DE3240621C2

DE3240621C2 - Verwendung eines Stahldrahtes als Litzenstahldrahtkern für stahlverstärkte Aluminiumleiter

Info

Publication number: DE3240621C2
Application number: DE3240621A
Authority: DE
Inventors: Kenji Aihara; Syozi Kitakyushu Fukuoka Nishimura; Chuzo Sudo; Takashi Tsukamoto
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1982-01-12
Filing date: 1982-11-03
Publication date: 1991-03-07
Anticipated expiration: 2002-11-04
Also published as: US4525598A; GB2113751B; FR2522692B1; AU543136B2; DE3240621A1; AU9000382A; GB2113751A; FR2522692A1

Abstract

Es wird ein galvanisierter hochfester Stahldraht für den Litzenstahlkern eines stahlverstärkten Aluminiumleiters beschrieben. Die Stahlzusammensetzung desselben besteht in Gew.-% im wesentlichen aus: C: 0,4-1,2% Mn: höchstens 2,0% Cr: 0-5,0% Ni: 0-1,0% Nb: 0-0,2% Zr: 0-0,2% Si: höchstens 2,0% Al: höchstens 0,1% Cu: 0-1,0% V: 0-0,5% Ti: 0-0,2% wobei der Rest durch Eisen mit Begleitverunreinigungen gebildet wird, die folgende Mengen an P, S, N und Sauerstoff enthalten: P: höchstens 0,25% P+S: höchstens 0,03% S: höchstens 0,015% N: höchstens 0,010% Sauerstoff: höchstens 0,004%.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Stahldraht für einen stahlverstärkten Aluminiumleiter, der aus Aluminiumlitzen, die einen Litzenstahldrahtkern umgeben, aufgebaut ist und für Überlandleitungen verwendet wird.
Die Bedingungen, denen ein solcher Leiter für Überlandleitungen entsprechen muß, wurden in letzter Zeit verschärft, und zwar hinsichtlich der Belastung, insbesondere der dynamischen Belastung, der die Leiter ausgesetzt sind. Es ist daher von Bedeutung, die mechanischen Eigenschaften des Stahldrahtes für einen solchen Leiter zu verbessern, und zwar sowohl die statistische Festigkeit (z. B. die Zugfestigkeit) wie die dynamische Festigkeit (z. B. Dauerfestigkeit).
Folgende wesentliche Änderungen der Betriebsbedingungen haben zu dem Bedürfnis nach besseren Funktionskennwerten beigetragen.
(1) Heutzutage überqueren viele Langstreckenüberlandleitungen Gebirge. Die Spannweite zwischen den Stützen der Leitungen sind daher länger als früher, ferner ist auch der Höhenunterschied zwischen den Stützen größer geworden. Infolgedessen ist das Gewicht der Leiter zwischen den Stützen und damit auch die auf den Leiter ausgeübte Spannung größer geworden.
(2) Um der gestiegenen Stromnachfrage zu entsprechen, ist die Leistung der Überlandleitungen durch Vergrößerung des Durchmessers des Aluminiumleiters mit Litzenstahldrahtkern erhöht worden. Das heißt, die Leitung ist schwerer geworden, wodurch die Belastung und die Spannung des Leiters ebenfalls erhöht wird.
(3) Bei schlechtem Wetter, insbesondere bei Schneestürmen, die häufig im Gebirge auftreten, sammelt sich bei einem Leiter mit großem Durchmesser mehr Schnee und Eis an der Leiteroberfläche an. Dadurch wird der Widerstand gegenüber dem Wind und dem Schnee und somit auch die Belastung und die Spannung des Leiters vergrößert, desgleichen werden verschiedene Arten von Schwingungen hervorgerufen, die zu einer komplizierten dynamischen Spannungsbelastung des Leiters führen.
(4) Wenn der Leiter für eine Höchstspannungsleitung (z. B. 750 bis 1000 kV) verwendet wird, tritt eine Temperaturerhöhung (manchmal bis zu 400 bis 500°C) aufgrund der durch den elektrischen Widerstand (Joule'sche Wärme) erzeugten Wärme auf.
Unter den vorstehenden Betriebsbedingungen ist es wesentlich, daß der Aluminiumleiter mit Litzenstahldrahtkern eine hohe Zugspannung und eine hohe Dauerfestigkeit nicht nur bei normaler Temperatur, sondern auch bei hohen Temperaturen besitzt. Die Zugfestigkeit bei hohen Temperaturen wird nachstehend als "Hochtemperaturfestigkeit" bezeichnet.
Die zur Zeit erhältlichen Aluminiumleiter mit Litzenstahldrahtkern werden in zwei Klassen eingeteilt.
Bei der einen Klasse nehmen sowohl der Litzenstahldrahtkern wie die den Kern umgebenden Aluminiumlitzen die Spannung auf, während bei der anderen Klasse die Spannung ausschließlich von dem Litzenstahldrahtkern aufgenommen wird und die Aluminiumlitzen spannungsfrei sind. Bei dem Aluminiumleiter mit Litzenstahldrahtkern der ersteren Klasse wird jedoch manchmal die gesamte Spannung nur von den Stahllitzen aufgenommen und nicht sowohl von den Stahllitzen wie von den Aluminiumlitzen. Die Länge der Aluminiumlitzen erhöht sich nämlich durch den Temperaturanstieg bei der Stromübertragung. Es ist deshalb nicht übertrieben, wenn festgestellt wird, daß die mechanischen Eigenschaften des Aluminiumleiters mit Litzenstahldrahtkern ausschließlich von den mechanischen Eigenschaften der Stahllitzen abhängen. Nach dem Stand der Technik wird die galvanisierte Stahldrahtlitze, die in JIS G 3537 beschrieben wird, zur Herstellung des Litzenstahldrahtkerns des Aluminiumleiters mit Litzenstahldrahtkern verwendet. Dieser Stahldraht erfüllt jedoch nicht die Anforderungen, die nötig sind, um den erschwerten Betriebsbedingungen, die vorstehend unter (1) bis (4) angegeben sind, standzuhalten, d. h. im Hinblick auf die Zugfestigkeit, Dauerwechselfestigkeit oder Ermüdungseigenschaften und anderer mechanischer Eigenschaften.
Aus der DE-AS 24 59 654 geht ein Stahldraht mit einer Zugfestigkeit von mehr als 1800 N/mm² hervor, der 0,80% C und 0,23% Cr aufweist. Als weitere Bestandteile werden Si, Mn und Al mit einem Gehalt von z. B. 0,20; 0,72 bzw. 0,051% sowie gegebenenfalls Ti genannt. Weiterhin ist aus der DE-OS 30 33 500 ein Stahldraht mit einer Zusammensetzung von z. B. 0,63% C, 0,25% Si, 0,48% Mn, 0,015% P und 0,009% S bekannt. Weitere Bestandteile werden nicht erwähnt. Der bekannte Stahldraht weist im patentierten Zustand eine Zugfestigkeit von ca. 1300 N/mm² auf.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Stahldraht anzugeben, welcher sich für den Litzenstahldrahtkern eines Aluminiumleiters unter den vorstehenden erschwerten Betriebsbedingungen eignet. Dies wird durch den im Anspruch 1 genannten Stahldraht erreicht.
Der Stahldraht zeichnet sich durch folgende Eigenschaften aus:

a) Zugfestigkeit 1800 bis 2600 N/mm², d. h. eine Zugfestigkeit, um der hohen Spannung, die auf den Leiter ausgeübt wird, standzuhalten.
b) Dauerfestigkeitsgrenze ≤ Zugfestigkeit (TS) × 0,19.

