CS199254B2 - Austenitic iron-chromium-nickel alloys having high silicon content,available for heat stress above 400 centigrad - Google Patents

Austenitic iron-chromium-nickel alloys having high silicon content,available for heat stress above 400 centigrad Download PDF

Info

Publication number
CS199254B2
CS199254B2 CS744297A CS429774A CS199254B2 CS 199254 B2 CS199254 B2 CS 199254B2 CS 744297 A CS744297 A CS 744297A CS 429774 A CS429774 A CS 429774A CS 199254 B2 CS199254 B2 CS 199254B2
Authority
CS
Czechoslovakia
Prior art keywords
chromium
tubes
weight
nickel
nitrogen
Prior art date
Application number
CS744297A
Other languages
English (en)
Inventor
Anton Baeumel
Original Assignee
Boehler & Co Ag Geb
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Boehler & Co Ag Geb filed Critical Boehler & Co Ag Geb
Publication of CS199254B2 publication Critical patent/CS199254B2/cs

Links

Classifications

    • 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

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)
  • Treatment Of Steel In Its Molten State (AREA)

Description

Vynález -se týká použití austenitických železo-chromoniklových slitin s vysokým· obsahem křemíku, které jsou svým složením vhodné k výrobě konstrukčních . a strojových součástí, jež mají být při zvýšeních teplotách odolné proti· zdusičňování.
Obvyklé austenitické chromoniklové oceli a . -slévárenské litiny jsou při teplotách. nad asi 40Q°C v mnohých atmosférách obsahujících dusík, například v atmosféře čpavkového štěpeného plynu, znatelně náchylné k zdusičňování.. Také při výrobě kyseliny melaminové se například odštěpuje dusík, čímž dochází k zdusičňování součástí zařízení· Rozsah. zachycování dusíku se - všeobecně zvětšuje se stoupající teplotou. Může docházet k vytváření stále rostoucí vrstvy nitriduna povrchu,. ale mohou být také, především při . - vyšších- teplotách, vylučovány hrubé chromnitridy na hranicích zrn a v jejich vnitřku. S přibývajícím množstvím vylučovaných křehkých chromnitridů zmenšuje se odolnost základní hmoty proti okysličování kvůli s tím spojenému odnímání chrómu a kromě toho i duktilita materiálu. Především při namáhání za teplotních změn dochází po ’ poměrně krátkých. pracovních dobách k tvoření -. trhlin a k vysazování konstrukčních součásti.
Aby -se zabraňovalo předčasnému selhá2 vání austenitických chromoniklovýeh ocelí v atmosférách -způsobujících - zdusičňování, byly přibírány materiály -s vyšším obsahem niklu, zejména takové podle- obou základních druhů s obsahem 25- % chrómu - a 20 procent niklu, jakož i s obsahem 35 -% niklu a 20 % chrómu, jež mají také zároveň vysoké obsahy křemíku, až asi do 2,5 %, přičemž uváděná procenta jsou hmotnostní.
Austenitických chromoniklovýeh ocelí - s ještě vyššími obsahy křemíku, např. asi- 4 proč, hmotnostní, bylo- použito s úspěchem jako materiálů odolných proti - kyselinám, nebyly však přibírány pro namáhání při zvýšených teplotách nad asi 400 °C. - Příčinoutoho byla obava, že nadměrně vysoké obsahy křemíku povedou k neúnosným zkřehnutím za tepla.
Zkoumání takových materiálů s obsahem křemíku do 6 % hmotnostních- se zřetelemna odolnost proti zdusičnění a se zřetelem na chování při zkřehnutí přinesla však překvapující výsledky. Současně byl pozorovánvliv legovacíeh opatření na mez - průtažnosti za tepla, jenž je pro namáhání -při zvýšených teplotách .přirozeně- zajímavý. -Prováděné - průzkumy se vztahovaly na dále- uváděné materiálové skupiny, přičemž- uváděná procenta jsou hmotnostní:
1. · л ' ·..
0.011-0,40 % C 0,20—6,00 % Si max. 2,00 % Mn ~ 18,00 % Cr ~ 15,00' % Ni 0,03—0,30 % 'N 0,0—3,00 ' % Nb
30,01—0,40 % C 0,20—6,00' % Si max. 2,00: % Μη ~ 22,00 % Cr ~ 25,00 % Ni 0,03—0,30 % N 0,0—3,00 % Nb
Podle toho se si
2.
0,01—0,40 ' % C 0,20—6,00 % Si max. 2,00· % Mn ~ 2000 % Cit ~ 20,00 · «/o Ni 0,03—0,30 % N 0,0—3,00 % Nb základem pro zkoumání tři různé obsahy chrómu a niklu, v množství podle hmotnosti a to 18 % chrómu a 15 °/o niklu, 20 % chrómu a 20 % niklu, 22 % chrómu a 25 % niklu. V rámci těchto materiálových skupin byly obsahy uhlíku, dusíku a niobu obměňovány se zřetelem na mez průtažnosti za tepla, resp. na odolnost proti vysokým teplotám, a obsahy křemíku především se zřetelem na odolnost proti zdusičňování v udávaných mezích. Výsledky těchto průzkumů mohou být shrnuty takto:
1. Při jinak konstantním rozboru stoupá známým· způsobem s přibýváním obsahu uhlíku, dusíku a niobu mez průtažnosti za tepla a odolnost proti vysokým teplotám, jež se však zvyšují i přibýváním obsahu křemíku.
2. Při · jinak konstantním · rozboru nemají uhlík, dusík a niob v rámci zkoumaných oblastí koncentrace znatelný vliv na odolnost proti •zdusičňování, jež se však může u obsahů · křemíku nad 2,5 o/o hmot., zejména od 3,0 % · hmot, mžikově zvyšovat.
