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EP1358359A2 - Steel and method for producing an intermediate product - Google Patents

Steel and method for producing an intermediate product

Info

Publication number
EP1358359A2
EP1358359A2 EP02719725A EP02719725A EP1358359A2 EP 1358359 A2 EP1358359 A2 EP 1358359A2 EP 02719725 A EP02719725 A EP 02719725A EP 02719725 A EP02719725 A EP 02719725A EP 1358359 A2 EP1358359 A2 EP 1358359A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
steel
steels
hot forming
mass
intermediate product
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
EP02719725A
Other languages
German (de)
French (fr)
Other versions
EP1358359B1 (en
Inventor
Claudia Ernst
Bernd Milo Gehricke
Frank Bredenbreuker
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Deutsche Edelstahlwerke GmbH
Original Assignee
EDELSTAHL WITTEN KREFELD GmbH
Edelstahl Witten-Krefeld GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by EDELSTAHL WITTEN KREFELD GmbH, Edelstahl Witten-Krefeld GmbH filed Critical EDELSTAHL WITTEN KREFELD GmbH
Publication of EP1358359A2 publication Critical patent/EP1358359A2/en
Application granted granted Critical
Publication of EP1358359B1 publication Critical patent/EP1358359B1/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D6/00—Heat treatment of ferrous alloys
    • C21D6/002—Heat treatment of ferrous alloys containing Cr
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/001—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing N
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    • C21D1/02—Hardening articles or materials formed by forging or rolling, with no further heating beyond that required for the formation
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    • C21D8/00—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment
    • C21D8/005—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment of ferrous alloys

Definitions

  • Martensitic, corrosion-resistant tool steels are used for the production of tools which are exposed to corrosive media in practice and which are subject to high demands on their hardness.
  • Machining processes are an essential part of industrial production technology and a main cost when manufacturing tools for plastics processing.
  • the economic usability of steels of the type mentioned above depends essentially on their machinability and their corrosion resistance, which in turn is decisively influenced by the chromium content of the steels.
  • machinability means the property of a material that can be machined under certain conditions.
  • a stainless martensitic steel with good machinability is known from EP 0 721 513 B1.
  • the known steel contains 10 to 14 mass% chromium. To improve its machinability, it also has at least 0.15% sulfur and 1.0 to 3.5% copper. The addition of copper also has a positive influence on the hardness of the alloy.
  • chromium-alloyed, corrosion-resistant steels are known, the chromium content of which is between 11.0 and 17.0 mass%. These are, for example, the steels designated with the material numbers 1.2080, 1.2082, 1.2083, 1.2085, 1.2201, 1.2314, 1.2316, 1.2319, 1.2361, 1.2376, 1.2378, 1.2379, 1.2380, 1.2436, 1.2601 in the StahlEisen list. These steels are regularly alloyed with carbon, silicon and manganese. They also optionally contain carbide formers such as molybdenum, vanadium or tungsten.
  • the known steels are processed depending on the respective carbon and carbide content.
  • the steels of the type in question are used on the one hand by the tool manufacturer in a tempered state with a hardness of 285 to 325 HB. With this hardness, machining of the material is still possible.
  • the steels are processed in the soft annealed condition, the hardness of the steels then being a maximum of 250 HB. Such less hard steels can be processed better.
  • a heat treatment must still be carried out after processing in order to achieve the usually required Achieve hardness of 46 to 60 HRC. Finishing is then required.
  • the object of the invention is to find a steel which is particularly suitable for the production of tools for the plastics processing industry and which, with high hardness and corrosion resistance, has toughness, machinability and weldability which meet the practical requirements.
  • a method for producing intermediate products from such a steel is to be specified.
  • intermediate product is also understood to mean long products, flat products or other objects which are subsequently sent for further processing.
  • P at most 0.035%
  • S at least 0.04% and less than 0.15%
  • Cr more than 8.0% and less than 12%
  • Mo more than 0.0% and at most 0.20%
  • V more than 0, 0% and at most 0.25%
  • Nb more than 0.1% and at most 0.5%
  • N at least 0.02 and at most 0.12%
  • Ni at most 0.5%
  • B at most 0.005%
  • Cu 0.3% or less
  • AI 0.035% or less
  • Sn 0.035% or less
  • the nioballoyed tool steel according to the invention has an optimized combination of machinability, hardness, corrosion resistance, weldability and toughness. It reaches hardness layers that are between 300 and 450 HB. Despite the relatively high sulfur content, it has good toughness for steels of the generic type, which meets the requirements that arise in practice.
  • steels according to the invention are sulfur-alloyed, the proportion of each of which is less than 0.15% by mass.
  • the steel preferably has at least 0.04% by mass, whereby good machinability can be reliably ensured. Yet Better machinability can be achieved when the other conditions imposed on the composition are taken into account if the steel according to the invention contains at least 0.07% by mass of sulfur.
  • steel according to the invention has good toughness. This is achieved in that the steel together with the sulfur contains at least one of the elements calcium, manganese or cerium in amounts, the sum of which is more than 0.0002 but at most 0.015 mass%. These elements enable sulfides to be molded into the matrix of the steel and thus improve its toughness. This can be achieved with certainty, for example, if the steel according to the invention contains 0.001-0.009% by mass of calcium.
  • the respective Nb content of the steel is designated with% Nb.
  • the carbon and nitrogen present are largely bound to hard phases by the niobium element, so that the chromium contained in the matrix according to the invention with a content of less than 12% is fully available for the formation of corrosion-inhibiting passive layers.
  • steel according to the invention has excellent corrosion resistance despite the relatively low chromium contents and high hardness.
  • the embrittlement factor KG f fulfills the following condition, the negative influence of the elements which act on the grain boundaries and the associated risk of crack formation can be minimized in a targeted manner:
  • the above-mentioned object is achieved by performing at least the following production steps:
  • Casting the steel into a starting material such as blocks, slabs, continuous cast bars, thin slabs or cast strip,
  • the diffusion annealing of the primary material carried out in the temperature range selected according to the invention compensates for the segregation-related segregations, so that a uniform distribution of the alloy elements contained is achieved.
  • the structure and the material isotropy are influenced.
  • An improved structure of the structure and a higher isotropy of the material can be achieved in that the hot deformation is carried out using a degree of deformation ⁇ of at least 1.5.
  • hot forming can be carried out as forging or, for the production of larger dimensions, as hot rolling.
  • Hot forming preferably takes place at temperatures of 850 ° C - 1100 ° C. In this temperature range, the material used according to the invention has a low yield stress and a high toughness, so that there is an optimal formability. Hot forming can thus be carried out quickly, inexpensively and with a high output.
  • the workpiece produced according to the invention is preferably placed in air after the hot forming from the forming heat.
  • the material When stored in air, the material is slowly and completely converted from the austenitic to the martensitic state.
  • Such slow cooling sets the desired hardness of the material of up to 450 HB.
  • thermal and transformation stresses are largely avoided, so that there are no distortions or stress cracks in the finished intermediate product.
  • a hardness of the intermediate product produced can be produced which differs from the hardness present after being stored in air from the heat of deformation.
  • this heat treatment can also achieve lower hardness values down to a lower limit of 300 HB.
  • Diag. 2 the impact bending work determined for various steels plotted against the embrittlement factor KG f .
  • Table 1 compares the alloys of steels A, B, C according to the invention with the compositions of four comparative steels D, E, F, G lying outside the invention.
  • Table 2 also shows the Brinell hardness values belonging to steels A to G as well as the hardness (H f ), sweat (S f ) and embrittlement factors (KG f ).
  • the test was carried out at room temperature. Like the one in Diag. 2 summarized values for the impact bending work (mean values from 3 tested individual samples) show, with increasing embrittlement factor KG f a significant decrease in the measured impact bending work can be determined.
  • the steels A, B and C according to the invention have the desired high level of toughness with values well above 200 J, while only values between 50 and 150 J could be measured for the steels D, E, F and G with increasing embrittlement factor, their toughness was therefore significantly lower.
  • Comparable has been found in connection with the value to be observed for the weldability factor S f of steels according to the invention.
  • the comparative steels, the welding factor S f of which are above the limit value provided according to the invention, have a significantly poorer welding behavior than the steels according to the invention. This is particularly evident in the occurrence of welding cracks, to avoid which, in the case of the steels not according to the invention, complex preheating and post-treatment are necessary.
  • the examples show that the inventive limitation of the contents of elements with a grain-boundary effect, such as Cu, Sn, As, AI, P and N, in the case of steels A, B, C keeps the respective embrittlement factor KG f low and, consequently, one for steels good toughness has been achieved.

Landscapes

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Abstract

The present invention relates to a steel, in particular for tools exposed to corrosion, of the following composition (in mass-%): C: min. 0.02 and max. 0.12%; Si: max. 1.5%; Mn: more than 1.0-2.50%; P: max. 0.035%; S: min. 0.04% and less than 0.15%; Cr: more than 8.0% and less than 12%; Mo: more than 0.0% and max. 0.20%; V: more than 0.0% and max. 0.25%; Nb: more than 0.1% and max. 0.5%; N: at least 0.02% and max. 0.12%; Ni: max. 0.5%; B: max. 0.005%; Cu: max. 0.3%; Al: max. 0.035%; Sn: max. 0.035%; As: max. 0.02%; at least one of the elements Ca, Mg or Ce, wherein the sum of the contents of these elements is at least 0.0002% and max. 0.015%; with the remainder being iron and unavoidable impurities.

Description

Stahl und Verfahren zur Herstellung eines Zwischenproduktes Steel and process for producing an intermediate
Für die Herstellung von Werkzeugen, die im praktischen Einsatz korrosiven Medien ausgesetzt sind und an die gleichzeitig hohe Anforderungen an ihre Härte gestellt werden, werden martensitische, korrosionsbeständige Werkzeugstähle verwendet .Martensitic, corrosion-resistant tool steels are used for the production of tools which are exposed to corrosive media in practice and which are subject to high demands on their hardness.
Spanende Fertigungsverfahren sind ein wesentlicher Bestandteil der industriellen Produktionstechnologie und ein Hauptkostenträger bei der Herstellung von Werkzeugen für die KunststoffVerarbeitung. Die wirtschaftliche Verwendbarkeit von Stählen der eingangs genannten Art hängt daher wesentlich von ihrer Zerspanbarkeit und ihrer Korrosionsbeständigkeit ab, welche wiederum entscheidend durch den Chromgehalt der Stähle beeinflußt wird. Unter dem Begriff "Zerspanbarkeit" wird in diesem Zusammenhang die Eigenschaft eines Werkstoffes verstanden, sich unter bestimmten Bedingungen spanend bearbeiten zu lassen.Machining processes are an essential part of industrial production technology and a main cost when manufacturing tools for plastics processing. The economic usability of steels of the type mentioned above depends essentially on their machinability and their corrosion resistance, which in turn is decisively influenced by the chromium content of the steels. In this context, the term "machinability" means the property of a material that can be machined under certain conditions.
Besondere Anforderungen an die Korrosionsbeständigkeit von Werkzeugen, die aus Stählen der voranstehend erwähnten Art hergestellt sind, ergeben sich im Bereich der kunststoffverarbeitenden Industrie. So führen Kontakte mit den dort eingesetzten Kühl- und Reinigungsmitteln, der Umgebungsatmosphäre sowie mit den verarbeiteten Kunststoffen selbst in vielen Fällen zu einer korrosiven Beanspruchung des jeweiligen Werkzeugs. Ein rostfreier martensitischer Stahl mit guter Bearbeitbarkeit ist aus der EP 0 721 513 Bl bekannt. Der bekannte Stahl enthält 10 bis 14 Mass.-% Chrom. Zur Verbesserung seiner Zerspanbarkeit weist er zudem mindestens 0,15 % Schwefel und 1,0 bis 3,5 % Kupfer auf. Die Zugabe von Kupfer hat zusätzlich einen positiven Einfluß auf die Härte der Legierung.There are special requirements for the corrosion resistance of tools made from steels of the type mentioned above in the field of the plastics processing industry. In many cases, contacts with the coolants and cleaning agents used there, the ambient atmosphere and with the processed plastics lead to corrosive stress on the respective tool. A stainless martensitic steel with good machinability is known from EP 0 721 513 B1. The known steel contains 10 to 14 mass% chromium. To improve its machinability, it also has at least 0.15% sulfur and 1.0 to 3.5% copper. The addition of copper also has a positive influence on the hardness of the alloy.
Neben dem in der erwähnten Europäischen Patentschrift beschriebenen Stahl ist eine Vielzahl chromlegierter, korrosionsbeständiger Stähle bekannt, deren Chromgehalt zwischen 11,0 und 17,0 Mass.-% liegt. Es sind dies beispielsweise die mit den Werkstoffnummern 1.2080, 1.2082, 1.2083, 1.2085, 1.2201, 1.2314, 1.2316, 1.2319, 1.2361, 1.2376, 1.2378, 1.2379, 1.2380, 1.2436, 1.2601 in der StahlEisen-Liste bezeichneten Stähle. Regelmäßig sind diese Stähle mit Kohlenstoff, Silizium und Mangan legiert. Wahlweise enthalten sie außerdem Carbidbildner wie Molybdän, Vanadium oder Wolfram.In addition to the steel described in the European patent mentioned, a large number of chromium-alloyed, corrosion-resistant steels are known, the chromium content of which is between 11.0 and 17.0 mass%. These are, for example, the steels designated with the material numbers 1.2080, 1.2082, 1.2083, 1.2085, 1.2201, 1.2314, 1.2316, 1.2319, 1.2361, 1.2376, 1.2378, 1.2379, 1.2380, 1.2436, 1.2601 in the StahlEisen list. These steels are regularly alloyed with carbon, silicon and manganese. They also optionally contain carbide formers such as molybdenum, vanadium or tungsten.