Diese Dauerfestigkeitsgrenze ist höher als nach dem Stand der Technik. Sie ist erforderlich, um die Gefahr eines Reißens oder einer Beschädigung der Leitung unter erschwerten Betriebsbedingungen herabzusetzen.

c) TS _(T) ≤TS _(R) × (1,42-0,0028 T), vorzugsweise
TS _(T) ≤TS _(R) × (1,29-0,0019 T),

TS

_(T)

T

TS

_(R)

Die vorstehende Hochtemperaturfestigkeit ist erforderlich, um sicherzustellen, daß die auf den Leiter ausgeübte Spannung sich während der Zeit eines raschen Temperaturanstiegs des Leiters nicht merklich ändert.

d) einen Anteil an Brüchen und Rissen (nachstehend als "Bruchdefektverhältnis" bezeichnet) von nicht mehr als 50% bei einem Aufwickeltest unter Verwendung eines Aufwickelradius mit einer 3,0fachen, vorzugsweise 1,5fachen Krümmung des Radius.

Eine Verbesserung der Aufwickel- und Abwickeleigenschaften gegenüber dem Stand der Technik ist erwünscht, um ein Reißen der Stahldrahtlitzen während ihrer Herstellung und während der Errichtung von Überlandleitungen zu verhindern.
Der Erfindung liegen folgende Überlegungen und Versuche zugrunde.
Im allgemeinen wird die Zugfestigkeit von Stahl im wesentlichen durch Erhöhung des Kohlenstoffgehalts des Stahls verbessert. Wenn jedoch die Zugfestigkeit durch Erhöhung des Kohlenstoffgehalts verbessert wird, werden dadurch die Aufwickel- und Abwickeleigenschaften sowie die Dauerwechselfestigkeit beeinträchtigt. Nach einer eingehenden Untersuchung dieses Problems stellte sich heraus, daß die Verschlechterung der Aufwickel- und Abwickeleigenschaften sowie der Dauerwechselfestigkeit, die durch eine Erhöhung der Zugfestigkeit (d. h. Erhöhung des Kohlenstoffgehalts) herbeigeführt wird, wirksam verhindert wird, wenn die Mengen an P, S, N bzw. Sauerstoff auf ein Niveau herabgesetzt werden, das erheblich niedriger als das nach dem Stand der Technik ist.
Da der P-Gehalt sich spürbar auf die Aufwickel- und Abwickeleigenschaften der Stahldrähte und der S-Gehalt sich wesentlich auf die Dauerwechselfestigkeit und die Aufwickel- und Abwickeleigenschaften auswirkt, werden daher erfindungsgemäß die Mengen an P und S im Stahl gegenüber einem Stahldraht nach dem Stand der Technik herabgesetzt, wobei die Gesamtmenge an P + S gleichfalls vermindert wird. Weiterhin werden die jeweiligen Mengen an N und Sauerstoff erheblich herabgesetzt, da bereits eine geringe Menge an N und/oder Sauerstoff zu einer merklichen Verschlechterung der vorstehenden Eigenschaften der Stahldrähte führt.
Trotz der Erhöhung der Zugfestigkeit kann also nach der Erfindung, bei der die jeweiligen Mengen an P, S, N und Sauerstoff auf ein niedriges Niveau beschränkt sind, eine Verschlechterung der Aufwickel- und Abwickeleigenschaften sowie der Dauerwechselfestigkeit wirksam verhindert werden, wobei diese Eigenschaften sogar noch um ein beträchtliches Ausmaß verbessert werden.
Es hat sich herausgestellt, daß neben einer Verbesserung der Hochtemperaturfestigkeit um ein gewisses Ausmaß, die von einer Erhöhung der Zugfestigkeit herrührt, eine Erhöhung des Si-Gehalts sehr wirksam ist, um die Hochtemperaturfestigkeit zu verbessern. Der Zusatz einer geeigneten Cr-Menge ist zu diesem Zweck gleichfalls wirksam. Der Zusatz geeigneter Mengen anderer Elemente, wie Cu, Ni, V, Nb, Ti, Zr usw., ist ebenfalls wirksam, um sowohl die dynamische wie die statische Festigkeit des Stahls zu verbessern.
Es sind ferner Versuchsreihen durchgeführt worden, um die Wirkung der Herstellungsbedingungen auf die Dauerwechselfestigkeit und die Torsionseigenschaften eines galvanisierten Stahldrahtes zu bestimmen. Um einen Bruch oder ein Reißen der Stahldrahtlitzen während ihrer Herstellung und während der Errichtung der Überlandleitungen zu verhindern, ist es erforderlich, einen galvanisierten Stahldraht mit einer verbesserten Torsionseigenschaft oder Verdrehungsfestigkeit, die beispielsweise durch eine Verdrehungswechselzahl von 20 oder mehr wiedergegeben wird, zu schaffen. Unter Verdrehungswechselzahl ist die Anzahl der Verdrehungen zu verstehen, denen ein Draht an zwei Stellen, die voneinander durch einen Abstand getrennt sind, der das 100fache des Drahtdurchmessers beträgt, wiederholt ausgesetzt ist, bis ein Brechen oder Reißen des Drahtes auftritt.
Im allgemeinen umfaßt die Fertigungsstraße eines galvanischen Stahldrahts für den ACRS folgende Stufen: Ein warmgewalzter Stahldraht wird einer Patentierungsbehandlung unterworfen, um eine Austenitphase und dann eine Perlit-Struktur zu erzeugen: Auf die Oberfläche des gebildeten Stahldrahtes wird ein Schmiermittel aufgebracht; nach dem Beizen wird der geschmierte Draht gezogen, um einen Stahldraht mit einem vorgegebenen Durchmesser und vorgegebenen mechanischen Eigenschaften zu erzeugen; anschließend wird der Stahldraht galvanisiert, um das galvanisierte Stahldrahtprodukt zu liefern.
Im Hinblick auf diese Herstellungsbedingungen wurde herausgefunden, daß die Kristallkorngröße der Austenitstruktur, der Abstand zwischen den Lamellen oder Plättchen der Perlit-Struktur und die Entkohlungsbedingungen während der Patentierungsbehandlung eine wichtige Rolle bei der Herstellung eines galvanisierten Stahldrahtes spielen, der sowohl eine verbesserte Dauerwechselfestigkeit wie verbesserte Torsionseigenschaften bzw. eine verbesserte Verdrehungsdauerfestigkeit besitzt.
