ThyssenKrupp Steel

Sicherheitsstähle SECURE.Verarbeitungsempfehlungen.SECURE ballistic steels.Processing recommendations.

SECUREThyssenKrupp

high protect

2 Sicherheitsstähle SECURE.

Sicherheit geht vor

Es ist nicht immer sichtbar, aber zuneh-mend ist es notwendig, dass Leben undWerte auch im Alltag durch besondereMaßnahmen geschützt werden. Viel-fältige Risiken lauern heutzutage überall:Nicht nur Staatsmänner, Diplomatenund Top-Manager, auch der einfacheMensch von der Straße wird täglich mitder weltweit ansteigenden Kriminalitätkonfrontiert. Um dem zu begegnen,können z.B. Fahrzeuge wie Limousinenund Geldtransporter und sogar ganzeGebäude mit Hilfe von Sicherheitsstählengegen Bedrohungen durch Schusswaffengeschützt werden. Die ThyssenKruppSteel AG hat unter dem Namen SECURESicherheitsstähle entwickelt, die den zu-nehmenden Anforderungen der KundenRechnung tragen.

Vorraussetzung für den ausreichendenSchutz gegen ballistische Bedrohungenist eine außergewöhnlich hohe Härte desStahls. Je höher die Härte, desto besserist im Allgemeinen auch das ballistischeSchutzvermögen der Stähle. Sie werdenbei ThyssenKrupp Steel in Dicken von3 mm bis 150 mm im Grobblech-ZentrumDuisburg-Süd gefertigt.

Die gebräuchlichsten Güten zum Schutzgegen ballistische Bedrohungen sinddie Stähle SECURE 400 und SECURE500. Durch die ausgezeichnete Kombi-nation aus hoher Härte und gleichzeitigguter Zähigkeit erfüllen diese Stähle dieAnforderungen der wichtigsten nationa-len und internationalen Spezifikationen.Die höchsten Ansprüche an den ballisti-schen Schutz werden durch den neuentwickelten SECURE 600 erreicht.Die extrem hohe Härte erfüllt maximaleSicherheitsansprüche bei geringen Blech-dicken. Diese Stähle werden in der Regelim vergüteten Zustand QT (Quenchedand Tempered) geliefert und weisen einfeines martensitisches Gefüge auf.

Aus der Reihe der hoch-harten Sicher-heitsstähle ragt der SECURE 450 mitverbesserter Zähigkeit und einer her-vorragenden Umformbarkeit heraus.Diese Eigenschaften bezieht der Stahlaus einem feinen martensitisch-baini-tischen Gefüge. Dadurch eignet er sichbesonders zum Schutz gegen Anspren-gung oder bei hohen konstruktiven Ansprüchen. Wie alle anderen bishergenannten Güten wird auch dieser Stahlim vergüteten Zustand (QT) geliefert.

Inhalt

22 Sicherheitsstähle SECURE66 Umformen88 Zerspanen

1100 Thermisches Trennen1166 Schweißen2200 Anwendung und Ausblick 2222 Allgemeiner Hinweis

3SECURE ballistic steels.

and good toughness means they meetthe requirements of all major nationaland international specifications. Thenewly developed SECURE 600 meetsthe very highest demands for ballisticprotection. Thanks to its extremely highhardness, it fulfils maximum safety demands even in low thicknesses.These steels are usually supplied in thequenched and tempered (QT) conditionand display a fine martensitic micro-structure.

Among the high-hardness ballistic steels,SECURE 450 stands out with its im-proved toughness and excellent forma-bility. The steel owes these propertiesto its fine martensitic/bainitic microstruc-ture, making it particularly suitable forprotection against explosive attack or inmeeting high structural requirements.Like all the previously mentioned grades,this steel is also supplied in the quenchedand tempered (QT) condition.

Safety first

Increasingly, special measures arerequired in modern-day life to protectproperty and life. The threat lurks every-where. Not only politicians, diplomatsand top managers but also ordinarypeople are confronted daily with increas-ing crime levels. Ballistic steels offera way to counter this threat. They canbe used to protect vehicles such aslimousines and security vans as well aswhole buildings against firearm threat.ThyssenKrupp Steel AG has developeda range of ballistic steels under thetrade name SECURE which meet cus-tomers’ increasing requirements.

To ensure adequate protection, excep-tionally high hardness of the steel isvital. The harder the steel, the better ingeneral its ballistic protection properties.These steels are manufactured in thick-nesses from 3 mm to 150 mm at theDuisburg-Süd Heavy Plate Center ofThyssenKrupp Steel.

The most commonly used grades forprotection against ballistic threats areSECURE 400 and SECURE 500. Theirexcellent combination of high hardness

Contents

33 SECURE ballistic steels77 Forming99 Machining

1111 Thermal cutting1177 Welding2211 Applications and outlook2222 General note

4

SECURE-Stähle in der Regel Chrom,Molybdän, Nickel und Bor, um ein überdie Blechdicke gleich bleibendes Eigen-schaftsprofil sicherzustellen. Die thermo-mechanisch gewalzten Stähle SECUREMS special und SECURE 200 bauenauf anderen Legierungskonzepten auf,welche in den jeweiligen Werkstoff-blättern (1935 bzw. 1937) beschriebensind.

Abb. 1 gibt einen Überblick über diechemische Zusammensetzung, denLieferzustand, den Blechdickenbereichund das typische Kohlenstoffäquivalentder Sicherheitsstähle. Ergänzend zeigtAbb. 2 die für diese Stähle üblichenHärtespannen, welche als Nominalwertein der Gütebezeichnung zu finden sind.

Die Sicherheitsstähle von ThyssenKruppSteel wurden für eine Vielzahl von Anwen-dungsbereichen entwickelt und werdenin Zusammenarbeit mit dem Anwenderständig weiter entwickelt und optimiert.

Eine Besonderheit unter den Sicherheits-stählen für den ballistischen Schutz stelltder SECURE MS special dar. Er bietetbei dünnsten Blechdicken und hervor-ragender Umformbarkeit eine Beschuss-sicherheit bis FB 4. Im Gegensatz zu denbisher genannten Sicherheitsstählenwird er über thermomechanisches Wal-zen (TM) ohne weitere Wärmebehand-lung erzeugt (siehe Abb.1).

Ebenfalls über das TM-Verfahren wirdder SECURE 200 hergestellt. DieserStahl wurde speziell für die besonderenAnsprüche des Tresorbaus entwickeltund bildet aufgrund der Tatsache, dasser keine ballistischen Anforderungen er-füllen muss, eine Ausnahme unter denSicherheitsstählen.

Die vergüteten Sicherheitsstähle (QT)erhalten ihre hohe Härte in erster Liniedurch eine martensitische Gefügestruk-tur, wobei für die Maximalhärte im Stahleine proportionale Beziehung zum Koh-lenstoffgehalt gilt. Außerdem enthalten

Stahlsorte Dicke Lieferzustand Härte Schmelzenanalyse / Heat analysis [%]Steel Thickness Delivery Hardnessgrade mm condition HBW C Si Mn Cr Mo Ni V typ. CET / CEIIW [%]

max. max. max. max. max. max. max. max. 10 mm

SECURE 200 3 – 15 TM ≥ 200 0,14 0,60 2,00 – 0,30 – 0,10 0,30/0,42

SECURE MS2 – 3,5 TM 350 – 450 0,20 1,00 2,00 1,00 – – – 0,36/0,56

special® 1)

SECURE 400 3 – 50 QT 380 – 430 0,32 0,40 1,00 1,50 0,50 0,70 – 0,47/0,72

SECURE 450 3 – 40 QT 400 – 480 0,20 0,50 1,60 1,00 0,70 2,25 – 0,42/0,74

SECURE 500 3 – 150 QT 480 – 530 0,32 0,40 1,00 1,50 0,50 0,70 – 0,47/0,72

SECURE 600 4 – 40 QT > 550 0,40 0,80 1,50 1,50 0,50 1,50 – 0,55/0,80

1) Bandblech / cut coil plate TM: thermomechanisch gewalzt / thermomechanically rolledQT: wasser-/ölvergütet / quenched and tempered

1. Chemische Zusammensetzung und mechanische EigenschaftenChemical composition and mechanical properties

Im Hinblick auf den effektiven und wirt-schaftlichen Einsatz der SECURE-Stählesteht vor allem deren Verarbeitungsver-halten im Vordergrund. In der vorliegen-den Broschüre werden dazu für die wichtigsten Verfahren Empfehlungen gegeben, die der Anwender bei der Verarbeitung beachten sollte.