3. Proti dosavadním obavám· se zvyšováním obsahu křemíku zkřehnutí za vysokých teplot zhoršuje slaběji než zvyšováním obsahu · chrómu třeba ve stejné míře, pokud je základní · složení austenitické.
Odolnost proti zdusičňování byla zkoumána v atmosféře čpavku v teplotním rozsahu mezi 400 až 1100 °C. Při teplotách až asi 750 °C se · vytvářejí povrchové vrstvy nitridu na austenitických chromoniklových ocelích. Při· vyšších teplotách se dusík tlačí ve vzrůstající míře do vnitřku materiálu a vylučuje se tam ve formě hrubé chromnitrldové mřížkoviny, jak vyplynulo z metalografických zkoumání·
Odpor proti těmto · zjevům, tedy proti růstu povrchové · vrstvy nitridu při nižších teplotách a proti vnikání dusíku při vyšších teplotách, je obsahy křemíku nad 2,5 % hmot., především však od 3,0 % hmot, mžikově zvyšován, jak se dalo zjistit výpočtem celkových obsahu dusíku na kruhových zkušebních vzorcích · o průměru 8 mm vždy po stejných dobách zpracování.
Výše uvedené nedostatky odstraňuje použití austenitických železo-chromoniklových· slitin s · · vysokým obsahem křemíku a složení podle hmotnosti 0,01 až 0,40 % uhlíku, nad 2,5 až 6,0 o/o křemíku, max. 2,0 % manganu, 15,0 až · 22,0 % chrómu, 12,0 až 25,0 % niklu, max. 0,3 % dusíku, max. 3,0 proč, 'niobu, zbytku železa a nevyhnutelných nečistot, k výrobě strojových a konstrukčních součástí, jež jsou určeny k provozu v teplotním rozsahu nad 400 °C v atmosféře způsobující zdusičňování.
Objev nové vlastnosti železochromniklových slitin s vysokým obsahem křemíku záleží v tom, že bylo zjištěno, že tyto· slitiny v teplotním rozsahu nad 400 °C v atmosféře způsobující nitridování jeví mimořádně velkou odolnost. Tento· jev je velmi důležitý pro výrobu konstrukčních a strojových součástí, jež jsou určeny k používání v teplotním rozsahu nad 400 °C v atmosféře způsobující nitridování.
Při výběru slitinových 'složení pro účel podle tohoto vynálezu je podstatné, aby legující prvky byly vzájemně sladěny ' tak, aby zůstávalo· zachováno složení austenitické. Jestližeslitiny obsahují ferrit, je sklon ke ' zkřehnutí tak značný, že se nedají pro mnoho účelů v praxi upotřebit. U formovaných odlitků je však k zabraňování trhlin za tepla účelné připouštět určitý podíl deltaferritu — max. 10· %. Až do výše těchto podílů nepůsobí ještě nevyhnutelná přeměna ferritu v křehkou sigmafázi škodlivě na chování odlitků při používání·
Také při zcela austenitickém složení doporučovaných ocelí a slitin je však třeba s přibývajícím obsahem křemíku počítat s přibýváním sklonu ke zkřehnutí. Dlouhodobá zpracování u předem obrobených tyčí pro rázovou zkoušku vrubovou ze zkoumaných ocelí ukazovala, že je tu oblast zkřehnutí při teplotě 750 °C, jež se rozprostírá až do teploty 850 °C. Nad touto teplotou již ke zkřehnutí nedochází.
Při používání podle tohoto vynálezu doporučovaných ocelí v oblasti možnosti v kritickém teplotním rozsahu je však výhodou, že ke zkřehnutí dochází teprve po · výdržích po dobu několika stovek hodin a všeobecně mu tudíž může být zabraňováno pomocí provozních opaitření.
Krajně pomalé ohřívání na provozní teploty nad 850 °C nebo krajně pomalé ochlazování z tak vysokých teplot je bez nebezpečí.
Při provozní teplotě tak asi pod 700 °C nehrozí nebezpečí zkřehnutí.
Ve · srovnání s tím má známá žáruvzdorná normovaná ocel X 15 CrNiSi 25 20, jež kromě asi 25 % hmot, chrómu a 20 % hmot, niklu obsahuje asi 2 % hmot, křemíku, oblast zkřehnutí, jež se rozprostírá až asi do
1000 °C.
Zejména činí obsah uhlíku ve slitinách doporučovaných podle tohoto vynálezu maximálně 0,25 % hmot. Vyšší obsahy uhlíku u formovaných odlitků bývají mnohdy zajímavé.
Aby se nyní na jedné straně dosahovalo účinné odolnosti pro zdusičňování a na druhé straně se co možná zužovala oblast zkřehnutí, jeví se předností obsah křemíku ve slitinách doporučovaných podle tohoto vynálezu mezi 3,5. až 5 % hmot. Při tomto· obsahu křemíku se volí obsah chrómu účelně mezi 17,0 až 20 % hmot, a obsah niklu mezi 14,0 až 18,0 o/o hmot. Tyto· obsahy niklu postačují k tomu, aby bylo· zaručováno austenitické složení. Jestliže je požadována zvýšená odolnost proti vysokým teplotám, je příměs niklu do 0,2 % hmot, všeobecně postačující. Také příměsi niobu — účelně mezi 1,0 až 2,0 °/o hmot. — může být odolnost proti vysokým teplotám pro většinu případů dostatečným způsobem zvyšována.
K praktickému vyzkoušení podle tohoto vynálezu doporučovaných vysokých obsahů křemíku byly trubky z oceli s obsahem podle hmotnosti 0,045 °/o uhlíku, 4,2 % křemíku, 0,8 % manganu, 18,5 % chrómu, 15,3 proč, niklu, 0,038 % · dusíku a 0,03 % niobu zamontovány do zařízení provozovaného s štěpným plynem—čpavkem, jež slouží k tepelnému zpracování nerezavějících drátů. Aby se zabraňovalo okysličování takových drátů při tepelném zpracování, může se po-

