DE1063391B

DE1063391B - Process to improve the hot formability of high fatigue strength, purely austenitic alloys

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Publication number: DE1063391B
Application number: DEB21837A
Authority: DE
Original assignee: Gebrueder Boehler and Co AG
Current assignee: Gebrueder Boehler and Co AG
Priority date: 1951-09-03
Filing date: 1952-08-30
Publication date: 1959-08-13

Description

Verfahren zur Verbesserung der Warmverformbarkeit hochdauerstandfester, rein austenitischer Legierungen Legierungen, welche bei Temperaturen über 600° C für hohe Dauerbeanspruchungen geeignet sein sollen, müssen Zusammensetzungen aufweisen, die ein kubisch flächenzentriertes Raumgitter gewährleisten.Process to improve the hot formability of high fatigue strength, purely austenitic alloys alloys which are produced at temperatures above 600 ° C should be suitable for high permanent loads, must have compositions, which ensure a face-centered cubic space lattice.

Derartige austenitische Legierungen erfordern im Vergleich zu den sogenannten ferritischen Legierungen bei der Warmformgebung zufolge ihrer höheren Warmfestigkeit eine höhere Verformungsarbeit und sind daher vor allem im unteren Teil des zulässigen Temperaturbereiches für die Warmformgebung schwerer verformbar.Such austenitic alloys require compared to the so-called ferritic alloys in hot forming due to their higher Heat resistance a higher work of deformation and are therefore mainly in the lower Part of the permissible temperature range for hot forming is more difficult to deform.

Zur Erzielung besonders hoher Dauerstandfestigkeiten genügt es aber meist nicht, nur den austenitischen Charakter der Legierungen zu beachten, sondern es sind meist noch Zusätze an weiteren, die Dauerstandfestigkeit erhöhenden Elementen erforderlich, wie Wolfram, Molybdän, Vanadin, Tantal, Niob, Titan u. dgl. Solche Legierungszusätze führen nun nicht nur zu einer weiteren Erhöhung der Warm- und Dauerstandfestigkeit und damit zur Erhöhung der erforderlichen Verformungsarbeit bei der Warmformgebung, sondern verursachen außerdem eine äußerst erhöhte Riß- und Bruchanfälligkeit bei derselben, welche der Entwicklung der hochdauerstandfesten Legierungen sehr hinderlich im Wege steht.However, it is sufficient to achieve particularly high creep strengths mostly not just to consider the austenitic character of the alloys, but rather there are usually additions of other elements that increase the fatigue strength required such as tungsten, molybdenum, vanadium, tantalum, niobium, titanium and the like Alloy additions not only lead to a further increase in the hot and Fatigue strength and thus to increase the required deformation work during hot forming, but also cause extremely increased cracking and cracking Susceptibility to breakage in the same, which the development of the high fatigue strength Alloys very obstructive in the way.

Durch eingehende Versuche konnte ermittelt werden, daß die austenitische Grundmasse von Legierungen, die trotz einer entsprechend hohen Dauerstandfestigkeit eine außerordentlich geringe Riß- und Bruchanfälligkeit bei der Warmverformung zeigen, nicht auf Chrom und Nickel, sondern zweckmäßig auf Chrom und Mangan als Hauptlegierungsbestandteile aufgebaut sein soll, wobei der Mangangehalt zwischen 10 und 28% und der Chromgehalt zwischen 12 und 2511/o liegen muß.Thorough tests have shown that the austenitic Basic mass of alloys, which despite a correspondingly high creep strength show an extremely low susceptibility to cracks and breakage during hot forming, not on chromium and nickel, but appropriately on chromium and manganese as the main alloy components should be built up, the manganese content between 10 and 28% and the chromium content must be between 12 and 2511 / o.

Um nun zu den erforderlichen hohen Dauerstandfestigkeiten zu kommen, erhalten diese Legierungen weitere Zusätze an Legierungselementen, und zwar bis 3% Ti und/oder Zr, 0,5 bis 6% Mo und/oder 0,5 bis 6'% W und 0,2 bis 10"0% Cu.In order to achieve the required high fatigue strengths, these alloys receive further additions of alloying elements, namely up to 3% Ti and / or Zr, 0.5 to 6% Mo and / or 0.5 to 6% W and 0.2 to 10% Cu.

Das Kupfer dient außerdem zur Verbesserung der Widerstandsfähigkeit gegen manche korrodierende Angriffe.The copper also serves to improve resistance against some corrosive attacks.

Erfindungsgemäß wird diesen Legierungen zur Erzielung einer guten Warmverformbarkeit so viel Aluminium zugesetzt, daß die Fertiglegierung noch 0,1 bis 5 % Al enthält.According to the invention these alloys to achieve a good Hot formability so much aluminum added that the finished alloy still 0.1 contains up to 5% Al.

Der Aluminiumzusatz verbessert auch die Zunderbeständigkeit.The addition of aluminum also improves the scale resistance.

Es ist bereits bekannt, zur Verbesserung der Warmverformbarkeit von Legierungen, die neben 10 bis 30% Cr 1 bis 30'% W und/oder Mo und 4 bis 70'% Ni enthalten und die gegebenenfalls bis 0,5% C, bis 10% Cu, bis 40% Co, bis 20% Mn, bis 4% Si, bis 8'% Nb, Ta und/oder V und bis 2% Ti enthalten können, in Abhängigkeit vom Nickelgehalt Ce und/oder La in Mengen zwischen 0,02 und 1,10% zuzusetzen. Diese Legierungen können auch bis zu 5'% Al enthalten.It is already known to improve the hot formability of Alloys which contain, in addition to 10 to 30% Cr, 1 to 30% W and / or Mo and 4 to 70% Ni and which optionally contain up to 0.5% C, up to 10% Cu, up to 40% Co, up to 20% Mn, up to 4% Si, up to 8% Nb, Ta and / or V and up to 2% Ti, depending of the nickel content Ce and / or La to be added in amounts between 0.02 and 1.10%. These Alloys can also contain up to 5% Al.