Dem Anwender wird darüber hinausempfohlen, insbesondere bei dem erstmaligen Einsatz der Sicherheits-stähle SECURE den direkten Dialogmit den Grobblechexperten vonThyssenKrupp Steel zu suchen.

5

SECURE MSspecial

SECURE 400

SECURE 500

SECURE 600

SECURE 200

Här

te /

Har

dnes

s [H

BW

]

100

200

300

400

500

600

700

SECURE 450

2. Härte der Sicherheitsstähle SECUREHardness of SECURE ballistic steels

ness of the plate.The thermomechani-cally rolled steels SECURE MS specialand SECURE 200 are based on differentalloying concepts, which are describedin the respective material data sheets(1935/1937).

Fig. 1 shows an overview of the chemi-cal composition, as-delivered condition,plate thicknesses and typical carbonequivalents of the ballistic steels. Fig. 2shows the usual hardness ranges forthese steels, indicated as nominal values in the grade names.

Ballistic steels from ThyssenKrupp Steel have been developed for a largenumber of applications and are subjectto continuous improvement and opti-mization carried out in collaboration with users.

To ensure effective and economic useof SECURE steels, special attention hasto be paid to processing. This brochuregives recommendations for the mainprocessing methods.

In addition, first-time users of SECUREballistic steels in particular are advisedto seek direct dialogue with the heavyplate experts from ThyssenKrupp Steel.

SECURE MS special is a special type ofsteel for ballistic protection. As well aslow thickness and outstanding formabili-ty it offers ballistic protection up to FB 4.In contrast to the previously mentionedballistic steels, it is produced by thermo-mechanical rolling (TM) without any further heat treatment (see Fig. 1).

Likewise manufactured by the TMprocess, SECURE 200 was developedspecifically for the special requirementsof safes and forms an exception amongthe ballistic steels due to the fact thatit does not need to meet any ballisticrequirements.

The quenched and tempered ballisticsteels (QT) obtain their high hardnessprimarily as a result of a martensiticmicrostructure, with the maximum hard-ness in the steel being proportional tothe carbon content. In addition, SECUREsteels generally contain chromium,molybdenum, nickel and boron to ensurean even property profile across the thick-

6 Umformen.

welche Kaltumformung sich beim Abkan-ten und Biegen ergibt. Zur Vermeidungvon Rissen wird dabei vorausgesetzt,dass durch Scheren verfestigte oderdurch thermisches Trennen aufgehärteteBlechkanten abgearbeitet werden. FürKonstruktionen aus Sicherheitsstählen,bei denen hoher ballistischer Schutz ge-fordert ist und gleichzeitig im Zuge derHerstellung stärkere Kaltumformungenerfolgen, bevorzugt man weichere Sorten.Mit dem SECURE 450 steht eine spezielle„Abkantgüte“ zur Verfügung, die durchihr ausgewogenes Legierungskonzepttrotz der hohen Härte besondere Anfor-derungen beim Biegen und Abkantenerfüllt. Unter günstigen Bedingungenhaben sich die in Abb. 4 beschriebenenMindestbiegeradien bei den SECURE-Stählen bewährt. Naturgemäß ist dasUmformverhalten quer zur Hauptwalz-richtung günstiger als längs, da diesulfidischen und/oder oxidischen Ein-schlüsse weniger zur Auswirkungkommen.

Als zusätzliches Kriterium muss dieBlechdicke berücksichtigt werden. Eindünnes Blech weist wegen des geo-metrischen Einflusses ein wesentlich

günstigeres Rissauslösungsverhaltenund Rissauffangvermögen auf als eindickeres. Es wird vorausgesetzt, dassdie Blechkanten vor dem Umformenkerbfrei geschliffen und entgratet sind.Außerdem ist auf ein gutes Gleiten derBleche zu achten, d.h. auf Schmierungder Matrize und des Biegestempels sowieauf ständiges Säubern der Werkzeugevon losem, abgeblättertem Glühzunder.

Warmumformen

Die Warmumformung der vergütetenSECURE-Stähle ist bei Temperaturenzwischen 850 und 1.000 °C möglich. Da-bei ist zu beachten, dass der ursprüng-liche Wärmebehandlungszustand desWerkstoffes durch eine Warmverformungwieder aufgehoben wird. Das bedeutet,dass die Härte des Lieferzustandes derBleche erst durch eine komplette, neueWärmebehandlung wieder eingestelltwerden muss, wenn die Bauteile nichtdirekt aus der Umformwärme gehärtetwerden können. Dieses Verfahren ermög-licht auch die Umformung des SECURE600, der wegen seiner extrem hohenHärte nicht kalt verformt werden sollte.

Kaltumformen

Die Kaltumformung, z. B. durch Abkan-ten oder Biegen auf Pressen und Walzenist das übliche Verformungsverfahrenvon hochfesten Stählen und hat auchbei den Sicherheitsstählen eine großeBedeutung. Die vorherrschenden Ver-fahren sind das Kaltbiegen auf Drei-Walzen-Biegemaschinen und das Ab-kanten im 90°-V-Gesenk auf Gesenk-biegepressen. Im Vergleich zu Stählenmit niedriger Streckgrenze müssen beimUmformen hochfester Stähle jedoch zweizusätzliche Größen berücksichtigt werden:der erhöhte Kraftaufwand und die ver-stärkte Rückfederung.

Höhere Kräfte sind wegen des größerenFormänderungswiderstandes erforder-lich. Durch eine gute Schmierung derMatrizenkanten kann allerdings die Biege-kraft um bis zu 25 % gesenkt werden.Auch eine Vergrößerung der Matrizen-weite verringert diese.

Die Rückfederung ist stärker als bei kon-ventionellen Stählen, da der Anteil derelastischen Verformung an der Gesamt-verformung größer ist. Abb. 3 zeigt,

0 2 4 6 8 10

Um

form

grad

/ S

trai

n [%

]

Verhältnis von Biege- bzw. Abkantradius zu Blechdicke r/tRatio of (press-brake) bend radius to plate thickness r/t

0

10

20

30

40

50

60

70

t

r

3. Umformgrade beim KaltumformenStrain during cold forming

7Forming.

Springback is more pronounced thanwith conventional steels as the share ofelastic strain in total strain is greater.Fig. 3 shows the cold strain that occursduring press brake and roll bending.To avoid cracks it is important to removeplate edges which have become hard-ened by shearing or thermal cutting. Forballistic steel structures requiring highballistic protection and heavier coldworking, milder grades are preferred.SECURE 450 is a special press brakebending grade which thanks to its bal-anced alloying concept meets specialrequirements in bending despite itshigh hardness. Under favorable condi-tions, the minimum bending radii statedin Fig. 4 have proven successful forSECURE steels. Naturally, forming prop-erties are more favorable transverse tothe main rolling direction than in therolling direction as the sulfide and/oroxide inclusions have less of an effect.

