CH318247A - Austenitic steel - Google Patents

Austenitic steel

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CH318247A
CH318247A CH318247DA CH318247A CH 318247 A CH318247 A CH 318247A CH 318247D A CH318247D A CH 318247DA CH 318247 A CH318247 A CH 318247A
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CH
Switzerland
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sep
steel according
austenitic
magnetic steel
magnetic
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Inventor
Rhynas Rait John
Oliver Ward John
Harold Middleham Thomas
Original Assignee
Hadfields Limited
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • 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

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Shielding Devices Or Components To Electric Or Magnetic Fields (AREA)
  • Soft Magnetic Materials (AREA)

Description

  

  Acier     austénitique       L'invention se rapporte à la fabrication  d'aciers austénitiques non magnétiques desti  nés à être employés dans des conditions d'ef  fort élevé à la température ordinaire.  



  Les aciers     austénitiques    sont actuellement  destinés surtout à être employés lorsque sont  exigées des propriétés spéciales telles qu'une  grande résistance à la corrosion, à l'oxydation  et à l'usure, ainsi qu'aux efforts aux hautes  températures, des propriétés non magnétiques,  etc. Il existe cependant peu d'aciers     austéniti-          ques    susceptibles d'être employés dans des  conditions de grand effort à la température or  dinaire. Leur limite d'élasticité est très faible  par rapport à leur allongement final à l'essai,  et ne peut être améliorée que par déformation  plastique ou durcissement par travail.  



  Par exemple, des anneaux ou segments res  tant non magnétiques, utilisés dans l'industrie  électrique, sont faits ordinairement en un al  liage de la composition typique suivante  
EMI0001.0005     
  
    C <SEP> Si <SEP> Mn
<tb>  <I>0,5501o</I> <SEP> 0,4% <SEP> <B>8,0%</B>
<tb>  Ni <SEP> Cr
<tb>  <B>8,0%</B> <SEP> 4,0%       En vue de leur assurer un allongement à  l'essai convenable, à la température ordinaire,  ces anneaux sont durcis par une opération de    forgeage à froid effectuée dans une grande  presse hydraulique, les anneaux étant montés  sur un mandrin. Cette opération de forgeage  est un travail fastidieux demandant une grande  habileté, et très exigeant quant à l'outillage.  Les dimensions de l'anneau qui peut être traité  sont limitées par la capacité de chargement de  la presse.

   Quelles que soient l'habileté et l'ex  périence de l'opérateur, il est     difficile    d'obtenir  un durcissement uniforme. Ce dernier dés  avantage peut être surmonté jusqu'à un certain  point par les méthodes de tournage ou de per  çage de     l'anneau,    mais chacune de ces métho  des comporte l'emploi     d'un    outillage puissant  et coûteux.  



  Un durcissement par précipitation apparaît  plus commode qu'un durcissement par travail,  du fait qu'il ne présente pas de limite aux di  mensions des articles à traiter et parce que le  traitement par la chaleur par lequel il est réalisé  permet d'obtenir une plus grande uniformité  de durcissement d'un point à un autre de l'ar  ticle et     d'un    article à un autre.     Il    n'existe ce  pendant aujourd'hui pas d'alliage austénitique  qui puisse être amené, par durcissement par  précipitation, à acquérir les propriétés indi  quées à la table ci-dessous tout en conservant  son caractère non magnétique.

   Les alliages  auxquels on peut donner une limite de résis-      tance appropriée par durcissement     par    préci  pitation souffrent d'un manque de     ductilité    à  la     température    ordinaire ou d'un développe  ment de propriétés magnétiques.  



  Nous avons maintenant découvert une  classe d'alliages austénitiques non magnétiques  auxquels, par simple durcissement par préci  pitation, peut être donnée une limite d'élasticité  d'au moins 6300     kg/cm2,        tandis    qu'ils conser  vent une bonne ductilité.

