CS199253B2 - Use of austenitic iron-chromium-nickel alloys having high silicon content,available for heat stress above 800 c - Google Patents
Use of austenitic iron-chromium-nickel alloys having high silicon content,available for heat stress above 800 c Download PDFInfo
- Publication number
- CS199253B2 CS199253B2 CS744296A CS429674A CS199253B2 CS 199253 B2 CS199253 B2 CS 199253B2 CS 744296 A CS744296 A CS 744296A CS 429674 A CS429674 A CS 429674A CS 199253 B2 CS199253 B2 CS 199253B2
- Authority
- CS
- Czechoslovakia
- Prior art keywords
- chromium
- nickel
- alloys
- silicon
- carbon
- Prior art date
Links
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 35
- 239000010703 silicon Substances 0.000 title claims abstract description 31
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 30
- 239000000788 chromium alloy Substances 0.000 title claims description 3
- BIJOYKCOMBZXAE-UHFFFAOYSA-N chromium iron nickel Chemical compound [Cr].[Fe].[Ni] BIJOYKCOMBZXAE-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims 2
- 230000008642 heat stress Effects 0.000 title 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 29
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 7
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims abstract description 4
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims abstract description 3
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 51
- 239000011651 chromium Substances 0.000 claims description 31
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 claims description 30
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 29
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 23
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 21
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 18
- 239000010955 niobium Substances 0.000 claims description 11
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims description 11
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 claims description 10
- WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L manganese(2+);methyl n-[[2-(methoxycarbonylcarbamothioylamino)phenyl]carbamothioyl]carbamate;n-[2-(sulfidocarbothioylamino)ethyl]carbamodithioate Chemical compound [Mn+2].[S-]C(=S)NCCNC([S-])=S.COC(=O)NC(=S)NC1=CC=CC=C1NC(=S)NC(=O)OC WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 7
- GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N niobium atom Chemical compound [Nb] GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 238000005255 carburizing Methods 0.000 claims description 6
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 3
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 abstract description 21
- 239000000956 alloy Substances 0.000 abstract description 21
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 15
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 16
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 16
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 9
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 9
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 8
- 229910000990 Ni alloy Inorganic materials 0.000 description 5
- -1 chromium carbides Chemical class 0.000 description 5
- VNNRSPGTAMTISX-UHFFFAOYSA-N chromium nickel Chemical compound [Cr].[Ni] VNNRSPGTAMTISX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 4
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 4
- 239000011572 manganese Substances 0.000 description 4
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 3
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 3
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 3
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 3
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 3
- 229910000851 Alloy steel Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000005275 alloying Methods 0.000 description 2
- 238000003556 assay Methods 0.000 description 2
- UFGZSIPAQKLCGR-UHFFFAOYSA-N chromium carbide Chemical compound [Cr]#C[Cr]C#[Cr] UFGZSIPAQKLCGR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 2
- 229910003470 tongbaite Inorganic materials 0.000 description 2
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000604 Ferrochrome Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910006091 NiCrSi Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000676 Si alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 1
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 1
- 230000001627 detrimental effect Effects 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 230000029142 excretion Effects 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 238000011835 investigation Methods 0.000 description 1
- 235000000396 iron Nutrition 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 230000002028 premature Effects 0.000 description 1
- 239000011819 refractory material Substances 0.000 description 1
- 230000000717 retained effect Effects 0.000 description 1
- 150000003376 silicon Chemical class 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 229910000859 α-Fe Inorganic materials 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
- C22C38/40—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Solid-Phase Diffusion Into Metallic Material Surfaces (AREA)
- Heat Treatment Of Steel (AREA)
Abstract
Description
Vynález se týká použití austenitických železo -chromoniklových slitin s vysokým obsahem křemíku, jež jsou svým složením vhodné k výrobě předmětů, jako strojových nebo konstrukčních součástí, jež musí být při vysokých teplotách odolné proti nauhličování.The invention relates to the use of high silicon austenitic iron-chromonic alloys which, by their composition, are suitable for the production of articles, such as machine or structural parts, which must be resistant to carburization at high temperatures.
Při teplotách nad 700 °C jsou obvyklé austenitické chromoniklové a slévárenské litiny v atmosféře vydávající uhlík znatelně náchylné k nauhličování.At temperatures above 700 ° C, austenitic chromium-nickel and foundry cast irons are noticeably prone to carburization in a carbon-emitting atmosphere.
