Die vorliegende Erfindung betrifft Halbzeuge und Fertigprodukte, hergestellt aus korrosionsbe- ständigem ausscheidungshärtbaren austenitischen Edelstahl mit einem hohen Gehalt an intersti- tiell gelöstem Stickstoff, mit im wesentlichen glatten Oberflächen. Ebenso betrifft die vorliegende Erfindung auch ein Verfahren zur Herstellung entsprechender Halbzeuge und Fertigprodukte.

Unter Halbzeugen und Fertigprodukten mit im wesentlichen glatten Oberflachen werden im Rah- men der vorliegenden Beschreibung solche Stahlhalbzeuge und Fertigprodukte verstanden, bei denen die Maße entsprechender Oberflächenstrukturen mit den Maßen des Materials selbst, also insbesondere mit der Materialstärke, in etwa vergleichbar sind, im Unterschied zu Bauteilen wie zum Beispiel Schrauben, die als scharf gekerbte Bauteile anzusehen sind. Insbesondere liegen entsprechende Strukturen bei den Gegenständen, auf welche sich die vorliegende Erfindung bezieht, typischerweise im Bereich von deutlich oberhalb von 1 mm. In erster Linie erstreckt sich die vorliegende Erfindung auf Profilteile und/oder Bleche, das heißt auf Teile mit einem über die Länge hinweg im wesentlichen konstanten Profil, sei es nun kreisförmig, elliptisch, polygonal oder von einem mehr oder weniger unregelmäßigen Umriß begrenzt. Die Materialstärke sollte dabei im Falle von Profilstäben im Regelfall mehr als 1 mm und im Falle von Blechen mehr als 0,2 mm betragen.

An eine Vielzahl von Bauteilen aus Edelstahl werden gleichzeitig hohe Anforderungen an Festig- keit und Korrosionsbeständigkeit gestellt. Typische Beispiele für solche Bauteile sind Spannstä- be, Zuganker, Tragteile, Rohre, Hülsen, Bleche, Profile mit unterschiedlichen Querschnitten etc.

Auch andere Bauteile mit variablen Querschnitten, wie z. B. Wellen, die bereichsweise unter- schiedliche, abgestufte Durchmesser haben, musse gelegentlich hohe Anforderungen an Korro- sionsbeständigkeit und Festigkeit erfüllen. Auf derartige Gegenstände richtet sich die vorliegende Erfindung.

Solche Halbzeuge und Fertigprodukte aus austenitischem korrosionsbeständigen Edelstahl er- halten zunächst ihre Festigkeit im aligemeinen über eine mehrfache Querschnittsreduktion durch Kaltwalzen, wahlweise mit oder ohne zwischengeschaltete Lösungsglühbehandlung. SchlieRlich erfolgt für entsprechende Bauteile eine Wärmebehandlung im Ofen eine Ausscheidungshärtung, typischerweise in Stickstoffatmosphäre. Dabei besteht allerdings die Gefahr einer Chromcarbi- dausscheidung, die zur Absenkung der Korrosionsbeständigkeit und zur Erhöhung der Gefahr der interkristallinen Korrosion führt. Darüber hinaus wird bei der Wärmebehandlung im Ofen zwangstäufig eine Ausscheidungshärtung über das gesamte Materialvolumen herbeigeführt. Eine nur partielle Erhöhung der Festigkeit bestimmter Bauteilbereiche ist dabei nicht möglich. Die Aus- scheidungshärtung im Ofen ist außerordentlich zeit-und kostenintensiv und erhöht den Preis für entsprechende Produkte um ein Mehrfaches.

Entsprechende Werkstoffe sind z. B. in den europäischen Patentschriften mit den Nummern 545 852 B1 und der europäischen Anmeldung 774 589 A1 beschrieben.

Die vorliegende Anmeldung nimmt die Priorität der deutschen Gebrauchsmuster Nr. 299 14 269, 299 14 802,299 16 517,299 21 121 und 299 21 813, deren Inhalt hier durch diese Bezugnahme in vollem Umfang übernommen wird.

Aus der DE-OS 198 15 670 ist bereits eine selbstgewindeformende Schraube aus korrosionsbe- ständigem Material bekannt, die im unteren Schneid-und Gewindebereich induktiv gehärtet wird.

