DE897578C - Flussstaehle fuer Gegenstaende, bei denen es auf Zaehigkeit bei tiefen Temperaturen ankommt - Google Patents

Description

• Flußstähle für Gegenstände, bei denen es auf Zähigkeit bei tiefen Temperaturen ankommt Bei Temperaturen unter o° nimmt die Zähigkeit der meisten Stähle erheblich ab. Man hat deshalb für solche Zwecke höher mit Nickel oder anderen Elementen legierte Stähle entwickelt. Ferner war es bekannt, daß ein AI-Zusatz von mehr als r kg/t den bei Temperaturen in der Nähe des Gefrierpunktes eintretenden Steilabfall der Kerbschlagwerte zu tieferen Temperaturen verschiebt. Man hat auch beobachtet, daß die früher hergestellten Puddel- und Schweißeisen zuweilen noch bei tieferen Temperaturen verhältnismäßig hohe Zähigkeit besitzen. Das führte man aber auf die mit dem Herstellungsverfahren zusammenhängenden Eigentümlichkeiten dieses Stahles zurück, die bei Flußstählen nicht vorliegen. Einem nicht veröffentlichten Vorschlag zufolge können durch einen Schwefelzusatz zu Mangan-Silizium-Stählen, die 0,5 bis 3 °/o Mangan und o,z bis 2 °/o Silizium mit der Maßgabe enthalten, daß die Summe des Mangan- und Siliziumgehaltes mindestens 10/0 beträgt, die Festigkeitseigenschaften dieses Werkstoffes bei Raumtemperatur verbessert werden (Patent 749 477).
• Bei breit angelegten Versuchen über den Einfluß des Schwefels auf die Bearbeitbarkeit von Flußstählen wurde nun überraschenderweise festgestellt, daß die mit dem Schwefelzusatz verbundene Erhöhung der Menge an nichtmetallischen Einschlüssen in diesen Stählen, z. B. den Stählen nach dem obengenannten Patent, einen ganz ähnlichen Einfluß ausübt wie der Zusatz von Nickel oder in schwächerem Maße von Aluminium: Die Längskerbschlagwerte bleiben im Gegensatz zu schwefelärmeren Stählen auch noch bei sehr tiefen Temperaturen in beachtlicher Höhe erhalten. Allerdings liegen die Querkerbschlagwerte bei solchen Stählen auch schon bei Raumtemperatur verhältnismäßig niedrig. Für sehr viele Verwendungszwecke nicht allzu dicken Querschnittes kommt es aber nur auf die Längszähigkeit an, so daß die festgestellte Beobachtung von technischer Bedeutung ist. Die Erscheinung ist um so eigenartiger, als durch den Zusatz von schwefelhaltigen Einschlüssen die metallische Grundmasse praktisch nicht geändert wird. Sie widerspricht auch der allgemein verbreiteten und in den Normen verankerten Vorstellung, daß ein Stahl grundsätzlich um so besser, vor allem aber um so zäher wird, je reiner er ist.
• Die Wirkung von schwefelhaltigen Einschlüssen geht aus folgendem Beispiel klar hervor. Ein Block einer Mangan-Silizium-Stahlschmelze wurde ohne, ein anderer nach Schwefelzusatz vergossen. Hierbei ergaben sich folgende Analysen:

  Zahlentafel 1

  Nr. Block Zusammensetzung der Versuchsstähle

  C Mn si P s

  1 Mn-Si-Stahl ohne Schwefel ... . . . . . . . . ., . . . . . . . . . o,35 1120 I,30 0,022 0,010

  2 Mn-Si-Stahl mit Schwefel ....................... 0,35 1,20 1,30 0,022 0,155

  Zahlentafel 2

  Kerbschlagwerte in mkg/cm2 und Bruchaussehen der Versuchsstähle bei verschiedenen Prüftemperaturen