Rozsah nauhličování se všeobecně zvětšuje se stoupající teplotou. Uhlík, difundující do oceli, se při překračování meze rozpustnosti vylučuje ve formě chromkarbidů, obzvláště na hranicích zrn. Tím je základní hmotě oceli odnímán chrom a její odolnost pro okysličování se zeslabuje. S přibývajícím vylučováním chromkarbidů klesá duktilita materiálu. Především při namáhání za teplotních změn, jemuž je vystavováno mnoho vysokotepelně zpracovaných konstrukčních součástí, dochází po poměrně krátkém čase používání k tvoření trhlin a tím i k vysazování těchto součástí.The extent of carburization generally increases with increasing temperature. The carbon diffusing into the steel is excreted in the form of chromium carbides when the solubility limit is exceeded, especially at the grain boundaries. This removes chromium from the steel matrix and reduces its oxidation resistance. As chromium carbide excretion increases, the ductility of the material decreases. Particularly under the stress of temperature changes to which many high-temperature treated components are exposed, after relatively short periods of use, cracks are formed and thus the components are discontinued.
Tyto procesy jsou u válcovaných a kovaných ocelí, jakož i u litých materiálů kvalitativně stejné.These processes are qualitatively the same for rolled and forged steels as well as for cast materials.
Aby se zabraňovalo předčasnému selhávání austenitických chromoniklových mate2 riálů při nasazování v nauhličující atmosféře, bylo dosud používáno materiálů s vyšším obsahem niklu, jež se odvozují z obou základních druhů složení podle hmotnosti 25 procent chrómu a 20 % niklu, resp. 35 % niklu a 20 °/o chrómu. Obsah chrómu 20 % a více zaručuje pro většinu účelů dostatečnou odolnost proti okysličování, zatímco zvýšeným obsahem niklu 20 % a více se značně zlepšuje odolnost proti nauhličování.In order to prevent premature failure of austenitic chromium-nickel materials when deployed in a carburizing atmosphere, materials having a higher nickel content, derived from both basic compositions by weight of 25 percent chromium and 20% nickel, respectively, have hitherto been used. 35% nickel and 20% chromium. A chromium content of 20% or more guarantees sufficient oxidation resistance for most purposes, while an increased nickel content of 20% or more greatly improves the carburization resistance.
Toto působení niklu spočívá v tom, že se s jeho stoupajícími podíly snižuje rozpustnost uhlíku· Tím se může vytvářet pouze nepatrná krajová koncentrace uhlíku. Aby však mohl uhlík difundovat z kraje dovnitř materiálu, musí být koncentrační spád mezi krajem a vnitřkem materiálu. Jestliže je tento koncentrační spád malý, jako u materiálů s vyšším obsahem niklu, je difúzní rychlost nepatrná a tím i nauhličování přiměřeně pomalé.This action of nickel results in a decrease in the solubility of carbon with increasing proportions. Thus, only a marginal carbon concentration can be generated. However, in order for the carbon to diffuse from the edge into the material, there must be a concentration gradient between the edge and the interior of the material. If this concentration gradient is small, as with materials with a higher nickel content, the diffusion rate is low and hence the carburization is reasonably slow.
Odolnost proti nauhličování u žáruvzdorných. ocelí s vysokým obsahem niklu se tedy zákládá na tom, že nikl snižuje rozpustnost uhlíku, nebo, což je souznačné, zvyšuje aktivitu uhlíku. Logicky by tedy imusely všechny legující prvky, jež jsou účinné stejným způsobem, zvyšovat také odolnost pro199253 ti nauhličování. Toto se týká především křemíku, jak je to již v zásadě známo.Carburisation resistance of refractory materials. Thus, high nickel steels are based on the fact that nickel decreases the solubility of carbon or, as a result, increases the activity of carbon. Logically, therefore, all alloying elements that are effective in the same way would also increase the resistance to carburization. This applies in particular to silicon, as is already known in principle.
Dnes obvyklé žáruvzdorné válcované a kované oceli a žárudovzdorné slévárenské slitiny mají zvýšený obsah křemíku, jenž však nepřesahuje 2,5 % hmot. Tyto přísady křemíku slouží především к zlepšování odolnosti proti okysličování a jsou také к tomuto účelu opatřovány.The conventional heat-resistant rolled and forged steels and refractory cast alloys of today have an increased silicon content, but not exceeding 2.5% by weight. These silicon additives serve primarily to improve the oxidation resistance and are also provided for this purpose.
