DE1458330A1

DE1458330A1 - Rostfreier Stahl

Info

Publication number: DE1458330A1
Application number: DE1964A0046759
Authority: DE
Inventors: Clarke Jun William Charles; Perry Cameron D
Original assignee: Armco Inc
Current assignee: Armco Inc
Priority date: 1963-08-02
Filing date: 1964-08-03
Publication date: 1972-03-23
Also published as: US3556776A; SE316023B; BE651249A; GB1077979A; DE1608097B2; BE697441A; DE1458330B2; DE1608097C3; DE1458330C3; DE1608097A1; GB1138098A

Description

Rostfreier Stahl

Die Erfindung betrifft rostfreie» ausscheidungshärtbare Chrom-Hiokel-Aluminiumstähle und daraus gefertigte Produkte und Gegenstände. Die neuen Stähle stellen eine spezifische, verbesserte Sorte gegenüber den in der deutschen Patentschrift Hr. ... (amtliches Aktenzeichen der Anmeldung A 44192 VIa/40b) beschriebenen Stählen dar.

Eine Hauptaufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines rostfreien COirom-Nickel-Aluiil.iiiiiaäi'lahle, der im lösungsgeglUnten Zustand nach verschiedenen mechanischen Bearbeitungs- wan Verformungsverfahren verformt oder zu

_w ;äiiden verarbeitet werden kannj der aich in diesem Zustand Reicht hartlöten und eahiwißen läßtj durch eine Auaschei^itngshMrtungsbehandlimg bei mäßigen Temperaturen

leicht

30ΙΙΊ0/01ΙΙ

"²" H58330

leicht ausgehärtet wird und im ausgehärteten Zustand fest und doch zäh und duktil ist, wobei die Duktilität sogar bei grossen Querschnitten vorhanden ist·

Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines rostfreien, ausscheidungshärtbaren Ghrom-iTiekel-Aluminiumatahls, der im geglühten oder lösungsgeglühten Zustand martensitisch istf der sich zur Herstellung von Stangen, Stäben, Draht u. dgl· in diesem Zustand eignet und der ausserdem durch eine Warm- oder Kaltverformung in Platten, Bleche, Streifen u· dgl· sowie in gezogene Stangen, Draht und andere Produkte übergeführt werden kann, die in einem lösungageglühten, martensitischen Zustand entweder durch eine einzige Behandlung bei massigen Härtungstemperaturen pder gegebenenfalls durch eine doppelte Hitzebehandlung ausscheidungshärtbar sind, wobei die gewählte Behandlung von der für andere, mit dem erfindungsgemässen Stahl zu verbindende Metalle erforderlichen Auescheidungshärtungsbehandlung abhängt.

Die Erfindung schafft ferner besondere Gegenstände die den erfindungsgemässen martensitisohen Stahl und Produkte daraus enthalten und die nach ihrer Herstellung auf mechanischem Wege, durch Formen u, dgl. und/oder durch

Hartlöten.

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Hartlöten, Schweißen ο.dgl. in einer einzigen Behandlung auascheidungshärtbar sind, d.h. durch einfaches Erhitzen im lösungsgeglühten, martensitischen Zustand oder gegebenenfalls durch eine doppelte Behandlung, indem man auf eine Umwandlungstemperatur, und dann wieder auf Aüsscheidungshärtungstemperaturen erhitzt, ohne daß dadurch die Eigenschaften ungünstig verändert werden| die jeweils angewendete Ausscheidungshärtung richtet sich nach der Dauer und der Einrichtung oder nach anderen Metallen, die zur Herstellung der gewünschten Gegenstände mitverwendet werden.

Die Erfindung besteht somit in der Kombination bestimmter Bestandteile des Stahle, dem Zusammenwirken dieser verschiedenen Bestandteile, in den zur Anwendung kommenden Temperaturen und Erhitzungszyklen sowie in den fertigen Gegenständen.

Zum besseren Verständnis bestimmter Merkmale der Erfindung sei darauf hingewiesen, daß eine Vielzahl von ausscheidungshärtbaren, rostfreien Stahlsorten bekannt ist, wobei besonders auf die titan-, kupfer- und/oder aluminiumenthaltenden rostfreien Chrom-Nickelstähle hingewiesen

sei.

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sei. Einige dieser Stähle, z.B. der 17-4PH Stahl (etwa 17 % Chrom, 4 % Nickel, 3 % Kupfer, Rest Eisen), sind durch eine einzige Hitzebehandlung aus dem geglühten oder lösungsgeglühten Zustand härtbar. Andere, z.B. der 17-7PH Stahl (17 % Ghrom, 7 % Nickel, 1 % Aluminium, Rest Eisen), der PHH-8M0 Stahl (14 % Chrom, 8 % Nickel, 2 % Molybdän, 1 % Aluminium, Rest Eisen) und der PH15-7Mo Stahl (15 % Chrom, H % Nickel, 2 % Molybdän, 1 % Aluminium, Rest Eisen) erfordern eine doppelte Hitzebehandlung, d_eh. eine Umwandlung durch Erhitzen und Abkühlen oder durch Kaltwalzen aus dem geglühten oder lösungsgeglühten Zustand, gefolgt von einer Erhitzung auf die " Ausscheidungshärtungatemperatur. Kein einziger Stahl ist bis jetzt durch eine einzige Behandlung härtbar, ohne bei einer doppelten Wärmebehandlung ungünstig beeinflußt zu werden.

Bekannte rostfreie Chrom-Nickel-Aluminiumstähle entwickeln jedoch in vielen Fällen keine ausreichende Zähigkeit. Es trifft dies insbesondere dann zu, wenn in der Querrichtung starke Spannungen auftreten, und zwar entweder über die Breite oder die Dicke, insbesondere in der kurzen Querrichtung, z.B. bei einem Abschnitt mit

Abmessungen

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Querschnitte» von 3x8 Zoll oder 4 x 12. Zoll In Richtung der Abmessung von 3 Zoll oder von 4 Zoll. Obwohl man bei einem modifizierten Ohrom-Niokel^Aluminiumstahl, d.h. bei einem beträchtliche Mengen Molybdän enthaltenden, z.B. dtr Stahlsorte FH15-7Mo, eine große mechanische Festigkeit erzielt, fehlt diesem Stahl doch die für viele Anwandungszweoke erforderliohe Zähigkeit.

Bei der Herstellung von zusammengesetzten Strukturen, die beispielsweise einen oder mehrere ausseheidungshärtbare Chrom-Niokel-Titanstähle, Ohrom-Niokel-Kupferstähle oder Chrom-Niokel-Aluminiumstähle enthalten, wird die Wahl eines weiteren ausscheidungshärtbaren Stahls, der einem oder mehreren Teilen der zusammengesetzten Struktur eine größere Festigkeit oder eine größere Duktilität verleihen soll, durch die Härtungseigenschaften der verwendeten hauptsächlichen ausscheidungshärtbaren Metalle beschränkt.

Die Erfindung schafft nun einen rostfreien Chrom-Nickel-Aluminiumstahl, der sich gut zur Herstellung einer Vielzahl gewalzter oder gezogener Produkte, z.B. Platten, Blechen, Streifen, Knüppeln, Stangen, Stäben, Draht u.dgl.

eignet,

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eignet, wobei diese Produkte im lösungsgeglühten oder geglühten Zustand zu vielen Fertigartikeln oder Teilen derselben nach verschiedenen mechanischen Methoden sowie durch Hartlöten, Schweißen u,dgl. verarbeitet werden könnenι der erfindungsgemäße Stahl und die daraus gefertigten Artikel lassen sich aus dem geglühten oder lUsungsgeglühten Zustand entweder durch eine einzige Behandlung oder je nach dem durch eine doppelte Behandlung ausscheidungshärten, .wobei man sieh gegebenenfalls nach den Härtungseigenschaften anderer zur Herstellung der fertigen Artikel verwendeten, ausscheidungshärtbaren Metalle richtet| das Ziel ist die Entwicklung einer großen Festigkeit zusammen mit einer guten Duktilität und Zähigkeit.

