AT405297B

AT405297B - DUPLEX ALLOY FOR COMPLEXLY STRESSED COMPONENTS

Info

Publication number: AT405297B
Application number: AT136597A
Authority: AT
Inventors: Guenter Dr Hochoertler; Peter Dr Uggowitzer
Original assignee: Boehler Edelstahl
Priority date: 1997-08-13
Filing date: 1997-08-13
Publication date: 1999-06-25
Also published as: DE59809467D1; EP0897018B1; ATA136597A; EP0897018A1

Description

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Die Erfindung betrifft eine Duplexlegierung für komplex beanspruchte Bauteile mit hoher Korrosionsbeständigkeit und hoher Festigkeit enthaltend die Legierungsbestandteile Si, Mn, Cr, Mo. Ni, W, N, AI und V, Rest Fe und Begleitelemente, welche im wärmebehandeltem Zustand ein im wesentlichen sigmaphasen-und nitridfreies Mikrogefüge und eine Materialfestigkeit RM von größer als 800 MPa, eine 0,2 Dehngrenze von mindestens 600 MPa und eine Charpy-V-Zähigkeit von höher als 125 Joule aufweist.The invention relates to a duplex alloy for complexly stressed components with high corrosion resistance and high strength containing the alloy components Si, Mn, Cr, Mo. Ni, W, N, AI and V, rest Fe and accompanying elements, which in the heat-treated state have an essentially sigma phase and has a nitride-free microstructure and a material strength RM of more than 800 MPa, a 0.2 proof stress of at least 600 MPa and a Charpy-V toughness of more than 125 joules.

Duplexlegierungen sind Werkstoffe für komplex beanspruchte Bauteile, welche hohe mechanische Werte betreffend die Festigkeit und die Zähigkeit des Materials besitzen und eine Zähigkeitsübergangstemperatur vom möglichst unter - 20 'C aufweisen sollen. Weiters ist die Korrosionsbeständigkeit der Duplexlegierungen von großer Bedeutung, weil diese, abgekürzt DSS ( Duplex- Stainless-Steeis), in korrosiven Medien in der chemischen Industrie und insbesondere in der OFFSHORE-TECHNIK für Anlagenkomponenten Verwendung finden. Eine gute Schweißbarkeit und dabei eine Vermeidung jeglicher Risse sowie ein Erhalt der Korrosionsbeständigkeit in der durch eine Schweißung wärmebeeinflußten Zone sind weitere Forderungen an derartige Werkstoffe.Duplex alloys are materials for complex components, which have high mechanical values regarding the strength and toughness of the material and should have a toughness transition temperature of below - 20 ° C if possible. Furthermore, the corrosion resistance of duplex alloys is of great importance because they, abbreviated to DSS (duplex stainless steel), are used in corrosive media in the chemical industry and especially in OFFSHORE TECHNOLOGY for system components. Good weldability and avoidance of any cracks as well as maintaining corrosion resistance in the heat-affected zone by welding are further requirements for such materials.

Ausgehend von einer Standard-Duplexlegierung, enthaltend im wesentlichen in Gew.-% 1,2 Mn, 23,0 Cr, 3,2 Mo, 6,0 Ni und 0,18 N, wurde einerseits erfolgreich versucht, die Festigkeit des Materials durch eine Erhöhung des Stickstoffgehaltes auf 0,35 Gew.-% sowie der Cr- und Mn-Konzentration auf 26,0 und 5,7 Gew.-% bei einer Verminderung des Ni- und Mo-Anteiles auf 4,0 und 2,0 Gew.-% anzuheben. Andererseits erfolge eine metallurgische Weiterentwicklung in der Richtung einer verbesserten Korrosionsbeständigkeit, was durch ein Anheben in geringerem Ausmaß des Ni- Gehaltes bei einer Vergrößerung der N- und insbesondere der Mo-Konzentration in der Legierung erreicht wurde.On the one hand, a standard duplex alloy, essentially containing 1.2% by weight of 1.2 Mn, 23.0 Cr, 3.2 Mo, 6.0 Ni and 0.18 N, was successfully used to test the strength of the material an increase in the nitrogen content to 0.35% by weight and the Cr and Mn concentration to 26.0 and 5.7% by weight with a decrease in the Ni and Mo content to 4.0 and 2.0 % By weight. On the other hand, there is a metallurgical development in the direction of improved corrosion resistance, which was achieved by increasing the Ni content to a lesser extent while increasing the N and in particular the Mo concentration in the alloy.

