DE1302792B

DE1302792B -

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Publication number: DE1302792B
Application number: DE19621302792
Authority: DE
Priority date: 1962-01-03
Filing date: 1962-12-10
Publication date: 1970-10-29
Also published as: GB990301A; US3168397A; CH458756A; DE1302792C2

Description

1 21 2

Die Erfindung bezieht sich auf die Verwendung von stehend aus 32,5 bis 35 % Nickel, 17,5 bis 26 % Chrom,The invention relates to the use of standing from 32.5 to 35% nickel, 17.5 to 26% chromium,

Eisen-Nickel-Chrom-Legierungen bestimmter Zusam- 2 bis 3 % Molybdän, 3 bis 4 % Kupfer, 0,4 bis 0,75 %Iron-nickel-chromium alloys of certain combinations - 2 to 3% molybdenum, 3 to 4% copper, 0.4 to 0.75%

mensetzung als Werkstoff für Gegenstände, die in Silizium, 0 bis 2% Mangan, bis 0,06 % Kohlenstoff, siedender Schwefelsäure nicht nur korrosionsbeständig 0,025 bis 0,035 % Stickstoff, bis 1 % Niob oder biscomposition as a material for objects in silicon, 0 to 2% manganese, up to 0.06% carbon, Boiling sulfuric acid not only corrosion-resistant 0.025 to 0.035% nitrogen, up to 1% niobium or up to

sind, sondern in einem solchen Medium auch Span- 5 2°/₀ Titan — mit der Maßgabe, daß Niob in einerare, but in such a medium also chip 5 2 ° / ₀ titanium - with the proviso that niobium in a

nungen ausgesetzt sein können, ohne daß eine Riß- Mindestmenge enthalten ist, die dem achtfachenvoltages can be exposed without a minimum crack amount is included eight times

bildung auftritt. Kohlenstoffgehalt entspricht, und daß die Mindest-education occurs. Carbon content, and that the minimum

Bekanntlich bezeichnet man den Angriff bzw. das menge an Titan dem vierfachen KohlenstoffgehaltIt is well known that the attack or the amount of titanium is four times the carbon content

Auflösen einer Metallegierung durch ein mit ihr in entspricht, wenn Niob durch Titan ersetzt ist —, 0,1Dissolving a metal alloy by one with it in corresponds when niobium is replaced by titanium - 0.1

Berührung stehendes Medium als »Korrosion«. Aus io bis 0,3 °/₀ Mischmetall oder 0,003 bis 0,005% Bor,Medium standing in contact as "corrosion". From io to 0.3 ° / ₀ misch metal or 0.003 to 0.005% boron,

einer »korrosionsfesten« Legierung besteht beispiels- 0 bis 0,03 °/₀ Phosphor, 0 bis 0,015 °/o Schwefel, Resta "corrosion-resistant" alloy beispiels- 0 to 0.03 ° / ₀ phosphorus, 0 to 0.015 ° / o sulfur, residual

weise ein Gegenstand, dessen Oterfläche von 10°/_oiger Eisen, als Werkstoff für Gegenstände, die in siedenderas an object whose Oterfläche of 10 ° / _o sodium iron, as a material for articles in boiling

siedender Schwefelsäure bis zu einer Tiefe von etwa Schwefelsäure keine Spannungsrißkorrosion aufweisenboiling sulfuric acid to a depth of about sulfuric acid show no stress corrosion cracking

0,1 bis 0,15 mm im Jahr aufgelöst bzw. abgetragen dürfen.0.1 to 0.15 mm per year may be dissolved or removed.

wird. Ein solcher Gegenstand ist zur Benutzung als 15 Mischmetall besteht hauptsächlich aus Cer undwill. One such article is for use as a mischmetal consists mainly of cerium and

Bauteil dort hervorragend geeignet, wo Beständigkeit Lanthan,Component ideally suited where resistance lanthanum,

gegen heiße Schwefelsäure erforderlich ist. Für die Spannungsrißkorrosionsfestigkeit der Le-against hot sulfuric acid is required. For the stress corrosion cracking resistance of the

Demgegenüber ist die sogenannte »Spannungsriß- gierung ist es wesentlich, daß die Elemente Nickel,On the other hand, the so-called »stress cracking is essential that the elements nickel,

korrosion«, d. h. das Versagen eines Gegenstandes in- Chrom, Molybdän und Kupfer in den angegebenencorrosion «, d. H. the failure of an object in chromium, molybdenum and copper in the specified

folge Rißbildung, wenn der Gegenstand in einem 20 Mindestmengen vorliegen.result in cracking when the item is present in a minimum of 20 quantities.

