CH297485A - Verfahren zur Herstellung von Gegenständen aus borhaltigen Stählen. - Google Patents

Description

  Verfahren     zur    Herstellung von Gegenständen aus bonhaltigen Stählen.    Es ist. an sich bekannt, dass     austenitische          C''hrom-Niekelstähle    Eigenschaften besitzen,  die sie zur     Herstellung    solcher Gegenstände  geeignet machen, bei denen es auf gute  Dauerstandfestigkeit ankommt.

   Es lassen  Sich auch der Literatur Angaben darüber ent  nehmen, dass durch einen Bonzusatz zu     sol-          ehen    Stählen sich ein Einfluss auf die Dauer  sLandfestigkeit ergeben könnte, weil vermutet  werden     müsse,    dass unter geeigneten     Bedin-          gungen    ein solcher Bonzusatz zu     Aushärtun-          rien    führe.

   Andere Angaben dagegen weisen       darauf    hin, dass in schwachlegierten Stählen  eine Aushärtung durch Bonzusatz nicht. ein  ; träte, so     (lass    zum mindesten nicht eindeutig  klar ist, worauf die Wirkung des Bongehaltes  in Stählen     zurückgeführt    werden muss. Ver  suche, die mit einigen Stählen     durchgeführt       ordere sind und über die in der Literatur    berichtet wurde, lassen erkennen, dass durch  den Bonzusatz eine     Festigkeitssteigerung    her  vorgerufen wird, die indes mit einem Abfall  der Zähigkeit erkauft wird.

   Ausserdem wer  den für einige Stähle Angaben in der Litera  tur gemacht, die sieh nicht reproduzieren       lassen,    so dass sich     insgesamt-ein    Bild ergibt,  nach welchem im Bonzusatz keine Massnahme  erblickt werden kann, die mit Sicherheit zu  einem Vorteil     hinsichtlich    der Dauerstand  festigkeit führt.  



  Die     Erfinder    haben erkannt, dass zur Her  stellung von Gegenständen aus bonhaltigen  Stählen, die neben hoher Dauerstandfestig  keit geringe Neigung zu     verformungslosen     Brüchen     aufweisen    sollen, unter Einhaltung       besonderer    Bedingungen verfahren werden  muss.

   Gemäss der Erfindung wird vorgeschla  gen, stabil     austenitische    Stähle mit         0,01-        0,50,        insbesondere        0,04-        0,10        %        Kohlenstoff,          15,00    -     25,00          16,00        -18,00        %        Chrom,          10,00    -     35,00          12,00        --        20,

  00        %        Nickel        und          0,01-        0,30          0,02    -     0,15        %        Bor       bei Temperaturen unter l180 ,     vorzugsweise     im Temperaturbereich von 1000 bis 1100 ,  einer Warmformgebung zu unterwerfen, ins  besondere zu schmieden, von 1100 bis l170 ,  vorzugsweise 1130 bis 1150 , abzuschrecken       und    bei Temperaturen unter 800 , vorzugs  weise 700 bis     750     zu glühen.

   Die     Glühdauer     kann beispielsweise bei     7,500    C 5 Stunden, bei       79)     C etwa 2 Stunden betragen.     Nenn    diese    Bedingungen eingehalten werden, so ergibt  sieh, dass diese Stähle     bernerkenswerterweis.e     nicht nur einwandfrei warmverformt werden  können und nach der Wärmebehandlung eine  hohe Dauerstandfestigkeit aufweisen, son  derD auch eine überraschend geringe Neigung  zu     verformungslosen    Brüchen zeigen.

   Insbe  sondere bei Stählen, die mit ihrer Zusammen  setzung     innerhalb    des angegebenen engeren      Legierungsbereiches liegen,     besteht    keine Ge  fahr, dass sie selbst bei langandauernder Be  lastung     verüormungslos    zu Bruch gehen.

    Diese     Eigenschaft        konnteium    so weniger erwar  tet werden,     als    bei dieser Art     hochdauerstand-          festen        austenitischen    Stählen stets     in    mehr  oder minder grossem Masse die Gefahr der       verformungslosen    Brüche besteht und ausser  dem aus den Angaben der Literatur ange  nommen werden musste, dass das Bor infolge  einer Verminderung der Zähigkeit- diese Nei  gung verstärken würde. Das Gegenteil ist der  Fall.

   Wenn die     erwähnten        Bedingungen    be  achtet werden, ergibt sich ein Stahl, der bei  hohen     Belastungen    und erhöhten Temperatu  ren so geringe Dehngeschwindigkeiten zeigt,  wie sie bei     austenitischen    Stählen auf der       Basis        von        etwa        18        %        Chrom        und    8     %        Nickel     bisher nicht. erzielt. werden konnten.  