Es wurde jedoch festgestellt, daß bei Legierungen innerhalb des in Betracht gezogenen Legierungsbereiches bei Anwesenheit von Aluminium in Mengen zwischen 0,1 und 5% durch einen Zusatz von Ce und/oder La die Warmverformbarkeit nicht verbessert werden kann.However, it has been found that alloys within the in Considered alloy range in the presence of aluminum in amounts between 0.1 and 5% by adding Ce and / or La does not improve the hot deformability can be.

So wurde beispielsweise ohne Erfolg versucht, mit Zusätzen von Cer-Mischmetall die Warmverformbarkeit von Legierungen günstig zu beeinflussen, die aus etwa 0,1% C, 1% Si, 18'% Mn, 18% Cr, 3,5% Cu, 1'% Al, 2,2% Ti, 2,5'% Mo, 1,5% V, 22% Ni, 120/0 Co, Rest Eisen, bestanden.For example, attempts have been made without success with the addition of cerium mischmetal to favorably influence the hot formability of alloys, which consist of about 0.1% C, 1% Si, 18% Mn, 18% Cr, 3.5% Cu, 1% Al, 2.2% Ti, 2.5% Mo, 1.5% V, 22% Ni, 120 / 0 Co, remainder iron, passed.

Gegenstand der Erfindung ist somit ein Verfahren zur Verbesserung der Warmverformbarkeit hochdauerstandfester, rein austenitischer Legierungen, die aus bis zu 1% C, bis zu 3% Si, 10 bis 28°/o Mn, 12 bis 25'% Cr, 0,2 bis 10% Cu, 0.5 bis 3% Ti und/oder 0,5 bis 5% Zr, 0,5 bis 6% Mo und/oder 0,5 bis 6% W, Rest Fe, Ni oder Co, einzeln oder zu mehreren, bestehen und denen so viel Aluminium zugesetzt wird, daß die Fertiglegierung noch 0,1 bis 5% A1 enthält.The invention thus relates to a method for improvement the hot formability of high fatigue strength, purely austenitic alloys that from up to 1% C, up to 3% Si, 10 to 28% Mn, 12 to 25% Cr, 0.2 to 10% Cu, 0.5 to 3% Ti and / or 0.5 to 5% Zr, 0.5 to 6% Mo and / or 0.5 to 6% W, remainder Fe, Ni or Co, individually or in groups, are made and so much aluminum is added to them is that the finished alloy still contains 0.1 to 5% A1.

Dieses Verfahren kann vorteilhaft auch auf solche Legierungen angewendet werden, die zusätzlich noch je 0,5 bis 4% V und Nb und 0,5 bis 6% Ta, einzeln oder zu mehreren, und/oder Ca und/oder Mg in nachweisbaren Mengen bis zu 2%, vorzugsweise bis zu 0,5'%, enthalten. Zusätze von Ca und/oder Mg wirken sich auf die Verarbeitbarkeit dann besonders günstig aus, wenn die Anteile an karbidbildenden Elementen nahe an der vorgesehenen oberen Grenze für dieselben liegen.This method can advantageously also be applied to such alloys that additionally each 0.5 to 4% V and Nb and 0.5 to 6% Ta, individually or to several, and / or Ca and / or Mg in detectable amounts up to 2%, preferably up to 0.5%. Additions of Ca and / or Mg have an effect on the processability is particularly favorable if the proportions of carbide-forming Elements are close to the intended upper limit for them.

Austenitische Chrom-Mangan-Stähle, gegebenenfalls mit Zusätzen an karbidbildenden Elementen, die zur Erhöhung der Streckgrenze bei Raumtemperatur 0,07 bis 0,7% Stickstoff enthalten, sind bekannt.Austenitic chrome-manganese steels, possibly with additives carbide-forming elements that increase the yield strength at room temperature Containing 0.07 to 0.7% nitrogen are known.

Durch einen Zusatz des Denitrierungsmittels Aluminium zu diesen Stählen würde jedoch der vorteilhafte Einfluß des Stickstoffs auf die Streckgrenze verlorengehen.By adding the denitrant aluminum to these steels however, the beneficial influence of nitrogen on the yield strength would be lost.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Process for improving hot deformability high fatigue strength, purely austenitic alloys, consisting of up to 1% carbon, up to 3% silicon, 10 to 2811 / o manganese, 12 to 25% chromium, 0.2 to 10% copper, 0.5 to 3% titanium and / or 0.5 to 5% zirconium, 0.5 to 6% molybdenum and / or 0.5 to 6% tungsten, remainder iron, nickel or cobalt, individually or in groups, characterized that so much aluminum is added to the alloys that the finished alloy is still Contains 0.1 to 5% aluminum.

2. Application of the method according to claim 1 to such Alloys that additionally contain 0.5 to 4% vanadium and niobium and 0.5 to 6% tantalum, individually or in groups.

3. Application of the method according to claim 1 or 2 to those alloys which additionally contain calcium and / or magnesium in detectable amounts of up to 211 / o, preferably up to 0.5%. Considered publications: Austrian Patent Specifications No. 150290, 150 838, 152 291; Swiss Patent No. 253 298; French Patent No. 971282; British Patent No. 616,614; U.S. Patent Nos. 2,304,353, 2,553,330; Rapatz, "Die Edelstähle", 1951, p. 173.