DE69813923T2

DE69813923T2 - Rostfreier Stahl zur Herstellung von gezogenem Draht, insbesondere von Reifenverstärkungsdraht, und dessen Herstellungsverfahren

Info

Publication number: DE69813923T2
Application number: DE69813923T
Authority: DE
Inventors: Jean-Michel Hauser; Joel Marandel; Etienne Havette
Original assignee: Ugine Savoie SA; Sprint Metal Societe de Production Internationale de Trefiles
Current assignee: Ugitech SA
Priority date: 1997-02-18
Filing date: 1998-02-05
Publication date: 2004-02-26
Anticipated expiration: 2018-02-06
Also published as: DE69813923D1; AU5302898A; EP0859064A1; AU734559B2; US6440579B1; TW409080B; CN1080773C; ZA981116B; EP0859064B1; BR9800640A; FR2759709A1; FR2759709B1; CA2229693C; JPH10226844A; ID19904A; ES2198034T3; ATE239098T1; CA2229693A1; CN1199782A; PT859064E

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von gezogenen Drähten aus nichtrostendem Stahl und insbesondere Drähten zur Verstärkung von Luftreifen mit einem Durchmesser unter 0,3 mm durch Ziehen eines Stahls mit geeigneter Zusammensetzung und im Hinblick auf Stahleinschlüsse geeigneter Reinheit. Der gemäß dem Verfahren erhaltene Draht kann für die Herstellung von Werkstücken eingesetzt werden, die Ermüdung ausgesetzt sind.
Metalldrähte zur Verstärkung von Elastomeren für Luftreifen müssen einen geringen Durchmesser im Allgemeinen im Bereich von 0,1 bis 0,3 mm und gute mechanische Eigenschaften aufweisen. Die Zugfestigkeit beim Bruch kann über 2300 MPa liegen, die Restduktilität, die durch Brucheinschnürung, Verdrehung oder im Schlingentest ermittelt wird, sollte nicht Null sein und die im Umlaufbiegeversuch oder Biegewechseltest festgestellte Dauerfestigkeit sollte über 1000 MPa liegen.
Diese Eigenschaften sind notwendig, um die statischen Beanspruchungen oder Wechselbeanspruchungen, denen der Draht in den Bauteilen, die in die Luftreifen eingearbeitet werden, ausgesetzt ist, zu widerstehen.
Außerdem sollte das Ziehen der Drähte aus nichtrostendem Stahl bis zu einem Durchmesser im Bereich von 0,1 bis 0,3 mm unter technischen Bedingungen, d. h. mit möglichst geringen Bruchhäufigkeiten, möglich sein, indem kostenintensive Arbeitsgänge, wie thermische Behandlungen oder zwischenzeitliche Wärmebehandlungen eingeschränkt werden.
Es ist bekannt, zur Verstärkung von Luftreifen Drähte aus nichtrostendem Stahl in dem durch Ziehen stark gehärteten Zustand zu verwenden.
Die Patentanmeldung FR 93 12 528 betrifft die Verwendung von Drähten aus nichtrostendem Stahl mit einem Durchmesser von 0,05 bis 0,5 mm, deren Bruchfestigkeit Rm über 2000 MPa liegt. Der Stahl, aus dem der Draht besteht, enthält in seiner Zusammensetzung mindestens 50% Martensit, der durch Drahtziehen mit einem Reduktionsfaktor über 2,11 und mit zwischenzeitlichen Wärmebehandlungen erhalten wird, wobei die Summe der Mengenanteile an Nickel und Chrom im Bereich von 20 bis 35% liegt.
Das Patent EP-A-0 738 783 betrifft austenitische nichtrostende Stähle für die Herstellung von Drähten, die auf dem Gebiet des Drahtziehens auf Durchmesser unter 0,3 mm und im Bereich der Herstellung von Werkstücken, die Ermüdung unterliegen, verwendet werden können und die durch die folgende massebezogene Zusammensetzung gekennzeichnet sind:

– Kohlenstoff ≤ 200·10^–3%
– Stickstoff ≤ 200·10^–3%
– 0,3% ≤ Mangan ≤ 4%
– 14% ≤ Chrom ≤ 23%
– 5% ≤ Nickel ≤ 17%
– 0,3% ≤ Silicium ≤ 2%
– Schwefel ≤ 10·10^–3%
– 50·10^–4% ≤ Sauerstoff gesamt ≤ 120·10^–4%
– 0,1·10^–4% ≤ Aluminium ≤ 20·10^–4%
– Magnesium ≤ 2·10^–4%
– 0,1·10^–4% ≤ Calcium ≤ 5·10^–4%
– Titan ≤ 5·10^–3%
– gegebenenfalls Mo < 3% und Kupfer < 3%, wobei der Rest aus Eisen und aus der Verarbeitung stammenden Verunreinigungen besteht, und in denen die Oxideinschlüsse als glasartiges Gemisch die folgenden Gewichtsanteile aufweisen:
– 40% ≤ SiO₂ ≤ 60%
– 5% ≤ MnO ≤ 50%
– 1% CaO ≤ 30%
– 0% ≤ MgO ≤ 20%
– 3% ≤ Al₂O₃ ≤ 25%
– 0% ≤ Cr₂O₃ ≤ 10%

Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Herstellung von gezogenen Drähten und insbesondere Drähten zur Verstärkung von Luftreifen mit einem Durchmesser unter 0,3 mm durch Ziehen eines Walzbasisdrahtes mit einem Durchmesser von 5 mm oder darüber oder eines vorab gezogenen Basisdrahtes aus einem Stahl mit vorgegebener Zusammensetzung, wobei das vereinfachte Herstellungsverfahren einerseits eine Einschlussgüte, die die Brüche beim Ziehen vermindert, und andererseits bessere mechanische Eigenschaften gewährleistet.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von gezogenen Drähten durch Ziehen von Basisdrähten aus nichtrostendem Stahl der folgenden massebezogenen Zusammensetzung:

