DE1483218C3 - Verfahren zum Herstellen eines warmfesten, ferritischen Cr-Mo-V-Stahles mit hoher Zeitstandfestigkeit und verbesserter Zeitbruchdehnung - Google Patents
Verfahren zum Herstellen eines warmfesten, ferritischen Cr-Mo-V-Stahles mit hoher Zeitstandfestigkeit und verbesserter ZeitbruchdehnungInfo
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- DE1483218C3 DE1483218C3 DE1483218A DEG0043788A DE1483218C3 DE 1483218 C3 DE1483218 C3 DE 1483218C3 DE 1483218 A DE1483218 A DE 1483218A DE G0043788 A DEG0043788 A DE G0043788A DE 1483218 C3 DE1483218 C3 DE 1483218C3
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines warmfesten, ferritischen Cr-Mo-V-Stahles mit
hoher Zeitstandfestigkeit und verbesserter Zeitbruchdehnung durch Austenitisierungsglühen, Abschrecken
unter Bildung eines überwiegend aus Bainit bestehenden Gefüges und Anlassen bei 620 bis 760 C
unter Ausscheidung der Vanadiumcarbide in feinverteilter Form.
Aus der GB-PS 6 96 883 ist es bekannt, daß niedriglegierte perlitische Stähle, die neben Eisen höchstens
0,6% C, mindestens 0,7 % Si und zusätzlich mindestens eine weitere Legierungskomponente in Form von 0,2
bis 6% Cr, 0,1 bis 3,0% Mo, 0,05 bis 3% V, 0,1 bis 3 % W, Ti in einer Menge, die der 8- bis 30fachen
Kohlenstoffmenge entspricht, und/oder Nb und/oder Ta in einer Menge, die bis zu 15mal höher ist als
der Kohlenstoffgehalt, enthalten, eine verbesserte Warmfestigkeit aufweisen, wenn sie bei einer Temperatur
von mindestens 900 C austenitisiert und anschließend derart abgekühlt werden, daß der Austenit
im wesentlichen vollständig innerhalb eines Temperaturbereiches umgewandelt wird, der oberhalb des
Martensitbildungsbereiches, jedoch unterhalb des Perlitbildungsbereiches
liegt Der Siliciumgehalt muß höher sein als der Kohlenstoffgehalt und mit steigendem
Kohlenstoffgehalt stärker zunehmen als der Kohlenstoffgehalt, so daß der Siliciumgehalt mindestens
3 % beim maximalen Kohlenstoffgehalt von 0,6 % beträgt. Ein Stahl aus 0,15% C, 0,40% Si, 0,20% Mn,
2,0% Cr, 1,1% Mo, 0,8% V, Rest Eisen, dessen Siliciumgehalt also unterhalb der erforderlichen Mindestmenge
von 0,7 % liegt, weist nach der vorgenannten Wärmebehandlung ein rein martensitisches Gefüge
auf und besitzt auch eine geringere Zeitstandfestigkeit bei Beanspruchung bei einer Temperatur von 600 C.
Aus der US-PS 24 80151 ist ein warmfester Stahl
aus 0,05 bis 0,35% C, 0,40 bis 0,60% Mo, 0,40 bis 0,70% Cr, 0,10 bis 0,20% V, 0,005 bis 0,05% Ti,
maximal 0,70% Mn, maximal 0,05% Al, maximal 0,60% Si, maximal 0,5% P, maximal 0,06% S, Rest
Eisen, bekannt, der nach längerem Homogenisieren bei einer Temperatur von über 950 C, längerem Normalisieren
bei einer Temperatur in der Größenordnung von 900 C sowie Anlassen bei einer Temperatur in
der Größenordnung von 700 C eine Warmfestigkeit in der Größenordnung von 60 kg/mm2 und eine gute
Zeitstandfestigkeit bei Beanspruchung bei einer Temperatur von 540C aufweist. Bei der Herstellung dieses
Stahles" wird der Stahlschmelze Aluminium^ugesetzt, um die Gießeigenschaften^ zu verbessern. Der Aluminiumzusatz
muß jedoch so eingestellt werden, daß der Aluminiumrestgehalt im Gußstück unter 0,05%
beträgt und hauptsächlich in Oxydform vorliegt.