An additional criterion to be consideredis plate thicknesses. Due to geometriceffects a thin plate has much more favor-

able crack initiation and crack arrestingproperties than a thicker plate. Plateedges must be ground notch-free anddeburred prior to forming. In addition, itis important to ensure good lubricationof the die and the bending punch andregular cleaning of tools to remove looseannealing scale.

Hot forming

Hot forming of quenched and temperedSECURE steels is possible at tempera-tures between 850 and 1,000 °C. Itshould be noted that hot forming can-cels out the original heat treatment con-dition of the material. This means thatthe as-delivered hardness of the steelhas to be subsequently restored by re-newed full heat treatment, unless thecomponent can be hardened directlyduring forming. This is the procedureused to form SECURE 600, which be-cause of its extremely high hardness isnot suitable for cold forming.

Cold forming

Cold forming, e.g. by press or roll bend-ing, is the usual forming method usedfor high-strength steels and is also ofmajor significance for ballistic steels.The main forming methods are coldbending on three-roll bending machinesand press brake bending in 90° V dies.Compared with low-strength steels, twoadditional parameters have to be takeninto account when forming high-strengthsteels: increased force requirements andincreased springback.

Higher forces are needed on account ofthe higher forming resistance. However,with good lubrication of the die edges,the bending force can be reduced by upto 25 %. An increase in die width alsoreduces bending force.

Stahlsorte Dicke r/t 1) r/t 1)

Steel grade Thicknessmax.[mm] —l 2) II 3)

SECURE 200 15,0 2,0 3,0

SECURE MS3,5 3,0 3,5

special®

SECURE 400≤ 8,0 5,0 7,0

> 8,0 < 15,0 7,0 9,0

SECURE 450≤ 8,0 4,0 5,0

> 8,0 < 15,0 5,0 6,0

SECURE 500≤ 8,0 6,0 8,0

> 8,0 < 15,0 8,0 10,0

SECURE 600 wird nicht empfohlen / not recommended

1) Abkantradien bei größeren Blechdicken auf Anfrage / Bending radii for thicker plates on request2) Biegelinie senkrecht zur Walzrichtung / Bending line transverse to the rolling direction3) Biegelinie parallel zur Walzrichtung / Bending line parallel to the rolling direction

r

Wt

4. Mindestabkantradien beim KaltumformenMinimum bending radii for cold forming

Biegevorgang.Bending process.

8 Zerspanen.

legierter HSS-E-Spiralbohrer. Für dieStähle SECURE 500 und SECURE 600sind Hartmetallbohrer erforderlich.

Bohrungen mit einem Durchmesservon mehr als 16 mm können auch mitWendeplattenbohrern in speziellen Bohr-maschinen ausgeführt werden.

Beim Bohren sind folgende Bedingun-gen zu beachten:• Vibrationen sind zu vermeiden,• Werkstück möglichst dicht an der

Bohrstelle fest einspannen,• Werkstück und Bohrkopf möglichst

dicht an die Maschinensäule legen,• Kurze Bohrer in kurzer Maschinen-

spindel verwenden.

Die empfohlene Schnittgeschwindigkeit(m/min) mit Drehzahl (Upm) und Vor-schub (mm/U) für die SECURE-Stähle ist

Abb. 5 und Abb. 6 zu entnehmen. AlsKühlmittel empfehlen wir Hochleistungs-Spezial-Schneidöl (z. B. Jokisch S 101).Die Verwendung von Kühl- und Schmier-mitteln verlängert die Standzeit derBohrer.

Senken

Beim Senken sollten Senkwerkzeugemit zusätzlicher Spitzenführung einge-setzt werden, um ein Verlaufen desWerkzeugs zu verhindern. Außerdemist auf eine gute Kühlung zu achten.

Gewindebohren

Die SECURE-Stähle eignen sich auchfür das Gewindebohren. In Abb. 7 sindeinige Richtwerte für gängige ISO-Gewinde ersichtlich.

Die bei den Sicherheitsstählen vorliegen-den martensitischen oder martensitisch-bainitischen Grundgefüge lassen sichschlechter zerspanen als ferritisch-per-litische Stähle.

Bohren

Alle SECURE-Stähle lassen sich durchdie Wahl eines geeigneten Werkzeugsund Verfahrens bohren. Nachfolgende,erschwerende Merkmale sind beim Boh-ren von Bedeutung:• die bis auf Null abfallende

Umdrehungsgeschwindigkeit in der Bohrermitte,

• der mit zunehmender Bohrtiefeschwierigere Abtransport der Späne,

• die ungünstigere Wärmeverteilung in der Bohrstelle,

• Stabilitäts- und Schwingungs-probleme des Werkzeugs.

Für die Bearbeitung der Stähle bis 400

oder 450 HBW (Mittelwert) empfehlenwir den Einsatz hochwertiger kobalt-

Stahlsorte Schnitt- Bohrer / Drillgeschwindigkeit

Steel grade Cutting 6 mm Ø 8 mm Ø 10 mm Ø 12 mm Øspeed Upm Vorschub Upm Vorschub Upm Vorschub Upm Vorschub

[m/min] Rpm Feed 2) Rpm Feed 2) Rpm Feed 2) Rpm Feed 2)

SECURE MS 3 – 5 210 0,05 160 0,08 130 0,10 100 0,15

special®

SECURE 400 3 – 5 210 0,05 160 0,08 130 0,10 100 0,15

SECURE 450 3 – 5 210 0,05 160 0,08 130 0,10 100 0,15

SECURE 5001) 20 – 25 1300 0,05 1000 0,05 800 0,08 670 0,08

SECURE 6001) auf Anfrage / upon request

1) Hartmetall-Bohrer / Carbide-tipped drill 2) mm/U / mm/R

5. Richtwerte für das BohrenRecommended parameters for drilling

9Machining.

Holes with a diameter of more than16 mm can also be produced usingindexable insert drills in special drillingmachines.

During drilling, the following pointsshould be observed:• Avoid vibrations, • Clamp workpiece firmly as close as

possible to the drilling point,

• Place workpiece and drilling head asclose as possible to machine column,

• Use short drills in short machine spindles.

Recommended cutting speeds (m/min),spindle speeds (revs/min) and feeds(mm/rev) for SECURE steels are given inFig. 5 and Fig. 6. As cutting fluid, werecommend high-performance specialcutting oil (e.g. Jokisch S 101). The useof cutting fluids increases drill life.

Counterboring, countersinking

In counterboring and countersinking,tools with additional pilots should beused to ensure accurate tool guidance.Good cooling is also important.

Thread tapping

SECURE steels are also suitable forthread tapping. Fig. 7 shows recom-mended cutting parameters for com-mon ISO threads.

The martensitic or martensitic-bainiticmicrostructures found in ballistic steelsare generally more difficult to machinethan ferritic/pearlitic steels.

Drilling

With appropriate tools and methods,all SECURE steels can be successfullydrilled. The following complicating fea-tures need to be taken into accountduring drilling: • the speed of the drill drops to zero at

drill center, • chip removal becomes increasingly

difficult with increasing hole depth, • heat distribution is less favorable at

the drilling point,• tool stability and vibration problems.

For machining steels up to 400 or 450HBW (average) we recommend the useof high-quality cobalt-alloyed HSS-Etwist drills. Carbide drills are necessaryfor SECURE 500 and SECURE 600steels.