– Kohlenstoff ≤ 40·10^–3%,
– Stickstoff ≤ 40·10^–3%, wobei Kohlenstoff und Stickstoff die Beziehung C + N ≤ 50·10^–3% erfüllen,
– 0,2% ≤ Silicium ≤ 1,0%,
– 0,2% ≤ Mangan ≤ 5%,
– 9% < Nickel ≤ 12%,
– 15% ≤ Chrom ≤ 20%,
– 1,5% ≤ Kupfer ≤ 4%,
– Schwefel ≤ 10·10^–3%,
– Phosphor < 0,050%,
– 40·10^–4% ≤ Gesamtsauerstoff ≤ 120·10^–4%,
– 0,1·10^–4% ≤ Aluminium ≤ 20·10^–4%,
– Magnesium ≤ 5·10^-4%,
– 0,1·10^–4% ≤ Calcium ≤ 5·10^–4%,
– Titan ≤ 50·10^–4%,
– wobei der Rest abgesehen von dem unten angegebenen Molybdän aus Eisen und aus der Verarbeitung stammenden Verunreinigungen besteht, und wobei in dem Stahl die Oxideinschlüsse als glasartiges Gemisch die folgenden Gewichtsanteile aufweisen:
– 30% ≤ SiO₂ ≤ 65%,
– 5% ≤ MnO ≤ 40%,
– 1% ≤ CaO ≤ 30%,
– 0% ≤ MgO ≤ 10 %,
– 3% ≤ Al₂O₃ ≤ 25%,
– 0% ≤ Cr₂O₃≤ 10%, wobei die Zusammensetzung die folgenden Beziehungen erfüllt: für Mn < 2%; IM = 551 – 462·(C% + N%) – 9,2·Si% – 8,1·Mn% – 13,7·Cr% – 29·(Ni% + Cu%) – 18,5·Mo%, mit: –150°C < IM < –55°C, und für Mn ≥ 2%; JM = 551 – 462·(C% + N%) – 9,2·Si% – 20·Mn% – 13,7·Cr% – 29·(Ni% + Cu%) – 18,5·Mo%, mit: –120°C < JM < –55°C, wobei die Basisdrähte unter den folgenden Bedingungen beim Drahtziehen gezogen werden:
– Gesamtdeformationsgrad (oder Umformverhältnis) ε über 6, und
– Halten des Drahtes während des Ziehens und zwischen den Ziehvorgängen auf einer Temperatur unter 650°C und vorzugsweise auf einer Temperatur unter 600°C ohne Wärmebehandlung zwischen den Ziehvorgängen.

Weitere Charakteristika der Erfindung sind:

– vor dem Drahtziehen wird der anfängliche Basisdraht einer Wärmebehandlung (Abschrecken auf Austenit) bei einer Temperatur über 650°C unterzogen;
– die Zusammensetzung enthält weniger als 5·10^–3% Schwefel;
– die Zusammensetzung enthält 3 bis 4% Kupfer;
– die Zusammensetzung enthält ferner weniger als 3% Molybdän;
– es wird ein Draht mit einem Durchmesser unter 0,2 mm gezogen;
– das Ziehen erfolgt mit einem Gesamtdeformationsgrad ε über 6,6;
– vor den Ziehvorgängen oder während der Ziehvorgänge wird der Draht ferner mit Messing beschichtet;
– der Walzbasisdraht mit einem Durchmesser über 5 mm enthält weniger als 5 Oxideinschlüsse mit über 10 μm Dicke auf einer Fläche von 1000 mm²;
– der Walzbasisdraht mit einem Durchmesser über 5 mm enthält weniger als 10 Schwefeleinschlüsse von mehr als 5 μm Dicke auf einer Fläche von 1000 mm².

Die Erfindung bezieht sich auch auf den nichtrostenden Stahl, der in dem Verfahren eingesetzt wird.
Die Erfindung betrifft ferner die Verwendung des nach diesem Verfahren erhaltenen Drahts zur Verstärkung von Luftreifen.
Die folgende Beschreibung und die beigefügten Figuren erläutern die Erfindung. Sie dienen als Beispiel und sind nicht einschränkend zu verstehen.
Die 1 zeigt den Gesamtdeformationsgrad ε, der durch technisches Drahtziehen ohne Wärmebehandlung zwischen den Ziehvorgängen erreicht werden kann, in Abhängigkeit von dem Index IM, den die Zusammensetzung für Legierungen mit weniger als 2% Mangan erfüllt.
Die 2 zeigt den Martensitgehalt von Drähten mit unterschiedlichen Zusammensetzungen nach dem Drahtziehen von einem Durchmesser von 5,5 mm auf Durchmesser von 0,18 mm ohne zwischenzeitliche Wärmebehandlungen in Abhängigkeit von dem Index JM.
Die 3 zeigt die Zugfestigkeit nach dem Drahtziehen von 5,5 mm auf 0,18 mm ohne zwischenzeitliche Wärmebehandlung in Abhängigkeit von dem Index JM.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von gezogenen Drähten und insbesondere Drähten zur Verstärkung von Luftreifen mit einem Durchmesser unter 0,3 mm durch Ziehen von Walzdrähten mit einem Durchmesser über 5 mm oder von vorab gezogenen Basisdrähten.
Das Drahtziehen von nichtrostenden Drähten zur Verstärkung, deren Durchmesser im Bereich von 0,1 bis 0,3 mm liegt, muss hinsichtlich der Biegeermüdung oder Zugbeanspruchung oder Festigkeit unter Torsion sowie hinsichtlich der Beständigkeit in feuchte Umgebung oder bei gleichzeitiger Beanspruchung durch eine feuchte Umgebung und Ermüdung zu einem zufrieden stellenden Betriebsverhalten führen.
Der fertige Draht wird durch Ziehen ausgehend von einem Walzdraht aus Stahl oder einem vorab gezogenen Stahldraht hergestellt. Nach dem direkten Ziehen ohne zwischenzeitliche Wärmebehandlung weist der fertige gezogene Draht aufgrund der Stahlzusammensetzungen eine bessere Zugfestigkeit und eine ausreichende Restduktilität auf, um beispielsweise in Form von Lagen oder Kabeln in Bauteilen eingesetzt zu werden.
Gemäß der Erfindung wird das Drahtziehen mit einem nichtrostenden Stahl der folgenden gewichtsbezogenen Zusammensetzung durchgeführt:

– Kohlenstoff ≤ 40·10^–3%,
– Stickstoff ≤ 40·10^–3%, wobei Kohlenstoff und Stickstoff die Beziehung C + N ≤ 50·10^–3% erfüllen,
– 0,2% ≤ Silicium ≤ 1,0%,
– 0,2% ≤ Mangan ≤ 5%,
– 9% < Nickel ≤ 12%,
– 15% ≤ Chrom ≤ 20%,
– 1,5% ≤ Kupfer ≤ 4%,
– Schwefel ≤ 10·10^–3%,
– Phosphor < 0,050%,
– 40·10^–4% ≤ Gesamtsauerstoff ≤ 120·10^–4%,
– 0,1·10^–4% ≤ Aluminium ≤ 20·10^–4%,
– Magnesium ≤ 5·10^–4%,
– 0,1·10^–4% ≤ Calcium ≤ 5·10^–4%,
– Titan ≤ 50·10^–4%,
- aus der Verarbeitung stammende Verunreinigungen, und wobei in dem Stahl die Oxideinschlüsse als glasartiges Gemisch die folgenden Gewichtsanteile aufweisen:
– 30% ≤ SiO₂ ≤ 65%,
– 5% ≤ MnO ≤ 40%,
– 1% ≤ CaO ≤ 30%,
– O% ≤ MgO ≤ 10%,
– 3% ≤ Al₂O₃ ≤ 25%,
– 0% ≤ Cr₂O₃ ≤ 10%.