Austenitické chromoniklové slitiny s vyšším obsahem křemíku, například asi 4 % hmot, měly dosud význam pouze jako materiál odolný proti kyselinám.Austenitic chromonic nickel alloys with a higher silicon content, for example about 4 wt.
Průzkumy, o nichž je dále v stručném výtahu referováno, měl být objasněn účinek obsahu křemíku do 6 % na odolnost proti okysličování a pro praktické účely zároveň velmi důležité chování při zkřehnutí austenitických chromoniklových ocelí. Přitom byly přibírány materiály v rozsahu dále uváděných složení v hmotnostních procentech.Surveys referred to in the brief report were intended to elucidate the effect of up to 6% silicon content on oxidation resistance and, for practical purposes, the very important embrittlement behavior of austenitic chromium-nickel steels. In this case, the materials in the range of the following percentages were weighted.
i.and.
2.2.
0,01—0,40 % C 0,20—6,00 % Si max. 2,00 % Mn oo 18,00 % Cr oo 15,0 % Ni 0,03—0,30 % N 0,00—3,00 % Nb0.01-0.40% C 0.20-6.00% Si max 2.00% Mn oo 18.00% Cr oo 15.0% Ni 0.03—0.30% N 0.00— 3.00% Nb
3.3.
0,01—0,25 °/o C 0,20—6,00 % Si max. 2,00 % Mn ^22,00 % Cr oo 25,00 % Ni0.01-0.25 ° / o C 0.20-6.00% Si max 2.00% Mn ^ 22.00% Cr oo 25.00% Ni
0,03—0,30 % NN, 0.03-0.30
0,00—3,00 % Nb0.00—3.00% Nb
Ocel č.Steel no.
0,01—0,40' % C0.01-0.40% C
0,20—6,00 % Si max· 2,00 % Mn oo 20,00 % Cr oo 20,00 % Ni 0,03—0,30 % N0.20—6.00% Si max · 2.00% Mn oo 20.00% Cr oo 20.00% Ni 0.03—0.30% N
0,00-3,00 % Nb i % hmotnostní0.00-3.00% Nb i% w / w
Tyto tři materiálové skupiny se vyznačují vždy stálým obsahem chrómu a niklu, v hmotnostních procentech, tedy 18 % Cr a 15 % Ni, 20 % Cr a 20 % Ni, 22 % Cr a 25 procent Ni.These three material groups are always characterized by a constant chromium and nickel content, in percent by weight, i.e. 18% Cr and 15% Ni, 20% Cr and 20% Ni, 22% Cr and 25% Ni.
V rámci každé materiálové skupiny byl nyní obměňován obsah křemíku, ale také uhlíku, dusíku a niobu v uvedených mezích.Within each material group, the content of silicon, but also of carbon, nitrogen and niobium was now varied within these limits.
Z výsledků pokusů lze celkem vzato vyvozovat, že:Taken together, the results of the experiments suggest that:
1. při jinak konstantním rozboru známým způsobem se zvyšováním obsahu uhlíku, dusíku a niobu stoupá mez průtažnosti za tepla, jež je však také zvyšována spolupřibíráním obsahu křemíku,1. in an otherwise constant assay in a known manner with increasing carbon, nitrogen and niobium content, the hot yield limit increases, but is also increased by the co-acquisition of the silicon content,
2. při jinak konstantním rozboru nemají uhlík, dusík a niob vliv na odolnost proti okysličování, jež se však u všech materiálových skupin mžikově zlepšuje přísadami více než 2,5 °/o křemíku, a že2. In an otherwise constant assay, carbon, nitrogen and niobium do not affect the oxidation resistance, which is however instantly improved by additives of more than 2,5 ° / o silicon for all material groups, and that
3. oproti všeobecnému pojetí je zvyšováním obsahu křemíku při zachování austenitického základního složení slaběji podporováno vysokoteplotní zkřehnutí než zvyšováním obsahu chrómu třeba ve stejné míře.3. Contrary to the general concept, increasing the silicon content while maintaining an austenitic base composition is less conducive to high-temperature embrittlement than by increasing the chromium content equally.
