CH369481A

CH369481A - Verfahren zur Erhöhung der Kriechfestigkeit von Chromstahl

Info

Publication number: CH369481A
Application number: CH2873156A
Authority: CH
Inventors: Thomas Harris Geoffrey; Cave Child Henry
Original assignee: Birmingham Small Arms Co Ltd
Priority date: 1956-01-11
Filing date: 1956-01-11
Publication date: 1963-05-31

Description


  Verfahren zur     Erhöhung    der     Kriechfestigkeit    von Chromstahl    Chromstahl wird seit einigen Jahren in grosser  Menge als kriechfester Stahl z. B. für     Kompressor-          und    Turbinenscheiben in     Gasturbinen    verwendet. Die  normale Behandlung war bisher das Härten und An  lassen der Legierung.

   Es wurde von vielen Verarbei  tern     nachgewiesen,    dass dabei die Zusammensetzung  des Stahles wichtig ist, wenn optimale Eigenschaften  erhalten werden sollen.     Wenn    nämlich die     Zusam-          mensetzung    des Stahles so ist, dass derselbe bei der       Härtungs-    oder     Lösungsglühtemperatur    nicht gänz  lich     au.stenitisch    ist, dann entspricht die     Endstruktur     des Stahles derjenigen von .angelassenem     Martensit     mit Feldern von     Ferrit,    und wenn diese     Ferritfelde-r     ausgedehnt     sind,

      haben sie einen ungünstigen     Einfluss     auf die Kriechfestigkeit und     Duktilität    des Materials.  



  Es ist     ein    Ziel der vorliegenden Erfindung, die  Notwendigkeit einer genauen Kontrolle der Zusam  mensetzung zu vermeiden. Die     Erfindung        betrifft    des  halb ein Verfahren zur Erhöhung der Kriechfestigkeit  von Chromstahl, der bei 1000 bis 1300  C min  destens 60 0/0     Ferrit    enthält.  



  Das     Verfahren    ist dadurch gekennzeichnet, dass  der     Chromstahl,    der zur     Ermöglichung    einer Lösungs  härtung     mindestens    einen der folgenden Bestandteile,       nämlich        0,5        bis    6     %        Wolfram,        0,25        bis    6     oh,        Molyb-          dän        oder        0,

  1        bis    2     %        Vanadium,        und        zwar        in        einer            Gesamtmenge        von        wenigstens        1,5        %"        aufweist,        zwecks          Lösungshärtung    bei     einer    Temperatur im Bereiche       von    1000 bis 1300  C lösungsgeglüht und ab  geschreckt wird,

       worauf    der Stahl bei     einer    Tempera  tur im Bereiche von 20 bis 700  C verformt wird, um       die        Materialdicke        um    1     bis        10        %,        zu        verringern.     



  Die     Lösungshärtung    besteht dabei darin, dass die  erwähnten Bestandteile (Wolfram,     Molybdän,        Vana-          dium)        beim        Erhitzen    oder Lösungsglühen des Chrom  stahles in     Lösung    gehen     und        beim    Abschrecken im  Stahl gelöst bleiben.  



  Das Verformen     kann    z. B. durch     Walzen,    Prägen  oder Pressen durchgeführt werden.  



  Wenn es     erwünscht    ist, kann     zusätzlich    zur     erfin-          dungsgemässen        Lösungshärtung    eine Ausscheidungs  härtung bewirkt werden,     indem    ein Stahl verwendet  wird, der     mindestens    eines der Elemente     Niob,        Tan-          tal    oder Titan enthält, und     indem    der Stahl nach dem       Abschrecken        und    vor oder nach dem Verformen in       einem    Temperaturbereich von 500 bis 700  C ge  altert wird.  



  Ein Stahl, der bei 1000 bis 1300  C mindestens       60%        Ferrit        enthält        und        der        sich        für        die        angegebene     Behandlung durch Lösungsglühen, Abschrecken und       Verformen    eignet, kann z.