Mit diesem Stahl, dessen Austenit sich durch Verformung in der Gegend von Raumtemperatur teilweise in Martensit umwandelt und der in kontrollierter Form Einschlüsse enthält, kann durch Ziehen ohne zwischenzeitliche Wärmebehandlung ein Formänderungsvermögen oder Gesamtdeformationsgrad ε über 6,84 erzielt werden. Unter der Gesamtdeformation durch Ziehen ε wird der Wert des natürlichen Logarithmus des Verhältnisses von anfänglichem Querschnitt und Endquerschnitt verstanden (ε = Log [So/Sf]).
Die Zusammensetzung erfüllt gemäß der Erfindung die folgenden Beziehungen:
für Mn < 2%;
IM = 551 – 462·(C% + N%) – 9,2·Si% – 8,1·Mn% – 13,7·Cr% – 29· (Ni% + Cu%) – 18,5·Mo%, mit:
–150°C < IM < –55°C, und
für Mn ≥ 2%;
JM = 551 – 462·(C% + N%) – 9,2·Si% – 20·Mn% – 13,7·Cr% – 29 (Ni% + Cu%) – 18,5·Mo%, mit:
–120°C < JM < –55°C.
Diese Bedingung für die Zusammensetzung dient dazu, die Möglichkeit der starken Formänderung beim Drahtziehen und eine adäquate Härtung durch Kaltverformung sicherzustellen.
Der Basisdraht wird unter den folgenden Bedingungen beim Drahtziehen gezogen:

– Gesamtdeformationsgrad ε über 6, und
– Halten des Drahts während des Ziehens und zwischen den Ziehvorgängen auf einer Temperatur unter 650°C und vorzugsweise auf einer Temperatur unter 600°C ohne Wärmebehandlung zwischen den Ziehvorgängen.

Ohne Wärmebehandlung bedeutet, dass der Draht zwischen dem Beginn und dem Ende der Ziehvorgänge auf keine Temperatur von mehr als 650°C erwärmt wird. Ein Erwärmen auf mehr als 650°C hätte den Effekt, dass der Martensit in Austenit umgewandelt und die Kaltverfestigung durch Rekristallisation zunichte gemacht würde.
Das Drahtziehen wird vorzugsweise an einer mehrstufigen Vorrichtung durchgeführt, wobei der Draht einerseits mit Seife oder einem flüssigen Gleitmittel geschmiert und andererseits seine Temperatur auf 20 bis 180°C eingestellt wird.
Der Draht kann auch vor oder während der Ziehvorgänge mit einem Messingüberzug versehen werden. Die Messingschicht verbessert das Ziehvermögen und die Haftung des Drahts an den Elastomeren des Luftreifens.
Es ist aus metallurgischer Sicht bekannt, dass einige Legierungselemente in der Zusammensetzung der Stähle das Auftreten der Ferritphase der metallographischen Struktur vom Typ kubisch raumzentriert begünstigen. Diese Elemente werden als sog. α-bildende Elemente bezeichnet. Von diesen können Chrom, Molybdän und Silicium angegeben werden.
Andere Elemente, die sog. γ-Bildner, begünstigen das Auftreten der Austenitphase der metallographischen Struktur vom Typ kubisch flächenzentriert. Solche Elemente sind beispielsweise Kohlenstoff, Stickstoff, Mangan, Kupfer und Nickel.
Es hat sich herausgestellt, dass die Zusammensetzungen, die beim Ziehen eine übermäßige Martensitmenge bilden, brüchig und spröde werden. Die Höchstmenge an Martensit ist von dem Gesamtgehalt an Kohlenstoff und Stickstoff im Stahl abhängig und liegt für einen Gesamtge halt an Kohlenstoff und Stickstoff unter 0,030% in der Größenordnung von 90%, für einen Gesamtgehalt an Kohlenstoff und Stickstoff von 0,050% oder darunter in der Größenordnung von 70% und für einen Gesamtgehalt an Kohlenstoff und Stickstoff im Bereich von 0,050 bis 0,1% in der Größenordnung von 30%.
Gemäß der Erfindung enthält der Stahl einen Gehalt an Kohlenstoff und Stickstoff von 0,050% oder darunter, wobei die Bedingungen beim Ziehen die folgende Beziehung erfüllen:
Für Mn < 2%;
IM = 551 – 462·(C% + N%) – 9,2·Si% – 8,1·Mn% – 13,7·Cr % – 29·(Ni% + Cu%) – 18,5·Mo%, mit
–150°C < IM < –55°C, und,
Für Mn ≥ 2%;
JM = 551 – 462·(C% + N%) – 9,2·Si% – 20·Mn% – 13,7 Cr% – 29·(Ni% + Cu%) – 18,5·Mo%, mit
–120°C < JM < –55°C.
Es würde auch festgestellt, dass Zusammensetzungen, die einen Index IM über dem oben angegebenen Wert und einem Gesamtgehalt an Kohlenstoff und Stickstoff in der Größenordnung von 0,040% aufweisen, spröde werden, bevor die Drähte auf den Enddurchmesser gezogen sind.
Gleichermaßen bewirkt die Gegenwart von Silicium in einer zu großen Menge, d. h. einer Menge über 1%, dass der Draht im kaltverfestigten Zustand durch Drahtziehen in Gegenwart einer großen Martensitmenge brüchig wird.
Die Zusammensetzung des erfindungsgemäßen nichtrostenden Stahls, in dem mehr als 9% Nickel, mehr als 1,5% Kupfer, mehr als 15% Chrom, Kohlenstoff und Stickstoff insgesamt in einem Gehalt unter 0,050%, Mn in einem Gehalt unter 2% bei einem Index IM unter –55°C oder in einem Gehalt von mindestens 2% bei einem Index JM unter –55°C enthalten sind, kann mit einer geringeren Bruchquote bis auf den Enddurchmesser gezogen werden, wobei der Draht seine mechanischen Eigenschaften behält, die seine Verwendung auf dem Gebiet der Verstärkung von Luftreifen ermöglichen.
Wenn der Mn-Gehalt unter 2% liegt, muss der Index IM im Bereich von –150°C bis –55°C liegen. Wenn IM nämlich unter –150°C fällt, bleibt die gebildete Martensitmenge gering, beispielsweise unter 10%, und die Zugfestigkeit kann sogar nach Ziehen mit einer kumulierten Verformung ε in der Gegend von 8 keine hohen Werte über 2200 MPa erreichen. Gleicherweise muss der Index JM im Bereich von –120 bis –55°C liegen, wenn der Mn-Gehalt 2% beträgt oder darüber liegt. Wenn JM unter –120°C fällt, liegt die Martensitmenge unter 25% und die Zugfestigkeit kann auch nach einer Gesamtreduktion in der Größenordnung von 8 2200 MPa nicht übersteigen. Diese Feststellung rechtfertigt die Grenze für den Chrom-Gehalt bei weniger als 20% und die Grenze für die Gesamtmenge an Kupfer und Nickel bei weniger als 16%.
Ein Kupfergehalt über 4% führt zu Segregationen bei der Verfestigung und Brüchen oder Fehlern beim Warmwalzen.
Mit dem zum Ziehen des erfindungsgemäßen nichtrostenden Stahls angewandten Verfahren können Drähte hergestellt werden, die im Umlauibiegeversuch mit einer Dauerbeanspruchung von 2·10⁶ Zyklen festgestellte, hervorragende Dauerfestigkeitswerte über 1000 MPa aufweisen.
Der erhaltene Draht enthält weniger als 75% Austenit oder mehr als 25% Martensit. Der verwendete Stahl ist ein leicht instabiler Austenit mit einem Gesamtgehalt an Kohlenstoff und Stickstoff unter 0,050%.
Für eine Reißfestigkeit von etwa 2400 MPa muss der Basisdraht eine gute Einschlussqualität besitzen.
Zur Herstellung von Drähten mit einem Durchmesser unter 0,3 mm, sog. dünnen Drähten, durch Ziehen eines Walzdrahtes oder eines vorab gezogenen Basisdrahtes darf der verwendete nichtrostende Stahl keine Einschlüsse aufweisen, deren Größe zum Bruch des Drahtes während des Ziehens führt; diese Tatsache ist auf dem Gebiet der Drahtherstellung durch Ziehen bekannt.
Bei der Verarbeitung von austenitischen nichtrostenden Stählen ist die Gegenwart von Einschlüssen vom Sulfidtyp oder Oxidtyp wie für alle mit herkömmlichen und für die Massenproduktion ökonomisch geeigneten Einrichtungen hergestellten Stählen nicht wieder gutzumachen. Die nichtrostenden Stähle können nämlich im flüssigen Zustand in Lösung aufgrund der Herstellungsverfahren Mengenanteile an Sauerstoff und Schwefel unter 1000·10^–4% enthalten. Beim Abkühlen des Stahls im flüssigen oder festen Zustand sinkt die Löslichkeit der Elemente Sauerstoff und Schwefel und die Bildungswärme der Oxide oder Sulfide wird erreicht. Es treten nun Einschlüsse auf, die einerseits aus Verbindungen vom Oxidtyp bestehen, die Sauerstoffatome und Legierungselemente enthalten, die vorwiegend mit Sauerstoff reagieren, wie beispielsweise Calcium, Magnesium, Aluminium, Silicium, Mangan und Chrom, und andererseits Verbindungen vom Sulfidtyp, die Schwefelatome und Legierungselemente enthalten, die mit Schwefel reagieren, wie Mangan, Chrom, Calcium und Magnesium. Es können auch Einschlüsse gebildet werden, bei denen es sich um gemischte Verbindungen vom Typ Oxysulfid handelt.
Es ist möglich, die Sauerstoffmenge zu vermindern, die in dem nichtrostenden Stahl enthalten ist, indem starke Reduktionsmittel eingesetzt werden, wie Magnesium, Aluminium, Calcium oder Titan, oder eine Kombination von mehreren Reduktionsmitteln, wobei diese Reduktionsmittel alle zur Bildung von Einschlüssen mit einem hohen Gehalt an MgO, Al₂O₃, CaO oder TiO₂ führen, die unter den Walzbedingungen des nichtrostenden Stahls in Form von kristallisierten, harten und nicht deformierbaren feuerfesten Stoffen vorliegen. Die Gegenwart dieser Einschlüsse führt zu Störungen beim Drahtziehen und Ermüdungsbrüchen an den aus dem nichtrostenden Stahl hergestellten Produkten.
Durch die Herstellung eines nichtrostenden Stahls mit vorgegebenen Einschlusseigenschaften kann gemäß der Erfindung ein Walzdraht oder vorgezogener Draht hergestellt werden, der gemäß der Erfindung zum Ziehen von Drähten zur Verstärkung von Luftreifen mit einem Durchmesser unter 0,3 mm oder zur Herstellung von beanspruchten (Ermüdung) Werkstücken verwendet werden kann.
Die Erfindung bezieht sich auf einen nichtrostenden Stahl, der Oxideinschlüsse in Form eines glasartigen Gemisches enthält, die die folgenden Gewichtsanteile aufweisen:

– 30% ≤ SiO₂ ≤ 65%,
– 5% ≤ MnO ≤ 40%,
– 1% ≤ CaO ≤ 30%,
– 0% ≤ MgO ≤ 10%,
– 3% ≤ Al₂O₃ ≤ 25%,
– 0% ≤ Cr₂O₃ ≤ 10%.

In einem Ausführungsbeispiel der Erfindung enthält ein erfindungsgemäßer Stahl A in seiner massebezogenen Zusammensetzung 19·10^–3% Kohlenstoff, 23·10^–3% Stickstoff, 0,53% Silicium, 0,72% Mangan, 17,3% Chrom, 9,3% Nickel, 3,1% Kupfer, 0,055% Molybdän, 4·10^–3% Schwefel, 22·10^–3% Phosphor, 72·10^–4% Sauerstoff insgesamt, 5·10^–4% Aluminium insgesamt, 2·10^–4% Magnesium, 2·10^–4% Calcium und 11·10^–4% Titan. Sein Stabilitätsindex IM ist –77°C. Der Stahl wird im Elektroofen und anschließend im AOD-Konverter hergestellt und kontinuierlich in einen Querschnitt von 205 mm × 205 mm gegossen und dann zu einem Draht von 5,5 mm Durchmesser warmgewalzt.
In diesem Verfahrensstadium wurde der Stahl A an einem Längsschnitt metallographisch untersucht, wodurch auf einer Fläche von 1000 mm² acht Einschlüsse mit einer Dicke von 5 bis 10 μm und ein Einschluss von 12 μm nachgewiesen werden konnten.
Nach dem Rekristallisationsglühen bei 1050°C und Abkühlen mit Wasser wird der Draht geschnitten und anschließend ohne zwischenzeitliche Wärmebehandlung allmählich an mehreren mehrstufigen Vorrichtungen auf einen Durchmesser von 0,18 mm gezogen. Die Zugfestigkeit des gezogenen Drahts beträgt dann 2650 MPa und der Draht weist nach dem Ziehen eine Einschnürung auf.
Es hat sich herausgestellt, dass Basisdrähte mit einem Durchmesser von 5,5 mm, die die in der nachstehenden Tabelle 1 angegebene Zusammensetzung B und C aufweisen, nicht ohne übermäßige Brüche und Versprödung gezogen werden können, wobei sich die Versprödung durch eine fehlende Einschnürung beim Zug zeigt.
Beim Ziehen von Drähten aus den Zusammensetzungen B und C konnten lediglich Drähte mit Durchmessern von mindestens 1,0 mm bzw. 0,4 mm erhalten werden.
Dieser Befund wird in der Tabelle 2 für die Gesamtdeformation ε und den Stabilitätsindex IM gezeigt, wobei in diesem Fall ein Basisdraht von 5,5 mm ohne zwischenzeitliche Wärmebehandlung direkt gezogen wurde, ohne dass viele Brüche auftraten.
TABELLE 2
Der Stahl B ist nicht zum Ziehen von feinen Drähten mit einem Durchmesser unter 0,3 mm direkt aus Drähten mit einem Durchmesser von 5,5 mm geeignet. Sein Stabilitätsindex IM ist hoch und außerdem macht ihn der hohe Gesamtgehalt an Kohlenstoff und Stickstoff brüchig, wenn er auf Durchmesser unter 1 mm gezogen wird.
Der Stahl C kann ausgehend von einem Draht mit einem Durchmesser von 5,5 mm auf einen Durchmesser von 0,4 mm gezogen werden. Für weitere Ziehvorgänge wird er brüchig, wobei in seiner Zusammensetzung eine große Martensitmenge enthalten ist.
Der erfindungsgemäße Stahl A kann von 5,5 mm auf 0,18 mm gezogen werden, ohne dass der erhaltene Draht versprödet. Der auf diese Weise hergestellte Draht besitzt eine Zugfestigkeit, die eine Verwendung auf dem Gebiet der Drähte zur Verstärkung von Luftreifen gewährleistet.
In einem weiteren Beispiel wurden geglühte Drähte mit einem Durchmesser von 5,5 mm beim Ziehen eingesetzt, deren Zusammensetzungen in der folgenden Tabelle 3 angegeben sind.
TABELLE 3
Die Drähte werden in 12 aufeinander folgenden Durchgängen mit Seife auf einen Durchmesser von 1 mm, anschlieißend mit Seife in 6 Durchgängen auf einen Durchmesser von 0,48 mm und dann mit Seife in 9 Durchgängen auf einen Durchmesser von 0,18 mm gezogen, wobei von Beginn an zwischenzeitlich nicht geglüht wird. In diesem Stadium wurden an dem fertigen Produkt die Zugeigenschaften ermittelt und durch das Verfahren der Sättigungsmagnetisierung der Martensitgehalt bestimmt.
In der Tabelle 4 sind für alle Zusammensetzungen die Werte der Indices IM und JM sowie die Zugfestigkeit Rm und die Martensitgehalte der fertigen Produkte angegeben.
TABELLE 4
Die 2 zeigt den Martensitgehalt der Drähte mit einem Durchmesser von 0,18 mm in Abhängigkeit von JM.
In der 3 sind die Zugfestigkeiten der Drähte mit einem Durchmesser von 0,18 mm in Abhängigkeit von JM dargestellt.
Der Index JM ist besonders zweckdienlich, um die Entwicklung der Zugfestigkeiten und der Martensitgehalte zu zeigen.
Drähte, deren Index JM unter –120°C liegt, besitzen nach starkem Ziehen mit ε = 6,84 ohne zwischenzeitliche Wärmebehandlung niedrige Zugfestigkeiten, d. h. unter 2200 MPa.
Drähte, deren Index JM über –55°C liegt, weisen für Deformationsgrade ε über 6 ohne zwischenzeitliche Wärmebehandlung mehr als 90% Martensit auf und verhalten sich spröde.
In einem dritten Ausführungsbeispiel wurde ein geglühter Draht mit einem Anfangsdurchmesser von 5,5 mm aus dem Stahl D verwendet, dessen Zusammensetzung in der Tabelle 3 angegeben ist.
Es wurden mit Seife in 12 Durchgängen Drähte mit einem Durchmesser von 1 mm ohne zwischenzeitliche Wärmebehandlung gezogen. An diesem Draht mit einem Durchmesser von 1 mm wurden verschiedene Wärmebehandlungen im Bereich von 500 bis 700°C während Zeitspannen von insgesamt 2,5 bis 10 Sekunden durchgeführt. Solche Behandlungen können nach elektrolytischer Abscheidung von dünnen Kupfer- oder Zinkschichten erforderlich sein, um durch Diffusion eine homogene Messingschicht herzustellen, die bei der Herstellung von Luftreifen häufig als Haftschicht für den Kautschuk verwendet wird.
Anschließend wurden die Martensitgehalte der thermisch behandelten Drahtstücke und ihre Zugfestigkeit ermittelt. Die gemessenen Werte sind zusammen mit den Werten des nicht behandelten Referenzdrahtes von 1 mm in der Tabelle 5 zusammengefasst.
TABELLE 5
Man stellt fest, dass während der Behandlung bei Temperaturen unter 550 °C die anfängliche Martensitmenge im Wesentlichen erhalten bleibt und es für kurze Zeiten zu einer geringfügigen Härtung kommen kann. Bei 600°C und für kürzere Zeitspannen von 2,5 Sekunden verschwindet ein kleinerer. Teil des Martensit und der Draht ist etwas getempert. Für eine Zeitdauer von 5 oder 10 Sekunden bei einer Temperatur von 600°C wird die Entfestigung wesentlicher. Bei 650°C ist der Martensit so gut wie verschwunden und der Stahl des Drahtes wird sehr weich.
Aus diesen Beispielen geht hervor, dass die Drähte in dem erfindungsgemäßen Verfahren zwischen mehreren Ziehvorgängen thermischen Behandlungen bei Temperaturen unter 650°C und vorzugsweise unter 600°C ausgesetzt sein können, ohne dass ein übermäßiges Verschwinden des Martensit oder eine Enthärtung hervorgerufen wird, die sehr guten mechanischen Eigenschaften des Drahtes im gezogenen Zustand abträglich wäre, der einer Gesamtdeformation ε durch Ziehen über 6 ausgesetzt war. Im Gegensatz dazu führen alle Behandlungen, sogar kurze Behandlungen, bei einer Temperatur über 650°C in dem Draht, der auf eine Zwischenlänge oder die endgültige Länge gezogen wurde, zu einem sehr weichen Stahl, wobei eine solche Behandlung als Glühen angesehen wird.
