DE1222268B - Austenitische Stahllegierung - Google Patents

Description

• Austenitische Stahllegierung Die Erfindung bezieht sich auf austenitische Stahllegierungen.
• Es ist eine zur Herstellung von Gegenständen mit hoher Dauerstandfestigkeit und guter Beständigkeit gegen schwefelwasserstoffhaltige Gasgemische bestimmte Stahllegierung bekannt, die Kohlenstoff, Chrom, Nickel, Stickstoff neben Eisen und üblichen Verunreinigungen enthält, wobei gegebenenfalls zur Verbesserung der Hitzebeständigkeit ein Siliziumgehalt bis zu 3 % und/oder ein Mangangehalt bis zu 5 % vorgesehen sein kann, um die Wirkung des Nickelgehaltes zu ergänzen.
• Es ist weiterhin eine warmfeste Stahllegierung für Auslaßventile von Brennkraftmaschinen bekannt, die Kohlenstoff, Chrom, Mangan, Nickel und Bein Metall aus der Gruppe Silizium und Aluminium enthält, wobei der Siliziumgehalt 2,5 % betragen kann, die aber keinen Stickstoff enthält.
• Ferner ist eine Stahllegierung bekannt, die ebenfalls keinen Stickstoff enthält, aber einen Gehalt von 1 bis 40/, Wolfram besitzt und die eine hohe Dauerstandfestigkeit aufweisen soll. _ Weiterhin ist ein Stahl für Ventile bekannt, der 0,08 bis 1,5 % Kohlenstoff, 12 bis 30 % Chrom, 2 bis 350/, Nickel, 3 bis 120j, Mangan, 0,06 bis 0,60/0 Stickstoff und eine geringe Menge Silizium (bis 0,45 °/o) enthält.
• Zweck der Erfindung ist, eine warmfeste austenitische Stahllegierung, insbesondere für Ventilteile, zu schaffen, die Mangan, Silizium, Chrom, Nickel und Stickstoff in solchen aufeinander abgestimmten Anteilmengen enthält, daß die Legierung außer ihrer hohen Warmfestigkeit und Härte nicht nur gegen korrodierend wirkende Gase und Dämpfe, insbesondere gegen Verbrennungsprodukte von gebleiten Brennstoffen beständig ist, sondern auch auf Grund ihres relativ hohen Siliziumgehaltes ein wirtschaftlicheres Schmelzen und eine Verkürzung der Herstellungszeit ermöglicht.
• Die austenitische Stahllegierung gemäß der Erfindung, mit der die vorgenannten Vorteile erstmalig gemeinsam erzielt werden, besteht aus 0,3 bis 1,0 °/o Kohlenstoff, 6,0 bis 10,0 % Mangan, 0,5 bis 1,5°/o Silizium, 15,0 bis 22,0 °/o Chrom, 1,0 bis 3,0 °/o Nickel, 0,03 bis 0,35 % Stickstoff, Rest Eisen mit den üblichen Verunreinigungen.
• Vorzugsweise enthält die Stahllegierung gemäß der Erfindung 0,5 bis 10/, Silizium und 19;0 bis 22,00/, Chrom.
• Die Notwendigkeit der Ausbalancierung und Aufrechterhaltung bestimmter Anteilverhältnisse zwischen den Legierungsbestandteilen Mangan, Nickel, Chrom und Silizium soll nachstehend an Hand von Prüfungen veranschaulicht werden, die einerseits an austenitischen Ventilstählen mit hohem Mangangehalt und niedrigem Nickelgehalt und andererseits an austenitischen Ventilstählen mit niedrigem Mangangehalt und hohem Nickelgehalt durchgeführt worden sind.
• Die Untersuchung wird an Ventilen, die aus dem erfindungsgemäßen Stahl bestehen, durchgeführt. Im Ventilkopf wird eine Lecköffnung angebracht, deren Größe vor der Durchführung des Tests genau gemessen wird. Das Ventil wird in eine Standard-Prüfmaschine eingebaut, die dann mit einem Standard-Brennstoff eine Zeitlang unter genau geregelten Bedingungen betrieben wird. Danach wird die Größe der Öffnung wieder genau ausgemessen. Die Untersuchung wird in aufeinanderfolgenden Zeitintervallen durchgeführt, bis die Öffnung von den durch sie hindurchströmenden korrodierend wirkenden Gasen auf eine willkürliche Größe aufgeweitet worden ist, bei der das Ventil versagt. Die Geschwindigkeit, mit welcher die Öffnung vergrößert wird, d. h. die Zeit bis zum Versagen des Ventils, ist ein Maß für die Korrosionsbeständigkeit gegen korrodierend wirkende Gase der geprüften Stahllegierung unter tatsächlichen Arbeitsbedingungen. -Die bei dieser Prüfung erhaltenen Ergebnisse sind nachstehend in der Tabelle I für die austenitischen