Genauer ausgedrückt schafft die Erfindung einen rostfreien Chrom-Nickel-Aluminiumstahl mit kritischer Zusammensetzung, was die Bestandteile Chrom, Nickel und Aluminium anbetrifft, wobei dieser Stahl noch zusätzlich als wesentlichen Bestandteil eine kritische Menge Molybdän enthält. Der erfindungsgemäße Stahl besteht im wesentlichen aus etwa 11,5 bis 13,5 fo Chrom, etwa 7,0 bis 9,0 % Nickel oder sogar bi3 zu 10,0 % Nickel,

aus

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-τ-

aus etwa 0,5 "bis 1,5 % Aluminium, etwa 1,75 "bis 2,50 % Molybdän und im übrigen im wesentlichen aus EiBen. Die üblicherweise anwesenden Bestandteile Kohlenstoff, Mangan, Silizium, Phosphor, Schwefel und Stickstoff sind in geringer Menge in dem Stahl enthalten. Sein Kohlenstoffgehalt beträgt nicht über 0,05 %, sein Mangangehalt nicht über 0,50 %, der Siliziumgehalt nicht über 0,60 %_t der Phosphorgehalt höchstens 0,040 % und für gewöhnlich nicht mehr als 0,015 %, der Schwefelgehalt höchstens 0,020 % und vorzugsweise nicht über 0,010 % und der Stickstoffgehalt vorzugsweise nicht über 0,05 %.

Wie nachstehend näher erläutert wird, erzielt man die besten Ergebnisse bei Stählen, deren Kohlenstoffgehalt über etwa 0,02 %, jedoch nicht über etwa 0,04 %, deren Mangangehalt nicht über 0,40 %, deren Siliziumgehalt nicht über etwa 0,50 % und deren Schwefelgehalt nicht über 0,005 % beträgt. Der Stickstoffgehalt dieses bevorzugten Stahls beträgt, falle Stickstoff überhaupt zugegen ist, nicht Über 0,01 %. In diesen Stählen kann der Nickelgehalt zur Erzielung einer maximalen Zähigkeit bis zu 10,0 % betragen und liegt vorzugsweise zwischen etwa 8,0 und 10,0 %. Die erfindungsgemäßen Stähle können

gegebenenfalls

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gegebenenfalls noch zusätzlich Bor zur Erzielung einer verbesserten Warmbearbeitbarkeit enthalten| der Borgehalt soll jedoch nicht über O₁005 % betragen. Bis zu etwa 0,10 % Titan können zugesetzt werden.

Man nimmt an, daß in diesen Stöhlen die jeweiligen Mengen an Chrom, Nickel, Aluminium und Molybdän sowie die Wechselwirkung zwischen diesen vier Bestandteilen von ausschlaggebender Bedeutung sind. Werden geringere oder größere Ohrommengen außerhalb des Bereichs von etwa 11,5 bis 13,5 % verwendet, wird das strukturelle Gleichgewicht des Stahls geetört, was zur Folge hat, daß die gewünschte Auehärtung weder in einer eineigen, noch in einer doppelten Wärmebehandlung vollständig erzielt wird. Außerdem stellt sich bei einem geringeren öhromgehalt als dem vorgeschriebenen die gewünschte Korrosionsbeständigkeit nicht ein. Wenn der Nickelgehalt unter- oder oberhalb des Bereichs von etwa 7,0 bis 9»0 % oder außerhalb des breiteren Bereichs von 7,0 bis 10,0 % liegt, wird ebenfalls das strukturelle Gleichgewicht unter Beeinträchtigung der Härtungseigenschaften geetört| bei kleineren als den vorgeschriebenen Mengen besteht eine Neigung zur Ferritbildung und bei größeren Mengen wird das Metall leicht auste-

nitisch,

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nitisch, wobei die Fähigkeit zur Aushärtung durch eine einzige Wärmebehandlung verloren geht. Wenn der Kohlenstoff-, Mangan-uM Stfckatoffgehalt niedrig sind, .liegt der Niokelgehalt etwa »Wischen 8,G und 10,0 %. Obwohl eine gewisse Sohwankungabreite in Beaug auf den Alurainiumgehalt des Stahls zulässig ist, wurde dooh gefunden, daß eine größere Abweichung von dem Bereich von etwa 0,5 bis 1,5 % eine Störung des strukturellen Gleichgewichtes ergibt, und zwar wegen dt* Itigung von Aluminium zur Ferritbildung, was ein* unerwünschte Veränderung der Härtungseigenschaften und eine unerwünschte Veränderung der mechanischen Eigenschaften des Metalls zur Folge hat. Bei größeren Abweichungen des Molybdängehaltes des Stahls von dem Bereiah von etwa 1,75 bis 2,50 % wird das strukturelle Gleichgewicht ebenfalls gestört, wobei höhere Molybdängeha^te eine zu starke Ferritbildung begünstigen und g'tritjtger· Molybdängthaltt nicht die gewünschte Festigkeit ergeben. ·

Bezüglich der Bestandteile Kohlengto/f, Hangan, Silizium, Schwefel und Stickstoff gilt, daß ein höherer Kohlenstoffgehalt als 0,05 % bei der'Brhitzung eine Carbidausfailung ergibt, dip dit Boktilität ungünstig beeinflußt. lin

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BAD

- ίο -

Kohlenstoffgehalt von über 0,02 % wird jedoch vorzugsweise angewendet, da sioh gezeigt hat, daß bei einem niedrigeren Gehalt die Neigung zur Ferritbildung besteht. Mangan soll wegen seiner Neigung zur Ferritbildung nicht in größerer Menge als 0,50 % zugegen sein. Mindestens 0,20 % sind jedoch dann erwünscht, wenn sich in dem Metall Oxyde bilden können, damit man einen sauberen Stahl erhält. Wenn der Stahl durch Vakuums chmel ζ en erhalten wird, könntn sowohl Mangan als auch Silizium fehlen. Im geschmolsenen Zustand soll der Sohwefelgehalt nicht über 0,020 % und vorzugsweise nicht über 0,010 % betragen, damit man einen Stahl mit maximaler Zähigkeit erhält, wie nachstehend näher ausgeführt wird. Der Stickstoffgehalt des Stahls soll 0,05 % nicht übersteigen, da ein höherer Gehalt das strukturelle Gleichgewicht stört, was eine Abnahme der Fähigkeit des Metalls durch eine einsig· WMrmebehandlung auszuhärten zur Folge hatf vorzugsweise beträgt der Stickstoffgehalt, wie vorstehend erwähnt, nicht über 0,01 %, Derzeit läßt sich ein so niedriger Wert am besten durch Vakuumschmelzen oder Entgaaungsmethoden erzielen.

Der

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6AE> ORKaiNAL

Der vorstehend beschriebene Stahl,mit einem speziellen Gehalt an Chrom, Nickel, Aluminium und Molybdän besitzt die optimale Kombination von mechanischen Eigenschaften » und die überraschende Flexibilität in Bezug auf die Härtungsmethode, d.h. er kann entweder durch eine bloße Erhitzung auf die AuBScheldungshärtungstemperatur aus. dem lösungsgeglühten oder geglühten Zustand gehärtet werden oder indem man ihn auf eine üanrandlungstemperatur erhitzt und abkühlt und dann durch Erhitzen auf die Ausscheidungshärtungstemperatur aushärtet, wie nachstehend näher erläutert wird. .

Ein bevorzugter erfindungsgemäßer Stahl besteht im wesentlichen auB etwa 11,5 bis 13 % Chrom, etwa 7,5 bis 9,0 K Nickel, etwa 1 % Aluminium, etwa 2 bis 2,5 % Molybdän und im übrigen im wesentlichen aus Eisen. Ein anderer bevorzugter Stahl besteht aus etwa 12,5 bis 13,5 % Chrom, etwa 7,5 bis 9,0 % Nickel, etwa 1 % Aluminium, etwa 2,0 bis 2,5 % Molybdän und im übrigen im wesentlichen aus Eisen. Ein weiterer bevorzugter Stahl mit beschränktem Ferritgehalt besteht im wesentlichen aus etwa 11,5 bis 12,5 % Chrom, etwa 7,0 bis 9,0 % Nickel, etwa 0,5 bis 1,5 % Aluminium, etwa 1,75 bis 2,5 % Molybdän und im

übrigen

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übrigen aus Eisen. In diesen Stählen übersteigt der Kohlenstoffgehalt nicht etwa 0,04 % und beträgt vorzugsweise 0,02 bis 0,04 %, der Mangangehalt beträgt bis zu etwa 0,50 % und der Siliziumgehalt bis zu etwa 0,50 %. Der Schwefelgehalt übersteigt nicht 0,020 % und in einem bevorzugten Stahl nicht etwa 0,015 %» Der Stickstoffgehalt liegt nicht über etwa 0,04 % und vorzugsweise nicht über etwa Oi03 %. Der Phosphorgehalt kann bis zu 0,040 % betragen, obwohl er für gewöhnlich, wie vorstehend angegeben, 0,015· % nicht übersteigt.

Titan ist vorzugsweise in dem Stahl in Mengen bis zu 0,10 % enthalten« Ein solcher Stahl besitzt im gehärteten Zustand eine äußerst ausgeglichene Festigkeit in der Längsrichtung, in der kürzeren Querrichtung (Richtung der Dicke) und in der längeren Querrichtung (in Richtung der Breite), wie nachstehend näher ausgeführt wird.