korrodierenden Medium einer Spannung unterworfen Chrom in Mengen von mehr als 26°/o verursacht wird, eine völlig andere Erscheinung, denn diese geht die Bildung eines unerwünschten Doppelphasennicht mit einem nennenswerten Verlust an Metallmasse Gefüges. Beste Ergebnisse werden mit Chrommengen durch Auflösen einher. Spannungsrißkorrosion kann im Bereich von 20 bis 22% erzielt,
in einem bestimmten Medium eintreten, wenn ein 25 Wenn Molybdän in einer größeren Menge als 3°/o Gegenstand aus einem Metall oder einer Metall- vorliegt, wird wegen der Bildung einer Sigmaphase legierung relativ kurzzeitig einer Spannung unter- die Festigkeit und die Beständigkeit der Legierungen worfen wird, welche weit geringer ist als die Höchst- gegenüber einer Spannungsrißkorrosion nachteilig bebelastung, die der Gegenstand ohne Bruch in nicht- einflußt. Beste Ergebnisse werden mit einem Molybdänkorrodierender Umgebung oder in einer anderen 30 gehalt von 2 bis 2,5 °/₀ erzielt,
korrodierenden Umgebung ertragen könnte. Es ist wesentlich, daß in der Legierung der gesamteCorrosive medium subjected to tension chromium in amounts of more than 26% causes a completely different phenomenon, because this does not involve the formation of an undesirable double phase with a significant loss of metal mass structure. Best results are associated with amounts of chromium from dissolving. Stress corrosion cracking can be achieved in the range of 20 to 22%,
If molybdenum is present in an amount greater than 3% of a metal or a metal object, the formation of a sigma-phase alloy will cause a relatively short period of tension to undercut the strength and durability of the alloys is thrown, which is far less than the maximum load against stress corrosion cracking, which does not affect the object without breaking. The best results are achieved with a molybdenum-corrosive environment or in another content of 2 to 2.5 ° / ₀ ,
corrosive environment. It is essential that in the alloy the entire

Das Phänomen der Spannungsrißkorrosion ist nicht Kupfergehalt in fester Lösung gehalten wird. Aus völlig geklärt. Man hat festgestellt, daß ein aus einer diesem Grunde muß der Kupfergehalt auf 4°/₀ bebestimmten Legierung hergestellter Gegenstand Jahre grenzt werden, da bei einer größeren Menge Kupfer oder sogar Jahrzehnte hindurch in schwefelsäure- 35 aus der festen Lösung ausgeschieden werden kann, haltigem Medium brauchbar sein kann, solange er insbesondere wenn die Legierung länger erhitzt wird, nicht Spannungen unterliegt. Der gleiche Gegenstand Der Nickelgehalt muß mindestens 32,5% betragen, versagt aber innerhalb weniger Stunden, wenn eine Bei einem Nickelgehalt in den angegebenen Mengen seiner Flächen sich unter Spannung befindet, während von 32,5 bis 35 % werden die gewünschten Eigendiese dem Angriff von Schwefelsäure ausgesetzt ist. 40 schäften der Spannungsrißkorrosionsfestigkeit inThe phenomenon of stress corrosion cracking is not copper content is kept in solid solution. Completely cleared up. It has been found that a from a Therefore, the copper content at 4 ° / ₀ bebestimmten alloy metallurgy article years must be limited, as can be passed excreted from the solid solution with a larger amount of copper or even decades in sulfuric acid 35, containing medium can be useful as long as it is not subject to stress, especially if the alloy is heated for a longer period of time. The same object. The nickel content must be at least 32.5%, but fails within a few hours if one of its surfaces is under tension with a nickel content in the specified amounts, while from 32.5 to 35%, the desired properties are the attack of Exposure to sulfuric acid. 40 shafts of stress corrosion cracking resistance in

Eine korrosionsfeste Legierung muß nicht unbedingt Schwefelsäure erreicht. Größere Nickelmengen steigernA corrosion-resistant alloy does not necessarily have to achieve sulfuric acid. Increase larger quantities of nickel

zugleich spannungsrißkorrosionsfest sein. So sind aus nur die Kosten der Legierung, ohne Korrosions-at the same time be resistant to stress corrosion cracking. So off only the cost of the alloy, without corrosion

der USA.-Patentschrift 2 214 128 korrosionsfeste Le- festigkeit und Spannungsrißkorrosionsfestigkeit inof the USA patent specification 2 214 128 corrosion-resistant strength and stress corrosion cracking resistance in

gierungen mit einem Gehalt an 24 bis 40 %> Vorzugs- Schwefelsäure zu erhöhen.alloys with a content of 24 to 40%> preferred sulfuric acid.