  Tabelle -I

  Austenitische Manganstähle für Auslaßventile

  Betriebszeit in Stunden

  Anzahl der bis zum Versagen des Ventils

  C Mn Si Cr Ni Na Untersuchungen Almale und maximale #

  Beriebszeit Mittelwert -

  0,41 10,00 0,11 12,36 2,11 0,22 3 30 bis 70 50 -

  0,47 9,61 1,06- 12,28 2,08 0,22 3 55 bis 120 80 -

  0,41 10,95 Spur 16,Ö2 2,16 0,015 3- 66 bis 75 - 70

  0,53 8,88 0,15 15,86 - 2;27 0,27 3 50 bis 60 55

  0,53 8,24 0,99 15,86 2,27 0,30 5 70 bis 150 100

  0,57 15,68 1,18 15,20 2,45 0,22 5 85 bis 130 115 -- -

  0,54 8,77 0,25 - 21,46 2,22 0,34 4 120 bis 200 _ 160

  0,55 8,77 1,04 21,46 2,22 - 0,31 4 100 bis 190 - .-140

  0,58 _- 11,69 2,88 22,36 2,32 0,49 2 - 50 bis 65 57

  1,04. 12,80 0,14 26,36 0,10 0,144 5 - 110 bis 260 175

  Tabelle 1I

  Austenitische Nickelstähle .für- Aüsläßventile-

  _ _ Betriebszeit in Stunden

  C Mn Si Cr Ni N2 Anzahl bis zum Versagen des Ventils

  der Untersuchungen minimale' und maximale .

  Betriebszeit - Mittelwert

  0,49 2,55 0,09 15,72 11,36 0,049 6 140 bis 330 - 245-

  0,47 4,20 0,26 15,40 10,00 0,26 5 95 bis 230 165- -

  0,46 4,20 1,04 15,40 10,00 0,22 4 30 bis 80 60 -

  0;46 - - 2;95 1,32 16,00 10;24 0;055 7 40 bis 100- 70 -

  0,54 4,25 0,27 20,85 10,10 0,34 5 130 bis 270 200

  0,53 3,37 1,17 20;85 10,10: 0,33 3 50 bis 90 - 75

  Die in- den vorstehenden Tabellen= aufgeführten Testergebnisse sind außerdem in F -,g. 1 für die Tabelle I und in F i g. 2 für die Tabelle II: graphisch dargestellt: Die Tabellen I und 11 und die F.i g.1 und 2--zeigen; daß bei Verwendung vors- Nickel als hauptsächlicher Austenitbildner die besten- Ergebnisse sowohl .bei verhältnismäßig niedrigem als auch bei verhältnismäßig hohem Chromanteil erhalten werden, falls der Siliziumgehalt niedrig gehalten wird. Die Versuchsergebnisse zeigen weiterhin, daß bei Verwendung von Mangan in einem größeren Ausmaß als Nickel -als Austbnitbildner ein Siliziumgehalt bis zu etwa 10/, in Verbindung mit einem Chromanteil von etwa 21,0 °/o die -besten -Ergebnisse erzielt werden; während bei einem Siliziumgehalt von etwa 3,00/, der Korrosionswiderstand erniddrigtwird. Ferner zeigen diese Untersuchungsergebnisse, daß bei niedrigerem Chromgehalt ein niedriger Siliziumgehalt schädlich ist, während der höhere Siliziümgehalt zu erheblich günstigeren Werten führt. Es ist daher ersichtlich, däß gemäß der Erfindung durch -Aufrechterhaltung der Beziehung zwischen Mangan, Silizium, Chrom und Nickel, wie o1ien erläutert, außerordentlich- erwünschte auste-Stähle, bei denen Mangan der vorherrschende Austenit-Bildner ist, und. in Tabelle II für die austenitischen Stähle, bei denen Nickel der vorherrschende Austenitbildner ist, zusammengefaßt. nitische Stähle für Auslaßventile erhalten werden können: Die Stahllegierung gemäß der Erfindung kann -nach irgendeinem der bekannten Stahlerzeugungsverfahren hergestellt werden. Das Fertigerzeugnis kann gewünschtenfalls einer Wärmebehandlung unterworfen werden. - -Falls eine Wärmebehandlung erwünscht - ist; um eine hohe Härte und Festigkeit zu- entwickeln, kann die Legierung in bekannter Weise einer- Lösungsglühung -bei einer Temperatur von- 1038 bis-1205°C während ' einer Zeitdauer, die für, die - Größe -des behandelten Stückes zweckentsprechend ist,- unterworfen werden. Danach wird die Legierung in- Luft; Öl oder Wasser auf Raumtemperatur abgeschreckt, dann bei einer Temperatur zwischen 6.48 und 871°C während einer ausreichenden Zeitdauer angelassen und anschließend wieder abgekühlt.

Claims (2)

1. Patentansprüche: 1. Austenitische, warmfeste und gegen korrodierend wirkende Gase und Dämpfe, insbesondere gegen Verbrennungsprodukte von gebleiten Brennstoffen beständige Stahllegierung, z. B. für Ventilteile, bestehend aus 0,3 bis 1,00/0 Kohlenstoff, 6,0 bis 10,00/, Mangan, 0,5 bis 1,5010 Silizium, 15,0 bis 22,0 °/o Chrom, 1,0 bis 3,00/0 Nickel, 0,03 bis 0,350/0 Stickstoff, Rest Eisen mit den üblichen Verunreinigungen.
2. 2. Stahllegierung nach Anspruch 1 mit 0,5 bis 10/, Silizium und 19,0 bis 22,0 % Chrom. In Betracht gezogene Druckschriften Deutsche Patentschrift Nr. 738 245; italienische Patentschrift Nr. 493 324; USA: Patentschrift Nr. 2177 454; H o u d r e m o n t, Handbuch der Sonderstahlkunde, Berlin, 1943, S. 710; Jahrbuch 1942 der Deutschen Luftfahrtforschung, S. 11, 131 bis 134.