   Ces alliages ont la  composition suivante  
EMI0002.0006     
  
    C <SEP> Si <SEP> Mn
<tb>  <B>0,3-0,9</B> <SEP> 0,2-2,0 <SEP> <B>0,5-20,0</B>
<tb>  Cr <SEP> Ni <SEP> V
<tb>  max. <SEP> 8,0 <SEP> max. <SEP> 12,0 <SEP> 0;5, <SEP> - <SEP> 4,0 <SEP> %       De préférence, le silicium et le vanadium       forment        ensemble        au        moins    1     %.        Ces        alliages     peuvent encore contenir un ou plusieurs des  éléments suivants et ceci jusqu'aux proportions  indiquées  
EMI0002.0014     
  
    Mo <SEP> 5 <SEP> 0/0
<tb>  W <SEP> 5 <SEP> %
<tb>  Ti <SEP> 5 <SEP> 0/0
<tb>  Nb <SEP> et/ou <SEP> Ta <SEP> 5 <SEP> 0/0 <SEP> -     
EMI0002.0015     
  
    Co 

  <SEP> 5 <SEP> 0/0
<tb>  Cu <SEP> 6 <SEP> 0/0
<tb>  A1 <SEP> 2,0 <SEP> 0/0
<tb>  N2 <SEP> <B>0,25-0/0-</B>
<tb>  B <SEP> 0,5 <SEP> 0/0
<tb>  Zr <SEP> 2,0 <SEP> %       Le' durcissement par précipitation est ef  fectué à des températures entre 300 et 9500 C  et pendant une période qui, selon la tempéra  ture choisie, donne la résistance cherchée. Le  mieux est de soumettre l'alliage d'abord à un  traitement de dissolution à une température  entre 1000 et 1300 C.    La table suivante donne des exemples ty  piques d'alliages conformes à l'invention.

   Les  propriétés de ces alliages ont été déterminées  après un traitement par la chaleur consistant  en un traitement de dissolution à 11500 C suivi  d'un refroidissement à l'air et d'un nouveau  traitement par la chaleur, pendant une période  de 6 heures à 6500 C, dans le cas des alliages       Nos    1 à 4, de 6 à 8 heures à 6000 C dans le  cas de l'alliage No 5, et à 7000 C dans le cas  de l'alliage     No@    7, suivi d'un refroidissement à  l'air.  
EMI0002.0018     
  
       En général, plus haute est la limite de ré  sistance, plus faible est la ductilité.

   Cependant,  les alliages conformes à l'invention donnent en       général        un        allongement        d'au        moins        15        %.     



  Les alliages conformes à l'invention sont  non magnétiques, ayant une perméabilité     au-          dessous    de 1,1 et en général, de l'ordre de  1,003 - 1,005. Ils peuvent être coulés ou for  gés pour former des articles possédant une  haute limite de résistance à ou près de la tem  pérature ordinaire.



  Austenitic steel The invention relates to the manufacture of non-magnetic austenitic steels for use in high stress conditions at room temperature.



  Austenitic steels are currently intended above all to be used when special properties such as high resistance to corrosion, oxidation and wear, as well as to stresses at high temperatures, non-magnetic properties, are required, etc. However, there are few austenitic steels capable of being used under conditions of great stress at normal temperature. Their elastic limit is very low compared to their final elongation under test, and can only be improved by plastic deformation or hardening by working.



  For example, non-magnetic rings or segments, used in the electrical industry, are ordinarily made into an alloy of the following typical composition:
EMI0001.0005
  
    C <SEP> If <SEP> Mn
<tb> <I> 0.5501o </I> <SEP> 0.4% <SEP> <B> 8.0% </B>
<tb> Ni <SEP> Cr
<tb> <B> 8,0% </B> <SEP> 4,0% In order to ensure a suitable elongation during the test, at ordinary temperature, these rings are hardened by a cold forging operation performed in a large hydraulic press, the rings being mounted on a mandrel. This forging operation is tedious work requiring great skill, and very demanding in terms of tooling. The dimensions of the ring that can be processed are limited by the loading capacity of the press.

   Regardless of the skill and experience of the operator, it is difficult to achieve uniform hardening. This latter disadvantage can be overcome to some extent by the methods of turning or piercing the ring, but each of these methods involves the use of powerful and expensive tools.



  Precipitation hardening appears to be more convenient than working hardening, because it presents no limit to the dimensions of the articles to be treated and because the heat treatment by which it is carried out makes it possible to obtain more high uniformity of cure from point to point of article and article to article. However, today there is no austenitic alloy which can be caused, by precipitation hardening, to acquire the properties indicated in the table below while retaining its non-magnetic character.

   Alloys which can be given an appropriate strength limit by precipitation hardening suffer from lack of ductility at room temperature or from the development of magnetic properties.