Der erfindungsgemäße Stahl kann in üblicher Weise im elektrischen Lichtbogenofen oder im Induktionsofen hergestellt werden, wobei es sich um ein Schmelzen an der Luft oder Schmelzen bei Atmosphärendruck handelt» Gegebenenfalls kann der Stahl auch vakuum/¹·eschmoIzen werden,

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z.B. in einem elektrischen Induktionsofen unter Vakuumbe dingungen. Er kann auch'nach,einem doppelten Schmelzverfahren erhalten werden, d.h. er wird zuerst bei Atmosphärendruck im elektrischen Lichtbogenofen geschmolzen, worauf die Schmelze in Form von Elektroden vergossen wird und diese dann unter Vakuumbedingungen erneut geschmolzen werden. Ein weiterer doppelter Schmelzprozeß besteht darin, daß man zuerst im Vakuuminduktionsofen schmilzt, die erhaltene Stahlschmelze zu Aufbrauchelektroden vergießt, die dann unter Vakuumbedingungen erneut geschmolzen werden.

Beim Schmelzen im elektrischen Idohtbogenofen erzielt man bei Verwendung von Blockeisen, d.h. Blookeisen als Haupteisenquelle, bestimmte Vorteile. Diese Vorteile sind noch ausgeprägter, wenn als Haupteieenquelle Elektrolyteisen verwendet wird. Vorteile erzielt man auch bei dem doppelten Schmelzen, welche, in vielen Fällen die zusätzlichen Sohmelzkosten rechtfertigen.

Der erhaltene Stahl befindet β loh) unabhängig von dem angewendeten Schmelzverfahren in fojrni von gegoseenen Rohlingen, und zwar Brammen, Blöcken und Knüppeln, oder er i kann

. i i

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OBiGINAL '

-H-

kann in diese übergeführt werdenj aus diesen wird er dann in warmgewalzte Platten, Bleche, Streifen, Stäbe, Stangen, Draht u.a. übergeführt. Das Metall läßt sich in dem Walzwerk gut bearbeiten.

Der erfindungsgeinäße Stahl in Porm von Platten, Blechen, Streifen, Stangen, Stäben, Draht o.dgl. wird dem Weiterverarbeiten im warmgewalzten und geglühten Zustand geliefert. Das umfaßt eine Erhitzung auf 1500 bis 2100⁰P (816 bis 1149°C) und Abkühlung. In diesem Zustand ist der Stahl martensitisch. Die Härte ist in der Größenordnung von Rockwell C27-35.

Gegebenenfalls kann natürlich die Glühung oder Lösungsglühung auch vom Weiterverarbeiter durch Erhitzen auf etwa 1500 bis 2000⁰P (816 bis 1149⁰C) durchgeführt werden. In der Regel ist eine Erhitzung auf etwa 1700⁰P (927⁰G), wobei die Erhitzungsdauer von der Dicke abhängt, ausreichend. Nach Abkühlung auf Raumtemperatur durch Abschrecken in Luft, öl oder Wasser ist das Metall dann bearbeit- und verformbar.

Der

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^ßA ORiGiNAL

Der erfindungagemäße Stahl kann, falls gewünscht, in Form von Schmiedeknüppeln oder warmgewalzten Platten geliefert werden. Er kann auch im kaltgewalzten Zustand, d.h. in Form kaltgewalzter und geglühter Bleche, Streifen, Stäbe, Stangen u„dgl. oder in Form von kaltgezogenem Draht geliefert werden. Auch hier liegt natürlich der Stahl in martensitischem Zustand vor und die Härte des kaltgewalzten oder kaltgezogenen Metalls liegt in der Größenordnung von Rockwell C35-4O. Der Stahl kann maschinell bearbeitet werden, z.B. durch Schneiden, Bohren, Gewindebohren und Gewindeschneiden. Als besonderes Merkmal kann der Stahl bei der Herstellung vieler Gebrauchsgegenstände, die ganz oder zum Teil aus dem Stahl bestehen, hartgelötet oder geschweißt werden. Das Metall eignet sich besonders zur Herstellung von Teilen von Überschallflugzeugen, insbesondere für die Rippen, Gelenkstücken, Stützen U₀dgl. Ebenso eignet es sich für die Verkleidung von Flugzeugen, als Gehäuse von Geschosoen, Raketen u_odgl_o sowie zur Herstellung von Druckkasseln und Druckbehältern, wo Spannungen entlang allen drei Hauptachsen auftreten.

J;.! Zuge ueiner Herstellung wird der erfindungsgemäße

St aiii

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6AE) ORKaINAt

Stahl einer Ausscheidungshärtung oder Härtung unterworfen. Eine bloße Erhitzung auf eine Temperatur von 900 bis 1150⁰F (482 bis 621⁰C) ergibt die gewünschte Aushärtung. In der Regel empfiehlt sich eine mehrstündige Erhitzung auf etwa 950 bis 105O⁰F (510 bis 566⁰G) j insbesondere ergibt eine einstündige oder längere Erhitzung auf 95O⁰F (510⁰G) und Abkühlung in Luft, Öl oder Wasser günstige Ergebnisse, wobei die erzielte Härte etwa Rockwell C4O-5O beträgt.

Gegebenenfalls, zum Beispiel wenn der erfindungsgemäße Stahl Teil eines Gegenstandes bildet und die anderen in diesem Gegenstand enthaltenen Metalle sich im austenitischen oder halb-austenitischen Zustand befinden und durch eine einzige Erhitzung nicht direkt aushärtbar sind, härtet der Stahl leicht aus, wenn der ganze Gegenstand einer Umwandlungsbehandlung und anschließend einer Hartungsbehandlung unterworfen wird. Die Umwandlungsbehandlung besteht in einer Erhitzung auf 1300 bis 175O⁰F (704 bis 954⁰C) und anschließende Abkühlung auf eine Temperatur zwischen etwa 60 und -200⁰F (15,6 und -129⁰C). Die Dauer der Erhitzung und Abkühlung ist nicht kritisch.

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Wird bei der Herstellung eines Gegenstandes eine Hartlötung, durchgeführt, so kann diese .als Teil der Hitzebehandlung angesehen werden, wenn man eine Hartlötlegierung mit einem Fließpunkt von etwa 1600 bis 2000°F (871 bis 1093⁰C) wählt und die Hartlötung vorzugsweise bei einer Temperatur von 1800 bie 2000⁰P (982 bis 1O93°C) -durchführt. Anschließend an die Hartlötung wird der Gegenstand auf etwa 170O⁰F (927⁰O) abgekühlt und etwa 30 Minuten, auf dieser Temperatur gehalten. Das gewährleistet die größere Zähigkeit, die eine Folge der Erhitzung des Stahle auf Temperaturen im oberen Teil des Bereichs von 1300 bis 175O⁰F (704 bis 954⁰C) ist.

Unabhängig von der Herstellung des Stahls wird er durch erneutes Erhitzen auf etwa 900 bis 115O⁰F (482 bis 621⁰C) und Abkühlung in luft, öl oder Wasser auf seine endgül--tige Härte gebracht. In der Regel erzielt man durch einstündiges oder längeres Erhitzen auf 95O⁰F (51O⁰C) und Abschrecken die gewünschten Ergebnisse. Auch hier beträgt die Härte etwa Rockwell C4O-5O.

Im ausscheidungagehärteten oder gehärteten Zustand zeichnet sich der j Stahl durch eine Kombination von Festigkeit mit

Duktili-feHt

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6AD OHtGiNAL

Duktilität aus. Diese Eigenschaften besitzt er sowohl in der längsriohtung als auch in der kurzen und in der langen Querrichtung. Bei dem bevorzugten Stahl, d.h. bei dem Stahl mit besonders niedrigem Kohlenstoff-, Schwefel« und Stickstoffgehalt, sind die Werte für die Festigkeit und Duktilität entlang aller dieser drei Achsen etwa gleichmäßig ausgeglichen»

Als typisches Beispiel für einen erfindungsgemäßen Stahl werden in den nachstehenden Tabellen I (a) und I (b) die chemische Zusammensetzung eines im elektrischen Lichtbogenofen geschmolzenen Stahls sowie dessen typische mechanische Eigenschaften in der Längsrichtung, der kurzen Querrichtung und der langen Querrichtung für zwei verschiedene Alterungszustandβ angegeben:

Tabelle I (a)

Typischer an der Luft geschmolzener, gehärteter, erfindungsgemfißer Stahl: Chemische Analyse

CMnP !5 SiCrNiAlMo

0,040 0,40 0,020 max. 0,020 max. 0,30 12,75 8,10 1,00 2,15

In dem angegebenen Stahl besteht der verbleibende Rest im wesentlichen aus Eisen mit einem typischen Stickstoffgehalt von 0,03 %.