Die Verarbeitung der bekannten Stähle erfolgt in Abhängigkeit vom jeweiligen Kohlenstoff- und Carbidgehal . So werden die Stähle der in Rede stehenden Art zum einen vom Werkzeughersteller im vergüteten Zustand mit einer Härte von 285 bis 325 HB verwendet. Bei dieser Härte ist eine zerspanende Bearbeitung des Werkstoffs noch möglich. Zum anderen werden die Stähle im weichgeglühten Zustand verarbeitet, wobei die Härte der Stähle dann maximal 250 HB beträgt. Derart weniger harte Stähle lassen sich zwar besser verarbeiten. Es muß allerdings nach der Bearbeitung noch eine Wärmebehandlung durchgeführt werden, um die üblicherweise erforderliche Einbauhärte von 46 bis 60 HRC zu erreichen. Anschließend ist eine Fertigbearbeitung erforderlich.The known steels are processed depending on the respective carbon and carbide content. The steels of the type in question are used on the one hand by the tool manufacturer in a tempered state with a hardness of 285 to 325 HB. With this hardness, machining of the material is still possible. On the other hand, the steels are processed in the soft annealed condition, the hardness of the steels then being a maximum of 250 HB. Such less hard steels can be processed better. However, a heat treatment must still be carried out after processing in order to achieve the usually required Achieve hardness of 46 to 60 HRC. Finishing is then required.
Eine spanende Bearbeitung läßt sich bei den von den Anwendern geforderten hohen Endhärten bei den bekannten Stählen nicht mehr wirtschaftlich durchführen. Dieses Problem wird zwar durch die Verarbeitung im weichgeglühten Zustand mit nachgeschalteter Wärmebehandlung gelöst. Ein Nachteil der abschließenden Wärmebehandlung besteht jedoch neben den für diesen zusätzlichen Arbeitsgang anfallenden Kosten darin, daß es dabei zur Rißbildung und zum Verzug des Bauteils infolge der Erwärmung kommen kann.Machining can no longer be carried out economically given the high final hardnesses required by the users of the known steels. This problem is solved by processing in the soft-annealed state with subsequent heat treatment. A disadvantage of the final heat treatment, however, in addition to the costs incurred for this additional operation, is that it can lead to cracking and warping of the component as a result of the heating.
Ein weiterer Nachteil der bekannten, in der StahlEisen- Liste verzeichneten Stähle ist ihre aufgrund des Kohlenstoffgehalts und der LegierungsZusammensetzung verschlechterte Schweißbarkeit. Eine gute Verschweißbarkeit ist jedoch gerade im Bereich der KunststoffVerarbeitung unabdingbar. Häufig ist es in Folge von nachträglichen Änderungen der Gestaltung und wegen erforderlich werdender Reparaturen notwendig, Schweißarbeiten an den Werkzeugen vorzunehmen.Another disadvantage of the known steels listed in the steel-iron list is their poor weldability due to the carbon content and the alloy composition. However, good weldability is essential, especially in the field of plastics processing. It is often necessary to carry out welding work on the tools as a result of subsequent changes to the design and because repairs become necessary.
Zusätzlich erschwert wird die Bestimmung eines den Anforderungen in der Praxis, insbesondere den sich bei der Kunststoffverarbeitung stellenden Problemen gerechtwerdenden Stahls dadurch, daß ein solcher Stahl nicht nur korrosionsbeständig, gut zerspanbar und gut schweißbar, sondern auch in ausreichendem Maße zäh sein muß, um die im praktischen Betrieb auftretenden Kräfte aufnehmen zu können. Andernfalls besteht die Gefahr, daß die auftretenden hohen Biege-, Torsions-, Druck- und Zugkräfte ebenfalls Risse verursachen.The determination of a steel that meets the requirements in practice, in particular the problems encountered in plastics processing, is made more difficult by the fact that such a steel not only has to be corrosion-resistant, easy to machine and weld, but also has to be sufficiently tough to meet the requirements of the to be able to absorb practical operation forces. Otherwise there is a risk that the high bending, torsional, compressive and tensile forces also cause cracks.
Es hat sich gezeigt, daß die bekannten Stähle allen diesen Anforderungen gleichzeitig nicht gerecht werden. So weisen aufgrund eines höheren Schwefelgehaltes gut zerspanbare Stähle eine zu geringe Zähigkeit auf, während bei infolge einer Erhöhung des Kohlenstoffgehaltes härteren Stählen die Korrosionsbeständigkeit vermindert ist .It has been shown that the known steels do not meet all of these requirements at the same time. For example, steels that are easy to machine due to a higher sulfur content have a toughness that is too low, while the steels that are harder due to an increase in the carbon content reduce the corrosion resistance.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen insbesondere für die Herstellung von Werkzeugen für die kunststoffverarbeitende Industrie geeigneten Stahl zu finden, der bei hoher Härte und Korrosionsbeständigkeit eine den praktischen Anforderungen gerechtwerdende Zähigkeit, Zerspanbarkeit und Schweißbarkeit aufweist. Darüber hinaus soll ein Verfahren zur Herstellung von Zwischenprodukten aus einem solchen Stahl angeben werden. Unter dem Begriff "Zwischenprodukt" werden in diesem Zusammenhang auch Langprodukte, Flachprodukte oder andere Gegenstände verstanden, die anschließend einer weiteren Verarbeitung zugeführt werden.The object of the invention is to find a steel which is particularly suitable for the production of tools for the plastics processing industry and which, with high hardness and corrosion resistance, has toughness, machinability and weldability which meet the practical requirements. In addition, a method for producing intermediate products from such a steel is to be specified. In this context, the term “intermediate product” is also understood to mean long products, flat products or other objects which are subsequently sent for further processing.