weise 26 bis 28% Nickel neben 15 bis 25% Chrom, 45 Die folgenden Beispiele erfindungsgemäß verwend-26 to 28% nickel in addition to 15 to 25% chromium, 45 The following examples are used according to the invention

2 bis 6% Molybdän, 1 bis 4% Kupfer und unter- barer Legierungen wurden durch Schmelzen der2 to 6% molybdenum, 1 to 4% copper and lower alloys were obtained by melting the

geordneten Mengen anderer Bestandteile, neben Chargen und in üblicher Weise erfolgendes Gießenordered amounts of other ingredients, besides batches and pouring in the usual way

Eisen, bekanntgeworden, wobei über die Spannungs- in Gießformen hergestellt. Aus den RohblöckenIron, made known, being produced via the tension in casting molds. From the rough blocks

rißkorrosionsfestigkeit dieser Legierungen nichts aus- wurden Stäbe geschmiedet. Die Stäbe wurden bearbeitetResistance to cracking corrosion of these alloys was not an issue - rods were forged. The bars have been processed

gesagt ist. Tatsächlich hat sich auch gezeigt, daß 50 und angelassen und daraus Probestücke mit eineris said. In fact, it has also been shown that 50 and tempered and from it specimens with a

gerade die Legierungen mit dem nach der genannten Breite von 9,5 mm, einer Stärke von 3,2 mm und einerjust the alloys with the width of 9.5 mm, a thickness of 3.2 mm and a

USA.-Patentschrift bevorzugten Nickelgehalt bei der Länge von 95,2 mm hergestellt. Dann wurden in dieU.S. Patent preferred nickel content at the length of 95.2 mm. Then were in the

Prüfung auf Spannungsrißkorrosionsfestigkeit ver- äußersten Enden jedes Probestückes Löcher gebohrtTesting for stress corrosion cracking resistance at the extreme ends of each specimen. Holes are drilled

sagen. und die Probestücke um einen Dorn mit einem Außen-to say. and the specimens around a mandrel with an external

Um so überraschender war daher die Feststellung, 55 durchmesser von 2,5 cm U-förmig gebogen, so daß daß ähnliche Legierungen mit einem Nickelgehalt, jedes Probestück einen Bogen von etwa 180° mit sich welcher oberhalb des in der genannten USA.-Patent- daran anschließenden parallel verlaufenden, geraden schrift, als bevorzugt genannten Gehaltes liegt, eine Schenkeln gleicher Länge aufwies. Dann wurde ein hervorragende Spannungsrißkorrosionsfestigkeit in mit Tetrafluoräthylenband umwickelter Bolzen durch heißer Schwefelsäure aufweisen. Dieses Ergebnis war 60 die Löcher jeder Probe geführt und eine Mutter auf keineswegs zu erwarten, denn aus der genannten USA.- den Bolzen aufgeschraubt, um das U-förmige Probe-Patentschrift muß der Fachmann entnehmen, daß die stück unter Spannung zu halten. Die konkave Innendort beschriebenen Legierungen über den gesamten seite jeder Probe wurde auf diese Weise unter Druck dort für die einzelnen Komponenten angegebenen und die Außenseite unter Spannung gesetzt, wobei Mengenbereich im wesentlichen die gleichen Eigen- 65 die höchste Beanspruchung in den Außenbezirken schäften besitzen. herrschte. Die auf diese Weise hergestellten und ge-Demgemäß ist Gegenstand der Erfindung die Ver- spannten Proben wurden dann in luftfreie siedende, wendung einer Eisen-Nickel-Chrom-Legierung, be- 30 bis 40%ige Schwefelsäure getaucht.All the more surprising was therefore the finding that 55 diameter of 2.5 cm bent into a U-shape, so that that similar alloys with a nickel content, each specimen an arc of about 180 ° with it which is above the straight line that runs parallel to it in the aforementioned USA patent font, as preferred content is mentioned, had legs of the same length. Then became a excellent resistance to stress corrosion cracking in bolts wrapped with tetrafluoroethylene tape have hot sulfuric acid. This result was 60 holes in each specimen and a nut on it by no means to be expected, because from the said USA.- unscrewed the bolt to the U-shaped sample patent the expert must deduce that the piece must be kept under tension. The concave interior there The alloys described over the entire face of each sample were thus pressurized specified there for the individual components and the outside under tension, whereby Quantity range essentially the same own 65 the highest stress in the outskirts own stocks. prevailed. Those produced in this way and accordingly the subject of the invention is the clamped samples were then in air-free boiling, Use of an iron-nickel-chromium alloy, immersed in 30 to 40% sulfuric acid.

