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Nichtmagnetisierbare Stahllegierungen haben in letzter Zeit als Werkstoff für den Bau von U-Booten erhebliche Bedeutung gewonnen. Unter nichtmagnetisierbaren Stahllegierungen sollen hier nur solche verstanden werden, deren Permeabilität sowohl bei der Verarbeitung, beispielsweise Erwärmen und Schweissen, als auch bei den während des Gebrauches auftretenden Beanspruchungen kleiner als 1, 01 G/Oe ist. Für diesen Zweck wurden
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nächst angenommen, dass diese Stähle gegen Spannungsrisskorrosion beständig sind. Diese Annahme beruht auf der Feststellung, dass bei Beanspruchungen durch die für austenitische Stähle übliche Magnesiumchloridlösung unter gleichzeitiger Biegebeanspruchung keine Rissbildung auftrat.
Dagegen wurde bei Untersuchungen dieser
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schon nach mehrmonatigem Einsatz Risse aufgetreten, die ihre weitere Verwendung in Frage stellen.
Stahllegierungen mit 18% Chrom und etwa 8% Nickel sowie mit Gehalten am Molybdän sind zwar gegen Seewasser weitgehend unempfindlich, weisen aber nur im kaltverfestigten Zustand genügend hohe Streckgren- zenwerte auf, so dass aus derart kaltverfestigten Stahlblechen keine Bootskörper hergestellt werden können. Da aber diese Stahlbleche nur durch Warmbiegen und Schweissen für diesen Zweck weiterverarbeitet werden können, werden durch diese Erwärmung der Stahlbleche zonenweise die RekristalIisations-Temperaturen erreicht und die Streckgrenzenwerte sinken wieder ab. In solchen Fällen kann die berechnete Stabilität der Boote nicht mehr ge-
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Einer älteren, jedoch nicht zum Stand der Technik gehörenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Stahllegierung mit einer Streckgrenze (0, 2-Grenze von mehr als 40 kp/mm2 im nichtkaltverfestigten Zustand vorzuschlagen, die als Werkstoff für nichtmagnetisierbare, dem Angriff von Seewasser und/oder Meeresatmo- sphäre ausgesetzte, geschweisste Bauteile geeignet ist, wobei nach dem Schweissen keine nachträgliche Wärmebehandlung erforderlich ist. Dabei soll unter dem Begriff "nicht kaltverfestigt" verstanden werden, dass die verwendeten Werkstoffe bei der Herstellung nicht zum Zwecke der Erhöhung der Streckgrenze kaltgewalzt oder auf andere Weise kaltverformt sind. Kaltverformungen, wie z.
B. bei der Verarbeitung notwendig, können dagegen ohne Beeinträchtigung der sonstigen Eigenschaften durchgeführt werden. Insbesondere sollen diese Stahllegierungen als Werkstoff für den Stahlkörper von Unterseebooten verwendet werden.
Hiefür erwiesen sich austenitische Stahllegierungen geeignet mit : maximal 0, 07% Kohlenstoff maximal 1, 0 % Silizium maximal 12 % Mangan, vorzugsweise 2, 5 bis 12%
25-15% Chrom 25 - 60/0 Nickel
0, 17- 0, 45o Stickstoff
4% und weniger Molybdän
0-0, 15% Niob
Rest Eisen mit den üblichen Gehalten an Begleit- elementen und Verunreinigungen.
Im Falle von niedrigen Gehalten an Kohlenstoff und Stickstoff sind die Chrom- bzw. die Molybdän-Gehalte sowie der Nickelgehalte innerhalb der angegebenen Bereiche hoch zu wählen und umgekehrt.
Für ein optimales Verhältnis dieser Elemente ist die Anwendung folgender Regeln zu empfehlen :
1. 33mal (%C C+% N) +0, 8mal% Cr+l, 5mal% Mo 28
2. %Cr Cr+% Mo 10 + 16mal (% C+% N) + 0, 7mal% NibisO, 05mal % Mn.
Eine unbedeutende Abweichung von den optimalen Verhältnissen ergibt sich, wenn in den Formeln noch folgende Toleranzen vorliegen :
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maI (% C+% N) + (0, 8j : 0, 05) mal% Cr+ (l, 5 0, l) mal% Mo 0, 03-0,07% Kohlenstoff 0, 3 -0,5 % Silizium
5 -8 % Mangan 18, 5-16, 5% Chrom 13 - 9 % Nickel 0, 3-0, 4% Stickstoff
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Rest Eisen mit den üblichen Gehalten an Phosphor und
Schwefel, oder
0, 03- 0, 07% Kohlenstoff 0, 3 - 0, 5 % Silizium
5 - 8 % Mangan
18, 5-16, 5 % Chrom 2, 5-1, 5 % Molybdän
13 - 9 % Nickel, wobei der Nickelgehalt über 10, 5% liegt, falls % Chrom + % Molybdän 19, 5 ist, 0,
17- 0, 27% Stickstoff
0, 05-0, 15% Niob
Rest Eisen mit den üblichen Gehalten an
Phosphor und Schwefel.
Durch einen kleinen Gehalt an Niob werden die Eigenschaften der Stähle noch verbessert, insbesondere wird die Streckgrenze weiter erhöht.
