DE1458485B2

DE1458485B2 - Verwendung einer austenitischen chrom-nickel-stahl-legierung

Info

Publication number: DE1458485B2
Application number: DE19641458485
Authority: DE
Inventors: Lennart Oskar Sandviken Egnell (Schweden)
Original assignee: Sandvik AB
Current assignee: Sandvik AB
Priority date: 1963-11-22
Filing date: 1964-11-23
Publication date: 1976-09-23
Also published as: NL6413188A; BE655787A; US3384476A; GB993613A; DE1458485A1

Description

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Die Erfindung betrifft die Verwendung einer austenitischen Chrom-Nickel-Stahl-Legierung als Werkstoff zur Herstellung von Rohren mit hoher Zeitstandfestigkeit.

Infolge der raschen Entwicklung, insbesondere bei Dampfkesseln und Kernreaktoren, hat sich die Nachfrage nach hitzebeständigen Stahllegierungen mit guten Warmformgebungseigenschaften zusammen mit einer wesentlich verbesserten Zeitstandfestigkeit bei hohen Temperaturen, insbesondere unter hohen Belastungen von langer Dauer, erhöht. Eine solche Belastung besteht z. B. bei Dampfkesselrohren, die hohen Innendrücken durch hoch überhitzten Dampf ausgesetzt sind. Die austenitischen Chrom-Nickel-Stähle, die im Vergleich zu ferritischen Stählen eine höhere Zeitstandfestigkeit haben, sind für solche Zwecke von großem Interesse; es sind eine ganze Zahl solcher Stahllegierungen bekannt. Es hat sich jedoch gezeigt, daß austenitische Chrom-Nickel-Stähle nicht unbedingt die gewünschten hohen Qualitätsanforderungen erfüllen. Im allgemeinen hat sich die Festigkeit über sehr lange Belastungszeiträume bei hohen Temperaturen, beispielsweise bei 650 bis 750° C, als ungenügend erwiesen, obwohl die Kurzzeit-Standfestigkeit des Stahles hoch gewesen sein mag. Weitere Nachteile der bekannten Legierungen sind die nicht ausreichend guten Warmformgebungseigenschaften infolge nicht optimaler Wahl der Legierungselemente, der nicht optimalen relativen Anteile zwischen den Legierungselementen und/oder ein zu hoher Gehalt an Chrom und Nickel. Oft haben die bisher bekannten Stähle eine ungenügende Bruchdehnung, so daß sie aus Sicherheitsgründen für den beabsichtigten Zweck ungeeignet sind.

So ist beispielsweise eine austenitische Chrom-Nikkel-Stahl-Legierung bekannt (US-PS 31 07 997), die folgende Zusammensetzung aufweist:

bis 0,15% Kohlenstoff,

bis 2% Mangan,

bis 1% Silizium,

15 bis 21% Chrom,

8 bis 14% Nickel,

bis 0,25% Titan,

bis 1% Molybdän,

0,015 bis 0,03% Bor,

0,008 bis 0,08% Stickstoff,

bis 0,5% Kupfer,

bis 0,2% Vanadium,

bis 0,2% Aluminium,

bis 0,25% Niob,

Rest Eisen.

Es handelt sich hier um eine Legierung mit verhältnismäßig niedrigem Titangehalt, für welche die ausdrückliche Lehre gegeben wird, bei Stickstoffgehalten über 0,01% Titangehalte über 0,01% zu vermeiden, damit die Bildung störender Titannitride oder Karbonitride unterdrückt wird. Diese Legierung soll zwar unter anderem verwendbar sein für die Herstellung von Rohren, die bei Temperaturen um 427°C und höher verwendbar sind und bei 650° C nach 100 Stunden noch Zerreißfestigkeiten um 21 kg/mm² aufweisen. Diese Zahlenangaben lassen aber keinen Schluß auf besonders hohe Zeitstandfestigkeitswerte zu.

