DE1458403A1 - Dehnbarer Stahl fuer tiefe Temperaturen mit niedrigem Nickelgehalt - Google Patents

Description

Jiücogyo Kabushiki Kaisha, Solcyo, Japan

"Dehnbarer Stahl für tiefe Temperaturen mit niedrigem

HIckelgehalt" .

Die Erfindung "betrifft einen "bei tiefen Temperaturen dehnbaren Stahl mit niedrigem Nickelgehalt, der vorzugsweise als Baustahl verwendet werden soll.

Für Stähle zum Einsatz in Temperaturen' unter minus 40° C wird meist eine iTiekellegierung mit einem G-ehalt von 2,5 oder 3,5 oder auch 9 "i> Nickel eingesetzt. Bei noch tieferen Temperaturen gelangen vorzugsweise Staiiie mit noch höheren Bickelgehalten, wie beispielsweise ein austenitischer, korrosionsbeständiger Stahl aus der Klasse 18-Cr oder 8-Hi zur Anwendung.

Wenn der filckelgehalt eines Stahles zur Vermeidung einer unerwünschten Sprödigkeit bei tiefen Temperaturen erhöht wIM, steigt der Stahlpreis beträchtlich.

Neue Unterfe^n (A>t^§TAbe.2Nr.1§^3d«»*>derunijagee.v.4»9.1967) " ^Z

909804/063Φ

Bankkonto: Dresdner Bank ΑΘ ί**η· Mi -. Pös%*i?Ö*D«to: Dortmm»tt *5?ββ · Tatacambanecnrift: Bahipstonte Hem

neue Kto.-)

-z-

Haii ist daher heute bestrebt, den Hickelgehalt eines Stahles möglichst gering au halten und dennoch einen Stahl heraus teilen, der "bei tiefen Temperaturen wenig Sprödigkeit aufweist.

3s wurde "bereits gefunden, daß bei einer mögliehen ™ Verfeinerung und Vereinheitlichung der Kristallstruktur von einfachen Kohlenstoff- oder niedriglegierten Stählen die Dehnbarkeit bei tiefer Temperatur besonders verbessert werden kann. Ausgehend von dieser und der weiteren erfindungsgemäßen Erkenntnis, dal.} die Sprödigkeit eines ü'ickelstahls bei tiefen Temperaturen auch und zwar immer weit über das durch die vorhandene iiick'elmenge zu erwartende Ausmaß verbessert irerden kann, worin' ηε,η die Menge des eingebrachten Aluminiumnitridε bezüglich ^ des in fester Lösung vorliegenden metallischen Aluminiums richtig wählt, wird erfindungsgenäß ein dehnbarer Stahl sum Einsatz bei tiefen Temperaturen mit niedrigem ilickelgehalt und weniger als O,2L> '/■> Kohlenstoff, weniger als 0,6 ρ Silizium, weniger als 1 ρ Hangan, weniger als 0,03 %· Phosphor, weniger als 0,03 '? Schwefel, 1 - 4 % !"ickel und 0,0163 - 0,218 ■$> säurelöslichen Aluminiums vorgeschlagen, dessen Besonderheit in einem Gehalt an 0,02 - 0,11 *:j ausgeschiedenen Aluminiumnitrids als Α1Π, bis 0,010 % freien Stickstoffs und weniger als 0,15 i> metallischen Aluminiums in IJ'eststoff-

lösung bestellt.

Der Gehalt von 0,02 - 0,11 # an. ausgeschiedenem Aluminiumnitrid setzt sich, aus seinen Bestandteilen Stickstoff und Aluminium wie folgt zusammen. Die untere G-renze von 0,02 '/j AlH besteht aus 0,0063 $ N und Λ

0,0132 ft Al. Durch Abrundungen ergeben sich hierfür G-renzen von 0,007 ?■> N und 0,013 4> Al.

Die obere G-renze beträgt an sich 0,12 $ AIII, die sich aus 0,041 ^l/j IT und 0,079 7*> Al zusammensetzen. Da jedoch die obere Grenze für die natürliche Lösbarkeit von Stickstoff in geschmolzenem Stahl 0,35 $ beträgt, muß dieser Bedingung Rechnung getragen werden, so daß sich die obere Grenze zusammensetzt aus 0,035 ^c/-> N und 0,068 # ,_.