   B. folgende Bestandteile in  den     angegebenen    Bereichen enthalten:    
EMI0002.0001     
  
    Kohlenstoff <SEP> 0,05 <SEP> bis <SEP> 0,3 <SEP> %
<tb>  Mangan <SEP> 0,05 <SEP> bis <SEP> 2,0 <SEP> 0/0
<tb>  Nickel <SEP> bis <SEP> 4 <SEP> %
<tb>  Silizium <SEP> 0,05 <SEP> bis <SEP> 1,0 <SEP> 0/0
<tb>  Kobalt <SEP> bis <SEP> 4 <SEP> %
<tb>  Chrom <SEP> 9 <SEP> bis <SEP> 20 <SEP> %
<tb>  Wolfram <SEP> 0,5 <SEP> bis <SEP> 3 <SEP> 0/0
<tb>  Molybdän <SEP> 0,25 <SEP> bis <SEP> 3 <SEP> 0/0
<tb>  Vanadium <SEP> 0,1 <SEP> bis <SEP> 2 <SEP> %
<tb>  Niob <SEP> und <SEP> Tantal <SEP> bis <SEP> 2 <SEP> 0/a
<tb>  Titan <SEP> bis <SEP> 2 <SEP> %
<tb>  Stickstoff <SEP> 0,001 <SEP> bis <SEP> 0,2 <SEP> 0/0
<tb>  Bor <SEP> bis <SEP> 0,05%       Im weitem kann, wenn gewünscht, insgesamt bis       zu        0,

  5        %        irgendeines        der        stärkeren        Desoxydations-          mittel,    wie Aluminium,     Cer    oder Magnesium, vor  handen sein, dies ist aber nicht wesentlich.  



  <I>Beispiel 1</I>  Eine Legierung mit Bestandteilen innerhalb der  obigen Bereiche ist der Chromstahl  W 354 , welcher       bei        1000        bis        1300         C        mehr        als        60        %        Ferrit        enthält     und     folgende    Gehalte aufweist:

           Nb:        1,5        %,        V:        0,25        %,        N:        0,10/a,        B:        0,013        0/0,        W:10/0.          C:        0,05        0/0,        Mn:        0,8        0/0,        Si:        0,40/a,        Cr:

          13        %,        Mo:        1%,     Diese Legierung wird zwecks Lösungshärtung     bei     1200  C lösungsgeglüht     !und    in Öl abgeschreckt, wor-  
EMI0002.0050     
  
    C <SEP> % <SEP> Mn <SEP> % <SEP> Si <SEP> % <SEP> Cr <SEP> % <SEP> Mo <SEP> % <SEP> W <SEP> % <SEP> V <SEP> % <SEP> Nb <SEP> % <SEP> N <SEP> % <SEP> B <SEP> 0/0
<tb>  WEx352 <SEP> 0,05 <SEP> 0,8 <SEP> 0,3 <SEP> 13 <SEP> 1 <SEP> 1 <SEP> 0,2 <SEP> 0,5 <SEP> 0,1 <SEP> 0,01
<tb>  WEx409 <SEP> 0,05 <SEP> 0,8 <SEP> 0,3 <SEP> 13 <SEP> 2 <SEP> 2 <SEP> 0,2 <SEP> 0,5 <SEP> 0,1 <SEP> 0,01
<tb>  WEx651 <SEP> 0,05 <SEP> 0,8 <SEP> 0,3 <SEP> 13 <SEP> 2 <SEP> 2 <SEP> 0,2 <SEP> 0,25 <SEP> 0,1 <SEP> 0,

  01       Diese Legierungen werden zwecks Lösungshär  tung bei 1000 bis     1300     C lösungsgeglüht und in Luft,  Öl oder Wasser abgeschreckt, worauf man bei 20 bis  700  C     verformt,    um die Dicke um 1 bis     10,1/o,    zu ver  ringern, und den Stahl im Temperaturbereich von  500 bis 700  C altert.  



  Wenn nach dieser Ausführungsaxt die     Stähle    bei  1200  C     in    Öl abgeschreckt, während 20 Stunden bei  650  C     gealtert    und dann mit 4725     kg/cm2    bei 500  C  geprüft wurden, ergaben sich folgende Resultate:

    
EMI0002.0058     
  
    Material <SEP> % <SEP> Ferrit <SEP> bei <SEP> Dehnung
<tb>  1200 <SEP> C <SEP> nach
<tb>  100 <SEP> Stunden
<tb>  WEx352 <SEP> <B>8011/0</B> <SEP> 0,065 <SEP> %
<tb>  WEx409 <SEP> <B>950/0</B> <SEP> 0,035 <SEP> %
<tb>  WEx651 <SEP> 65 <SEP> % <SEP> 0,09611/o       Diese Elemente müssen in  einer Gesamtmenge von     wenig-          stens        1,5        %        vorhanden        sein.       auf bei 500  C warm     verformt    wird, um die Dicke       um    5     %        zu        vermindern.     