  3 - 5

  Temperatur - - 200 0. 0. 00 00

  Mn-Si-Stahl ohne Schwefel . . . . . . . . . . . . 13,3 10,2 6,6 6,o 5,7 rnkg/cm2

  Bruchaussehen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . sehnig und gemischt körnig körnig körnig

  körnig

  Mn-Si-Stahl mit Schwefel . . . . . . . . . . . . . 24,1 25,0 24,9 21,0 11,5 mkg/cm2

  Bruchaussehen ...................... sehnig sehnig sehnig sehnig sehnigündkörnig,

  zum Teil körnig

  Die beiden Blöcke wurden auf 2o mm 0. ausgewalzt, auf etwa 9o kg/mm2 Festigkeit vergütet und bei verschiedenen Temperaturen auf Kerbschlagzähigkeit geprüft. Das Ergebnis ist in der Zahlentafel 2 zusammengestellt.
• Aus Zahlentafel 2 ergibt sich also, daß der schwefelarme Stahl unterhalb o° etwa 50°/o seiner Kerbschlagzähigkeit verliert, während der schwefelhaltige Stahl erst bei -70° einen praktisch bedeutsamen Abfall seiner Kerbschlagwerte zeigt. Überlegenheit ergibt sich im vorliegenden Fall auch aus der Bruchbeschaffenheit, die beim Schwefelgehalt bei -5o° noch sehnig ist und erst bei -7o° einen Übergang zum körnigen Bruch zeigt, wogegen der schwefelfreie Stahl schon unterhalb o° eine rein körnige Bruchbeschaffenheit erkennen läßt.
• Der Einfluß des Schwefels ist bei Massenstählen besonders oberhalb etwa 0,o8 °/o S wirksam, bei Sonder- und Edelstählen, die normalerweise mit sehr niedrigen Schwefelgehalten hergestellt werden, allerdings schon oberhalb 0,0404 S.
• Gegenstand der Erfindung ist die Verwendung von unlegierten und legierten Flußstählen mit derart erhöhtem Gehalt an schwefelhaltigen Einschlüssen, daß der Schwefelgehalt über 0,o8 °/o bis zu 0,35 % beträgt, als Werkstoff für Gegenstände, bei denen es auf Zähigkeit bei tiefen Temperaturen ankommt.
• Die Vorteile des erhöhten Schwefelgehaltes nach der Erfindung werden besonders - groß, wenn der Verschmiedungs- bzw. Walzgrad der Stähle mehr als das lofache, vorzugsweise mehr als das 30fache beträgt.
• Durch einige Legierungselemente, wie z. B. Phosphor kann der Einfluß des Schwefels in gewissem Umfang beeinträchtigt werden. Es empfiehlt sich daher, den Gehalt an derartig wirkenden Elementen möglichst niedrig zu halten, beispielsweise bei Phosphor unter 0,04 %. Auch stärkere Kaltverformung wirkt sich bei einigen Stahlsorten ungünstig auf die Zähigkeit bei tiefen Temperaturen aus. Dies ist auch wohl der Grund, weshalb man den günstigen Einfluß eines Schwefelzusatzes auf die Zähigkeit bei niedrigen Temperaturen bisher bei Automatenstählen nicht erkannt hat, weil hier zwar ebenfalls Einschlüsse in größerer Zahl vorliegen, gleichzeitig aber durch höhere Phosphorgehalte und/oder Kaltverformung absichtlich eine gewisse Sprödigkeit erzeugt wird, um kurze, brüchige Späne und damit besonders gute spanabhebende Bearbeitbarkeit zu erzielen.
• Die Verwendung der schwefelhaltigen Stähle kommt nach der Erfindung für solche Teile in Frage, die bei tieferen Temperaturen schlagartig wirkenden Beanspruchungen ausgesetzt sind, die Werkstofftrennungen quer zur Längsrichtung. herbeiführen können. Hierunter sind in erster Linie schlag- und stoßartige Beanspruchungen quer zur Walz- und Schmiedelängsrichtung sowie schlagartig wirkende Zugbeanspruchungen in der Längsrichtung zu verstehen. Entsprechend dem jeweiligen Verwendungszweck