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Die mechanischen Eigenschaften von doppelten Proben des Stahls, de ho die Zerreißfestigkeit, die Streckfestigkeit, die Dehnung, die Einschnürung und die Härte, sind in Tabelle I (b) angegeben, und zwar für 2 verschiedene Querschnitte (3 Zoll χ 4 Zoll und 1 Zoll χ 4' Zoll) bei verschiedenen Bedingungen der Wärmebehandlung.

Tabelle I (b) Mechanische Eigenschaften dea Stahle von Tab.I (a)

Quer- Zustand Test- Zerreiß- 0,2 % % Deh- % Ein- Rockwell schnitt rieh- festig- Streck- nung in schnü- Härte

tung keit festig- 2" rung

Pfund/ keit

Zoll 2 Pfund/
Zoll 2

3" χ 4" RH-950+ längs 230,000 216,000 11.0·/ 46.0 43

231,000 206,000 1O₀5 45.5 43

3" χ 4" HII-y50 kurz 231,000++222,000 13.0 38.2 . 45

Quer- 232,500++216,0OO 14.0 38.8 · 45 richtung

1" χ 4" lange 221,000 200,800 8.0 32.0

Quer- 221,000 204,500 8.7 29ο3 richtung

1" ;-: /|" Hartlot- lange 228,500 209,000 8.0 34*7 zykluo + Quer-H-900+++ richtung

+ RH-!;!-0 = 175O⁰P während 10 Min.. Luftkühlung, -100⁰I"

8 Stdn., luftwarmj 950 P während 1 Stunde, luftkühlung.

λλ Zerreißproben an jJnteri an gea - 1 Zo IJ Lange +++ Hartlötzyklus = längs. Erhitzung auf 1625 J¹ 10 Min., Abküliluiiß auf 1000 F in 45 Min., und Luftkühlung! Wiedererhitzung auf 900 f¹ während 1 Stunde und Luftkühlung.·

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Die chemische Zusammensetzung und die mechanischen Eigenschaften in der langen Querrichtung (Breite) von drei spezifischen erfindungsgemäßen Stählen, die im elektrischen Induktionsofen an der Luft geschmolzen wurden, sind in den Tabellen II (a), II (b) und II (c) angegeben, wobei die Tabelle II (c) nur zwei der Stähle und diese mit etwas kleinerem Querschnitt als diejenigen von Tabelle II (b) betrifft: ' "

' Tabelle II (a)

Drei gehärtete, an der luft geschmolzene, erfindungggemäße Stählet Chemische Zusammensetzung -■';> °&

Schmelze £ Mn P S Si₁ Gr NiMo Al" 039043 0,034 0,47 0,010 0,015 0,40 12,82 7,76 3,13 1,07

039099 0,034 0,35 0,010 0,016 0,35 12,74 7,83 2,20 0,92

039100 0,025 0,38 0,013 0,018 0,43 13,08 8,61 2,17 1,02

Der verbleibende Rest ist im wesentlichen Eisen mit einem typischen Stickstoffgehalt von 0,03 %'.

Tabelle II (b)

Mechanische Eigenschaften der Stähle von Tab„II(a) mit mittlerem Querschnitt

Schmelze GröJ3e Richtung Zerreiß--0, 2$ Streck- fo Dell- % Einfestig- festigkeit ρ nung schniikeit Pfund/Zo11 in 2" rung

	6"	X	6"	Quer	ZoIl^	220,000	9,5	31.0
03904 3	1"	X	4"	lange Querr.	230,000	200,800	10,0 8.7	37.2 36.8
039099	1"	X	4"	lange Querr.	220,500 222,500	200,800 204,500	8.0 8.7	32.0 29.3
039100				221,800 221,500

ZuBtand; 1 Stunde auf 1900 P - Wasserkühlung + 1750⁰Ji¹ während 30 Min., Luftkühlung + (innerhalb Std.) -100⁰P 8 Std. + 95O⁰P 1 Stunde, Luftkühlung.

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·- 21 -

Tabelle II(c)

Mechanische Eigenschaften von zwei der Stähle von Tabelle II (a) mit kleinerem Querschnitt ___________«___

Schmelze Größe Richtung Zerreiß- 0,2% Streck- % Deh-

festigk. festigkeit« nung schnü-Pfund/p Pfund/Zoll* in 2" rung

. Zoll

039099 1/2»x4" Lange 223,000 201,500 11,0 37.8

Quer- 225,000 201,500 11,0 39.0 richtg.

039100 1/2»x4" Lange 222,300 201,500 -10.0 37.1

Querr. 226,300 203,500 10.0 36.3

Zustandι Genau wie in Tabelle II (b).

Aus den Daten in den Tabellen II (b) und II (c) ergibt sich, daß die erfindungsgemäßen Stähle nicht nur fest sind mit Zerreißfestigkeiten in der Größenordnung von 220,000 bis 230,000 Pfund/Zoll , sondern auch duktil, wobei die Dehnungswerte in Abschnitten von 2 Zoll etwa 8 bis 11 % und die Werte für die Einschnürung etwa 29 bis 39 % betragen. Insbesondere sei bemerkt, daß der Stahl mit einem flacheren Querschnitt, wi« er in Tabelle II (c) angegeben ist, eine etwas gleichmäßigere Featigkeit und Duktilität aufweist, wobei die" Festigkeit in de*· Querrichtung 222,000 Pfund/Zoll ^c bis 226,000 Pfund/Zoll , die Dehnung 10 bis 11 % und (die Einschnürung etwa 36 bis 39 % beträgt.

Der

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Der erfinduiigsgemäße Stahl besitzt ausgezeichnete SpannungskorrosionseigensGhaften, sogar in Anwesenheit salzhaltiger Atmosphären.'Proben des Stahls wurden direkt der Seeluft einer Küste in North Carolina ausgesetzt und mit einem ähnlichen ausscheidungsgehärteten Stahl verglichen, dessen Spannungskorrosionseigenschaften als gut angesehen werdenf die Ergebnisse sind in den nachstehenden Tabellen III (a) und III (b) angegeben:

Tabelle III (a)

Spannungskorrosionsvergleiche - an der Luft geschmolzener erfindungsgemäßer Stahl verglichen mit an der Luft geschmolzenem PH15-7MO Stahl (15 % Chrom, 7 % Nickel, 1 % Aluminium, 2 % Molybdän, Rest Eisen) getestet wurden gebogene T-Träger mit 90 % Streckfestigkeit direkt der Seeluft an der Küste von North Carolina ausgesetzt.

Chemische Zusammensetzung

Schmelze CMn P ä Si. Cr Ni Mo Al

erfindungsgemäßer
Stahl

039099+ 0,034 0,35 0,010 0,016 0,35 12,74 7.83 2,20 0,92 039100+ 0,025 0,38 0,012 0,018 0,43 13,08 8,61 2,17 1,02

PH15-7MO

57885++ 0,072 0,69 0,018 0,012 0,26 15,04 7,18 2,28 1,18 56254++ 0,075 0,60 0,021 0,006 0,26 15,14 7,20 2,22 1,25

Der Rest der Zusammensetzung ist im wesentlichen Eisen mit einem typischen Stickstoffgehalt von 0,03 %,

+ Schmelze im Induktionsofen
++ Schmelze im elektrischen Lichtbogenofen.

209813/0189

Tabelle III (b)

Spannungskorrosionsvergleiche der Stähle von Tabelle III (a)j Durchschnitte von jeweils

5 Tests

Schmelze Richtung Zustand

Zerreiß- 0,2% Streck-Dehnungs- Durchfestigk. festigkeitp belastung schnitt . Pfund/p Pfund/Zoll Pfund/₉ Tage bis Zoll Zoll Bruch

erfindun	gsgemäßer	Stahl	246,300	221,800	200,000	517
039099+	Quer	BCHT 900++	249,300	223,700	201,000	456
03 -J100+	Quer	BCHT 900	233,500	214,500	193,000	354
039099	längs	BCHT 900	236,800	214,500	193,000	428
039100	längs	BCHT 900
mVj-'Jlio			246,000	221,500	199,000	9
57883	Quer	RH 950+++	247,000	221,800	200,000 -	12
56254	Quer	RH 950	244,000	225,200	203,000	12
5 788 5	Quer	BCHT 900	245,000	228,500	206,000	2
	Quer	BCHT 900	238,200	221,000	199,000	159
57885	längs	BCHT 900	241,500	221,200	199,000	61
562^r;4	längs	BCHT 900

+ 0,02-3 Zoll dick - alle anderen Proben 0,050 Zoll dick.