Claims (1)

  1. Použití austenitických železochromniklových slitin s vysokým obsahem křemíku, o složení 0,01 až 0,40 % hmol^·, s výhodou 0!,01 až 0,25 % hmot, uhlíku, nad 3,0 % hmot, až 6,0· % hmot., s výhodou 3,5 až 5 % hmot, křemíku, max. 2,0 °/o hmot, manganu, 15,0 až 22,0: % hmot., s výhodou 17,0 až 20,0 proč. hmot, chrómu, 12,0 až 25,0 % hmot., užívat elektricky vytápěných trubkových pecí, do jejichž trubek je zaváděn štěpný plyn. Takové pece pracují všeobecně v teplotním rozsahu mezi 1020 a · 1100 °C. Pecní trubky, jichž je přitom používáno, musí být odolné nejenom proti okysličování, ale obzvláště také proti zachycování dusíku, poněvadž štěpný plyn se skládá z vodíku a dusíku.
    Doposud bylo pro tyto trubky používáno oceli s obsahem podle hmotnosti asi 25 %, chrómu, 20 % niklu a 2 % křemíku. Nebezpečí Zkřehnutí při používání této oceli nehrozí, poněvadž provozní teplota se pohybuje nad 1000 qC.
    Souběžně s těmito· obvyklými trubkami zamontované trubky z výše uváděné oceli doporučované podle tohoto vynálezu s porovnáním nepatrnějšími obsahy chrómu a niklu, avšak s vysokým obsahem křemíku, vynesly ve všech případech stejnou životnost jako trubky z výše legované oceli.
    Metalografická zkoumání vymontovaných trubek dospěla k tomu výsledku, že zachycování dusíku, posuzované podle množství vytvořených čhromnitridů, bylo u oceli s vyšším· obsahem křemíku při stejně dlouhém namáhání menší.
    Trubky nepodléhaly v tomto zařízení žádným pozoruhodným- mechanickým namáháním, takže mohlo být upuštěno od zvýšených obsahů dusíku, resp. niobu při praktických zkouškách k zvýšení odolnosti proti vysokým teplotám.
    YNÁLEZU s výhodou 14,0 až 18,0 % hmot, niklu, max. 0,3 % hmot., s výhodou 0,2 % hmot, dusíku, max. 3,0 % hmot·, s výhodou 1,0 až 2,0 % hmot, niobu, zbytku železa a nevyhnutelných nečistot, k výrobě konstrukčních a strojových součástí, jež jsou určeny k provozu v teplotním rozsahu nad 400 °C v atmosféře způsobující nitridování.
CS744297A 1973-06-19 1974-06-18 Austenitic iron-chromium-nickel alloys having high silicon content,available for heat stress above 400 centigrad CS199254B2 (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE2331099A DE2331099C3 (de) 1973-06-19 1973-06-19 Verwendung austenitischer Eisen-Chrom-Nickel-Legierungen in aufstickender Atmosphäre bei Temperaturen über 400°