  We have now discovered a class of non-magnetic austenitic alloys which, by simple precipitation hardening, can be given a yield strength of at least 6300 kg / cm2, while retaining good ductility.

   These alloys have the following composition
EMI0002.0006
  
    C <SEP> If <SEP> Mn
<tb> <B> 0.3-0.9 </B> <SEP> 0.2-2.0 <SEP> <B> 0.5-20.0 </B>
<tb> Cr <SEP> Ni <SEP> V
<tb> max. <SEP> 8.0 <SEP> max. <SEP> 12.0 <SEP> 0; 5, <SEP> - <SEP> 4.0 <SEP>% Preferably, silicon and vanadium together form at least 1%. These alloys may also contain one or more of the following elements up to the proportions indicated
EMI0002.0014
  
    Mo <SEP> 5 <SEP> 0/0
<tb> W <SEP> 5 <SEP>%
<tb> Ti <SEP> 5 <SEP> 0/0
<tb> Nb <SEP> and / or <SEP> Ta <SEP> 5 <SEP> 0/0 <SEP> -
EMI0002.0015
  
    Co

  <SEP> 5 <SEP> 0/0
<tb> Cu <SEP> 6 <SEP> 0/0
<tb> A1 <SEP> 2.0 <SEP> 0/0
<tb> N2 <SEP> <B> 0.25-0 / 0- </B>
<tb> B <SEP> 0.5 <SEP> 0/0
<tb> Zr <SEP> 2,0 <SEP>% Precipitation hardening is carried out at temperatures between 300 and 9500 C and for a period which, depending on the temperature chosen, gives the desired resistance. It is best to first subject the alloy to a dissolution treatment at a temperature between 1000 and 1300 C. The following table gives typical examples of alloys in accordance with the invention.

   The properties of these alloys were determined after a heat treatment consisting of a dissolution treatment at 11500 C followed by air cooling and further heat treatment, for a period of 6 hours at 6500 C. C, in the case of alloys Nos 1 to 4, 6 to 8 hours at 6000 C in the case of alloy No 5, and at 7000 C in the case of alloy No @ 7, followed by cooling in the air.
EMI0002.0018
  
       In general, the higher the resistance limit, the lower the ductility.

   However, the alloys in accordance with the invention generally give an elongation of at least 15%.



  The alloys according to the invention are non-magnetic, having a permeability below 1.1 and in general, on the order of 1.003 - 1.005. They can be cast or forged to form articles having a high strength limit at or near room temperature.

 

Claims (1)