Al, die zusammen 0,113 $ AlH ergeben. Diese Zusammen- " hänge führen zum Vorschlag der erfindungsgemaßen oberen Grenze von 0,11 ?j AlN.

!Tür das ausgeschiedene Aluminiumnitrid sind also 0,007 - 0,035 ^cß> Stickstoff und 0,013 - 0,063 'μ Aluminium erforderlich, die im folgenden als Έ (AlN) und Al (A1N) bezeichnet werden sollen. '

Der Aluminiumbestandteil liegt-praktisch in jedem Stahl " in einer der drei Pormen vor, nämlich . ,

BAD OMiGINALr 4 -

1.) gebunden an Stickstoff, d.h. als Al (AlN)

2.) gelöst im Stahlgefuge (wird als metallisches Al in leststofflösung bezeichnet), oder

3.) gebunden an Sauerstoff (z.B. in form von Al₂O^),

Der Anteil der ersten beiden Al-Mengen kann sehneil analytisch festgestellt werden als der Anteil, der durch irgendein saures Reaktionsmittel gelöst wird. Der Aluminiumgehalt aus 1 und 2 wird daher als säurelösliches Aluminium bezeichnet.

Wie oben gezeigt, beträgt der säurelösliche, an Stickstoff gebundene Seil an Aluminium 0,013 - 0,068$. Hierzu wird eine gewisse Menge metallischen Aluminiums in Fest stoff lösung im Stahlgefüge in einem Anteil von weniger als 0,15 $ bereit gehalten.

Der säurelösliche Al-Anteil liegt daher bei 0,013$ + 0,1556 = 0,0163 %,

bis 0,068$ + 0,15$ = 0,218$.

Der letztgenannte faktor betrifft den Anteil freien Stickstoffs, d.h. den Anteil an Stickstoff, der unge-

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bonden und frei im StaMgefüge verbleibt. Dieser ergibt sich also in einfacher Weise aus:

freier Έ = Gesamt-H" minus H

Hierauf wird im Laufe der späteren Besenreibung

genauer eingegangen. ^j

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Zeichnungen und Photographien näher erläutert. Es zeigen:

S¹Ig. 1 ein Diagramm, das die Beziehung zwischen der Menge des ausgeschiedenen Aluminiumnitrids und der Übergangstemperatur von der Hochlage zu der Tief lage der Kerbschlagzähigkeitswerte ebenso wie der. Übergangstemperatur zu Sprö.dbruch-Wert eines 2,5 °/> Nickel enthaltenden, erfindungsgemäßen Stahls in zwei verschiedenen Stadien der Hitzebehandlung, nämlich des Normalisierens sowie des Abschreckens und Wiedererhitzens zeigt;

Pig. 2 ein ähnliches Diagramm, das sich auf einen 3> Hickel enthaltenden, erfindungsgemäßen Stahl in einem ähnlichen Stadium der Vergütung wie oben bezieht;

9 09804/oeaö ■■'"*·

3?ig. 3 ein Diagramm zum Vergleich der Eigenschaft en "bei Übergangsteüiperatur von der Hochlage zu der Tieflage der Eerbsehlagzähigkeitswerte eines 2,5^ Miekel enthaltenden, erfindungsgemäßen Stahls mit denen eines "bekannten Stahls . derselben Zusammensetzung in zwei verschiedenen Stadien der Vergütung;

]?ig. 4 ein ähnliches Diagramm, das auf einen 3»5$ Makel enthaltenden, erfindungsgemäßen Stahl und auf einen Stahl der gleichen Zusammensetzung in einem ähnlichen Stadium der Yergütungsbehandlung "bezogen ist;

S¹Ig. 5 ein Bia-gramm, das die Beziehung zwischen der irbergangstemperatur von der Hochlage zu der Tieflage der Kerbsehlagzähigkeitswerte und desgleichen der Fbergangsteniperatur von der Hochlage zur Eieflage der Kerbsehlagzähigkeitswerte und der Menge metallischen Aluminiums -in fester Lösung bei einer gegebenen Menge ausgeschiedenen lluminiumnitrids bei einem'2,57« Hiekel entägiltenden, erfindungsgemäJßen Stahl in zwei unterschiedlichen Stadien der Yergütungsbehandlting wie oben zeigt;