  Die stabil     austenitischen    Stähle, die dein  Verfahren gemäss der Erfindung unterwor  fen werden sollen, können ausser den angege  benen Mengen an Kohlenstoff, Chrom, Nickel  und Bor bloss noch Eisen mit den üblichen  Gehalten an Silizium, Mangan, Schwefel und  Phosphor enthalten. Es hat sich jedoch als  besonders     zweckmässig    erwiesen, die genann  ten Stähle zusätzlich noch mit einem Gehalt       an        karbidbildenden    Elementen, wie Titan,       Niob,    Tautal und     Zirkoniitm,    einzeln oder zu  mehreren, zu versehen, wobei die Gesamt  menge dieser Elemente so einzustellen ist, dass  der vorhandene Kohlenstoffgehalt stabil ab  gebunden wird.

   In bekannter Weise wäre  daher,     wenn        beispielsweise    Titan vorgesehen  wird, die fünf     ache,    und wenn     Tantal/Niob     vorgesehen wird, die zehnfache Menge des       Kohlenstoffgehaltes    anzuwenden. Bei diesen       Karbidbildner    enthaltenden Stählen kann       sich        auch        ein        Kobaltgehalt        bis        zu        30        %        als     vorteilhaft.     erweisen.     



  Das Verfahren gemäss der Erfindung ist  ferner auf solche     Stähle    anwendbar, die zu  sätzlich noch einzeln oder     zu    mehreren Wolf  ram,     :@Iolybdän,        Vanadin        und    Silizium in       einer        Gesamtmenge        bis        zu    6     %        enthalten.        Ele-          inente    dieser Art werden bekanntlich     auste-          nitischen    Stählen zugesetzt,

   um ihre Warm-         festigkeit    an sich zu erhöhen. Auch in derarti  gen Stählen, vor allem solchen, die Wolfram  enthalten, kann Kobalt im gleichen Sinne  von Vorteil sein, und sein Gehalt kann bis zu       30        %        betragen.     



  Das Verfahren gemäss der Erfindung ist  mithin auch auf solche Stähle anwendbar, die  einen solchen zusätzlichen     Kobaltgehalt    auf  weisen.  



  Bei den Stählen, die gemäss der Erfin  dung dem besonderen Verfahren der Warm  verarbeitung und Wärmebehandlung     unter-          worfen    werden sollen, kommt es darauf an,  den     austenitischen    Zustand aufrechtzuerhal  ten, um den Erfolg zu verbürgen, und es kann  daher nützlich sein, dem Verfahren Stähle zu  unterwerfen, die neben den bereits erwähn  ten, einzeln oder zu mehreren     vorliegenden          Elementen        zusätzlich        noch        bis        zu        0,30        %     Stickstoff aufweisen.  



  Die überraschende Wirkung des niedrigen       Borgehaltes    bei einem verhältnismässig     nied-          riglegierten    Stahl in Verbindung mit. den be  sonderen, bei der Warmverarbeitung und       -#Väi,mebehandlung    einzuhaltenden Tempera  turen lässt sich insbesondere an den Werten  eines Stahls erkennen mit       0,061/o    Kohlenstoff       0,54%        Silizium          0,501/o    Mangan       17,00        %        Chrom          13,201/o        Niekel          0,

  80%        Niob/Tantal          0,025        %        Bor.     



  Rest Eisen und übliche Mengen an Phos  phor und Schwefel, der gemäss den Vorschrif  ten der Erfindung behandelt ist, nämlich  geschmiedet von     11.20    bis     1030 ,     geglüht bei l150 ,       abgesehreekt.    in Wasser,       anschliessend    5'' bei 750  geglüht.  



  Die Werte der Dauerstandfestigkeit bei  den einzelnen Temperaturen sind folgende:  bei 500  21.     kg/mm2           600         1.9         650  1.5      700  14        Der Stahl zeigt ferner     beispielsweise    unter  einer Belastung von 16     bzw.    30     kg/mm2    bei  einer Temperatur von 600  folgenden zeit  liehen Verlauf der Gesamtdehnung:

    
EMI0003.0004     
  
    Gesamtdehnung
<tb>  Versuchsdauer <SEP> in <SEP> % <SEP> X <SEP> 103
<tb>  in <SEP> Stunden <SEP> Belastung
<tb>  16 <SEP> kg/mm3 <SEP> 30 <SEP> <B>kg/mm,</B>
<tb>  0 <SEP> 236 <SEP> 2584
<tb>  10 <SEP> 256 <SEP> <B>2993-</B>
<tb>  45 <SEP> 266 <SEP> 3055
<tb>  100 <SEP> 268 <SEP> 3076
<tb>  150 <SEP> 270 <SEP> 3082
<tb>  170 <SEP> - <SEP> 3087
<tb>  220 <SEP> - <SEP> 3090
<tb>  2,50 <SEP> <B>271</B> <SEP>   300 <SEP> 272 <SEP>   320 <SEP> - <SEP> 3093
<tb>  350 <SEP> 273 <SEP>   370 <SEP> - <SEP> 3095
<tb>  400 <SEP> 274 <SEP>   440 <SEP> - <SEP> 3097
<tb>  450 <SEP> 275 <SEP>   500 <SEP> 275 <SEP>   640 <SEP> - <SEP> 3100
<tb>  740 <SEP> - <SEP> 3239
<tb>  808 <SEP> - <SEP> 3358
<tb>  1000 <SEP> 275 <SEP>   1405 <SEP> 275 <SEP> -       Aus der Tabelle ergibt sich,

   dass die     Dehn-          geschwindigk        e@it    des Stahls bei einer Bela  stung von 16     kg/mm2    nach etwa.     450''        gleich     null wird; denn nach weiteren Stunden der  Belastung ändert. sich die Gesamtdehnung  nicht mehr. Nach     1405''    Belastung bei  16     kg/mm2    wurde der Versuch abgebrochen.  Selbst bei 30     kg/mm2        Belastung    nimmt. die       Dehngesehwindigkeit    erst nach     700''    merk  liche Werte an.

   Solche Werte für die Dehn  geschwindigkeit konnten bei entsprechend  legierten     austenitischen    Stählen bislang nicht  erzielt werden.  



  Die     Nerbzähigkeitswerte    nach den ver  schiedenen Glühzeiten bei Temperaturen von  600 und 700  lassen eine nicht     nennenswerte       Verminderung erkennen. Im gemäss der Er  findung     wärmebehandelten    Zustand hat der  Stahl eine Kerbzähigkeit von 19,7     mkg/em2          (DVIVIR-Probe).    Nach den     verschiedenen     Glühzeiten ergeben sich folgende Werte:

    
EMI0003.0024     
  
    Kerbzähigkeit <SEP> in <SEP> mkg/emz
<tb>  Temp. <SEP> nach <SEP> Glühdauer <SEP> in <SEP> Std.
<tb>  100 <SEP> 500 <SEP> 1000
<tb>  600  <SEP> 18,4 <SEP> 17,9 <SEP>   700  <SEP> 14,9 <SEP> 16,9 <SEP> 16,8       Der Stahl     neigt    mithin in keiner     Weise     zu     verformungslosen    Brüchen.  



  Die     borhaltigen        austenitischen        Chrom-          Nickelstähle    der vorgeschlagenen Zusammen  setzung, nach dem Verfahren gemäss der Er  findung behandelt., sind daher hervorragend  geeignet zur Herstellung von Gegenständen,  die neben hoher     Dauerstandfestigkeit    prak  tisch keine Neigung zu     verformungslosen          Brüchen    zeigen dürfen. Am     Grundgedanken     der Erfindung wird nichts geändert, wenn  man für das Verfahren einen Stahl verwen  det, der noch bis zu 20     %    Mangan     enthält.  

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH: Verfahren zur Herstellung von Gegen ständen aus borhaltigen Stählen, die neben hoher Dauerstandfestigkeit geringe Neigung zu verformungslosen Brüchen aufweisen sol len, dadurch gekennzeichnet, dass man stabil austenitische Stähle mit 0,01- 0,50 % Kohlenstoff, 15,00 - 25,00<B>%</B> Chrom, 10,00 - 35,00 % Nickel -und 0,01- 0,30 % Bor bei Temperaturen unter 1180 C einer Warm formgebung unterwirft, von.

   1100 bis 1170 abschreckt und bei Temperaturen unter 800 C glüht. UNTERANSPRÜCHE: 1. Verfahren nach Patentanspruch, da- @durch gekennzeichnet, dass die Warmformge bung bei 1000 biss 11.00 C, die Abschreckung von 1130 bis 1150 C an und das Glühen unter 50011 C durchgeführt wird. 2.

   Verfahren nasch Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass man einen Stahl verwendet, der 0,04- 0,10 % Kohlenstoff, 16,00 -18,00 % Chrom, 12,00 - 20,00 % Nickel und 0,02 - 0,15 % Bor enhält. ,.

   Verfahren nach Patentanspruch, da- c durch gekennzeichnet, dass man einen Stahl verwendet, der noch mindestüns ein karbid- bildende,s Element in einer solchen Gesamt menge enthält., um den vorhandenen Kohlen stoff stabil abzubinden. Verfahren nach Patentansprueh und Unteranspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das karbidbildende Element Titan ist. 5.