In Bezug auf den Werkstoff wird diese Aufgabe durch einen Stahl für insbesondere korrosionsbeanspruchte Werkzeuge gelöst, der folgende Zusammensetzung aufweist (in Mass.- %) :With regard to the material, this task is solved by a steel for tools that are particularly exposed to corrosion and has the following composition (in mass%):
C: mindestens 0,02 und höchstens 0,12 %,C: at least 0.02 and at most 0.12%,
Si : höchstens 1,5 %,Si: at most 1.5%,
Mn: mehr als 1,0 - 2,50 %,Mn: more than 1.0 - 2.50%,
P: höchstens 0,035 %, S: mindestens 0,04 % und weniger als 0,15 %, Cr: mehr als 8,0 % und weniger als 12 %, Mo: mehr als 0,0 % und höchstens 0,20 %, V: mehr als 0,0 % und höchstens 0,25 %, Nb: mehr als 0,1 % und höchstens 0,5 %, N: mindestens 0,02 und höchstens 0,12 %, Ni : höchstens 0,5 % B: höchstens 0,005 %, Cu: höchstens 0,3 %, AI: höchstens 0,035 %, Sn: höchstens 0,035 %, As: höchstens 0,02 %,P: at most 0.035%, S: at least 0.04% and less than 0.15%, Cr: more than 8.0% and less than 12%, Mo: more than 0.0% and at most 0.20%, V: more than 0, 0% and at most 0.25%, Nb: more than 0.1% and at most 0.5%, N: at least 0.02 and at most 0.12%, Ni: at most 0.5% B: at most 0.005%, Cu: 0.3% or less, AI: 0.035% or less, Sn: 0.035% or less, As: 0.02% or less,
mindestens eines der Elemente Ca, Mg oder Ce, wobei die Summe der Gehalte an diesen Elementen mehr als 0,0002 % und höchstens 0,015 % beträgt,at least one of the elements Ca, Mg or Ce, the sum of the contents of these elements being more than 0.0002% and at most 0.015%,
Rest Eisen und unvermeidbare Verunreinigungen.Balance iron and unavoidable impurities.
Der erfindungsgemäße nioblegierte Werkzeugstahl weist eine optimierte Kombination von Zerspanbarkeit, Härte, Korrosionsbeständigkeit, Schweißbarkeit und Zähigkeit auf. Er erreicht Härtelagen, die zwischen 300 und 450 HB liegen. Trotz des relativ hohen Schwefelgehalts weist er eine für Stähle der gattungsgemäßen Art gute Zähigkeit auf, die den in der Praxis sich stellenden Anforderungen genügt .The nioballoyed tool steel according to the invention has an optimized combination of machinability, hardness, corrosion resistance, weldability and toughness. It reaches hardness layers that are between 300 and 450 HB. Despite the relatively high sulfur content, it has good toughness for steels of the generic type, which meets the requirements that arise in practice.
Zur Verbesserung der Zerspanbarkeit sind erfindungsgemäße Stähle schwefellegiert, dessen Anteil jeweils weniger als 0,15 Mass.-% beträgt. Vorzugsweise weist der Stahl dabei mindestens 0,04 Mass.-% auf, wodurch eine gute Zerspanbarkeit sicher gewährleistet werden kann. Noch bessere Zerspanbarkeiten können bei Berücksichtigung der sonstigen an die Zusammensetzung gestellten Bedingungen dann erreicht werden, wenn erfindungsgemäßer Stahl mindestens 0,07 Mass.-% Schwefel enthält.To improve machinability, steels according to the invention are sulfur-alloyed, the proportion of each of which is less than 0.15% by mass. The steel preferably has at least 0.04% by mass, whereby good machinability can be reliably ensured. Yet Better machinability can be achieved when the other conditions imposed on the composition are taken into account if the steel according to the invention contains at least 0.07% by mass of sulfur.
Trotz eines derart bemessenen Schwefelanteils weist erfindungsgemäßer Stahl eine gute Zähigkeit auf. Dies wird dadurch erreicht, daß der Stahl zusammen mit dem Schwefel wenigstens eines der Elemente Calcium, Mangan oder Cer in Mengen enthält, deren Summe mehr als 0,0002 jedoch höchstens 0,015 Mass.-% beträgt. Diese Elemente ermöglichen die Einformung von Sulfiden in die Matrix des Stahls und führen so zur Verbesserung seiner Zähigkeit. Erreichen läßt sich dies beispielsweise zielsicher dann,, wenn der erfindungsgemäße Stahl 0,001 - 0,009 Mass.-% Calcium enthält.Despite such a proportion of sulfur, steel according to the invention has good toughness. This is achieved in that the steel together with the sulfur contains at least one of the elements calcium, manganese or cerium in amounts, the sum of which is more than 0.0002 but at most 0.015 mass%. These elements enable sulfides to be molded into the matrix of the steel and thus improve its toughness. This can be achieved with certainty, for example, if the steel according to the invention contains 0.001-0.009% by mass of calcium.
Durch die Verwendung niedriger Kohlenstoffgehalte von maximal 0,12 Mass.-% sowie niedriger Stickstoffgehalte von höchstens 0,12 Mass.-% und eines Niobgehalt von 0,11 bis 0,5 Mass.-% werden bei erfindungsgemäßem Stahl Hartphasen gebildet, welche zur erreichten Härte von 300 bis 450 HB beitragen. Gleichzeitig werden die betreffenden Hartphasen in besonders feiner und gleichmäßiger Verteilung ausgeschieden, was einen positiven Einfluß auf die Zähigkeitseigenschaften hat.The use of low carbon contents of at most 0.12% by mass and low nitrogen contents of at most 0.12% by mass and a niobium content of 0.11 to 0.5% by mass forms hard phases in the steel according to the invention, which achieved hardness of 300 to 450 HB contribute. At the same time, the hard phases in question are excreted in a particularly fine and uniform distribution, which has a positive influence on the toughness properties.
Besonders deutlich machen sich diese vorteilhaften Eigenschaften des Legierens mit Niob bemerkbar, wenn der Niobgehalt so eingestellt wird, daß der Härtefaktor Hf bei erfindungsgemäßem Stahl folgende Bedingung erfüllt:These advantageous properties of alloying with niobium are particularly noticeable if the niobium content is set so that the hardness factor H f for steel according to the invention fulfills the following condition:
0,047 < Hf < 0,095, wobei sich der Härtefaktor Hf nach der Formel0.047 <H f <0.095, where the hardness factor Hf according to the formula
Hf = 0,11 - %Nb / 7,14H f = 0.11% Nb / 7.14
berechnet und mit %Nb der jeweilige Nb-Gehalt des Stahls bezeichnet ist. Bei einer solchen Bemessung des Niobgehaltes wird der vorhandene Kohlenstoff und Stickstoff durch das Element Niob weitgehend zu Hartphasen abgebunden, so daß das bei erfindungsgemäßem Stahl mit einem Gehalt von weniger als 12 % in der Matrix enthaltene Chrom voll zur Bildung von korrosionshemmenden Passivschichten zur Verfügung steht. Auf diese Weise weist erfindungsgemäßer Stahl trotz der relativ geringen Chromgehalte bei gleichzeitig hoher Härte eine hervorragende Korrosionsbeständigkeit auf.calculated and the respective Nb content of the steel is designated with% Nb. With such a measurement of the niobium content, the carbon and nitrogen present are largely bound to hard phases by the niobium element, so that the chromium contained in the matrix according to the invention with a content of less than 12% is fully available for the formation of corrosion-inhibiting passive layers. In this way, steel according to the invention has excellent corrosion resistance despite the relatively low chromium contents and high hardness.
