabe von
Mikrolegierungselementen, wie Nb und V, steigern, jedoch ist dies mit erheblichen Kosten verbunden.
Zur Lösung der erfindungsgemäßen Aufgabenstellung dient der im Kennzeichnungsteil des Patentanspruchs
1 gemachte Vorschlag, der durch die Vorschläge der Unteransprüche 2 bis 4 weiterentwickelt wird.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren entsteht über
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren entsteht über
4r> dem gesamten Querschnitt im Gegensatz zum gattungsgemäßen
Stand der Technik kein einheitliches Gefüge mehr, sondern es werden bezüglich Kernzonen und
Randzonen differenziert gestaltete Gefügebereiche erzeugt.
51) Nach dem Abschrecken besteht das Gefüge der
Randzone aus Martensit oder Bainit, wohingegen die Kernzone noch eine Temperatur von etwa 8500C
aufweist. Unter der Einwirkung des durch diese genannte Temperatur gegebenen Wärmeinhaltes der
Kernzone erfährt sodann die Randzone ein Selbstanlassen, wobei deren Gefüge in angelassenen Martensit
bzw. angelassenen Bainit übergeht. Während die Randzone in dieser Form angelassen wird, kommt es für
die Kernzone zu einer solchen Abkühlung, daß ihr
w) ursprüngliches, austenitisches Gefüge, in Ferrite und
Carbide umgewandelt wird. Die Temperatur im Werkstückkern ist für das Selbstanlassen so begrenzt,
daß in der Randzone Martensit oder äußerstenfalls Bainit besteht; damit ist mit Sicherheit ausgeschlossen,
daß die Randzone perlitisch wird.
Um auf anderem Wege vergleichbare Werte der Zugfestigkeit, Bildsamkeit und nicht zuletzt Schweißbarkeit
zu erreichen, müßte man die Gehalte an
Kohlenstoff oder Mangan erhöhen, was an der Forderung einer guten Schweißbarkeit scheitern würde,
so daß zusätzliche Nb und V eingebracht werden müßten. Auch müßte man sonst bei Verwendung der
Stähle in kaltverformtem Zustand eiren Kaltverformungsvorgang
vorsehen. Demgegenüber lassen sich die erfindungsgemäß behandelten Stähle unmittelbar verwenden.
Als Kühlflüssigkeit kommen neben Wasser die wäßrigen Suspensionen oder Lösungen von Stoffen, wie
mineralischen Salzen oder spannungsaktiven Elementen, in Betracht Bevorzugt finden für die Abschreckung
Kühlflüssigkeiten mit einer sehr hohen Wärmeübergangszahl gegenüber Stahl Verwendung, weil deren
Einfluß auf die Streckgrenze beträchtlich ist. So weist ein Stahl, bei welchem die Behandlung in 0,55 see
durchgeführt wird, bei einer niedrigen Wärmeübergangszahl eine Streckgrenze von 55 Kg/mm2, während
sie bei hoher Wärmeübergangszah! 65 Kg/mm2 beträgt, wobei die Kühlstrecke von nur geringer Länge zu sein
braucht.
Anhand des nachstehenden Beispiels ist die Verbesserung der erzielten Qualität von Rundprofilen bei
Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens erkennbar. Die untersuchten Walzprodukte sind Bewehrungsstähle
von 12 mm Durchmesser der folgenden Zusammensetzung:
| Kohlenstoff | 0,24% |
| Mangan | 1,38% |
| Silizium | 0,08% |
| Aluminium | 0,002% |
| Schwefel | 0,020% |
| Eisen | Rest |
Im Walzzustand besitzen die in Frage stehenden
Rundprofile die nachstehend aufgeführten Eigenschaften:
| Streckgrenz. (Rcy. | 35 ± | 1 Kg/mm2 |
| Zugfestigkeit (Rn,): | 58 ± | 2 Kg/mm2 |
| Dehnung (A): | 33 ± | 2%. |
Nach der erfindungsgemäßen Behandlung durch Hindurchleiten durch eine Wasserkühlstrecke mit hoher
Wärmeübergangszahl dagegen weisen die Rundstähle folgende Eigenschaften auf:
Verweilzeit auf der
Kühlstrecke
Kühlstrecke
KG/mm?
50
75
75
27
19
19
0,75
0,85
0,85
Das Gefüge hat die beschriebene differenzierte Ausbildung.
Die F i g. 1 zeigt den Härteverlauf des Stahles über den Radius eines Querschnittes eines erfindungsgemäß
behandelten Rundprofils hinweg. Der Härtewert ist auf der Ordinate wiedergegeben, während die Abszisse die
Entfernungen (d) von der Oberfläche des Rundprofils zeigt.
Das Schliffbild gemäß F i g. 2a stellt einen Querschnitt durch ein erfindungsgemäß behandeltes Rundprofil dar;
die F i g. 2b und 2c zeigen die martensitische Zone sowie die Zone der Ferrite und Karbide innerhalb der
Oberflächenschicht bzw. des Kerns dieses Rundprofils (Vergrößerung: 500fach).
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
Claims (4)
1. Verfahren zur Erhöhung der Festigkeit und Verbesserung der Verformbarkeit von warmgewalzten
Stäben aus beruhigtem, halbberuhigtem oder unberuhigtem Stahl, bei dem die Stäbe aus der
Walzhitze an der Austrittsseite des Fertiggerüsts mittels einer Kühlflüssigkeit einer Oberflächenabschreckung
unterzogen und danach weiter abgekühlt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschreckung derart schroff erfolgt, daß in
dem Stab unmittelbar nach der Abschreckung eine Randzone aus Martensit oder Bainit vorliegt,
während die Temperatur im Kern noch ca. 8500C
beträgt, und daß der im Stabkern verbliebene Wärmeinhalt während des nachfolgenden Abkühlens
ein Anlassen der Randzone nicht über die Bainitstuf e bewirkt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die verwendete Kühlflüssigkeit Wasser
ist.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Wasser in Suspension oder Lösung
Stoffe wie z. B. mineralische Salze oder spannungsaktive Elemente enthält.
4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß Kühlflüssigkeiten mit hoher
Wärmeübergangszahl gegenüber Stahl benutzt werden.
Applications Claiming Priority (1)
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) |