++ BCHT 900 = Erhitzung auf 1675⁰F - 15 Min. Verweilzeit j Abkühlung auf 1000⁰F in 30 Min., Luftkühlung auf Rauntemperatur; - 100 F während 8 Stdn., Luft warm j - 900 F während 8 Stunden, Luftkühlung.

+++ RH 9^l3O = 175O⁰F während 1o Min., Luftkühlung! - 100⁰F

während 8 Stunden, Luft warmj - 950 F während ■ 1 Stunde, Luftkühlung.

Aus den in Tabelle III (b) angegebenen Korrosionstesten reht deutlich hervor, daß die Spannungskorrosionseigen- :.:<;"laften des Stahls wesentlich besser sind als die des

bekannten

20 9 813/0189

SAB OWQiNAt

bekannten PH15-7Mo Stahls, dessen Spannungskorrosionseigenschaften allgemein als gut angesehen werden. Während der bekannte Stahl bei einer Spannungsbeanspruchung in der Größenordnung von etwa 200 Kilo Pfund/Zoll² (200,000 Pfund/Zoll ) in der-Querrichtung na.eli etwa 2 bis 12 Tagen brach und bei Belastung in der Längsrichtung nach etwa 61 bis'159 Tagen, besaß der erfindungsgemäße Stahl eine Lebensdauer von etwa 456 bis' 517 Tagen bei Beanspruchung in der Querrichtung und von etwa 354 bis 428 Tagen bei Beanspruchung in der Längsrichtung. Es sei besonders darauf hingewiesen, daß der erfindungsgemäße Stahl eine größere Gleichmäßigkeit des Spannungskorrosionsverhaltens in den beiden getesteten Richtungen, verglichen mit dem bekannten Stahl, zeigte.

In den erfindungnr.emäßen Stahlen erzielt man eine außergewöhnliche Verbesserung der Duktilität zusammen mit einer großen Festigkeit in ausscheidungsgehiirtetem Zustand, indem man den Mangan-, Silizium-, Schwefel- und Sticksto.iT-gehalt auf kritisch niedrigen Werten hält, wobei der Ivlangangehalt etwa 0,10 ^, der Siliziumgekalt etwa 0,10 ;j und der Schwefel- und der Stickstoffgehalt _:'e\veils etwa 0,005 "/0 nicht üb tr st eigen. Auch der Kohlenstoffgehalt int

209813/0189

SAS

H58330

In diesem verbesserten Stahl niedrig und übersteigt nicht etwa 0,04 %.

Ein bevorzugter Stahl mit kritisch niedrigem Mangan-, Silizium-, Schwefel- und Stickstoffgehalt besteht im wesentlichen aus etwa 11,5 bis 13,5 % Chrom, etwa 8,0 bis 10,0 % Nickel, etwa 0,5 bis 1,5 % Aluminium, etwa 1,75 bis 2,50 % Molybdän, Mangan nicht über etwa 0,10 %, Silizium nicht über etwa 0,10 %_t Schwefel nicht über etwa 0,015 % und vorzugsweise nicht über etwa 0,005 %_t Kohlenstoff nicht über etwa 0,04 % und Stickstoff nicht über etwa 0,01 %, vorzugsweise nicht über etwa 0,005 % und im übrigen im wesentlichen aus Eisen.

Den bevorzugten Stahl erhält man durch eine doppelte Vakuumschmelzung, d.h. indem man ihn im elektrischen Induktionsofen unter Vakuum unter Bildung von Elektroden schmilzt und diese Elektroden dann erneut zu dem fertigen Metall im Vakuum sohmilzt. Ein typisches Beispiel für einen solchen Stahl und dessen mechanische Eigenschaften, bestimmt an dopp'elten Proben, die an mittleren längen, Breiten und Dicken bestimmt wurden, und zwar nach Ausscheidungshärtung durch eine einzige Behandlung und auch

; nach

209813/0119

nach Ausscheidungshärtung durch eine doppelte Behandlung, sind in den nachstehenden Tabellen IV (a) und (b) angegeben:

Tabelle 17 (a)

Chemische Analyse eines doppelt im Vakuum geschmolzenen erfindungsgemäßen Stahls

Schmelze GMhP SSJLOrNiMoAlN

VG 5178 0,042 nil 0,002 0,003 0,02 12,52 8,63 2.10 1,00 .00

Der Rest besteht im wesentlichen aus Eisen.

Tabelle IV (b)

209813/0189

U58330

Tabelle IV(Tj)

Mechanische Eigenschaften des Stahls von Tabelle IV(a), mit einem Querschnitt von

3x8 Zoll
-_ (Doppelte Proben aus mittleren Lagen)

Zustand Test- Zerreiß- 0,2% % Deh- % Einrichtung fentigko Streck- nung schnü-Pi'und/y festigkoin 2" rung Pfund/p
Zoll

lösungs- gegli.iht *b·)*	i,"'6	läng π Il
ein:',	ir: c	längs 11
11		lange Quer 11
11	' ' \ ρ 1 1 ' JlC ■ )	kurze Q Quer k.
iij :■■>.: ■Be"::·.	IUn[Ji ti
ei n:;	länp-
■;i_;;;';:	längo M
(„ (:i	liu: -.

"C" Charpy V _N

RockWo Fuß/Pfund

Härte (Kerbschi agzähigkeits-

test)

157,500 95,700 i5cO

163,500 106,000 16,0

212,800 189,300 16.2

21-3,400 186,500 15,6

213,600 188,000 14,4 214,400 190,400 13,8

217,600

216,700 191,700

216,200 201,000 13,8 198,400

16,0+ 14,0+

■21b, 800

14,4

197,000 138,200 14,4 193,500 185,000 15,0

17'?, 800 161,600 17,5 172,800 161,600 17,5

:^v?5,6OO 205,600 13,8

;;,:j,9uo 201,700 13,1

lancre Qo ,'2/1,800 203,200 13,1 " 221,-100 201,600 13,1

68.6 64.6

6_O3 66.3

64.3 62.2

65.3 65.0

64 ο 2 64.0

68.3 69.5

71 = 6 12,"6

65« 6

61.9 6j.7

35

46

43

39

47

13 23

19.5 10

46 53.5

120 102

120 14 9++

31

25

'zf: Q.

2«2

4,600 203,700 12,0h 56.6 224,400 203,100 10*0+ 48,4

η Ten ti; un Unterlängen - 1 Zoll gage Länge. ii 'AO i^(lii·:· Pi'und Sclilartester.

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6a© OrtiölNAL

χ = 1825⁰P ¹/2 Std. Luftkühig.auf 6O⁰F

y¹ = 1825⁰P 1/2 " » auf 6θ°Ρ + 95O⁰P 1 Std.Luftkühlg.

y² = 1825⁰P 1/2 " " auf 6O⁰P + 100O⁰P 1 " "

y³ = 1825⁰P V2 " " auf 6O⁰P + 1050⁰P 1 " "

y⁴ = 1825⁰P 1/2 » " auf 6O⁰P + 1100⁰P 1 " "

ζ = 1700⁰P 1 " " plus -100⁰P 8 Std. + 95O°P 1 Std.

Luftkühlung.

Es sei bemerkt, da'ß die erfindungsgemäßen Stähle in ausscheidungsgehärtetem'Zustand ausgezeichnete mechanische Eigenschaften besitzen, unabhängig davon, ob der Stahl einer einzigen oder einer doppelten Wärmebehandlung unterworfen wurde. Diese Eigenschaften erzielt man, wie vorstehend bereits erwähnt, sowohl in der Längsrichtung als auch in der langen und in der kurzen Querrichtung. Während somit die einer einzigen Behandlung unterworfenen, bei 95O⁰P (510⁰C) gehärteten Stähle Zerreißfestigkeiten in der Längsrichtung, der langen und der kurzen Querrichtung in der Größenordnung von etwa 212,000 bis 220,000 Pfund/Zoll und Streckfestigkeiten in der Größenordnung von 186,000 bis 1y8,000 Pfund/Zoll² aufweisen, besitzen die einer doppelten Wärmebehandlung unterworfenen Stähle (Erhitzen auf 1700⁰P (927⁰C) während einer Stunde und Luftkühlung, gefolgt von einer achtstündigen Behandlung bei

-100⁰P

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6AD OfMGiNAL

U58330

-10O⁰F (-73,3⁰C) . plus einer ein-

stündigen Ausscheidungshärtung bei 95O⁰I¹ (510⁰C) und Luftkühlung) Zerreißfestigkeiten in der Längsrichtung, der langen und der kurzen Querrichtung von etwa 222,000 bis 225,000 Pfund/Zoll² und Streckfestigkeiten von 199,000 bis 205,000 Pfund/Zoll². Unterschiede gehen zu -Gunsten der doppelten Wärmebehandlung. Es sei jedoch bemerkt, daß bei der doppelten Wärmebehandlung eine etwas engere Übereinstimmung zwischen der Zerreißfestigkeit in der Längsrichtung, der langen und der kurzen Querrichtung besteht, als bei dem einer einzigen Wärmebehandlung unterworfenen Stahl.