Jako příklad mžikového zlepšení, jehož se dosahuje obsahy křemíku nad 2,5 % hmot, a zejména 3 % hmot, jsou dále reprodukovány výsledky průzkumů u sedmi ocelí z materiálové skupiny s obsahem asi 18 % hmot, chrómu a 15 % hmot, niobu, od nichž byly kruhové vzorky o průměru 8 mm odleženy v atmosféře kysličníku uhelnatého při teplotě 1050 °C až po dobu 8 týdnů. К posuzování odolnosti proti nauhličování byly přibrány celkové obsahy uhlíku ve vzorcích podle různých dob odležení.As an example of the instantaneous improvement, which achieves silicon contents above 2.5 wt.%, And in particular 3 wt.%, The results of surveys of seven steels of the material group containing about 18 wt.%, Chromium and 15 wt. of which 8 mm in diameter were suspended in a carbon monoxide atmosphere at 1050 ° C for up to 8 weeks. To assess the carburization resistance, the total carbon contents of the samples were added according to different residence times.
Výsledky těchto průzkumů ukazuje tato tabulka:The results of these surveys are shown in the following table:
Celkový obsah uhlíku v % hmotnostních po týdnechTotal carbon content in% by weight after weeks
6 86 8
Složení podle hmotnosti ocelí č. 1 až 7 byla jednotlivě tato:The compositions by weight of steels 1 to 7 were individually as follows:
Jak ukazují výsledky pokusů s nauhličováním, dostavuje se již v prvních dvou týdnech podle obsahu křemíku více nebo méně silné nauhličování, jež dalším odležením jen ještě přibývá. U slitin č. 4 až 7 doporučovaných podle tohoto vynálezu je však zachycování uhlíku přirovnáním silně brzděno.As the results of the carburization experiments show, more or less strong carburization occurs in the first two weeks, depending on the silicon content, which only increases with further decay. For alloys 4 to 7 recommended according to the invention, however, carbon capture is strongly inhibited by comparison.
Výše uvedené nedostatky odstraňuje použití austenitických železo-chromoniklových slitin s vysokým obsahem křemíku o složení podle hmotnosti 0,01 až 0,40 % uhlíku, přes 2,5 až 6,0 % křemíku, max. 2,0 % manganu, 15,0 až 22,0 % chrómu, 12,0 až 25,0 proč, niklu, max. 0,3 % dusíku, max. 3,0; % niobu, zbytku železa a nevyhnutelných nečistot к výrobě strojových a konstrukčních součástí, jež jsou opatřovány к používání v teplotním rozsahu nad 800 °C, zejména nad 850 °C, v atmosféře způsobující nauhličování.The aforementioned drawbacks are eliminated by the use of austenitic iron-chromonic nickel alloys having a high silicon content of 0.01 to 0.40% by weight of carbon, over 2.5 to 6.0% of silicon, max. 2.0% of manganese, 15.0 up to 22.0% chromium, 12.0 to 25.0 why, nickel, max. 0.3% nitrogen, max. 3.0; % niobium, iron residue and unavoidable impurities for the manufacture of machinery and components provided for use in a temperature range above 800 ° C, in particular above 850 ° C, in a carburizing atmosphere.
Objev nové vlastnosti použití austenitických železochromniklových slitin s vysokým obsahem křemíku spočívá v , tom, že uvedené slitiny jsou odolné proti nauhličování v teplotním rozsahu nad 800 °C.The discovery of a new feature of the use of high silicon austenitic ferro-chromium alloys is that said alloys are resistant to carburization over a temperature range above 800 ° C.
Zejména činí obsah uhlíku ve slitinách doporučovaných podle tohoto vynálezu maximálně 0,25 %. Vyšší obsahy uhlíku bývají mnohdy zajímavé u formovaných odlitků. Jako při obvyklém austenitickém lití chromoniklové oceli je účelné při používání slitin doporučovaných podle tohoto vynálezu slaďovat podíly legovacích přísad tak, aby složení obsahovalo něco deltaferritu — maximálně 10 % — к zabraňování tvoření trhlin za tepla. Tímto použitím je nevyhnutelná přeměna ferritu v křehkou sigmafázi bez škodlivého účinku na chování odlitků při používání.In particular, the carbon content of the alloys recommended according to the invention is at most 0.25%. Higher carbon contents are often of interest in molded castings. As with conventional austenitic chromium-nickel steel casting, it is expedient when using the alloys recommended according to the present invention to align the proportions of alloying additives so that the composition contains something of deltaferrite - maximum 10% - to prevent hot cracking. By using this, it is inevitable to convert ferrite into a brittle sigmaphase without having a detrimental effect on the behavior of the castings in use.
U válcovaných a kovaných ocelí je naproti tomu účelné postupovat se zcela austenitickými slitinami·In the case of rolled and forged steels, on the other hand, it is advisable to use entirely austenitic alloys.
Avšak i při zcela austenitickém složení je třeba počítat se stoupajícími obsahy křemíku také s určitým zvyšováním sklonu ke zkřehnutí. Dlouhodobá tepelná zpracování na předem obrobených tyčích pro rázovou zkoušku vrubovou ukazovala, že je tu oblast zkřehnutí při teplotě 750°C, jež se rozprostírá až asi do 850 °C. Nad touto teplotou již ke zkřehnutí nedochází.However, even with a completely austenitic composition, increasing silicon contents should also be expected with some tendency to become brittle. Long-term heat treatments on pre-machined notch impact bars showed that there is an embrittlement region at 750 ° C that extends up to about 850 ° C. Above this temperature, embrittlement no longer occurs.
Poněvadž oblast použití slitin doporučovaných podle tohoto vynálezu spočívá v prvé řadě ve vysokoteplotním rozsahu, tedy nad 850 °C, nezpůsobuje s 850 °C vzhůru vymezený rozsah zkřehnutí omezování možnosti použití. Ke zkřehnutí při teplotě dochází nadto teprve po výdržích po dobu několika stovek hodin, takže ani potom tu není nebezpečí zkřehnutí, jestliže jsou konstrukční součásti pozvolna ohřívány nebo ochlazovány.Since the field of application of the alloys recommended according to the invention is primarily in the high temperature range, i.e. above 850 ° C, with the 850 ° C upward range the embrittlement range does not limit the possibility of use. In addition, embrittlement at temperature occurs only after holding for several hundred hours, so that even then there is no risk of embrittlement if the components are slowly heated or cooled.
Ve srovnání s tím vykazuje známá žáruvzdorná ocel X 15 CrNiSi 25 20 s obsahem asi 25 % hmot, chrómu oblast zkřehnutí, jež se rozprostírá až asi do 1000 °C, čímž je hmotnost použití této oceli značně omezena.In comparison, the known refractory steel X 15 CrNiSi 25 20, containing about 25% by weight, has a chromium region of embrittlement which extends up to about 1000 ° C, whereby the weight of this steel is greatly reduced.
Srovnávací pokusy s takovou ocelí s obsahem 0,18 o/o uhíku, 2,25 θ/ο křemíku, 1,85 proč, manganu, 25,3 °/o chrómu, 20,63 % niklu a ocelí X 12 NiCrSi 36 16 s obsahem 0,12 % uhlíku, 1,95 % křemíku, 0,96 % manganu, 16,4 % chrómu, 36,2 % niklu, přičemž uváděná procenta jsou hmotnostní, ukazovaly, že slitiny č. 4 až 7 doporučované podle tohoto vynálezu, tedy slitiny s obsa^ hem 3,8 θ/ο hmot, křemíku a více, vykazují přes porovnáním nepatrné obsahy niklu právě tak dobrou odolnost proti nauhličování jako typ normované oceli.Comparative experiments with such steel containing 0.18 o / o carbon, 2.25 θ / ο silicon, 1.85 why, manganese, 25.3 ° / o chromium, 20.63% nickel and X 12 NiCrSi steels 36 16 containing 0.12% carbon, 1.95% silicon, 0.96% manganese, 16.4% chromium, 36.2% nickel, the percentages being by weight, showed that alloys 4 to 7 recommended according to this of the invention, i.e. alloys having a content of 3.8% by weight, silicon and more, show, by comparison, low nickel contents as good as carburizing resistance as a standard steel.