   Verfahren nach Patentanspruch und Gnteransprueh 3, dadurch gekennzeichnet, dass das karbidbildende Element Niob ist. 6. Verfahren nach Patentanspruch und Unteranspruch 3, da-durch gekennzeichnet, dass das karbidbildende Element Tantal ist. Verfahren nach Patentanspruch und Unt.eranspiaich 3, dadurch gekennzeichnet, dass das karbidbildende Element- Zirkonium ist. B.

   Verfahren nach Patentanspruch und Unteranspruch 3, dadurch. gekennzeichnet, düss der Stahl als karbidbildende Elemente Niob und Tantal enthält. 9. Verfahren nach Patentansprueli und s Unteranspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Stahl .als karbidbildende Elemente Titan und Niob enthält. 10.

   Verfahren nach Patentanspruch und Unteranspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Stahl als karbidbildende Elemente Titan und Tantal enthält. 11. Verfahren nach Patentanspruch und Unteranspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Stahl als karbidbildende Elemente s Titan und Zirkonium enthält.

   12. Verfahren nach Patentanspruch und Unteranspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Stahl als karbidbildende Elemente Niob und Zirkonium enthält.. 13. Verfahren nach Patentansprueh und Unteransprueh 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Stahl als karbidbil.dende Elemente Tantal und Zirkonium enthält.

   1.4. Verfahren nach Patentanspruch und Unteranspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Stahl als karbidbildende Elemente Titan, Niob und Tantal enthält. 1_5. Verfahren nach Patentanspruch und Unteranspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Stahl als karbidbilden:de Elemente Titan, Niob und Zirkonium enthält. 16.

   Verfahren nach Patentanspruch und Unteransprueh 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Stahl als karbidbildende Elemente Niob, Tantal und Zirkonium enthält. 1.7. Verfahren nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, da.ss inan ehren Stall. verwendet, der noch bis zu 6 0/0 Wolfram ent hält. 18.

   Verfahren nasch Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dal) man einen Stahl verwendet, der noch bis zu 6 /o llolpbdü.n enthält. 19.

   Verfahren nach Patentanspruell. da durch gekennzeichnet, d.ass man einen Stahl verwendet, der noch bis zu 6 % Vanadin ent- hält. 20.

   Verfahren nach Pateiitansprueli, da durch gekennzeichnet, dass man einen Stahl verwendet, der bis zu 6% Silizium enthält. 21.

   Verfahren nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass inan einen Stahl verwendet, der noch insge.saint bis zu 6 % Wolfram und 14l=olpbdän enthält.

   ?\?. Verfahren nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass man einen Stahl verwendet, der noch insgesamt bis zu 6 % Wolfram und Vanadin enthält:

   23. Verfahren. nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, class man einen Stahl verwendet, der noch insgesamt bis zu 6 0/c Wolfram und Silizium enthält. 24. Verfahren nach Patentanspruch, da durch gekennzeichilet, dass man einen Stahl verwendet, der noch insgesamt bis zu 6 0/0 Molybdän und Vanadin enthält. 25.

   Verfahren nach Patentansprueh, da durch gekennzeichnet, da.ss man einen Stahl verwendet, der noch insgesamt bis zu 6 % 1-lolybdän und Silizium enthält. 26.

   Verfahren nach Patentanspruch, da dureh gekennzeichnet, dass man einen Stahl verwendet, der noch insgesamt bis zu 6 % Wolfram, Vanadin und Molybdän enthält. 27.

   Verfahren nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, da.ss man einen Stahl verwendet, der noch insgesamt bis zu 6 % Wolfram, Vanadin und Silizium enthält. 28. Verfahren nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass man einen Stahl verwendet, der noch insgesamt. bis züi 6 0/0 Molybdän, Vanadin und Silizium enthält. 29.

   Verfahren naich Patentansprueh, da- durch gekennzeichnet., da.ss man einen Stahl verwendet, der noeh insgesamt bis zu 6 % Wolfram, 1Vlolybdän, Vänadin und Silizium enthält. 30.

   Verfahren nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass man einen Stahl verwendet, der noch bis zu 30 % Kobalt ent- hält. 31. Verfahren nach Patentanspruch und Unteransprüchen 1. und 2, dadurch gekenn zeichnet., dass man einen Stahl verwendet., der noch bis zu 30<B>%</B> Kobalt enthält. 32.

   Verfahren nach Patentanspruch und Unteranspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass man einen Stahl verwendet, der noch bis zu 30 % Kobalt. enthält. 33. Verfahren nach Patentanspruch und Unteranspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass man einen Stahl verwendet, der noch bis zu 30 % Kobalt enthält. 34.

   Verfahren nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass man einen Stahl verwendet, der bis zu 20 % Mangan enthält;.