Aus der US-PS 27 70 563 ist ein niedriglegierter Stahl aus 0,08 bis 0,20% C, 0,3 bis 1,20% Mn, 0,6
bis 5% Cr, 0,1 bis 0,5% Si, 0,15 bis 0,6% Al, bis zu 0,5 % Mo, bis zu 0,5 % V, bis zu 1 % Ni, bis zu 0,2 % Ti,
jo Rest Eisen und erschmelzungsbedingte Verunreinigungen
bekannt, aus dem nahtlose Rohre gewalzt werden, die nach Normalisieren bei 950 C, Abschrecken
sowie Anlassen bei 600 bis 700 C ein ferritisches Gefüge mit darin dispergierten Carbidteilchen
aufweisen und die daher sehr widerstandsfähig gegen Spannungsrißkorrosion in einer Schwefelwasserstoff
enthaltenden Umgebung sind.
Cr-Mo-V-Stähle werden hauptsächlich zur Herstellung von hochtemperaturbeanspruchten Bauteilen
verwendet. Es hat sich herausgestellt, daß die Zeitbruchdehnung solcher Stähle abnimmt, wenn das
Austenitisierungsglühen zur Erzielung einer möglichst hohen Zeitstandfestigkeit bei hohen Temperaturen
durchgeführt wird. Für viele Anwendungszwecke ist es jedoch erwünscht, daß derartige Stähle neben einer
möglichst hohen Zeitstandfestigkeit auch eine möglichst hohe Zeitbruchdehnung (Widerstandsfähigkeit
gegen Versprödung) aufweisen. Zur Erzielung optimaler Zeitstandfestigkeit von Cr-Mo-V-Stählen müssen
die Vanadiumcarbide durch entsprechende Wärmebehandlung vollständig gelöst werden, worauf schnell
abgekühlt werden muß, damit ein überwiegend bainitisches Gefüge entsteht. Anschließend wird eine Anlaßbehandlung
im Temperaturbereich von ungefähr 620 bis 760 t durchgeführt, um Vanadiumcarbid in
einer feinen gleichmäßig dispergierten Phase auszuscheiden. Die fein dispergierten Vanadiumcarbide ergeben
eine hohe Härte und Zeitstandfestigkeit, haben jedoch gleichzeitig eine Verringerung der Zeitbruchdehnung
zur Folge. Cr-Mo-V-Stähle zum Einsatz auf Gebieten, bei denen eine gute Zeitbruchdehnung
besonders wichtig ist, wurden daher bisher bei einer Temperatur austenitisiert, die geringer ist als die zur
vollständigen Lösung des Vanadiumcarbids erforderliehe Temperatur. Die dadurch bedingte Verringerung
der Zeitstandfestigkeit mußte bisher in Kauf genommen werden.
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde,
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde,
ein Verfahren zum Herstellen eines Cr-Mo-V-Stahles
zu schaffen, der neben einer hohen Zeitstandfestigkeit auch eine verbesserte Zeitbruchdehnung aufweist.
Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Verfahren zum Herstellen eines warmfesten, ferritischen
Cr-Mo-V-Stahles mit hoher Zeitstandfestigkeit und verbesserter Zeitbruchdehnung durch Austenitisierungsglühen,
Abschrecken unter Bildung eines überwiegend aus Bainit bestehenden Gefüges und Anlassen
bei 620 bis 760 C unter Ausscheidung der Vanadiumcarbide in feinverteilter Form, das erfindungsgemäß
dadurch gekennzeichnet ist, daß zu einer aus 0,05 bis 0,6% C, 0,5 bis 3% Cr, 0,75 bis 1,75% Mo,
0,15 bis 1 % V, 0,2 bis 1,5% Mn, Rest im wesentlichen Eisen bestehenden Stahlschmelze Aluminium und
Titan in solchen Mengen zugesetzt werden, daß der fertige Stahl 0,02 bis 0,2% Al und 0,04 bis 0,2% Ti
enthält, und der gegossene und warmgewalzte Stahl bei über 980 C unter Auflösung von im wesentlichen
der gesamten Vanadiumcarbidmenge austenitisiert wird.
Der nach dem Verfahren der Erfindung hergestellte Stahl weist neben einer hohen Zeitstandfestigkeit
gleichzeitig auch eine verbesserte Zeitbruchdehnung auf.
In der folgenden Tabelle I ist die Zusammensetzung von verschiedenen Legierungen angegeben. In der
r, Tabelle II sind die Zugfestigkeit, die Streckgrenze, die
Bruchdehnung und die Brucheinschnürung der Legierungen bei Raumtemperatur angegeben. In Tabelle
I sind die in Klammern angegebenen Aluminium- und Titanprozentsätze die Mengen, die der geschmolzenen
Legierung zugesetzt worden sind, während die nicht in Klammern stehenden Prozentsätze den in der
endgültigen Legierung vorhandenen Gehalt an Aluminium und Titan angeben.