Eine sowohl hinsichtlich des Korrosionsverhaltens verbesserte als auch in den mechanischen und Schweißeigenschalten erhöhte Duplexlegierung, ein sogenannter SDSS ( Super-Duplex-Stainless-Steel), offenbart die EP-455625-B. Bei einer Legierungszusammensetzung von im wesentlichen in Gew.-% 2,4 Mn, 25,0 Cr, 4,0 Mo, 6,8 Ni 0,75 W, 0,25 N und 0,1 V, Rest Fe und Begleitelemente und einem Einstellen eines in Grenzen bestimmten Ni- zu Mn- Verhältniswertes sowie eines Gefügephasenfaktors sind die Eigenschaften insgesamt verbessert.EP-455625-B discloses a duplex alloy which is improved both in terms of corrosion behavior and increased in mechanical and welding properties, a so-called SDSS (super duplex stainless steel). With an alloy composition of essentially in% by weight 2.4 Mn, 25.0 Cr, 4.0 Mo, 6.8 Ni 0.75 W, 0.25 N and 0.1 V, balance Fe and accompanying elements and The properties are improved overall by setting a Ni to Mn ratio value determined within limits and a microstructure phase factor.

Ausgehend von diesem Stand der Technik ( EP-455 625-B) stellt sich die Erfindung die Aufgabe, eine gattungsgemäße Duplexlegierung zu schaffen, welche sowohl in der Korrosions- und Schweißeigenschaft verbessert ist, als auch höhere mechanische Werkstoffwerte und zwar eine Materialfestigkeit RM von größer als 800 MPa, eine 0,2 Dehngrenze von mindestens 600 MPa und eine Charpy-V-Zähigkeit von höher als 125 Joule aufweist.Based on this prior art (EP-455 625-B), the invention has for its object to provide a generic duplex alloy, which is improved in both the corrosion and welding properties, and higher mechanical material values, namely a material strength RM of greater than 800 MPa, a 0.2 proof stress of at least 600 MPa and a Charpy V toughness of more than 125 joules.

Diese Aufgabe wird durch eine Duplexlegierung der eingangs genannten Art dadurch erreicht, daß die Legierung eine chemische Zusammensetzung in Gew.-% von Kohlenstoff max. 0,04 Silizium 0,21 bis 0,82 Mangan 2,50. bis 3,50 Phosphor max. 0,03 Schwefel max. 0,005 Chrom 24,0 bis 26,0 Molybdän 4,0 bis 5,0 Nickel 6,51 bis 7,50 Wolfram 0,51 bis 1,00 Kupfer max. 0,8 Stickstoff 0,351 bis 0,391 Vanadin 0,021 bis 0,202 Niob/Tantal 0 bis 0,1 Kalzium 0 bis 0,05 Magnesium 0 bis 0,025 Aluminium 0,003 bis 0,062 Bor max. 0,003This object is achieved by a duplex alloy of the type mentioned at the outset in that the alloy has a chemical composition in% by weight of carbon max. 0.04 silicon 0.21 to 0.82 manganese 2.50. up to 3.50 phosphorus max. 0.03 sulfur max. 0.005 chromium 24.0 to 26.0 molybdenum 4.0 to 5.0 nickel 6.51 to 7.50 tungsten 0.51 to 1.00 copper max. 0.8 nitrogen 0.351 to 0.391 vanadium 0.021 to 0.202 niobium / tantalum 0 to 0.1 calcium 0 to 0.05 magnesium 0 to 0.025 aluminum 0.003 to 0.062 boron max. 0.003