Bei einer solchen Schraube bilden allerdings die gehärteten Strukturen sehr feine und relativ dünnwandige Oberflächenstrukturen, die bei einer vorangegangenen Kaltverformung eine deutli- che Gefügeänderung (Kaltverfestigung) erfahren haben, so daß sich in diesem Fall die induktive Ausscheidungshärtung erfolgreich anwenden ließ, da sie im wesentlichen nur auf die Gewinde- gänge beschränkt war.

Gegenüber diesem Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, Halbzeuge und Fertigprodukte sowie ein Verfahren zu deren Herstellung zu schaffen, die bei preisgünstiger Herstellung eine besonders günstige Kombination von Festigkeit und Korrosions- beständigkeit erzielen.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß das Stahimaterial zonenweise ausscheidungsgehärtet wird.

Die Ausscheidungshärtung erfolgt dabei vorzugsweise induktiv, wobei alternativ auch eine La- serbestrahlung denkbar ist.

Das Verfahren der induktiven (oder durch Laserbestrahlung erfolgenden) Ausscheidungshärtung bringt dabei den wesentlichen Vorteil mit sich, daß die Bereiche und auch die Schichtdicken, in- nerhalb welcher die Ausscheidungshärtung erfolgt, ganz gezielt ausgewähit werden können. Auf diese Weise kann man Festigkeit und Korrosionsbeständigkeit bereichsweise optimieren, da im allgemeinen die durch Ausscheidung gehärteten Bereiche zu einer etwas höheren Korrosi- onsanfälligkeit neigen, dafür aber eine höhere Festigkeit aufweisen.

Es hat sich jedoch gezeigt, daß für die in Rede stehenden Gegenstände eine induktive Härtung überraschenderweise möglich ist, obwohl dies für austhenitische Stähle problematisch erschien.

Diese Härt8ungsmethode ist insbesondere möglich für austenitische Stähle der in Anspruch 4 (in Gewichtsprozenten) angegebenen Zusammensetzung. Besonders günstig werden die Eigen- schaften hinsichtlich der Kombination aus Festigkeit und Korrosionsbeständigkeit, wenn die Zu- sammensetzungsbereiche gemäß Anspruch 6 eingehalten werden. Dabei sollten in der bevor- zugten Variante die Mengen der im einzelnen in Anspruch 4 bzw. 5 angegebenen Bestandteile so aufeinander abgestimmt werden, daß der verbleibende Eisenanteil zwischen 65 und 68 % liegt Durch diese Legierungsanteile erhält der Stahl eine gute Korrosionsbeständigkeit vergleichbar mit A2-Qualitäten. Die Begrenzung des Stickstoffgehalts entspricht der natürlichen Löslichkeit im Austenit, die mit zunehmendem Mangangehalt ansteigt. Die obere Begrenzung des Kohlenstoff- Gehalts vermeidet im Zusammenhang mit der induktiven Ausscheidungshärtung weitestgehend die Chromcarbid-Bildung, die sich bevorzugt auf den Korngrenzen einstellen würde und die An- falligkeit gegenüber interkristalliner Korrosion begünstigt.

Der Werkstoff kann in der bei austenitischen Edelstahl-Legierungen gewohnten Weise, durch Walzen oder Ziehen, auf die gewünschte Endabmessung verformt werden, wobei zur Erzielung höchster Festigkeiten die Fertigungsfolge derart auszulegen ist, daß im Anschluß an die zuletzt vorgenommene Warmumformung oder Lösungsglühbehandlung (Lösungsglühung und Ab- schreckung beseitigt die durch Kaltverformung eingestellte Verfestigung) eine Querschnittsreduk- tion durch Kaltumformung > 40% einzuplanen ist.

Durch diese Kaltverformung können aufgrund von Kaltverfestigung und verformungsinduzierter Martensitbildung bereits Festigkeiten Rm = 1800 MPa eingestellt werden.

Die anschließende induktive Ausscheidungsbehandlung, die im Temperaturbereich 300°C < T < 550°C vorgenommen wird, führt zur Bildung intermetallischer Phasen. Vornehmlich handelt es sich um Nitride und/oder in geringem Umfang Carbide, die zur erwünschten Festigkeits-bzw.

