Es gibt bekannte Sorten vom austenitischen Manganochromstahl, welche eine bessere Kavitations- und Erosionsbeständigkeit aufweisen, als die klassischen Sorten von Konstruktionsstahl. Man hat schon in der letzten Zeit in der Fachliteratur Stahlsorten, welche 7. 11% Chrom (Cr) und 7. 13% Mangan (Mn), 5 - 10% Chrom (Cr) und 5 - 10% Mangan (Mn) enthalten, beschrieben.
Die bisher erreichte Kavitations- und Erosionsbeständigkeit ist bei diesen Stahlsorten kleiner als bei Kobaltlegierungen. Ein Mangel der angewendeten Kobaltlegierung ist, dass man sie nicht als Draht herstellen kann, welcher für automatische Auftragsschweissung geeignet ist und zwar wegen ihrer schwierigen Warmverfonnung und grossen Sprödigkeit.
Die erwähnten Mängel beseitigt der erfindungsgemässe austenitische Stahl, mit, in Gewichtsprozent, 0,25 - 1,0 Kohlenstoff (C), 10.0 - 20,0 Mangan (Mn), 5,0 - 13,0 Chrom (Cr), höchstens 1,0 Silicium (Si), höchstens 2,0 Molybdän (Mo), höchstens 1,0 Vanadium (V), höchstens 0,5 Nickel (Ni) höchstens 0,5 Titan (Ti), höchstens 1,5 Niob (Nb) und Tantal (Ta) und dessen Vorteil darin besteht, dass er 0,005% - 1,5% Bor (B) oder über 2,0 - 10% Wolfram (W) enthält. Die Unreirig- keiten, besonders Phosphor und Schwefel sind, innerhalb der üblichen Grenzen gehalten.
Der erfindungsgemässe Stahl erreicht infolge seiner Legierung eine höhere Kavitations- und Erosionsbeständigkeit als die erwähnten bekannten Manganchromstahlsorten und die erreichten diesbezüglichen Ergebnisse sind vergleichbar mit denen von 50%igen Kobaltlegierungen.
Der erfindungsgemässe Stahl kann für die Warmverformung zur Erzeugung vom Halbzeug und Draht verwendet werden. Diese Wirkung erreicht man durch ausgewogene Zusammensetzung der Legierungsgrundelemente Mangan und Chrom und durch Modifikation mittels eines weiteren Legierungszusatzes und zwar von Bor oder Wolfram.
In der nachstehenden Tafel ((A wird die Stahlzusammensetzung aufgeführt und zwar des erfindungsgemässen austenitischen Stahles, mit Bor oder Wolfram, der bekannten Manganchromstahlsorte mit einer erhöhten Erosionsbeständigkeit und einer Kobaltlegierung.
TAFEL A Material C Mn Si Cr Mo V Der erfindungsmässige austenitische Stahl Variation I. mit Bor 0,42 14,45 0,37 9,53 0,64 0,027 Variation II. mit Wolfram 0,35 14,8 0,32 9,8 0,63 0,03 Der bekannte Manganchromstahl 0,10 13,82 0,28 8,97 0,68 0,013 Die Kobaltlegierung 1,2 0,6 0,9 27,5 6,0 Material Ni Ti NblTa B W Co Der erfindungsmässige austenitische Stahl 0,08 0,05 0,53 0,69 - Variation I. mit Bor Variation II. mit Wolfram 0,10 0,30 0,50 - 2,75 Der bekannte Manganchromstahl 0,09' 0,04 0,55 - - - Die Kobaltlegierung 0,3 - - - 3,7 52
Die in der Tafel A angeführten Stahlsorten wurden einem Laboratoriumstest an Kavitations- und Erosionsbeständigkeit nach Parsonsmethode unterzogen. Die Ergebnisse sind in der Tafel 13 enthalten.
TAFEL B Gewichtsabgang Stahlsorte in Gramm n:.ch dem Test Der erfindungsmÅassige Stahl I. Variation mit Bor 0,0020 II. Variation mit Wolf am " )02ä Der bekannte Mang llchrc.r.stahi .
Die Kobaltlegierur 3028
Aus den Ergebnissen geht hervor, dass der erfindungsmässige austenitische Stahl eine völlig vergleichbare Kavitations- und Erosionsbeständigkeit mit der bisher höchst beständigen Kobaltlegierung aufweist.
Der erfindungsmässige Stahl ist mit Rücksicht auf die hohe Kavitations- und Erosionsbeständigkeit für die Armaturenbestandteile und für die Bestandteile der Wasserkraftmaschinen geeignet, die dieser Wirkung ausgesetzt sind; der Draht aus dem erfindungsmässigen austenitischen Stahl ermöglicht die Durchführung von Auftragsschweissung mit automatischer Methode.