Aby se nyní na jedné straně dosahovalo účinné odolnosti proti nauhličování a na druhé straně se co možná zužovala oblast zkřehnutí, nalézá se přednostní obsah křemíku ve slitinách doporučovaných podle tohoto vynálezu mezi 3,5 až 5 % hmot. Při tomto obsahu křemíku se volí obsah chrómu účelně mezi 17 až 20 % hmot· a obsah niklu mezi 14 až 18 % hmot. Tyto obsahy niklu jsou dostatečné к tomu, aby zaručovaly austenitická složení. Jestliže je požadována zvýšená odolnost proti vyšším teplotám, je přísada dusíku do 0,28 hmot, povšechně dostatečná. Také příměsí niobu — účelně mezi 1 až 2 % hmot. —- může být odolnost proti vyšším teplotám pro většinu účelů dostatečným způsobem zvyšována.In order to achieve effective carburization resistance on the one hand, and on the other hand to reduce the embrittlement region as much as possible, the preferred silicon content in the alloys recommended according to the invention is between 3.5 and 5% by weight. With this silicon content, the chromium content is suitably chosen between 17 and 20% by weight and the nickel content between 14 and 18% by weight. These nickel contents are sufficient to guarantee austenitic compositions. If an increased resistance to higher temperatures is desired, the addition of nitrogen up to 0.28 masses is generally sufficient. Also, niobium admixture - suitably between 1 and 2 wt. —- the resistance to high temperatures can be sufficiently increased for most purposes.
Podle vynálezu doporučované ocelové slitiny se složením uváděným v hmotnostních procentech:Steel alloys recommended according to the invention with a composition in percent by weight:
1. 0,035 % uhlíku, 4,2 % křemíku, 1,20' % manganu, 18,3 % chrómu, 15,4 θ/ο niklu a 0,045 % dusíku,1. 0.035% carbon, 4.2% silicon, 1.20% manganese, 18.3% chromium, 15.4% / nickel and 0.045% nitrogen,
2. 0,12 % uhlíku, 3,9 % křemíku, 0,87 % manganu, 17,9 % chrómu, 14,8 % niklu a 0,18 % dusíku,2. 0,12% carbon, 3,9% silicon, 0,87% manganese, 17,9% chromium, 14,8% nickel and 0,18% nitrogen,
3. 0,029 % uhlíku, 5,20 % křemíku, 1,23 procent manganu, 18,9 % chrómu, 15,6 % niklu, 0,037 % dusíku a 2,00 % niobu, se zbytkem ve všech případech železa a nevyhnutelných nečistot, byly vyzkoušeny v plynových cementačních zařízeních automobilového průmyslu. V takových zařízeních je zapotřebí ve velkých množstvích žíhacích nístějí, žhavicích roštů a retort. Takové součásti jsou vyráběny převážně z materiálu s obsahem asi 35 % hmot, niklu a 20 % hmot, chrómu· Pracovní teplota v takových zařízeních bývá všeobecně mezi 900 a 950 °C; uhlíkový potenciál způsobovaný snadno rozložitelnými organickými látkami bývá většinou mezi 1,2 až 1,5 % hmot. Jde tedy o velmi silně nauhličující atmosféru.3. 0,029% carbon, 5,20% silicon, 1,23% manganese, 18,9% chromium, 15,6% nickel, 0,037% nitrogen and 2,00% niobium, with the remainder in all cases of iron and unavoidable impurities, have been tested in gas cementing plants of the automotive industry. In such devices, large amounts of annealing hearths, glow gratings and retorts are required. Such components are predominantly made of a material with a content of about 35% by weight, nickel and 20% by weight, chromium. the carbon potential caused by easily decomposable organic substances is usually between 1.2 and 1.5 wt. It is therefore a very carburizing atmosphere.
К vyzkoušení bylo použito žíhacích nístějí a žhavicích roštů z ocelových slitin 1, 2, 3 ve srovnání se součástmi z dosud používané slitiny s obsahem asi 35 % hmot, niklu a asi 20, θ/ο hmot, chrómu a ukazovaly při nejmenším právě tak dobré chování jako konstrukční součásti z této známé slitiny. Ve Většině případů souběžných nasazení se dokonce ukázalo, že slitiny doporučované podle tohoto vynálezu vydržely porovnáním třikrát tak dlouhou trvanlivost až do vznikání prvních trhlin. Z dodatečných průzkumů vyplynulo, že konečný obsah uhlíku ve známé slitině s velkým obsahem niklu byl poněkud vyšší než ve slitinách s vysokým obsahem křemíku, doporučovaných podle tohoto vynálezu.Annealing hearths and heating gratings of steel alloys 1, 2, 3 were used for testing compared to the alloy parts used so far containing about 35% by weight, nickel and about 20, θ / ο by weight, chromium and showed at least just as good behavior as components of this known alloy. In most cases of concurrent deployments, it has even been shown that the alloys recommended according to the present invention have survived three times as long as the cracks are formed by comparison. Additional investigations have shown that the final carbon content of the known high nickel alloy was somewhat higher than the high silicon alloys recommended in the present invention.