300 400 500

Härte / Hardness [HBW]

Sch

nittg

esch

win

digk

eit

Cut

ting

spee

d [m

/min

]

HSS E

Hartmetall-BohrerCarbide-tipped drill

HSS E-BohrerHSS E drill

Hartmetall-Bohrer / Carbide-tipped drill

40

30

20

10

0200

15

10

5

6. Schnittgeschwindigkeiten beim BohrenCutting speeds in drilling

Stahlsorte Zug- Schnitt- Drehzahl verschiedener festigkeit geschwindigkeit*) Gewinde [Upm]

Steel grade Tensile Cutting Revolutions for different strength speed*) threads [Rpm]

[MPa] [m/min] M 6 M 8 M 10 M 12

SECURE MS1200 4 212 159 127 106

special®

SECURE 400 1250 4 212 159 127 106

SECURE 450 1350 3 159 119 95 80

SECURE 500 1600 2 106 80 64 53

SECURE 600 2000 auf Anfrage / upon request

*) bei Verwendung von Schneidöl / under application of cutting oil

7. Richtwerte für das Gewindeschneiden mit TiCN-beschichteten HSS-E-GewindebohrerRecommended parameters for thread cutting with TiCN-coated HSS-E taps

10 Thermisches Trennen.

Laserstrahlschneiden

Das Laserstrahlschneiden hat sich in-zwischen zu einem Standardverfahrenentwickelt. CO2-Laser mit einer Leistungvon 3 kW schneiden heute bis zu 20 mmdicke Bleche. Die erreichbaren Schneid-geschwindigkeiten zeigt Abb. 9. AlsSchneidgas wird Sauerstoff mit höhererReinheit bevorzugt. Bei eng verschach-telten Bauteilen sollte durch eine geeig-

nete Schneidfolge einer starken Erwär-mung des Bleches (> 120 °C) währenddes Schneidens vorgebeugt werden.

Der Zustand der Werkstoffoberfläche übtebenfalls einen wichtigen Einfluss aufdie Schnittgüte aus. Ein Anrosten, einestarke Rauheit (Sandstrahlen), eine Ver-schmutzung oder Beschädigung derBlechoberfläche sollten vermieden wer-den. Dünne, fest anhaftende Zunder-

Die hohe Härte und die damit verbun-dene Beschusssicherheit der StähleSECURE 400, 450, 500 und 600 er-geben sich aus der besonderen chemi-schen Zusammensetzung in Verbindungmit einer abgestimmten Wärmebehand-lung durch Wasser- oder Ölvergütung.Infolge ihres Legierungsaufbaus und derhohen Härte sind bestimmte Maßnahmenzu berücksichtigen, um eine sichere Ver-arbeitung zu gewährleisten.

Abb. 8 zeigt eine Übersicht der empfoh-lenen Schneidverfahren. Bei dünnerenBlechen tritt das Laserstrahlschneidenbesonders in den Vordergrund. DasPlasmaschneiden kommt bei Blech-dicken bis etwa 40 mm zum Einsatz. Beidiesem Verfahren werden die höchstenSchneidgeschwindigkeiten erzielt. Dasautogene Brennschneiden lässt sichunter Vor- und Nachwärmung auch beidickeren Blechen anwenden.

Alternativ zu den thermischen Verfahrenstellt das Abrasiv-Wasserstrahlschneideneine ausgezeichnete Möglichkeit dar,auch schwierige Konturen rissfrei undohne Härteverlust zu fertigen. Im Einzel-fall kommt zudem das Trennschleifen inBetracht.

Der SECURE 200 weist als thermome-chanisch gewalzter Stahl eine besondersverarbeitungsfreundliche chemischeZusammensetzung auf.

Blechdicke Bevorzugte Verfahren Plate thickness Preferred cutting method[mm]

≤ 12 Laserstrahlschneiden / Laser beam cuttingUnterwasser-Plasmaschneiden / Underwater plasma cutting

12 – 40 Unterwasser-Plasmaschneiden / Underwater plasma cuttingAbrasiv-Wasserstrahlschneiden / Abrasive water jet cuttingAutogenes Brennschneiden / Flame cutting*)

> 40 Abrasiv-Wasserstrahlschneiden / Abrasive water jet cuttingAutogenes Brennschneiden / Flame cutting*)

*) unter Vor- und ggf. Nachwärmung /with pre- and post heating

8. Empfohlene Schneidverfahren für SECURERecommended cutting methods for SECURE

Blechdicke / Plate thickness [mm]

Sch

neid

gesc

hwin

digk

eit

Cut

ting

spee

d [

m/m

in]

0

1

2

3

0 5 10 15 20 25

UnterwasserplasmaUnderwater plasma

[260 A / O2]

Autogenes Brennschneiden (Acetylen) / Oxyacetylene flame cutting

Laser [1,8 kW / O2]

Laser [3 kW / O2]

Randbedingungen:Konturen mit großen Radiensaubere OberflächeBoundary conditions:contours with large radiiclean surface

4

9. Schneidgeschwindigkeiten beim thermischen SchneidenCutting speeds in thermal cutting

11Thermal cutting.

Laser beam cutting

Laser beam cutting has become a stan-dard cutting method. CO2 lasers with apower of 3 kW are used today to cutplates up to 20 mm in thickness. Theattainable cutting speeds are shownin Fig. 9. The preferred cutting gas ishigh-purity oxygen. With convolutedparts, overheating of the plate (> 120 °C)should be avoided by appropriate se-quencing of the cuts.

The condition of the material surfacealso has an important effect on cutquality. Rusting, pronounced roughness(sand blasting), contamination or dam-age on the plate surface should be avoid-ed. Thin, firmly adherent scale layersdo not disrupt the cutting process. How-ever, thick paint coatings may be a dis-advantage when cutting thinner plates.When heavy plate is coated, a low-zincinorganic silicate shop primer is used as

standard. If the cutting parameters arecarefully selected, optimum quality cutsconforming to EN ISO 9013 can also beachieved on primed plates.

Thermal cutting produces very hightemperatures in the cut edge followedby very rapid cooling. This results in ahardening zone directly at the cut edgeand an adjacent tempering zone (soft-ening zone), Fig. 10.

The main advantage of laser beam cut-ting, next to its exceptional precision, isthat it has little thermal effect on the cutedges. The low heat input is shown inthe hardness profile in the cut edge. Thehardening zone and tempering zone areextremely narrow.

The ballistic protection and high hard-ness of the steels SECURE 400, 450,500 and 600 are the result of a specialchemical composition combined withcareful heat treatment by water or oilquenching. Due to their alloy structureand high hardness, certain measureshave to be taken into account to ensurereliable processing.

Fig. 8 shows an overview of recom-mended cutting methods. With thinnerplates, laser beam cutting comes to thefore. Plasma cutting is used for platethicknesses up to around 40 mm. Thismethod achieves the highest cuttingspeeds. Flame cutting can also be usedfor thicker plates with pre- and post-heating.

As an alternative to the thermal methods,abrasive water jet cutting represents anexcellent means of producing difficultshapes without cracking and withoutloss of hardness. In individual casescut-off grinding can also be used.

SECURE 200 is a thermomechanicallyrolled steel and has a processing-friendlychemical composition.

Abstand von der Brennschnittkante / Distance from the flame-cut edge [mm]

200

300

400

500

600

Här

te /

Har

dnes

s [

HV

10

]

0 0,5 1,0 1,5 2,0

Laserstrahl / Laser (1,7 kW / O2)Unterwasserplasma / Underwater plasma (260 A / O2)

6˚

Blechdicke / Plate thickness: 12 mm

700

10. Laser- und Unterwasser-Plasmaschneiden von SECURE 500 (Härteverlauf in der Wärmeeinflusszone)Laser and underwater plasma cutting of SECURE 500 (Hardness profile in the heat-affected zone)

12

Der Vorteil des Laserstrahlverfahrensliegt neben der außerordentlichen Präzi-sion vor allem in der geringen thermi-schen Beeinflussung der Schnittkanten.Der geringe Wärmeeintrag wird amHärteverlauf der Schnittkante deutlich.Aufhärtungszone und Anlasszone sindäußerst schmal ausgebildet.

Plasmaschneiden

Im Hinblick auf die möglichst geringethermische Beeinflussung der Schnitt-kante und auf den geringen Verzug beider Verarbeitung dünner Bleche bietetdas Plasmaschneiden unter Wasserebenfalls günstige Voraussetzungen.Neben der guten Wärmeableitung imWasserbad führt die hohe Schneidge-schwindigkeit zu einer sehr schmalen

Wärmeeinflusszone. Der Einsatz vonSauerstoff verringert beim Unterwasser-schneiden, aber auch bei den anderenVerfahrensvarianten, die Viskosität desaufgeschmolzenen Materials. Dadurchergeben sich bartfreie Schnittkanten.

Das trockene Plasmaschneiden ge-winnt zunehmend an Bedeutung. Spe-zielle Feinstrahl-Plasmabrenner ermög-lichen eine stärkere Einschnürung undStabilisierung des Plasmastrahls durcheine effektive Sekundärgasführung(Wirbelgas). Dadurch wird die Geradheitbzw. Rechtwinkligkeit der Schnittkantenverbessert und in vielen Fällen eine ver-gleichbare Schnittgüte wie beim Laser-strahlschneiden erreicht.

Bei Blechdicken ab etwa 10 mm solltenAnlagen höherer Leistung (ca. 300 A)bevorzugt werden. Dabei lässt sich durchdie hohe Schneidgeschwindigkeit diekritische Aufhärtungszone deutlich ein-schränken. Der Härteverlauf ist dabeimit dem von Unterwasser-Schnittkantennahezu vergleichbar Abb. 11.

Der SECURE 200 unterscheidet sich vonden anderen Sicherheitsstählen grund-legend. Aufgrund des äußerst niedrigenKohlenstoffgehaltes bzw. -äquivalenteswird die Schnittkante nur geringfügigaufgehärtet.

schichten stören den Schneidprozessnicht. Farbschichten mit einer zu großenSchichtdicke können hingegen bei dün-neren Blechen von Nachteil sein. BeimBeschichten von Grobblechen kommtstandardmäßig ein anorganischer Silikat-Shopprimer mit niedrigem Zinkanteilzum Einsatz. Bei einer feinen Abstim-mung der Schneidparameter lässtsich auch bei geprimerten Blechen diehöchste Schnittgüte nach DIN EN ISO9013 erzielen.

Beim thermischen Trennen kommt es imBereich der Schnittkante kurzzeitig zu ei-ner sehr hohen Temperatur und nachfol-gend zu einer sehr schnellen Abkühlung.Die hieraus resultierenden Werkstoff-veränderungen äußern sich in einer Auf-härtung unmittelbar an der Schnittkanteund einer daran angrenzenden Anlass-zone (Erweichungszone), Abb. 10.

11. Plasmaschneiden von SECURE 500 (12 mm) (Ausbildung der Wärmeeinflusszone)Plasma cutting of SECURE 500 (12 mm) (heat-affected zone)

Unterwasser-PlasmaschneidenUnderwater plasma cutting(260 A / O2)

Feinstrahl-PlasmaschneidenFine-focusplasma cutting(300 A / O2)

Kante Aufhärtung AnlasszoneEdge Hardening Tempering zone

100 μm

13

Dry plasma cutting is gaining in import-ance. Special fine-focus plasma torchespermit improved focusing and stabiliz-ing of the plasma beam due to effectivesecondary gas control (swirl gas). Thisimproves the straightness and rectangu-larity of the cut edges and in many cases the quality of cut is comparablewith laser beam cutting.

Upwards of roughly 10 mm plate thick-ness, higher-power (approx. 300 A)equipment should be preferred. The

high cutting speed (approx. 4 m/min)significantly reduces the size of thecritical hardening zone, resulting in ahardness profile almost comparablewith underwater cut edges. Fig. 11.

SECURE 200 differs fundamentallyfrom the other ballistic steels. Due to itsextremely low carbon content/equiva-lent, the cut edge experiences only minorhardening.

Plasma cutting

Underwater plasma cutting also offersadvantages in terms of minimum ther-mal effects on the cut edge and lowdistortion when processing thin plates.In addition to good heat removal in thewater bath, the high cutting speed re-sults in a very narrow heat-affected zone.The use of oxygen in underwater cutting,as in the other variants of the method,reduces the viscosity of the fused mat-erial, resulting in burr-free cut edges.

Unterwasser-Plasmaschneiden.Underwater plasma cutting.

14

Bei Blechtemperaturen unter 5 °C solltenauch dünnere Bleche vor dem Schneidenhandwarm vorgewärmt werden.

Bei Blechdicken über 50 mm empfiehltes sich, zusätzlich unmittelbar nach demBrennschneiden ein Nachwärmen desSchneidbereichs bei 175 °C durchzu-führen. Als Haltezeit sind 2 Minuten jemm Blechdicke vorzusehen, maximaljedoch 4 Stunden. Der Einsatz von Iso-liermatten hilft zusätzlich, um eine mög-lichst langsame Abkühlung zu erreichen.

Wegen des hohen Wärmeeinbringensbeim Brennschneiden (besonders auf derSeite des Brenners) findet die Gefüge-umwandlung in einer breiten Randschichtstatt. Die angrenzende Erweichungs-

Nach dem Brennschneiden müssen dieSchnittflächen glatt und ohne Kerbensein. Tiefere örtliche Kolkungen sind vorder Weiterverarbeitung auszuschleifenoder zu überschweißen und zu über-schleifen. Eine Oberflächenrissprüfungoder Ultraschallprüfung sollte frühestens48 Stunden nach dem Schneiden erfol-gen. Bei SECURE 600 empfiehlt sicheine weitere Prüfung frühestens zweiWochen nach dem Schneiden.

Autogenes Brennschneiden

Die Sicherheitsstähle SECURE 400, 500und 600 weisen infolge ihrer besonderenchemischen Zusammensetzung undHärte eine erhöhte Neigung zur Rissbil-dung beim autogenen Brennschneidenauf.

Die wirkungsvollste Maßnahme zur Ver-meidung von Brennrissen ist das Vor-wärmen (Abb. 12). Dabei sollte das ge-samte Blech, mindestens jedoch 150 mmbeiderseits des vorgesehenen Schnittesauf die je nach Stahlsorte und Blechdickeempfohlene Temperatur erwärmt wer-den. Zur bevorzugten Ofenerwärmungbieten Brennerlanzen eine gute Alter-native für die gleichmäßige Erwärmung.

12. Vorwärmtemperatur für das autogene BrennschneidenPreheat temperatures for flame cutting

Stahlsorte Blechdicke t / Plate thickness t [mm]Steel grade ≤ 5 ≤ 10 ≤ 15 ≤ 20 ≤ 25 ≤ 30 ≤ 35 ≤ 40 ≤ 45 ≤ 50 > 50

SECURE 400 ohne / without 100 °C 125 °C 150 °C 175 °C*)

SECURE 450 ohne / without 75 °C

SECURE 500 ohne / without 100 °C 125 °C 150 °C 175 °C*)

SECURE 600 – 100 °C 150 °C 175 °C 175 °C*)

*) Nachwärmen 175 °C, mind. 2 Minuten je mm Blechdicke, max. 4 Stunden*) Post-heating 175 °C, minimum 2 minutes per mm plate thickness, maximum 4 hours

zone ist bei diesem Schneidverfahrenbesonders ausgeprägt (Abb. 13). Umeinen Härteverlust im Bauteil vorzubeu-gen, sollten die in Abb. 14 genanntenTemperaturen nicht überschritten werden.

15

ultrasonic inspection should be carriedout at the earliest 48 hours after cutting.With SECURE 600, a further inspectionno sooner than two weeks after cuttingis recommended.

Flame cutting

Due to their special chemical compos-ition and hardness, the ballistic steelsSECURE 400, 500 and 600 are moresusceptible to cracking during flamecutting.