PATENTANSPRUCH 1
Austentischer Stahl mit, in Gewichtsprozent, 0,25-1,0 Koh lenstoff (C), 10 - 20 Mangan (Mn), 5 - 15 Chrom (Cr), höchstens 1 Silizium (Si), höchstens 2 Molybdän (Mo), höchstens 1 Vanadium (V), höchstens 0,5 Nickel (Ni), höchstens 0,5 Titan (Ti), höchstens 1,5 Mob (Nb) und Tantal (Ta), dadurch gekennzeichnet, dass er 0,005 - 1,5 Bor oder über 2 10 Wolfram enthält.
PATENTANSPRUCH II
Verwendung des Stahles gemäss Patentanspruch I für die Warmverformung zur Erzeugung von Halbzeug und Draht.
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There are well-known types of austenitic manganochrome steel that have better cavitation and erosion resistance than the classic types of structural steel. In recent years there have been steel grades in the specialist literature which contain 7.11% chromium (Cr) and 7.13% manganese (Mn), 5 - 10% chromium (Cr) and 5 - 10% manganese (Mn), described.
The cavitation and erosion resistance achieved so far is lower with these types of steel than with cobalt alloys. A deficiency of the cobalt alloy used is that it cannot be manufactured as a wire that is suitable for automatic build-up welding because of its difficult hot foaming and great brittleness.
The aforementioned deficiencies are eliminated by the austenitic steel according to the invention with, in percent by weight, 0.25-1.0 carbon (C), 10.0-20.0 manganese (Mn), 5.0-13.0 chromium (Cr), at most 1 , 0 silicon (Si), not more than 2.0 molybdenum (Mo), not more than 1.0 vanadium (V), not more than 0.5 nickel (Ni) not more than 0.5 titanium (Ti), not more than 1.5 niobium (Nb) and tantalum (Ta) and its advantage is that it contains 0.005% - 1.5% boron (B) or over 2.0-10% tungsten (W). The impurities, especially phosphorus and sulfur, are kept within the usual limits.
As a result of its alloy, the steel according to the invention achieves a higher resistance to cavitation and erosion than the known types of manganese chromium steel mentioned, and the results achieved in this regard are comparable to those of 50% cobalt alloys.
The steel according to the invention can be used for hot forming to produce semifinished products and wire. This effect is achieved through a balanced composition of the basic alloy elements manganese and chromium and through modification by means of another alloy additive, namely boron or tungsten.
The following table ((A shows the steel composition of the austenitic steel according to the invention, with boron or tungsten, the known manganese chrome steel type with increased erosion resistance and a cobalt alloy.
TABLE A Material C Mn Si Cr Mo V The austenitic steel according to the invention variation I. with boron 0.42 14.45 0.37 9.53 0.64 0.027 variation II. With tungsten 0.35 14.8 0.32 9, 8 0.63 0.03 The well-known manganese chrome steel 0.10 13.82 0.28 8.97 0.68 0.013 The cobalt alloy 1.2 0.6 0.9 27.5 6.0 Material Ni Ti NblTa BW Co Der Austenitic steel according to the invention 0.08 0.05 0.53 0.69 - variation I. with boron variation II. with tungsten 0.10 0.30 0.50 - 2.75 The known manganese chrome steel 0.09 '0.04 0 .55 - - - The cobalt alloy 0.3 - - - 3.7 52
The steel grades listed in Table A were subjected to a laboratory test for resistance to cavitation and erosion using the Parsons method. The results are given in Table 13.
TABLE B Weight loss of steel grade in grams after the test The steel according to the invention I. Variation with boron 0.0020 II. Variation with Wolf on ") 02ä The well-known Mang llchrc.r.stahi.
The cobalt alloy 3028
The results show that the austenitic steel according to the invention has a completely comparable cavitation and erosion resistance to the cobalt alloy, which has hitherto been extremely resistant.
In view of its high resistance to cavitation and erosion, the steel according to the invention is suitable for the fittings components and for the components of the water power machines that are exposed to this effect; the wire made from the austenitic steel according to the invention enables build-up welding to be carried out using an automatic method.
PATENT CLAIM 1
Austenic steel with, in percent by weight, 0.25-1.0 carbon (C), 10 - 20 manganese (Mn), 5 - 15 chromium (Cr), at most 1 silicon (Si), at most 2 molybdenum (Mo), a maximum of 1 vanadium (V), a maximum of 0.5 nickel (Ni), a maximum of 0.5 titanium (Ti), a maximum of 1.5 mob (Nb) and tantalum (Ta), characterized in that it is 0.005 - 1.5 boron or contains over 2 10 tungsten.
PATENT CLAIM II
Use of the steel according to patent claim I for hot forming to produce semi-finished products and wire.
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