REVENDICATION Acier austénitique non magnétique, propre à acquérir, par traitement de durcissement par précipitation, une limite d'élasticité d'au moins 6300 kg/cm2, et renfermant comme consti tuants essentiels EMI0003.0011 du <SEP> carbone <SEP> de <SEP> 0,3 <SEP> à <SEP> 0,9 <SEP> 0/0 <tb> du <SEP> silicium <SEP> de <SEP> 0,2 <SEP> à <SEP> 2,0% <tb> du <SEP> manganèse <SEP> de <SEP> 0,5 <SEP> à <SEP> 20,0% <tb> du <SEP> chrome <SEP> max. <SEP> 8,0% <tb> du <SEP> nickel <SEP> max. <SEP> 12,0% <tb> et <SEP> du <SEP> vanadium <SEP> de <SEP> 0,5 <SEP> à <SEP> 4,0'% SOUS-REVENDICATIONS 1. CLAIM Austenitic non-magnetic steel capable of acquiring, by precipitation hardening treatment, an elastic limit of at least 6300 kg / cm2, and containing as essential constituents EMI0003.0011 of <SEP> carbon <SEP> from <SEP> 0.3 <SEP> to <SEP> 0.9 <SEP> 0/0 <tb> of <SEP> silicon <SEP> from <SEP> 0.2 <SEP> to <SEP> 2.0% <tb> of <SEP> manganese <SEP> from <SEP> 0.5 <SEP> to <SEP> 20.0% <tb> of <SEP> chrome <SEP> max. <SEP> 8.0% <tb> of <SEP> nickel <SEP> max. <SEP> 12.0% <tb> and <SEP> of <SEP> vanadium <SEP> from <SEP> 0.5 <SEP> to <SEP> 4.0 '% SUB-CLAIMS 1. Acier austénitique non magnétique selon la revendication, dans lequel le silicium et le vanadium forment ensemble au moins 1 %. 2. Acier austénitique non magnétique selon la revendication, contenant encore jusqu'à 5,0 % de molybdène ou de tungstène. 3. A non-magnetic austenitic steel according to claim, wherein silicon and vanadium together form at least 1%. 2. Austenitic non-magnetic steel according to claim, further containing up to 5.0% molybdenum or tungsten. 3. Acier austénitique non magnétique selon la revendication, contenant encore jusqu'à 5,0% de titane. 4. Acier austénitique non magnétique selon la revendication, contenant encore jusqu'à 5,0 % de tantale ou de niobium. 5. Acier austénitique non magnétique selon la revendication, contenant encore jusqu'à 5,0 % de cobalt. 6. Austenitic non-magnetic steel according to claim, further containing up to 5.0% titanium. 4. Austenitic non-magnetic steel according to claim, further containing up to 5.0% tantalum or niobium. 5. Austenitic non-magnetic steel according to claim, still containing up to 5.0% cobalt. 6. Acier austénitique non magnétique selon la revendication, contenant encore jusqu'à 6,0 % de cuivre. 7. Acier austénitique non magnétique selon la revendication, contenant encore jusqu'à 2,0 % d'aluminium. 8. Acier austénitique non magnétique selon la revendication, contenant encore jusqu'à 0,25 % d'azote. 9. Austenitic non-magnetic steel according to claim, further containing up to 6.0% copper. 7. Austenitic non-magnetic steel according to claim, still containing up to 2.0% aluminum. 8. Austenitic non-magnetic steel according to claim, still containing up to 0.25% nitrogen. 9. Acier austénitique non magnétique selon la revendication, contenant encore jusqu'à 0,5 % de bore. 10. Acier austénitique non magnétique selon la revendication, contenant encore jus- qu'à 2,0 % de zirconium. 11. Austenitic non-magnetic steel according to claim, further containing up to 0.5% boron. 10. A non-magnetic austenitic steel according to claim, still containing up to 2.0% zirconium. 11. Acier austénitique non magnétique selon la revendication, contenant encore jus- qu'à 2,0 % de beryllium. 12. Austenitic non-magnetic steel according to claim, still containing up to 2.0% beryllium. 12. Acier austénitique non magnétique selon la revendication, propre à acquérir, par traitement de durcissement par précipitation, une ductilité d'au moins 15 0/0, et renfermant comme constituants essentiels EMI0003.0068 du <SEP> carbone <SEP> de <SEP> 0,45 <SEP> à <SEP> 0,82% <tb> du <SEP> silicium <SEP> de <SEP> 0,31 <SEP> à <SEP> 1,8 <SEP> % <tb> du <SEP> manganèse <SEP> de <SEP> 6;6 <SEP> à <SEP> 12,5 <SEP> % <tb> du <SEP> chrome <SEP> de <SEP> 3,8 <SEP> à <SEP> 4,2 <SEP> % <tb> du <SEP> nickel <SEP> de <SEP> 6,3 <SEP> à <SEP> 12,0 <SEP> % <tb> et <SEP> du <SEP> vanadium <SEP> de <SEP> 1,29 <SEP> à <SEP> 3,25% Austenitic non-magnetic steel according to claim, capable of acquiring, by precipitation hardening treatment, a ductility of at least 15%, and comprising as essential constituents EMI0003.0068 of <SEP> carbon <SEP> from <SEP> 0.45 <SEP> to <SEP> 0.82% <tb> of <SEP> silicon <SEP> from <SEP> 0.31 <SEP> to <SEP> 1.8 <SEP>% <tb> of <SEP> manganese <SEP> of <SEP> 6; 6 <SEP> to <SEP> 12.5 <SEP>% <tb> from <SEP> chrome <SEP> from <SEP> 3.8 <SEP> to <SEP> 4.2 <SEP>% <tb> from <SEP> nickel <SEP> from <SEP> 6.3 <SEP> to <SEP> 12.0 <SEP>% <tb> and <SEP> of <SEP> vanadium <SEP> from <SEP> 1.29 <SEP> to <SEP> 3.25%
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3383203A (en) * 1962-12-19 1968-05-14 Bofors Ab Non-magnetic steels

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3383203A (en) * 1962-12-19 1968-05-14 Bofors Ab Non-magnetic steels

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