CS203916B2 - Austentic ferrous-chrom-nickel steels with high centent of silicon for the stress at temperature over 800 degree c - Google Patents

Austentic ferrous-chrom-nickel steels with high centent of silicon for the stress at temperature over 800 degree c Download PDF

Info

Publication number
CS203916B2
CS203916B2 CS744298A CS429874A CS203916B2 CS 203916 B2 CS203916 B2 CS 203916B2 CS 744298 A CS744298 A CS 744298A CS 429874 A CS429874 A CS 429874A CS 203916 B2 CS203916 B2 CS 203916B2
Authority
CS
Czechoslovakia
Prior art keywords
silicon
chromium
nickel
weight
alloys
Prior art date
Application number
CS744298A
Other languages
English (en)
Inventor
Anton Baeumel
Original Assignee
Ver Edelstahlwerke Ag
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 Ver Edelstahlwerke Ag filed Critical Ver Edelstahlwerke Ag
Publication of CS203916B2 publication Critical patent/CS203916B2/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)
  • Heat Treatment Of Steel (AREA)
  • Heat Treatment Of Sheet Steel (AREA)
  • Paper (AREA)

Description

Vynález se týká použití austenitických železochromoniklových slitin s vysokým obsahem křemíku, jichž se ve velkém rozsahu používá ve formě válcovaných a kovaných ocelí a ve formě oceloslitiny při vysokých teplotách, například v průmyslových pecích.
Ocelové konstrukční součásti, jichž je používáno v takových pecích, jsou vystavovány atmosférám vzduchového spalování, jež vznikají spalováním různých topných plynů se spalovacím vzduchem. Potřebné teploty v pecích mohou být velmi vysoké; při tepelném zpracovávání železných a ocelových slitin může být používáno teplot až do 1350 °C. Ocelové konstrukční součásti pro takové pece, jako například krycí plechy, krosny, kola pro pojezd, ochranné trubky pro termoelektrické články a podobně, musí být tedy odolné proti žáru, to znamená, že při tak vysokých teplotách musí být odolné především proti okysličování.
Touto dobou používané žáruvzdorné oceli pro provozní teplot/ nad asi 800°C mohou být austenitické chromoniklové oceli se zvýšenými obsahy křemíku, přičemž křemík má podporovat účinek chrómu. Oba regulující prvky, tedy jak chróm, tak i křemík, mají však tu nevýhodu, že jejich nadměrně vysoké obsahy vedou ke zkřehnutím, jimž tedy musí být zabraňováno. Z těchto důvodů jsou obsahy chrómu omezovány směrem nahoru na asi 25 % hmot, a obsahy křemíku na asi 2,5 % hmot.
Austenitické chromniklové slitiny s vyššími obsahy křemíku, například asi 4 % hmot, nabývaly doposud významu pouze jako materiály odolné proti kyselinám.
Novější, podrobná zkoumání takových materiálů s obsahy křemíku až 6 % hmot, se zřetelem na odolnost proti okysličování a se zřetelem na chování při zkřehnutí přinesla však překvapující výsledky. Současně byl pozorován vliv legovacích opatření na odolnost proti vysokým teplotám, jež je při namáháních za vysokých teplot přirozeně zajímavá.
Prováděná zkoumání se vztahovala na dále uváděné materiálové skupiny, přičemž uváděná procenta jsou hmotnostní.
203918
1. 2. 3.
0,01 - 0,40 % C 0,01 — 0,40 % C 0,01 — 0,40 % C
0,20 — 6,00 % Si 0,20 — 6,00 % Si 0,20 — 6,00 % Si
max. 2,00 % Mn max. 2,00 % Mn max. 2,00 % Mn
18,00 % Cr 20,00 % Cr 22,00 O/o Cr
15,00 O/o Ni 20,00 % Ni 25,00 θ/o Ni
0,03 — 0,30 % N 0,03 — 0,30 % N 0,03 — 0,30 «/o N
0,00 - 3,00 % Nb 0,00 — 3,00 % Nb 0,00 — 3,00 % Nb
Podle toho byly základem pro zkoumání tři různé obsahy chrómu a niklu, přičemž uváděná procenta jsou hmotnostní a to 18 procent chrómu a 15 % niklu, 20 % chrómu a 20 % niklu, 22 % chrómu a 25 % niklu. V rámci těchto tří materiálových skupin byly obměňovány uvnitř udaných mezí obsahy uhlíku, dusíku a niobu se zřetelem na mez průtažnosti za tepla, resp. na odolnost proti vysokým teplotám, a obsahy křemíku především se zřetelem na odolnost proti okysličování. Výsledky těchto zkoumání mohou být shrnuty takto:
1. Při jinak konstantním rozboru stoupá známým způsobem se zvětšováním obsahu uhlíku, dusíku a niobu mez průtažnosti za tepla a odolnost proti vysokým teplotám, jež se však zvyšují také zvětšováním obsahu křemíku.
2. Při jinak konstantním rozboru nemají uhlík, dusík a niob v rámci zkoumaných ob lastí koncentrace znatelný vliv na odolnost proti okysličování, jež však může být zvyšována obsahy křemíku nad 2,5 % hmot., zejména od 3,0 % hmot, mžikově.
3. Proti dosavadním obavám se zkřehnutí za vysokých teplot zhoršuje zvyšováním obsahu křemíku slaběji než zvyšováním obsahu chrómu, tak asi ve stejné míře, pokud je základní složení austenitické.
К zjednání představy o mžikovém zlepšování odolnosti proti okysličování vysokými obsahy křemíku jsou zde sestaveny jako příklad výsledky pokusů, jež byly získány se sedmi pokusnými ocelemi ze skupiny s obsahem asi 18 % hmot, chrómu a 15 % hmot, niklu na kruhových vzorcích o průměru 8 mm. Zjišťována byla přitom v závislosti na obsahu křemíku ztráta na váze v g/m2 při zkušebních teplotách 1050, 1100 a 1150 °C. Výsledky byly jednotlivě tyto:
Ocel č. Ztráta na váze v g/m2 při teplotách.
Si % hmot. 1050 °C 1100 °C 1150 °C
1 0,20 15,0 25,0 40,0
2 1,20 12,0 18,0 27,0
3 2,30 8,0 13,0 19,0
4 3,10 2,0 3,5 5,0
5 3,80 0,9 1,5 2,0
6 4,60 0,5 0,7 1,0
7 5,60 0,3 0,5 0,7
Při všech zkušebních teplotách se podle toho ukazuje, že při zvyšování obsahu křemíku z 2,3 na 3,1 % hmot., ztráta na váze mžikově klesá a tím tedy se mžikově zvyšuje odolnost proti okysličování.
Stejnorodých výsledků mohlo být dosaženo také u ocelí z materiálových skupin s obsahem podle hmotnosti 20 % chrómu a % niklu, resp. 22 % chrómu a 25 % niklu, přičemž přirozeně ztráty na váze, především u slitin s obsahem 22 % chrómu, byla patřičně menší.
Přesná sestavení pokusných ocelí č. 1 až 7 jsou udána v následující tabulce; kde uváděná procenta jsou hmotnostní.
Ocel C Si Mn Cr Ni N Nb
č. % % % % % % %
1 0,029 0,20 0,58 18,5 15,4 0,038 0,06
2 0,035 1,20 0,75 18,3 15,1 0,041 0,03
3 0,028 2,30 0,70 18,0 15,2 0,045 0,04
4 0,032 3,10 0,64 17,7 14,9 0,035 0,03
5 0,028 3,80 0,64 18,1 14,5 0,037 0,04
6 0,027 4,60 0,78 18,3 14,5 0,040 0,05
7 0,030 5,60 0,81 17,9 14,9 0,038 0,06
Výše uvedené nedostatky odstraňuje použití austenitických železochromniklových slitin s vysokým obsahem křemíku ve složení 0,01 až 0,40 o/o uhlíku, nad 2,5 až 6,0 % křemíku, max. 2,0 % manganu, 15,0 až 22,0 % chrómu, 12,0 až 25,0 % niklu, max. 0,3 °/o dusíku, max. 3,0 % niobu, zbytku železa a nevyhnutelných nečistot, jež jsou opatřovány к výrobě strojových a konstrukčních součástí pro používání v teplotním rozsahu nad 800 °C, zejména nad 850 °C v atmosférách vzduchového spalování.
Objev nové vlastnosti austenitických železochromniklových slitin záleží v tom, že bylo zjištěno, že tyto slitiny jsou zvlášť odolné ve spalovacích při teplotách nad 800 °C.
Srovnávací zkoumání na obou normovaných žáruvzdorných ocelích X 15 CrNiSi 25 20 s obsahem 0,14 % uhlíku, 2,1 % křemíku, 1,08 °/o manganu, 25,3 % chrómu a 20,6 % niklu, jakož i X 12 NiCrSi 36 16 s obsahem 0,12 o/o uhlíku, 1,95 °/o křemíku, 1,36 % manganu, 16,3 % chrómu a 35,2 % niklu, přičemž uváděná procenta jsou hmotnostní ukázala, že odolnost proti okysličování těchto vysoce legovaných ocelí asi tak stejně dobrá jako u ocelí č. 5, 6 a 7 s obsahem více jak 3,8 % hmot, křemíku podle tohoto vynálezu.
Při volbě složení slitin pro účel podle tohoto vynálezu je podstatné slaďovat legující prvky vzájemně tak, aby zůstávalo zachováno austenitické složení. Jestliže slitiny obsahují ferrit, je sklon ke zkřehnutí tak veliký, že jsou pro mnohé účely v praxi neupotřebitelné.