-T-

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Pig. 6 ein ähnliches Diagramm, "bezogen auf einen 3,5 $ Hiekel enthaltenden, erfindungsgemäßen Stahl und einen bekannten, ähnlich zusammengesetzten Stahl im Zustand einer wie oben angegebenen Hitzebehandlung;

Foto 1 und 2 Blektronenmikrofotografien eines 2,5 i» Nickel enthaltenden Stahls nach dem Normalisieren bei 4000 - bzw. 10 000-facher Vergrößerung;

I¹OtO 3 und 4 Elektronenmikrofotografien desselben Stahles in der oben angegebenen Vergrößerung nach dem Abschrecken und Wiedererhitzen;

I¹OtO 5 und 6 Elektronenmikrofotografien eines 3»5 $ Nickel enthaltenden, erfindungsgemäßen Stahles nach dem Normalisieren in 4000 - bzw. 10 OOOfacher Vergrößerung;

Poto 7 und 8 Elektronenmikrofotografien desselben Stahles nach dem Abschrecken und Wiedererhitzen in der oben angegebenen Vergrößerung..

909804/

Die ehemische Zusammensetzung der angeführten, 2,5 $ Nickel und 3,5 i» Nickel enthaltenden und "bei den verschiedenen Versuchen verwendeten Stähle ist in Tabelle zusammengefaßt. Man erkennt, daß die Proben Nr. 1 Ms die 2,5 # Nickel enthaltenden Stähle, die Nummern 6 bis 10 dagegen die 3,5 $■ Nickel enthaltenden Stähle darstellen.

Tabelle 1

Si Mh P S Ni N

1 0,12 0,26 0,72 0,017 0,011 2,65 0,008

2 0,15 0,24 0,76 0,014 0,018 2,52 0,022

3 0,18 0,26 0,76 0,015 0,015 2,68 0,027

4 0,14 0,24 0,77 0,014 0,015 2,70 0,027

5 0,15 0,26 0,78 0,019 0,013 2,70 0,027

6 .0,16 0,26 0,76 0,014 0,020 3,71 0,023

7 0,12 0,28 0,70 0,020 0,017 3,68 0,022

8 0,14 0,27 0,77 0,015 0,020 3,45 0,027

9 0,15 0,29 0,76 0,016 0,021 3,58 0,027

10 0,15 0,30 0,76 0,021 0,025 3,72 0,026

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Ιεφβΐΐβ 1 (fortsetzung)

Jk. Probe Hr.	Gesamt ΑΪ'	Al5	fisches 41 " .	C	,001	freies '■'fr -'
1	0,0OQ	0,0028	———	0	,014	0,007
2	0,031	0,039	-—	0	»025	0,008
3	0,057	0,074	0,003	0	,025	0,002
4	0,105	0,073	0,052	0	,026	0,002
5	0,166	0,076	0,107	0	,001	0,001
6	0,0063	0,0028	-—_.	0	,012	0,022
7	0,036	0,036	•—-	0	,024	0,010
8	0,067	0,071	0,011	0	,027	0,003
9	0,112	0,078	0,042	Q	,025	0,000
10	0,168	0,073	0,101	0	0,001

Der Zusammenhang; freier Ii = Gesamt-lsT minus N(AlW) läßt sich aus der vorstehenden !CaTDeIIe 1 in den. "beiden letzten Spalten ersehen.

Wichtig sind vor allem die Proben 2 und 7, die jeweils 0,008 und 0,010 $> freien Stickstoff enthalten. Bekanntlich ist freier Stickstoff einer der stärksten Zusätze, um Stahl spröde zu machen. Hier bilden auch die Grundstähle nach der Erfindung, d.h. die Stähle, die 1 - 4 # Nickel '

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8Q

enthalten, keine Ausnahme, trotz des günstigen Einflusses von nickel.

Es muß also bei soviel freiem Stickstoff erwartet werden, daß diese Stähle sehr spröde sind.