Es ist ferner ein Verfahren zur Herstellung von Gegenständen hoher Dauerstandfestigkeit aus austenitischen Chrom-Nickel-Stahl-Legierungen bekannt (deutsche Patentanmeldung D 723), bei welchem stabile austenitische Stähle mit sehr weiten Legierungsbereichen, nämlich

0,01 bis 0,50,

insbesondere 0,04 bis 0,10% Kohlenstoff,

15,00 bis 25,00,

insbesondere 16,00 bis 18,00% Chrom,

10,00 bis 25,00,

insbesondere 12,00 bis 20,00% Nickel,

0,01 bis 0,30,

insbesondere 0,02 bis 0,15% Bor,

Rest Eisen,

in einigen Deformations-und Wärmebehandlungsstufen verarbeitet werden.

Es handelt sich hier also um Legierungen mit verhältnismäßig hohen Borgehalten. Unter Umständen sollen diese Legierungen zusätzlich noch mit einem Gehalt an karbidbildenden Elementen, wie Titan, Niob, Tantal oder Zirkon in solcher Menge versehen werden, daß der Kohlenstoff stabil abgebunden wird. Es ist hier nicht erkennbar, daß gewisse Legierungszusammensetzungen zu außergewöhnlichen Festigkeits- und Dehnungswerten führen können, denn die solche Werte beschreibenden Beispiele geben diese Werte nur für einen Stahl an, bei welchem an Stelle von Titan 0,8% Niob/Tantal und im übrigen ein hoher Borgehalt von 0,025% verwendet ist, wobei der Stahl einer Wärmebehandlung, bestehend aus Glühen, Abschrecken und fünfstündigem Anlassen bei 750° C unterworfen ist. Für

einen solchen Stahl wird unter anderem eine Dauerstandfestigkeit bei 700°C von 14 kg/mm² genannt (Seite 3, Absatz 3fs). Eine Zeitdauer ist hier nicht angegeben. Es läßt sich aber aus der dort angegebenen Tabelle entnehmen, daß nur ein Zeitraum von maximal 1405 Stunden untersucht worden ist. Im übrigen wird ausdrücklich die Anweisung gegeben, vorzugsweise Legierungen zu verwenden, die zusätzlich noch bis zu 0,3% Stickstoff enthalten (Seite 3, Absatz 2). Ein solcher Gehalt an Stickstoff führt aber gerade nicht zu einer großen Langzeit-Dauerstandfestigkeit. Bei dieser Sachlage kann von der bekannten Legierung schon aufgrund der Zusammensetzung, aber auch wegen der Glühbehandlung und der relativ kurzen Versuchszeitdauer nicht darauf geschlossen werden, daß unter bestimmten Voraussetzungen bei einer speziell zusammengesetzten Legierung unerwartete, außergewöhnliche Langzeiteigenschaften erreichbar sind. Wegen des angegebenen breiten Legierungsspektrums ist es auch praktisch nicht möglich, durch einfache Versuche ein bestimmtes Legierungsspektrum ausfindig zu machen, das zu einem Stahl mit außergewöhnlichen Langzeiteigenschaften führt, insbesondere, da die gegebenen Hinweise von einem solchen Stahl wegführen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Chrom-Nickel-Stahl-Legierung anzugeben, die für die Herstellung von Rohren mit außergewöhnlich hoher Dauerstandfestigkeit bei hohen Temperaturen und hoher Bruchdehnung geeignet ist.

Die Erfindung besteht in der Verwendung einer austenitischen Chrom-Nickel-Stahl-Legierung, bestehend aus

0,03 bis 0,20% Kohlenstoff,

bis 4% Mangan,

bis 1 % Silizium,

14,5 bis 17% Chrom,

13 bis 17% Nickel,

0,3 bis 0,8% Titan,

0,7 bis 1,5% Molybdän,

0,005 bis 0,012% Bor,

bis 0,015% Stickstoff,

bis 1% Kobalt,

bis 0,5% Kupfer,

Rest Eisen- und herstellungsbedingte Verunreinigungen als Werkstoff mit guter plastischer Warmbearbeitbarkeit zur Herstellung von Rohren mit hoher Zeitstandfestigkeit von normalerweise mehr als 25 000 Stunden, jedenfalls aber mehr als 10 000 Stunden unter einer Belastung von 10 kg/mm² bei 700⁰C und einer Bruchdehnung von in der Regel nicht weniger als 30° innerhalb 35 mm Meßlänge. Vorzugsweise besteht die für den genannten Zweck verwendete Legierung aus

0,07 bis 0,14% Kohlenstoff,

0,3 bis 3% Mangan,

bis 0,50% Silizium,

14,5 bis 17% Chrom,

13 bis 17% Nickel,

0,3 bis 0,8% Titan,

0,7 bis 1,5% Molybdän,

0,005 bis 0,012% Bor,

bis 0,015% Stickstoff,

bis 1% Kobalt,

bis 0,5% Kupfer,

Rest Eisen.