U formovaných odlitků je к zabraňování trhlin za tepla výhodné připouštět podíl deltaferritu — max. 10 %. Při těchto podílech neprojevuje se ještě nevyhnutelná přeměna ferritu v křehkou sigmafázi škodlivé na chování odlitků při používání.
Také při zcela austenitickém složení doporučovaných ocelí a slitin je však třeba při stoupajícím obsahu křemíku počítat se zvětšováním sklonu ke zkřehnutí. Dlouhodobá zpracování předem obrobených zkušebních tyčí s vrubem ze zkoumaných ocelí ukázala, že oblast zkřehnutí se jeví při 750 °C, jež se rozprostírá až asi do teploty 850 °C. Nad touto teplotou již ke zkřehnutí nedochází.
Poněvadž oblast nasazení pro oceli vysoce odolné proti okysličování s vysokými obsahy křemíku se nalézá v prvé řadě v rozmezí vysokých teplot, sotva omezuje možnosti nasazení těchto ocelí rozsah zkřehnutí ohraničený směrem nahoru teplotou 850 °C. Poněvadž zkřehnutí při . teplotě 750 °C nastává teprve po několika stovkách hodin výdrže, nehrozí zde nebezpečí zkřehnutí při krajně pomalém ohřívání na teplotu používání nebo při krajně pomalém ochlazování z této teploty.
Ve srovnání s tím má známá a již zmíněná žáruvzdorná ocel 15 CrNiSi 25 20, jež tedy obsahuje vedle asi 25 % hmot, chrómu a 20 % hmot, niklu ještě také 2 % hmot, křemíku, rozsah zkřehnutí, jež se rozprostírá až asi do 1000 °C.
Zejména činí obsah uhlíku u slitin doporučovaných podle tohoto vynálezu maximálně 0,25 % hmot. Vyšší obsahy uhlíku bývají mnohdy zajímavé u formovaných odlitků. Aby se nyní na jedné straně dosahovalo účinné odolnosti proti okysličování a na druhé straně se co možná zužovala oblast zkřehnutí, jeví se přednostní obsah křemíku u slitin doporučovaných podle tohoto vynálezu mezi 3,5 až 5 % hmot. Při tomto obsahu křemíku volí se obsah chrómu účelně mezi 17 až 20 % hmot, a obsah niklu mezi 14 až 18 procenty hmot. Tyto obsahy niklu postačují к tomu, aby bylo zaručováno austenitické složení. Jestliže je požadována zvýšená odolnost proti vysokým teplotám, stačí všeobecně příměs dusíku do 0,2 % hmot. Také příměsí niobu — účelně mezi 1,0 až 2,0 % hmot, může být odolnost proti vysokým teplotám zvyšována postačujícím způsobem.
Podle tohoto vynálezu doporučované slitiny s vysokým obsahem křemíku byly ve formě předmětů z válcovaných a kovaných ocelí a ve formě tvarovaných odlitků ve velkém rozsahu vyzkoušeny v provozech tepelného zpracování v hutním závodě. Teploty pece byly přitom v rozsahu mezi 900 a 1250 °C. Zkoušených materiálů bylo použito ve formě krycích plechů, jež byly přímo vystaveny plamenům hořáků, ve formě krosen, jež byly při tepelném zpracování tavbou prudce ochlazovány ve vodě nebo vzduchu, jakož i ve formě ochranných obalů pro termoelektrické články a podobně. Jako materiálu bylo к tomu použito jak ocelí podle základních druhů s obsahem 18 % chrómu, 15 % niklu a 4 % křemíku; 20 % chrómu, 20 % niklu a 4 % křemíku, tak i 22 % chrómu, 25 % niklu s 3 % a 5 % křemíku, přičemž uváděná procenta jsou hmotnostní.
Ve všech případech bylo přitom dosaženo životnosti, jež činila několikanásobek oné u součásti ze zmíněné normované oceli X
CrNiSi 25 20, jíž se dosud všeobecně používalo к výrobě takových součástí.
V pecích pro tepelné zpracování v hutních závodech, ve spalovnách odpadků, jakož 1 ve všech topeništích, v nichž se topí palivy obsahujícími síru, mohou vznikat atmosféry vzduchového spalování, jež obsahují menší nebo větší množství sírových sloučenin. V takových případech se může nepříjemně projevovat známá citlivost vůči síře ocelí, jež mají vysoké obsahy niklu, čímž se může značně zkracovat životnost konstrukčních součástí vyrobených z takových ocelí.
Při používání podle tohoto vynálezu doporučovaných ocelí s vysokým obsahem křemíku není tato citlivost vůči síře kupodivu pozorována. Tento zjev je zřejmě důsledkem vysoké odolnosti proti okujím, jíž se dosahuje vysokými obsahy křemíku.