Ferner wurde festgestellt, daß die Galvanisierungsbedingungen, einschließlich der Badtemperatur, und die Bearbeitungsdauer eine beträchtliche Wirkung auf die mechanischen Eigenschaften des gebildeten galvanisierten Stahldrahtes ausüben.
Darüber hinaus wurde festgestellt, daß die Menge des Primer-Schmiermittels, das auf die Oberfläche des Stahldrahtes vor dem Ziehen aufgebracht wird, in einer engen Beziehung zu der Dauerwechselfestigkeit des gebildeten galvanisierten Stahldrahtes steht. Es ist darauf hinzuweisen, daß die Schmiermittelbehandlung im allgemeinen nach dem Beizen das Aufbringen eines Primer-Schmiermittels, das Zinkphosphat enthält, und dann eines Schmiermittels, das Natriumstearat, um eine Natriumstearatschicht zwischen den beiden Schmiermittelschichten zu bilden, enthält, umfaßt.
Der Stahldraht weist eine Dauerfestigkeit von 400 N/mm² oder mehr sowie vorzugsweise einen Kohlenstoffgehalt von 0,6 bis 1,2%, einen Stickstoffgehalt von höchstens 0,005% und einen Sauerstoffgehalt von höchstens 0,002% auf.
Der Stahldraht mit austenitischer Struktur mit einer austenitischen Korngröße von 20 bis 60 µm wird einer Patentierungsbehandlung unterworfen, worauf eine Umwandlung der austenitischen Struktur in eine Perlit-Struktur durchgeführt wird und nach dem Beizen und Schmieren ein Ziehen des Stahldrahtes mit einer Querschnittsverringerung von 70 bis 95% erfolgt.
Vorzugsweise wird die Galvanisierungsbehandlung bei einer Badtemperatur von 450°C oder weniger fünfzehn Sekunden oder weniger durchgeführt, um einen galvanisierten Stahldraht mit einer Fe-Zn-Legierungsschicht mit einer Dichte von höchstens 15 µm hervorzubringen. Der so erhaltene galvanisierte Stahldraht weist eine Zugfestigkeit von 1800 N/mm² oder mehr und eine Dauerfestigkeit von 400 N/mm² oder mehr auf. Der galvanisierte Stahldraht wird vorteilhafterweise innerhalb von fünf Sekunden nach Beendigung der Galvanisierungsbehandlung abgekühlt.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform wird der Abstand zwischen den Lamellen der Perlit-Struktur so eingestellt, daß er nicht größer als 0,20 µm vor dem Ziehen ist.
Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform erfolgt als Patentierungsbehandlung eine Bleipatentierungsbehandlung, bei der die Entkohlung des zu behandelnden Stahldrahtes derart ausgeführt wird, daß die Totalentkohlungstiefe mindestens 150 µm und die Entkohlungstiefe der Ferritschicht mindestens 50 µm beträgt.
Nach einer anderen Ausführungsform der Erfindung wird nach dem Beizen ein Primer-Schmiermittel, das Zinkphosphat enthält, auf die Oberfläche des Drahtes in einer Menge von 3 bis 7 g/m² aufgebracht.
Nachstehend ist die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Darin zeigt
Fig. 1 die Beziehung zwischen der Verdrehungswechselzahl und dem Lamellenabstand eines galvanischen Stahldrahtes;
Fig. 2 die Beziehung zwischen der Gesamttiefe der entkohlten Schicht (D _m T) und der Dauerfestigkeit eines galvanisierten Stahldrahtes;
Fig. 3 die Beziehung zwischen der Tiefe der entkohlten Schicht der Ferritphase (D _m F) und der Dauerfestigkeit eines galvanisierten Stahldrahtes;
Fig. 4 die Beziehung zwischen dem Bruchdefektverhältnis bei dem 1,5fachen Aufwickelversuch und dem P-Gehalt;
Fig. 5 die Beziehung zwischen dem Bruchdefektverhältnis bei dem 1,5fachen Aufwickelversuch und dem S-Gehalt;
Fig. 6 die Beziehung zwischen dem Dauerverhältnis bei dem Ermüdungsversuch und dem S-Gehalt;
Fig. 7 die Beziehung zwischen dem Bruchdefektverhältnis bei dem 1,5fachen Aufwickelversuch und der Gesamtmenge von P + S;
Fig. 8 die Beziehung zwischen dem Dauerverhältnis bei dem Ermüdungsversuch und der Gesamtmenge von P + S;
Fig. 9 die Beziehung zwischen dem Bruchdefektverhältnis bei dem 1,5fachen Durchmesseraufwickelversuch und dem N-Gehalt;
Fig. 10 die Beziehung zwischen dem Bruchdefektverhältnis bei dem 1,5fachen Durchmesseraufwickelversuch und dem Sauerstoffgehalt;
Fig. 11 die Beziehung zwischen dem Dauerverhältnis bei dem Ermüdungsversuch und dem Sauerstoffgehalt;
Fig. 12 die Beziehung zwischen der Zugfestigkeit bei dem Hochtemperaturversuch und dem C-Gehalt;
Fig. 13 die Beziehung zwischen dem Bruchdefektverhältnis bei dem 3,0fachen Durchmesseraufwickelversuch und dem Kohlenstoffgehalt; und
Fig. 14 die Beziehung zwischen der Temperatur und der Zugfestigkeit.
Nachstehend sind die Gründe zur Definition der Stahlzusammensetzung nach der Erfindung im einzelnen angegeben.
Kohlenstoff (C): Der Kohlenstoff stellt die Zugfestigkeit sicher, die für einen hochtemperaturfesten Draht mit hoher Zugfestigkeit erforderlich ist. Wenn der Kohlenstoffgehalt weniger als 0,4% beträgt, kann die angestrebte Zugfestigkeit, d. h. mindestens 1800 N/mm², nicht erreicht werden. Wenn der Gehalt mehr als 1,2% beträgt, dann werden die Aufwickel- und Abwickeleigenschaften des Drahtes nachteilig beeinflußt. Der Kohlenstoffgehalt beträgt daher erfindungsgemäß 0,4 bis 1,2%. Vorzugsweise wird der Kohlenstoffgehalt auf 0,6 bis 1,2% eingeschränkt, wodurch eine Zugfestigkeit von 180 kg/mm² oder mehr erreicht wird.
Silicium (Si): Silicium ist als Legierungselement erforderlich, um die Dauerwechselfestigkeit und die Hochtemperaturfestigkeit des kohlenstoffreichen oder unlegierten Stahldrahtes oder Hartstahldrahtes mit hoher Zugfestigkeit zu verbessern. Wenn jedoch die Si-Menge mehr als 2,0% beträgt, nimmt dessen Plastizität oder Umformbarkeit erheblich ab, wobei die Aufwickel- und Abwickeleigenschaften nachteilig beeinflußt werden.
