AT231738B - Verfahren zur Herstellung einer hochkorrosionsbeständigen und warmfesten Nickel-Chrom-Molybdän-Legierung mit erhöhter Beständigkeit gegen interkristalline Korrosion - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer verbesserten Nickel-Chrom-MolybdänLegierung, welche nach einer Erhitzung, z. B. nach dem Schweissen, nicht mehr einer Wärmebehandlung unterzogen werden muss, um die aufgetretenen Störungen im Gefüge zu beseitigen und die Korrosionsbeständigkeit, die der Werkstoff vor der Erhitzung hatte, wieder zu erreichen. 



   Als Werkstoff zur Herstellung von Apparaten und zur Auskleidung von Hochdruckbehältern, welche chemisch stark beansprucht werden, werden Legierungen mit Nickel, Chrom und Molybdän als Hauptbestandteilen wegen ihrer hohen Korrosionsbeständigkeit und Warmfestigkeit benutzt. Bevorzugt wird eine Legierung mit folgender Zusammensetzung verwendet :   54-60% Nickel, 14, 5-16, 5%   Chrom,   15-17% Molybdän, 4-7% Eisen   und höchstens   0, 1%   Kohlenstoff. Gegebenenfalls werden Gehalte an Wolfram von 3 bis   4, 5%   sowie an Kobalt bis zu 3% vorgesehen. 



   Legierungen der genannten Zusammensetzung sind aber im Gleichgewichtszustand heterogen und besitzen dann eine sehr verminderte Korrosionsbeständigkeit. Sie müssen daher zur Erzielung eines günstigen Gefügezustandes einer Wärmebehandlung unterzogen werden, die in einer Glühung bei einer Temperatur oberhalb von 1200   C mit nachfolgender Abschreckung in Wasser besteht. Die dadurch bei Raumtemperatur sich einstellende Übersättigung des Gefüges bewirkt, dass bei erneuter Erwärmung im Bereich von 600 bis 1100   C neue Phasen auftreten, die sich bevorzugt an den Korngrenzen ausscheiden. Dabei handelt es sich besonders um eine chrom-und molybdänreiche Kristallart, die als Sigma-Phase bezeichnet wird. Es treten aber auch noch andere Phasen ähnlicher Zusammensetzung auf.

   Durch die Verarmung der Kornrandzonen an Chrom und Molybdän zeigen solche Legierungen eine starke Anfälligkeit für interkristalline Korrosion, während die Ausscheidungen selbst ein   vermindertes Verfbrmungsvermögen   zur Folge haben, was zu einer völligen Versprödung des Werkstoffes führen kann. Auch nach dem Schweissen tritt diese starke Kornzerfallsanfälligkeit mit Zähigkeitsverminderung der Schweissübergangszonen auf. Sie kann nur durch eine erneute Lösungsglühung mit Wasserabschreckung beseitigt werden. Dies ist aber wegen der Grösse mancher Apparate und der Schwierigkeit, diese bei genau bestimmten Temperaturen zu glühen und abzuschrecken, sowie nicht zuletzt auch wegen der Höhe der anzuwendenden Temperatur technisch in vielen Fällen nicht durchführbar.

   Aus diesen Gründen muss man oft von der Verwendung einer Nickel-Chrom-Molybdän-Legierung absehen. Hauptaufgabe der Erfindung ist somit die Schaffung einer Nickel-Chrom-Molybdän-Legierung mit erhöhter Beständigkeit gegen interkristalline Korrosion nach dem Schweissen. Durch die Erfindung sollte vor allem die schwierige und in zahlreichen Fällen nicht sicher ausführbare Wärmebehandlung der fertigen Apparate nach dem Schweissen vermieden werden. 



   Zur Desoxydation sowie zur Verbesserung der Schmiedbarkeit besitzen die oben beschriebenen, bekannten Legierungen einen Siliziumgehalt bis zu 1%. Es wurde nun gefunden, dass dieser Gehalt an Silizium in mehrfacher Weise schädlich für die Verarbeitung und Anwendung ist, weil er die Ausscheidungsgeschwindigkeit der genannten Phasen, besonders der Sigma-Phase, ausserordentlich stark erhöht. Ausserdem verringert er die Löslichkeit der nickelreichen Grundmasse für Chrom und Molybdän, so dass man sehr hohe Temperaturen beim Lösungsglühen anwenden muss. Schon ein so niedriger Gehalt an Silizium von   0, 2%,   der unter dem technisch üblichen Wert liegt, wirkt sich sehr schädlich auf die Eigenschaften der Legierungen aus. 



