AT405297B - Duplex alloy for complex stressed components - Google Patents

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AT405297B AT136597A AT136597A AT405297B AT 405297 B AT405297 B AT 405297B AT 136597 A AT136597 A AT 136597A AT 136597 A AT136597 A AT 136597A AT 405297 B AT405297 B AT 405297B
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Guenter Dr Hochoertler
Peter Dr Uggowitzer
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Boehler Edelstahl
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    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/40Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
    • C22C38/58Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with more than 1.5% by weight of manganese

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 complex stressed components with high corrosion resistance and high strength containing the alloy components Si, Mn, Cr, Mo. Ni, W, N, Al and V, the remainder being Fe and accompanying elements, which in the heat-treated state, a substantially sigmaphasen- and having nitridfreies microstructure and 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 greater 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. Duplex alloys are materials for complex stressed components, which have a high mechanical strength, the strength and toughness of the material and relating to a toughness transition temperature of preferably below - 20 'C should have. 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. In addition, the corrosion resistance of the duplex alloys is of great importance because these abbreviated DSS (duplex Stainless Steeis) find in corrosive media in the chemical industry and in particular in the OFFSHORE TECHNOLOGY for system components use. 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. Good weldability, thereby avoiding any cracks as well as a receipt of the resistance to corrosion in the heat affected zone by welding are further demands to 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. Starting from a standard duplex alloy essentially containing in wt .-% 1.2 Mn, 23.0 Cr, 3.2 Mo, 6.0 Ni, and 0.18 N, was the one hand, successful attempts, the strength of the material by an increase of the nitrogen content to 0.35 wt .-%, and the Cr and Mn concentration to 26.0 and 5.7 wt .-% for a decrease in the Ni and Mo proportion to 4.0 and 2.0 to raise wt .-%. 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 other hand successes a metallurgical further in the direction of an improved corrosion resistance, which was achieved by raising, to a lesser extent of the Ni content at a magnification of N and in particular the concentration of Mo 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. improved both in terms of a corrosion behavior as well as the mechanical and weld residual Turn increased duplex alloy, a so-called SDSS (Super Duplex Stainless Steel) discloses the 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. When an alloy composition substantially in wt .-% 2.4 Mn, 25.0 Cr, 4.0 Mo, 6.8 W 0.75 Ni, 0.25 N and 0.1 V, balance Fe and accompanying elements and a setting of a certain limited to Ni Mn ratio value as well as a structural phase factor are improved overall properties.

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. Starting from this prior art (EP-455 625 B), the invention has as its object to provide a generic duplex alloy, which is improved both in corrosion resistance and welding property, as well as higher mechanical material values ​​namely a material strength RM of greater comprising than 800 MPa, a 0.2 proof stress of at least 600 MPa and a Charpy V toughness of greater 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. This object is achieved by a duplex alloy of the type mentioned above in that the alloy has a chemical composition in wt .-% of carbon max. 0,04 Silizium 0,21 bis 0,82 Mangan 2,50. 0.04 silicon 0.21 to 0.82 manganese 2.50. bis 3,50 Phosphor max. up to 3.50 phosphorus max. 0,03 Schwefel max. 0.03 Sulfur 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. 0.005 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 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. 0.8 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 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. Remainder iron and production-related impurities, said the PREN factor of the alloy formed from (% Cr + 3.3x% Mo + 20x% N) has a value of from 44.5 to 50 and made from this alloy raw or a component according to heat treatment by solution annealing in the temperature range between 1180 * C and 850 * C and then forced cooling has a microstructure with an austenite content which exceeds the ferrite content.

Die Vorteile der erfindungsgemäßen Duplexlegierung bestehen insbesondere darin, daß diese verbesserte Korrosionsbeständigkeit und erhöhte mechanische Eigenschaften des Werkstoffes gleichzeitig aufweist. The advantages of the duplex alloy of the invention consist in particular in that this improved corrosion resistance and enhanced mechanical properties of the material comprising the same time. Dabei wird weitem der Temperaturbereich für das Lösungsglühen vor dem verstärkten Abkühlen der 2 In this case, by far the temperature range for the solution heat treatment prior to the intensified cooling of the 2

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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. Raw materials or components expands, so that the heat treatment for setting the desired austenite-ferrite microstructure Structure in less accuracy calls for the execution or the generation of security is substantially improved. 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. There is namely in this new alloy by the sum effect of the elements provided in a wide solution-temperature range, a substantially consistent and desired in this form ratio of ferrite to austenite in the material before, which provides an advantageous margin concerning the temperature control in the heat treatment. 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. This results in a further advantage in use of the alloy according to the invention that also thick-walled parts can be produced over the cross section of substantially uniform microstructure with a.