Vielleicht das überraschendste Ergebnis bei dem Stahl mit dem kritisch niedrigen Mangan-, Silizium-, Phosphor-, Schwefel- und Stickstoffgehalt von Tabelle IV (a) ist dessen große Duktilität, kombiniert mit einer großen Festigkeit. Aus Tabelle IV (b) geht hervor, daß sowohl bei einer einzigen· als auch bei der doppelten Wärmebehandlung des Stahls die Duktilität in allen drei Richtungen der Beanspruchung, wie dies die Dehnung anzeigt, in der Größenordnung von 12 bis 16 % und die Einschnürung in der Größenordnung von 41 bis 66 % liegt. Diese Werte

2 0 ^,p 13/0189

H58330

aind wesentlich höher 'als bei typischen, in den Tabellen I (a) und I (b) und II(a) und II(b) angegebenen Stählen, deren Dehnung etwa 8 bis.11 % und deren Einschnürung 29
bis 46 % beträgt. . ■

Die mechanischen Eigenschaften des erfindungsgemäßen
Stahls differieren etwas in Abhängigkeit von der Temperatur der abschließenden Härtung. Wie am besten aus der
vorstehenden Tabelle IV(b) hervorgeht, neigen sowohl die Zerreißfestigkeit als auch die Streckfestigkeit zu einem Absinken, wenn die Temperatur der Ausscheidungshärtung
von 95O⁰P (510⁰G) auf 1000⁰F (538⁰O), auf 1050⁰P (566⁰C) und 1100⁰P (593⁰C) erhöht wird. Wie zu erwarten, nimmt
die Duktilität entsprechend zu. Überraschendery/eise stellt man eine stärke Zunahme der Schlagfestigkeit fest, wobei die letztere von dem Wert 13 auf 23 Fuß χ Pfund (Charpy V-Kerbe) für die Längsproben bei Härtung des Stahls bei
95O⁰P (510⁰C) auf 46 bis 53,5 Fuß χ Pfund für die Härtung bei 1000⁰P (538⁰C) auf 102 bis 120 Fuß χ Pfund für die
Härtung bei 1050⁰P (566⁰C) und schließlich auf über 120 Fuß χ Pfund bis auf 149 Fuß χ Pfund für die Härtung bei 1100⁰F (593⁰C) ansteigt.

Die

203813/0189

Die Zäiiigkeit dee Stahls mit einem kritischen niedrigen . ] :iri(\,M-, Silicium- und Schv/efelgehalt wird vielleicht am bieten durc^v' Tests erläutert, die an vorgekerbten Proben '.icr- StahlD vor. Tabelle IV(a) durchgeführt wurden und in
•ler aachstehenden Tabelle I?(c) wiedergegeben sind.

Tubelle IV(c)

"/ca-· -^.crDtc Chai'py V Schlagtests von
S-tL.ii! von Tabelle IV(a) mit 3x8 Zoll
Querschnitt

.τ ."iiiubchand] ν η*	V2 Std	Testrich	Tiefe des	Schlag	W (ZoIl₉Pfund
	aui bO i"'	tung und	Ermüdungs-	Fuß/	I /Zoll. ) +
	i¹ 1 Std.	-stelle	bruchs	Pfund
1*.:/V		längs	0,0617"	6,5	780
Lilftka		Mittellage	0,0677 .	6,5	800
+ y 5 υ ι
Luf t nil·	y £1 .3 ι/·ι»
I!	auf 6ü j·¹	kurae Quer	0,04^8	5,0	574
Il	'i·¹ 1 -J ti.	Mittellage	0,0498	6,0	689
loch⁰!·¹	llung	längs	0,0782	57,2	7380
Luft!'.		Uittellage	0,0590	72,5	8600
+ ιο·:>ο'
Luft'-iil
11	lcurze Quer	0,0657	58,5	7160
ti	IJittella^e	0,0485	68, 5	8130

siehe September, 1961 Welding Research, Ergänzung zu Welding Journal, Seiten 405-s bis 416-s - Omer und Hartbower.

Es

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U58330

Es sei bemerkt, daß der durch Erhitzen auf y50°F (51O⁰G) gehärtete Stahl eine Schlagfestigkeit von etwa 5 bis 6 ">,2 Fuß χ Pfund bei einem W/A Faktor von etwa 574 bis 800 Zoll Pfund pro Zoll² besaß, während der bei 1050⁰I'¹ (566⁰C) gehärtete Stahl eine Schlagfestigkeit von etwa 57 V2 bis 72 Y2 Fuß χ Pfund bei einem W/A Faktor von 7162 bis 86.00

Zoll Pfund pro Zoll aufwies. Die Tiefe des Ermüdungsbruches betrug in allen Fällen etwa 0,05 bis 0,08 Zoll.

Aus vorstehenden Ausführungen ergibt sich, daß die Erfindung einen ausscheidungshärtbaren Chrom-Nickel-Aluminium-Molybdänstahl schafft, der die vorstehend gestellten Aufgaben unter Erzielung vieler praktischer Vorteile erfolgreich erfüllt. Der Stahl besitzt eine derart ausgeglichene Zusammensetzung, daß er im geglühten oder lceun^sgeglühten Zustand rnartensitisch ist und sich leicht entweder durch eine einzige Wärmebehandlung aus dem geglühten Zustand, d.h. durch bloßes Erhitzen auf die Ausscheidungshärtungstemperatur oder durch eine doppelte Behandlung, d.h. durch Erhitzen auf Umwandlungstemperaturen, die ihm keinen Nachteil bringen, und erneuten Erhitzen auf Aussehe i dung shärtungs temperatur aushärten läßt.

Das

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BAD ORKsINAL

Das Metall wird an den Weiterverarbeiter in Form von Platten, Blechen, Streifen, Stäben, Stangen, Draht u.dgl₀ für gewöhnlich im geglühten oder lösungsgeglühten Zustand geliefert. Es kann maschinell bearbeitet werden, z.B. durch Schneiden, Bohren, Gewindeschneiden u_odgl_o Es kann den verschiedensten !Fertigungsoperationen, z.B, Schweißen, Hartlöten o.dgl, .unterworfen werden. Der Stahl und daraus gefertigte Gegenstände werden dann wie vorstehend ausgehärtet, und zwar entweder durch einfaches Erhitzen oder durch eine Umwandlungsbehandlung und anschließendes Erhitzen auf die Härtungstemperatur, wobei man eine gute Festigkeit sowie Duktilität und Zähigkeit erzielte Die Festigkeit und die Zähigkeit erzielt man sowohl in der Walzrichtung als auch in den Querrichtungen dazu₀

Der erfindungsgemäße Stahl eignet sich besonders für viele Anwendungszwecke, bei denen entlang allen drei Achsen Spannungen und Beanspruchungen auftreten,, Er eignet sich auch für Anwendungszwecke, bei denen eine Korrosion sogar unter Spannungsbeanspruchung auftritt j die Spannungskorrosionseigenschaften in stark salzhaltiger Atmosphäre sind überraschend besser als diejenigen der besten bisher bekannten Stahlsorten.

Pat ent ans ρ rü ch e

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Claims

H58330

Patentansprüche

1. Aus einem lösungsgeglühten, martensitischen Zustand sowohl durch eine einzige als auch durch eine doppelte Wärmebehandlung ausscheidungshärtbarer, rostfreier Stahl, bestehend aus etwa 11,5 bis 13,5 % Chrom, etwa 7,0 bis 10,0 % Nickel, etwa 0,5 bis 1,5 % Aluminium, etwa 1,75 bis 2,50 '% Molybdän, nicht über 0,05 % Kohlenstoff, nicht über 0,50 % Mangan, nicht über 0,60 % Silizium, nicht über 0,020 % Schwefel, nicht über 0,05 % Stickstoff und im übrigen im wesentlichen aus Eisen,,

2„ Aus einem lösungsgeglUhten, martensitischen Zustand sowohl durch eine einzige als auch durch eine doppelte Wärmebehandlung ausscheidungshärtbarer, rostfreier Stahl, bestehend aus etwa 11,5 bis 13,5 % Chrom, etwa 7,0 bis 10,0 % Nickel, etwa 0,5 bis 1,5 % Aluminium, etwa 1,75 bis 2,50 % Molybdän, nicht über 0,05 % Kohlenstoff, nicht über 0,50 % Mangan, nicht über 0,60 % Silizium, nicht über 0,040 % Phosphor, nicht über 0,010 % Schwefel, nicht über 0,05 % Stickstoff, bis zu 0,005 % Bor, bis zu 0,10 # Titan und im übrigen im wesentlichen aus Eisen.