Die Legierungen 1 bis 21, 30 bis 35 und 41 wurden in einem Induktionsofen hergestellt. Die Legierungen 22 bis 24 und 36 bis 38 wurden in einem elektrischen Ofen bereitet, während die Legierungen 26 bis 29 in einem Plasmalichtbogenofen hergestellt wurden. Die Unterschiede zwischen den in den verbleibenden Aluminium- und Titanmengen und den zugesetzten Mengen sind zum Teil auf die verschiedenerTHerstellungsverfahren zurückzufühfen!
Die Legierungen 1 bis 21, 30 bis 35 und 41 wurden in einem Induktionsofen hergestellt. Die Legierungen 22 bis 24 und 36 bis 38 wurden in einem elektrischen Ofen bereitet, während die Legierungen 26 bis 29 in einem Plasmalichtbogenofen hergestellt wurden. Die Unterschiede zwischen den in den verbleibenden Aluminium- und Titanmengen und den zugesetzten Mengen sind zum Teil auf die verschiedenerTHerstellungsverfahren zurückzufühfen!
Legierung | C | Mn | Cr | Mo | V | Ti | Al |
Nr. ■ | |||||||
1 | 0,17 | 0,68 | 1,32 | 1,03 | 0,59 | 0,001 | 0,038 (0,02) |
9 | 0,22 | 0,74 | 1,23 | 1,02 | 0,71 | 0,01 | 0,010') |
10 | 0,23 | 0,77 | 1,28 | 1,00 | 0,70 | 0,074 (0,15) | 0,011') |
11 | 0,24 | 0,82 | 1,31 | 1,00 | 0,76 | 0,074 (0,15) | 0,031 (0,03) |
14 | 0,24 | 0,62 | 1,28 | 1,03 | 0,75 | 0,067 | 0,013') |
15 | 0,24 | 0,61 | 1,19 | 0,97 | 0,68 | 0,063 | 0,018 |
17 | 0,31 | 0,74 | 1,26 | 1,12 | 0,26 | 0,01 | 0,042 |
18 | 0,31 | 0,52 | 1,10 | 1,10 | 0,23 | 0,061 (0,15) | 0,008') (0,03) |
19 | 0,30 | 0,70 | 1,16 | 1,08 | 0,28 | 0,05 | 0,035 |
20 | 0,32 | 0,75 | 1,17 | 1,08 | 0,56 | 0,01 | 0,012') : |
21 | 0,31 | 0,81 | 1,18 | 1,08 | 0,60 | 0,075(0,15) | 0,028 (0,05) |
22 | 0,13 | 0,76 | 1,30 | 1,00 | 0,48 | 0,063 (0,10) | 0,027(0,03) |
23 | 0,17 | 0,64 | 1,28 | 1,07 | 0,46 | 0,069 (0,23) | 0,012 (0,03) |
24 | 0,17 | 0,68 | 1,35 | 1,00 | 0,50 | 0,040 (0,17) | 0,014 (0,03) |
26 | 0,14 | 0,68 | 1,26 | 0,97 | 0,48 | 0,003 | 0,005') |
27 | 0,13 | 0,69 | 1,28 | 0,97 | 0,49 | 0,003 | 0,017 (0,008) |
28 | 0,13 | 0,66 | 1,24 | 0,97 | 0,47 | 0,003 | 0,063 (0,035) |
29 | 0,12 | 0,66 | 1,25 | 0,96 | 0,46 | 0,15 (0,10) | 0,040 (0,035) |
30 | 0,17 | 0,64 | 1,32 | 0,99 | 0,58 | 0,110(0,19) | 0,009') |
31 | 0,16 | 0,66 | 1,32 | 0,98 | 0,56 | 0,110(0,31) | 0,024 (0,02) |
32 | 0,16 | 0,64 | 1,30 | 0,99 | 0,57 | 0,100 (0,19) | 0,054 (0,05) |
33 | 0,17 | 0,63 | 1,34 | 0,97 | 0,57 | 0,100 (0,19) | 0,110(0,12) |
34 | 0,16 | 0,67 | 1,35 | 0,96 | 0,60 | 0,110(0,19) | 0,20 (0,20) |
35 | 0,17 | 0,64 | 1,35 | 1,00 | 0,56 | 0,12(0,21) | 0,013 (0,01) |
36 | 0,22 | 0,63 | 1,41 | 0,98 | 0,64 | 0,037 (0,09) | 0,025 (0,025) |
37 | 0,21 | 0,65 | 1,41 | 1,00 | 0,64 | 0,090 (0,26) | 0,025 (0,025) |
38 | 0,19 | 0,65 | 1,40 | 1,00 | 0,58 | 0,088 (0,26) | 0,013") |
41 | 0,16 | 0,59 | 1,30 | 1,00 | 0,57 | 0,19 (0,36) | 0,023 (0,02) |
') Restliches Al - | nichts zugesetzt |
Legierung
Nr.
