DE969026C - Verfahren zum Umwandlungsgluehen von Staehlen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Umwandlungsglühen von übereutektoiden und ledeburitischen, legierten und unlegierten Stählen. Zu diesen Stählen gehören beispielsweise Schnelldrehstähle, niedrig- und hochlegierte Werkzeugstähle, Baustähle der verschiedensten Art sowie rost- und säurebeständige Stähle, soweit diese vergütbar sind, d. h. also solche, die Chrom enthalten und nur verhältnismäßig wenig Nickel, Molybdän od. dgl.

Die erwähnten Stahlarten liegen für die Zwecke des Umwandlungsglühens in verschiedenen Formen vor. Es können Stangen, Rohre oder Bleche sein, und £S besteht ferner die Möglichkeit, daß sie in Form von aufgewickelten Drahtringen der Behandlung unterworfen werden müssen. Außerdem können sie in der Form von Schmiedestücken anfallen. Der weitaus häufigste Fall ist die Erscheinungsform der Stange oder des Rohres.

Die Wärmebehandlung dieser verhältnismäßig verschiedenartigen Stähle mußte bisher gemäß einer ao ganzen Reihe unterschiedlicher Verfahren durchgeführt werden. Dies hat zur Folge, daß in einem Edelstahlwerk die einzelnen Erzeugnisse auf eine große Anzahl von Glühgruppen verteilt werden müssen, wobei diese große Zahl der Glühgruppen bedingt ist durch die Zusammensetzung des Glühgutes, die Erscheinungsform, in der es auftritt, d.h., ob als Bleche, Rohre, Stangen, unter gleichzeitiger Berücksichtigung der Abmessungen, und die Art der Öfen, die für diese Arbeiten zur Verfügung stehen. Bekanntlich wird bisher im allgemeinen in Herdwagenöfen oder in Halbmuffel- oder Muffelöfen geglüht, und zwar in mehr oder minder großen Stapeln. Jeder Stapel durchläuft für sich das Glühprogramm, das aus einem Aufheizen, Halten und Abkühlen besteht. Dabei muß der Ofen die gesamte

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Temperaturbewegung mitmachen. Es ist daher auch schon vorgeschlagen worden, Durchlaufofen zu verwenden, durch die der Stapel nacheinander unterschiedlich beheizten Zonen zugeführt wird. Den Verfahren, bei denen im Stapel geglüht wird, haften die bekannten Nachteile an, daß im Stapel keine einheitlichen Temperaturbedingungen vorliegen, weil die Außenseite des Stapels höhere Temperaturen annimmt als der Kern und umgekehrt, ίο A^ror allem ist bei Temperaturänderungen mit einem starken Nachhinken einzelner Teile des Stapels zu rechnen. Um diesen Schwierigkeiten zu begegnen, ist auch schon vorgeschlagen worden, die Werkstücke einzeln fortlaufend durch entsprechend ausgebildete Öfen hindurchzuführen. Auch hier wird das Glühgut einzelnen Glühzonen taktweise oder kontinuierlich zugeführt.

Zwar bringt das kontinuierlich fortschreitende Glühen insbesondere einzelner Werkstücke sowohl qualitative als auch zeitliche Vorteile gegenüber dem reinen Stapelglühen. DieGlühzeiten sind aber trotzdem immer noch verhältnismäßig lang und außerdem verbietet sich die Durchführung dieser Maßnahmen meist schon deshalb, weil sie nur anwendbar sind, wenn große Mengen gleichartigen Glühgutes vorliegen, was aber meist nicht der Fall ist. In der Regel liegen sehr unterschiedliche Werkstoffe und Werkstoffgruppen vor, die einer individuellen Behandlung bedürfen.

Die Erfindung beruht auf der überraschenden Erkenntnis, daß es möglich ist, durch die Verschaltung einer für alle obenerwähntein legierten und unlegierten Stähle gleichartigen Behandlung nicht nur eine wesentliche Abkürzung der Glühzeiten zu erreichen, sondern auch mit nur einer geringfügig differenzierten Nachbehandlung für alle erwähnten Stahlgruppen auszukommen. Das Verfahren gemäß der Erfindung besteht darin, das Glühgut zunächst auf Temperaturen zwischen 800 ° und 880⁰C zu erwärmen. Vorzugsweise wird hierbei eine Temperatur von etwa 840 ° C gleichermaßen für alle Stähle, seien sie nun übereutektoid oder ledeburitisch, eingehalten, und zwar während 1 bis 2 Stunden. Anschließend an diese Behandlung wird das Glühgut mit beliebiger Geschwindigkeit auf eine Temperatur von weniger als 700⁰C abgekühlt, und zwar vorzugsweise auf eine Temperatur von etwa 650⁰C. Ein Absenken der Temperatur auf weniger als 600 ° C bringt in dieser Stufe lediglich den Nachteil von Wärmeverlusten.

Sobald das Glühgut diese Temperatur erreicht hat, wird unmittelbar auf die eigentliche Glühtemperatur aufgeheizt. Diese Glühtemperatur ist während ι bis 3 Stunden aufrechtzuerhalten. Die tatsächlich einzuhaltende Glühtemperatur ist abhängig von der Zusammensetzung des Glühgutes. Es zeigt sich nun als besonderer Vorteil des Verfahrens gemäß der Erfindung, daß in dieser Behandlungsstufe mit zwei verschiedenen Temperaturhöhen auszukommen ist.

Unlegierte oder schwach legierte übereutektoide Stähle werden in dieser Stufe bei 740 bis 760 ° C, vorzugsweise 750 ° C, geglüht. Für höherlegierte, übereutektoide Stähle sowie für ledeburitische Stähle ist eine Glühtemperatur von 780 bis 800 ° C einzuhalten.

Wenn die erwähnten Glühzeiten und Glühtemperaturen, den entsprechenden Stahlqualitäten zugeordnet, eingehalten werden, so reicht diese Behandlungsart in jedem Falle aus, die gewünschte Gefügeausbildung und Glühhärte zu erreichen.

Anschließend an diese Behandlung erfolgt das Abkühlen einheitlich für alle Stahlarten, und zwar wird beliebig rasch auf etwa 720 ° C abgekühlt. Alsdann durchläuft das Glühgut langsam das Temperaturgebiet von 720 bis 680 ° C. Hierbei ist es möglich, nach einer stetigen Temperaturkurve abzukühlen oder aber nach Temperaturtreppenstufen vorzugehen, beispielsweise derart, daß auf einer Stufe von 720 °, 700 ° C od. dgl. jeweils einige Zeit gehalten wird. Unabhängig davon, wie die Temperatur beim Abkühlen geführt wird, soll das Glühgut von etwa 720 ° C auf etwa 680 ° C in etwa 2 bis 4 Stunden abgekühlt werden.

Es ist ersichtlich, daß auf diese Weise gegenüber allen bisher bekannten Verfahren die Gesamtbehandlungszeiten wesentlich verkürzt werden und daß in Anpassung an die verschiedenen Stahlqualitäten nur zwei verschiedene Behandlungstemperaturen innerhalb der eigentlichen Glühstufe notwendig sind.

Das Verfahren gemäß der Erfindung läßt sich in besonders vorteilhafter Weise so durchführen, daß das Glühgut fortschreitend durch einen zonenweise temperaturregelbaren Glühofen hindurchgeführt wird. In einem solchen Ofen können die einzelnen Zonen auf ganz bestimmte Temperaturen eingeregelt und gehalten werden. Das Glühgut wird durch diesen Ofen mit einer derartigen Geschwindigkeit hindurchgeführt, daß die Aufheiz-, Halte- und Abkühlzeiten sich zwangläufig ergeben. Es schadet hierbei nicht, wenn das Glühgut, beispielsweise eine Stange, länger ist als es einer solchen Temperaturzone des Ofens entspricht. Die Wärmebehandlung wird in ihrem Ergebnis nicht davon beeinflußt, daß sich das stetig vorwärts bewegende Glühgut bzw. eine Glühguteinheit sich gleichzeitig in zwei oder mehreren Behandlungszonen befindet. Die Vorteile, die sich durch das Verfahren gemäß der Erfindung ergeben, werden nachfolgend an einigen Ausführungsbeispielen gezeigt.

Es sei die Aufgabe gestellt, einen Wälzlagerstahl mit etwa 1% Kohlenstoff, 1,5% Chrom und den üblichen Gehalten an Silizium, Mangan sowie den üblichen Verunreinigungen einer Umwandlungsglühung zu unterwerfen.

Beim bekannten Stapelglühen werden Rohre oder Stangen diesesWerkstoffes zu Stapeleinheiten gewöhnlich von etwa 101 zusammengefaßt behandelt. Die Glühzeiten betragen durchschnittlich 48 Stunden. Hierbei wird der gesamte Stapel 20 Stunden aufgeheizt, um auf die Temperatur von 800 ° C zu gelangen. Diese Temperatur wird 10 Stunden gehalten, worauf in etwa 4-Stunden auf 720 ° C abgekühlt und diese Temperatur 8 bis 10 Stunden gehalten wird. Anschließend müssen noch 6 Stunden

Claims (7)

1. aufgewendet werden, um eine Temperatur von etwa 600 bis 650 ° C zu erreichen, bei der der Stapel aus dem Ofen gezogen werden kann.

   Bei einem kontinuierlichen Durchlauf des Glühgutes konnte die erforderliche Zeit auf etwa 20 Stunden herabgesetzt werden.

   Wird dagegen gemäß der Erfindung verfahren, verkürzt sich die Gesamtbehandlungszeit auf 8 bis 12 Stunden. Für diesen übereutektoiden Stahl ist eine Glühtemperatur von 780 bis 800 ° C etwa 3 Stunden aufrechtzuerhalten.