Eisen Rest und herstellungsbedingte Verunreinigungen besitzt, wobei der PREN-Faktor der Legierung, gebildet aus ( % Cr + 3,3x% Mo + 20x% N), einen Wert zwischen 44,5 und 50 aufweist und der aus dieser Legierung gefertigte Roh- oder Bauteil nach einer Wärmebehandlung durch ein Lösungsglühen im Temperaturbereich zwischen 1180 * C und 850 *C mit anschließend forcierter Abkühlung eine Mikrostruktur mit einem den Ferritgehalt übersteigenden Austenitgehalt hat.Iron rest and production-related impurities, the PREN factor of the alloy, formed from (% Cr + 3.3x% Mo + 20x% N), has a value between 44.5 and 50 and the raw or made from this alloy Component after heat treatment by solution annealing in the temperature range between 1180 * C and 850 * C with subsequent forced cooling has a microstructure with an austenite content that exceeds the ferrite content.

Die Vorteile der erfindungsgemäßen Duplexlegierung bestehen insbesondere darin, daß diese verbesserte Korrosionsbeständigkeit und erhöhte mechanische Eigenschaften des Werkstoffes gleichzeitig aufweist. Dabei wird weitem der Temperaturbereich für das Lösungsglühen vor dem verstärkten Abkühlen der 2The advantages of the duplex alloy according to the invention are, in particular, that it has improved corrosion resistance and increased mechanical properties of the material at the same time. The temperature range for the solution annealing before the increased cooling of the second

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Roh- oder Bauteile erweitert, so daß die Wärmebehandlung zur Einstellung der gewünschten Austenit-Ferrit* Struktur im Gefüge weniger Genauigkeit bei deren Ausführung fordert bzw. die Erzeugungssicherheit wesentlich verbessert ist. Es liegt nämlich bei dieser neuen Legierung durch die Summenwirkung der vorgesehenen Elemente in einem weiten Lösungsglüh- Temperaturbereich ein im wesentlichen gleichbleibendes und in dieser Form gewünschtes Verhältnis Ferrit zu Austenit im Werkstoff vor, was einen vorteilhaften Spielraum betreffend die Temperaturführung bei der Wärmebehandlung erbringt. Daraus ergibt sich ein weiterer Vorteil bei einer Verwendung der erfindungsgemäßen Legierung, daß auch dickwandige Teile mit einer über den Querschnitt im wesentlichen gleichmäßiger Mikrostruktur herstellbar sind.Raw parts or components are expanded so that the heat treatment for setting the desired austenite-ferrite * structure in the structure requires less accuracy in their execution or the production reliability is significantly improved. With this new alloy, there is an essentially constant and, in this form, desired ratio of ferrite to austenite in the material due to the total effect of the elements provided in a wide solution-annealing temperature range, which provides an advantageous scope regarding the temperature control during the heat treatment. This results in a further advantage when using the alloy according to the invention that even thick-walled parts with a microstructure which is substantially uniform over the cross section can be produced.

Weil nun einerseits eine starke Wechselwirkung der Legierungselemente miteinander gegeben ist und andererseits höchste korrosionschemische und mechanische Eigenschaften erreicht werden, liegt die Zusammensetzung des erfindungsgemäßen Duplexmaterials jeweils in engen Grenzen vor.Because on the one hand there is a strong interaction of the alloy elements with one another and on the other hand the highest corrosion-chemical and mechanical properties are achieved, the composition of the duplex material according to the invention is within narrow limits.

