DE1182844B

DE1182844B - Austenitische Stahllegierung

Info

Publication number: DE1182844B
Application number: DEF31474A
Authority: DE
Inventors: Duane John Schmatz
Original assignee: Ford Werke GmbH
Current assignee: Ford Werke GmbH
Priority date: 1959-06-23
Filing date: 1960-06-22
Publication date: 1964-12-03

Description

Austenitische Stahllegierung Die Erfindung betrifft eine austenitische Stahllegierung, die bei Temperaturen bis 760° C oxydationsbeständig ist und hohe Festigkeitseigenschaften aufweist.
Die erfindungsgemäße Legierung besteht im wesentlichen aus 8 bis 10 % Aluminium, 20 bis 35 % Mangan, 0,75 bis 1,1% Kohlenstoff und 1,0 bis 2,0,% Silizium, Rest Eisen und bedeutungslose Verunreinigungen.
Die vorliegende Erfindung hat zur Aufgabe die Schaffung einer kubischflächenzentrierten, austenitischen Legierung, die aus billigen Grundstoffen auf einfache Weise hergestellt werden kann und neben einer guten Oxydationsbeständigkeit bis zu Temperaturen von 760° C auch zufriedensteliende andere physikalische Eigenschaften bis zu dieser Temperatur, insbesondere was die Zugfestigkeit und die Streckgrenze der Legierung betrifft, besitzt. Wünschenswert ist dabei ein nicht zu starkes Absinken der Einschnürungs- und Dehnungswerte.
Ein bevorzugtes Legierungsbeispiel gemäß der Erfindung enthält 9 % Aluminium, 30 % Mangan, 1 % Kohlenstoff und 1,5 % Silizium, Rest Eisen und Verunreinigungen.
Ein Verfahren zur Erhöhung der Oxydationsbeständigkeit der austenitischen Stahllegierung besteht darin, daß eine Verarmung des Oberflächengefüges an Mangan und Kohlenstoff in einer oxydierenden Atmosphäre bei einer Temperatur herbeigeführt wird, die wesentlich über der beim späteren Gebrauch dieses Gegenstandes auftretenden Temperatur liegt.
Die Erfindung und die Eigenschaften solcher Legierungen werden an Hand der Figuren näher erläutert. Es zeigt F i g. 1 vier Diagramme, in denen die maximale Zugfestigkeit, die Streckgrenze, die Einschnürung und die Dehnung über dem prozentualen Gehalt an Silizium bei 590 und 645° C aufgetragen sind, F i g. 2 vier Diagramme, in denen die maximale Zugfestigkeit, die Streckgrenze, die Einschnürung und die Dehnung einer in F i g. 1 dargestellten Legierung bei Temperaturen von 740 und 815° C über dem prozentualen Gehalt an Silizium aufgetragen sind.
Auf der Suche nach flächenzentrierten, wenige oder keine teuren Grundstoffe enthaltenden Legierungen wurden die Eisenlegierungen mit einem Aluminiumgehalt von 7 bis 13 % sorgfältig geprüft. Um diese normalerweise raumzentrierten Gitter in flächenzentrierte umzuwandeln, wurden 20 bis 40 0/0 Mangan und 0,1 bis 1,1% Kohlenstoff zugesetzt. Die Legierungen wurden im Vakuum in einem Zirkontiegel erschmolzen. Nach der Beigabe des Aluminiums wurde Helium in die Schmelzkammer eingeblasen und sodann das Mangan zugesetzt. Durch diese Maßnahme wurde ein größerer Verlust von Mangan vermieden. Die Schmelze wurde in 4,5 kg aufnehmende Blöcke von 63,5 mm Durchmesser gegossen und dann bei 1145° C zu Rundstäben von 15,5 mm Durchmesser ausgewalzt. Eine Ausgangslegierung mit 9 % Aluminium, 30 % Mangan und 1,0 % Kohlenstoff erschien dabei am geeignetsten.