Kohlenstoff, Stickstoff, Chrom, Nickel, Mangan und Silicium sind die Elemente, mit denen gewöhnlich austenitische nichtrostende Stähle hergestellt werden.
Die Mengenanteile an Mangan, Chrom und Schwefel werden im Verhältnis so gewählt, dass deformierbare Sulfide von vorgegebener Zusammensetzung gebildet werden.
Zusammensetzungsbereiche für Silicium und Mangan im Verhältnis gewährleisten erfindungsgemäß die Gegenwart von Einschlüssen vom Silicattyp, die einen hohen Gehalt an SiO₂ aufweisen und eine nicht zu vernachlässigende Menge von MnO enthalten und durch Warmwalzen verformbar sind.
Das Silicium ist in einen Mengenanteil von 0,2%, wobei dieser mit einem aus der Verarbeitung stammenden Rest entspricht, bis 1% enthalten, wobei über diesem Wert eine übermäßige Versprödung des gezogenen hartgewalzten Drahts auftritt.
Molybdän kann in die Zusammensetzung des nichtrostenden Stahls eingearbeitet werden, um die Korrosionsfestigkeit zu verbessern.
Kupfer wird zu der Stahlzusammensetzung gemäß der Erfindung gegeben, da es die Eigenschaften hinsichtlich der Kaltverformung verbessert und dadurch den Austenit stabilisiert. Der Kupfer-Gehalt ist jedoch auf 4% beschränkt, um Schwierigkeit bei der Warmumformung zu vermeiden, da Kupfer die Obergrenze der Temperatur beim Erwärmen des Stahls vor dem Walzen deutlich absenkt.
Die Bereiche von Sauerstoff insgesamt, Aluminium und Calcium ermöglichen erfindungsgemäß Einschlüsse vom Typ Mangansilicat, die einen Anteil von Al₂O₃ und CaO enthalten, der nicht Null ist. Die Gesamtmengen an Aluminium und Calcium liegen insbesondere jeweils über 0,1·10^–4%, damit die gewünschten Einschlüsse mehr als 1% CaO und mehr als 3% Al₂O₃ enthalten.
Die Mengenanteile an Sauerstoff insgesamt liegen erfindungsgemäß im Bereich von 40·10^–4% bis 120·10^–4%.
Für einen Sauerstoffgehalt insgesamt unter 50·10^–4% bindet der Sauerstoff die Elemente Magnesium, Calcium und Aluminium und bildet keine Oxideinschlüsse mit hohen Anteilen an SiO₂ und MnO. Für einen Gesamtsauerstoffgehalt über 120·10^–4% enthält die Zusammensetzung der Oxide mehr als 10% Cr₂O₃, das die Kristallisation begünstigt, was vermieden werden soll.
Der Calciumgehalt liegt unter 5·10^–4%, damit die gewünschten Einschlüsse nicht mehr als 30% CaO enthalten.
Der Aluminiumgehalt liegt unter 20·10^–4%, um zu vermeiden, dass die gewünschten Einschlüsse mehr als 25% Al₂O₃ enthalten, das ebenfalls die Kristallisation begünstigt.
Es ist denkbar, nach Durchführung eines herkömmlichen und ökonomischen Verfahrens einen Stahl mit Einschlüssen vom Oxid- und Sulfidtyp zu veredeln, um die Einschlüsse zu beseitigen, indem langsame und ökonomisch wenig rentable Umschmelzverfahren durchgeführt werden, beispielsweise Umschmelzverfahren unter Vakuum (Vacuum Argon Remelting) oder Umschmelzverfahren unter Hochofenschlacke (Electro Slag Remelting).
Durch diese Umschmelzverfahren können die bereits vorliegenden Einschlüsse nur teilweise durch Absetzenlassen in der Flüssigkeit entfernt werden, ohne dass ihre Art und ihre Zusammensetzung verändert wird.
Die Erfindung betrifft einen nichtrostenden Stahl, der Einschlüsse mit einer vorgewählten Zusammensetzung enthält, wobei die Zusammensetzung mit der Gesamtzusammensetzung des Stahls so in Verbindung steht, dass die physikalischen Eigenschaften dieser Einschlüsse das Verziehen bei der Warmformung des Stahls begünstigen.
Der nichtrostende Stahl enthält erfindungsgemäß Einschlüsse von gegebener Zusammensetzung, deren Erweichungspunkt in der Gegend der Walztemperatur des Stahls liegt und die so vorliegen, dass bei der Walztemperatur Kristalle gebildet werden, die härter als der Stahl sind, wie beispielsweise insbesondere die definierten Verbindungen: SiO₂ in Form von Tridymit, Cristoballit, Quarz; 3CaO-SiO₂; CaO; MgO; Cr₂O₃; Anorthit, Mullit, Gehlenit, Korund, Spinell vom Typ Al₂O₃-MgO oder Al₂O₃-Cr₂O₃-MnO-MgO; CaO-Al₂O₃; CaO-6Al₂O₃; CaO-2Al₂O₃, TiO₂ wird inhibiert.
Gemäß der Erfindung enthält der Stahl hauptsächlich Oxideinschlüsse mit einer solchen Zusammensetzung, dass während allen folgenden Arbeitsgängen zur Herstellung des Stahls ein glasartiges oder amorphes Gemisch gebildet wird. Die Viskosität der gewählten Einschlüsse ist ausreichend, damit das Wachstum von kristallinen Oxidpartikeln in den resultierenden Einschlüssen gemäß der Erfindung vollständig verhindert wird, da in einem Oxideinschluss die Diffusion über kurze Distanzen gering ist und konvektive Wanderungen sehr begrenzt sind. Die Einschlüsse, die im Temperaturbereich der Wärmebehandlungen des, Stahls glasartig geblieben sind, weisen auch eine Härte und ein Elastizitätsmodul auf, die niedriger sind als für kristallisierte Einschlüsse mit entsprechender Zusammensetzung. Daher können die Einschlüsse beim Drahtziehen noch verformt, gestaucht und gestreckt werden und die Konzentration der Spannungen in der Nähe der Einschlüsse wird stark vermindert, wodurch die Gefahr des Auftretens beispielsweise von Ermüdungsrissen oder Brüchen beim Ziehen in deutlicher Weise vermindert wird.
Der nichtrostende Stahl enthält gemäß der Erfindung Oxideinschlüsse mit definierter Zusammensetzung, die so ist, dass ihre Viskosität in dem Temperaturbereich des Warmwalzens des Stahls nicht zu groß wird. Hierdurch ist der Formänderungswiderstand des Einschlusses deutlich geringer als der Widerstand des Stahls unter den Bedingungen beim Warmwalzen, wobei die Temperaturen hier im Allgemeinen im Bereich von 800 bis 1350°C liegen. Die Oxideinschlüsse werden beim Warmwalzen gleichzeitig mit dem Stahl deformiert; die Einschlüsse liegen daher nach dem Walzen länglich vor und besitzen sehr geringe Dicken, wodurch alle Probleme hinsichtlich Brüchen beim Ziehen vermieden werden.
Die oben beschriebenen Einschlüsse werden bei der herkömmlichen und sehr produktiven Herstellung von nichtrostenden Stählen im Stahlwerk, beispielsweise im Elektroofen, Konverter AOD oder VOD, bei der Sekundärmetallurgie oder beim Stranggießen gebildet.
Die oben erwähnten Oxideinschlusse, die die beschriebenen günstigen Eigenschaften besitzen, sind erfindungsgemäß aus einem glasartigen Gemisch von SiO₂, MnO, CaO, Al₂O₃, MgO und Cr₂O₃ und gegebenenfalls Spuren von FeO und/oder TiO₂ in den folgenden Gewichtsanteilen zusammengesetzt:

Wenn der SiO₂-Gehalt unter 30% liegt, wird die Viskosität der Oxideinschlüsse zu niedrig und der Mechanismus des Kristallwachstums der Oxide wird nicht inhibiert. Wenn das SiO₂ in einer Menge über 65% vorliegt, bilden sich sehr harte, schädliche SiO₂-Partikel in Form von Tridymit oder Cristoballit oder Quarz.
Durch einen MnO-Gehalt im Bereich von 5 bis 40% kann der Erweichungspunkt des Oxidgemisches, das insbesondere SiO₂, CaO und Al₂O₃ enthält, deutlich gesenkt und die Bildung von Einschlüssen begünstigt werden, die unter den Bedingungen beim Walzen des erfindungsgemäßen Stahls im glasartigen Zustand bleiben.
Für einen CaO-Gehalt unter 1% bilden sich Kristalle von MnO-Al₂O₃ oder Mullit. Wenn der CaO-Gehalt über 30% steigt, bilden sich Kristalle von CaO-SiO₂ oder (Ca, Mn)O-SiO₂. Bei einem MgO-Gehalt über 10% bilden sich Kristalle von MgO; 2MgO-SiO₂; MgO-SiO₂; Al₂O₃-MgO, bei denen es sich um extrem harte Phasen handelt.
Wenn Al₂O₃ unter 3% enthalten ist, bilden sich Wollastonitkristalle und wenn Al₂O₃ über 25% enthalten ist, treten Kristalle von Mullit, Anorthit, Korund und Spinelle insbesondere vom Typ Al₂O₃-MgO oder Al₂O₃-Cr₂O₃-MgO-MnO oder auch Aluminate vom Typ CaO-6Al₂O₃ oder CaO-2Al₂O₃ oder CaO-Al₂O₃ oder Kristalle von Gehlenit auf.
Bei mehr als 10% Cr₂O₃ treten auch harte Kristalle von Cr₂O₃ oder Al₂O₃-Cr₂O₃-MgO-MnO, CaO-Cr₂O₃, MgO-Cr₂O₃ auf.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung sollte der Schwefelgehalt unter 0,010% liegen, damit Schwefeleinschlüsse gebildet werden, deren Dicke an dem gewalzten Produkt 5 μm nicht übersteigt. Einschlüsse vom Typ Mangansulfid und Chromsulfid sind nämlich in der Wärme unter den folgenden Bedingungen vollständig deformierbar:
5% < Cr < 30%
30% < Mn < 60%
35% < S < 45%.
Die Einschlüsse vom Typ der Oxide und Sulfide werden im Allgemeinen im Bereich des Ziehens von feinen Drähten und für das Ermü dungsverhalten, insbesondere die Biegeermüdung und/oder die Festigkeit unter Torsion als ungünstig angesehen.
Für einen gegebenen Einschluss wird ein Formfaktor definiert, der das Verhältnis der Länge und der Dicke ist. Der Formfaktor der Einschlüsse kann in den Drähten 10 oder 20 erreichen, d. h. die Dicke der Einschlüsse ist extrem gering.
Diese Einschlüsse sind für das Ziehen von feinen Drähten mit Durchmessern unter 0,3 mm oder Werkstücken, die Ermüdung ausgesetzt sind, wie beispielsweise Federn und Verstärkungen für Luftreifen, nicht nachteilig.
Die Einschlusseigenschaften zeigen sich durch die Gegenwart von weniger als 5 Oxideinschlüssen mit einer Dicke von mehr als 10 μm auf einer Fläche von 1000 mm² an einer Probe, die aus einem Walzdraht mit einem Durchmesser von mindestens 5 mm hergestellt wurde. Die Anzahl der Sulfideinschlüsse beträgt weniger als 10 mit einer Dicke von mehr als 5 μm für eine Fläche von 1000 mm².
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Kaltverformung und zum Ziehen von feinen Drähten aus einem Stahl mit optimierter Zusammensetzung gewährleistet:

– eine geringe Tendenz zur Bildung von Martensit – Bildung in einer ausreichenden Menge zur Härtung des Stahls und in einer ungeriügenden Menge, um den Draht nach dem Ziehen zu verspröden;
– eine solche sehr allmähliche Verfestigung, dass die Zugfestigkeit für einen gezogenen Draht von 0,18 mm, der ausgehend von 5,5 mm ohne Wärmebehandlung gezogen wurde oder für alle anderen gezogenen Drähte, die mit einem kumulierten Formäriderungsverhältnis über 6 ohne zwischenzeitliche Wärmebehandlung hergestellt werden, im Bereich von 2200 bis 3000 MPa liegt;
– kontrollierte Einschlüsse, die ein Ziehen mit wenigen Brüchen gewährleisten.

Die erfindungsgemäßen Drähte können in ihrem nach dem Drahtziehen durch Kaltverformung erhaltenen gehärteten Zustand oder nach einer thermischen Alterungsbehandlung bei 300 bis 550°C, bei der sie durch Ausscheiden von ε-Kupfer weiter gehärtet werden können, zur Herstellung beispielsweise von Federn oder Verstärkungen für Luftreifen verwendet werden.
Bei einem endgültigen Durchmesser kann auch ein Weichglühen durchgeführt werden und die Drähte können zur Fertigung verschiedener Gegenstände eingesetzt werden, beispielsweise gewebte oder gewirkte Drähte, gewebte Hüllen für Metallschläuche, Filter u dgl.

