AT140041B - Hitzebeständige austenitische Stahllegierungen. - Google Patents

Description

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  Hitzebeständige austenitisehe Stahllegierungen. 



   Zur Herstellung hitzebeständiger Gegenstände, wie Teile von Kesselanlagen,   Röstöfen,   Salzund Bleibadanlagen, Brennkörbe, Brenntulpen, Emaillierroste, Glühtöpfe, Einsatzkisten, Pyrometer-   schutzrohre, Verbrennungskraftmaschinenteile usw.,   werden ferritische, perlitisehe oder austenitisch Stähle verwendet, deren Hauptbestandteil neben Eisen das Chrom ist. Die austenitischen Stähle haben neben ihrem Widerstand gegen den Einfluss oxydierender heisser Gase gegenüber den ferritischen und perlitischen Stählen den Vorteil höherer Festigkeit bei erhöhten Temperaturen.

   Ihr Nachteil besteht in der Notwendigkeit eines gewissen Niekelgehaltes, der in einer der Technik bekannten Weise umso hoher gehalten werden muss, je höher der Chromgehalt ist, wenn ein Verziehen und Reissen der hitzebeständigen Gegenstände im Gebrauch mit Sicherheit vermieden werden sollen. 



   Es wurde daher vorgeschlagen, derartige hitzebeständige Stähle dadurch zu verbessern und zu verbilligen, dass ihr Nickelgehalt durch Silizium ersetzt wird. Silizium erhöht zwar den Widerstand gegen den Einfluss oxydierender heisser Gase, wirkt aber der Austenitbildung entgegen, was als besonderer Nachteil zu werten ist. Es wurde daher auch versucht, das dreimal so teure Nickel durch das hinsichtlich der Gefügeausbildung im selben Sinne wie Nickel wirkende Mangan zu ersetzen. Da diesem Element aber eine wesentlich höhere Sauerstoffverwandtschaft zukommt als dem Nickel, so ist z.

   B. ein Stahl   (gemäss   der britischen Patentschrift Nr.   309841   mit 5 bis 10% Mangan und einem Gesamtgehalt an Chrom und Mangan von 12 bis 40% einem austenitisehen   Chrom-Niekel-Stahl   hinsichtlich des Widerstandes gegen oxydierende heisse Gase unterlegen. Ferner ist durch die britische Patentschrift Nr. 304893 ein Kupfer-Chrom-Stahl bekanntgeworden, der auch grössere Mengen von Mangan enthalten kann. Die verbesserte Beständigkeit gegen Oxydation bei erhöhten Temperaturen wird aber dem Kupfergehalt zugeschrieben und nicht dem Mangangehalt im Verein mit Chrom. 



   Die in der amerikanischen Patentschrift Nr. 1333151 beschriebenen Chrom-Mangan-Stähle können   zum   überwiegenden Teil die Forderung hoher Festigkeit bei erhöhten Temperaturen nicht erfüllen, weil sie infolge der angegebenen Verhältnisse zwischen dem Chrom-und Mangangehalt nicht rein austenitisch sind. 



   Beim teilweisen oder gänzlichen Ersatz des Nickels in hitzebeständigen Chrom-Nickel-Stählen durch Mangan wurde bisher nur auf das Vorhandensein des austenitischen Gefüges in den Stahllegierungen   Rücksicht   genommen und ein Teil Nickel durch einen halben Teil Mangan ersetzt. Durch zahlreiche Versuche wurde nun festgestellt, dass bei austenitischen Chrom-Nickel-Stählen mit 10 bis   30%   Chrom, in denen Nickel durch Mangan ersetzt wurde, die Beständigkeit gegen oxydierende heisse Gase mit der Dauer der Einwirkung ausserordentlich zunimmt, wenn der Mangangehalt bestimmte Grenzwerte nicht wesentlich unterschreitet. Wird der Nickelgehalt bis zu   50%   ersetzt, muss der Mangangehalt mindestens 5% betragen.

   Wird das Nickel aber zu 75% durch Mangan ersetzt, so muss mit dem Mangangehalt schon auf   10% hinaufgegangen   werden. Das Nickel kann gänzlich fortgelassen werden, wenn der Mangangehalt etwa   15%   beträgt. Zwischen diesen Fixpunkten steigt der Mindestmangangehalt linear an. Es wurde nämlich gefunden, dass bei allen so legierten austenitischen Stählen der bei der Erhitzung   anfänglich   gebildete Zunder derart fest anhaftet, dass er durch Abklopfen nicht mehr entfernt werden kann, also auch beim Gebrauch der aus einem solchen Stahl hergestellten Gegenstände sich nicht abblättert oder nicht abgescheuert werden kann.

   Es konnte festgestellt werden, dass die gemäss der Erfindung mit   Mangan legierten Stähle nur anfangs mehr Sauerstoff aufnehmen als reine Chrom-Nickel-Stähle, nach längerer Erhitzungsdauer jedoch die Sauerstoffaufnahme rasch unter die der Chrom-Nickel-Stähle fällt.   

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   So war ein Chromstahl mit etwa   25% Mangan nach vierstündiger Erbitzungsdauer   einem Chrom-Niekel-
Stahl noch unterlegen, wogegen sich dieser gegenüber dem Chrom-Mangan-Stahl bereits nach zwei-   tägiger Erhitzungsdauer als weniger widerstandsfähig gegen Oxydation erwiesen hat. Die anfänglich stärker als bei Chrom-Nickel-Stählen auftretende, auf dem unangegriffenen Stahl jedoch festhaltende     Zunderschichte schützt   diesen vor weiterem Angriff. Selbstverständlich kann diese Schutzschichte am Gebrauchsgegenstand auch schon vor seiner Inverwendungnahme durch entsprechend hohe und andauernde Erhitzung erzeugt werden. Sinkt der Mangangehalt jedoch bei einem Chrom-Mangan-
Stahl stark unter 15   %,   z.

   B. auf etwa 12%, so ergibt sich zwar eine geringere Sauerstoffaufnahme bei längerer Erhitzungsdauer, jedoch sitzt der gebildete Zunder schon so lose, dass er beim Hantieren mit dem Gegenstande leicht abblättert. 



   Die Stahllegierungen gemäss der Erfindung weisen somit neben hoher Warmfestigkeit auch den
Vorteil erhöhten Widerstandes gegen fortschreitende Verzunderung und einer wesentlichen Verbilligung gegenüber den bekannten und gebräuchlichen   Chrom-Nickel-Stählen   auf. 



   Die mit der Erfindung verbundenen Vorteile werden erzielt, wenn bei einem Mindestgehalt an Mangan von   5%   bzw. 5 bis 15% an Stelle von 1% Nickel mindestens   V2% Mangan zugesetzt   wird, wobei der Höchstmangangehalt 40% nicht überschreiten soll. 



   Stahllegierungen für die Herstellung von Gussgegenständen können auch bis zu 2% Kohlenstoff und bis zu 3% Silizium enthalten. Ferner kann das Chrom teilweise durch kleinere Mengen von Wolfram,   Molybdän, Vanadin,   Titan, Tantal usw., einzeln oder gemischt, bei höheren Chromgehalten bis zu einer Gesamtmenge von etwa 5% ersetzt werden. Ebenso ist ein teilweiser Ersatz des Nickels durch Kobalt oder ein Zusatz von Kobalt, z. B. zur Erhöhung der Festigkeit bei erhöhten Temperaturen, zulässig. 



   So hat sich eine Stahllegierung der beispielsweise unten angeführten Zusammensetzung bei zwei- 
 EMI2.1 
   25-35% Mangan, 10-51% Chrom   und 3-96% Wolfram.

Claims (1)

1. PATENT-ANSPRUCH : Hitzebeständige austenitische Stahllegierungen, die neben Chrom und Nickel als teilweisen oder gänzlichen Ersatz des Nickels noch Mangan enthalten, dadurch gekennzeichnet, dass, vonrein austenitisehen Stahllegierungen mit 10 bis 30% Chrom und mindestens 15 bis 30% Nickel ausgehend, der Mangangehalt bei einem bis 50% betragenden Ersatz des Nickels mindestens 5%, bei einem bis 75% betragenden Ersatz des Nickels mindestens 10% und bei einem gänzlichen Ersatz des Nickels mindestens 15% beträgt und zwischen diesen Werten linear ansteigt.