In der Tafel 1 sind beispielsweise einige der gemäss der älteren, nicht zum Stand der Technik gehörenden Erfindung zu verwendenden Stahllegierungen aufgeführt. Die Eigenschaften dieser Stähle im lösungsgeglühten Zustand sind in der Tafel II wiedergegeben. Die angegebene Permeabilität wird auch bei Erwärmung auf Temperaturen über 4000C und durch Schweissen in der Schweisseinflusszone nicht verschlechtert. Die Standzeiten wurden an geschweissten und ungeschweissten Proben ermittelt, die in kochendem, mit Sauerstoff durchperltem Seewasser mit 90% ihrer Raumtemperaturstreckgrenze beansprucht waren.
Tafel I
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<tb>
<tb> Bez. <SEP> % <SEP> C <SEP> % <SEP> Si <SEP> Mn <SEP> % <SEP> Mo <SEP> % <SEP> Cr <SEP> Ni <SEP> %N <SEP> % <SEP> Nb
<tb> A <SEP> 0, <SEP> 06 <SEP> 0, <SEP> 34 <SEP> 11, <SEP> 2 <SEP> - <SEP> 19, <SEP> 1 <SEP> 9,8 <SEP> 0, <SEP> 35
<tb> B <SEP> 0,03 <SEP> 0,46 <SEP> 10,1 <SEP> 1,5 <SEP> 18,5 <SEP> 10,1 <SEP> 0,30
<tb> C <SEP> 0,05 <SEP> 0,34 <SEP> 6,7 <SEP> 1,6 <SEP> 18,1 <SEP> 9,5 <SEP> 0,25 <SEP> 0,12
<tb>
Tafel II
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<tb>
<tb> Technologische
<tb> Eigenschaften <SEP> Permeabilität <SEP> G/Oe <SEP> Standzeit
<tb> unver- <SEP> kaltverBez.
<SEP> 00, <SEP> 2 <SEP> oB <SEP> 05 <SEP> 4 <SEP> formt <SEP> formt
<tb> kp/mm <SEP> 2 <SEP> %
<tb> A <SEP> 42, <SEP> 7 <SEP> 79, <SEP> 2 <SEP> 48 <SEP> 69 <SEP> 1,003 <SEP> 1,002 <SEP> > 1000 <SEP> h
<tb> B <SEP> 40, <SEP> 5 <SEP> 77 <SEP> 46 <SEP> 72 <SEP> 1,005 <SEP> 1,005 <SEP> > 1000 <SEP> h
<tb> C <SEP> 47, <SEP> 2 <SEP> 82 <SEP> 44 <SEP> 67 <SEP> 1,006 <SEP> 1,005 <SEP> > 1000 <SEP> h
<tb>
Wenn besondere und erhöhte Anforderungen an die Korrosionsbeständigkeit gestellt werden, erwies es sich gemäss der Erfindung als zweckmässig, eine besondere Legierungsauswahl aus dem erfindungsgemässen Legierungsbereich zu treffen.
Ein solcher Fall liegt vor, wenn der Angriff von Seewasser und/oder Meeresatmosphäre unter Bedingungen erfolgt, welche den Sauerstoffaustausch reduzieren, den pH-Wert erniedrigen oder die See-
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wasserkonzentration erhöhen, z. B. unter Farbanstrichen, unter Bewuchs oder in Spalten.
Erfindungsgemäss sollen daher in solchen Fällen Stähle verwendet werden, die bis 0, 07% Kohlenstoff bis 0, 7 % Silizium
2, 5-12 % Mangan 17 - 25 % Chrom 6 - 25 % Nickel 1 - 4 % Molybdän
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- 0, 15% Niob
Rest Eisen mit den üblichen
Gehalten an Verunreinigungen enthalten. Auch hier ist es vorteilhaft, die oben unter 1. oder 2. angegebene Formel oder beide Formeln anzuwenden, um den Stahllegierungen einen entsprechend optimalen oder nahezu optimalen Wert zu verleihen.
Es ist auch zweckmässig, für den Fall, dass innerhalb der angegebenen Grenze der Chromgehalt niedrig ist, den Molybdängehalt obem im Bereich zu wählen, und umgekehrt.
So ist es z. B. zweckmässig, bei einem Chromgehalt von 17 bis 21% einen Molybdängehalt von 4 bis 2, 5% vorzusehen, je bei einem Chromgehalt von 21 bis 25% einen Molybdängehalt von 3 bis l, 5% vorzuse- hen.
Bevorzugte Stahllegierungen dieser Art sind z. B. folgende : bis 0, 05% Kohlenstoff bis 0,7 % Silizium
2, 5- 3, 5 % Mangan 22 - 24 % Chrom 16 - 17, 5 % Nickel
2, 5 - 3, 5 % Molybdän
0, 19-0, 23% Stickstoff und
0, 08- 0, 15% Niob oder bis 0, 05% Kohlenstoff bis 0, 77% Silizium 3 - 5 % Mangan 18 - 20 % Chrom
16 -17 % Nickel 3 - 3, 5 % Molybdän
0, 19- 0, 23% Stickstoff
0, 08- 0, 15% Niob
Auf diese Weise ist es also möglich, auch unter den verschärften Angriffsbedingungen haltbare Werkstoffe für nicht magnetisierbare, nicht kaltverfestigte geschweisste Bauteile zur Verfügung zu stellen.
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