   Der Gehalt an Silizium muss daher so weit als möglich herabgesetzt werden, und man erhält erfindungs- 
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 von 14 bis   17%,   an Eisen von 0 bis   30%,   vorzugsweise von 0 bis   7%,   an Wolfram von 0 bis   5%,   sowie eines Gehaltes an Kohlenstoff von nicht mehr als   0, 1%,   eines Gehaltes an Mangan von höchstens 3% sowie an Phosphor und Schwefel von zusammen nicht mehr als   0, 1%,   wenn sie aus den entsprechenden Metallen 

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 oder Vorlegierungen, die frei von Silizium sind, und durch anschliessende Desoxydation mit siliziumfreien
Erdalkalimetall, vorzugsweise Magnesium, oder einer siliziumfreien Erdalkalimetallvorlegierung, vorzugs- weise einer siliziumfreien Nickel-Erdalkalimetallvorlegierung,

   oder mit einer siliziumfreien Titanvorle- gierung hergestellt werden. 



    'An   Stelle von Silizium wird   erfindungsgemäss   als Desoxydationsmittel ein Erdalkalimetall, z. B. Magne- sium, oder eine siliziumfreie Erdalkalimetallvorlegierung verwendet, wodurch in der Legierung die nach- teiligen Eigenschaften des Siliziums vermieden werden. Die z. B. mit Magnesium desoxydierten Legie- rungen ergeben viel trägere Ausscheidungen. Ausserdem werden die Korngrenzen nur sehr langsam mit diesen belegt. 



  Daher wird, und dies ist der besondere und unerwartete Vorteil bei der Verwendung der erfindung- gemässen Legierungen, nach dem Schweissen von Blechen mit Wanddicken bis z. B. 10 mm keine Wärme- behandlung mehr erforderlich, um ein   Gefüge. mit   hoher Beständigkeit, vor allem gegen interkristalline
Korrosion, zu erzielen. Auf diese Weise ist es möglich, Behälter beliebiger Grösse zu schweissen, ohne dass eine Wärmenachbehandlung mit den grossen Schwierigkeiten beim Glühen und Abschrecken notwendig ist. Im übrigen erfordert eine Lösungsglühung bei den siliziumfreien Legierungen keine so hohen Tem- peraturen wie bei siliziumhaltigen Legierungen. 
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   An Stelle von Magnesium kann man zur Desoxydation ein Gemisch von siliziumfreien Calcium mit siliziumfreiem Strontium oder siliziumfreiem Barium verwenden. Andere Desoxydationsmittel sind jedoch nicht geeignet. So erwies sich Aluminium als sehr ungünstig. 



   Aus der Reihe der untersuchten siliziumfreien Legierungen zeigten sich Legierungen der Zusammen-   setzung : 55-60% Nickel, 22-25% Chrom, 14-17% Molybdän, 2% Eisen, 1% Mangan   und   0, 08%   Kohlenstoff als besonders günstig. Der Bereich der gefährlichen Ausscheidungen wird durch die Erhöhung des Chromgehaltes gegenüber den Legierungen üblicher Zusammensetzung ohne Silizium noch zusätzlich verkleinert. Sie bieten daher eine vergrösserte Sicherheit gegen interkristalline Korrosion, vor allem nach dem Schweissen. 



   Ist aus irgendwelchen Gründen eine Lösungsglühung erforderlich, so kann diese vorzugsweise bei   11500 C durchgeführt   werden und erfordert keine Wasserabschreckung wie dies bei den handelsüblichen Legierungen notwendig ist. 
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 : 61, 3%Korrosionsanfälligkeit und Beeinträchtigung des Verformungsvermögens. 



   Bei dickwandigen Teilen mit entsprechend geringer Abkühlgeschwindigkeit nach einer Erwärmung kann zur Erhöhung der Ausscheidungsträgheit der Nickelgehalt bis auf 65% gesteigert werden. Hiebei wird der Chromgehalt entsprechend abgesenkt.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH : Verfahren zur Herstellung einer hochkorrosionsbeständigen und warmfesten Nickel-Chrom-MolybdänLegierung mit erhöhter Beständigkeit gegen interkristalline Korrosion, bestehend aus 40-65%, vorzugsweise 55-60% Nickel, wobei ein Teil des Nickels, maximal 20%, durch Kobalt ersetzt sein kann, 14 bis 26%, vorzugsweise 22-25% Chrom, 3-18%, vorzugsweise 14-17% Molybdän, 0-30%, vorzugsweise 0-7% Eisen, 0-5% Wolfram, nicht mehr als 0, 1% Kohlenstoff sowie nicht mehr als 3% Mangan und EMI2.3 chenden Metalle oder Vorlegierungen derselben, die völlig frei von Silizium sein müssen, zusammenschmilzt und die anschliessende Desoxydation mit siliziumfreiem Erdalkalimetall, vorzugsweise Magnesium, oder einer siliziumfreien Erdalkalimetall-Vorlegierung,

   vorzugsweise einer siliziumfreien Nickel-Erdalkalimetall-Vorlegierung, oder mit siliziumfreiem Titan oder einer siliziumfreien Titan-Vorlegierung oder mit Gemischen von siliziumfreiem Kalzium mit siliziumfreiem Strontium oder siliziumfreiem Barium vornimmt.