The most effective means of avoidingcracks is pre-heating (Fig. 12). Theentire plate, or at least 150 mm eachside of the cut, should be heated to thetemperature recommended dependingon steel grade and plate thickness.Furnace heating is preferred, but torchesoffer a good alternative for uniform heat-ing. Where plate temperatures are be-low 5 °C, thinner plates also should bepre-heated to hand warm before cutting.

For plate thicknesses above 50 mm,post-heating of the cut zone at 175 °Cis recommended directly after torch cut-ting. The holding time should be 2 min-utes per mm plate thickness, with amaximum of 4 hours. The use of insu-lating mats also helps achieve slowcooling rates.

Due to the high heat input during flamecutting (particularly on the torch side)the microstructural changes occur in awide surface layer. The adjacent soften-ing zone is particularly pronounced withthis cutting method (Fig. 13). To preventhardness loss in the part, the tempera-tures stated in Fig. 14 should not beexceeded.

After flame cutting the cut surfaces mustbe smooth and notch-free. Deeper localcratering should be ground out or weld-ed over and ground smooth prior to fur-ther processing. Surface crack testing or

Stahlsorte Maximale Temperatur Steel grade Maximum temperature

SECURE 200 580 °C

SECURE 400 450 °C

SECURE 450 250 °C

SECURE 500200 °C bei/for t ≤ 50 mm250 °C bei/for t > 50 mm

SECURE 600 200 °C

14. Maximale Temperatur zur Vermeidung von HärteverlustenMaximum temperature to avoid hardness losses

1 mm unter Oberseite / 1 mm under surfacein 1/3 Blechdicke / in 1/3 plate thickness

Blechdicke / Plate thickness: 20 mm

Abstand von der Brennschnittkante / Distance from the flame-cut edge [mm]

200

300

400

500

600

Här

te /

Har

dnes

s [

HV

10

]

0 2 4 6 10

700

8

13. Autogenes Brennschneiden von SECURE 600 (Härteverlauf in der Wärmeeinflusszone)Flame cutting of SECURE 600(Hardness profile in the heat-affected zone)

16 Schweißen.

Schweißbedingungen

Beim Schweißen von Sicherheitsstählensollten im Nahtbereich Abkühlzeiten t8/5

zwischen 5 s und 20 s bzw. bei SECURE200 zwischen 5 s und 15 s eingehaltenwerden. Diesen Abkühlzeiten sind unterBerücksichtigung der erforderlichen Vor-wärmtemperatur geeignete Schweiß-bedingungen zuzuordnen. Eine Hilfe beider Festlegung der Schweißbedingungenbietet unser Rechnerprogramm ProWeld(Abb. 17), das wir auf Anfrage gerne zurVerfügung stellen.

Eine Verbindung mit anderen Stählenbereitet im Allgemeinen keine Probleme,wenn die Schweißbedingungen aufSECURE abgestimmt werden.

Für die schweißtechnische Fertigungsind Verfahren und Schweißzusätzezu wählen, die zu möglichst niedrigenWasserstoffgehalten im Schweißgutführen, um Kaltrisse im Schweißnaht-bereich zu vermeiden.

Der SECURE 200, der mit eine Blech-dicke von bis zu 15 mm geliefert werdenkann, lässt sich auf Grund seines äußerstniedrigen Kohlstoffäquivalentes im Allge-meinen ohne Vorwärmung schweißen.

Die anderen SECURE-Stähle werdenbevorzugt mit austenitischen Schweiß-zusätzen verarbeitet. Dabei sollten diezu verbindenden Teile Raumtemperatur(mind. 15 °C) aufweisen. Bei Blechdickenüber 25 mm empfiehlt sich auch beimSchweißen mit austenitischen Zusätzenmit Rücksicht auf die im Nahtbereich zuerwartenden Spannungen ein Vorwärmenauf 100 °C bis 150 °C.

Wenn ferritische Zusätze eingesetzt wer-den, ist in jedem Fall ein ausreichendesVorwärmen des Nahtbereichs erforder-lich. Die Vorwärmung darf bis zur Fertig-stellung der Schweißverbindung nichtunterschritten werden. Mit Rücksicht aufdie mechanischen Eigenschaften desGrundwerkstoffs sollten Vorwärmtempe-raturen und Zwischenlagentemperaturenüber 200 °C beim Schweißen von Sicher-heitsstählen vermieden werden.

Abb. 18 zeigt die empfohlenen Vorwärm-temperaturen beim MAG-Schweißenvon Sicherheitsstählen mit ferritischenMassivdrähten und einem Wärmeein-bringen von 1 kJ/mm in Abhängigkeitvon der größten Einzelblechdicke imNahtbereich, Abb. 19. Die Berechnungdes Wärmeeinbringens beim Schweißengeht aus Abb. 20 hervor.

Infolge des Legierungsaufbaus und derhohen Härte der Sicherheitsstähle sindbestimmte Maßnahmen zu berücksich-tigen, um eine sichere schweißtechni-sche Verarbeitung zu gewährleisten.Der SECURE 200 weist als thermome-chanisch gewalzter Stahl eine besondersverarbeitungsfreundliche chemischeZusammensetzung auf.Die Kaltrissempfindlichkeit eines Stahlslässt sich anhand seiner chemischenZusammensetzung abschätzen (Abb. 15und 16). Dazu eignet sich in besonderemMaße das aus umfangreichen Kaltriss-untersuchungen abgeleitete Kohlen-stoffäquivalent CET. Die entsprechendenUntersuchungen der ThyssenKruppSteel AG zur Vermeidung von Kaltrissenhaben als CET-Konzept Eingang in dieDIN EN 1011-2 gefunden.

Schweißnahtvorbereitung

Vor Beginn der Schweißarbeiten ist derNahtbereich zu säubern. Zunder, Rostoder Farbreste sind durch Bürsten oderSchleifen zu entfernen. Durch Trocknenoder Vorwärmen ist außerdem sicherzu-stellen, dass der Nahtbereich feuchtig-keitsfrei ist. Die Nahtflanken sollten durchSichtkontrolle oder mittels Farbeindring-verfahren auf Trennungen und sonstigebeim Schweißen störende Fehler wieSchlackereste überprüft werden.

Stahlsorte CEIIW, typisch CET, typischSteel grade CEIIW, typical CET, typical

[%] [%]

SECURE 200 0,42 0,30

SECURE 400 0,72 0,47

SECURE 450 0,74 0,42

SECURE 500 0,72 0,47

SECURE 600 0,80 0,55

15. Kohlenstoffäquivalente für Dicke bis 40 mmCarbon equivalents for thickness up to 40 mm

IIW-Formel / IIW formula

Mn Cr + Mo + V Cu + NiCE = C + ––– + ––––––––––––– + ––––––––

6 5 15

CET-Konzept (EN 1011-2, Anhang C.3)CET concept (EN 1011-2, Annex C.3)

Mn + Mo Cr + Cu NiCET = C + ––––––––– + –––––––– + ––

10 20 40

16. Berechnung der KohlenstoffäquivalenteCalculation of carbon equivalents

17Welding.

extensive cold cracking tests. The rele-vant research work conducted byThyssenKrupp Steel AG on the avoid-ance of cold cracking led to the CETconcept and its adoption in EN 1011-2.