Überraschenderweise ist jedoch das Gegenteil der Fall, wie beispielsweise aus Fig. 2 und 1 ersichtlich ist, wobei diese Stähle durch ihren AliT-G-ehalt gekennzeichnet sind. Erreicht wird dies durch die erfindungsgemäße Maßnahme, d.h. durch das gleichzeitige Einstellen der Bestandteile, insbesondere von 0, Hi, AlN und metallischem Al. In dem mit ITi und AlH angegebenen Bereich und metallischem Al in !Feststofflösung in den angegebenen Grenzen kann nämlich ein relativ großer Anteil freien Stickstoffs zugelassen werden.

Dies führt zu zwei !Folgeerscheinungen. Zunächst kann bei der Herstellung des Stahles in weiten Grenzen variiert werden, zum Beispiel die Anforderung an !Temperatur- und Zeitsteuerung zum falzen und/oder zur Wärmebehandlung weniger genau, wodurch die Herstellung einfacher und" dadurch wirtschaftlicher wird. Weiterhin kann die Festigkeit des Stahles,falls gewünscht, angehoben werden, indem mehr ötickstoffreies oder ungebundenes

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Aluminium -vorhanden sein kann, ohne daß die. Dehnbarkeit und/oder die Zähigkeitseigenschaften nachlassen.

Die Veränderungen der Übergangstemperatur von der Hoch- zur Tieflage der Kerbschlagzähigkeitswerte in Werten Von 2,1 mkg, die die !Er 15 - Linie, (im folgenden der Einfachheit wegen als !Er 15 bezeichnet) in bezug auf verschiedene Mengen ausgescMedenen Aluminiumnitrids, welches in der obigen Tabelle 1 als AlN angegeben ist, wird in Fig. 1 für 2,5$ nickel enthaltende, in Tabelle aufgeführte Stähle verdeutlicht. Eine andere Art der obigen Temperaturen in Werten von 50 $> kristallinem oder Sprödbruch-Wert, die"TR S"-Linie (im folgenden einfach als Tr S bezeichnet) derselben Stähle wird ebenso in derselben Figur als eine !Punktion der Menge ausgeschiedenen Aluminiumnitrids dargestellt. Die Proben werden vor der Bestimmung der Übergangstemperatur auf einem oder zwei verschiedenen Wegen hitzebehandelt, indem nach dem einen eine Stunde auf 950 ° erhitzt wird mit nachfolgendem Abkühlen desselben in Luft (dieser Abkühlungsprozeß wird im folgenden einfach als "Normalisieren" und in den Figuren als N bezeichnet), nach dem anderen eine Stunde auf 930° erhitzt wird, gefolgt von einem schnellen Abkühlen in Wasser, dann erneut I 1/2 Stunden auf 65O⁰G erhitzt wird, gefolgt-

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vom Abkühlen in Luft (einfach im folgenden als "Abschrecken und Wiedererhitzen" und in den Figuren als Q, T bezeichnet).

Sine Verbesserung oder ein abwärts gerichteter Verlauf ist bei jeder dieser Übergangstemperaturen von Tr 15 oder Tr S ersichtlich und besteht darin, daß beide bei Erhöhung der Menge ausgeschiedenen Aluminiumnitrids nach niedrigeren Temperaturen verschoben werden. Man sieht, daß dies beträchtlicher ist beim Normalisieren, wo die Tr 15 von - 10° auf - 131° bei Erhöhung des ausgeschiedenen Aluminiumnitrids von 0,0028 i<> auf ca. 0,073 $ erniedrigt wird. Die Verbesserung bei Tr S beträgt andererseits von + 40° bis - 78° bei. demselben Wechsel der Menge ausgeschiedenen Aluminiumnitrids. Die Erniedrigung der Übergangstemperatur ist beim Abschrecken und Wiedererhitzen nicht so groß wie beim . Normalisieren. Hierbei ist eine weitere merkliche Verbesserung in dieser Figur zu beobachten, in welcher die Tr 15 von - 137° auf - 163° bei Veränderung der Menge ausgeschiedenen Aluminiumnitrids von 0,0028 ^r/o auf ca. 0,073 /j erniedrigt wird, während die Tr S von -110 auf - 118° bei derselben Veränderung des ausgeschiedenen Aluminiumnitridgehaltes erniedrigt wird.

