DE1533197B1

DE1533197B1 - Verwendung einer aushärtbaren, austenitischen, rostfreien stahllegierung als werkstoff für dieselmotorventile

Info

Publication number: DE1533197B1
Application number: DE19661533197
Authority: DE
Inventors: Edward John Dulis
Original assignee: Crucible Steel Company of America
Current assignee: Crucible Steel Company of America
Priority date: 1965-01-22
Filing date: 1966-01-19
Publication date: 1970-07-30
Also published as: SE319016B; BE675396A; ES321954A1; GB1108384A; JPS5017410B1; DK120050B

Description

21 bis 27% Chrom, 9 bis 15% Mangan, 0,55 bis 0,8% Kohlenstoff und 0,3 bis 0,5% Stickstoff, wobei die Summe der Kohlenstoff- und Stickstoffgehalte nicht weniger als etwa 0,92% beträgt, 0,5 bis 2,5% 5 Silizium, insgesamt bis zu etwa 5% mindestens eines der Elemente Vanadin, Wolfram und Molybdän, wobei kein Element mehr als 2% beträgt, und als Rest im wesentlichen Eisen enthält und zur Herstellung von Reiterplatten in Normalisierungsöfen gelo eignet ist.

nach Erhitzen auf Lösungsglühtemperaturen von 15 härtbar ist, aus etwa 0,4 bis 0,8% Kohlenstoff, 9 bis

1149 bis 1260⁰C, Abschrecken in öl oder Wasser und Anlassen auf 871 bis 679° C in 10 bis 100 Stunden als Werkstoff für Diesemotorventile. Die erfindungsgemäß zu verwendende Stahllegie-16% Mangan, 12 bis 23% Chrom, bis zu 0,6% Stickstoff, 0,1 bis 0,3% Phosphor, bis zu etwa 1% Nickel, bis zu etwa 3% Silizium, bis zu einer Gesamtmenge von etwa 5% Vanadin, Molybdän und Wolfram, bis

rung besitzt im ausgehärteten Zustand verbesserte 20 zu etwa 0,3% Schwefel und Rest Eisen besteht, wobei

Festigkeit und Oxydationsbeständigkeit und weist außerdem ausgezeichnete Lebensdauer im Kontakt mit heißen, schwefelhaltigen Materialien auf.

Ausgehärtete, austenitische, rostfreie Stähle sind bekannt und wurden z. B. in den USA.-Patent-Schriften 2 706 696, 2 686 116 und in der kanadischen Patentschrift 632 186 beschrieben. Ein solcher Stahl wird überall dort verwendet, wo nichtmagnetische Stähle mit guter Warmkriechfestigkeit erforderlich sind. Es wurde festgestellt, daß für Verwendungszwecke, bei denen der Stahl schwefelhaltigen oder Schwefelverbindungen enthaltenden Atmosphären ausgesetzt ist, es besonders wichtig ist, daß der Stahl im wesentlichen kein Nickel enthält. Nickel bildet mit Schwefel eine relativ niedrig schmelzende Verbindung, Nickelsulfid, und es wurde gefunden, daß bei Verwendungszwecken, in denen der Stahl einer heißen (760 bis 1093⁰C) schwefelhaltigen Atmosphäre für Chromgehalte unter etwa 16% der Mindestkohlenstoffgehalt etwa 0,6% beträgt und beispielsweise als Ventile oder andere Teile in den An- oder Absaugsystemen von Kraftfahrzeugmotoren oder für Räder und andere Teile von Gasturbinen verwendbar ist.

Aus der österreichischen Patentschrift 233 038 ist die Verwendung von austenitischen, korrosionsbeständigen Chrom-Mangan-Stickstoff-Stählen mit bis 0,60% Kohlenstoff, bis maximal 2,00% Silizium, 10,0 bis 20,0% Chrom, 8,0 bis 22,0% Mangan, 0,05 bis maximal 0,50% Stickstoff, 0 bis maximal 2,5% Nickel zur Herstellung von gegen Spannungsrißkorrosion beständigen Gegenständen bekannt.