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3. Aus einem lösungsgeglühten, martensitischen Zustand sowohl durch eine einzige als auch durch eine doppelte Wärmebehandlung ausscheidungshärtbarer, rostfreier Stahl mit großer Festigkeit und Duktilität, bestehend aus etwa 11,5 bis 13,5 % Chrom, etwa 7,0 bis 10,0 % Nickel, etwa 0,5 bis. 1,5 # Aluminium, etwa 1,75 bis 2,50 % Molybdän, über 0,02 % jedoch nicht über 0,05 % Kohlenstoff, nicht über 0,40 % Mangan, nicht über 0,50 % Silizium, nicht über 0,040 fo Phosphor, nicht über 0,005 % Schwefel, nicht über 0,01 % Stickstoff und im übrigen im wesentlichen aus Eiseno

4. Aus einem lösungsgeglühten Zustand sowohl durch eine einzige als auch durch eine doppelte Wärmebehandlung ausnclieidungshärtbarer, martensitischer, rostfreier Stahl, bestehend aus etwa 11,5 bis 13,5 % Chrom, etwa 8,0 bis 10,0 % Nickel, etwa 0,5 bis 1,5 % Aluminium, etwa 1,75 bis 2,50 fo Molybdän, bis zu etwa 0,04 % Kohlenstoff, zu jeweils nicht über etwa 0,10 >έ Mangan und Silizium, zu jeweils nicht über etwa 0,005 % Schwefel und Stickstoff und im übrigen im wesentlichen aus Eisen.

5. Aus einem lösungsgeglühten Zustand sowohl durch eine ein-

2 0 9 813/0189

zige als auch durch eine doppelte Wärmebehandlung ausscheidungshärtbarer, martensitischer, rostfreier Stahl, im wesentlichen bestehend aus etwa 11,5 bis 13 % Chrom, etwa 7,5 bis 9,0 % Nickel, etwa 1 % Aluminium, etwa 2 bis 2,5 % Molybdän, bis zu etwa 0,04 $'Kohlenstoff, bis zu etwa 0,50 % Mangan, bis zu etwa 0,50 % Silizium, Schwefel nicht über etwa 0,015 %, Stickstoff bis zu etwa 0,05 % und im übrigen im wesentlichen aus Eisen.

6. Aus einem lösungsgeglühten Zustand durch eine einzige sowie durch eine doppelte Wärmebehandlung ausscheidungshärtbarer, martensitischer, rostfreier Stahl, im wesentlichen bestehend aus etwa 11,5 bis 13 % Chrom, etwa 7,5 bis 9,0 % Nickel, etwa 1 % Aluminium, etwa 2 bis 2,5 % Molybdän, etwa 0,02 bis 0,04 % Kohlenstoff, bis zu etwa 0,50 % Mangan, bis zu etwa 0,50 % Silizium, bis zu etwa 0,010 % Schwefel, Stickstoff bis zu etwa 0,04 % und im übrigen aus Eisen.

Aus einem lösungsgeglühten Zustand sowohl durch eine einzige als auch durch eine doppelte Wärmebehandlung ausscheidungshärtbarer, martensitischer, rostfreier Stahl, bestehend aus etwa 11,5 bis 13 % Chrom, etwa 7,5 bis 9,0 Nickel, etwa 1 % Aluminium, etwa 2 bis 2,5 ,& Molybdän, bis

209813/0161

zu etwa 0,04 % Kohlenstoff, bis zu etwa 0,50 % Mangan, bis zu etwa 0,50 % Silizium, bis zu etwa 0,010 % Schwefel, Stickstoff bis zu etwa 0,05 % und im übrigen aus Bisen.

8. Aus einem lösungsgeglühten Zustand sowohl durch eine einzige als auch durch eine doppelte Wärmebehandlung aus-.scheidungshärtbarer, martensitischer, rostfreier Stahl, im wesentlichen bestehend aus etwa 12,5 bis 13,5 % Chrom, etwa 7,5 bis 9,0 % Wickel, etwa 1 % Aluminium, etwa 2,0 bis 2,5 % Molybdän, bis zu etwa 0,04 % Kohlenstoff, bis zu etwa 0,50 % Mangan, bis zu etwa 0*50 % Silizium, Schwefel nicht über etwa 0,015 %, Stickstoff bis zu etwa 0,04 % und im übrigen aus Eisen. ■

9. Aus einem lösungsgeglühten Zustand sowohl durch eine einzige als auch durch eine doppelte Wärmebehandlung ausscheidungshärtbarer, martensitischer, rostfreier Stahl, im wesentlichen bestehend aus etwa 12,5 bis 13,5 % Chrom, etwa 7,5 bis 9,0 % Nickel, etwa 1 % Aluminium, etwa 2,0 bis 2,5 */o Molybdän, etwa 0,02 bis 0,04 % Kohlenstoff, bis zu etwa 0,50 % 'Mangan, bis zu etwa 0,50 fo Silizium, bis zu etwa 0,010 % Schwefel, Stickstoff bi3 zu etwa 0,03 % und im übrigen aus Eisen.

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H58330

10. Aus einem lösungsgeglühten Zustand sowohl durch eine einzige als auch durch eine doppelte V/ärmebehandlung ausscheidungshärtbarer, martensitischer, rostfreier Stahl,
im wesentlichen bestehend aus etwa 11,5 bis 12,5 fo Chrom, etwa 7,0 bis 9,0 /ί Uiekel, etwa 0,5 bis 1,5 -/O Alurniniui;,,
etwa 1,75 bis 2,5 fo Molybdän, Kohlenstoff nicht über
0,04 %, Mangan bis zu etwa 0,50 %, Silizium bis zu et./a
0,50 %, Schwefel nicht über 0,020 /o, Stickstoff nicht
über etwa 0,03 % und im übrigen aus Eisen.

11» Aus einem lösungsgeglühten Zustand sowohl durch eine einzige als auch durch eine doppelte Wärmebehandlung gleichmäßig ausscheidungshärtbarer, martensitischer, rostfreier Stahl, im wesenblichen bestehend aus etwa 11,5 bis 13,5 ;i Chrom, etwa 7,0 bis 10,0 '-/o Nickel, etwa 0,5 bis 1,5 yo
Aluminium, etwa 1,75 bis 2,5 % Molybdän, Kohlenstoff nicht über etwa 0,04 fo, Mangan nicht über etv/a 0,10 $, Silizium nicht über etwa 0,10 %, Schwefel nicht über etwa 0,015 Ό, Stickstoff nicht über etwa 0,010 -.'■> und im übrigen aus
Eisen.

12. Aus einem losungsgeglUhfcsn Zustand aowoul lurüh eine einzige aLs auch durch eine doppelte Wärmebehun-1 Lung gleichmäßig ausscheiü'.mgs'här tbarer, mar teaai t L'jclier, ■·.'j b fr ei ar-

20 98 13/0189

U58330

. Stahl, im wesentlichen bestehend .aus etwa 11,5 bis 13,5 fo Chrom, etwa 8,0 bis 10,0 % Bickel, etwa 0,5 % bis 1,5 % Aluminium, etwa 1,75 bis 2,5 % Molybdän, Kohlenstoff nicht über etwa 0,0<1 ?o, Mangan nicht über etwa 0,10 fo, Silizium nicht über etwa 0,10 %, Schwefel und Stickstoff jeweils nicht über 0,005 % und im übrigen aus Eisen.

13. Aus dem lücungsgehärteten, martensitischen Zustand gleichmäßig durch eine einzige sowie durch eine doppelte Wärmebehandlung ausscheidungshärtbare Platte, Blech, Streifen, Stange, Stab, Draht u.dgl* aus rostfreiem Stahl mit großer Festigkeit, im wesentlichen bestehend aus etwa 11,5 bis 13,5 fo Chrom, etwa 7,0 bis 10,0 % Nickel, etwa 0,5 bis 1,5 fo Aluminium, etwa 1,75 bis 2,50 % Molybdän, nicht über 0,05 /o Kohlenstoff, nicht über 0,040 fo Phosphor, nicht über 0,010 % Schwefel, nicht über 0,05 % Stickstoff und jm übrigen aus Eisen,

14. Aus einem lösungsgehärteten, martensitischen Zustand sowohl durch eine einzige als auch durch eine doppelte Wärme beh an dl unn; gleichmäßig ausscheidungshärtbare Platten, Stangen, Schmiedestücke u.dgl. aus rostfreiem Stahl, die sich im gehärteten Zustand durch eine große Festigkeit,

kombiniert

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6ADORlOiNAt

H58330

- ,40 -

kombiniert mit großer Duktilität auszeichnen, im wesentlichen bestehend aus etwa 11,5 bis 13,5 % Chrom, etwa 7,0 bis 9,0 % Nickel, etwa 0,5 bis 1,5 /Ό Aluminium, etwa 1,75 bis 2,50 % Molybdän, nicht über 0,05 % Kohlenstoff, nicht über 0,50 % Mangan, nicht über 0,50 % Silizium, niclit über 0,040 % Phosphor, nicht über 0,020 & Schwefel, nicht über 0,04 % Stickstoff und im übrigen aus Eisen.