Nr.
Zugfestigkeit
kg/mm2
0,2-Dehngrenze
kg/mm2
Bruch- Brucheindehnung schnürung
1 | 77,5 | 64,5 | 21,0 | 58,6 |
9 | 96,4 | 84,7 | 21,0 | 62,0 |
10 | 97,2 | 87,2 | 21,0 | 62,0 |
11 | 96,6 | 89,6 | 21,0 | 63,0 |
14 | 96,0 | 84,7 | 19,0 | 58,0 |
15 | 95,4 | 84,3 | 21,0 | 62,0 |
17 | 95,6 | 82,6 | 16,0 | 40,0 |
18 | 97,4 | 83,5 | 14,0 | 38,0 |
19 | 99,3 | 87,2 | 14,0 | 37,0 |
20 | 95,0 | 79,4 | 18,0 | 50,0 |
21 | 98,4 | 85,7 | 17,0 | 53,0 |
22 | 78,4 | 65,4 | . 19,0 | 61,3 |
23 | 94,8 | 66,8 | 18,5 | 50,0 |
24 | 96,3 | 67,8 | 19,5 | 51,4 |
26 | . 70,2 - | 52,4 | 21,9 | 64,5 |
27 | 71,7 | 54,1 | 22,8 | 63,7 |
28 | 68,6 | - | 17,8 | 38,1 |
29 | 64,5 | 43,1 | 22,8 | 69,9 |
30 | 76,4 | 64,2 | 18,5 | 48,4 |
31 | 75,6 | 63,4 | 11,0 | 18,8 |
32 | 76,5 | 64,9 | 22,0 | 63,5 |
33 | 77,3 | 65,5 | 20,5 | 56,0 |
34 | 72,4 | 61,0 | 10,5 | 18,4 |
35 | 75,6 | 62,8 | 17,0 | 44,9 |
36 | 71,5 | 53,8 | 22,0 | 60,8 |
37 | 74,8 | 54,8") | 21,0 | 59,6 |
38 | 73,2 | 42,8') | 24,0 | 64,0 |
41 | 74,8 | 64,4 | 21,5 | 61,3 |
') | 0,02-Dehngrenze. |
Die Legierungen 1, 22 bis 38 und 41 wurden gegossen, während die Legierungen 9 bis 21 geschmiedet
wurden. Die Legierung 1 wurde sechzehn Stunden lang bei einer Temperatur von 1025 bis 1050 C austenitisiert,
luftabgekühlt, 15 Stunden lang bei 720 C angelassen und luftabgekühlt. Die geschmiedeten Legierungen
9 bis 15 wurden vier Stunden lang bei 1040 C austenisiert, luftabgekühlt und bei einer Temperatur
von 705 C viermal ungefähr sechs bis acht Stunden lang angelassen. Die geschmiedeten Legierungen 17
bis 21 wurden vier Stunden auf 1065 C erwärmt, innerhalb eines Zeitraumes von acht Stunden langsam
in Luft abgekühlt, zwanzig Stunden lang auf 1010 C erwärmt und innerhalb eines Zeitraumes von acht
ίο Stunden dann wieder langsam in Luft abgekühlt. Die
Legierungen 17 und 19 wurden zusätzlich siebzig Stunden lang auf 650 C erwärmt. Die Legierungen 18 und
20 wurden nach der obigen Wärmebehandlung zweiundzwanzig Stunden lang auf 650 C wieder erwärmt.
Die Legierung 21 wurde vierzig Stunden lang bei 650 C angelassen. Die gegossene Legierung 22 wurde zur
Austenitisierung zwölf Stunden lang auf 1052 bis 1060 C erwärmt, luftabgekühlt und achtundzwanzig
Stunden lang auf 716 bis 720 C erwärmt. Die gegossene Legierung 23 wurde vierzehn Stunden lang bei einer
Temperatur von 1036 bis 1060 C austenitisieit,. luftabgekühlt
und 2ASianzig_Stunden.lang bei 705 bis 716 C
angelassen. Die Legierung 24 wurde zwanzig Stunden lang bei 1052 bis 1055 C austenitisiert, luftabgekühlt
und dreiundzwanzig Stunden lang bei 710 bis 720 C angelassen. Die Legierungen 26 bis 29 wurden zwölf
Stunden bei 1025 bis 1050 C austenitisiert, luftabgekühlt und fünfundzwanzig Stunden bei 705 C angelassen.