Durch die spezielle Abstimmung der Gehalte an Titan und Stickstoff wird eine Optimierung der Zeitstandfestigkeitswerte des Werkstoffes erreicht, die bisher nicht möglich gewesen ist. Das besondere der Zeitstandfestigkeitswerte des Stahles beruht nicht nur auf der hohen Belastbarkeit, sondern insbesondere in deren flachem Abfall im Verlauf der Zeit. Hinzu kommt, daß der Stahl außergewöhnlich gute Bruchdehnungswerte aufweist. Dadurch ist der Stahl nicht nur für lange, sondern auch längste Betriebszeiten geeignet.

Die aus der erfindungsgemäßen Legierung hergestellten Rohre weisen neben einer außergewöhnlich hohen Langzeit-Standfestigkeit eine gute Korrosions- und

ίο Oxydationsbeständigkeit bei den Formgebungstemperaturen und ausgezeichnete Warmformgebungseigenschaften auf, welche eine leichte Herstellung mit verhältnismäßig geringen Kosten ermöglicht. Die Rohre sind deshalb besonders als Überhitzerrohre, Rohre für Dampfkessel und dergleichen und insbesondere für Kernreaktoren geeignet, bei denen aus Sicherheitsgründen eine sehr hohe Dauerstandfestigkeit gefordert wird.

Die Legierungselemente sind im Verhältnis zueinan-

zo der innerhalb verhältnismäßig enger Grenzen ausgeglichen. Außerdem soll Titan immer zusammen mit Molybdän und Bor vorhanden sein. Ferner ist es erforderlich, daß der Gehalt an Stickstoff so gering wie möglich gehalten wird, so daß der Stahl vorzugsweise durch ein Vakuumschmelz- und/oder Vakuumgießverfahren hergestellt wird.

Der Stahl hat ferner eine solche Zusammensetzung, daß er unter lang dauernder Verwendung innerhalb des Betriebstemperaturbereiches durch die Bildung der Sigma-Phase nicht versprödet. Hierdurch wird gewährleistet, daß die Zähigkeit bei niedrigen Temperaturen zufriedenstellend ist, was bei einem zeitweiligen Wegfall der Hochtemperaturbedingungen wichtig ist. Infolge des niedrigen Legierungsgehalts außer Chrom und Nickel und der Wahl der Legierungselemente, werden sehr gute Warmformgebungseigenschaften erzielt. Außerdem haben die erfindungsgemäßen Stähle eine sehr gute Plastizität oder Dehnung vor dem Streckbruch, was von großer Bedeutung ist, da die Gefahr plötzlicher und unerwarteter verformungsloser Brüche ausgeschaltet ist.

Um die hohe Langzeit-Standfestigkeit zu erzielen, wurden die Legierungselemente so gewählt und ihre Mengen so aufeinander abgestimmt, daß unter besonderer Berücksichtigung der Ausscheidung von Carbiden die Festigkeit und die Stabilität der Matrix des Stahls und der Einfluß von Verunreinigungen insbesondere aus den Korngrenzen bei erhöhten Temperaturen ausgeglichen ist.

Sowohl Titan als auch Niob wurden bereits als Carbidbildner in austenitischen Stählen für den Betrieb bei erhöhten Temperaturen verwendet. Es wurde jedoch festgestellt, daß Titan dem Stahl weit bessere Eigenschaften verleiht. Der notwendige Gehalt an Titan wurde mit 0,3 bis 0,8% ermittelt. Ein höherer Gehalt an Titan ist aus mehreren Gründen nicht wünschenswert, so werden unter anderem die Formbarkeit und die Plastizität des Stahls herabgesetzt.