Das Metals Handbook, 8. Auflage, S. 576 bis 579, zeigt, daß bei bestimmten Anwendungsgebieten in der chemischen Industrie es bekannt ist, reine Chromstähle, z. B. vom Typ 446 (27 Cr) und vom Typ 430 (17 Cr) zu verwenden, jedoch sind solche Stähle im

ausgesetzt ist, eine wesentlich höhere Lebensdauer
erhalten wird, mit einem Stahl, der nahezu nickelfrei 4° wesentlichen ferritisch und sind wesentlich minderist. Mit dem Ausdruck »nickelfrei« sind im vorliegen- wertiger in bezug auf Warmfestigkeit gegenüber den den Falle solche Stähle gemeint, denen nicht mit erfindungsgemäßen Stählen.

Absicht Nickel zugesetzt wurde, und zwar weder durch Schwefelbeständige, aushärtbare, austenitische rost-

Verwendung von nickelhaltigem Schrott noch durch freie Stähle werden für folgende Zwecke verwendet:

Zusatz von Nickel als ein legierendes Element. Ein 45 für Dieselmotorventile, für Vorrichtungen zur Her-

solcher nickelfreier Stahl würde natürlich weniger als stellung von Kohleelektroden, für die Verwendung in

0,75% und gewöhnlich weniger als 0,30% Nickel enthalten.
Die USA.-Patentschrift 2 698 785 betrifft einen auselektrischen öfen (diese Vorrichtungen werden bei ihrer Verwendung einem Gemisch von Graphit und schwefelhaltigem Teer oder Pech ausgesetzt), für

härtbaren austenitischen Stahl, der nach der Aus- 5° Apparate, die in einem Teil der Petroleumraffinerie

härtung eine Härte von über 145 Brinell bei einer Temperatur von 760⁰C aufweist und etwa 0,08 bis 1,50% Kohlenstoff, 12 bis 30% Chrom, 7 bis 20% Mangan, 0,1 bis 0,60% Stickstoff, wobei die Summe verwendet werden, die sich mit der Raffinierung von schwefelhaltigen Rohölen beschäftigt, für das Rösten von sulfidhaltigen Erzen und für zahlreiche andere Gebiete in der chemischen Verfahrensindustrie und

der Kohlenstoff- und Stickstoffgehalte mindestens 55 überall dort, wo Metall der Einwirkung von heißem, 0,40% beträgt und die verschiedenen Elemente in schwefelhaltigem Material im gasförmigen, flüssigen einem solchen Verhältnis vorhanden sind, daß eine oder festen Zustand ausgesetzt ist. Ein Beispiel für die im wesentlichen völlig austenitische Struktur gesichert verbesserte Leistung, die bei der Verwendung der ist, und als Rest im wesentlichen Eisen enthält. Es erfindungsgemäßen Stähle erreicht wird, ist die Tatwird erwähnt, daß dieser Stahl bei Personenwagen-, ^6o sache, daß Dieselmotorventile, die aus dem erfindungs-

Lastkraftwagen-, Flugzeug-, Diesel- und Schiffsmotoren verwendet werden kann.

Aus der kanadischen Patentschrift 640158 ist ein im wesentlichen austenitischer Stahl bekannt, der eine relativ große Widerstandsfähigkeit gegenüber Verformung unter Belastung bei hohen Temperaturen und eine große Widerstandsfähigkeit gegenüber Oxydationen bei Temperaturen bis zu 1149⁰C besitzt, gemäßen Stahl hergestellt wurden, eine überlegene Lebensdauer gegenüber denjenigen zeigten, die aus dem bisher besten Stahl, der je für diesen Zweck verwendet wurde, hergestellt wurden.