Die Legierungen 30 bis 35 wurden fünfund-
jo zwanzig Stunden lang bei 1050 C austenitisiert, ofenabgekühlt,
weitere fünfzehn Stunden bei 740 C angelassen und luftgekühlt. Die Legierungen 36 bis 38
wurden alle zunächst zwölf Stunden lang bei 1065 C austenitisiert und dann ofenabgekühlt. Die Legierung
36 wurde zwanzig Stunden lang bei 732 C angelassen und dann luftabgekühlt. Die Legierung 37 wurde sieben
Stunden lang bei 732 C angelassen, während die Legierung 38 acht Stunden bei 732 C angelassen wurde.
Die gegossene Legierung 41 wurde sechzehn Stunden lang bei 1025 bis 1050 C austenitisiert, luftabgekühlt
und fünfzehn Stunden lang bei 740 C angelassen und schließlich luftabgekühlt.
In der folgenden Tabelle III sind die Zeitstandfestigkeitseigenschaften
der obigen Legierungen angegeben.
Legierung Temperatur
C
C
Belastung
kg/mm2
kg/mm2
Zeit bis
Bruch
Bruch
Stunden
Bruchdehnung Brucheinschnürung
10
593 | 26,7 | 87,4 | 6,75 | 30 |
593 | 23,9 | 292,3 | 3,35 | 12 |
593 | 22,5 | 503,5 | 2,80 | 13 |
593 | 22,5 | 466,2 | 2,50 | 9,9 |
593 | 42,2 | 12,0 | 10,0 | 52 |
593 | 31,3 | 350,0 | 4,1 | 10 |
593 | 25,3 | 1370,0 | 2,3 | 7,8 |
648 | 17,6 | 566,0 | 9,7 | 19 |
593 | 42,2 | 8,4 | 11,0 | 55 |
593 | 31,3 | 217,0 | 3,9 | 17 |
593 | 23,9 | 1237,0 | 2,9 | 14 |
648 | 17,6 | 66,0 | 8,2 | 24 |
7 | 14 | 83218 | Bruchdehnung | 8 | Bruch | |
einschnürung | ||||||
(Fortsetzung) | Temperatur | % | % | |||
Legierung | Belastung | Zeit bis | 13,0 | 76 | ||
Nr. | C | Bruch | 13;0 | 58 | ||
593 | kg/mm2 | Stunden | 16,0 | 30 | ||
11 | 593 | 42,2 | 4,7 | 18,0 | 61 | |
593 | 31,3 | 246,0 | 4,4 | 8,5 | ||
648 | 23,9 | 1750,0 | 4,5 | 7,8 | ||
593 | 17,6 | 308,0 | 3,1 | 7,8 | ||
14 | 593 | 42,2 | 75,0 | 5,0 | 27 | |
593 | 31,3 | 650,0 | 10,0 | 72 | ||
648 | 28,2 | 1454,0 | 4,0 | 10 | ||
593 | 17,6 | 956,0 | . 4,4 | 23 | ||
15 | 593 | 42,2 | 14,0 | 47 | ||
593 | 31,3 | 881,0 | 3,2 | 9,9 | ||
648 | 29,5 | 1103,0 | 3,7 | 8,5 | ||
'. - | 593 | 17,6 | 650,0 | 2,4 | 8,5 | |
) " 17 | 593 | . 36,6 | 86,0 | 4,3 | 12 | |
593 | 31,3 | 170,0 | 9,4 | 34 | ||
648 | 20,4 | 1293,0 | 3,1 | 13 | ||
593 | 17,6 | 130,0 | 2,9 | 7,2 | ||
18 | 593 | 36,6 | 72,0 | 8,4 | 26 | |
593 | 31,3 | 128,0 | 12,0 | 59 | ||
648 | 20,4 | 1585,0 | 12,0 | 50 | ||
593 | 17,6 | 141,0 | 6,6 | 39 | ||
19 | 593 | 36,6 | 121,0 | 22,0 | 74 | |
593 | 31,3 | 407,0 | 3,5 | 15 | ||
648 | 23,9 | 1584,0 | 5,2 | 17 | ||
593 | 17,6 | 230,0 | 4,5 | 12 | ||
20 | 593 | 36,6 | 84,0 | 14,0 | 41 | |
593 | 31,3 | 312,0 | 16,0 | 77 | ||
648 | 22,5 | 1769,0 | 13,0 | 73 | ||
593 | 17,6 | 197,0 | 18,0 | 70 | ||
) 21 | 593 | 36,6 | 74,0 | 14,0 | 81 | |
