DE1215939B - Use of an austenitic, hardenable steel alloy as a material for valves - Google Patents

Use of an austenitic, hardenable steel alloy as a material for valves

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DE1215939B DEG43052A DEG0043052A DE1215939B DE 1215939 B DE1215939 B DE 1215939B DE G43052 A DEG43052 A DE G43052A DE G0043052 A DEG0043052 A DE G0043052A DE 1215939 B DE1215939 B DE 1215939B
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Description

Verwendung einer austenitischen aushärtbaren Stahllegierung als Werkstoff für Ventile Die bisher als Ventilwerkstoff verwendeten austenitischen Chrom-Nickel-Silizium-Stähle mit folgenden Zusammensetzungen) Bezeichnung I C I Mn I Si # Cr 19 Cr-8 Ni-3 Si ..... 0,40 1,00 3,00 19,00 21Cr-12Ni-N ..... 0,20 1.,25 0,80 21,00 25 Cr-12Ni . . . . . . . . 0,20 1,00 1,00 25,00 14 Cr-14 Ni 2 W .... 0,45 0,70 0,60 14,00 15 Cr-15 Ni-3 Si .... 1,00 0,80 3,50 15,00 45 CrNiW 1892) .... 0,45 1,00 2,50 18,00 Bezeichnung Ni I Mo 1 Sonstige 19 Cr-8 Ni-3 Si ..... 8,00 - -. 21 Cr-12Ni-N ..... 12,00 - 0,20 N 25 Cr-12 Ni . . . . . . . . 12,00 - -. 14 Cr-14 Ni 2 W .... 14,00 0,35 2,40 W 15 Cr-15 Ni-3 Si .... 15,00 0,40 0,25 Cu 45 CrNiW 1892) .... 9,00 - 1.,00 W 1) Metals Handbook 8th Edition 1961; -) Werkstoffhandbuch »Stahl und Eisen«. Bezeichnung I C I Mn I Si I Cr I Ni I Mo I Sonstige 21 Cr-5 Ni-5 Mn . . . . . . . . . . . . . . 0,20 5,50 0,40 21,00 5,00 - 0,25 N 21 Cr-4 Ni-7Mn-N-P . . . . . . . . . 0,40 7,00 1,00 21,00 4,00 0,22 P 0,10 N 21 Cr-4 Ni-9 Mn-N . . . . . . . . . . . 0,50 9,00 0,25 21,00 4,00 0,40 N Diese Stähle haben eine erhöhte Beständigkeit gegen die Schädigung durch Bleioxyde und günstigere Warmfestigkeit. Aus beiden Legierungsgruppen sind Warmfestigkeit bei 700° C 6B 6S I a5 I a10 Stahl 45 CrNiW 189 ........................ 34 24 58 38 70 Stahl 21Cr-4Ni-9Mn-N ................... 56 30 37 30 40 Zur Verbesserung dieser mechanischen Eigenschaften und der Austenitstabilität wurden diese Stähle mit höheren Kohlenstoffgehalten (bis 1,2 %) und Stickstoffgehalten (bis 0,7 %) legiert. Durch eine geeignete Wärmebehandlung mit nachfolgender Aushärtung scheiden sich besonders beim Stahl 21 Cr-4 Ni-9 Mn-N komplexe Karbide (M23C.) und Nitride aus. Bei niedrigen Kohlenstoff- und Stickstoffgehalten des Stahles 21 Cr-4 Ni-9 Mn-N besteht nach langbesitzen unzureichende Beständigkeit gegen den Angriff von Bleiverbindungen, die durch Antiklopfmittel in die Verbrennungsgase gelangen. Dies führte in den letzten Jahren zur Entwicklung von austenitischen Chrom-Mangan-Nickel-Stählen folgender Zusammensetzungen: zwei charakteristische Stähle mit ihren Warmfestigkeitseigenschaften in der nachfolgenden Tabelle aufgeführt: zeitiger Betriebsbeanspruchung die Gefahr der Versprödung durch Ausscheidung intermetallischer Phasen, wie Sigma- und Chiphase. Durch Erhöhung des Kohlenstoff- und Stickstoffgehaltes wird zwar die Neigung zur Ausscheidung intermetallischer Phasen verringert, jedoch verschlechtert zunehmender Kohlenstoffgehalt die Warmverformbarkeit, und durch steigende Stickstoffgehalte wird die Schweißbarkeit herabgesetzt. Die zu lösende Aufgabe besteht darin, für hochbeanspruchte Auslaßventile geeignete Stähle zur Verfügung zu stellen, die einerseits die Betriebsansprüche nach hoher Bleibeständigkeit, Warmfestigkeit und geringer Versprödungsneigung erfüllen, andererseits die Fertigungschwierigkeiten der bisherigen Stähle vermeiden lassen. .Use of an austenitic hardenable steel alloy as a material for valves The austenitic chromium-nickel-silicon steels with the following compositions, previously used as valve material ) Designation ICI Mn I Si # Cr 19 Cr-8 Ni-3 Si ..... 0.40 1.00 3.00 19.00 21Cr-12Ni-N ..... 0.20 1st, 25 0.80 21.00 25 Cr-12Ni. . . . . . . . 0.20 1.00 1.00 25.00 14 Cr-14 Ni 2 W .... 0.45 0.70 0.60 14.00 15 Cr-15 Ni-3 Si .... 1.00 0.80 3.50 15.00 45 CrNiW 1892) .... 0.45 1.00 2.50 18.00 Designation Ni I Mo 1 others 19 Cr-8 Ni-3 Si ..... 8.00 - -. 21 Cr-12Ni-N ..... 12.00 - 0.20 N 25 Cr-12 Ni. . . . . . . . 12.00 - -. 14 Cr-14 Ni 2 W .... 14.00 0.35 2.40 W 15 Cr-15 Ni-3 Si .... 15.00 0.40 0.25 Cu 45 CrNiW 1892) .... 9.00 - 1.00 w 1) Metals Handbook 8th Edition 1961; -) Materials manual »Steel and Iron«. Designation ICI Mn I Si I Cr I Ni I Mo I Others 21 Cr-5 Ni-5 Mn. . . . . . . . . . . . . . 0.20 5.50 0.40 21.00 5.00 - 0.25 N. 21 Cr-4 Ni-7Mn-NP. . . . . . . . . 0.40 7.00 1.00 21.00 4.00 0.22 P 0.10 N 21 Cr-4 Ni-9 Mn-N. . . . . . . . . . . 0.50 9.00 0.25 21.00 4.00 0.40 N. These steels have an increased resistance to damage by lead oxides and more favorable heat resistance. From both alloy groups are Heat resistance at 700 ° C 6B 6S I a5 I a10 Steel 45 CrNiW 189 ........................ 34 24 58 38 70 Steel 21Cr-4Ni-9Mn-N ................... 56 30 37 30 40 To improve these mechanical properties and the austenite stability, these steels were alloyed with higher carbon contents (up to 1.2%) and nitrogen contents (up to 0.7%). With a suitable heat treatment with subsequent hardening, complex carbides (M23C.) And nitrides separate out, especially with steel 21 Cr-4 Ni-9 Mn-N. If steel 21 Cr-4 Ni-9 Mn-N has a low carbon and nitrogen content, if it has been in use for a long time, there is insufficient resistance to attack by lead compounds that get into the combustion gases through anti-knock agents. In recent years, this has led to the development of austenitic chromium-manganese-nickel steels with the following compositions: two characteristic steels with their high-temperature strength properties are listed in the table below: early operational stress the risk of embrittlement through precipitation of intermetallic phases such as sigma and chip phases. Increasing the carbon and nitrogen content reduces the tendency to precipitate intermetallic phases, but increasing carbon content impairs the hot formability, and increasing nitrogen content reduces weldability. The problem to be solved is to provide suitable steels for highly stressed exhaust valves which, on the one hand, meet the operational requirements for high resistance to lead, heat resistance and low tendency to embrittlement, and on the other hand avoid the manufacturing difficulties of previous steels. .