Mangan (Mn): Durch Mangan wird die Zugfestigkeit von Stahldrähten mit einem großen Durchmesser verbessert. Das Einbringen einer großen Mn-Menge führt allerdings zu ziemlich großen Kristallkörnern der Perlit-Struktur, wodurch die Festigkeit verringert wird. Insbesondere wenn Mn mehr als 2,0% beträgt, ist es schwierig, den erforderlichen Wert der Zugfestigkeit zu gewährleisten. Die obere Grenze des Mn liegt deshalb erfindungsgemäß bei 2,0%.
Phosphor (P): Phosphor besitzt einen starken Einfluß auf die Aufwickel- und Abwickeleigenschaften. Es ist erforderlich, den P-Gehalt auf ein extrem niedriges Niveau bei einem kohlenstoffreichen Stahldraht zu begrenzen, dessen Aufwickel- und Abwickeleigenschaften sich mit zunehmender Zugfestigkeit verschlechtern. Der P-Gehalt sollte deshalb auf einem niedrigen Wert gehalten werden, um nicht nur eine Verschlechterung der Aufwickel- und Abwickeleigenschaften zu verhindern, sondern darüber hinaus in einem ausreichenden Umfang Aufwickel- und Abwickeleigenschaften sicherzustellen.
In kohlenstoffreichem Stahl ist im allgemeinen eine relativ große Menge an P vorhanden, da P, das in die Schlacke geht, während des Stahlfrischens in die Schmelze zurückgeht. Wenn der P-Gehalt jedoch mehr als 0,025% beträgt, ist es ziemlich schwierig, die Aufwickel- und Abwickeleigenschaften im erforderlichen Umfang zu gewährleisten. Der Anteil des P wird deshalb erfindungsgemäß auf nicht mehr als 0,025% begrenzt.
Schwefel (S): Schwefel übt gleichfalls eine sehr nachteilige Wirkung auf die Aufwickel- und Abwickeleigenschaften sowie auf die Dauerwechselfestigkeit des Drahtes aus. Die Aufwickel- und Abwickeleigenschaften sowie die Dauerwechselfestigkeit von kohlenstoffreichem Stahl nehmen mit wachsender Zugfestigkeit ab, so daß es erforderlich ist, um eine Abnahme dieser Eigenschaften zu verhindern und außerdem das Vorhandensein dieser Eigenschaften im erforderlichen Umfang sicherzustellen, den S-Gehalt auf einen extrem niedrigen Wert zu begrenzen. Im allgemeinen beträgt der Kohlenstoffgehalt von kohlenstoffreichem Stahl etwa 0,02%. Wenn der S-Gehalt jedoch mehr als 0,015% beträgt, verschlechtern sich die Aufwickel- und Abwickeleigenschaften sowie die Dauerwechselfestigkeit irreversibel und können nicht wieder hergestellt werden. Der S-Gehalt wird deshalb erfindungsgemäß auf nicht mehr als 0,015% begrenzt.
P + S: Wenn die Gesamtmenge an P + S mehr als 0,03% beträgt, ist es schwierig, die Aufwickel- und Abwickeleigenschaften sowie die Dauerwechselfestigkeit im erforderlichen Umfang zu gewährleisten. Die Gesamtmenge an P + S wird deshalb erfindungsgemäß auf nicht mehr als 0,03% begrenzt. Um die Aufwickel- und Abwickeleigenschaften sowie die Dauerwechselfestigkeit weiter zu verbessern, wird die Gesamtmenge an P + S vorzugsweise auf nicht mehr als 0,028% begrenzt.
Stickstoff (N): Stickstoff hat einen ungünstigen Einfluß auf die Aufwickel- und Abwickeleigenschaften. Je weniger Stickstoff vorliegt um so besser. Wenn der Anteil des Stickstoffs mehr als 0,01% ausmacht, verschlechtern sich die Aufwickel- und Abwickeleigenschaften manchmal beträchtlich. Der Gehalt an N wird daher erfindungsgemäß auf nicht mehr als 0,01%, vorzugsweise nicht mehr als 0,005% begrenzt.
Sauerstoff: Sauerstoff weist eine erhebliche Wirkung sowohl auf die Aufwickel- und Abwickeleigenschaften wie auf die Dauerwechselfestigkeit auf. Wenn die Sauerstoffmenge mehr als 0,004% beträgt, liegt das Bruchdefektverhältnis über 50% bei einem Aufwickelversuch, bei dem ein Aufwickelradius angewendet wird, der das 3,0fache des Drahtdurchmessers beträgt (der nachstehend als "3,0facher Durchmesseraufwickelversuch" bezeichnet wird), wobei die Dauerfestigkeitsgrenze geringer ist als der Wert von TS (Zugfestigkeit) × 0,19 bei einem kohlenstoffreichen Stahldraht, der eine Zugfestigkeit von 1800 N/mm² oder mehr aufweist. Die Sauerstoffmenge wird deshalb auf nicht mehr als 0,004% beschränkt. In diesem Zusammenhang ist darauf hinzuweisen, daß das Bruchdefektverhältnis des 3,0fachen Durchmesseraufwickelversuchs 0% und dasjenige des 1,5fachen Durchmesseraufwickelversuchs 50% bei einem Draht beträgt, bei dem der Sauerstoffgehalt auf einen Bereich von 0,004 bis 0,0025% beschränkt ist. Wenn die Sauerstoffmenge auf nicht mehr als 0,0025%, vorzugsweise nicht mehr als 0,0020% begrenzt wird, beträgt das Bruchdefektverhältnis des 1,5fachen Durchmesseraufwickelversuchs ferner 30% oder weniger. Es ist deshalb von Vorteil, die Sauerstoffmenge auf einen möglichst geringen Wert zu reduzieren. Der Sauerstoffgehalt kann vorzugsweise auf nicht mehr als 0,0016% herabgesetzt werden.
Chrom (Cr): Durch Chrom wird die Zugfestigkeit verbessert, insbesondere die Zugfestigkeit eines Stahldrahts mit großem Durchmesser. Durch den Zusatz von Cr wird die Hochtemperaturfestigkeit erheblich verbessert. Wenn der Cr-Gehalt jedoch mehr als 5,0% beträgt, ist es schwierig, die Aufwickel- und Abwickeleigenschaften sowie die Dauerwechselfestigkeit im erforderlichen Umfang sicherzustellen. Der Anteil des Cr wird deshalb, wenn es zugegeben wird, auf nicht mehr als 5,0% erfindungsgemäß beschränkt.