Die in den folgenden Beispielen angegebenen Prozentangaben beziehen sich auf das Gewicht.The percentages given in the following examples relate to weight.

4O^o/oige siedende Schwefelsäure eingetaucht worden waren.4O ^o / o boiling sulfuric acid had been immersed.

example 1

Es wurde eine Legierung folgender Zusammensetzung hergestellt:An alloy of the following composition was produced:

Prozentpercent

Kohlenstoff 0,054Carbon 0.054

Mangan 0,91Manganese 0.91

Silicium 0,51Silicon 0.51

Phosphor 0,012Phosphorus 0.012

Schwefel 0,008Sulfur 0.008

Chrom 20,57Chrome 20.57

Nickel 32,68Nickel 32.68

Molybdän 2,32Molybdenum 2.32

Kupfer 3,28Copper 3.28

Niob (+ Tantal) 0,81Niobium (+ tantalum) 0.81

Bor 0,006Boron 0.006

Stickstoff 0,039Nitrogen 0.039

Eisen Rest; mit Ausnahme solIron remainder; with the exception of sol

cher Elemente in solchen Mengen, die üblicher- ^a5 weise in Stählen als Verunreinigungen vorkommen. elements in quantities that are usually ^{a5 found} in steels as impurities.

3030th

Fünf U-förmig gebogene, aus dieser Legierung bestehende Probestücke waren völlig frei von Rissen, nachdem sie 330 Stunden in siedende, 30 bis 4O°/oige Schwefelsäure eingetaucht waren. Es sei bemerkt, daß solche U-föimig gebogenen Probestücke einer sehr komplexen Spannungsverteilung unterliegen, die zwischen sehr hohen und niedrigen Spannungen liegt. Da die Probestücke kalt bearbeitet worden sind, sind sie in hervorragender Weise zur Prüfung auf Spannungsrißkorrosionsfestigkeit geeignet.Five U-shaped test pieces made of this alloy were completely free of cracks, after it has boiled for 330 hours, 30 to 40 per cent Sulfuric acid were immersed. It should be noted that such U-shaped curved specimens have a very are subject to complex stress distribution, which lies between very high and low voltages. There the specimens have been cold worked, they are excellent for testing for stress corrosion cracking resistance suitable.

4545

Example 2

Es wurde eine Legierung mit folgender Zusammensetzung hergestellt:An alloy with the following composition was produced:

Prozentpercent

Kohlenstoff 0,057Carbon 0.057

Mangan 0,95Manganese 0.95

Silicium 0,52Silicon 0.52

Phosphor 0,010Phosphorus 0.010

Schwefel 0,008Sulfur 0.008

Chrom 20,18Chromium 20.18

Nickel 33,47Nickel 33.47

Molybdän 2,29Molybdenum 2.29

Kupfer 3,33Copper 3.33

Niob (+ Tantal) 0,81Niobium (+ tantalum) 0.81

Bor 0,006Boron 0.006

Stickstoff 0,041Nitrogen 0.041

Eisen Rest; abgesehen vonIron remainder; apart from

Verunreinigungen.Impurities.

Es wurden, wie im Beispiel 1 angegeben, fünf U-förmige Probestücke aus der Legierung des Beispiels 2 hergestellt. Diese Probestücke waren völlig frei von Rissen, nachdem sie 330 Stunden in 30 bisAs indicated in Example 1, five U-shaped coupons were made from the alloy of the example 2 manufactured. These specimens were completely free of cracks after being used in 30 to 330 hours

5555

6060

Example 3

Prozentpercent

Kohlenstoff 0,057Carbon 0.057

Mangan 0,95Manganese 0.95

Silicium 0,53Silicon 0.53

Phosphor 0,011Phosphorus 0.011

Schwefel 0,008Sulfur 0.008

Chrom 20,13Chromium 20.13

Nickel 34,74Nickel 34.74

Molybdän 2,25Molybdenum 2.25

Kupfer 3,25Copper 3.25

Niob (+ Tantal) 0,83Niobium (+ tantalum) 0.83

Bor 0,007Boron 0.007

Stickstoff 0,048Nitrogen 0.048

Eisen Rest; abgesehen vonIron remainder; apart from

Verunreinigungen.Impurities.

Fünf Probestücke dieser Legierung waren ebenfalls völlig frei von Rissen, nachdem sie 330 Stunden in bis 4O^o/oige siedende Schwefelsäure eingetaucht worden waren.Five specimens of this alloy were also completely free of cracks after they were immersed in 330 hours to 4O ^o / o boiling sulfuric acid.