593 | 31,3 | 233,0 | 13,7 | 79 | ||
648 | 21,1 | 2320,0 | 14,2 | 76 | ||
593 | 17,6 | 152,0 | 14,7 | 76 | ||
22 | 593 | 26,7 | 407,6 | 12,9 | 80 | |
593 | 24,6 | 1410,1 | 21,7 | 92 | ||
648 | 23,2 | 3332,4 | 9,3 | 60 | ||
704 | 18,3 | 480,9 | 12,0 | 57 | ||
593 | 7,75 | 266,3 | 7,4 | 44 | ||
23 | 593 | 27,1 | 804,6 | 13,2 | 73 | |
648 | 26,7 | 1328,3 | 10,5 | 67 | ||
704 | 19,7 | 484,7 | 7,9 | 41 | ||
593 | 9,85 | 417,2 | 8,1 | 38 | ||
24 | 593 | 27,4 | 350,2 | 8,3 | 42 | |
593 | 25,7 | 1040,0 | 7,8 | 29 | ||
593 | 25,3 | 1387,2 | 10,5 | 54 | ||
648 | 25,3 | 1465,0 | ||||
704 | 19,7 | 407,4 | ||||
9,15 | 408,4 | |||||
(Fortsetzung) | Temperatur | 14 | 83218 | Bruchdehnung | 10 | |
Legierung | ||||||
Nr. | C | % | Bruch | |||
9 | 593 | Belastung | Zeit bis | 12,3 | einschnürung | |
26 | 593 | Bruch | 13,3 | % | ||
593 | kg/mm2 | Stunden | 13,3 | 73 | ||
593 | 24,6 | 269,9 | 12,8 | 63 | ||
27 | 593 | 23,2 | 405,2 | 13,2 | 55 | |
593 | 22,5 | 849,7 | 9,0 | 69 | ||
593 | 24,6 | 196,9 | 9,4 | 60 | ||
593 | 22,5 | 445,1 | 6,5 | 44 | ||
28 | 593 | 21,1 | 1132,9 | 12,9 | 28 | |
593 | 19,7 | 1546,6 | 7,1 | 41 | ||
.593 | 24,6 | 70,3 | 20,4 | 59 | ||
29 | 593 | 22,5 | 407,7 | 20,3-=-- - | 32 | |
593 | 21,1 | 973,6 | 16,0 | 88 | ||
593 | 21,1 | 105,5 | 19,1 | as | ||
30 | 593 | 19,0 | 504,3 ,■■ | 23,0 | 88 | |
593 | 17,6 | 1030,7 | 23,0 | 84 | ||
593 | 26,7 | 34,8 | 10,3 | 86 | ||
593 | 24,6 | 126,8 | 25,8 | 84 | ||
31 | 593 | 22,5 | 400,7 | 26,5 | 53 | |
593 | 21,1 | 1036,5 | 14,1 | 83 | ||
593 | 26,7 | 33,2 | 15,1 | 84 | ||
593 | 24,6 | 170,0 | 23,7 | 80 | ||
32 | 593 | 22,5 | 371,1 | 22,2 | 67 | |
593 | 21,1 | 845,1 | 22,2 | 83 | ||
593 | 26,7 | 36,7 | 22,8 | 83 | ||
33 | 593 | 24,6 | 138,1 | 14,5 | 78 | |
593 | 22,5 | 443,0 | 33,4 | 82 | ||
34 | 593 | 26,7 | 96,3 | 16,5 | 71 | |
593 | 22,5 | 972,0 | 17,6 | 81 | ||
35 | 593 | 26,7 | 44,6 | 11,9 | 75 | |
593 | 20,4 | 766,5 | 24,8 | 81 | ||
36 | 593 | 24,6 | 168,2 | 23,8 | 56 | |
593 | 22,5 | 297,7 | 20,9 | 88 | ||
593 | 24,6 | 17,2 | 21,3 | 87 | ||
37 | 593 | 21,1 | 72,5 | 16,1 | 41 | |
593 | 16,2 | 1314,3 | 17,2 | 86 | ||
593 | 24,6 | 45,0 | 14,9 | 84 | ||
38 | 593 | 21,1 | 200,8 | 15,5 | 83 | |
593 | 17,6 | 2419,9 | 9,5 | 79 | ||
593 | 26,7 | 7,5 | 15,9 | 79 | ||
41 | 593 | 23,9 | 57,1 | 15,8 | 47 | |
676 | 20,4 | 2144,6 | 19,0 | 81 | ||
24,6 | 99,8 | 83 | ||||
22,5 | 293,0 | 82 | ||||
13,4 | 133,6 | |||||
Aus den vorstehend angeführten Meßwerten ist ersichtlich, daß durch Zusatz von Aluminium und Titan
in den erfindungsgemäßen Mengen zu Legierungen