Unerwartet wurde ferner festgestellt, daß die Langzeit-Standfestigkeit des Stahls bemerkenswert erhöht wird, wenn der Gehalt an im Stahl gelöstem Stickstoff so gering als möglich gehalten wird. Die Verwendung von Titan ist in diesem Zusammenhang vorteilhaft, da es außer seiner Neigung zur Carbidbil- dung den Gehalt an Stickstoff beträchtlich verringert. Der normale Stickstoffgehalt von beispielsweise 0,020% und mehr wurde bisher bei hitzebeständigen Stählen nicht als nachteilig betrachtet, vielmehr wurde Stickstoff

oft zur Erhöhung der Hitzebeständigkeit zugesetzt. Bei dem erfindungsgemäßen Stahl muß jedoch der Stickstoffgehalt niedrig gehalten werden, um die gewünschten Eigenschaften zu erzielen. Der Stickstoffgehalt darf daher 0,015% nicht überschreiten. Zum Erzielen eines niedrigen Stickstoffgehaltes wird vorzugsweise eine Vakuumbehandlung des schmelzflüssigen Stahls, beispielsweise durch Umschmelzen in einem Vakuum-Lichtbogen-Ofen, durchgeführt.

Der Kohlenstoffgehalt des Stahls soll zwischen 0,03 und 0,20% liegen und ferner in Beziehung zu der Titanmenge stehen, um zu dem gewünschten Entfernen von Stickstoff und zu der gewünschten Carbidausscheidung beizutragen. Ein bevorzugter Bereich für den Kohlenstoffgehalt ist 0,07 bis 0,14%. Für das Verhältnis zwischen dem Titangehalt, dem Kohlenstoffgehalt und dem Stickstoffgehalt des Stahls kann die folgende Formel verwendet werden:

Ti - 3 · C

> 1.

Aus dieser Formel ergibt sich, daß der Titangehalt einen bestimmten Mindestwert überschreiten soll, der durch den Gehalt an Kohlenstoff und Stickstoff im Stahl bestimmt wird. Der Anteil an gelöstem Stickstoff kann dann dadurch herabgesetzt werden, daß ein Teil des Stickstoffs an Titan als Titannitrid gebunden wird.

Es ist von großer Bedeutung, daß die Matrix des Stahls eine ausreichende thermodynamische Stabilität hat. Der Grad der Stabilität wird in erster Linie durch den Gehalt an Chrom, Nickel und Molybdän bestimmt, wobei der Nickelgehalt einen besonderen Einfluß auf die Stabilität der Matrixstruktur hat.

Das gleichzeitige Vorhandensein sowohl von Molybdän als auch von Bor im Stahl ist sehr wichtig. Molybdän hat zwei einander entgegengesetzte Wirkungen auf die Hitzebeständigkeit des Stahls. Es wurde festgestellt, daß durch einen erhöhten Molybdängehalt in erster Linie die Kurzzeit-Standfestigkeit der Matrix erhöht wird und ferner die Langzeit-Standfestigkeit deutlich mit dem Molybdängehalt bis zu einer optimalen Grenze zunimmt. Wenn der optimale Molybdängehalt überschritten wird, ist eine verringerte Langzeit-Standfestigkeit die Folge, was bedeutet, daß die Streck-Bruch-Kurve in einem doppelt-logarithmischen Diagramm eine verhältnismäßig steile Neigung hat und ferner andere erwünschte Eigenschaften beeinträchtigt werden. Mit Hilfe kleiner Zusätze von Bor ist es jedoch möglich, den optimalen Molybdängehalt zu erhöhen und auf diese Weise eine wesentliche Erhöhung in der Langzeitstandfestigkeit zu erzielen. Der Zusatz von Bor hat noch weitere Vorteile, da die Carbidausscheidung beschleunigt wird, wodurch die Verformungsgeschwindigkeit wirksam herabgesetzt wird. Der Molybdängehalt wird deshalb auf 0,7 bis 1,5% festgelegt und der Borgehalt auf 0,005 und 0,012%.