Chrom, Molybdän, Wolfram sowie Stickstoff verbessern im allgemeinen mit steigenden Gehalten die Korrosionsbeständigkeit des Werkstoffes, weisen jedoch in ihrer Wirkung und gegenseitigen Beeinflussung der Gefügemorphologie ausgeprägte Grenzwerte auf. Bei einem Überschreiten der anspruchsgemäßen Grenzen von 26,0, 5,0, 1,0 und 0,39 in Gew.-% für diese oben angeführten Elemente werden, wie gefunden wurde, eine Bildung der Sigmaphase gefördert und Nitride ausgeschieden. Dadurch bzw. durch diese Ausscheidungen verschlechtern sich nicht nur die mechanischen Eigenschaften und die Schweißbarkeit des Materiales sprunghaft, auch die Korrosionsbeständigkeit desselben wird durch eine sogenannte Phasengrenzbereichsverarmung nachteilig beeinflußt. Bei Konzentrationen unter 24 Gew.-% Cr, 4 Gew.-% Mo, 0,51 Gew.-% W und insbesondere unter 0,351 Gew.-% N vermindern sich die Korrosionsbeständigkeit und insbesondere die Festigkeit der Legierung.Chromium, molybdenum, tungsten and nitrogen generally improve the corrosion resistance of the material with increasing contents, but have marked limits in their effect and mutual influence of the structural morphology. If the claimed limits of 26.0, 5.0, 1.0 and 0.39 in% by weight for these elements mentioned above are exceeded, it has been found that the formation of the sigma phase is promoted and nitrides are eliminated. As a result of this or through these precipitations, not only does the mechanical properties and the weldability of the material deteriorate abruptly, the corrosion resistance of the material is also adversely affected by a so-called phase boundary region depletion. At concentrations below 24% by weight of Cr, 4% by weight of Mo, 0.51% by weight of W and in particular below 0.351% by weight of N, the corrosion resistance and in particular the strength of the alloy decrease.

Ein vergleichsweise hoher Stickstoffgehalt in engen Grenzen von 0,351 bis 0,39 Gew.-% ist beim erfindungsgemäßen Werkstoff wichtig, weil dadurch, wie überraschend festgestellt werden konnte, eine vorteilhaft homogene Elementeverteilung zwischen Austenit und Ferrit im Gefüge erreicht wird, mit anderen Worten, Chrom, Wolfram und Molybdän werden durch die hohen Stickstoffgehalte ausgleichend vom üblicherweise überlegierten Ferrit in den unterlegierten Austenit verbracht, was eine wesentliche Steigerung der Korrosionsbeständigkeit bewirkt und die Neigung zur Ausscheidung der SIGMA-Phase weitgehend unterdrückt. Dabei ist es wichtig, daß Mangan in einem Konzentrationsbereich von 2,5 bis 3,5 Gew.-% vorliegt, weil Mangan einerseits die Stickstofflöslichkeit erhöht und andererseits eine Austenitbildnerfunktion ausübt. Gehalte über 3,5 Gew.-% Mn vergrößern zwar den Austenitanteil im Gefüge, vermindern jedoch die Korrosionsbeständigkeit, wirken auch gegebenenfalls nachteilig hinsichtlich der erreichbaren Materialfestigkeit und insbesondere der sicheren Einstellung eines gewünschten Verhältnisses von Ferrit zu Austenit bei der Wärmebehandlung der Teile. Niedrigere Mangangehalte als 2,5 Gew.-% vergrößern jedoch die Aktivität von Stickstoff im Stahl und damit die Gefahr von Nitridausscheidungen und ändern auch die Phasenverteilung der Gefügestuktur in nachteiliger Weise.A comparatively high nitrogen content within narrow limits of 0.351 to 0.39% by weight is important in the material according to the invention because, as was surprisingly found, an advantageous homogeneous distribution of elements between austenite and ferrite in the structure is achieved, in other words, chromium Due to the high nitrogen contents, tungsten and molybdenum are brought into balance from the usually overalloyed ferrite to the underalloyed austenite, which significantly increases the corrosion resistance and largely suppresses the tendency to separate out the SIGMA phase. It is important that manganese is present in a concentration range of 2.5 to 3.5% by weight, because manganese on the one hand increases nitrogen solubility and on the other hand has an austenite-forming function. Contents of more than 3.5% by weight of Mn increase the austenite content in the structure, but reduce the corrosion resistance, and may also have an adverse effect on the achievable material strength and, in particular, on the safe setting of a desired ratio of ferrite to austenite during the heat treatment of the parts. However, manganese contents lower than 2.5% by weight increase the activity of nitrogen in the steel and thus the risk of nitride deposits and also disadvantageously change the phase distribution of the structure.