der eingangs genannten Zusammensetzung Werkstoffe entstehen, die sich nicht nur durch eine hohe Zeitstandfestigkeit,
sondern gleichzeitig auch durch gute
Zeitbruchdehnung auszeichnen, wie die im Rahmen der Erfindung liegenden Beispiele Nr. 11, 15, 19 bis
23, 29, 31 bis 34, 36, 37 und 41 zeigen. Bei Betrachtung der Meßwerte für die Legierung 1, der nur Aluminium
zugesetzt worden ist, ergibt sich, daß das Zeitbruchdehnungsverhalten zu wünschen übrig läßt, wie die
Brucheinschnürung bei hohen Temperaturen zeigt. Beispiel 17 zeigt, daß das gleiche auch für geschmiedete
Legierungen gilt, denen nur Aluminium zugesetzt worden ist. Die Legierung 38 enthält zwar Titan, jedoch
nur eine unter dem vorgeschriebenen Aluminiumbereich liegende Aluminiummenge. Es ist ersichtlich,
daß dadurch das Zeitbruchdehnungsverhalten bei hohen Temperaturen herabgesetzt wird. Der gleiche
Effekt tritt auch bei der geschmiedeten Legierung 18 auf. Bei der Legierung 24 handelt es sich um ein gegossenes
Material, bei dem zwar Aluminium und Titan vorhanden sind, der Aluminiumgehalt jedoch unter
der vorgeschriebenen Grenze liegt, wodurch sich eine mangelhafte Zeitbruchdehnung ergibt. Bei der geschmiedeten
Legierung 14 tritt der gleiche Effekt auf Grund der zu geringen Aluminiummenge auf.
In de~r Legierung 27 ist zwar eine wesentliche, jedoch
unter 0,02% liegende Aluminiummenge vorhanden, jedoch fehlt es an Titan, wodurch sich wiederum
eine unzureichende Zeitbruchdehnung ergibt. Anhand von Legierung 28 ist ersichtlich, daß man durch Erhöhung
des Aluminiumgehalts unter Beibehaltung des Titangehalts auf dem niedrigen Wert keine entscheidende
Verbesserung erzielt.
Die zur Verbesserung der Härtbarkeit 0,0016% Bor enthaltende Legierung 15 besitzt die gewünschte Zeitbruchdehnung,
da sowohl ihr Aluminiumgehalt als auch ihr Titangehalt innerhalb des vorgeschriebenen
Bereiches liegt. Auch die Legierungen 19, 22 und 34 liegen im Rahmen der Erfindung.
Die Legierung 26 weist sowohl einen zu geringen Al- als auch Ti-Gehalt auf. Bei den Legierungen 30
und 35 ist der Al-Gehalt zu niedrig.
Die Legierungen 26, 27, 28 und 29 wurden dadurch hergestellt, daß zunächst zunehmende Aluminiummengen
und schließlich 0,15% Titan zur gleichen Grundschmelze zugesetzt wurden, von der dann nach
jedem Zusatz ein Block gegossen wurde. Es ist ersichtlich, daß die Zeitbruchdehnung mit zunehmendem
Aluminiumgehalt abnimmt, so daß also Aluminium allein das hohe Zeitbruchdehnungsverhalten nicht
zu bewirken vermag. Durch Zusatz von 0,15% Titan zur Legierung 29 ergibt sich jedoch ein Material, das
keine Abnahme der Zeitbruchdehnung aufweist.