Bei aushärtbaren, austenitischen, rostfreien Stählen wurde es bisher für erforderlich gehalten, daß die Stähle ein Mikrogefüge aufwiesen, das zu jeder Zeit vollständig austenitisch ist, außer einer Ausscheidung

von feinverteilten Carbiden nach der Aushärtung. Das heißt, es sind Chrom-Mangan-Kohlenstoff-Stickstoff-Stähle bekannt, die nach der schnellen Abkühlung von ziemlich hohen Lösungsglühtemperaturen (z. B. etwa 1204⁰C) ein Mikrogefüge zeigen, das vollkommen aus Austenit zusammengesetzt ist, die aber in diesem Zustand relativ weich sind (unter 30 C Rockwell-Härte) und die nach dem Aushärten während etwa 16 Stunden bei etwa 732⁰C ein Mikrogefüge aufweisen, das aus Austenit mit einer feinen Carbidphase, die durch den ganzen Stahl verteilt ist, zusammengesetzt sind, und zwar mehr in den Körnern als an den Korngrenzen. Der Stahl zeigt in diesem Zustand beachtliche Härte (z. B. über 38 C Rockwell-Härte). Ein solcher Stahl ist sowohl frei von einer Ferritphase als auch von einer Sigmaphase. Ferrit bildet sich immer dann, wenn ferritfördernde Elemente, z. B. Chrom, Molybdän, Vanadin, Wolfram, Niob oder Tantal, in größeren Mengen vorhanden sind im Vergleich zu den Mengen an austenit-fördernden Elementen, ζ. Β. Nickel, Mangan, Kohlenstoff und Stickstoff. Sigmaphasen werden immer dann erhalten, wenn der Gesamtgehalt bestimmter Elemente (Chrom, Nickel, und Silicium) zu hoch wird. Es wurde bisher als erforderlich erachtet, sowohl die Bildung einer Ferritals auch einer Sigmaphase zu vermeiden. Ferrit hat eine relativ geringe Festigkeit bei mäßig erhöhten Temperaturen (649 bis 871⁰C), und die Sigmaphase beeinträchtigt in ähnlicher Weise die Eigenschaften recht nachteilig, insbesondere, wenn es im Stahl in Form relativ massiver interkristalliner Teilchen in Erscheinung tritt, wie das manchmal der Fall im Stahl vom Typ 310 ist (25% Cr, 20% Ni. 1,50% max. Si, 0,25% max. C, 2,00% max. Mn, der Rest besteht im wesentlichen aus Eisen).

Es wurde festgestellt, daß es erstrebenswert ist, besonders auf Anwendungsgebieten, in denen der Stahl heißen schwefelhaltigen Atmosphären oder Stoffen ausgesetzt ist, eine Stahlsorte zu verwenden, die ein im wesentlichen austenitisches Mikrogefüge aufweist, mit einer überwachten interkristallinen Ausscheidung der Sigmaphasenlegierung, die im Stahl in seinem ausgehärteten Zustand vorliegt, wobei der Stahl im wesentlichen aus folgenden Elementen, die in Gewichtsprozent in ungefähren Mengen angegeben sind, besteht:

Kohlenstoff 0,35 bis 0,75

Stickstoff 0,35 bis 0,75

Chrom 18,00 bis 22,00

Mangan 10,5 bis 14,00

Nickel 0 bis 0,75

Silicium 2,00 bis 3,00

Eisen Restmenge plus

unvermeidbare

Verunreinigungen

und andere

Elemente in

kleinen Mengen,

die auf die Stahl-

eigenschaften

nicht nachteilig

einwirken

Es ist außerdem als wichtig zu betrachten, daß die Stahlzusammensetzung nicht nur in den obengenannten Bereichen liegt, sondern der Gehalt an Kohlenstoff und Stickstoff auf der einen Seite und Chrom und Silicium auf der anderen Seite ausgewogen werden kann, so daß der Stahl genügend Kohlenstoff und Stickstoff enthält, um sicherzustellen, daß sich kein Ferrit oder Martensit nach dem Abschrecken oder Abkühlen von der Lösungsglühtemperatur bildet. Letztendlich ist es wichtig, daß die Stahlzusammensetzung im wesentlichen folgende Gleichung erfüllt:

C + N > 0,078 (% Cr + 1,4% Si - 12,5)

wobei

C = Kohlenstoff]

N = Stickstoff
Cr = Chrom
Si = Silicium

> Gehalt in Gewichtsprozent

Mit dem Ausdruck »im wesentlichen erfüllt« ist gemeint, daß der Gesamtgehalt an Kohlenstoff+ Stickstoff in Gewichtsprozent nicht mehr als 0,10% weniger als die Formel auf der rechten Seite der Gleichung errechnet, sein darf.