   Nach genau dem gleichen Glühprogramm lassen sich beispielsweise auch ein Schnelldrehstahl mit etwa i8°/o Wolfram, 4% Chrom und i,5^fl/o Vanadin oder ein sparstoffarmer Schnellstahl mit 3% Molybdän, 3% Wolfram, 3% Vanadin und 4% Chrom behandeln. Bei Anwendung der üblichen Verfahren sind bei diesen Stählen ebenfalls Glühzeiten von 45 Stunden und mehr erforderlich, wobei für jede Zusammensetzung eine bestimmte Temperatur im Gebiet von 760 und 860 ° C eingehalten werden muß, d.h., es ergeben sich viele unterschiedliche Glühgruppen.

   Bei den übereutektoiden Stählen führt das Verfahren gemäß der Erfindung zu dem vorteilhaften Ergebnis, daß die Karbide besonders feinkörnig und mit gleichmäßiger Korngröße anfallen. Dies ist zurückzuführen auf die einleitende Behandlung, die die ungünstigen Einflüsse der Vorgeschichte des Materials aufhebt, und auf die kurzen Glühzeiten. Außerdem besteht auch noch die Möglichkeit, durch geeignete Wahl der Glühtemperatur innerhalb der angegebenen Grenzen die Karbidkorngröße an sich zu variieren.

   Bei Schnelldrehstählen ergibt sich zusätzlich der Vorteil, daß infolge der kurzen Behandlungszeiten die Gefahr einer Entkohlung weitgehend vermieden ist.

   Das Verfahren gemäß der Erfindung ist nicht vergleichbar mit einem Pendelglühen um den oberen Umwandlungspunkt, welches bei untereutektoiden Stählen üblich ist zur Umkristallisation vornehmlich der Grundmasse, d. h. des Ferritkornes. Das erfindungsgemäße Verfahren bezweckt dagegen eine Umformung der Karbide, und zwar wird diese Umformung eingeleitet durch eine dem eigentlichen Glühen vorgeschaltete Erwärmung auf Temperaturen zwischen 800 und 880 ° C.

   _So PATENTANSPRÜCHE:

   i. Verfahren zum Umwandlungsglühen von legierten und unlegierten, übereutektoiden und ledeburitischen Stählen im Durchlaufverfahren, dadurch gekennzeichnet, daß die Stähle zunächst ohne Rücksicht auf die Zusammensetzung auf Temperaturen zwischen 800 und 880 ° C, vorzugsweise etwa 840 ° C, erwärmt und kurzzeitig gehalten werden, worauf sie mit beliebiger Geschwindigkeit auf eine Temperatur von weniger als 700⁰C, vorzugsweise 650⁰C, abgekühlt. unmittelbar anschließend in zwei Gruppen zusammengefaßt auf eine der jeweiligen Stahlzusammensetzung entsprechenden Glühtemperatur zwischen 740 und 800 ° C erneut aufgeheizt, kurzzeitig auf dieser Temperatur gehalten und schließlich beliebig rasch auf etwa 720 ° C abgekühlt werden, um anschließend langsam das Gebiet zwischen 720 und 680 ° C zu durchlaufen.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß unlegierte oder schwach Iegierte übereutektoide Stähle bei 740 bis 760 ° C, vorzugsweise etwa 750 ° C, geglüht werden.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die höher legierten übereutektoiden Stähle sowie die ledeburitischen Stähle bei 780 bis 8oo° C geglüht werden.
4. 4. Verfahren nach Anspruch 1 und einem der nachfolgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur von 800 bis 880 ° C ι bis 2 Stunden gehalten wird.
5. 5. Verfahren nach Anspruch 1 und einem der nachfolgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Glühtemperatur von 740 bis 800 ° C ι bis 3 Stunden gehalten wird.
6. 6. Verfahren nach Anspruch 1 in Verbindung mit einem oder mehreren der voraufgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der zonenweise temperaturregelbare Glühofen mit derartiger Geschwindigkeit betrieben wird, daß die Aufheiz-, Halte- und Abkühlzeiten sich zwangläufig ergeben.
7. 7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils eine sich stetig vorwärtsbewegende Glühguteinheit sich in zwei oder mehreren Behandlungszonen befindet.

   In Betracht gezogene Druckschriften:

   Houdremont, Sonderstahlkunde,Berlin 1943, S. 90, 93, 94;

   Hanemann, Atlas Metallgraphicus, Berlin 1927, S. 41 und Tafel 70, 75, 76;

   Stahl undEisen, 1952, S. 123 bis 133,1950, S.460;

   Härterei — Technische Mitteilungen, Bd. 7, Heft i, 1951, S. 20, 21; Rajatz, Die Edelstahle, Berlin 1951, S. 41.

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