Bei erfindungsgemäßem Stahl sind zudem die Gehalte an solchen Elementen, die zur Rißbildung in der Schweißnaht führen könnten, auf ein Minimum abgesenkt. Eine optimale Schweißbarkeit von erfindungsgemäßem Stahl läßt sich dabei dadurch gewährleisten, daß der sich nach der FormelIn the case of steel according to the invention, the contents of such elements which could lead to the formation of cracks in the weld seam are also reduced to a minimum. Optimal weldability of steel according to the invention can be ensured by the fact that according to the formula
Sf = %C + 5x%B + 2x%Cu+ (%P+%S)/2+ (%Mo+%Cr) /4 + %Mn/lOS f =% C + 5x% B + 2x% Cu + (% P +% S) / 2 + (% Mo +% Cr) / 4 +% Mn / lO
berechnende Schweißfaktor Sf bei erfindungsgemäßem Stahl folgende Bedingung erfüllt :calculating welding factor S f for steel according to the invention meets the following condition:
Sf < 3,99,S f <3.99,
wobei mit %C, %B, %Cu, %P, %S, %Mo, %Cr, %Mn die jeweiligen C-, B- ,Cu- , P-, S-, Mo-, Cr-, Mn-Gehalte des Stahls bezeichnet sind. Die Zähigkeit der eingangs genannten bekannten Werkzeugstähle wird durch den Kohlenstoff- und Carbidgehalt sowie durch die Höhe des Schwefelgehaltes, die Verteilung und die Morphologie der Sulfide negativ beeinflußt. Erfindungsgemäßer Stahl enthält nur maximal 0,12 % Kohlenstoff. Auf diese Weise ist auch sein Carbidgehalt beschränkt. Zusätzlich ist bei einem erfindungsgemäßen Stahl dadurch, daß in ihm die Gehalte an korngrenzwirksamen Elementen auf ein Minimum reduziert ist, die Zähigkeit gegenüber anderen schwefellegierten Stählen erhöht .where with% C,% B,% Cu,% P,% S,% Mo,% Cr,% Mn the respective C-, B-, Cu-, P-, S-, Mo-, Cr-, Mn- Contents of the steel are labeled. The toughness of the known tool steels mentioned at the outset is adversely affected by the carbon and carbide content as well as by the level of the sulfur content, the distribution and the morphology of the sulfides. Steel according to the invention only contains a maximum of 0.12% carbon. This also limits its carbide content. In addition, in the case of a steel according to the invention, the fact that the content of elements with a grain-limiting effect is reduced to a minimum increases the toughness compared to other sulfur-alloyed steels.
Es wurde festgestellt, daß die korngrenzwirksamen Elemente in Stählen der in Rede stehenden Art während des Erstarrungsvorganges sowie während der Warmumformung und / oder während einer Wärmebehandlung bei bestimmten Temperaturen an den Korngrenzen seigern. Diese Seigerungen führen zu einer Verminderung der Kohäsion und bilden so bevorzugt die Quelle der Entstehung von Rissen. Inde bei einem erfindungsgemäßen Stahl der Versprödungsfaktor KGf die folgende Bedingung erfüllt, kann der negative Einfluß der korngrenzenwirksamen Elemente und damit einhergehend die Gefahr der Entstehung von Rissen zielgerichtet minimiert werden:It has been found that the grain-limiting elements in steels of the type in question segregate at the grain boundaries during the solidification process and during hot forming and / or during heat treatment at certain temperatures. These segregations lead to a decrease in cohesion and thus preferentially form the source of the formation of cracks. Indeed, in the case of a steel according to the invention, the embrittlement factor KG f fulfills the following condition, the negative influence of the elements which act on the grain boundaries and the associated risk of crack formation can be minimized in a targeted manner:
KGf < 1,07,KG f <1.07,
wobei sich der Versprödungsfaktor KGf nach der Formelwhere the embrittlement factor KG f according to the formula
KGf = 2,97x%Cu + 3,2x(%Sn+%As) + 0,55x%Al + 5,42x%P + 0,98%NKG f = 2.97x% Cu + 3.2x (% Sn +% As) + 0.55x% Al + 5.42x% P + 0.98% N
berechnet und mit %Cu, %Sn, %As, %A1, %P und %N die jeweiligen Cu-, Sn-, As-, AI-, P- und N-Gehalte des Stahls bezeichnet sind. In Bezug auf das Verfahren zum Erzeugen eines Zwischenprodukts für die Herstellung von Bauteilen, insbesondere für die Herstellung eines korrosionsbeanspruchten Werkzeugs, aus erfindungsgemäß zusammengesetztem Stahl wird die oben angegebene Aufgabe gelöst, indem mindestens folgende Herstellungsschritte durchlaufen werden:calculated and designated% Cu,% Sn,% As,% A1,% P and% N the respective Cu, Sn, As, AI, P and N contents of the steel. With regard to the method for producing an intermediate product for the production of components, in particular for the production of a tool subject to corrosion, from steel composed according to the invention, the above-mentioned object is achieved by performing at least the following production steps:
- Erschmelzen eines erfindungsgemäßen Stahls,Melting of a steel according to the invention,
- Vergießen des Stahls zu einem Vormaterial, wie Blöcken, Brammen, Stranggußriegeln, Dünnbrammen oder gegossenem Band,Casting the steel into a starting material, such as blocks, slabs, continuous cast bars, thin slabs or cast strip,
- Diffusionsglühen des Vormaterials bei einer 1200 - 1280 °C betragenden Temperatur,- diffusion annealing of the primary material at a temperature of 1200 - 1280 ° C,
- Warmumformen des geglühten Vormaterials zu dem Bauelement.- Hot forming of the annealed starting material to the component.
Durch das im erfindungsgemäß gewählten Temperaturbereich durchgeführte Diffusionsglühen des Vormaterials wird ein Ausgleich der erstarrungsbedingten Seigerungen herbeigeführt, so daß eine gleichmäßige Verteilung der enthaltenen Legierungselemente erzielt wird. Bei der anschließenden Warmumformung des Vormaterials zu dem Zwischenprodukt wird die Gefügestruktur und die Werkstoffisotropie beeinflußt. Eine verbesserte Struktur des Gefüges und eine höhere Isotropie des Werkstoffs kann dabei dadurch erreicht werden, daß die Warmverformung unter Anwendung eines Umformgrades φ von mindestens 1,5 durchgeführt wird.The diffusion annealing of the primary material carried out in the temperature range selected according to the invention compensates for the segregation-related segregations, so that a uniform distribution of the alloy elements contained is achieved. During the subsequent hot forming of the primary material into the intermediate product, the structure and the material isotropy are influenced. An improved structure of the structure and a higher isotropy of the material can be achieved in that the hot deformation is carried out using a degree of deformation φ of at least 1.5.