Härtesteigerung um bis zu 30% führen, insbesondere in den bereits durch die mechanische Um-

formung am höchsten verfestigten und umgewandelten Gefügebereichen. Eine Einschränkung der Korrosionseigenschaften ist nicht zu erwarten.

Allein diese Wärmebehandlung erlaubt (neben der ebenfalls ins Auge zu fassenden Laserbe- strahlung) die partielle Festigkeitssteigerung in definierten Querschnittsbereichen.

Die induktive Ausscheidungshärtung erlaubt aufgrund der äußerst kurzen Wärmebehandlungs- zeiten (mehrere Sekunden), einen deutlichen Preisvorteil gegenüber den konventionell mittels mehrstündiger Ofenerwärmung behandelten Bauteilen.

Durch die Erfindung werden Gegenstände mit im wesentlichen glattflächiger Oberfäche und Durchmesser größer 1 mm geschaffen, die sowohl einen günstigen Materialgrundpreis-ver- gleichbar mit dem bekannter A2-Qualitäten-bei guten Korrosionseigenschaften aufweisen, als auch wahlweise über der gesamten Länge oder in Teilbereichen über der Länge oder dem Quer- schnitt hohe Festigkeiten/Härten aufweisen.

Hinsichtlich der Formen und Profilquerschnitte können die erfindungsgemäßen Gegenstände in weiten Bereichen variieren. Bevorzugt sind Profilteile in Form von Blechen, Stäben oder auch Drähten, die kontinuierlich durch eine induktive Behandlungseinheit hindurchgeführt werden kön- nen.

Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung werden deutlich anhand der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen und der dazugehö- rigen Figuren.

Es zeigen : Figur 1 ein Profilteil mit quadratischem Querschnitt, Figur 2 ein Profilteil mit L-förmigem Querschnitt, Figur 3 ein Profilteil mit dem Querschnitt eines regelmäßigen Achtecks, Figur 4 ein Profilteil mit einem U-förmigen Querschnitt, Figur 5 ein Profilteil mit einem kreuzförmigen Querschnitt, Figur 6 ein Profilteil mit einem doppel-T-Querschnitt und Figur 7 verschiedene Ansichten einer aus dem erfindungsgemäßen Stahimaterial herge- stellten Welle.

In den Figuren 1 bis 6 sind verschiedene Profilteile dargestellt, die sich im wesentlichen durch ihre Querschnitte unterscheiden, die jedoch bei dem jeweiligen Profilteil über die Länge hinweg konstant bleiben, wobei die Lange der Profilteile im Prinzip beliebig ist. Für praktische Zwecke

weisen solche Profilteile typischerweise Längen von ca. 6 m auf, falls sie genügend biegbar sind, können sie jedoch auch zu Rollen aufgewickelt werden und sind dann auch in erheblich größeren Längen transportierbar. Selbstverständlich sind auch Hohiprofile, wie zum Beispiel Rohre der verschiedensten Querschnittsformen mit den erfindungsgemäßen Merkmalen herstellbar Bei den dargestellten Profilteilen können die längsseitigen, scharfkantigen Eckbereiche mehr oder weniger stark abgerundet sein. Die Ausscheidungshärtung der Teile erfolgt induktiv und kann dadurch wahlweise auf beliebige Bereiche beschränkt werden, das heißt auf unterschiedli- che Längsabschnitte und auf unterschiedliche Querschnittsbereiche.

Vorzugsweise erfolgt die Aushärtung in einer Oberflächenschicht, deren gesamte Querschnitts- fläche zwischen 1 und 50% des gesamten Profilquerschnitts bzw. der Wandstärke des Stahlma- terials ausmacht.

Die induktive Ausscheidungshärtung von Bauteilen aus austenitischen Edelstählen reduziert die Wärmebehandlungsdauern auf den Bereich von mehreren Sekunden bis wenigen Minuten. Diese Verfahrensweise bietet-im Gegensatz zur ganzheitlichen Behandlung-die Möglichkeit, selektiv die Festigkeit/Härte versagenskritischer Bereiche zu steigern, während in den restlichen Berei- chen optimale Zähigkeitseigenschaften beibehalten werden.