Normalerweise im Stahl enthaltene Verunreinigungen dürfen nur in unbedeutenden Mengen auftreten. Es wurde u. a. festgestellt, daß ein niedriger Schwefelgehalt einen günstigen Einfluß auf die Neigung der Streck-Bruch-Kurve hat. Beispielsweise soll der Schwefelgehalt 0,015% nicht überschreiten, während der Gehalt an Phosphor vorzugsweise weniger als 0,020% betragen soll. Diese Höchstwerte sind niedriger als diejenigen, welche normalerweise für hitzebeständige Stähle zugelassen werden.

Aus der nachfolgenden Tabelle ist die Verbesserung in der Langzeit-Standfestigkeit, die bei erfindungsgemäß zu verwendenden Stählen insbesondere durch die vorgeschriebenen Anteile an Molybdän und Bor erzielt wird, sowie der negative Einfluß eines zu hohen Stickstoffgehaltes deutlich erkennbar.

Von den in der Tabelle angegebenen Stählen liegt der Stahl A innerhalb des Rahmens der Erfindung; B, C und D sind Vergleichsstähle.

Tabelle

Zeit in Stunden für den Streckbruch von austenitischen Chrom-Nickel-Stählen unter einer Belastung von 10 kg/mm² bei 700⁰C. Die Stähle wurden bei 1150⁰C geglüht.

Gewichtsprozent

C	0,09	0,09	0,08	0,10
Si	0,30	0,38	0,22	0,24
Mn	1,52	1,36	1,65	1,76
P	0,009	0,015	0,013	0,007
S	0,006	0,014	0,007	0,008
Cr	14,7	14,9	15,0	14,9
Ni	14,8	15,0	14,9	14,7
Mo	0,93	0,88	—	0,89
Ti	0,33	0,58	0,29	0,22
B	0,0075	—	—	0,012
N	0,012	0,010	0,016	0,023
Zeit bis zum Bruch in Std.	> 25 000	3200	2500	1500

Die in der Tabelle angegebenen Stähle enthielten außer den erwähnten Legierungselementen nur Eisen mit unbedeutenden Mengen von Verunreinigungen. Von diesen Stählen wurden die Stähle A, B und C einer Vakuumbehandlung durch Umschmelzen in einem Vakuum-Lichtbogen-Ofen unterzogen. Wie ersichtlich, betrug für den Stahl A, der sowohl Molybdän als auch Bor enthielt, die Zeit bis zum Bruch etwa das Achtfache der Zeit wie bei Stahl B, der kein Bor enthielt, und wie bei Stahl C, der weder Molybdän noch Bor enthielt. Der

Einfluß einer übermäßigen Menge Stickstoff und eines zu niedrigen Ti/C-Verhältnisses läßt sich klar aus dem Versuchsergebnis mit Stahl D erkennen.

Die günstige Wirkung auf die Langzeit-Standfestigkeit der erfindungsgemäßen Stähle ergibt sich klar aus dem vorerwähnten Diagramm in der Zeichnung. Der Stahl 1 im Diagramm, der innerhalb des Rahmens der Erfindung lag, hatte die folgende Zusammensetzung: 0,09% Kohlenstoff, 0,3% Silizium, 1,5% Mangan, 14,7% Chrom, 14,8% Nickel, 0,93% Molybdän, 0,33% Titan, 0,008% Bor, 0,012% Stickstoff, Rest Eisen mit den üblichen Verunreinigungen. Der nicht innerhalb des Rahmens der Erfindung fallende Vergleichsstahl, der durch die Kurve 2 dargestellt ist, hatte eine Zusammensetzung, wie sie für die früheren hitzebeständigen austenitischen Chrom-Nickel-Stähle typisch ist. Die annähernde Zusammensetzung dieses Stahls war 0,06% Kohlenstoff, 0,6% Silizium, 1,5% Mangan, 17,5% Chrom, 11,5% Nickel, 0,4% Titan, Rest Eisen mit den üblichen Verunreinigungen. Die Streck-Bruch-Kurve des Stahls 1 hat eine sehr günstige geringe Neigung, wodurch der Stahl zur Verwendung während sehr langer Zeiträume bei wesentlich höheren Temperaturen, als es bisher für ähnliche Stahlsorten möglich war, geeignet ist. Auch die anderen Eigenschaften des Stahls sind in diesem Zusammenhang wichtig, wie die große Bruchdehnung, die guten Warmformgebungseigenschaften und die Korrisions- und Oxydationsbeständigkeit. Das Verhältnis von Molybdän- zu Nickelgehalt soll daher 0,1 nicht überschreiten.