Die Erfindung beruht auf der neuen Feststellung, daß es in Ventilstählen möglich ist, die Elemente C und N in ihrer Wirkung durch Kobalt und Kupfer teilweise zu ersetzen. Hierdurch werden Warmverformbarkeit und Schweißbarkeit wesentlich verbessert. Darüber hinaus ergeben sich günstigere Verschleißfestigkeit und Oxydationsbeständigkeit. Optimale Aushärtungsbedingungen erzielt man dann, wenn das Verhältnis Kobalt zu Kupfer wie 3: 1 gewählt wird. Die Beständigkeit gegen den Angriff von Bleioxyden ist etwa dreimal so groß wie bei den herkömmlichen Chrom-Nickel-Silizium-Stählen.The invention is based on the new finding that it is possible in valve steels to partially replace the effects of the elements C and N by cobalt and copper. This significantly improves the hot formability and weldability. In addition, there are more favorable wear resistance and oxidation resistance. Optimal curing conditions are achieved when the ratio of cobalt to copper is chosen to be 3: 1. The resistance to attack by lead oxides is about three times greater than that of conventional chrome-nickel-silicon steels.

Die erfindungsgemäß als Werkstoff für Ventile, insbesondere hochbeanspruchte Auslaßventile, zu verwendende austenitische aushärtbare Stahllegierung besteht aus 0,30 bis 0,25 % Kohlenstoff, 1,50 bis 5,00°/o Kobalt, 23,0 bis 16,0% Chrom, . 0,50 bis 3,0 % Kupfer, 7,0 bis 15,0% Mangan, 0,25 bis 0,35-1/o Stickstoff, 1,0 bis 2,5 % Nickel, 0,20 bis 0,40 % Silizium, Rest Eisen mit den üblichen Verunreinigungen. Der erfindungsgemäß zu verwendende Stahl wird einer kurzzeitigen Lösungsglühung bei 1150 bis 1200° C und einer kurzzeitigen Aushärtung bei 950° C unterworfen. Zu einer Versprödungserscheinung kann es daher nicht kommen, weil die Aushärtetemperatur 150 bis 200° C höher liegt als die Betriebstemperatur der Ventilflächen.According to the invention as a material for valves, in particular highly stressed Exhaust valves, austenitic age hardenable steel alloy to be used consists of 0.30 to 0.25% carbon, 1.50 to 5.00% cobalt, 23.0 to 16.0% chromium,. 0.50 up to 3.0% copper, 7.0 to 15.0% manganese, 0.25 to 0.35-1 / o nitrogen, 1.0 to 2.5 % Nickel, 0.20 to 0.40% silicon, the remainder iron with the usual impurities. The steel to be used according to the invention is subjected to a short-term solution heat treatment at 1150 to 1200 ° C and briefly hardened at 950 ° C. to an embrittlement phenomenon cannot occur because of the hardening temperature 150 to 200 ° C higher than the operating temperature of the valve surfaces.

Eingehende Untersuchungen zeigten, daß an einem erfindungsgemäß zu verwendenden Stahl mit 0,40 0% Kohlenstoff, 2,50 % Chrom, 7,4 % Mangan, 2,6 % Kobalt, _ . 1,4 % Nickel, 0,85 % Kupfer, . 0,30 % Stickstoff, -0,30 % Silizium, der bei 1150° C lösungsgeglüht und bei 950° C/1 Stunde ausgehärtet, noch nach 300stündiger Glühung bei 760°C, entsprechend der maximalen Betriebstemperatur, keine Versprödungserscheinungen auftraten, sondern eine Dehnung und Einschnürung von 21 bzw. 25% erhalten blieb.In-depth investigations showed that according to the invention too used steel with 0.40% carbon, 2.50% chromium, 7.4% manganese, 2.6% cobalt, _. 1.4% nickel, 0.85% copper,. 0.30% nitrogen, -0.30% silicon, the 1150 ° C solution annealed and hardened at 950 ° C / 1 hour, even after 300 hours Annealing at 760 ° C, corresponding to the maximum operating temperature, no signs of embrittlement occurred, but an elongation and constriction of 21 and 25% respectively remained.

Nach der üblichen Wärmebehandlung bei 1150° C der bekannten Ventilstähle auf Chrom-Mangan-Nickel-Basis mit erhöhten Kohlenstoff- und .Stickstoffgehalten verringerte sich bei einer 300stündigen Glühung bei 760° C die Dehnung von 11 auf 5 0/0 und die Einschnürung von 12,6 auf 3 %.After the usual heat treatment at 1150 ° C of the known valve steels on a chromium-manganese-nickel basis with increased carbon and nitrogen contents the elongation decreased from 11 to after annealing at 760 ° C. for 300 hours 5 0/0 and the constriction from 12.6 to 3%.

Bei dem neuentwickelten Werkstoff kann daher eine Versprödung im Motor kaum eintreten, und das bekannte Ausbrechen am Ventilrand unterbleibt.The newly developed material can therefore become brittle in the engine hardly occur, and the well-known breakout at the valve edge does not occur.

Claims (2)

Patentansprüche: 1. Verwendung einer austenitischen, aushärtbaren Stahllegierung, bestehend aus 0,30 bis 0,50 °/o Kohlenstoff, 1,5 bis 5,0% Kobalt, 23,0 bis 26,0 % Chrom, 0,5 bis 3,01/o Kupfer, 7,0 bis 15,0% Mangan, 0,25 bis 0,35 % Stickstoff; 1,0 bis 2,0 % Nickel, 0,20 bis 0,35 % Silizium, Rest Eisen mit den üblichen Verunreinigungen, die in bekannter Weise zunächst bei 1150 bis 1250° C 30 bzw. 3 Minuten lang lösungsgeglüht und dann bei 900 bis 1000° C, insbesondere bei 950° C und 45 Minuten ausgehärtet ist, als Werk-Stoff für Ventile, insbesondere hochbeanspruchte Auslaßventile. Claims: 1. Use of an austenitic, hardenable Steel alloy, consisting of 0.30 to 0.50% carbon, 1.5 to 5.0% cobalt, 23.0 to 26.0% chromium, 0.5 to 3.01 / o copper, 7.0 to 15.0% manganese, 0.25 to 0.35 % Nitrogen; 1.0 to 2.0% nickel, 0.20 to 0.35% silicon, the remainder iron with the usual impurities, which in a known manner initially at 1150 to 1250 ° C Solution annealed for 30 or 3 minutes and then at 900 to 1000 ° C, in particular is cured at 950 ° C and 45 minutes, as a material for valves, in particular highly stressed exhaust valves. 2. Verwendung einer Stahllegierung nach Anspruch 1, die aus 0,40 % Kohlenstoff, 2,6 % Kobalt, 25,0 % Chrom, 0,85% Kupfer, 7,4 % Mangan, 0,30% Stickstoff, 1,4% Nickel, - 0,30 % Silizium, Rest Eisen mit den üblichen Verunreinigungen besteht, für den Zweck nach Anspruch 1.2. Use of a steel alloy according to claim 1, which consists of 0.40% carbon, 2.6% cobalt, 25.0% chromium, 0.85% copper, 7.4% manganese, 0.30% nitrogen, 1.4% nickel, - 0.30% silicon, the remainder iron with the usual impurities exists, for the purpose according to claim 1.
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Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1981000643A1 (en) * 1979-08-24 1981-03-05 Western Electric Co Magnetic alloys containing fe-cr-co
DE3736965A1 (en) * 1987-10-31 1989-05-11 Krupp Gmbh HIGH-STRENGTH NITROGEN-FULL FULL-AUSTENITIC COBAL STEELS WITH 0.2 STRETCH LIMITS ABOVE HALF 600 N / MM (ARROW HIGH) 2 (ARROW HIGH)
DE102006030699B4 (en) * 2006-06-30 2014-10-02 Daimler Ag Cast steel piston for internal combustion engines

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA586389A (en) * 1959-11-03 R. Kegerise Wesley Alloy steel
USRE17499E (en) * 1929-11-26 osi cleveland
GB744599A (en) * 1952-05-30 1956-02-08 Armco Int Corp Stainless steel articles for use at high temperatures
GB885168A (en) * 1959-02-09 1961-12-20 Carpenter Steel Co Single phase austenitic steel alloy
US3303023A (en) * 1963-08-26 1967-02-07 Crucible Steel Co America Use of cold-formable austenitic stainless steel for valves for internal-combustion engines

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SE313925B (en) 1969-08-25
BE676284A (en) 1966-06-16
LU50632A1 (en) 1966-05-11
CH468555A (en) 1969-02-15
GB1064560A (en) 1967-04-05
NL6603167A (en) 1966-09-12
AT271536B (en) 1969-06-10
US3431100A (en) 1969-03-04

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