Weil nun bei erfindungsgemäß hohem Stickstoffgehalt durch entsprechende Gehalte an Mn, Cr, Mo, W, Ni legierungstechnisch der Austenitanteil im Gefüge größer als derjenige des Ferrites eingestellt ist, ist, wie die Untersuchungsergebnisse zeigten, die Neigung zur Bildung von Nitriden, insbesondere von Chromnitrid ( CriN ), weitgehend unterdrückt, wodurch beste Korrosionsbeständigkeit des Werkstoffes erreichbar ist·.Because the content of austenite in the structure is greater than that of the ferrite at a high nitrogen content according to the invention due to the corresponding contents of Mn, Cr, Mo, W, Ni, the results of the investigation showed that the tendency to form nitrides, in particular chromium nitride ( CriN), largely suppressed, whereby the best corrosion resistance of the material can be achieved.

Von besonderer Wichtigkeit für eine Gefügestabilität und einen hohen, in engen Grenzen einzustellenden Austenitanteil sind Gehalte von 6,5 bis 7,5 Gew.-% Ni. Höhere Ni-Gehalte als 7,5 Gew.-% wirken in der Legierung außerordentlich stabilisierend, was hohe thermische Behandlungszeiten und ungleich hohe Austenitgehalte in Abhängigkeit von der Temperatur erbringen, wobei niedrigere Konzentrationen als 6,5 Gew.-% an Nickel höhere Ferritgehalte mit den dadurch bewirkten Ausscheidungen nach sich ziehen.Contents of 6.5 to 7.5% by weight of Ni are of particular importance for structural stability and a high austenite content which can be set within narrow limits. Ni contents higher than 7.5% by weight have an extremely stabilizing effect in the alloy, which results in long thermal treatment times and unequal austenite contents depending on the temperature, with lower concentrations than 6.5% by weight of nickel having higher ferrite contents the resulting excretions.

Wolframanteile von 0,5 bis 1,0 Gew.-% erhöhen die Korrosionsbeständigkeit und vermindern die Neigung zur Ausbildung intermetallischer Phasen bei der Wärmebehandlung des Materials. Bei W-Gehalten unter 0,5 Gew.-% sind die mechanischen Materialeigenschaften verschlechtert, wohingegen die Grenze von 1,0 Gew.-% überschreitende W-Werte Produktionsnachteile verursachen können.Tungsten fractions of 0.5 to 1.0% by weight increase the corrosion resistance and reduce the tendency to form intermetallic phases during the heat treatment of the material. At W contents below 0.5% by weight, the mechanical material properties deteriorate, whereas exceeding the 1.0% by weight limit can cause production disadvantages.

Der Legierungsbestandteil Vanadin als starker Nitridbildner ist in den vorgesehenen Grenzen im Hinblick auf eine feine Gefügeausbildung und eine hohe Homogenität des Werkstoffes bedeutungsvoll. Höhere Vanadingehalte als 0,2 Gew.-% maskieren Stickstoff und bilden schädliche, insbesondere reihenförmig ausgebildete Nitride, wohingegen niedrigere Vanadinanteile nicht mehr kornfeinend wirksam sind, so daß in nachteiliger Weise Grobkorn entstehen kann. Dies gilt auch für die diesbezüglich teilweise substituierbaren Elemente Ti und Nb/Ta.The alloy constituent vanadium as a strong nitride former is important within the intended limits with regard to a fine microstructure and a high homogeneity of the material. Vanadium contents higher than 0.2% by weight mask nitrogen and form harmful, in particular row-shaped nitrides, whereas lower vanadium fractions are no longer grain-fine, so that coarse grains can form in a disadvantageous manner. This also applies to the partially substitutable elements Ti and Nb / Ta.

Siliziumgehalte im Bereich zwischen 0,2 und 0,8 Gew.-% sind im Hinblick auf die Materialgüte wichtig. Geringere Konzentrationen von Si können erhöhte Sauerstoffgehalte und einen schlechten Reinheitsgrad des Werkstoffes verursachen. Hohe, über einem Gehalt von 0,8 Gew.-% liegende Werte beeinflussen auf Grund der ferritbildenden und nitridbildenden Wirkung von Si die Phasenbildung nachteilig. Ein weiterer 3Silicon contents in the range between 0.2 and 0.8% by weight are important with regard to the material quality. Lower concentrations of Si can cause increased oxygen levels and a poor level of purity of the material. High values above 0.8% by weight adversely affect phase formation due to the ferrite-forming and nitride-forming effects of Si. Another 3rd

II.