U slitiny s vysokým obsahem niklu klesá během nauhličování porovnáním silněji také odolnost proti okysličování. Tento úbytek se vysvětluje tím, že nauhličováním je chrom vázán ve formě chromkarbidů a není již tedy к dispozici pro odpor proti okysličování. U slitin s vysokým obsahem křemíku zůstává však křemík v plné výši zachován v maitici, takže i při určitém úbytku chrómu vylučováním chromkarbidů je odolnost proti okysličování přítomností vysokého podílu keřmíku v matici dalekosáhle zachována. U známých slitin s vysokým obsahem niklu dochází s přibývajícím nauhličováním к zesílenému okysličování hranic zrn, jež ve spojení s křehkými chromkarbidy podporuje tvoření trhlin.For a high nickel alloy, the oxidation resistance also decreases more strongly during carburization. This loss is explained by the fact that by carburizing chromium is bound in the form of chromium carbides and is therefore no longer available for resistance to oxidation. However, in alloys with a high silicon content, silicon is fully retained in maitica, so that even with a certain loss of chromium by chromium carbide depletion, the oxidation resistance by the presence of a high proportion of silicon in the matrix is largely maintained. In the known high-nickel alloys, with increasing carburization, increased grain boundary oxidation occurs, which in conjunction with brittle chromium carbides promotes the formation of cracks.
Jestliže žíhací nístěje a žhavicí rošty, jak je tomu při provozu tavby, nejsou vystavovány zvláštnímu mechanickému namáhání, je odolnost vyzkoušené slitiny 1 proti vyšším teplotám beze všeho postačující.If the annealing hearths and heating grates, as in melting operation, are not subjected to special mechanical stresses, the resistance of the tested alloy 1 to higher temperatures is in all cases sufficient.
U novějších, nepřetržitě pracujících zařízení jsou žhavicí rošty vybavené žíhaným materiálem po narážce přepravovány zařízením. Při takovém normálním namáhání je zapotřebí porovnáním větší odolnosti proti vyšším teplotám. U žhavicích roštů ze slitiny 1 vznikly během doby lehké deformace. Naproti tomu u roštů ze slitin 2 a 3 к nim nedošlo·In the newer, continuously operating devices, the heating grates equipped with the annealed material are transported by the device after collision. Under such normal stress, it is necessary to compare greater resistance to higher temperatures. In the case of the alloy gratings 1, they were slightly deformed during the time. On the other hand, grids of alloys 2 and 3 did not
Zkušební odřezek trubky ze slitiny 1 byl nadto nasazen к vyzkoušení v benzinovém krakovacím zařízení, kde se používá pro krakované trubky hlavně materiálu s obsahem 25 % hmot, chrómu a 20 % hmot, niklu. Provozní iteplota tu je asi kolem 950 °C. Tento odřezek trubky vykazoval po dvanáctiměsíčním nasazení bezvadné chování.In addition, the test piece of alloy 1 tube was deployed for testing in a gasoline cracker, where 25% by weight of chromium and 20% by weight of nickel are mainly used for cracked tubes. The operating temperature is around 950 ° C. This tube cut showed perfect behavior after 12 months of use.