  Bei     Belastung    mit 4725     kg;cm=    bei 500  C     zeigte     die Legierung nach hundert Stunden eine Dehnung       von        0,05        %.     



  Zum Vergleich sei     angegeben,    dass     dieselbe    Legie  rung, zwecks Lösungshärtung, gleicherweise lösungs  geglüht und abgeschreckt, aber nicht warm     verformt,     sondern nur bei 500 C getempert, unter denselben       Prüfbedingungen        eine        Dehnung        von        mehr        als        1%     aufweist.  



  <I>Beispiel 11</I>  Mit folgenden Legierungen, welche ebenfalls bei       1000        bis        1300         C        mehr        als        60%        Ferrit        enthalten,     wird zusätzlich zur Lösungshärtung noch eine Aus  scheidungshärtung erreicht:

Claims

PATENTANSPRUCH Verfahren zur Erhöhung der Kriechfestigkeit von Chromstahl, der bei 1000 bis 1300 C mindestens 60 % Ferrit enthält, dadurch gekennzeichnet, dass der Chromstahl, der zur Ermöglichung einer Lösungshär tung mindestens einen der folgenden Bestandteile, nämlich 0,5 bis 6 % Wolfram, 0,

25 bis 6 0/a Molyb- dän oder 0,1 bis 211/o Vanadium, und zwar in einer Gesamtmenge von wenigstens 1,5 %, aufweist, zwecks Lösungshärtung bei einer Temperatur im Bereiche von 1000 bis 1300 C lösungsgeglüht und ab geschreckt wird, worauf der Stahl bei einer Tempera tur im Bereiche von 20 bis 700 C verformt wird,

um die Materialdicke um 1 bis 10 % zu verringern. UNTERANSPRÜCHE 1.

Verfahren nach Patentanspruch, dadurch ge- kennzeichnet, dass der Stahl ausserdem mindestens eines der Elemente Niob, Tantal oder Titan in solcher Menge enthält, dass zusätzlich zur Lösungshärtung eine Ausscheidungshärtung erreicht wird, indem der Stahl in einem Temperaturbereich von 500 bis 700 C gealtert wird. 2.

Verfahren nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass der Stahl, der bei 1000 bis 1300 C mindestens 60 % Ferrit enthält, folgende Bestandteile in den angegebenen Bereichen aufweist:

EMI0003.0012 Kohlenstoff <SEP> 0,05 <SEP> bis <SEP> 0,3 <SEP> 0/0 <tb> Mangan <SEP> 0,05 <SEP> bis <SEP> 2,0 <SEP> % <tb> Silizium <SEP> 0,05 <SEP> bis <SEP> 1 <SEP> 0/0 <tb> Nickel <SEP> bis <SEP> 4 <SEP> 0/0 <tb> Chrom <SEP> 9 <SEP> bis <SEP> 20 <SEP> 0/0 <tb> Wolfram <SEP> 0,5 <SEP> bis <SEP> 3 <SEP> 0/0 <tb> Molybdän <SEP> 0,25 <SEP> bis <SEP> 3 <SEP> 0/0 EMI0003.0013 Vanadium <SEP> 0,1 <SEP> bis <SEP> 2 <SEP> 0/a <tb> Niob <SEP> und <SEP> Tantal <SEP> 0,1 <SEP> bis <SEP> 2 <SEP> % <tb> Titan <SEP> 0,001 <SEP> bis <SEP> 2 <SEP> 0/0 <tb> Stickstoff <SEP> 0,001 <SEP> bis <SEP> 0,2 <SEP> % Bor <SEP> 0,001 <SEP> bis <SEP> 0,05% zusammen mit insgesamt 0,

001 bis 0,5 % mindestens eines der Desoxydationsmittel Aluminium, Cer oder Magnesium. 3. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch ge- kennzeichnet, dass der Stahl folgende Elemente ent- EMI0003.0030 hält:

<tb> Kohlenstoff <SEP> 0,05,91u <SEP> Wolfram <SEP> 2 <SEP> 0/0 <tb> Mangan <SEP> 0,8 <SEP> % <SEP> Vauadium <SEP> 0,2 <SEP> 0/0 <tb> Silizium <SEP> 0,3 <SEP> % <SEP> Niob <SEP> 0,25%. <tb> Chrom <SEP> 13 <SEP> '9/o. <SEP> Stickstoff <SEP> 0,1 <SEP> 0/a <tb> Molybdän <SEP> 2 <SEP> % <SEP> Bor <SEP> 0,010/0