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Eine ähnliche Tendenz wird auch "bei Veränderung von Ir 15 und Tr S von 3,5 # Nickel enthaltenden Stählen nach Pig. 2 beobachtet. Hier ist wiederum der Einfluß des ausgeschiedenen Aluminiumnitrids größer für normalisiertes Material, was daraus zu ersehen ist, daß Tr von + 25 ° auf - 106° C bei Zunahme der Menge ausgeschiedenen Aluminiumnitrids von 0,0028 fo auf ca. 0,071 °ß> erniedrigt wird, während sich die Kurve von Tr S von + 58 auf - 54 bei Veränderung der Menge ausgeschiedenen Aluminiumnitrids in der gleichen Größenordnung ändert. Die Verbesserung der Übergangstemperaturen bei abgeschrecktem und wiedererMtztem Material ist wiederum geringer, jedoch ist ein wesentlicher Vorteil zu verzeichnen, nämlich Tr 15 wird von -102° auf -156⁰O für denselben Anteil der Menge ausgeschiedenen Aluminiumnitrids wie oben erniedrigt mit dem niedrigsten oder besten Wert von -162⁰O bei ca. 0,05 1= Aiii, während die von Tr S sich von -71° auf -114° im selben Bereich an Aiii ändert.

Die Überlegenheit der bei tiefen Temperaturen dehnbaren erfindungsgemäßen Stähle wird durch die l⁷ig. 3 und 4 demonstriert, in denen die Übergangstemperatureigenschaften eines 2,5 /^ Nickel enthaltenden Stahles und eines 3,5 iiickel enthaltenden, erfindungsgemäßen Stahles mit denen bekannter Stähle mit gleicher Zusammensetzung in zwei

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verscMedenen Stadien der Hitzebehandlung, und zwar des Normalisierens sowie des Abschreckens und iiiedererhitzens verglichen werden. Man sieht, daß bei einer vorgegebenen Temperatur die nach der charpyschen Kerbschlagmethode bestimmte Schlagstärke eines erfindungsgemäßen Stahles großer als die eines bekannten Stahles mit vergleichbarer Zusammensetzung ist. In Werten von Tr 15 des 2,5 '/> Nickel enthaltenden Stahles heißt das z.B., daß diese bei einem erfindungsgemäßen Stahl nach dem Abschrecken und liiedererhitzen ca. -Ιοί? , während die von bekanntem Staiii im selben Zustand ca. -100° betragen, was eine direkte Verbesserung von ca. 65 ausmacht. Für dieselben Stähle, jedoch nunmehr im normalisierten Zustand, beträgt die Tr 15 -HO⁰C für den erfindungsgemäßen Stahl und ca. -30° für den bekannten StaM, so daß der Vorteil ca. 60 in diesem Fall ausmacht.

Das ausgeschiedene Aluminiumnitrid, welches dazu beiträgt, daß die erfindungsgemäßen Stähle gegen Schlag bemerkenswert widerstandsfähig sind, liegt in einer so geringen Menge vor, daß es außer im Elektronenmikroskop nicht erkennbar ist. Bei Beobachtung unter einem Elektronenmikroskop bei 4000 - bzw. 10 000-facher Vergrößerung erkennt man nach den Fotos 1, 2 und 5, 4 die

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Ferritkristalle eines 2,5 1° Nickel enthaltenden Stahles (Probe Ur. 4) zusammen mit dem ausgeschiedenen Aluminiumnitrid, wobei das Material sich im normalisierten bzw. abgeschreckten und wiedererhitzten Zustand befindet. In der !Fotografie stellen diese rechteckigen, dunklen Stäbe das ausgeschiedene Aluminiumnitrid dar. Man ersieht aus den Fotografien, daß die Ferritkristallgröße im abgeschreckten und wiedererhitzten Material (Foto 3 und 4) geringer als im normalisierten Zustand (Foto 1 und 2) ist.

Ähnliche Beobachtungen wurden bei 3₅5 °ß> Nickel enthaltendem Stahl (Probe Nr. 8) gemacht, was aus den ähnlichen Elektromikrofotografien 5> 6 und 7» 8 zu ersehen ist, welche dunkle, rechteckige Teilchen von ausgeschiedenem Aluminiumnitrid zeigen. Es sei hier noch einmal bemerkt, daß die Ferritkristallgröße geringer im abgeschreckten und getemperten Material (Fotos 7 und 3) als im normalisierten Zustand (Fotos und 6) ist.