Im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens kann die Warmumformung als Schmieden oder, zur Herstellung größerer Abmessungen, als Warmwalzen durchgeführt werden. Die Warmumformung findet dabei bevorzugt bei Temperaturen von 850 °C - 1100 °C durchgeführt. In diesem Temperaturbereich weist der erfindungsgemäß verwendete Werkstoff eine niedrige Fließspannung und eine hohe Zähigkeit auf, so daß eine optimale Umformbarkeit gegeben ist. Die Warmumformung läßt sich somit schnell, kostengünstig und mit hoher Ausbringung durchführen.Within the scope of the method according to the invention, hot forming can be carried out as forging or, for the production of larger dimensions, as hot rolling. Hot forming preferably takes place at temperatures of 850 ° C - 1100 ° C. In this temperature range, the material used according to the invention has a low yield stress and a high toughness, so that there is an optimal formability. Hot forming can thus be carried out quickly, inexpensively and with a high output.
Das erfindungsgemäß erzeugte Werkstück wird nach der Warmumformung aus der Umformhitze vorzugsweise an Luft abgelegt . Bei der Ablage an Luft wird der Werkstoff langsam und vollständig vom austenitischen in den martensitischen Zustand überführt . Durch eine solche langsame Abkühlung wird einerseits die gewünschte Härte des Werkstoffes von bis zu 450 HB eingestellt. Andererseits werden Wärme- und UmwandlungsSpannungen weitgehend vermieden, so daß keine Verzüge oder Spannungsrisse am fertigen Zwischenprodukt auftreten.The workpiece produced according to the invention is preferably placed in air after the hot forming from the forming heat. When stored in air, the material is slowly and completely converted from the austenitic to the martensitic state. Such slow cooling on the one hand sets the desired hardness of the material of up to 450 HB. On the other hand, thermal and transformation stresses are largely avoided, so that there are no distortions or stress cracks in the finished intermediate product.
Durch eine gegebenenfalls zusätzlich durchzuführende Wärmebehandlung bei Temperaturen von 850 °C - 1050 °C mit nachfolgendem kontrollierten Abkühlen an einem Abkühlungsmedium, wie Luft, Öl, Wasser oder einem Polymer, auf das vorzugsweise ein Anlassen bei Temperaturen zwischen 400 °C und 650 °C folgt, kann eine Härte des erzeugten Zwischenprodukts hergestellt werden, die sich von der nach der Ablage an Luft aus der Umformhitze vorliegenden Härte unterscheidet. Insbesondere lassen sich über diese Wärmebehandlung auch niedrigere Härtewerte bis zu einer Untergrenze von 300 HB erzielen.Through an optional additional heat treatment at temperatures of 850 ° C - 1050 ° C with subsequent controlled cooling on a cooling medium such as air, oil, water or a polymer, which is preferably followed by tempering at temperatures between 400 ° C and 650 ° C , a hardness of the intermediate product produced can be produced which differs from the hardness present after being stored in air from the heat of deformation. In particular, this heat treatment can also achieve lower hardness values down to a lower limit of 300 HB.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen: Diag. 1 den Schneidenverschleiß im Bohrversuch aufgetragen über den Bohrweg,The invention is explained in more detail below on the basis of exemplary embodiments. Show it: Diag. 1 the cutting edge wear in the drilling test plotted over the drilling path,
Diag. 2 die für verschiedene Stähle ermittelte Schlagbiegearbeit aufgetragen über den Versprödungsfaktor KGf.Diag. 2 the impact bending work determined for various steels plotted against the embrittlement factor KG f .
In Tabelle 1 sind die Legierungen erfindungsgemäßer Stähle A,B,C den Zusammensetzungen von vier außerhalb der Erfindung liegenden Vergleichsstählen D,E,F,G gegenübergestellt. In Tabelle 2 sind zusätzlich die zu den Stählen A bis G gehörenden Brinell-Härtewerte sowie die Härte- (Hf) , Schweiß- (Sf) , und Versprödungsfaktoren (KGf) angegeben.Table 1 compares the alloys of steels A, B, C according to the invention with the compositions of four comparative steels D, E, F, G lying outside the invention. Table 2 also shows the Brinell hardness values belonging to steels A to G as well as the hardness (H f ), sweat (S f ) and embrittlement factors (KG f ).
Zur Überprüfung der Zerspanbarkeit der Stähle A - G wurden an aus diesen Stählen erzeugten Bauelementen Bohrversuche mit unbeschichteten Wendelbohrern aus dem Schnellarbeitsstahl mit der Werkstoffnummer 1.3343 durchgeführt. Zu diesem Zweck wurden 24 mm tiefe Löcher in die mit einer Härte von 300 bis 400 HB vorliegenden Stähle gebohrt. Die Schnittgeschwindigkeit betrug jeweils 12 m/min und der Vorschub 0,12 mm/U.To check the machinability of steels A - G, drilling tests were carried out on components made from these steels using uncoated twist drills made of high-speed steel with material number 1.3343. For this purpose, 24 mm deep holes were drilled in the steels with a hardness of 300 to 400 HB. The cutting speed was 12 m / min and the feed 0.12 mm / rev.
Nach einem Gesamtbohrweg von 200, 1200 und 2400 mm wurde der an den Wendelbohrern aufgetretene Verschleiß der Schneidkanten ausgemessen. Es zeigte sich, daß die erfindungsgemäßen Stähle A, B und C trotz ihrer höheren Härte weniger Verschleiß an den Schneidkanten der Bohrer erzeugen (Diag. 1) . Ihre Zerspanbarkeit ist somit deutlich gegenüber der der herkömmlichen, außerhalb der Erfindung liegenden Stähle D, E, F und G verbessert. Zur Bestimmung der Zähigkeit von Werkzeugstählen wurde der Schlagbiegeversuch nach Stahl-Eisen-Prüfblatt 1314 durchgeführt. In diesem Versuch wird als Maß für die Zähigkeit eines Werkstoffes die zum Zerschlagen von ungekerbten Proben notwendige Schlagbiegearbeit ermittelt. Die verwendeten Proben mit der Abmessung 7 x 10 x 55 mm wurden aus der Verformungsrichtung der überprüften Stähle A - G entnommen, die mit einer Härte von 300 bis 400 HB vorlagen.After a total drilling distance of 200, 1200 and 2400 mm, the wear of the cutting edges that occurred on the twist drills was measured. It was found that steels A, B and C according to the invention produce less wear on the cutting edges of the drills despite their higher hardness (Diag. 1). Their machinability is thus significantly improved compared to that of conventional steels D, E, F and G which lie outside the invention. The impact bending test according to steel-iron test sheet 1314 was carried out to determine the toughness of tool steels. In this experiment, the impact bending work required to break unskilled samples is determined as a measure of the toughness of a material. The 7 x 10 x 55 mm samples used were taken from the direction of deformation of the tested steels A - G, which had a hardness of 300 to 400 HB.