Weitere Elemente, die in den obengenannten, erfindungsgemäß zu verwendenden Stahllegierungen einzeln oder in Kombination enthalten sein können, sind folgende:

Gehalt in Gewichtsprozent

Phosphor 0 bis 0,30

Schwefel 0 bis 0,40

Vanadin 0 bis 1,00

Molybdän 0 bis 2,00

Wolfram 0 bis 2,50

Niob 0 bis 1,50

Tantal 0 bis 3,00

Ein Zusatz von Phosphor beeinträchtigt die Schmiedbarkeit des Stahls, setzt jedoch die Lösungsglühtemperatur etwas herab, die bei der Hitzebehandlung erforderlich ist und fördert wenigstens etwas die Festigkeit des Stahls. Ein Zusatz von Schwefel verbessert die Bearbeitbarkeit. Die Festigkeit kann durch ein oder mehrere carbidbildende Elemente verbessert werden, z. B. Vanadin, Molybdän, Wolfram, Niob oder Tantal, wobei der Gesamtgehalt dieser Elemente vorzugsweise weniger als 7 Gewichtsprozent betragen sollte. Immer, wenn irgendeines dieser obengenannten carbidbildenden Elemente zugesetzt wird, muß die entsprechende erforderliche Menge von Kohlenstoff plus Stickstoff eingestellt werden. Das heißt, der Gewichtsprozentgehalt der fünf obengenannten carbidbildenden Elemente muß mit einem entsprechenden weiter unten bezeichneten Koeffizienten multipliziert werden und zu der Menge, die in der Klammer auf der rechten Seite der Gleichung angegeben ist, zuaddiert werden. Die zu verwendenden Koeffizienten sind folgende: 2,3 für Vanadin, 1,4 für Molybdän, 0,63 für Wolfram, 2,8 für Niob und 1,4 für Tantal.

Auf Verwendungsgebieten, bei denen der Stahl bei hoher Temperatur in Kontakt mit sauerstoffhaltigen Atmosphären verwendet wird, ist es erforderlich, daß der Stahl keinerlei Molybdän oder Vanadin enthält, und zwar deshalb, weil diese Elemente dafür bekannt sind, flüchtige oder geschmolzene Oxyde zu bilden.

An Stelle oder zusätzlich zum Schwefel können die Stähle entsprechende Mengen anderer, die Bearbeitbarkeit fordernde Elemente, wie Tellur, Wismut, Blei oder Selen, enthalten. Es kann äußerst vorteilhaft sein, eine kleine Menge Titan zum Stahl zuzufügen oder ein anderes Element, das in der Lage ist, die Morphologie der Sulfideinschlüsse oder andere die Bearbeitbarkeit verbessernde Einschlüsse im Stahl zu beeinflussen. Die Verwendung von Titanmengen, die größer als 0,5% sind, werden jedoch nicht empfohlen, weil io größere Mengen an Titan dazu neigen, mit dem Stickstoff im Stahl zu reagieren.

Geringe Zusätze von Bor, entweder allein oder zusammen mit Zirkon, können in bestimmten Fällen die Heiß verformbarkeit und die Festigkeit des Stahls 15 bei höheren Temperaturen verbessern.