Claims (1)

  1. Použití austenitických železochromniklových slitin s vysokým obsahem křemíku o složení 0,01 až 0,25 hmot. % uhlíku, 3,5 až 5,0 hmot. % křemíku, stopy až 2,0 hmot. % manganu, 17,0 až 20,0 hmot. % chrómu, 14,0 až 18,0 hmot. % niklu, stopy až 0,2 hmot. Ό/ο dusíku, popřípadě 1,0 až 2,0 hmot. % niobu, zbytek železo a nevyhnutelné nečistoty, к výrobě konstrukčních a strojových součástí, jež jsou určeny к provozu v teplotním rozsahu nad 800 °C, zejména nad 850 °C, v atmosféře spalování s přebytkem vzduchu.
CS744298A 1973-06-19 1974-06-18 Austentic ferrous-chrom-nickel steels with high centent of silicon for the stress at temperature over 800 degree c CS203916B2 (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE2331100A DE2331100B2 (de) 1973-06-19 1973-06-19 Hitzebeständige, austenitische Eisen-Chrom-Nickel-Legierungen

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CS203916B2 true CS203916B2 (en) 1981-03-31

Family

ID=5884406

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CS744298A CS203916B2 (en) 1973-06-19 1974-06-18 Austentic ferrous-chrom-nickel steels with high centent of silicon for the stress at temperature over 800 degree c

Country Status (13)

Country Link
JP (1) JPS5043011A (cs)
AT (1) AT340977B (cs)
AU (1) AU7009874A (cs)
BE (1) BE816500A (cs)
CH (1) CH611651A5 (cs)
CS (1) CS203916B2 (cs)
DD (1) DD114280A5 (cs)
DE (1) DE2331100B2 (cs)
FR (1) FR2234379A1 (cs)
GB (1) GB1468195A (cs)
IT (1) IT1016066B (cs)
LU (1) LU70241A1 (cs)
NO (1) NO134625C (cs)

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS582268B2 (ja) * 1976-08-07 1983-01-14 日新製鋼株式会社 加工性および耐熱性に優れたステンレス鋼パイプ
US4099967A (en) * 1976-12-14 1978-07-11 Armco Steel Corporation Galling resistant austenitic stainless steel
JPS5456018A (en) * 1977-10-12 1979-05-04 Sumitomo Metal Ind Ltd Austenitic steel with superior oxidation resistance for high temperature use
DE2857118A1 (de) * 1977-10-12 1980-12-04 H Fujikawa High temperature oxidization proof austenitic steel
JPS5591960A (en) * 1978-12-28 1980-07-11 Sumitomo Chem Co Ltd High silicon-nickel-chromium steel with resistance to concentrated
JPS6033342A (ja) * 1983-08-05 1985-02-20 Sumitomo Metal Ind Ltd 耐硝酸性2相ステンレス鋼
JPS6033345A (ja) * 1983-08-05 1985-02-20 Sumitomo Metal Ind Ltd 耐硝酸性オ−ステナイトステンレス鋼
JPH07116556B2 (ja) * 1986-09-08 1995-12-13 日新製鋼株式会社 加工用オーステナイト系耐熱鋼
WO2009068722A1 (en) * 2007-11-28 2009-06-04 Metso Lokomo Steels Oy Heat-resistant steel alloy and coiler drum

Also Published As

Publication number Publication date
IT1016066B (it) 1977-05-30
GB1468195A (en) 1977-03-23
AU7009874A (en) 1975-12-18
FR2234379A1 (cs) 1975-01-17
LU70241A1 (cs) 1974-10-17
DE2331100A1 (de) 1975-01-16
NO134625B (cs) 1976-08-09
AT340977B (de) 1978-01-10
ATA485574A (de) 1977-05-15
NO742200L (cs) 1975-01-13
CH611651A5 (en) 1979-06-15
BE816500A (fr) 1974-10-16
JPS5043011A (cs) 1975-04-18
DD114280A5 (cs) 1975-07-20
NO134625C (cs) 1976-11-17
DE2331100B2 (de) 1978-05-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0016225B1 (en) Use of an austenitic steel in oxidizing conditions at high temperature
US3251682A (en) Low-alloy tough steel
US2968549A (en) High strength alloy for use at elevated temperatures
GB912814A (en) Improvements in or relating to an austenitic nickel-chrome iron-base alloy
CS203916B2 (en) Austentic ferrous-chrom-nickel steels with high centent of silicon for the stress at temperature over 800 degree c
JPS6311423B2 (cs)
US3366473A (en) High temperature alloy
ES2808627T3 (es) Acero inoxidable de doble fase
CA1043591A (en) Precipitation hardenable stainless steel
US3385740A (en) Weldable and hardenable steel and method of producing same
US2835571A (en) Steel for use at elevated temperature
US2534190A (en) Heat-resistant steel alloy
US3784373A (en) Austenitic stainless steel
JP7669609B2 (ja) ニッケル基耐熱鋳造合金、それを用いた真空浸炭炉用部材及び焼却炉火格子
CS199254B2 (en) Austenitic iron-chromium-nickel alloys having high silicon content,available for heat stress above 400 centigrad
US4050929A (en) Heat resisting alloyed steel
CS199253B2 (en) Use of austenitic iron-chromium-nickel alloys having high silicon content,available for heat stress above 800 c
RU2015193C1 (ru) Литейная жаростойкая сталь
KR100482217B1 (ko) 인성이 우수한 Mn-Mo-Ni계 압력용기용 강
PL236222B1 (pl) Stal na monolityczne i bimetaliczne piły taśmowe do drewna
SU855060A1 (ru) Сталь
SU1164306A1 (ru) Сталь
KR840000545B1 (ko) 내열주조 합금
SU1328401A1 (ru) Сталь
SU1758081A1 (ru) Сталь