15. Verfahren zur Herstellung von geschweißten Gegenständen aus einem ausscheidungshärtbaren, legierten Stahl, dadurch gekennzej.ebnet, daß man einen .jowohl durch eire einzige als auch durch eine doppelte Wärmebehandlung ausscheidungshärtbaren, rostfreien Stahl herstellt, nor im wesentlichen aus etwa 11,5 bis 13,^r ·> C^roni, etwa 7,0 bis 10,0 % Ilickel, etwa 0,5 bis 1,5 η Aluminium, etwa 1,75 bis 2,50 yö Molybdän, Kohlenstoff niciit über 0,05 fo, Schwefel nicht über 0,020 ;6, Stickstoff nicht über 0,05 ίο und im übrigen aus Eisen besteht, diesen Stahl schweißt, durch Erhitzen auf 1500 bis 2100⁰F l^ßung glüht und abkühlt und anschließend durch ein erneutes Erhitzen auf 900 bis 1150⁰F aushärtet,

16, Herstellung einen goschiveißten, aussehe:} du'.r^hprtbcU'v.n legierten Stahlge^enstandes, dadurch gekennzeichnet, da:3

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man einen sowohl durch eine einzige als auch durch eine doppelte Wärmebehandlung ausscheidungshärtbaren rostfreien Stahl herstellt, der im wesentlichen besteht aus etv/a 11,5 bis 13,5 ti Chrom, e bwa 7,0 bis 10,0 % Nickel, etwa 0,5 bis 1,5 % Aluminium, etwa 1,75 bis 2,50 % Molybdän, nicht über 0,05 % Kohlenstoff, nicht über 0,020 % Schwefel, nichb über 0,05 % Stickstoff und im übrigen aus Eisen, diesen Stahl schweii3t, bei 1500 bis 2100⁰F einer Lösungsglühung unterwirft und abkühlb, durch Erhitzen auf 1300 bis 175O°P umwandelt und abkühlt und anschließend durch erneutes Erhitzen auf 900 bis 1050^üb' aushärtet„

17. Auoscheidungsgehärbeber, zusammengesetzter Gegenstand, enbhaltend rostfreien Stahl mit großer Festigkeib, besbehend aus ebwa 11,5 bis 13,5 % Chrom, etwa 7,0 bis 10,0% Nickel, etwa 0,5 bis 1,5 Yo Aluminium, ebwa 1,75 bis 2,50 % Molybdän, Kohlensboff nicht über 0,05 %, Schwefel nicht über 0,020 /o, S ticks boff nicht über 0,05 /o und im übrigen aus Eisen«

18. Auuacheidungsgehärbeber, zusammengesetzter Gegenstand, enthaltend rostfreien Stahl mit großer Festigkeit und Duktilität, bestehend aus etwa 11,5 biß 13,5 % Chrom, etwa 7,0 bis 10,0 % NickeL, etwa 0,5 bis I,5 % Aluminium,

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etwa 1,75 bis 2,50 # Molybdän, nicht über 0,05 ;S Kohlenstoff, nicht über 0,50 -/o Mangan, nicht über 0,50 % Silizium, nicht über 0,040 ~/o Phosphor, nicht über 0,02U /ο Schwefel, nicht über 0,04 % Stickstoff, bis 2U U,005 :J Bor und im übrigen im wesentlichen aus Einen,

1y, Ausscheidungsgehärteter, zusammengesetzter Gegenstand, enthaltend rostfreien Stahl mit großer Festigkeit, bestehend aus etwa 11,5 bis 13/5 Chrom, etwa 7,5 bis 9,0 yo Nickel, etwa 1 % Aluminium, etwa 2 bis 2,5 io Molybdän, bis zu etwa 0,04 /o Kohlenstoff, bis zu etwa 0,50 /δ Mangan, bis zu etwa 0,50 -/o Silizium, Schwefel nicht über etwa 0,015 /o, Stickstoff bis zu. etwa 0,04 ;Ό und im übrigen. im wesentlichen aus Eisen.

20« Ausscheidungsgehärteter, zusammengesetzter Gegenstand, enthaltend rostfreien Stahl von großer Festigkeit, irn wesentlichen bestehend aus etwa 11,5'bis 13,5 y'o Chrom, etwa 8,0 bis 10,0 $ Nickel, etwa 1 -fo Aluminium, etwa 2,0 bis 2,5 Yo Molybdän, bis zu etwa 0,04 % Kohlenstoff, bis zu etwa 0,10 % Mangan, bis zu etwa 0, 10 /o Silizium, Schwefel nicht über etwa 0,015 %, Stickstoff bis zu etwa 0,01 % und im übrigen aus Einen,

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21. Ausscheidungsgehärteter, geschweißter Gegenstand, enthaltend hochfesten, rostfreien Stahl, im wesentlichen bestehend aus etwa 11,5 "bis 13,5 % Chrom, etwa 7,0 bis 10,0 % Nickel, etwa 0,5 bis 1,5 % Aluminium, etv/a 1,75 bis 2,50 % Molybdän, nicht über 0,05 % Kohlenstoff, nicht über 0,020 % Schwefel, nicht über 0,05 % Stickstoff und im übrigen aus Eisen.

':."'. Aiuvrcheidungsgeha'rteter, hartgelöteter oder geschweißter Ge.'jerii.-tt-id, enthaltend rostfreien Stahl von großer Festig-' l;eit und Duk tilität, im wesentlichen bestehend aus etwa 11,5 bis 13, ^κ /ί Chrom, etwa 7,0 bis 10,0 % Nickel, etwa ö,^rj bis 1,5 /o Aluminium, etwa 1,75 bis 2,50 % Molybdän, nicht über 0,05 % Kohlenstoff, nicht über 0,50 % Mangan, nicht über 0,60 γό Silizium, nicht über 0,040 % Phosphor, nicht über 0,010 % Schwefel, nicht über 0,05 % Stickstoff und im übrigen aus Eisen«

23. Ausscheidungsgehärteter, geschweißter Gegenstand, enthaltend rostfreien Stahl mit großer Festigkeit, be- c'ce-hevA aus etwa 11,5 bis 12,5 % Chrom, etwa 7,0 bis :',0 % Nielco], etwa 0,5 bis 1,5 % Aluminium, etwa 1,75 bis <-',^r) % Ilolybdnn, nicht über 0,04 % Kohlenstoff, bis zu etwa 0,^0 Io I.Ia>i:>\un, bis zu etwa 0,50 % Silizium, nicht über

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etwa 0,020 % Schwefel, nicht über etwa 0,03 % Stickstoff und im übrigen im wesentlichen aus Eisen.

24. Tßile von Überschallflugzeugen aus ausscheidungBgehärtetem, hartgelötetem oder geschweißtem, rostfreiem Stahl, einschließlich Rippen, Versteifer, Verstrebungen u.dgl., im wesentlichen bestehend -aus etwa 11,5 bis 13,5 % Chrom, etwa 7,0 bis 10,0 % Nickel, etwa 0,5 bis 1,5 % Aluminium, etwa 1,75 bis 2,50 % Molybdän, nicht über 0,05 % Kohlenstoff, nicht über 0,50 % Mangan, nicht über 0,60 % Silizium, nicht über 0,040 % Phosphor, nicht über 0,015 % Schwefel, nicht über 0,04 % Stickstoff und im übrigen aus Eisen.

25. Verkleidung aus ausscheidungsgehärtetem, rostfreiem Stahl für Überschallflugzeuge, im wesentlichen bestehend aus etwa 11,5 bis 13,5 % Chrom, etwa 8,0 bis 10,0 % Nickel, etwa 0,5 bis 1,5 % Aluminium, etwa 1,75 bis 2,50 % Molybdän, nicht über 0,05 % Kohlenstoff, nicht über 0,10 % Mangan, nicht über .0,10 % Silizium, nicht über 0,010 % Phosphor, nicht über 0,015 % Schwefel, nicht über 0,01 % Stickstoff und im übrigen aus Eisen.

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