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Nachteil höherer Si-Gehalte liegt darin, daß diese eine Bildung von intermetallischen Phasen bzw. Ausscheidungen begünstigenThe disadvantage of higher Si contents is that they favor the formation of intermetallic phases or precipitates

Zur Erreichung einer besonderen Kornfeinheit sind erfindungsgemäß auch Aluminiumgehalte von 0,003 bis 0,006 Gew.-% in der Legierung vorgesehen. Höhere Al-Gehalte wirken wieder fördernd für eine s Nitridbildung und dadurch Herabsetzung des Anteiles an gelöstem Stickstoff mit all den vorab dargelegten Nachteilen und kleinere Aluminiumwerte steigern die Tendenz zur Grobkombildung.To achieve a particular grain size, aluminum contents of 0.003 to 0.006% by weight are also provided in the alloy. Higher Al contents have a positive effect on nitride formation and thus a reduction in the proportion of dissolved nitrogen with all the disadvantages set out above and lower aluminum values increase the tendency towards coarse grain formation.

Obwohl in Standard-Duplexlegierungen der Austenit im Vergleich mit dem Ferrit die Phase mit der geringeren Harte und Festigkeit ist, ist es für Bauteile aus der erfindungsgemäßen Legierung wichtig, daß der Volumsanteil von Austenit größer als derjenige des Ferrits im Gefüge vorliegt. Einerseits wird dadurch jo die Neigung zu einer Bildung von Chromnitrid, was eine Verschlechterung der Gebrauchseigenschaften des Teiles bewirkt, verringert, andererseits wird die Austenitphase durch den gelösten Stickstoff hinsichtlich der mechanischen Eigenschaften verbessert.Although in standard duplex alloys the austenite is the phase with the lower hardness and strength compared to the ferrite, it is important for components made from the alloy according to the invention that the volume fraction of austenite is greater than that of the ferrite in the structure. On the one hand, this reduces the tendency to form chromium nitride, which leads to a deterioration in the performance properties of the part, on the other hand, the austenite phase is improved in terms of mechanical properties by the dissolved nitrogen.

Der neue erfindungsgemäße Duplexstahl, in Fachkreisen HDSS ( Hyper-Duplex-Stainless- Steel) genannt, verbindet niedrigste Korrosionspotentialdifferenzen zwischen Alpha und Gamma bzw. höchste J5 Korrosionsbeständigkeit und optimale Phasenbildungskinetik bei weitgehend homogener Elementenvertei-lung zwischen Ferrit und Austenit und ist deshalb betreffend den chemischen Angriff, die Schweißbarkeit und die Festigkeitseigenschalten den gattungsgemäßen Werkstoffen gemäß dem Stand der Technik überlegen.The new duplex steel according to the invention, called HDSS (hyper duplex stainless steel) in specialist circles, combines the lowest corrosion potential differences between alpha and gamma or the highest J5 corrosion resistance and optimal phase formation kinetics with largely homogeneous element distribution between ferrite and austenite and is therefore related to the chemical Attack, the weldability and the strength properties superior to the generic materials according to the state of the art.

ÜBlllt IÜBlllt I

Die vorteilhaften Eigenschaften der Duplexlegierung können optimiert werden, wenn diese eine chemi-20 sehe Zusammensetzung in Gew.-% von Kohlenstoff max. 0,028 Silizium 0,30 bis 0,62 Mangan 2,92 bis 3,38 Phosphor max. 0,028 25 Schwefel max. 0,004 Chrom 24,8 bis 25,8 Molybdän 4,1 bis 4,7 Nickel 6,9 bis 7,4 Wolfram 0,6 bis 0,8 30 Kupfer max. 0,5The advantageous properties of the duplex alloy can be optimized if it has a chemical composition in% by weight of carbon max. 0.028 silicon 0.30 to 0.62 manganese 2.92 to 3.38 phosphorus max. 0.028 25 sulfur max. 0.004 chromium 24.8 to 25.8 molybdenum 4.1 to 4.7 nickel 6.9 to 7.4 tungsten 0.6 to 0.8 30 copper max. 0.5