Die Wirksamkeit des ausgeschiedenen Aluminiumnitrids ist also offensichtlich. Trotzdem kann jedoch bei Verwendung einer nicht ausreichenden Menge nicht nur eine solche ausgezeichnete Dehnbarkeit bei tiefer

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Temperatur nicht erwartet werden, sondern es kann sogar zu einer wirklichen Verschlechterung der Eigenschaften des Stahles kommen. Dies ergibt sich bei vergleichender Betrachtung der Pig. 3 und 4 mit den Pig. 1 und 2. Man sieht z.B., daß der Tr 15-Wert eines bekannten Stahles mit 0,17 °/o Kohlenstoff, 2,36 fö Nickel

ψ/β Λ

und annähernd 0,006 ψ Stickstoff ca. -80 im Zustand des Normalisierens (Pig. 3) beträgt, derjenige der Probe Nr. 1 mit 0,12^6 Kohlenstoff, 2,65 # Nickel, 0,023 7<> Stickstoff, jedoch nur 0,0028 ·)ί ausgeschiedenes Aluminiumnitrid (Tabelle 1) nur -10° C (Pig. 1) ausmacht, obwohl dieser ¥ert im abgeschreckten und wiedererhitzten Zustand ca. -100° für den ersteren und -137° für den letzteren Stahl (Pig. 3 bzw. Pig. 1) beträgt. Eine-ähnliche Beziehung kann man auch zwischen einem bekannten ) Stahl mit 0,12 Jb Kohlenstoff, 3,7 7° Nickel und annähernd 0,006 io Stickstoff und der Probe Nr. 6 mit 0,16 $ Kofelenstoff, 3,71 % Nickel, 0,023 # Stickstoff, jedoch nur 0,0028 %■ ausgeschiedenem Aluminiumnitrid beobachten, da die Tr 15 des ersteren bei normalisierten Bedingungen ca. -100° C (Pig. 4) und die des letzteren im selben Zustand + 25° (Pig. 2), die Tr 15-Tem£peratur im abgeschreckten und wiedererhitsten Zustand -135° für den ersteren (Pig.4) und -102° für den letzteren (Pig.2) betragen. Der nachteilige Einfluß von im Stahl fre.i

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vorliegendem Stickstoff ist also auch hier, wie allgemein "bekannt, "beträchtlich.

Naoh dem Vorhergehenden kann diese schädliche Wirkung von in Stahl enthaltendem Stickstoff nicht nur durch dessen Vereinigung mit Aluminium zu Aluminiumnitrid unterbunden werden, sondern kann sogar hei der Schaffung eines Stahles mit einer erhöhten Dehnbarkeit bei tiefen Temperaturen durch Ausscheiden dieses Aluminiumnitrids in disperser und einheitlicher !Form, wie es aus Pig.1 und 2 zu ersehen ist, wirklich nutzbar gemacht werden. Jedoch gibt es bestimmte Gesetzmäßigkeiten und Erfahrungen, um den Einbau einer solchen llenge Aluminiumnitrid in das Stahlgefüge zu steuern.

Zunächst ist eine obere Grenze durch die naturliche löslichkeit von Stickstoff in geschmolzenem Stahl mit einem Maximum von ca. 0,035 % gegeben, was einem Aluminiumnitridgehalt von ca. 0,12 ^ι;Ό entspricht. Die untere Grenze ist bestimmt durch den dann zu erwartenden ¥ert von Tr Ip-, welcher gewöhnlich nach verschiedenen Industrxevorscliriften wie z.B. der Standardvorschrift nach* der American Society for Testing Material (AS¹M₁A 300 - 58) im Bereich von -40° bis -50^ό liegt. Sin solcher 'ir 15 -,Wert läßt sich mit

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erfindungsgemäiBen Stählen mit einer Menge ausgeschiedenen Aluminiumnitrids von ca. 0,02 #, wie aus Hi¹Ig. i und 2 ersichtlich., erhalten.