Kupfer (Cu) und Nickel (Ni): Diese Wahllegierungselemente zeitigen eine ähnliche Wirkung wie Mn. Sie können die Härtbarkeit eines Stahldrahtes mit großem Durchmesser verbessern, wodurch die Zugfestigkeit sowie die Duktilität oder Umformbarkeit erhöht werden. Wenn sie jedoch jeweils in einer Menge von mehr als 1,0% zugegeben werden, wird das Kristallkorn der Perlit-Struktur groß, wodurch sowohl die Zugfestigkeit wie die Duktilität des gebildeten Stahldrahtes sich verschlechtern. Wenn mehr als 1,0% jedes dieser Elemente zugegeben wird, dauert es darüber hinaus lange, bis die Umwandlung abgeschlossen ist, wobei häufig bei der anschließenden Patentierungsbehandlung Schwierigkeiten auftreten. Die Anteile an Cr und Ni, wenn sie zugegeben werden, werden daher auf nicht mehr als jeweils 1,0% begrenzt.
Vanadium (V), Niob (Nb), Titan (Ti) und Zirkon (Zr): Durch diese Wahllegierungselemente wird ein Stahl mit einer feinen verbesserten Kristallstruktur erhalten. Sie bewirken insbesondere eine Verbesserung der Aufwickel- und Abwickeleigenschaften eines kohlenstoffreichen Stahldrahts mit hoher Zugfestigkeit. Wenn jedoch V mehr als 0,5% und Nb, Ti und Zr jeweils mehr als 0,2% betragen, erhöht sich der Anteil grobkörniger Carbide dieser Elemente (d. h. von V, Nb, Ti und Zr), die ungelöst bleiben, wodurch die Verbesserung, die durch den Zusatz dieser Elemente im Hinblick auf die Aufwickel- und Abwickeleigenschaften herbeigeführt worden ist, beseitigt wird, bzw. diese Eigenschaften eher verschlechtert werden. Die Menge an V wird deshalb erfindungsgemäß auf nicht mehr als 0,5% und die Menge an Nb, Ti und Zr jeweils auf nicht mehr als 0,2% beschränkt.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung kann die Dicke der Fe-Zn-Legierungsschicht, die während der Galvanisierung oder Verzinkung gebildet wird, auf nicht mehr als 15 µm beschränkt werden. Dieser Wert ist viel kleiner als der herkömmlicher Produkte. Nach dem Stand der Technik beträgt die Dicke im allgemeinen 20 bis 25 µm. Die Fe-Zn-Legierungsschicht wird erfindungsgemäß vorzugsweise möglichst dünn gemacht, um eine weitere Verbesserung der Dauerfestigkeit zu erzielen. Aufgrund eines synergetischen Effekts kann durch die erfindungsgemäße Stahlzusammensetzung eine Dauerfestigkeit von 400 N/mm² oder mehr, vorzugsweise 440 N/mm² oder mehr erhalten werden, wenn die Dicke der Fe-Zn-Legierung auf nicht mehr als 15 µm beschränkt wird.
Eine Beschränkung der Legierungsdicke auf nicht mehr als 15 µm ist durch die Verwendung einer niedrigen Badtemperatur oder eine kurzzeitige Galvanisierung oder Vernickelung möglich. Aus diesem Grunde wird nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung die Galvanisierungs- oder Vernickelungsbehandlung bei einer Badtemperatur von 450°C oder weniger während eines Zeitraums von 15 Sekunden oder weniger durchgeführt.
Aufgrund von Versuchen, die mit einem Stahldraht mit der nachstehenden Zusammensetzung durchgeführt wurden, wurde festgestellt, daß sich eine Dauerfestigkeit von 400 N/mm² oder mehr vorteilhaft erreichen läßt, indem vorzugsweise die Dicke der Fe-Zn-Legierung auf 18 µm oder weniger, im allgemeinen auf 15 µm oder weniger begrenzt wird. Um eine Fe-Zn-Legierung mit einer Dicke von 15 µm oder weniger zu erhalten, ist es weiterhin ratsam, die Galvanisierung bei einer Badtemperatur von 450°C oder weniger höchstens 15 Sekunden lang durchzuführen.
Es wurde auch festgestellt, daß die Fe-Zn-Legierungsschicht nach dem Galvanisieren innerhalb von 5 Sekunden auf eine Dicke von 15 µm anwächst. Das heißt, daß nach diesem Punkt es vorzuziehen ist, die Bildung der Fe-Zn-Legierungsschicht für die vorliegende Erfindung zu verhindern. Es ist deshalb ratsam, den galvanisierenden oder verzinkten Stahldraht mit Wasser zu kühlen, um die Zunahme der Fe-Zn-Legierungsschicht innerhalb von 5 Sekunden nach Beendigung der Galvanisierung zu verhindern. Tabelle 1 &udf53;vz5&udf54; &udf53;vu10&udf54;
Erfindungsgemäß ist es weiterhin vorteilhaft, die Korngröße der Austenitstruktur herabzusetzen, um die Dauerfestigkeit noch mehr zu verbessern. Die Torsionseigenschaften oder Verdrehungsdauerfestigkeit verschlechtern sich jedoch eher, wenn die Korngröße kleiner wird. Nach einer anderen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird deshalb vorgeschlagen, die Korngröße der austenitischen Struktur auf einen Bereich von 20 bis 60 µm einzustellen. Die Korngröße der herkömmlichen austenitischen Struktur beträgt 100 µm, ist also erheblich größer als die oben angegebene.
Fig. 1 zeigt die Beziehung zwischen der Verdrehungswechselzahl und dem Lamellenabstand eines galvanisierten Stahldrahtes, der die Legierungszusammensetzung der vorstehend wiedergegebenen Tabelle 1 aufweist. Die Diagramme wurden aufgrund der Daten von Versuchsreihen erhalten.
Diese Diagramme geben die allgemeine Tendenz der vorstehenden Beziehung wieder und schränken den Schutzumfang der Erfindung nicht ein. Den Diagrammen ist zu entnehmen, daß es vorzuziehen ist, den Lamellenabstand auf 0,24 µm oder weniger, vorzugsweise 0,20 µm oder weniger einzustellen, um eine Verdrehungswechselzahl von 20 oder mehr zu erhalten. Die Korngröße der austenitischen Struktur beträgt etwa 97 µm.