Stickstoff 0,352 bis 0,385 Vanadin 0,05 bis 0,1 Aluminium 0,005 bis 0,009Nitrogen 0.352 to 0.385 vanadium 0.05 to 0.1 aluminum 0.005 to 0.009

Eisen Rest und herstellungsbedingte Verunreinigungen besitzt. 35 Besonders wichtig ist, wie auch oben erwähnt, eine Einhaltung von Konzentrationswerten für Cr, Mo, W, Si und AI einerseits und für Mn, Ni und N andererseits in den gekennzeichneten Bereichen der Legietung. Erfindungsgemäß werden nach einer Wärmebehandlung durch ein Lösungsglühen zwischen 1180*C und 850 *C, vorzugsweise zwischen 1150*C und 1000 *C, mit nachfolgendem Abschrecken des gemäß der Kennzeichnung zusammengesetzten Teiles eine wesentliche verbesserte Korrosionsbeständigkeit, eine 40 erhöhte Festigkeit bei guter Zähigkeit und niedriger FATT, eine geringe Neigung zur Ausscheidung von intermetallischen Phasen, insbesondere von SIGMA- und EPSILON-Phasen, und eine geringere Tendenz zur Bildung von sekundären Austenit beim Abkühlen des Materials erreicht.Iron rest and manufacturing-related impurities. 35 As mentioned above, it is particularly important to comply with concentration values for Cr, Mo, W, Si and AI on the one hand and for Mn, Ni and N on the other in the marked areas of the letting. According to the invention, after a heat treatment by solution annealing between 1180 * C and 850 * C, preferably between 1150 * C and 1000 * C, with subsequent quenching of the part composed according to the marking, a substantially improved corrosion resistance, a 40 increased strength with good toughness and lower FATT, a low tendency to precipitate intermetallic phases, particularly SIGMA and EPSILON phases, and a lower tendency to form secondary austenite when the material cools.

Wenn dabei der aus der aktuellen Legierungszusammensetzung errechnete PREN-Faktor einen Wert zwischen 44,6 und 49,5, vorzugsweise zwischen 45,5 und 48,0, aufweist, kann höchste Korrosionsbestän-45 digkeit des Duplexmaterials erstellt werden.If the PREN factor calculated from the current alloy composition has a value between 44.6 and 49.5, preferably between 45.5 and 48.0, the duplex material can be made extremely resistant to corrosion.

Um weiters verbesserte Korrosionsbeständigkeit hinsichtlich Loch,- Spalt- und Spannungsrißkorrosion bei erhöhter Festigkeit des Duplexwerkstoffes sowie verminderte Ausscheidungsneigung und geringere Tendenz zur Bildung von sekundärem Ferrit zu erwirken, ist es von Vorteil, wenn mittels der Wärmebehandlung ein Verhältniswert von Ferrit zu Austenit inm Gefüge zwischen 0.42 und 0,8, vorzugsweise zwischen so 0,60 und 0,69, eingestellt wird, wobei der Anteil der Sigmaphase und der Nitridanteil und der Anteil an Karbiden unter 5 Gew.-%, vorzugsweise unter 0,5 Gew.-% ausgebildet ist. Die gute Schweißbarkeit des Werkstoffes wird dabei weiter verbessert, wobei auch insbesondere in den durch die Schweißung wärmebeeinflußten Zonen des Grundmaterials praktisch keinerlei Beeinträchtigung der Eigenschalten bewirkt sind. 55 Die Homogenität der Materialeigenschaften insbesondere hinsichtlich einer mechanischen Beanspruchung, aber auch das örtliche Korrosionsverhalten können auf ein höheres Niveau gebracht werden, wenn ein aus der Duplexlegierung gebildeter Formteil einen Verformungsgrad von mindestens 2,5fach, insbesondere von mindestens 3,8fach, aufweist, wobei der Verformungsgrad als Summe der Reduktion der 4In order to further improve corrosion resistance with regard to pitting, crevice and stress corrosion cracking with increased strength of the duplex material as well as reduced tendency to precipitate and less tendency to form secondary ferrite, it is advantageous if the heat treatment uses a ratio of ferrite to austenite in the structure between 0.42 and 0.8, preferably between about 0.60 and 0.69, is set, the proportion of the sigma phase and the nitride proportion and the proportion of carbides being less than 5% by weight, preferably less than 0.5% by weight . The good weldability of the material is further improved, with practically no impairment of the intrinsic switching, particularly in the zones of the base material which are influenced by the welding. 55 The homogeneity of the material properties, in particular with regard to mechanical stress, but also the local corrosion behavior can be brought to a higher level if a molded part formed from the duplex alloy has a degree of deformation of at least 2.5 times, in particular at least 3.8 times, the Degree of deformation as the sum of the reduction of the 4th