Weld preparation

Before welding is begun, the weld areamust be cleaned. Scale, rust and re-sidual paint must be removed by brush-

Due to the alloy structure and high hard-ness of ballistic steels, certain measureshave to be taken into account to ensurereliable welding. SECURE 200 is a ther-momechanically rolled steel which has aparticularly processing-friendly chemicalcomposition.The susceptibility of a steel to coldcracking can be estimated on the basisof its chemical composition (Figs 15and 16). Particularly suitable for this isthe carbon equivalent CET derived from

17. Berechnungsmöglichkeiten mit dem Computer-Programm „ProWeld“Calculation possibilities with the “ProWeld” computer program

18. Vorwärmtemperaturen für das MAG-Schweißen mit ferritischen Zusätzen Preheat temperatures for MAG welding using ferritic filler metals

Stahlsorte Blechdicke t / Plate thickness t [mm]Steel grade ≤ 5 ≤ 10 ≤ 15 ≤ 20 ≤ 25 ≤ 30 ≤ 35 > 35

SECURE 400 100 °C 125 °C 150 °C 175 °C 200 °C austenitisch/austenitic 100 – 150 °C

SECURE 450 75 °C 100 °C 125 °C 150 °C

SECURE 500 100 °C 125 °C 150 °C 175 °C 200 °C austenitisch/austenitic 100 – 150 °C

austenitische Schweißzusätze / austenitic filler metalsSECURE 600 150 °C 175 °C 200 °C

ohne/without 100 – 150 °C

Q = 1,0 kJ/mm, Wasserstoffgehalt HD = 2 ml/100 g / heat input Q = 1,0 kJ/mm, hydrogen content HD = 2 ml/100 g

ing or grinding. Also, it must be ensuredby drying or preheating that the weld-ing zone is free from any humidity. Theweld edges should be checked by visualinspection, or by means of a dye pene-trant technique, for voids and other de-fects such as slag residues that mightimpair welding.

Welding conditions

When welding ballistic steels, coolingtimes t8/5 of between 5 s and 20 sshould be observed in the weld area(between 5 s and 15 s for SECURE200). These cooling times must be as-signed suitable welding conditions tak-ing into account the necessary preheattemperature. Assistance in choosingappropriate welding conditions is offered by our computer program ProWeld (Fig. 17), available on request.

Joining with other steels is generallynot problematic if welding conditionsare adapted to the SECURE steel.

Welding processes and filler metalsmust be selected to achieve the lowestpossible hydrogen content in the weldmetal in order to avoid cold cracks in thewelding zone.

ProWeld ist ein von ThyssenKrupp Steel entwickeltes Anwendungsprogramm für Schweißberechnungen.Die mehrsprachige CD-ROM kann bei ThyssenKrupp Steel kostenfrei angefordert werden kann.ProWeld is a computer software developed by ThyssenKrupp Steel for calculating welding parameters. The multilingual compact disc is available free of charge from ThyssenKrupp Steel.

18

von Stumpfnähten und bei mehrlagigenKehlnähten haben sich die in Abb. 22gezeigten Zusätze als geeignet erwiesen.

Im Interesse der Kaltrisssicherheit istdarauf zu achten, dass der Wasserstoff-gehalt des Schweißgutes möglichstniedrig ist. Die Schweißzusätze müssendeshalb während des Transports undder Lagerung gegen Feuchtigkeitsauf-

Für eine genauere Festlegung der imEinzelfall einzuhaltenden Vorwärmtem-peratur ist die im Werkszeugnis für denStahl ausgewiesene chemische Zusam-mensetzung maßgebend. Eine Berech-nung der Vorwärmtemperatur in Anwen-dungsfällen, in denen wesentlich vondem hier angenommenen Wasserstoff-gehalt und Wärmeeinbringen abgewichenwird, ist ebenfalls mit dem Computer-programm ProWeld möglich.

Schweißzusätze

Für das Schweißen von SECURE 200kommen unlegierte bis mittellegierteElektroden (z.B. Union MoNi) zum Ein-satz. Die Streckgrenze des Schweiß-gutes sollte die des Grundwerkstoffesvon etwa 550 MPa nicht wesentlichübersteigen.

Beim Schweißen der Stähle SECURE400, 450, 500 und 600 haben sich diein Abb. 21 gezeigten austenitischenSchweißzusätze als geeignet erwiesen.

Bei ferritischen Schweißzusätzen ist imHinblick auf ein gutes Verformungsver-mögen ein unlegierter Schweißzusatzzu bevorzugen. Das gilt insbesonderebeim Schweißen von Heftnähten dünnerBleche oder von Kehlnähten, weil hierdas Schweißgut durch den höher legier-ten Grundwerkstoff aufgemischt wird.Beim Lichtbogenhandschweißen emp-fiehlt sich hier zum Beispiel die Stab-elektrode Phoenix 120 K (EN 499:E 42 5 B 32 H5, AWS A 5.1: E7018-1),beim MAG-Schweißen hat sich die Draht-elektrode Union K 52 (EN 440: G3Si1 /AWS A 5.18: ER70S-6) bewährt.

Wird in der Schweißverbindung einehöhere Festigkeit angestrebt, so ist einabgestimmter Schweißzusatz zu ver-wenden. Beim ferritischen Schweißen

Streckenenergie / Arc energy E [kJ/mm]

U · l · 60U = Schweißspannung / welding voltage [V]

E = ––––––––––– l = Schweißstrom / welding current [A]v · 10000 v = Schweißgeschwindigkeit / welding speed [cm/min]

Wärmeeinbringen / Heat input Q [kJ/mm]

Q = 0,8 · E MAG-Schweißen, Mischgas M21/Lichtbogenschweißen, basischMAG-welding, mixture gas M21/Manual metal-arc welding, basic

Q = E Unterpulverschweißen / Submerged-arc welding

20. Wärmeeinbringung beim SchweißenHeat input during welding

t

t

t

t

t

19. Maßgebliche Blechdicke t für die Festlegung der Vorwärmtemperatur nach dem CET-KonzeptRelevant plate thickness t for selecting the preheat temperature according to the CET concept

nahme geschützt werden. Stabelektrodenund Schweißpulver sind unmittelbar vorGebrauch nach den Vorschriften desHerstellers nachzutrocknen. Anschlie-ßend lagert man die Stabelektroden biszum Verschweißen bei 100 °C bis 150 °C.

19

area, Fig. 19. The calculation of heatinput during welding is shown in Fig. 20.

For more exact determination of pre-heat temperatures in individual casesthe chemical composition specified inthe test report for the steel should beused. In cases where the hydrogen con-tent and heat input deviate significantlyfrom the levels assumed here, preheattemperatures can also be calculatedusing the computer program ProWeld.

Filler metals

Unalloyed or medium-alloyed electrodes(e.g. Union MoNi) are used to weldSECURE 200. The yield strength of theweld metal should not significantly ex-ceed that of the base metal of roughly550 MPa.

For welding SECURE 400, 450, 500 and600 the austenitic fillers shown in Fig. 21have proven to be suitable.

With a view to achieving good formabilityof ferritic welds, unalloyed fillers shouldbe preferred. This applies in particular

SECURE 200 can be delivered in thick-nesses of up to 15 mm. Due to itsextremely low carbon equivalent, pre-heating is generally not necessary.

Austenitic filler metals are preferred forwelding the other SECURE steels. Theparts to be joined should be at roomtemperature (at least 15 °C). For platethicknesses in excess of 25 mm, pre-heating to 100 °C–150 °C when weldingwith austenitic fillers is recommendedon account of the stresses to be expect-ed in the welding zone.

If ferritic fillers are used, adequate pre-heating of the welding zone is requiredin all cases. The workpiece temperatureshould not fall below the preheat tem-perature before the joint is completed.On account of the mechanical propertiesof the base material, preheat tempera-tures and interpass temperatures inexcess of 200 °C should be avoided.

Fig. 18 shows recommended preheattemperatures for MAG welding ballisticsteels with ferritic welding wires and aheat input of 1 kJ/mm as a function ofthe largest plate thickness in the weld

Hersteller Lichtbogen- Schutzgas-handschweißen schweißen

Manufacturer Manual Gas metal-arc welding metal-arc welding

Böhler T-PUT Thermanit X Thermanit X

ESAB OK 67.45 OK Autrod 16.95

FILARC Filarc BM 307 LFilarc PZ 6070Filarc PZ 6470

OERLIKON SAFDRY R 307NERTALIC 51SAFDUAL 651

21. Austenitische SchweißzusätzeAustenitic filler metals

Hersteller Lichtbogen- Schutzgas-handschweißen schweißen

Manufacturer Manual Gas metal-arc welding metal-arc welding

Böhler T-PUTSH V 1 Union MoNi

SH Ni 2 K 100 Union NiMoCr

ESABOK 48.08 OK Autrod 12.51OK 48.68 OK Autrod 13.09

FILARCFilarc 35 Filarc PZ 6000

Filarc 108 Filarc PZ 6130

OERLIKONTenacito 65 R Fluxofil 40Tenacito 75 Fluxofil 42

22. Ferritische SchweißzusätzeFerritic filler metals

when welding tack seams in thin platesor fillet welds, because the weld metal ismixed up by the higher alloyed basematerial. For manual metal-arc weldingit is recommended for example to use the rod electrode Phoenix 120 K (EN 499: E 42 5 B 32 H5, AWS A 5.1:E7018-1), for MAG welding the wireelectrode Union K 52 (EN 440: G3Si1 /AWS A 5.18: ER70S-6) has proven tobe suitable.

If higher strength is required in the weld,an appropriately matched filler metalshould be used. When ferritic weldingbutt welds and in the case of multi-layerfillet welds, the filler metals shown inFig. 22 have proven suitable.

In the interest of avoiding cold-cracking,the hydrogen content of the weld metalshould be as low as possible. Filler met-als must therefore be protected againstabsorption of moisture during transporta-tion and storage. Rod electrodes andwelding flux must be dried in accordancewith the manufacturer’s instructionsimmediately before use. Afterwards rodelectrodes should be stored at 100 °C to150 °C until they are used for welding.

20 Anwendung und Ausblick.

Typische Anwendungsbeispiele sind:• Personenkraftwagen,• Staatslimousinen,• Geländewagen,• LKW/leichte Nutzfahrzeuge,• Geldtransporter,• Fahrzeuge für Polizeibehörden,• Fassaden,• Schutzzäune,• Schießstände,• Bankschalter,• Sicherheitstüren und

Sicherheitswände.

Zusätzlich können Sicherheitsstähle fürCockpittüren (SECURE MS special) undGeldautomaten oder Tresore (SECURE200) angeboten werden.

Dabei bewähren sich die außergewöhn-

lichen Eigenschaften dieser Stähle: HoheHärte und gute Zähigkeit für optimalenballistischen Schutz und gute Verform-barkeit für anspruchsvolle Konstruktio-nen. Diese Eigenschaften der SECURE-Stähle lassen sich mit den Vorteilen vonFaserverbundtechnologien vereinigenund so in Form moderner Kombinations-Schutzkonzepte nutzen.

Die in Zusammenarbeit mit unserenKunden gewonnenen jahrzehntelangenErfahrungen berechtigen zu der Annah-me, dass die Sicherheitsstähle SECUREin Zukunft in den beschriebenen Anwen-dungsgebieten verstärkt eingesetzt wer-den. Unabhängig davon wird kontinuier-lich an einer weiteren Qualitätsverbesse-rung unserer Produkte gearbeitet. ImVordergrund steht dabei die Optimierungdes Verarbeitungsverhaltens sowie dieVerbesserung von Toleranzen und Eigen-spannungshaushalt der SECURE-Stähle.Diesbezüglich verweisen wir auf diebesonders vorteilhafte Fertigung vonSicherheitsstählen, geschnitten ausWarmband. Neben dem bekanntenProduktionsweg über die Quartostraßekönnen wir mit Bandblechen engsteDickentoleranzen mit einer Spanne voninsgesamt 0,4 mm darstellen.

Die Erweiterung unseres Know-hows unddie Weitergabe der gewonnenen Erkennt-nisse an unsere Kunden stehen im stän-digen Fokus unseres primären Interesses.

Detaillierte Liefermöglichkeiten sindunserem Lieferprogramm Grobblech zuentnehmen.

Die SECURE-Stähle haben im Bereichdes ballistischen Schutzes ein breitesAnwendungsfeld gefunden und sichaufgrund ihrer hervorragenden Verarbei-tungs- und Gebrauchseigenschaften seitvielen Jahren bewährt. Die vielfältigenEigenschaftskombinationen aus Härteund Zähigkeit bieten dem Konstrukteurdie Möglichkeit, ein auf Gewicht undKosten optimiertes Produkt zu entwickeln.

SECURE-Stähle werden weltweit zumSchutz ziviler Fahrzeuge in den Wider-standsklassen FB 3, FB 4, FB 5, FB 6und FB 7 eingesetzt.

21Applications and outlook.

In addition, ballistic steels can besupplied for cockpit doors (SECURE MSspecial) and cash dispensers/ATMsand safes (SECURE 200).

All these applications benefit from theexceptional properties of SECURE steels:high hardness and good toughness foroptimum ballistic protection, and goodformability for sophisticated designs.These properties can also be combinedwith the advantages of fiber compositetechnology to form advanced protectionconcepts.

Based on experience gained in decadesof working together with customers webelieve that SECURE ballistic steels willbe used increasingly in these applica-tions in the future. Independently ofthis, we will continue to work on furtherenhancing the quality of our products,focusing on optimizing their processingproperties and improving tolerances andresidual stress levels. In this connectionit’s worth mentioning the particular ad-vantages offered by ballistic steel platescut from hot-rolled coil. As well as quartoplate produced on a four-high mill, weoffer cut-to-length plate in extremelyclose thickness tolerances with a totaltolerance range of 0.4 mm.

We focus constantly on widening ourexpertise and passing it on to our cus-tomers.

Details of our delivery capabilities arecontained in our Heavy Plate productmix.

SECURE steels have found wide-ranginguses in the area of ballistic protectionand have proven successful over manyyears thanks to their outstanding pro-cessing and service properties. Themany different combinations of hard-ness and toughness allow designers todevelop products that are optimized forweight and cost.

SECURE steels are used worldwide toprotect civilian vehicles in the resistanceclasses FB 3, FB 4, FB 5, FB 6 and FB 7.Typical applications include:• Passenger cars,• Government limousines,• Off-road vehicles,• Trucks/light commercial vehicles,• Security vans,• Police vehicles,• Facades, • Security fences,• Firing ranges,• Bank counters,• Security doors and walls.

22 Ihre Gesprächspartner.Please contact.

Allgemeiner HinweisAngaben über die Beschaffenheit oderVerwendbarkeit von Materialien bzw.Erzeugnissen dienen der Beschreibung.Zusagen in Bezug auf das Vorhanden-sein bestimmter Eigenschaften odereinen bestimmten Verwendungszweckbedürfen stets besonderer schriftlicherVereinbarung.

Technische Änderungen vorbehalten. Nachdruck, auch auszugsweise, mit Genehmigung der ThyssenKruppSteel AG, Profit Center Grobblech.

Herausgegeben von: ThyssenKrupp Steel AGVorstandsbereich / Marketing

General noteAll statements as to the properties orutilization of the materials and productsmentioned in this brochure are for thepurpose of description only. Guaranteesin respect of the existence of certainproperties or utilization of the materialmentioned are only valid if agreed uponin writing.

Subject to technical changes withoutnotice. Reprints, even extracts, only withpermission of ThyssenKrupp Steel AG,Heavy Plate Profit Center.

Published by: ThyssenKrupp Steel AGExecutive Functions / Marketing

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Aktuelle Informationen finden Sie im Internet unter www.thyssenkrupp-steel.com/grobblech

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Thinking the future of steel