Im Gegensatz zu der herrschenden metallurgischen Auffassung wurde ermittelt, daß Silizium das einzige Element ist, das, einer solchen Ausgangslegierung zugesetzt, sowohl die Oxydationsbeständigkeit als auch die Zugfestigkeit ohne eine starke Verminderung der Zähigkeit zu verbessern vermag. Die sich aus der Beigabe von 1 bis 2 % Silizium zu der Ausgangslegierung ergebenden sehr erwünschten Eigenschaften sind den sich im übrigen selbst erklärenden F i g. 1 und 2 zu entnehmen. Die der Darstellung in den Figuren zugrunde liegende Ausgangslegierung enthält 8 % Aluminium, 30 4/o Mangan und 1,0 % Kohlenstoff. Es wird besonders auf die vorteilhafte Wirkung des Siliziumgehaltes in bezug auf das Verhalten der Legierung bei 740 und 815° C, wie in F i g. 2 dargestellt, aufmerksam gemacht. Diese Legierungen neigen in besonderem Maße zur Alterungshärtung. Die folgende Tabelle gibt einige Daten dieser Legierungen an.

Maximale Streck- Deh- Ein-

Warm- Zug- grenze nung schnürung

behandlung festigkeit

°.%o

kg/mm2 kgimmp %

Abgeschreckt ... 84,4 57,4 72 70

Abgeschreckt

und auf 595° C

angelassen ..... 120 107 25 45

Langsam

abgekühlt...... 109 94,2 16 16

Die Beständigkeit von aus diesen Legierungen hergestellten Gegenständen gegen eine Oxydation bei hohen Temperaturen kann verbessert werden, indem eine Verarmung des Oberflächengefüges an den oxydationsfreudigen Elementen Kohlenstoff und Mangan bei einer gleichzeitigen Anreicherung des Oberflächengefüges mit Aluminium herbeigeführt wird. Zu diesem Zweck wird der Gegenstand in einer oxydierenden Atmosphäre auf eine Temperatur erwärmt, die oberhalb derjenigen liegt, die beim Gebrauch des Gegenstandes auftreten wird. Durch diese Erwärmung wird ein beträchtlicher Teil des Mangans und des Kohlenstoffes aus dem Oberflächengefüge entfernt; es verbleibt ein in hohem Maße oxydationsbeständiges, aus einer Eisen-Aluminium-Legierung bestehendes Oberflächengefüge.

Diese vorteilhafte Eigenschaft wird insbesondere dann erhalten, wenn der oben beschriebenen Ausgangslegierung 1 bis 2 % Silizium zugesetzt werden. Es werden aber auch, sehr gue Ergebnisse mit einer Ausgangslegierung ehalten, &e sich aus 8 bis 1011/e Aluminium, 20 bis 35% Maugan und 0,75 bis 1,10/a Kohlenstoff zusammensetzt.

Claims

Fäteritanspräche; .. ,, .. -1: Austenitische Stähllegierüng, die-bei Terriperaturen bis 760° C oxydationsbeständig ist und hohe Festigkeitseigenschaften aufweist, d a -durch gekennzeichnet, daß die Legierung im wesentlichen aus 8 bis 10 % Aluminium, 20 bis 35 % Mangan, 0,75 bis 1,1 % Kohlenstoff und 1,0 bis 2,0 0/0 Silizium, Rest Eisen und bedeutungslose Verunreinigungen besteht.
2. Austenitische Stahllegierung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Legierung aus 9 % Aluminium, 30 % Mangan, 1 0/0 Kohlenstoff und 1,5 % Silizium, Rest Eisen und Verunreinigungen besteht.
3. Verfahren zur Erhöhung der Oxydationsbeständigkeit einer austenitischen Stahllegierung nach den Ansprüchen r und 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Verarmung des Oberflächengefüges eines aus dieser Legierung hergestellten Gegenstandes an Mangan und Kohlenstoff in einer oxydierenden Atmosphäre bei einer Temperatur herbeigeführt wird, die wesentlich über der beim späteren Gebrauch dieses Gegenstandes auftretenden Temperatur liegt. In Betracht gezogene Druckschriften: