DE1222266B

DE1222266B - Use of a corrosion-resistant steel alloy as a material for easily weldable objects

Info

Publication number: DE1222266B
Application number: DEA44881A
Authority: DE
Inventors: Karl Goete Baggstroem; Karl Gerhard Sune Persson
Original assignee: Bofors AB
Current assignee: Saab Bofors AB
Priority date: 1963-01-05
Filing date: 1963-12-24
Publication date: 1966-08-04

Description

Verwendung einer korrosionsbeständigen Stahllegierung als Werkstoff für gut schweißbare Gegenstände Die Erfindung betrifft die Verwendung einer korrosionsbeständigen Stahllegierung als Werkstoff für gut schweißbare Gegenstände: Zum Stand der Technik gehört eine Stahllegierung, bestehend aus bis zu 111/0 C, 6 bis 40 °/o Cr, 40 bis 4°/o Ni und 0,3 bis 5 % Si, Ti, V, Mo, Mn und/oder Al; Rest Eisen. Dieser Werkstoff wird zu Gegenständen verarbeitet, die besondere Festigkeitseigenschaften, insbesondere eine hohe Schwingungsfestigkeit besitzen und/oder hohe Beständigkeit gegen Brüchigwerden durch interkristalline Korrosion aufweisen müssen: Die Legierung wird dabei einer Wärmebehandlung unterzogen, die aus einem Abschrecken von 950 bis 1150°C besteht. Die besondere Festigkeit dieser bekannten Legierung beruht auf einem dabei entstehenden, 8-Eisen enthaltenden Sonderbestandteil, der in eine austenitische Grundmasse eingebettet ist. Diese bekannte Legierung zeichnet sich ferner dadurch aus, daß sie bzw. die aus ihr hergestellten Gegenstände die nachteilige Eigenschaft des Brüchigwerdens nicht besitzen, die den reinaustenitischen Chrom-Nickel-Stahl-Legierungen eigen ist, wenn sie bei der Herstellung oder im Betrieb, z: B. beim Zusammenschweißen einer einer Anlaßbehandlung gleichkommenden Erwärmung auf 500 bis 900°C und dem Angriff korrodierender Agentien ausgesetzt werden. Der-diese bekannte Legierung kennzeichnende Anteil an 8-Eisen hat jedoch den Nachteil, daß die Legierung eine den heutigen Erfordernissen entsprechende gute Schweißbarkeit nicht besitzt. Sie ist daher zur Herstellung von Gegenständen, die ohne Beeinträchtigung der Festigkeitseigenschaften und der Korrosionsbeständigkeit eine gute Schweißbarkeit aufweisen sollen, nicht geeignet.Use of a corrosion-resistant steel alloy as a material for easily weldable objects The invention relates to the use of a corrosion-resistant steel alloy as a material for easily weldable objects. 40 to 4% Ni and 0.3 to 5% Si, Ti, V, Mo, Mn and / or Al; Remainder iron. This material is processed into objects that have special strength properties, in particular high vibration resistance and / or must have high resistance to becoming brittle due to intergranular corrosion: The alloy is subjected to a heat treatment that consists of quenching at 950 to 1150 ° C. The special strength of this known alloy is based on a special component containing 8-iron that is created and is embedded in an austenitic base material. This known alloy is also characterized by the fact that it or the objects made from it do not have the disadvantageous property of becoming brittle, which is inherent in the purely austenitic chromium-nickel-steel alloys when they are used during manufacture or in operation, e.g. B. when welding together a tempering treatment equivalent to heating to 500 to 900 ° C and the attack of corrosive agents are exposed. The proportion of 8-iron which characterizes this known alloy, however, has the disadvantage that the alloy does not have a good weldability corresponding to today's requirements. It is therefore not suitable for the production of objects which should have good weldability without impairing the strength properties and corrosion resistance.

Es wurde auch bereits die Verwendung einer Legierung vorgeschlagen mit der Zusammensetzung 0,03 bis 0,25 % Kohlenstoff, 11 bis 14"/, Chrom, 0,25 bis 2,00/0 Mangan, 4 bis 8 °/o Nickel, 0,10 bis 0,700/0 Silizium, Rest Eisen, wobei niedrigen Chromgehalten niedrige Kohlenstoffgehalte entsprechen, das Verhältnis zwischen dem Nickeläquivalent, berechnet als °/o Ni + 0,5 - °/o Mn, und dem Chromäquivalent, berechnet als (°/o Cr-15 °/o C) -I- 1,5 - °/a Si, zwischen 0,4 und 1,0 liegt. Diese Legierung wird bei 1000°C lösungsgeglüht, nach Abkühlung an Luft auf Raumtemperatur bei 575 bis 600°C angelassen und wieder auf Raumtemperatur abgekühlt und wird in diesem Zustand als Werkstoff für gut schweißbare Gegenstände verwendet. Hierbei ergibt sich eine überraschende Verbesserung der Schweißfähigkeit ohne Einbuße an Festigkeit und Korrosionsbeständigkeit.The use of an alloy with the composition has also been proposed 0.03 to 0.25 % carbon, 11 to 14 "/, chrome, 0.25 to 2.00 / 0 manganese, 4 to 8 ° / o nickel, 0.10 to 0.700 / 0 silicon, Remainder iron, where low chromium contents correspond to low carbon contents, the ratio between the nickel equivalent, calculated as ° / o Ni + 0.5 - ° / o Mn, and the chromium equivalent, calculated as (° / o Cr-15 ° / o C) -I- 1.5 - ° / a Si, between 0.4 and 1.0. This alloy is solution annealed at 1000 ° C, after cooling in air to room temperature, tempered at 575 to 600 ° C and cooled again to room temperature and is used in this state as a material for easily weldable objects. This results in a surprising improvement in weldability without any loss of strength or corrosion resistance.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Korrosionsbeständigkeit von Gegenständen aus einer Legierung der letztgenannten Art zu verbessern, ohne die gewonnene Verbesserung der Schweißfähigkeit zu beeinträchtigen. Dies geschieht erfindungsgemäß durch die Verwendung einer Legierung aus 0,03 bis 0,25 % Kohlenstoff, 11 bis 14 % Chrom, 0,2_5 bis 2,00"/, Mangan, 4 bis 8 % Nickel, 0,5 bis 3,5 % Molybdän, 0,10 bis 0,70"/, Silizium, Rest Eisen, wobei das Verhältnis zwischen Nickeläquivalent, berechnet als % Ni -f- 0,5 - % Mn, und Chromäquivalent, berechnet als (°/o Cr - 15 - % C) + 1,5 - °/o Si -j- °/o Mo, zwischen 0,3 und 0,9 beträgt und die Legierung nach Erhitzung bis zur vollständigen Austenitisierung auf Raumtemperatur abgekühlt; bei 550 bis 650°C angelassen und wieder auf Raumtern peratur abgekühlt ist, als Werkstoff für gut schweißbare, hartbare und sehr korrosionsfeste Gegenstände. Vorteilhafterweise -liegt der Molybdängehalt zwischen 1,0 und 2,0 %. -Überraschend ist hierbei, daß die Hinzufügung des Molybdänzusatzes das durch Legierungszusammensetzung und Wärmebehandlung gewonnene, , die Schweißbarkeit verbessernde und - im Gegensatz zu bekannten Legierungen - die Festigkeit nicht herabsetzende Austenitgefüge-nicht beeinträchtigt.The present invention is based on the object of improving the corrosion resistance of objects made of an alloy of the last-mentioned type without impairing the improvement in weldability. This is done according to the invention through the use of an alloy 0.03 to 0.25 % carbon, 11 to 14% chromium, 0.2_5 to 2.00 "/, manganese, 4 to 8 % nickel, 0.5 to 3.5 % molybdenum, 0.10 to 0.70 "/, silicon, Remainder iron, where the ratio between nickel equivalent, calculated as % Ni -f- 0.5 - % Mn, and chromium equivalent, calculated as (° / o Cr - 15 - % C) + 1.5 - ° / o Si -j- ° / o Mo, is between 0.3 and 0.9 and, after heating, the alloy is cooled to room temperature until it is completely austenitized; Tempered at 550 to 650 ° C and cooled down to room temperature again, as a material for easily weldable, hardenable and very corrosion-resistant objects. The molybdenum content is advantageously between 1.0 and 2.0 % . It is surprising that the addition of molybdenum does not affect the austenite structure obtained by alloy composition and heat treatment, which improves weldability and - in contrast to known alloys - does not reduce strength.

Die bei Verwendung der-erfindungsgemäßen Legie= rung erzielte Verbesserung der Korrosionsbeständigkeit ergibt sich aus den in Tabelle I wiedergegebenen Resultaten von Korrosionsversuchen. Tabelle I Stahl- Molybdän- Gewichtsverlust, relative Werte typ gehalt in °/o nach 3 Tagen 19 Tagen (22 Tagen - A 0,01 100 - - B , 1,07 17 87 - C 1,45 1 2 4 D 1,94 3 5 12 E 2,86 3 6 17 F 3,50 3 7 22 Bei diesen Korrosionsversuchen wurde von einem Stahl (Stahltyp A) mit folgender Zusammensetzung ausgegangen: C 0,060/,; Si 0,5001,; Mn 0,780/0; P 0,008 °/o; S 0,012 °/o; Cr 12,0 °/o; Ni 5,7 °/o und Mo 0,0111/0.The improvement in corrosion resistance achieved when using the alloy according to the invention results from the results of corrosion tests shown in Table I. Table I. Steel molybdenum weight loss, relative values type content in ° / o after 3 days 19 days (22 days - A 0.01 100 - - B, 1.07 17 87 - C 1.45 1 2 4 D 1.94 3 5 12 E 2.86 3 6 17 F 3.50 3 7 22 These corrosion tests were based on a steel (steel type A) with the following composition: C 0.060 / ,; Si 0.5001; Mn 0.780 / 0; P 0.008%; S 0.012%; Cr 12.0%; Ni 5.7% and Mo 0.0111 / 0.

Der Stahl (A) wurde folgender Wärmebehandlung unterzogen: Erhitzen bei 980°C während einer Stunde, Abkühlung in Luft sowie Anlassen auf 600°C während 5 Stunden und schließlich Abkühlung in Luft. Die übrigen verwendeten Stahltypen (B bis F) sind bezüglich ihrer Zusammensetzung und Wärmebehandlung praktisch dem Stahltyp A gleich, jedoch mit der Einschränkung, daß ihr Molybdängehalt auf die in Tabelle I angegebene Weise variiert wurde.The steel (A) was subjected to the following heat treatment: heating at 980 ° C for one hour, cooling in air and tempering at 600 ° C during 5 hours and finally cooling in air. The rest of the steel types used (B to F) are practically dem in terms of their composition and heat treatment Steel type A is the same, but with the restriction that its molybdenum content is limited to in the manner indicated in Table I was varied.

Für den eigentlichen Korrosionsversuch wurde eine sauerstoffgesättigte 5 °/oige Kochsalzlösung verwendet, die mit 71 g Zitronensäure pro Liter Lösung versetzt wurde. Die Flüssigkeit, deren pH-Wert 1,9 betrug, zirkulierte in Kolben mit Probestäben aus den verschiedenen Stahltypen bei einer Temperatur von +50°C. In bestimmten Zeitintervallen wurde der Gewichtsverlust der verschiedenen Probestäbe ermittelt. Dem auf Grund--der- Korrosion bei Stahl A nach 3 Tagen eingetretenen Gewichtsverlust wurde die Zahl 100 zugeteilt, und die Gewichtsabnahmen der übrigen Stähle wurden im Verhältnis zu diesem Wert angegeben.For the actual corrosion test, an oxygen-saturated one was used 5% saline solution is used, which is mixed with 71 g citric acid per liter of solution became. The liquid, the pH of which was 1.9, was circulated in flasks with test rods from the various types of steel at a temperature of + 50 ° C. In certain time intervals the weight loss of the various test bars was determined. Because of - the- Corrosion in steel A after 3 days of weight loss became the number 100 allocated, and the weight reductions of the remaining steels were proportionate specified for this value.

Außer der obenerwähnten Korrosion des praktisch von Molybdän freien Stahles (A) nach 3 Tagen, zeigte sich auch bei dem Stahl mit 1,07 °/o Molybdän(b) eine relativ starke Korrodierung nach Ablauf des gleichen Zeitraumes, während hingegen die Korrosion der übrigen vier Proben (C bis F) nur gering war. Nach 9 Tagen (hier wurde der Stahl A nicht mehraufgeführt) war der Stahl mit 1;07 % Molybdän (B) stark angegriffen, während der -Korrosionsangriff der übrigen vier Proben (C bis F) immer noch gering war. Eine Tendenz dieser vier Proben (C bis F) zu einer mit steigendem Molybdängehalt. anwachsender Korrosion tritt jedoch .deutlich hervor. Diese Tendenz ist noch ausgeprägter nach 22 Tagen, nach denen die Überlegenheit des Stahles mit 1,45 °% Molybdän (C) bezüglich seiner Korrosionsresistenz deutlicher hervortritt als vorher. Ein Minimum der Korrosionsgeschwindigkeit stellt sich somit .ganz überraschend bei einem Molybdängehalt von etwa 1,5 °/o ein.In addition to the above-mentioned corrosion of the steel (A), which is practically free of molybdenum, after 3 days, the steel with 1.07% molybdenum (b) also showed a relatively strong corrosion after the same period of time, while the other corrosion four samples (C to F) was only slight. After 9 days (steel A was no longer listed here) the steel with 1.07 % molybdenum (B) was severely attacked, while the corrosion attack of the other four samples (C to F) was still minor. A tendency of these four samples (C to F) to one with increasing molybdenum content. However, increasing corrosion clearly emerges. This tendency is even more pronounced after 22 days, after which the superiority of steel with 1.45% molybdenum (C) with regard to its corrosion resistance is more evident than before. A minimum of the corrosion rate is thus set, quite surprisingly, at a molybdenum content of about 1.5%.

Die Festigkeitseigenschaften der sechs untersuchten Stahltypen gehen aus nachfolgender Tabelle 1I hervor. Die Bestimmung der Festigkeitseigenschaften erfolgte auf übliche Weise entsprechend den schwer dischen Industrienormen SIS 112110 und 112 351 (bzw. den internationalen ISO-Richtlinien R 82 und R 148).The strength properties of the six types of steel examined are shown in Table 1I below. The strength properties were determined in the usual way in accordance with the difficult industrial standards SIS 112110 and 112 351 (or the international ISO guidelines R 82 and R 148).

Aus Tabelle II ist ersichtlich, daß ein- erhöhter Molybdängehalt unter anderem eine höhere Zugfestigkeit, jedoch eine geringere Bruchdehnung, Einschnürung und Kerbschlagzähigkeit bewirkt. Diese Tendenzen traten besonders bei der Probe mit 3,50 °/o Molybdän (F) hervor und betreffen vor allem 'die Kerbschlagzähigkeit.From Table II it can be seen that an increased molybdenum content below among other things, a higher tensile strength, but a lower elongation at break, constriction and impact strength. These tendencies were particularly evident in the rehearsal with 3.50% molybdenum (F) and mainly concern the notched impact strength.

Sämtliche untersuchten Stahltypen wiesen gute Schweißbarkeit auf, was auf den in Tabelle Il angegebenen hohen Gehalten an Restaustenit basiert. Der Restaustenit wurde auf röntgenographischem Wege ermittelt.All types of steel examined showed good weldability, which is based on the high contents of retained austenite given in Table II. Of the Retained austenite was determined by X-ray method.

Aus den Tabellen I und II geht hervor, daß man, um eine gute Korrosionsbeständigkeit zu erreichen, auch mindestens 0,5 % Molybdän im Stahlhaben muß, während der Molybdängehalt unter 3;5 °/o liegen muß, wenn die Kerbschlagzähigkeit nicht allzu sehr ab- sinken soll..Tables I and II show that, in order to achieve good corrosion resistance, the steel must also have at least 0.5% molybdenum, while the molybdenum content must be below 3.5% if the notched impact strength does not decrease too much - should sink ..

Die hier beschriebenen Untersuchungen wurden mit aus Rohlingen geschmiedeten Probestäben durchgeführt; jedoch zeigten entsprechende Versuche mit Gußstähl gleichartige Resultate.The investigations described here were forged from blanks Test bars carried out; however, corresponding tests with cast steel showed the same Results.

Claims

Claims: 1. Use of a steel alloy, consisting of, 0.03 to 0.250 /, carbon, 11 to 140/0 chrome, 0.25 to 2.000 / 0 manganese, 4 to 8 ° / o nickel, 0.5 to 3.5 ° / a molybdenum, 0.10 to 0.700 /, silicon, Remainder iron,

where the ratio between nickel equivalent, calculated as ° / o Ni + 0.5 - ° / o Mn, and chromium equivalent, calculated as (° / a Cr - 15 - ° / o C) 1.5 - ° / o Si + ° / o Mo, is between 0.3 and 0.9 and the alloy is cooled to room temperature after heating to complete austenitization, tempered at 550 to 650 ° C and cooled back down to room temperature, as a material for easily weldable, hardenable and very corrosion-resistant Objects.

2. Use of a steel alloy according to claim 1, characterized in that the molybdenum content is between 1.0 and 2.0%. Considered publications: Austrian patent specification No. 146 720.