Die Einstellung der austenitischen Korngröße und der Abstand der Lamellen der Perlit-Struktur kann im allgemeinen in einfacher Weise dadurch erfolgen, daß die Stahlzusammensetzung zu diesem Zweck optimiert und die Herstellungsbedingungen abgestimmt werden. Beispielsweise können die besagten Werte der Korngröße und des Abstands wirksam bei einer Bleipatentierungsbehandlung durch geeignete Einstellung der Erwärmungstemperatur, der Erwärmungsgeschwindigkeit und -zeit sowie der Bleibadtemperatur kontrolliert werden. Wenn eine andere Patentierungsbehandlung als die Bleipatentierung durchgeführt wird, beispielsweise eine direkte Patentierung, bei der der warmgewalzte Stahldraht einer kontrollierten Abkühlung unterworfen wird, kann die austenitische Korngröße und der Abstand der Lamellen der Perlit-Struktur eingestellt werden, indem ein kontrolliertes Walzen durchgeführt wird, bei dem die Stahlzusammensetzung, die Warmwalzbedingungen usw. optimiert werden.
Die oben angegebenen Maßnahmen zur Einstellung der Korngröße und des Abstands der Perlit-Lamellen sind auf diesem Fachgebiet allgemein bekannt. Wenn das Ziehverhältnis, das aufgrund der Querschnittsverminderung bestimmt wird, weniger als 70% beträgt, ist es schwierig, den angestrebten Wert der Zugfestigkeit von 1800 N/mm² oder mehr sowie den angestrebten Wert eines Dauerverhältnisses von 0,19 oder mehr selbst bei Kohlenstoffstahl (C: 0,6 bis 1,2%) sowie bei niedrig legierten Stahl zu erreichen. Wenn andererseits das Ziehverhältnis mehr als 95% beträgt, wird die Dauerfestigkeit erheblich herabgesetzt, wobei das Dauerverhältnis kleiner als 0,18 wird. Darüber hinaus werden die Aufwickel- und Abwickeleigenschaften nachteilig beeinflußt. Wenn das Ziehverhältnis mehr als 95% beträgt, dann pflanzt sich die Verdrehung beim Torsionsversuch häufig nicht gleichmäßig in dem Draht fort, wodurch ein abnormaler oder plötzlicher Bruch des Drahtes bei einer extrem kleinen Zahl an Torsionen, die wiederholt auf den Draht ausgeübt worden sind, auftritt.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird deshalb die Austenitkorngröße der austenitischen Struktur auf 20 bis 60 µm und der Abstand zwischen den Lamellen der Perlit-Struktur ferner auf 0,20 µm oder weniger während der Patentierungsbehandlung eingestellt, um die dynamischen Ermüdungseigenschaften weiter zu verbessern. Die Querschnittsverminderung während des Ziehens wird gleichfalls aus diesem Grund auf 70 bis 95% eingestellt.
Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird ein Bleipatentierungsverfahren durchgeführt. Wie vorstehend erwähnt, steht das Ausmaß der Entkohlung im Oberflächenbereich des Stahldrahtes nach der Bleipatentierung in enger Beziehung zu der Dauerfestigkeit des erhaltenen Drahts. Die Gesamttiefe der entkohlten Schicht, einschließlich eines teilweise entkohlten Abschnitts (D _m T) und die Entkohlungstiefe der Ferritphase (D _m F) wurden gegenüber der Dauerfestigkeit des erhaltenen galvanisierten Stahldrahts in Fig. 2 bzw. 3 aufgetragen. Die experimentellen Daten wurden erhalten, indem die Stahlzusammensetzung, die in Tabelle 1 wiedergegeben ist, verwendet wurde, wobei der warmgewalzte Stahldraht bei einer Badtemperatur von 450°C 12 Sekunden lang galvanisiert wurde. Wenn D _m T mehr als 150 µm und/oder wenn D _m F mehr als 50 µm betragen, dann wurde eine Dauerfestigkeit von mehr als 400 N/mm² nicht erhalten.
Die Kontrolle der Entkohlungstiefe kann durch eine Anpassung der Verfahrensbedingungen der Bleipatentierungsbehandlung erfolgen. Dazu ist es im allgemeinen ratsam, die Erwärmungstemperatur, die Haltezeit und, falls erforderlich, die Atmosphäre (z. B. Brennstoff/Luft-Verhältnis usw.) zu kontrollieren. Man kann sagen, daß die Entkohlung sich unterdrücken läßt, wenn eine niedrige Erwärmungstemperatur und eine kurze Haltezeit angewendet werden und außerdem die Sauerstoffmenge in der Atmosphäre herabgesetzt wird. Es kann eine dieser Maßnahmen zur Anwendung kommen, um die Entkohlung zu kontrollieren, ohne das Bleipatentierungsverfahren und seine Wirkung nachteilig zu beeinträchtigen.
Nach dem herkömmlichen Verfahren der Bleipatentierung ist D _m T im allgemeinen 170 bis 200 µm, liegt also viel höher als die obere Grenze des D _m T nach der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung. Darüber hinaus beträgt bei dem herkömmlichen Verfahren D _m F 60 bis 70 µm, was gleichfalls erheblich über dem erfindungsgemäßen Wert liegt.
Wenn die Menge des Grundierungs- oder Primer-Schmiermittels, das vor dem Ziehen auf die Oberfläche des Stahldrahtes aufgebracht wird, weniger als 3 g/m² beträgt, können die Schmiereigenschaften des Schmiermittels verlorengehen, so daß manchmal ein Glühen während des Ziehens auftritt. Solange die Menge des Primer-Schmiermittels nicht mehr als 7 g/mm² beträgt, kann ein Dauerverhältnis in dem am meisten bevorzugten Bereich erhalten werden. Nach dem herkömmlichen Verfahren wird ein Primer-Schmiermittel in einer Menge von mehr als 10 g/m² verwendet. Es war angenommen worden, daß das Primer-Schmiermittel nur zu dem Zweck, als Schmiermittel zu dienen, aufgebracht wird, um das Auftreten eines Glühens während des Ziehens zu verhindern. Dies ist der Grund, warum eine solche große Menge Primer-Schmiermittel nach dem Stand der Technik aufgetragen wird.
Die nachstehenden Beispiele dienen der weiteren Erläuterung der Erfindung. Es ist jedoch darauf hinzuweisen, daß die Erfindung nicht auf spezielle, in den Beispielen angegebene Einzelheiten beschränkt ist.