Die aus den Legierungen der Beispiele 1 bis 3 hergestellten Probestücke besaßen ein homogenes, einphasiges austenitisches Gefüge. Es können aus der Legierung ohne Schwierigkeiten Gegenstände gebildet werden. Wenn die Legierungen verschweißt sind, behalten sie ein homogenes einphasiges Gefüge bei.The coupons made from the alloys of Examples 1 to 3 were homogeneous, single-phase austenitic structure. Objects can be formed from the alloy without difficulty will. When the alloys are welded, they maintain a homogeneous single-phase structure.

VergleichsversuchComparative experiment

Es wurde, wie an Hand des Beispiels 1 beschrieben, eine Legierung mit folgender Zusammensetzung hergestellt :As described in Example 1, an alloy with the following composition was produced :

Prozentpercent

Kohlenstoff 0,029Carbon 0.029

Mangan 0,91Manganese 0.91

Silicium 0,68Silicon 0.68

Phosphor 0,011Phosphorus 0.011

Schwefel 0,013Sulfur 0.013

Chrom 20,12Chromium 20.12

Nickel 30,03Nickel 30.03

Molybdän 2,26Molybdenum 2.26

Kupfer 3,18Copper 3.18

Titan ,. 1,10Titanium,. 1.10

Bor 0,005Boron 0.005

Stickstoff 0,011Nitrogen 0.011

Eisen Rest; abgesehen vonIron remainder; apart from

Verunreinigungen.Impurities.

Diese Legierung entspricht, abgesehen von der verhältnismäßig kleinen Erniedrigung des Nickelgehaltes unter die kritische Mindestmenge, praktisch den Legierungen der Beispiele 1 bis 4. Es wurden aus dieser Legierung in der gleichen, oben an Hand der Beispiele bis 3 beschriebenen Weise, sechs U-förmige Probestücke hergestellt, und diese in 30 bis 40°/₀ige siedende Schwefelsäure getaucht. Alle 6 Proben waren rissig, bevor sie aus der Schwefelsäure herausgenommenApart from the relatively small reduction in the nickel content below the critical minimum amount, this alloy practically corresponds to the alloys of Examples 1 to 4. Six U-shaped specimens were made from this alloy in the same manner as described above with reference to Examples to 3 prepared, and this / ₀ sodium boiling sulfuric acid dipped at 30 to 40 °. All 6 samples were cracked before they were taken out of the sulfuric acid

wurden. Eine dieser Proben wurde schon nach dem Verbleiben von nur 24 Stunden in der siedenden Schwefelsäure rissig, während die weiteren Proben in weniger als 135 Stunden rissig wurden. Die Risse bildeten sich auf der unter Spannung stehenden Außenseite der Proben. Sie begannen an einer Stelle, die etwas von der Mitte des Bogens der U-Form entfernt lag. Auf der unter Druck befindlichen Innenseite der Proben wurden keine Risse festgestellt.became. One of these samples became boiling after only 24 hours Sulfuric acid cracked, while the rest of the samples cracked in less than 135 hours. The cracks formed on the stressed outside of the samples. They started at one point that something from the center of the arch of the U-shape. On the inside of the pressurized No cracks were found in samples.

Die erfindungsgemäß zu verwendende Legierung ist durch ihre ungewöhnliche Festigkeit gegenüber der korrodierenden Einwirkung von Schwefelsäure ausgezeichnet, und sie ist völlig frei von jeglicher Rißbildung, wenn die Legierung der korrodierenden Einwirkung von siedender Schwefelsäure unter mechanischer Spannung ausgesetzt ist.The alloy to be used according to the invention is due to its unusual strength compared to the corrosive action of sulfuric acid, and it is completely free from any cracking, when the alloy of the corrosive action of boiling sulfuric acid under mechanical Voltage is exposed.

Claims

Claim:

Use of an iron-nickel-chromium alloy, consisting of

32.5 to 35% nickel,
17.5 to 26% chromium,

2 to 3% molybdenum,

3 to 4% copper,

0.4 to 0.75 ° / ₀ silicon,
0 to 2% manganese,
up to 0.06% carbon,
0.025 to 0.035% nitrogen, to 1% niobium or
up to 2% titanium

- with the proviso that niobium is contained in a minimum amount that is eight times the carbon content and that the minimum amount of titanium corresponds to four times the carbon content, if niobium is replaced by titanium -, 0.1 to 0.3% mischmetal or 0.003 to 0.005% boron,

0 to 0.03% phosphorus,

0 to 0.015% sulfur,

Remainder iron,

as a material for objects that do not show any stress corrosion cracking in boiling sulfuric acid to be allowed to.