Diese günstige Wirkung des ausgeschiedenen Aluniiniumnitrids ist jedoch nicht zu erwarten, wenn nicht dio gesamte oder wenigstens eine wesentliche Menge des Stickstoffs durch das Aluminium gebunden, oder mit ihm vereinigt ist, wie es im vorhergehenden im Zusammenhang mit der schädlichen Wirkung von freiem Stickstoff "beschrieben worden ist. Dine Zuga.be von Aluminium im Überschuß zur Beseitigung des gesamten Stickstoffs bis auf Spuren bewirkt andererseits, daß sich die Überganr;stemperatur erhöht, v/eil das dann im Gefüge in fester Lösung vorliegende überschüssige Aluminium eine Vergrübe rung der 3?erritkristalle verursacht. Do,s ergibt sich aus den Fig, 5 und 6, in welchen die Veränderungen der 'Ir 15 - ^erte bei Zunahme der Menge metallischen Aluminiums in fester Lösung für 2,5 '.'■> nickel bzw. 5,^lj'/j Nickel enthaltende Stähle in zwei Stadien der Vergu/buncsbehandlung, und zwar des Hormalisierens, sowie des Abschreckens und tfiedererhitsens wiedergegeben sind. In diesen Fällen wurde die Menge ausgeschiedenen Aluminiumnitrids konstant bei ca. 0,07 ';■'■> gehalten. Man sieht, daß bei den Sr 15 - Kurven von -30° C und -120° 0 bei

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2,5 % Uiekel enthaltendem Stahl im Zustand des Normalisierens "bzw. Abschreckens und Wiedererhitzens der zugehörige Wert für metallisches Aluminium in fester Lösung 0,15 # beträgt. Beim 3*5 $> Nickel enthaltenden Stahl beträgt die normale Tr 15 - 100° für normalisiertes Material und -HO⁰ für abgeschrecktes und wiedererhitztes Material, und die damit in Verbindung stehende Menge ausgeschiedenen Aluminiumnitrids beträgt 0,2 ^c;>\ Daher ergibt sich ein G-renzwert von ca. 0,15 ^cß> für metallisches Aluminium in fester Lösung.

Trotz der vielen hier angeführten Beispiele bezüglich der 2,5 <fc bzw. 3,5 °/> Nickel enthaltenden Stähle ist selbstverständlich die Erfindung nicht auf diese besonderen Beispiele beschränkt. Vielmehr ist die Erfindung auf alle sogenannten, niedrige Mengen Nickel enthaltenden Stähle anwendbar, welche weniger als ca. 0£5 ρ Kohlenstoff, weniger als ca. 0,6 fo Silizium, weniger als 1 ;■·> Mangan, weniger als je 0,03 % Phosphor und Schwefel und ca. 1 bis 4 ί> Nickel enthalten. Es ergibt sich ferner, daß durch Angabe und Bemessung der entsprechenden Mengen ausgeschiedenen Aluminiumnitrids und metallischen Aluminiums in fester Lösung auf 0,02 bis 0,12 ^ bzw. weniger als 0,15?$ alle sog. niedrige Nickelmengen enthaltenden Stähle bemerkenswert im

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Hinblick auf ihre Duktilität bei tieferen Temperaturen verbessert und die Kristallgröße derselben merklich und zwar erheblich unter 2,17 mm verfeinert werden kann.

- Patentansprüche: -

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Claims (3)

- 21 Patentansprüche:

1. Dehnbarer Stahl für tiefe Temperaturen mit niedrigem Nickelgehalt und weniger als 0,25 $ Kohlenstoff, weniger als 0,6 $> Silizium, weniger als 1 # Mangan, weniger als 0,03 $ Phosphor, weniger als 0,03 % Schwefel, 1 bis 4-5* Nickel und 0,0163 - 0,218 $ säurelöslichen Aluminiums, gekennzeichnet durch einen G-ehalt an 0,02 - 0,11 fo ausgeschiedenem Aluminiumnitrids als AlN, bis 0,010 % freien Stickstoffs und weniger als 0,15 1* metallischen Aluminiums in Feststoff lösung.

2. Stahl nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß dieser durch Erhitzen auf Temperaturen über dem A3-Punkt und im Bereich der maximalen Aluminiumnitridausscheidung erhitzt und dann schnell von dieser Temperatur abgekühlt ist.

3. Stahl nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichne, t , daß sich ein Nacherhitzen anschließt, auf das ein schneller Abkühlungsprozeß folgt. ·

Neue Unterlagen (Art. 7 ? I Abs. 2 Nr. I Satt 3 des ÄnderunoBQee. v. 4.9.1967)

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