Die Prüfung erfolgte bei Raumtemperatur. Wie die im Diag. 2 zusammengefaßten Werte für die Schlagbiegearbeit (Mittelwerte aus 3 geprüften Einzelproben) zeigen, kann mit zunehmendem Versprödungsfaktor KGf ein deutliches Absinken der gemessenen Schlagbiegearbeit festgestellt werden. Die erfindungsgemäßen Stähle A, B und C weisen mit Werten deutlich oberhalb von 200 J das gewünschte hohe Zähigkeitsniveau auf, während bei den zum Vergleich aufgeführten Stählen D, E, F und G mit zunehmendem Versprödungsfaktor lediglich Werte zwischen 50 und 150 J gemessen werden konnten, ihre Zähigkeit daher deutlich niedriger war.The test was carried out at room temperature. Like the one in Diag. 2 summarized values for the impact bending work (mean values from 3 tested individual samples) show, with increasing embrittlement factor KG f a significant decrease in the measured impact bending work can be determined. The steels A, B and C according to the invention have the desired high level of toughness with values well above 200 J, while only values between 50 and 150 J could be measured for the steels D, E, F and G with increasing embrittlement factor, their toughness was therefore significantly lower.
Um die Korrosionsbeständigkeit der in Tabelle 1 aufgeführten Stähle zu überprüfen, wurden Eintauchversuche in einer 0,5 % wässrigen Natriumchloridlδsung durchgeführt . Nach einer Tauchdauer von 1 h wurden die Proben jeweils eine halbe Stunde lang an Luft getrocknet und dann erneut eingetaucht . Nach insgesamt neun Tauch- und Trockenzyklen wurde das Aussehen der ehemals fein geschliffenen Proben beurteilt. Nach Beendigung der Versuche war bei den erfindungsgemäßen Stählen A bis C so gut wie kein Rostbefall auf der Oberfläche der Proben feststellbar, was auf eine ausreichende Korrosionsbeständigkeit hindeutet. Die zum Vergleich aufgeführten Stähle D, E und G zeigten dagegen einen starken Angriff durch die Prüflösung, so daß der größte Teil der Oberfläche nach den durchgeführten Prüfzyklen bereits korrodiert war. Lediglich der Vergleichsstahl F war aufgrund seines hohen Chromgehaltes und wegen des Fehlens von Schwefel korrosionsbeständiger. Aufgrund des Fehlens von Schwefel in der Zusammensetzung wies dieser Stahl F jedoch die bei weitem schlechteste Zerspanbarkeit aller untersuchten Stähle auf .In order to check the corrosion resistance of the steels listed in Table 1, immersion tests were carried out in a 0.5% aqueous sodium chloride solution. After an immersion period of 1 h, the samples were each air-dried for half an hour and then immersed again. After a total of nine immersion and drying cycles, the appearance of the specimens, which had previously been finely ground, was assessed. After the end of the tests, there was virtually no rust attack on the surface of the samples in the steels A to C according to the invention, which indicates sufficient corrosion resistance. In contrast, the steels D, E and G listed for comparison showed a strong attack by the test solution, so that most of the surface was already corroded after the test cycles carried out. Only the comparative steel F was more corrosion-resistant due to its high chromium content and the absence of sulfur. However, due to the absence of sulfur in the composition, this steel F had by far the worst machinability of all the steels examined.
Die erläuterten Beispiele belegen, daß erfindungsgemäßer Stahl einerseits die angestrebte Härte von 300 HB bis 450 HB sicher erreicht und andererseits gut zerspanbar ist. Bei außerhalb der Erfindung liegenden Stählen, welche die für den Härtefaktor Hf erfindungsgemäß zu beachtenden Bedingungen nicht erfüllen, wird diese Eigenschaftskombination dagegen nicht erreicht.The examples explained demonstrate that steel according to the invention on the one hand safely achieves the desired hardness of 300 HB to 450 HB and on the other hand is easy to machine. In the case of steels lying outside the invention, which do not meet the conditions to be observed according to the invention for the hardness factor H f , this combination of properties is not achieved.
Vergleichbares erweist sich im Zusammenhang mit dem für den Schweißbarkeitsfaktor Sf erfindungsgemäßer Stähle einzuhaltenden Wert. So weisen die Vergleichsstähle, deren Schweißfaktor Sf jeweils oberhalb des erfindungsgemäß vorgesehenen Grenzwertes liegen, ein deutlich schlechteres Schweißverhalten auf als erfindungsgemäße Stähle. Dies zeigt sich insbesondere in dem Auftreten von Schweißrissen, zu deren Vermeidung bei den nicht erfindungsgemäßen Stählen eine aufwendige Vorwärmung und Nachbehandlung notwendig ist. Schließlich belegen die Beispiele, daß durch die erfindungsgemäße Beschränkung der Gehalte an korngrenzenwirksamen Elementen, wie Cu, Sn, As, AI, P und N bei den Stählen A, B, C der jeweilige Versprödungsfaktor KGf niedrig gehalten und damit einhergehend eine für Stähle der in Rede stehenden Art gute Zähigkeit erreicht worden ist. Comparable has been found in connection with the value to be observed for the weldability factor S f of steels according to the invention. The comparative steels, the welding factor S f of which are above the limit value provided according to the invention, have a significantly poorer welding behavior than the steels according to the invention. This is particularly evident in the occurrence of welding cracks, to avoid which, in the case of the steels not according to the invention, complex preheating and post-treatment are necessary. Finally, the examples show that the inventive limitation of the contents of elements with a grain-boundary effect, such as Cu, Sn, As, AI, P and N, in the case of steels A, B, C keeps the respective embrittlement factor KG f low and, consequently, one for steels good toughness has been achieved.
Angaben in Masse-%In mass%
Tabelle 1Table 1
Tabelle 2 Table 2

Claims

P AT E N T AN S P R Ü C H EP AT E N T AN S P RÜ C H E
Stahl für insbesondere korrosionsbeanspruchte Werkzeuge, welcher folgende Zusammensetzung aufweist (in Mass. -%) :Steel for tools particularly exposed to corrosion, which has the following composition (in mass.%):
C: mindestens 0,02 und höchstens 0,12 %,C: at least 0.02 and at most 0.12%,
Si: höchstens 1,5 %,Si: at most 1.5%,
Mn: mehr als 1,0 - 2,50 %,Mn: more than 1.0 - 2.50%,
P: höchstens 0,035 %,P: at most 0.035%,
S: mindestens 0,04 % und weniger als 0,15 %,S: at least 0.04% and less than 0.15%,
Cr: mehr als 8,0 % und weniger als 12 %,Cr: more than 8.0% and less than 12%,
Mo: mehr als 0,0 % und höchstens 0,20 %,Mo: more than 0.0% and at most 0.20%,
V: mehr als 0,0 % und höchstens 0,25 %,V: more than 0.0% and at most 0.25%,
Nb: mehr als 0,1 % und höchstens 0,5 %,Nb: more than 0.1% and at most 0.5%,
N: mindestens 0,02 und höchstens 0,12 %,N: at least 0.02 and at most 0.12%,
Ni : höchstens 0,5 %,Ni: at most 0.5%,
B: höchstens 0,005 %,B: at most 0.005%,
Cu: höchstens 0,3 %,Cu: at most 0.3%,
AI: höchstens 0,035 %,AI: maximum 0.035%,
Sn: höchstens 0,035 %,Sn: at most 0.035%,
As: höchstens 0,02 %,As: 0.02% maximum,
mindestens eines der Elemente Ca, Mg oder Ce, wobei die Summe der Gehalte an diesen Elementen mindestens 0,0002 % und höchstens 0,015 % beträgt,at least one of the elements Ca, Mg or Ce, the sum of the contents of these elements being at least 0.0002% and at most 0.015%,
Rest Eisen und unvermeidbare Verunreinigungen. Balance iron and unavoidable impurities.