Wie aus dem Diagramm (Fig. 1) ersichtlich, führt die geringe Neigung der Streck-Bruch-Kurve für den erfindungsgemäß zu verwendenden Stahl zu einer sehr hohen Streckbruchgrenze für 700⁰C sowohl bei 10 000 Stunden als auch bei wesentlich längeren Zeiträumen. Gewöhnlich überschreitet die Streckbruchgrenze bei der angegebenen Temperatur und während 10 000 Stunden den Wert von 10 kg/mm² wesentlich.

Ferner kann darauf hingewiesen werden, daß die Streck-Bruch-Grenze bei 700⁰C in einem doppelt-logarithmischen Diagramm für den Zeitraum zwischen 500 und 15 000 Stunden oberhalb einer geraden Linie durch die Punkte 16 kg/mm² bei 500 Stunden und 9,5 kg/mm² bei 15 000 liegt, wobei die Streck-Bruch-Kurve außerdem eine Neigung hat, die nicht größer als die Neigung der erwähnten geraden Linie ist.

Ein weiteres Merkmal der erfindungsgemäß zu verwendenden Stähle besteht darin, daß diese mit der hohen Langzeit-Standfestigkeit eine sehr große Dehnung vor dem Streckbruch haben, so daß das Material eine sehr starke Verformung ohne Bruch ertragen kann. Unter normalen Betriebsbedingungen sollen die verwendeten Stähle eine möglichst geringe Dehnung erfahren, während die Dehnung so groß als möglich sein soll, wenn sich der Stahl dem Bruch annähert, um einen Überraschungsbruch zu vermeiden und dessen nachteilige Folgen zu verringern. Es ist daher wichtig, die zweifache Bedingung einer geringen Dehnung bei normalem Betrieb, jedoch einer großen Dehnung vor einem Bruch zu erfüllen. Die erfindungsgemäß zu verwendenden Stähle erfüllen diese zweifachen Bedingungen in höherem Maße als dies bei den bekannten Stählen der Fall ist. Nach dem Glühen des Stahls zwischen 1000 und 1250° C, welches die übliche Wärmebehandlung vor der Inbetriebnahme ist, werden Streckbruchdehnungen bis zu 40 bis 50% und in der Regel nicht geringer· als 30 bis 35% innerhalb einer Prüfstücklänge 35 mm gemessen. Als Beispiel wird auf die folgenden Versuchsergebnisse verwiesen, die aus Versuchen mit innerhalb des Rahmens der Erfindung liegenden Stahllegierungen erhalten wurden.

Temperatur

Belastung

Zeit bis zum
Streckbruch

Streckbruchdehnung

700⁰C
700° C

11 kg/mm²
13 kg/mm²

8500 h
3800 h

39%
36%

Die Streckbruchdehnung der bisher bekannten hitzebeständigen Legierungen ist gewöhnlich nicht höher als 25% und beträgt oft nur etwa 15% oder weniger.

Die Zeitstandfestigkeit der erfindungsgemäßen Stähle kann ferner durch ein besonderes Kaltbearbeitungsund Glühverfahren erhöht werden. Dieses Verfahren verringert die Spannungsbruchdehnung, jedoch ist trotz der außerordentlich hohen Langzeit-Standfestigkeit, die dann erreicht werden kann, die Streckbruchdehnung nicht geringer als 10% und oft nicht geringer als 15% gegenüber 3 bis 4% bei den früher verwendeten Stahlsorten, die einer ähnlichen Behandlung unterzogen worden sind.

Die Formgebung der aus den erfindμngsgemäßen Stählen hergestellten Gegenstände kann durch Warmund Kaltbearbeitung geschehen, beispielsweise durch Schmieden, Strangpressen, Walzen und/oder Ziehen, erfolgen. Die Gegenstände werden dann normalerweise einer Wärmebehandlung unterzogen, die darin besteht, daß bei einer Temperatur von 1050 bis 1300°C, vorzugsweise 1100 bis 1250⁰C, geglüht wird, wodurch die hohe Langzeitstandfestigkeit und eine gute Plastizität erzielt werden.