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. Now, because on the one hand a strong interaction of the alloy elements is added to each other and on the other hand highest corrosion-chemical and mechanical properties are obtained, the composition of the duplex material of the invention lies in each case in front 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. improve chromium, molybdenum, tungsten, and nitrogen, in general, with increasing levels of corrosion resistance of the material, however, have distinct limits on its effect and mutual influence of the microstructural morphology. 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. When it exceeds the claimed limits of 26.0, 5.0, 1.0 and 0.39 are in wt .-% for these above elements, as has been found, formation of the sigma phase promoting and excreted nitrides. 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. Characterized respectively by these excretions, not only the mechanical properties and weldability of the material worsen abruptly, the corrosion resistance thereof is adversely affected by a so-called phase boundary depletion. 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. At concentrations below 24 wt .-% Cr, 4 wt .-% Mo, 0.51 wt .-% W, and in particular below 0.351 wt .-% 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. A relatively high nitrogen content within narrow limits from 0.351 to 0.39 wt .-% is important in the inventive material, as this could how surprisingly be found, an advantageously homogeneous element distribution between austenite and ferrite is achieved in the structure, in other words, chromium , tungsten and molybdenum are spent by the high levels of nitrogen balances from the usually überlegierten ferrite in the austenite unterlegierten, which causes a substantial increase in the corrosion resistance and largely suppresses the tendency for precipitation of SIGMA phase. 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. It is important that manganese is present in a concentration range of 2.5 to 3.5 wt .-% manganese because on the one hand increases the nitrogen solubility and on the other hand exerts a Austenitbildnerfunktion. 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. Although levels above 3.5 wt .-% Mn increase the austenite in the microstructure, but reduce the corrosion resistance, also act optionally disadvantageous in terms of the achievable strength of the material, and in particular the safe setting a desired ratio of ferrite to austenite in the heat treatment of the parts. 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. However, lower manganese contents than 2.5 wt .-% to increase the activity of nitrogen in the steel and thus the risk of nitride precipitations and also change the phase distribution of the Gefügestuktur disadvantageously.

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·. Now because of the austenite in the microstructure is greater than that of the ferrite is set in accordance with the invention high nitrogen content by appropriate contents of Mn, Cr, Mo, W, Ni alloy technology is how the test results showed the tendency toward the formation of nitrides, in particular (from chromium nitride Crin) largely suppressed, thus best corrosion resistance of the material can be reached ·.

Von besonderer Wichtigkeit für eine Gefügestabilität und einen hohen, in engen Grenzen einzustellenden Austenitanteil sind Gehalte von 6,5 bis 7,5 Gew.-% Ni. Of particular importance for structural stability and high, adjusted within narrow limits austenite contents are from 6.5 to 7.5 wt .-% 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. Higher Ni contents than 7.5 wt .-% act in the alloy extremely stabilizing, which provide high thermal treatment times and high Austenitgehalte unequal depending on the temperature, with lower concentrations than 6.5 wt .-% of nickel higher ferrite contents with pull the effected thereby wastes according to.

Wolframanteile von 0,5 bis 1,0 Gew.-% erhöhen die Korrosionsbeständigkeit und vermindern die Neigung zur Ausbildung intermetallischer Phasen bei der Wärmebehandlung des Materials. Tungsten proportions of 0.5 to 1.0 wt .-% increase corrosion resistance and reduce the tendency to form intermetallic phases in the heat treatment of the material. 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. When W content is less than 0.5 wt .-%, the mechanical material properties are deteriorated, whereas the limit of 1.0 wt .-% can border W values ​​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. The alloy component as vanadium strong nitride is meaningful in the specified limits in view of a fine microstructure and high homogeneity of the material. 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. Higher than 0.2 wt .-% vanadium contents mask nitrogen and form harmful, especially in rows formed nitrides, whereas lower Vanadinanteile are no longer a grain-refining effect, so that coarse particles may occur disadvantageously. Dies gilt auch für die diesbezüglich teilweise substituierbaren Elemente Ti und Nb/Ta. This also applies in this regard partly substitutable elements Ti and Nb / Ta.

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

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Nachteil höherer Si-Gehalte liegt darin, daß diese eine Bildung von intermetallischen Phasen bzw. Ausscheidungen begünstigen 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. In order to achieve a particular particle fineness and aluminum contents from 0.003 to 0.006 wt .-% in the alloy according to the invention is provided. 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. Higher Al contents act again promoting a nitride s, thereby reducing the proportion of dissolved nitrogen with all the previously described disadvantages and smaller aluminum values ​​increase the tendency to Grobkombildung.

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. Although in standard duplex alloys of the austenite in comparison with the ferrite phase having the lower hardness and strength, it is important for components made from the alloy of the invention that the volume fraction of austenite is present is larger than that of the ferrite in the microstructure. 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. On one hand, characterized jo is the tendency to the formation of chromium nitride, causing a deterioration in the properties of the part is reduced, on the other hand the austenite phase is improved by the dissolved nitrogen in terms of mechanical properties.

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. called the new duplex steel according to the invention, in professional circles HDSS (Hyper-duplex Stainless- Steel) combines lowest corrosion potential differences between alpha and gamma or highest J5 corrosion resistance and optimum Phasenbildungskinetik with a largely homogeneous Elementenvertei-lung between ferrite and austenite and is therefore concerning the chemical superior attack, weldability and strength properties switching the generic materials according to the prior art.

ÜBlllt I I ÜBlllt

Die vorteilhaften Eigenschaften der Duplexlegierung können optimiert werden, wenn diese eine chemi-20 sehe Zusammensetzung in Gew.-% von Kohlenstoff max. The advantageous properties of the duplex alloy can be optimized when a chemi-20 See composition in wt .-% of carbon max. 0,028 Silizium 0,30 bis 0,62 Mangan 2,92 bis 3,38 Phosphor max. 0.028 silicon 0.30 to 0.62 manganese 2.92 to 3.38 phosphorus max. 0,028 25 Schwefel max. 0.028 25 sulfur 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. 0.004 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 30. 0,5 0.5

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

Eisen Rest und herstellungsbedingte Verunreinigungen besitzt. Remainder iron and production-related impurities has. 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. 35 is particularly important, as mentioned above, adherence to concentration values ​​of Cr, Mo, W, Si and Al on the one hand and for Mn, Ni and N on the other hand in the designated areas of the 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. According to the invention after a heat treatment by solution annealing between 1180 * C and 850 * C, preferably of between 1150 * C and 1000 * C, followed by quenching of the composite according to the characterizing part a substantially improved corrosion resistance, a 40 increased strength with good toughness and low FATT, reaches a low tendency to precipitation of intermetallic phases, especially from Sigma and EPSILON-phase, and a lower tendency to form secondary austenite during cooling of the material.

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. Here, when the alloy composition of the current calculated PREN factor has a value from 44.6 to 49.5, preferably 45.5 to 48.0, which highest Korrosionsbestän-45 can be created speed of the duplex material.

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. To further improved corrosion resistance with respect to hole, - splitting and stress cracking at elevated strength of the duplex material and decreased excretion of inclination and reduced tendency to form secondary ferrite to obtain, it is of advantage if by means of the heat treatment, a ratio value of ferrite to austenite inm structure between 0:42 and 0.8, preferably between 0.60 and 0.69 so, is set, wherein the proportion of sigma phase and the Nitridanteil and the proportion of carbides below 5 wt .-%, preferably is formed below 0.5 wt .-% , 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. The good weldability of the material is thereby further improved, whereby no disturbance of self-switching are effected practically also in particular in the heat affected by the welding zones of the base material. 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 4 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 when a formed of the duplex alloy molded article having a degree of deformation of at least 2.5 times, particularly at least 3.8 times, wherein the degree of deformation as the sum of the reduction of the 4

Claims (5)

  1. AT 405 297 B Querschnittsfläche zu verstehen ist. AT 405 297 B is to be understood cross-sectional area. Anhand von Tabellen wird die Erfindung weiter erläutert. Based on tables, the invention is further illustrated. Es zeigen Tab.1 die chemische Zusammensetzung von Duplexstahlproben Tab. 2 die Erprobungsergebnisse, erhalten an geschmiedetem Stabstahl im Abmessungsbereich 0 100 bis 0 200 mm, In der Tab. 1 sind die chemische Zusammensetzung und der erreichnete PREN-Faktor von untersuchten Schmelzen bzw. Proben angegeben. In the drawings Table 1 the chemical composition of duplex steel samples Tab. 2, the test results obtained on forged steel bars in the size range from 0100 to 0200 mm, in the Tab. 1, the chemical composition and the erreichnete PREN factor of the examined melting or samples specified. in der Tab. 2 sind die Wärmebehandlung und die Erprobungsergebnisse zusammengestellt. in Tab. 2, the heat treatment and the testing results are summarized. Patentansprüche 1. 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 Legierung in wärmebehandeltem Zustand ein im wesentlichen sigmaphasen-und nitridfreies Mischgefüge und eine Materialfestigkeit RM von größer als 800 MPa, eine 0,2 Dehngrenze RP 0,2 von mindestens 600 MPa und eine Charpy-V-Zähigkeit von höher als 125 Joule aufweist, dadurch gekennzeichnet, 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. 1. A duplex alloy for complex stressed components with high corrosion resistance and high strength containing the alloy components Si, Mn, Cr, Mo, Ni, W, N, Al and V, the remainder being Fe and accompanying elements, which alloy in heat-treated state, a substantially sigmaphasen- and having nitridfreies 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 greater 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 Schwefel max. 0.03 Sulfur 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. 0.005 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 Stickstoff 0,351 bis 0,39 Vanadin 0,021 bis 0,202 Niob/Tantal 0 bis 0,1 Calzium 0 bis 0,05 Magnesium 0 bis 0,025 Aluminium 0,003 bis 0,062 Bor 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 Eisen Rest und herstellungsbedingte Verunreinigungen besitzt, wobei der PREN-Faktor der Legierung, gebildet aus ( % Cr. + 3,3 x %Mo + 20 x%N), einen Wert zwischen 44,5 und 50 aufweist und der aus dieser Legierung gefertigten Roh- oder Bauteil nach einer Wärmebehandlung durch ein Lösungsglühen im Temperaturbereich zwischen 1180*C und 850-C mit anschließender forcierter Abkühlung eine Mikrostruktur mit einem den Ferritgehalt übersteigenden Austenitgehalt hat. 0.003 remainder iron and production-related impurities, said the PREN factor of the alloy formed from (% Cr. + 3.3 x% Mo + 20 x% N) has a value of from 44.5 to 50 and from this alloy has manufactured raw materials or component after a heat treatment by solution annealing in the temperature range between 1180 * C and 850-C with subsequent forced cooling, a micro structure having a ferrite content exceeding the austenite.
  2. 2. Duplexlegierung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß diese eine chemische Zusammensetzung in Gew.-% von Kohlenstoff max. 2. Duplex alloy according to claim 1, characterized in that it has a chemical composition in wt .-% of carbon max. 0,028 Silizium 0,30 bis 0,62 Mangan 2,92 bis 3,38 Phosphor max. 0.028 silicon 0.30 to 0.62 manganese 2.92 to 3.38 phosphorus max. 0,028 Schwefel max. 0.028 sulfur 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 Kupfer 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 Stickstoff 0,352 bis 0,385 Vanadin 0,05 bis 0,1 Aluminium 0,005 bis 0,009 Eisen Rest und herstellungsbedingte Verunreinigungen besitzt. 0.5 nitrogen 0.352 to 0.385 vanadium 0.05 to 0.1 aluminum 0.005 to 0.009 iron balance and impurities has. 5 AT 405 297 B 5 AT 405 297 B
  3. 3. Duplexlegierung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der errechnete PREN-Faktor Ϊ einen Wert zwischen 44,5 und 49,5, vorzugweise zwischen 45,5 und 48,0 aufweist. 3. Duplex alloy according to claim 1 or 2, characterized in that the calculated PREN factor Ϊ a value from 44.5 to 49.5, preferably from 45.5 to 48.0 has.
  4. ' 4. Duplexlegierung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß mittels der '4. Duplex alloy according to one of claims 1 to 3, characterized in that by means of the
  5. * 5 Wärmebehandlung ein Verhältniswert von Ferrit zu Austenit im Gefüge zwischen 0,42 und 0,8, 1 vorzugweise zwischen 0,60 und 0,69 eingestellt wird, wobei der Anteil der Sigmaphase und der ! * 5 heat treatment, a ratio value of ferrite to austenite in the microstructure 0.42 to 0.8, 1 from 0.60 to 0.69 is set preferably, wherein the amount of the sigma phase and the! Nitridanteil und der Anteil an Karbiden unter 5 Gew.-%, vorzugsweise unter 0,5 Gew.-%, ausgebildet ist. Nitridanteil and is formed, the proportion of carbides below 5 wt .-%, preferably below 0.5 wt .-%. =" = & Quot; io 5. Duplexlegierung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet daß ein daraus = gebildeter Formteil einen Verformungsgrad von mindestens 2,5fach, insbesondere von mindestens “ 3,8fach, aufweist, wobei der Verformungsgrad als Summe der Reduktion der Querschnittsfläche zu r verstehen ist. io 5. Duplex alloy according to one of claims 1 to 4, characterized in that a resulting = formed molding having a deformation degree of at least 2.5 times, particularly at least "3.8 times the degree of deformation understood as the sum of reduction of the cross-sectional area to r is. " & Quot; 15 Hiezu 1 Blatt Zeichnungen sn 20 π fl fi rm hs 25 ti 91 30 35 40 45 50 6 55 15 Hiezu 1 sheet drawings sn 20 π fl fi rm hs 25 ti 91 30 35 40 45 50 6 55
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