2. Stahl nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a ß er 0,001 - 0,009 Mass.-% Ca enthält.2. Steel according to claim 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, that contains 0.001 - 0.009 mass% Ca.
3. Stahl nach einem der Ansprüche 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a ß sein Härtefaktor Hf folgende Bedingung erfüllt :3. Steel according to one of claims 1 or 2, characterized in that ß its hardness factor H f meets the following condition:
0,047 < Hf < 0,095,0.047 <H f <0.095,
wobeiin which
Hf = 0,11 - %Nb / 7,14H f = 0.11% Nb / 7.14
und mit %Nb der jeweilige Nb-Gehalt des Stahls bezeichnet ist.and% Nb denotes the respective Nb content of the steel.
4. Stahl nach einem der voranstehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a ß sein Schweißfaktor Sf folgende Bedingung erfüllt :4. Steel according to one of the preceding claims, characterized in that ß its welding factor S f meets the following condition:
Sf < 3,99,S f <3.99,
wobeiin which
Sf = %C + 5x%B + 2x%Cu+ (%P+%S)/2+ (%Mo+%Cr) /4 + %Mn/l0S f =% C + 5x% B + 2x% Cu + (% P +% S) / 2 + (% Mo +% Cr) / 4 +% Mn / l0
und mit %C, %B, %Cu, %P, %S, %Mo, %Cr, %Mn die jeweiligen C-, B- ,Cu- , P-, S-, Mo-, Cr-, Mn-Gehalte des Stahls bezeichnet sind. and with% C,% B,% Cu,% P,% S,% Mo,% Cr,% Mn the respective C-, B-, Cu-, P-, S-, Mo-, Cr-, Mn- Contents of the steel are labeled.
. Stahl nach einem der voranstehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a ß sein Versprödungsfaktor KGf folgende Bedingung erfüllt:, Steel according to one of the preceding claims, characterized in that its embrittlement factor KG f meets the following condition:
KGf < 1,07,KG f <1.07,
wobeiin which
KGf -= 2,97x%Cu + 3,2x(%Sn+%As) + 0, 55x%Al + 5, 42x%P + 0 , 98%NKG f - = 2.97x% Cu + 3.2x (% Sn +% As) + 0.35x% Al + 5.42x% P + 0.98% N
und mit %Cu, %Sn, %As, %A1 , %P und %N die jeweiligen Cu-, Sn-, As-, AI-, P- und N-Gehalte des Stahls bezeichnet sind.and% Cu,% Sn,% As,% A1,% P and% N denote the respective Cu, Sn, As, AI, P and N contents of the steel.
6. Stahl nach einem der voranstehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a ß er mindestens 0,05 Mass.-% Schwefel enthält.6. Steel according to one of the preceding claims, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, that contains at least 0.05% by mass of sulfur.
7. Stahl nach einem der voranstehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a ß er mindestens 0,07 Mass.-% Schwefel enthält.7. Steel according to one of the preceding claims, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, that it contains at least 0.07% by mass of sulfur.
8. Verfahren zur Erzeugung eines Zwischenprodukts für die Herstellung von Bauelementen, insbesondere für die Herstellung von korrosionsbeanspruchten Werkzeugen, aus einem gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7 zusammengesetzten Stahl umfassend folgende Schritte:8. A method for producing an intermediate product for the production of components, in particular for the production of tools subject to corrosion, from a steel composed according to one of claims 1 to 7, comprising the following steps:
- Erschmelzen des Stahls, - Vergießen des Stahls zu einem Vormaterial, wie Blöcken, Brammen, Stranggußriegeln, Dünnbrammen oder gegossenem Band,Melting the steel, Casting the steel into a starting material, such as blocks, slabs, continuous cast bars, thin slabs or cast strip,
- Diffusionsglühen des Vormaterials bei einer 1200 - 1280 °C betragenden Temperatur,- diffusion annealing of the primary material at a temperature of 1200 - 1280 ° C,
- Warmumformen des geglühten Vormaterials zu dem Zwischenprodukt .- Hot forming of the annealed starting material into the intermediate product.
9. Verfahren nach Anspruch 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a ß die Warmumformung als Schmieden durchgeführt wird.9. The method according to claim 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, that the hot forming is carried out as forging.
10. Verfahren nach Anspruch 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a ß die Warmumformung als Warmwalzen durchgeführt wird.10. The method according to claim 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, that the hot forming is carried out as hot rolling.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 10, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a ß das Zwischenprodukt nach der Warmumformung an Luft abgelegt wird.11. The method according to any one of claims 7 to 10, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, that the intermediate product is deposited in air after the hot forming.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 11, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a ß die Warmumformung bei Temperaturen von 850 °C - 1150 °C durchgeführt wird.12. The method according to any one of claims 7 to 11, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, that the hot forming is carried out at temperatures of 850 ° C - 1150 ° C.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 12, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a ß das Zwischenprodukt im Anschluß an die Warmumformung bei Temperaturen von13. The method according to any one of claims 7 to 12, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a ß the intermediate product following the hot forming at temperatures of
850 °C - 1050 °C wärmebehandelt und nach der Wärmebehandlung an einem Abkühlmedium, wie Luft, Öl, Wasser oder einem Polymer kontrolliert abgekühlt wird.850 ° C - 1050 ° C heat treated and after the Heat treatment on a cooling medium such as air, oil, water or a polymer is cooled in a controlled manner.
14. Verfahren nach Anspruch 13, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a ß nach der Abkühlung ein Anlassen bei Temperaturen von 400 °C - 650 °C durchgeführt wird.14. The method of claim 13, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, that after cooling, a tempering is carried out at temperatures of 400 ° C - 650 ° C.
15. Verwendung eines gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6 zusammengesetzten Stahls zur Herstellung von Werkzeugen für die KunststoffVerarbeitung. 15. Use of a steel composed according to one of claims 1 to 6 for the production of tools for plastics processing.
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