Die Verwendung eines Stahls, dessen Zusammensetzung nachstehend in etwas engeren Bereichen angegeben ist, wird besonders bevorzugt. Die Zahlen sind ebenfalls in Gewichtsprozent angegeben:

	6	Siliziumgehalt Gewichtsprozent
Chromgehalt Gewichtsprozent		2,0 bis 3,0 2,0 bis 3,0
21,0 ⁵ 22,0

Kohlenstoff 0,40 bis 0,60

Stickstoff 0,40 bis 0,60

Chrom 18,0 bis 21,000

Mangan 10,5 bis 14,00

Nickel 0 bis 0,35

Silizium 2,0 bis 3,00

Eisen Restmenge plus

unvermeidbare Verunreinigungen und andere Elemente in kleinen Mengen, die auf die Stahleigenschaften nicht nachteilig einwirken

20

25

30

35

Es ist besonders vorzuziehen, nickelfreie Cr-Mn-C-N austenitische Stähle zu verwenden, deren Siliziumgehalt vom Chromgehalt, wie in der folgenden ₄₀ Tabelle angegeben, abhängt:

45

Chromgehalt Gewichtsprozent	Siliziumgehalt . Gewichtsprozent
18,0 19,0 20,0	etwa 3,0 2,6 bis 3,0 2,3 bis 3,0

Ein solcher Stahl besitzt besonders gute Beständigkeit gegen Luftoxydation und gegenüber anderen sauerstoffhaltigen Atmosphären bei höherer Temperatur, z. B. 816 bis 1204⁰C, was durch einen Gewichtsverlust von 0,07 g pro Quadratzentimeter oder weniger angezeigt ist, der nach 6 · 16stündigem Aussetzen der freien Luft nachgewiesen wird, und zwar bei 1177° C. Dieser Wert ist wesentlich vorteilhafter, verglichen mit Werten, etwa 0,9 bis 1,1 g pro Quadratzentimeter, die unter den gleichen Bedingungen beim Testen anderer Stahlsorten (21 Cr-4 Ni-9 Mn-0,25 Si-0,4 N-0,5 C-), die zur Zeit für Dieselmotorventile verwendet werden, beobachtet wurden.

Die erfindungsgemäß zu verwendende Stahllegierung wird so wie andere aushärtbare austenitische Stähle der bisherigen Technik vorzugsweise hitzebehandelt, indem sie erst auf eine Lösungsglühtemperatur von 1149 bis 1260⁰C (beispielsweise 1177°C) erhitzt, dann rasch durch Abschrecken in öl oder Wasser abgekühlt und zum Schluß auf eine bestimmte Härte vergütet wird, indem sie für eine bestimmte Zeit, z. B. etwa 10 bis 100 Stunden, auf eine Temperatur von etwa 871 bis 649⁰C erhitzt wird. Den erfindungsgemäßen Stählen werden durch diese Hitzebehandlung gute Festigkeits- und Härteeigenschaften verliehen, z. B. eine 100-Stunden-Zeitstandfestigkeit bei 2850 kg pro Quadratzentimeter und 649° C und eine Raumtemperaturhärte von C 40 Rockwell oder größer.

Die Eigenschaften und Eignung der erfindungsgemäß zu verwendenden Stähle werden von den untenstehenden Werten angezeigt.

Tabelle I gibt die Warmfestigkeitseigenschaften, die für den erfindungsgemäß zu verwendenden Stahl typisch sind, wieder. Als besonders bevorzugte Ausführungsform solcher Stähle wird die folgende Zusammensetzung dargelegt:

21% Chrom, 0,2% Nickel, 12% Mangan, 0,50% Kohlenstoff, 2,8% Silizium, 0,40% Stickstoff und der Rest Eisen plus unvermeidbare Verunreinigungen in kleinen Mengen, die die Eigenschaften nicht nachteilig beeinflussen.

Tabelle I Warmfestigkeitseigenschaften

Beschaffenheit

Härte (RJ

Test Temperatur

Γ C) Streckgrenze
0,2%

(70,3 kg/cm²)

Zugfestigkeit
(70,3 kg/cm²}

Dehnung
bei 3,5 cm

Einschnürung

Warm gewalzt

1 Stunde auf 1038⁰C erhitzt, WA
1 Stunde auf 1O38°C erhitzt, WA
1 Stunde auf 1177° C erhitzt, WA
1 Stunde auf 1177° C erhitzt, WA
1 Stunde auf 1177° C erhitzt, WA
1 Stunde auf 1177° C erhitzt, WA
1 Stunde auf 1177° C erhitzt, WA
WA = mit Wasser abgeschreckt.