Claims (2)
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE2331098A DE2331098C3 (en) | 1973-06-19 | 1973-06-19 | Use of fully austenitic iron-chromium-nickel alloys with a high silicon content for stresses at temperatures above 800 degrees C in a carburizing atmosphere |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CS199253B2 true CS199253B2 (en) | 1980-07-31 |
Family
ID=5884404
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CS744296A CS199253B2 (en) | 1973-06-19 | 1974-06-18 | Use of austenitic iron-chromium-nickel alloys having high silicon content,available for heat stress above 800 c |
Country Status (14)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5027714A (en) |
| AT (1) | AT340979B (en) |
| AU (1) | AU7009974A (en) |
| BE (1) | BE816362A (en) |
| CH (1) | CH611936A5 (en) |
| CS (1) | CS199253B2 (en) |
| DD (1) | DD114100A5 (en) |
| DE (1) | DE2331098C3 (en) |
| FR (1) | FR2234377B1 (en) |
| GB (1) | GB1468194A (en) |
| IT (1) | IT1016067B (en) |
| LU (1) | LU70239A1 (en) |
| NO (1) | NO133902C (en) |
| ZA (1) | ZA743797B (en) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CA1181569A (en) * | 1982-06-11 | 1985-01-29 | Frank Smith | Apparatus and process |
| FR2728271A1 (en) * | 1994-12-20 | 1996-06-21 | Inst Francais Du Petrole | ANTI-COKAGE STEEL |
-
1973
- 1973-06-19 DE DE2331098A patent/DE2331098C3/en not_active Expired
-
1974
- 1974-05-30 CH CH746074A patent/CH611936A5/en not_active IP Right Cessation
- 1974-06-04 LU LU70239A patent/LU70239A1/xx unknown
- 1974-06-12 AT AT485774A patent/AT340979B/en active
- 1974-06-13 JP JP49066599A patent/JPS5027714A/ja active Pending
- 1974-06-13 FR FR7420473A patent/FR2234377B1/fr not_active Expired
- 1974-06-13 AU AU70099/74A patent/AU7009974A/en not_active Expired
- 1974-06-14 ZA ZA00743797A patent/ZA743797B/en unknown
- 1974-06-14 DD DD179175A patent/DD114100A5/xx unknown
- 1974-06-14 BE BE145447A patent/BE816362A/en not_active IP Right Cessation
- 1974-06-17 NO NO742199A patent/NO133902C/no unknown
- 1974-06-18 CS CS744296A patent/CS199253B2/en unknown
- 1974-06-18 IT IT51583/74A patent/IT1016067B/en active
- 1974-06-19 GB GB2721774A patent/GB1468194A/en not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FR2234377A1 (en) | 1975-01-17 |
| GB1468194A (en) | 1977-03-23 |
| ZA743797B (en) | 1975-06-25 |
| AU7009974A (en) | 1975-12-18 |
| DE2331098A1 (en) | 1975-01-16 |
| FR2234377B1 (en) | 1980-11-07 |
| NO133902C (en) | 1976-07-14 |
| CH611936A5 (en) | 1979-06-29 |
| AT340979B (en) | 1978-01-10 |
| NO133902B (en) | 1976-04-05 |
| BE816362A (en) | 1974-09-30 |
| JPS5027714A (en) | 1975-03-22 |
| IT1016067B (en) | 1977-05-30 |
| DD114100A5 (en) | 1975-07-12 |
| LU70239A1 (en) | 1974-10-17 |
| DE2331098B2 (en) | 1975-07-10 |
| DE2331098C3 (en) | 1980-02-07 |
| ATA485774A (en) | 1977-05-15 |
| NO742199L (en) | 1975-01-13 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| SU715035A3 (en) | Heat-resistant alloy | |
| JP2719892B2 (en) | Surface carburized stainless steel alloy for high temperature, product made therefrom, and method of manufacturing the same | |
| US2572191A (en) | Alloy steel having high strength at elevated temperature | |
| US3758294A (en) | Rburization refractory iron base alloy resistant to high temperatures and to reca | |
| US3154412A (en) | Heat-resistant high-strength stainless steel | |
| US3251682A (en) | Low-alloy tough steel | |
| US2990275A (en) | Hardenable stainless steel alloys | |
| JPS6311423B2 (en) | ||
| US20070044872A1 (en) | Precipitation-strengthened nickel-iron-chromium alloy and process therefor | |
| US2158651A (en) | Steel | |
| CS199253B2 (en) | Use of austenitic iron-chromium-nickel alloys having high silicon content,available for heat stress above 800 c | |
| US2826496A (en) | Alloy steel | |
| CS203916B2 (en) | Austentic ferrous-chrom-nickel steels with high centent of silicon for the stress at temperature over 800 degree c | |
| US2602028A (en) | Austenitic steels | |
| JP6365963B2 (en) | Martensitic stainless steel for fuel injection member and fuel injection member using the same | |
| US2799577A (en) | Age hardening austenitic steel | |
| CA1043591A (en) | Precipitation hardenable stainless steel | |
| RU2350674C1 (en) | Heat-resistant alloy | |
| RU2352680C1 (en) | Ferrite corrosion-resistant steel | |
| US3674468A (en) | High-strength silicon steel | |
| JP4026228B2 (en) | Martensitic heat resistant steel | |
| CZ282856B6 (en) | Alloy based on nickel, resistant to high temperatures and the use thereof | |
| US3260594A (en) | High temperature alloys | |
| US2534190A (en) | Heat-resistant steel alloy | |
| JP7499691B2 (en) | Bolt steel and bolts |