AT372710B - Verwendung eines stahles - Google Patents

Description

   <Desc/Clms Page number 1> 
 



   Als Werkstoff für hohen Beanspruchungen unterliegende Gussstücke, insbesondere des Wasserkraftmaschinenbaues sind eine Reihe von Chromstählen bekannt, die sich vor allem hinsichtlich des für die Korrosionsbeständigkeit massgeblichen Chrom- sowie Molybdängehaltes und eines mehr oder minder grossen Nickelanteiles unterscheiden (s. etwa die über die Entwicklungsrichtung dieser Stähle gegebene Übersicht in Giesserei 58 [1971], S. 775 bis 782 :"Chromstahlguss für den Wasserkraftmaschinenbau"). Konkret seien davon die Stähle GX-20 CrNi 14 1, GX-5 CrNiMo 13 4, GX-5 CrNiMo   13 6   und GX-5 CrNiMo 17 4 sowie der ausscheidungshärtende Stahl GX-5 CrNiMoCuNb 17 4 genannt.

   Für alle diese Stähle gilt, dass die damit nach entsprechender Wärmebehandlung erzielbaren Festigkeiten im Gebrauchszustand maximal etwa 980 N/mm'erreichen und die Aufgabenstellung zur Erzielung noch höherer Festigkeitswerte musste umso problematischer erscheinen, als sie auch mit der Forderung nach guter Kerbschlagzähigkeit der Gussstücke verbunden ist. 



   Aus der DE-OS 2165159 ist auch ein für Schiffsschrauben oder Turbinenläufer brauchbarer 
 EMI1.1 
 15%   Cr,   2 bis 7% Ni,   0, 1   bis 3% Mo und 0, 01 bis 1% als Gesamtsumme von wenigstens einem der Metalle Ti, Nb und Ta, Rest im wesentlichen Eisen, bekanntgeworden, für den zwecks Ersparnis beim Nickelgehalt durch Absenkung auf 3 bis 5% Ni auch eine Abwandlung durch einen zusätzlichen Kupfergehalt von   O. Z   bis 2, 5% vorgeschlagen wurde.

   Zur Demonstration dieser Wirkung sind in der Tabelle 6 dieser Offenlegungsschrift zwei Stahlzusammensetzungen konkret genannt, die bei einem Kupfergehalt von etwa 2% und einem Nickelgehalt von etwa 4, 5% einen Chromgehalt von 14, 14 bzw.   11, 15%   aufweisen und für die bei den vorgenommenen Vergleichsprüfungen, etwa einer Prüfung der Korrosionsermüdungsfestigkeit in einer speziellen Vorrichtung in 3% Kochsalzlösung sowie der mechanischen Kennwerte ein den Kupfer-freien Zusammensetzungen analoges Verhalten ausgewiesen ist, während die Möglichkeit, auf Grund des Kupferzusatzes bei entsprechender Wärmebehandlung der Gussteile einen Aushärtungseffekt zu erzielen, völlig ausser Acht geblieben ist. 



   Es war deshalb überraschend, dass die Lösung der eingangs genannten Aufgabe durch die Anwendung einer speziellen, in relativ engen Bereichsgrenzen gehaltenen Legierungszusammensetzung gelungen ist und die Erfindung besteht somit in der Verwendung eines Stahles mit maximal 
 EMI1.2 
 
05% C, 0, 406, 5% Ni,   2, 0   bis 3, 0% Cu,   0, 15   bis 0, 30% Nb, Rest Eisen und unvermeidliche Verunreinigungen, für Gussstücke, insbesondere des Wasserkraftmaschinenbaues, wie z. B.

   Turbinenlaufräder   od. dgl.,   die nach der Wärmebehandlung durch Lösungsglühen bei 950 bis   1100oC,   Abkühlen auf Raumtemperatur und der vorzugsweise nach der Fertigbearbeitung vorgenommenen Aushärtung durch mehrstün- 
 EMI1.3 
 
Für das im Rahmen der Wärmebehandlung vorgesehene Abkühlen der Gussstücke auf Raumtemperatur nach dem Lösungsglühen wird bei Gussstücken mit Querschnitten entsprechend Erstarrungsmodul (gegeben durch das Vol./Oberflächen-Verhältnis des Gussstückes) von 4 cm und grösser, die Massgabe vorgeschlagen, dass es zur raschen Absenkung auf etwa   400 C   abgestuft, beispielsweise durch kurzzeitiges Eintauchen in Wasser oder Öl vorgenommen wird. 