38 38 32 32 25 25 26 26 26

649 732 649 732 649 732 816 899 982 55
44
37
34
32
31
30
22
15

85
61
79
61
78
62
43
32
21

41 bis 50
57 bis 84

49

55

49

50

42

30

28

38 bis 53
43 bis 66

Tabellen II und III geben die Zeitstandsversuchsdaten, die typisch für den erfindungsgemäßen Stahl sind, wieder.

Tabelle II Zeitstandsversuch

Test Temperatur	Zugfestigkeit	Zeit bis zum Bruch	Dehnung	Einschnürung	Mindestkriech- geschwindigkeit
(⁰C)	(70,3 kg/cm²)	(Stunden)	(%)	(%)	(%/Std.) · 10²
649	48	15,7	6	11	—
649	44	38,2	5	9-	—
649	40	178,0	4	6	1,1
649	37	481,9	4	4	0,32
649	35	563,2	6	4	0,22
649	30	> 1794,1	—	—	0,15
732	33	13,6	8	13	—
732	26	118,5	9	12	2,5
732	23	277,2	—	—	0,60
732	18	645,6	4	5	0,60
732	16	632,7	5	4	—
732	16	697,8	3	2	0,40
732	15	962,4	3	2	—
816	23	16,3	15	14	—
816	14	64,1	10	15	9,6
816	10	218,9	8	11	2,5
816	5	1617,9	8	7	0,31
982	7,5	10,5 ■	34	41	—
982	4,5	49,8	17	23	—■
982	3	322,7	8	12	1,4
982	33	>1171,5	—	—	0,26

Tabelle III
Zeitstandkriechfestigkeit

Test	10	Bruchfestigkeit	(Stunden)	1000
Temperatur	50	70,3 kg/cm²	500	34,5
(⁰Q	34	100	36,5	14,5
649	27	41	18,5	5,9
732	7,5	26	7,4	2,1
816	12,5	2,6
982	4

Tabelle IV
Warmhärteprüfung

Test	Härte (Ra)
Temperatur
24	64
538	51
566	50
593	49
643	49
727	44
754	44

Ein Vergleich der vorstehenden Daten mit denjenigen, die in Metals Handbook, 8. Auflage, 1961, S. 627 bis 629, wiedergegeben werden, zeigt, daß die erfindungsgemäß zu verwendenden Stähle eine Kriechfestigkeit aufweisen, die derjenigen des bekannten Ventilstahls »21-4-N« sehr ähnlich ist, der nach den Daten in dem Handbuch eines der kriechfestesten unter den bekannten eisenhaltigen Ventilmaterialien ist.

Es wurde beobachtet, daß Nickel in austenitischem, rostfreiem Stahl die Oxydationsbeständigkeit fördert und daß Stähle mit geringem oder gar keinem Nickelgehalt in bezug auf diese Eigenschaft minderwertig sind. Die obengenannte USA.-Patentschrift 2 706 696 enthält eine ausführliche Beschreibung, daß Zusätze von Silizium in Mengen von 1,5 bis 3,0% die Oxydationsbeständigkeit verbessern. Es wurde jedoch gefunden, daß eine Verbesserung der Oxydationsbeständigkeit, die wesentlich größer ist als diejenige,

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ίο

die der obengenannten Lehre der Patentschrift 2 706 696 zu entnehmen ist, erhalten werden kann, wenn eine sorgfältige Steuerung des Silizium- und Chromgehaltes vorgenommen wird, wobei die in der folgenden Tabelle angegebenen Siliziumgehalte verwendet werden.