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CS199254B2 true CS199254B2 (en) 1980-07-31

Family

ID=5884405

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CS744297A CS199254B2 (en) 1973-06-19 1974-06-18 Austenitic iron-chromium-nickel alloys having high silicon content,available for heat stress above 400 centigrad

Country Status (14)

Country Link
JP (1) JPS5027713A (cs)
AT (1) AT340978B (cs)
AU (1) AU7025574A (cs)
BE (1) BE816502A (cs)
CH (1) CH611935A5 (cs)
CS (1) CS199254B2 (cs)
DD (1) DD114281A5 (cs)
DE (1) DE2331099C3 (cs)
FR (1) FR2234378B1 (cs)
GB (1) GB1465147A (cs)
IT (1) IT1016068B (cs)
LU (1) LU70240A1 (cs)
NO (1) NO133901C (cs)
ZA (1) ZA743743B (cs)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5681658A (en) 1979-12-05 1981-07-03 Nippon Kokan Kk <Nkk> Austenitic alloy pipe with superior hot steam oxidation resistance
FR2728271A1 (fr) * 1994-12-20 1996-06-21 Inst Francais Du Petrole Acier anti-cokage

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB952373A (en) * 1961-05-19 1964-03-18 Blaw Knox Co Alloy steel

Also Published As

Publication number Publication date
DD114281A5 (cs) 1975-07-20
ZA743743B (en) 1975-06-25
IT1016068B (it) 1977-05-30
FR2234378B1 (cs) 1980-11-07
DE2331099B2 (de) 1975-07-10
AT340978B (de) 1978-01-10
LU70240A1 (cs) 1974-10-17
CH611935A5 (en) 1979-06-29
JPS5027713A (cs) 1975-03-22
NO133901C (cs) 1976-07-14
ATA485674A (de) 1977-05-15
BE816502A (fr) 1974-10-16
DE2331099A1 (de) 1975-01-16
AU7025574A (en) 1976-01-08
GB1465147A (en) 1977-02-23
FR2234378A1 (cs) 1975-01-17
NO742173L (cs) 1975-01-13
DE2331099C3 (de) 1981-05-07
NO133901B (cs) 1976-04-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2556177B1 (en) Austenitic heat-resistant cast steel
EP0016225B1 (en) Use of an austenitic steel in oxidizing conditions at high temperature
KR101570636B1 (ko) 페라이트계 스테인리스 강
EP2885440B1 (en) High-chromium heat-resistant steel
US2572191A (en) Alloy steel having high strength at elevated temperature
US3627516A (en) Stainless iron-base alloy and its various applications
US2602028A (en) Austenitic steels
CS203916B2 (en) Austentic ferrous-chrom-nickel steels with high centent of silicon for the stress at temperature over 800 degree c
CS199254B2 (en) Austenitic iron-chromium-nickel alloys having high silicon content,available for heat stress above 400 centigrad
US3600162A (en) Cobalt iron magnetic alloys
JPS5848024B2 (ja) 耐食性のすぐれた油井管用鋼
US2909425A (en) Austenitic cr-mn-c-n steels for elevated temperature service
US2826496A (en) Alloy steel
KR20120050086A (ko) 강도와 연성의 조합과 내공식성이 우수한 고질소 오스테나이트계 스테인리스강 및 이의 제조방법
US3336168A (en) Weldable tough steel essentially composed of chromium and manganese and method of manufacturing the same
US2624670A (en) Chromium steels
CA1130617A (en) Silicon alloyed steel
US4049432A (en) High strength ferritic alloy-D53
JPS5819741B2 (ja) 高温純水中における耐応力腐食割れ性および溶接性に優れたオ−ステナイトステンレス鋼
JP5050495B2 (ja) 溶接部の耐sr割れ特性に優れた転炉鉄皮用鋼材
JPS63157840A (ja) オ−ステナイト系ステンレス鋼
JPS61546A (ja) ガスタ−ビン用高強度Co基耐熱合金
KR100482217B1 (ko) 인성이 우수한 Mn-Mo-Ni계 압력용기용 강
US2378992A (en) Articles for use at low temperatures
JPS63199850A (ja) 低合金耐熱鋳鋼