Durch eine geeignete Kombination der Formgebungsverfahren und der Wärmebehandlung kann die Langzeit-Standfestigkeit bis zu 50% im Vergleich zu der Festigkeit erhöht werden, welche durch die früher erwähnten Formgebungs- und Wärmebehandlungsverfahren erzielt wird. Gleichzeitig wird die Plastizität des Stahls verringert, der jedoch immer noch eine Dehnung von mindestens 10% vor dem Bruch auch bei dem außerordentlich hohen Bruchfestigkeitswert, der erreicht werden kann, hat. Die erwähnte Behandlung umfaßt Warmbearbeitung, z. B. Strangpressen oder Walzen, und dann Kaltbearbeitung, worunter eine Formgebung bei Temperaturen bis zur Rekristallisationstemperatur des Stahls zu verstehen ist, mit Querschnittsabnahmen von 5 bis 45%. Das Material wird schließlich einer Glühbehandlung bei 550 bis 850°C unterzogen.

Nachgebrachtes Beispiel

Es sind Zeitstandfestigkeitsversuche durchgeführt worden, deren Ergebnisse in F i g. 2 dargestellt sind. Die Gerade 1 betrifft einen erfindungsgemäß zu verwendenden Stahl, während die Gerade 2 einen Stahl ähnlicher Zusammensetzung betrifft, in welchem Nb anstelle Ti enthalten ist. Dieser Vergleichsstahl 2 hatte folgende Zusammensetzung:

0,09% Kohlenstoff,

0,42% Silizium,

1,2% Mangan,

0,011% Phosphor,

0,011% Schwefel,

16,3% Chrom,

609 539/162

13,7% Nickel,

1,15% Molybdän,

0,70% Vanadium,

0,83% Niob,

0,0070% Bor,

0,022% Stickstoff,

Rest Eisen.

Der Vergleichsstahl enthält also auch Vanadium, ein Element, das in solchen Stählen oft zur Verbesserung der Zeitstandfestigkeit verwendet wird, das aber keine

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ungünstige Wirkung auf die angestrebten Eigenschaften hat.

Wie aus Figur ersichtlich, haben die Stähle 1 und 2 bei 700⁰C und etwa 1500 Stunden annähernd die gleiche Zeitstandfestigkeit, während der Stahl 1 mit längeren Testzeiten gegenüber dem Stahl 2 immer günstigere Werte erreicht. Das Testergebnis bestätigt auch die Tatsache, daß die Verwendung von Titan anstelle von Niob entscheidend für die Verbesserung der Stahleigenschaften ist.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verwendung einer austenitischen Chrom-Nikkel-Stahl-Legierung, bestehend aus 0,03 bis 0,20% Kohlenstoff,

bis 4% Mangan,

bis 1% Silizium,

14,5 bis 17% Chrom,

13 bis 17% Nickel, ι ο

0,3 bis 0,8% Titan,

0,7 bis 1,5% Molybdän,

0,005 bis 0,012% Bor,

bis 0,015% Stickstoff,

bis 1% Kobalt, bis 0,5% Kupfer,

Rest Eisen und herstellungsbedingte Verunreinigungen als Werkstoff mit guter plastischer Warmbearbeitbarkeit zur Herstellung von Rohren mit hoher Zeitstandfestigkeit von normalerweise mehr als 25 000 Stunden, jedenfalls aber mehr als 10 000 Stunden unter einer Belastung von 10 kg/mm² bei 700⁰C und einer Bruchdehnung von in der Regel nicht weniger als 30% innerhalb 35 mm Meßlänge.

2. Verwendung einer Chrom-Nickel-Stahl-Legierung nach Anspruch 1, bestehend aus

0,07 bis 0,14% Kohlenstoff,
0,3 bis 3% Mangan,
bis 0,50% Silizium,

14,5 bis 17% Chrom, 13 bis 17% Nickel,
0,3 bis 0,8% Titan,
0,7 bis 1,5% Molybdän,
0,005 bis 0,012% Bor,

bis 0,015% Stickstoff,

bis 1% Kobalt,
bis 0,5% Kupfer,
Rest Eisen für den Zweck nach Anspruch 1.