Beispiel 1

Eine Reihe von Stahlzusammensetzungen, die in der nachstehenden Tabelle 2 wiedergegeben sind, wurden mit einem elektrischen Ofen mit vier Tonnen hergestellt und zu Stahldrähten mit einem Durchmesser von 8,0 mm warmgewalzt. Die Drähte wurden dann einer Bleipatentierungsbehandlung bei einer Erwärmungstemperatur von 900°C unterworfen. Die Korngröße der austenitischen Struktur betrug 30 µm. Der Lamellenabstand der Perlit-Struktur betrug nach der Patentierung 0,15 µm. Die Totaltiefe der entkohlten Schicht (D _m T) betrug 50 µm und die entkohlte Tiefe der Ferritstruktur betrug 0.
Nach der Patentierung wurden die erhaltenen Stahldrähte einem Beizen und Schmieren unterworfen, wobei ein Primer-Schmiermittel, das Zinkphosphat umfaßte, in einer Menge von etwa 6 g/m² aufgebracht wurde. Die so geschmierten Stahldrähte wurden dann kontinuierlich zu Drähten mit einem Durchmesser von 3,11 mm gezogen. Die Querschnittsverringerung betrug 85,9%.
Die Galvanisierungs- oder Verzinkungsbehandlung wurde bei einer Zinkplatierungsbadtemperatur von 450°C 12 Sekunden lang durchgeführt. Vier Sekunden nach Beendigung der Galvanisierungsbehandlung, wurde der galvanisierte Stahldraht mit Wasser abgeschreckt. Die mechanischen Eigenschaften der erhaltenen Stahldrähte wurden bestimmt. Die experimentellen Daten sind in den Fig. 4 bis 14 zusammengefaßt.
Fig. 4 zeigt die Beziehung zwischen dem P-Gehalt und dem Bruchdefektverhältnis des 1,5fachen Durchmesseraufwickelversuchs bei Stahldrähten mit der Stahlzusammensetzung Nummer 1 (der nachstehend lediglich als Stahl Nr. 1 usw. bezeichnet wird), der relativ große Mengen an P enthält sowie mit den Stahlzusammensetzungen Nr. 2, 3 und 4, die jeweils eine relativ geringe Menge an P aufweisen. Dem Diagramm ist zu entnehmen, daß das Bruchdefektverhältnis rasch ansteigt, wenn der P-Gehalt mehr als 0,022% beträgt. Der Stahl Nr. 1, der 0,031% P aufweist, zeigt ein Bruchdefektverhältnis von 100%. Die erfindungsgemäßen Stähle, die jeweils P in einer Menge von 0,025% oder weniger enthalten, weisen demgegenüber einen relativ niedrigen Wert des Bruchdefektverhältnisses auf.
Fig. 5 zeigt die Beziehung zwischen dem Bruchdefektverhältnis und dem S-Gehalt des Stahls Nr. 5, der einen ziemlich hohen S-Gehalt aufweist und den Stählen Nr. 6, 7 und 8, die einen relativ geringen S-Gehalt besitzen. Den Ergebnissen, die in Fig. 5 dargestellt sind, ist zu entnehmen, daß das Bruchdefektverhältnis des 1,5fachen Durchmesseraufwickeltests rasch nach dem S-Wert von 0,012% zunimmt. Wenn der S-Gehalt mehr als 0,015% beträgt, liegt das Verhältnis über 50% und beim Stahl Nr. 5 bei 100%. Die Aufwickel- und Abwickeleigenschaften erhöhen sich also mit zunehmendem S-Gehalt.
Fig. 6 zeigt die Beziehung zwischen dem S-Gehalt und dem Dauerverhältnis des Ermüdungsversuches der Stähle Nr. 5 bis 8. Fig. 6 zeigt, daß das Dauerverhältnis 0,19 oder weniger beträgt, wenn der S-Gehalt 0,015% oder mehr beträgt. Das Verhältnis des Vergleichsstahles (Stahl Nr. 5), der 0,017% S enthält, ist 0,18, also erheblich niedriger als der erfindungsgemäß angestrebte Wert des Dauerverhältnisses.
Fig. 7 zeigt das Verhältnis zwischen der Menge an P + S und dem Bruchdefektverhältnis des Stahls Nr. 9, bei dem die Gesamtmenge an P + S relativ groß ist, sowie der Stähle Nr. 10 bis 12, in denen die Menge an P + S relativ klein ist. Wenn die Menge an P + S mehr als 0,027% beträgt, nimmt das Verhältnis rasch zu und beträgt 50% oder mehr jenseits des Wertes von 0,030% an P + S. Das erfindungsgemäße Ziel kann nicht erreicht werden, wenn die Gesamtmenge an P + S mehr als 0,030% beträgt.
Fig. 8 zeigt den Gehalt an P + S sowie das Dauerverhältnis des Ermüdungsversuches der Stähle Nr. 9 bis 12. Wenn die Gesamtmenge an P + S mehr als 0,030% beträgt, ist das Dauerverhältnis kleiner als 0,19. Mit dem Vergleichsstahl, der einen Gesamtgehalt von P + S von 0,033% aufweist, kann der angestrebte Wert des erfindungsgemäß angestrebten Dauerverhältnisses nicht erreicht werden.
Fig. 9 zeigt die Beziehung zwischen dem Bruchdefektverhältnis des 1,5fachen Durchmesseraufwickelversuchs und dem N-Gehalt des Stahls Nr. 13, der eine relativ große Menge N enthält, sowie den Stählen Nr. 14 und 15, die eine relativ geringe Menge N enthalten. Wie in dem Diagramm dargestellt ist, beträgt das Defektverhältnis 50% oder mehr, wenn der N-Gehalt über den Wert von 0,010% hinausgeht. Mit dem Vergleichsstahl, der einen N-Gehalt von 0,0119% aufweist, kann das erfindungsgemäße Ziel nicht erreicht werden.
Fig. 10 gibt die Beziehung zwischen dem Bruchdefektverhältnis des 1,5fachen Durchmesseraufwickelversuchs und dem Sauerstoffgehalt des Stahls Nr. 16, der eine relativ große Sauerstoffmenge enthält, und den Stählen Nr. 17 bis 19, die Sauerstoff in einer Menge in dem erfindungsgemäßen Bereich enthalten, wieder. Den angegebenen Daten ist zu entnehmen, daß das Bruchdefektverhältnis allmählich nach dem Wert von 0,0016% Sauerstoff ansteigt, wobei der Vergleichsstahl, der 0,0047% Sauerstoff enthält, den erfindungsgemäß angestrebten Wert des Bruchdefektverhältnisses nicht erreicht.
Fig. 11 zeigt die Beziehung zwischen dem Dauerverhältnis des Ermüdungsversuches und dem Sauerstoffgehalt der Stähle Nr. 16 bis 19. Wenn der Sauerstoffgehalt zunimmt, verringert sich das Verhältnis. Jenseits des Sauerstoffwertes von 0,004% wird das Dauerverhältnis 0,19 oder weniger, was weit unterhalb dem von der Erfindung angestrebten Wert liegt. Mit dem Stahl Nr. 16 kann also das erfindungsgemäße Ziel nicht erreicht werden.
Fig. 12 zeigt die Beziehung zwischen der Zugfestigkeit bei einem Hochtemperaturzugversuch und dem C-Gehalt des Stahls Nr. 20, der eine relativ geringe Kohlenstoffmenge enthält, der Stähle Nr. 21, 22, 23 und des Stahls Nr. 24, der eine extrem große Kohlenstoffmenge enthält. Den gezeigten Daten ist zu entnehmen, daß, wenn der Kohlenstoffgehalt weniger als 0,4% beträgt (vgl. Stahl Nr. 20), die Zugfestigkeit 1300 N/mm² oder weniger beträgt. Wenn auf der anderen Seite der Kohlenstoffgehalt mehr als 1,2% beträgt (vgl. Stahl Nr. 24), liegt die Zugfestigkeit über 2600 N/mm². Die Zugfestigkeit der Stähle Nr. 21, 22 und 23 fällt jedoch in den erfindungsgemäßen Bereich (d. h. 1300 bis 2600 N/mm²).
Fig. 13 veranschaulicht die Beziehung zwischen dem Bruchdefektverhältnis des 3,0fachen Durchmesseraufwickelversuchs und dem Kohlenstoffgehalt der Stähle Nr. 21 bis 24. Wenn der Kohlenstoffgehalt den Wert von 1,0% überschreitet steigt das Verhältnis rasch an und beträgt 50% oder mehr bei einem Kohlenstoffwert von 1,2% oder mehr. Mit dem Stahl Nr. 24, der 1,28% C enthält, kann das erfindungsgemäße Ziel nicht erreicht werden.
Fig. 14 gibt die Beziehung zwischen der Temperatur und der Zugfestigkeit wieder. Die Daten wurden erhalten, indem Hochtemperaturzugfestigkeitsversuche mit dem Stahl Nr. 4, der einen typischen erfindungsgemäßen Stahl darstellt, durchgeführt wurden. In der Figur gibt die Kurve "P" die Beziehung wieder: TS _(T) = TS _(R) × (1,42-0,0028 T), und die Kurve "Q" stellt die Beziehung dar: TS _(T) = TS _(R) × (1,29-0,0019 T)-.
Die Hochtemperaturfestigkeit dieses Stahls der Erfindung liegt oberhalb der Kurven "P" und "Q", was zeigt, daß ein zufriedenstellender Wert der Hochtemperaturfestigkeit vorliegt.