Claims

Verfahren zur Herstellung von gezogenen Drähten und insbesondere Drähten zur Verstärkung von Luftreifen mit einem Durchmesser unter 0,3 mm durch Ziehen von Walzbasisdrähten mit einem Durchmesser über 5 mm oder von vorab gezogenen Basisdrähten aus einem Stahl mit der folgenden massebezogenen Zusammensetzung: – Kohlenstoff ≤ 40·10^–3%, – Stickstoff ≤ 40·10^–3%, wobei Kohlenstoff und Stickstoff die Beziehung C + N ≤ 50·10^–3 % erfüllen, – 0,2% ≤ Silicium ≤ 1,0%, – 0,2% ≤ Mangan ≤ 5%, – 9% < Nickel ≤ 12%, – 15% ≤ Chrom ≤ 20%, – 1,5% ≤ Kupfer ≤ 4%, – Schwefel < 10·10^–3%, – Phosphor < 0,050%, – 40·10^–4% ≤ Gesamtsauerstoff ≤ 120·10^–4%, – 0,1·10^–4% ≤ Aluminium ≤ 20·10^–4%, – Magnesium ≤ 5·10^–4%, – 0,1·10^–4% ≤ Calcium ≤ 5·10^–4%, – Titan ≤ 50·10^–4%, – gegebenenfalls weniger als 3% Mo, – wobei der Rest aus Eisen und aus der Verarbeitung stammenden Verunreinigungen besteht, und wobei in dem Stahl die Oxideinschlüsse als glasartiges Gemisch die folgenden Gewichtsanteile aufweisen: – 30% ≤ SiO₂ ≤ 65%, – 5% ≤ MnO ≤ 40%, – 1% ≤ CaO ≤ 30%, – 0% ≤ MgO ≤ 10%, – 3% ≤ Al₂O₃ ≤ 25%, – 0% ≤ Cr₂O₃ ≤ 10%, wobei die Zusammensetzung die folgenden Beziehungen erfüllt: für Mn < 2%; IM = 551 – 462·(C% + N%) – 9,2·Si% – 8,1·Mn% – 13,7·Cr% – 29·(Ni% + Cu%) – 18,5·Mo%, mit: –150°C < IM < –55°C, und für Mn ≥ 2%; JM = 551 – 462·(C% + N%) – 9,2·Si% – 20·Mn% – 13,7·Cr% – 29·(Ni% + Cu%) – 18,5·Mo%, mit: –120°C < JM < –55°C, wobei die Basisdrähte unter den folgenden Bedingungen beim Drahtziehen gezogen werden: – Gesamtdeformationsgrad ε über 6, und – Halten des Drahtes während des Ziehens und zwischen den Ziehvorgängen auf einer Temperatur unter 650°C und vorzugsweise auf einer Temperatur unter 600°C ohne Wärmebehandlung zwischen den Ziehvorgängen.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zusammensetzung weniger als 5·10^–3% Schwefel enthält.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zusammensetzung 3 bis 4% Kupfer enthält.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Drähte auf einen Enddurchmesser unter 0,2 mm gezogen werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass mit einen Gesamtdeformationsgrad ε über 6,6 gezogen wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Drähte vor oder zwischen den Ziehvorgängen ferner mit Messing beschichtet werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Basisdraht mit einem Durchmesser von 5 mm oder darüber weniger als 5 Oxideinschlüsse von über 10 μm Dicke auf einer Fläche von 1000 mm² aufweist.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Basisdraht mit einem Durchmesser von 5 mm oder darüber weniger als 10 Sulfideinschlüsse von über 5 μm Dicke auf einer Fläche von 1000 mm² aufweist.
Nichtrostender Stahl zur Herstellung von gezogenen Drähten und insbesondere Drähten zur Verstärkung von Luftreifen mit einem Durchmesser unter 0,3 mm, die durch Ziehen von Walzbasisdrähten mit einem Durchmesser über 5 mm oder von vorab gezogenen Basisdrähten hergestellt werden, gekennzeichnet durch die folgende massebezogene Zusammensetzung: – Kohlenstoff ≤ 40·10^–3%, – Stickstoff ≤ 40·10^–3%, wobei Kohlenstoff und Stickstoff die Beziehung C + N ≤ 50·10^–3 % erfüllen, – 0,2% ≤ Silicium ≤ 1,0%, – 0,2% ≤ Mangan ≤ 5%, – 9% < Nickel ≤ 12%, – 15% ≤ Chrom ≤ 20%, – 1,5% ≤ Kupfer ≤ 4%, – Schwefel ≤ 10·10^–3%, – Phosphor < 0,050%, – 40·10^–4% ≤ Gesamtsauerstoff ≤ 120·10^–4%, – 0,1·10^–4% ≤ Aluminium ≤ 20·10^–4%, – Magnesium ≤ 5·10^–4%, – 0,1·10^–4% ≤ Calcium ≤ 5·10^–4%, – Titan ≤ 50·10^–4%, – gegebenenfalls weniger als 3% Mo, – wobei der Rest aus Eisen und aus der Verarbeitung stammenden Verunreinigungen besteht, und wobei die Zusammensetzung die folgenden Beziehungen erfüllt: für Mn < 2%; IM = 551 – 462·(C% + N%) – 9,2·Si% – 8,1·Mn% – 13,7·Cr% – 29·(Ni% + Cu%) – 18,5·Mo%, mit: –150°C < IM < –55°C, und für Mn ≥ 2%; JM = 551 – 462·(C% + N%) – 9,2·Si% – 20·Mn% – 13,7·Cr% – 29·(Ni% + Cu%) – 18,5·Mo%, mit: –120°C < JM < –55°C; wobei in dem Stahl die Oxideinschlüsse als glasartiges Gemisch die folgenden Gewichtsanteile aufweisen: – 30% ≤ SiO₂ ≤ 65%, – 5% ≤ MnO ≤ 40%, – 1% ≤ CaO ≤ 30%, – 0% ≤ MgO ≤ 10%, – 3% ≤ Al₂O₃ ≤ 25%, – 0% ≤ Cr₂O₃ ≤ 10%.
Stahl nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Zusammensetzung weniger als 5·10^–3% Schwefel enthält.
Stahl nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Zusammensetzung 3 bis 4% Kupfer enthält.
Stahldrähte, die gemäß dem Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 8 hergestellt wurden, und insbesondere Drähte zur Verstärkung von Luftreifen mit einem Durchmesser unter 0,3 mm, die durch Ziehen von Walzbasisdrähten mit einem Durchmesser über 5 mm oder von vorab gezogenen Basisdrähten hergestellt werden, gekennzeichnet durch die folgende massebezogene Zusammensetzung: – Kohlenstoff ≤ 40·10^–3%, – Stickstoff ≤ 40·10^–3%, wobei Kohlenstoff und Stickstoff die Beziehung C + N ≤ 50·10^–3 % erfüllen, – 0,2% ≤ Silicium ≤ 1,0%, – 0,2% ≤ Mangan ≤ 5%, – 9% < Nickel ≤ 12%, – 15% ≤ Chrom ≤ 20%, – 1,5% ≤ Kupfer ≤ 4%, – Schwefel ≤ 10·10^–3%, – Phosphor < 0,050%, – 40·10^–4% ≤ Gesamtsauerstoff ≤ 120·10^–4%, – 0,1·10^–4% ≤ Aluminium ≤ 20·10^–4%, – Magnesium ≤ 5·10^–4%, – 0,1·10^–4% ≤ Calcium ≤ 5·10^–4%, – Titan ≤ 50·10^–4%, – wobei der Rest aus Eisen und aus der Verarbeitung stammenden Verunreinigungen besteht, und wobei die Zusammensetzung die folgenden Beziehungen erfüllt: für Mn < 2%; IM = 551 – 462·(C% + N%) – 9,2·Si% – 8,1·Mn% – 13,7·Cr% – 29·(Ni% + Cu%) – 18,5·Mo%, mit: –150°C < IM < –55°C, und für Mn ≥ 2%; JM = 551 – 462·(C% + N%) – 9,2·Si% – 20·Mn% – 13,7·Cr% – 29·(Ni% + Cu%) – 18,5·Mo%, mit: –120°C < JM < –55°C; wobei in dem Stahl die Oxideinschlüsse als glasartiges Gemisch die folgenden Gewichtsanteile aufweisen: – 30% ≤ SiO₂ ≤ 65%, – 5% ≤ MnO ≤ 40%, – 1% ≤ CaO ≤ 30%, – 0% ≤ MgO ≤ 10%, – 3% ≤ Al₂O₃ ≤ 25%, – 0% ≤ Cr₂O₃ ≤ 10%, wobei die Drähte einen Durchmesser unter 0,3 mm aufweisen.
Stahldraht nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass seine Bruchlast mindestens 2200 MPa beträgt.