Claims

AT 405 297 B cross-sectional area is to be understood. The invention is further explained on the basis of tables. Tab. 1 shows the chemical composition of duplex steel samples. Tab. 2 shows the test results obtained on forged steel bars in the size range 0 100 to 0 200 mm. Tab. 1 shows the chemical composition and the achieved PREN factor of the melts or samples examined specified. Table 2 shows the heat treatment and the test results. 1. Duplex alloy for complex stressed components with high corrosion resistance and high strength containing the alloy components Si, Mn, Cr, Mo, Ni, W, N, AI and V, rest Fe and accompanying elements, which alloy in the heat-treated state is an essentially sigma phase and nitride-free mixed structure and a material strength RM of greater than 800 MPa, a 0.2 proof stress RP 0.2 of at least 600 MPa and a Charpy-V toughness of higher than 125 joules, characterized in that the alloy has a chemical composition in Wt .-% of carbon max 0.04 silicon 0.21 to 0.82 manganese 2.50 to 3.50 phosphorus max. 0.03 sulfur max. 0.005 chromium 24.0 to 26.0 molybdenum 4.0 to 5.0 nickel 6.51 to 7.50 tungsten 0.51 to 1.00 copper max. 0.8 nitrogen 0.351 to 0.39 vanadium 0.021 to 0.202 niobium / tantalum 0 to 0.1 calcium 0 to 0.05 magnesium 0 to 0.025 aluminum 0.003 to 0.062 boron max. 0.003 iron remainder and production-related impurities, the PREN factor of the alloy, formed from (% Cr. + 3.3 x% Mo + 20 x% N), has a value between 44.5 and 50 and that of this alloy manufactured raw or component after heat treatment by solution annealing in the temperature range between 1180 * C and 850-C with subsequent forced cooling has a microstructure with an austenite content exceeding the ferrite content.

2. duplex alloy according to claim 1, characterized in that it has a chemical composition in wt .-% of carbon max. 0.028 silicon 0.30 to 0.62 manganese 2.92 to 3.38 phosphorus max. 0.028 sulfur max. 0.004 chromium 24.8 to 25.8 molybdenum 4.1 to 4.7 nickel 6.9 to 7.4 tungsten 0.6 to 0.8 copper max. 0.5 nitrogen 0.352 to 0.385 vanadium 0.05 to 0.1 aluminum 0.005 to 0.009 iron remainder and production-related impurities. 5 AT 405 297 B

3. duplex alloy according to claim 1 or 2, characterized in that the calculated PREN factor Ϊ has a value between 44.5 and 49.5, preferably between 45.5 and 48.0.

'4. duplex alloy according to one of claims 1 to 3, characterized in that by means of

* 5 heat treatment a ratio of ferrite to austenite in the structure between 0.42 and 0.8, 1 preferably between 0.60 and 0.69, the proportion of the sigma phase and the! Nitride proportion and the proportion of carbides below 5 wt .-%, preferably below 0.5 wt .-%, is formed. = " 5. Duplex alloy according to one of claims 1 to 4, characterized in that a molded part formed therefrom has a degree of deformation of at least 2.5 times, in particular at least “3.8 times, the degree of deformation being understood as the sum of the reduction in the cross-sectional area is. " 15 plus 1 sheet of drawings s n 20 π fl fi rm hs 25 ti 91 30 35 40 45 50 6 55