Beispiel 2

Das Beispiel 1 wird wiederholt, abgesehen davon, daß die in der nachstehenden Tabelle 3 angegebenen Stahlzusammensetzungen verwendet werden.
Die mechanischen Eigenschaften der erhaltenen Stahldrähte wurden bestimmt. Die experimentellen Daten sind in der nachstehenden Tabelle 4 zusammengefaßt.
Daraus geht hervor, daß die mechanischen Eigenschaften der erfindungsgemäßen Stahldrähte denen der Vergleichsstahldrähte überlegen sind. Tabelle 2 Stahlzusammensetzung (Gew.-%) &udf53;vz44&udf54; &udf53;ns&udf54;¸&udf50;&udf53;ns&udf54; Tabelle 4 Mechanische Eigenschaften &udf53;vu10&udf54;&udf53;vz52&udf54;

Claims

1. Verwendung eines Stahldrahtes, bestehend aus (in Gewichtsprozent)
C: 0,4 bis 1,2%,
Mn: mehr als Null, jedoch höchstens 2,0%,
Cr: 0 bis 5,0%,
Ni: 0 bis 0,1%,
Nb: 0 bis 0,2%,
Zr: 0 bis 0,2%,
Si: mehr als Null, jedoch höchstens 2,0%,
Al: mehr als Null, jedoch höchstens 0,1%,
Cu: 0 bis 1,0%,
V: 0 bis 0,5%,
Ti: 0 bis 0,2%,
P: höchstens 0,025%,
S: höchstens 0,015%,
P + S: höchstens 0,03%,
N: höchstens 0,010%,
Sauerstoff: höchstens 0,004%

und Eisen mit erschmelzungsbedingten Verunreinigungen als Rest,

der im patentierten und gezogenen Zustand ein perlitisches Gefüge, eine Zugfestigkeit von mindestens 1800 N/mm², sowie eine Dauerfestigkeit von mindestens 400 N/mm² aufweist und verzinkt ist,

als Litzenstahldrahtkern eines stahlverstärkten Aluminiumleiters.

2. Verwendung nach Anspruch 1 für den Zweck nach Anspruch 1 mit der Maßgabe, daß der C-Gehalt 0,6 bis 1,2%, der N-Gehalt höchstens 0,005% und der Sauerstoff-Gehalt höchstens 0,002% beträgt.

3. Verwendung nach Anspruch 1 für den Zweck nach Anspruch 1 mit der Maßgabe, daß der Sauerstoffgehalt höchstens 0,0016% beträgt.

4. Verwendung nach Anspruch 1 für den Zweck nach Anspruch 1 mit der Maßgabe, daß die Dicke der Fe-Zn-Legierungsschicht, die auf der Oberfläche des Drahtes gebildet ist, höchstens 15 µm beträgt.

5. Verwendung nach Anspruch 1 für den Zweck nach Anspruch 1 mit der Maßgabe, daß der Stahldraht vor der Patentierung ein austenitisches Gefüge mit einer austenitischen Korngröße von 20 bis 60 µm aufweist.

6. Verwendung nach Anspruch 1 für den Zweck nach Anspruch 1 mit der Maßgabe, daß der Stahldraht mit einer Querschnittsverminderung von 70 bis 95% gezogen ist.

7. Verwendung nach Anspruch 1 für den Zweck nach Anspruch 1 mit der Maßgabe, daß der Abstand zwischen den Lamellen des perlitischen Gefüges vor dem Ziehen so eingestellt wird, daß er höchstens 0,20 µm beträgt.

8. Verwendung nach Anspruch 1 für den Zweck nach Anspruch 1 mit der Maßgabe, daß folgende Bedingung erfüllt ist:
Dauerfestigkeitsgrenze ≤ Zugfestigkeit × 0,19

9. Verwendung nach Anspruch 1 für den Zweck nach Anspruch 1 mit der Maßgabe, daß folgende Bedingung erfüllt ist:
TS _(T) ≤TS _(R) × (1,42-0,0028 T),
wobei TS _(T) die Zugfestigkeit bei T °C im Temperaturbereich zwischen 150° und 450°C und TS _(R) die Zugfestigkeit bei Raumtemperatur bedeuten.

10. Verwendung nach Anspruch 1 für den Zweck nach Anspruch 1 mit der Maßgabe, daß folgende Bedingung erfüllt ist:
TS _(T) ≤TS _(R) × (1,29-0,0019 T),
wobei TS _(T) und TS _(R) die gleiche Bedeutung besitzen wie im Anspruch 9.