Aus den Legierungen 9, 10, 11, 14 und 15 ist die Wirkung verschiedener Titanmengen und Aluminiummengen
ersichtlich. Der Legierung 9 wurde absichtlich weder Aluminium noch Titan zugsetzt. Die Legierung 9
weist daher eine geringe Zeitbruchdehnung auf. Die Legierung 10 enthält lediglich zusätzlich Titan, weist
jedoch keine wesentliche Änderung in ihrem Dehnungsverhalten auf. Die darüber hinaus noch Aluminium
enthaltenden Legierungen 11 und 15 zeichnen sich jedoch durch eine wesentlich höhere Zeitbruchdehnung
aus.
In ähnlicher Weise ist auch aus den Legierungen 17, 18, 19 und 21 die günstige Wirkung von Titan- und
Aluminiumzusätzen ersichtlich. Die Legierung 21 enthält sowohl Titan als auch Aluminium, die Legierung 17
nur Aluminium allein und die Legierung 18 nur Titan allein.
Die in Tabelle I angeführten erfindungsgemäß behandelten Legierungen können für die verschiedensten
Zwecke verwendet werden. Die Legierungen 19 bis 21 sind nach Vornahme der erfindungsgemäßen Wärmebehandlung
beispielsweise zur Herstellung schwerer Schmiedestücke geeignet, beispielsweise von warmfesten Turbinenläufern. Die Legierungenil und 15
sind in Verbindung mit der erfindungsgemäßen Wärmebehandlung zur Herstellung von kleineren Schmiedestücken
und Walzprodukten, beispielsweise Platten und Blöcken geeignet, die zur Herstellung von^ hohen
Temperaturen ausgesetzten Druckbehältern verwendet werden. Die restlichen Tm Rahmen der Erfindung
liegenden· Legierungen ergeben nach Vornahme der erfindungsgemäßen Wärmebehandlung hochwarmfeste
Gußstücke, Schmiedestücke oder Walzprodukte, bei denen aus Gründen der Schweißbarkeit ein niedriger
Kohlenstoffgehalt erwünscht ist.
Es hat sich herausgestellt, daß die Reihenfolge, in welcher Aluminium und Titan zugesetzt werden, nicht
kritisch ist. Es wurden brauchbare erfindungsgemäß zu behandelnde Stahllegierungen hergestellt, indem
entweder Aluminium oder Titan zuerst oder sowohl Aluminium als auch Titan gleichzeitig zugesetzt wurden.
Man kann jedoch in manchen Fällen nicht voraussagen, welcher Anteil der zugesetzten Elemente in
der Legierung schließlich verbleibt. Man glaubt jedoch, daß man die am besten übereinstimmenden Schmelzergebnisse
erzielt, wenn man Aluminium zuerst oder gleichzeitig mit Titan zusetzt. Man kann auch Aluminium
und Titan in Form einer Vorlegierung zusetzen, in welcher die kritischen Bestandteile in den
angegebenen Mengen vorhanden sind. Der Zusatz von Aluminium und Titan sollte vorzugsweise nach
der üblichen Desoxydationsbehandlung und kurz vor dem Abstich erfolgen, falls Aluminium und Titan
im Ofen zugesetzt werden. Aluminium und Titan können auch während und nach dem Abstich der
Gießpfanne zugesetzt werden. Alle beschriebenen Verfahren wurden mit gleichem Erfolg praktiziert.
Es hat sich auch herausgestellt, daß sich durch Vakuumentgasung teilweise die durch Zusatz der beschriebenen
Stoffe erzielten günstigen Ergebnisse verwirklichen lassen, so daß in Verbindung mit einer
Vakuumentgasung geringere Mengen an Zusätzen erforderlich sind.
Claims (1)
- Patentanspruch:Verfahren zum Herstellen eines warmfesten, ferritischen Cr-Mo-V-Stahles mit hoher Zeitstandfestigkeit und verbesserter Zeitbruchdehnung durch Austenitisierungsglühen, Abschrecken unter Bildung eines überwiegend aus Bainit bestehenden Gefüges und Anlassen bei 620 bis 760 C unter Ausscheidung der Vanadiumcarbide in feinverteilter Form, dadurch gekennzeichnet, daß zu einer aus 0,05 bis 0,6% C, 0,5 bis 3% Cr, 0,75bis 1,75% Mo, 1,15 bis 1% V, 0,2 bis 1,5% Mn, Rest im wesentlichen Eisen bestehenden Stahlschmelze Aluminium und Titan in solchen Mengen zugesetzt werden, daß der fertige Stahl 0,02 bis 0,2% Al und 0,04 bis 0,2% Ti enthält, und der gegossene und warmgewalzte Stahl bei über 980 C unter Auflösung von im wesentlichen der gesamten Vanadiumcarbidmenge austenitisiert wird.
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