   Die Erfindung wird nachfolgend an Hand eines Ausführungsbeispiels näher beschrieben. 



   Beispiel : Ein im Durchmesser 2100 mm betragendes Peltonlaufrad mit 18 Schaufeln und einem Gussgewicht von etwa 3, 5 t wurde in üblicher Weise durch Einformen im Erstarrungssand aus dem Werkstoff der Zusammensetzung 0, 032% C, 0, 42% Si. 0, 59% Mn,   0, 012% P, 0, 0007%   S, 12, 95% Cr, 2, 02% Mo, 6, 04% Ni, 2, 76% Cu, 0, 18% Nb, Rest Fe, abgegossen und in der Form abkühlen gelassen. Das aus der Form geschlagene Laufrad (Erstarrungsmodul 9 cm) wurde einer Lösungsglühbehandlung unterzogen, indem es 4 h lang auf einer Temperatur von 10500C gehalten, dann durch Abschrecken in Wasser rasch auf etwa 4000C abgekühlt und schliesslich durch Lagerung an Luft auf Raumtemperatur gebracht wurde.

   Sodann wurden die Steiger und Eingüsse autogen abgetrennt und alle für die Fertigbearbeitung notwendigen Arbeiten einschliesslich der Prüfung auf Oberflächenfehler ausgeführt. Zur Aushärtung wurde das Laufrad schliesslich 8 h lang auf   510 C   erhitzt und an Luft abgekühlt.

   Die aus den Steigern angefertigten Proben ergaben die folgenden mechanischen Kennwerte : 

 <Desc/Clms Page number 2> 

 
 EMI2.1 
 
<tb> 
<tb> Reisswerte <SEP> Kerbschlagarbeit <SEP> 
<tb> ISO-V-Proben
<tb> HB <SEP> o0, <SEP> 2 <SEP> aB <SEP> S5 <SEP> RT <SEP> oc
<tb> N/mm2 <SEP> N/mm2 <SEP> % <SEP> % <SEP> J/cm2 <SEP> J/cm2
<tb> Bei <SEP> 1050 C <SEP> 4 <SEP> h <SEP> lösungsgeglüht <SEP> 303 <SEP> 775 <SEP> 985 <SEP> 7,8 <SEP> 29,2 <SEP> 41 <SEP> 34
<tb> Bei <SEP> 510 C <SEP> 8 <SEP> h <SEP> ausgehärtet <SEP> 375 <SEP> 1096 <SEP> 1224 <SEP> 15, <SEP> 2 <SEP> 49, <SEP> 5 <SEP> 52 <SEP> 43
<tb> 
 PATENTANSPRÜCHE : 
 EMI2.2 
 Gussstücke, insbesondere des Wasserkraftmaschinenbaues, wie z. B.

   Turbinenlaufräder od. dgl., die nach der Wärmebehandlung durch Lösungsglühen bei 950 bis   1100 C,   Abkühlen auf Raumtemperatur und der vorzugsweise nach der Fertigbearbeitung vorgenommenen Aushärtung durch mehrstündige Warmlagerung bei 480 bis 550 C eine Festigkeit von mehr als 1000   N/mml,   vorzugsweise mehr als 1050 N/mma und eine Zähigkeit, gemessen als Kerbschlagarbeit an ISO-V-Proben bei RT von zu- 
 EMI2.3 

Claims (1)

1. mit der Massgabe, dass das nach dem Lösungsglühen vorgenommene Abkühlen auf Raumtemperatur bei Gussstücken mit Querschnitten entsprechend Erstarrungsmodul 4 cm und grösser zur raschen Absenkung auf etwa 400 C abgestuft, beispielsweise durch kurzzeitiges Eintauchen in Wasser oder Öl, vorgenommen wird.