Tabelle V

Stahl Nr.	2 C	Zusamme Mn	isetzung Si-	(Gewich Cr	tsprozen N	t) Ni
64-151 63-130	0,42 0,54	15,48 9,03	1,81 0,13	12,20 20,87	0,25 0,43	0,08 3,75

Chromgehalt	Siliziumgehalt
in Gewichtsprozent	in Gewichtsprozent
18	etwa 3,0
19	2,6 bis 3,0
20	2,3 bis 3,0
21	2,0 bis 3,0
22	2,0 bis 3,0

Die Stähle 64-138 bis 64-151 sind verschiedene nickelfreie Cr—Mn—C—N-Stähle mit verschiedenen zugegebenen Mengen an Silizium, und der Stahl 63-130 ist der obengenannte Stahl »21-4-N«, der zur Zeit für Motorventile verwendet wird.

Tabelle VII Stahlzusammensetzungen für den Oxydationstest

Daten, die diese Wirkung beweisen, werden in den folgenden Tabellen VI und VII gezeigt. Tabelle VI zeigt die chemische Zusammensetzung von bestimmten untersuchten Stahlsorten, und Tabelle VII gibt die Ergebnisse des Oxydationstestes an.

Tabelle VI Stahlzusammensetzung

Stahl	Zusammensetzung (Gewichtsprozent)	C	Mn	Si	Cr	N	Ni
Nr.	0,50	12,17	2,77	12,06	0,22	0,06
64-153	0,52	12,05	2,83	15,20	0.29	0,10
64-140	0,51	12,00	2,78	18,10	0,38	0,09
64-139	0,54	12,28	2,89	21,16	0,47	0,12
64-141	0,52	12,13	2,82	24,08	0,50	0,16
64-142	0,52	12,40	2,79	26,96	0,53	0,16
64-143	0,51	12,00	0,96	12,06	0,29	0,09
64-144	0,49	12,00	2,23	12,38	0,27	0,09
64-145	0,52	12,05	0,98	18,10	0,45	0,10
64-146	0,52	11,92	1,97	18,18	0,39	0,11
64-147	0,53	12,30	1,01	20,98	0,54	0,10
64-148	0,51	12,17	1,94	20,98	0,52	0,09
64-149	0,42	16,61	1,90	12,26	0,04	0,08
64-150

	Verschiedene Zusammensetzungen	Cr	Si	N	I 6-16 Stunden
	(%)	12,06	2,77	0,22	Cyclen
Stahl		15,20	2,83	" 0,29	bei 1177= C
	18,10	2,78	0,38	Gewichts
	21,16	2,89	0,47	verlust g/cm²
64-138	24,08	2,82	0,50	0,824
64-139	26,96	2,79	0,53	0,393
64-140	12,06	0,96	0,29	0,132
64-141	12,38	2,23	0,27	0,042
64-142	18,10	0,98	0,45	0,036
64-143	18,18	1,97	0,39	0,057
64-144	20,98	1,01	0,54	1,047
64-145	20,98	1,94	0,52	1,106
54-146	12,26	1,90	0,04	1,031
64-147	12,20	1,81	0,25	0,363
64-148	20,87	0,13	0,43	0,481
64-149		0,093
64-150		1,104
64-151	0,992
63-130	1,209

Um die Eignung des erfindungsgemäß zu verwendenden Stahles als Material für Dieselmotorventile und für andere Zwecke, in denen der Stahl einem heißen, schwefelhaltigen oder sauerstoffhaltigen Medium ausgesetzt ist, zu zeigen, dient die folgende Tabelle VIII. Es wurden Dieselmotorventile aus dem erfindungsgemäß zu verwendenden Stahl hergestellt und aus einer Anzahl anderer bekannter Materialien und Nutzungsdauerversuche durchgeführt.

Tabelle VIII Dieselmotor- Prüfergebnisse

Material

Relative
Lebens
dauer

Cr

Ni

ϊ
Co

-lominale
Mn

Zusamr
C

nensetzu
Si

ig (Gew
Mo

chtspro2
W

ent)
Fe

Ti

Al

SiI 10

6
7
8,5
23
30
18

19,0
21,0
21,0
21,0
21,3
15,5

8,0
3,8
11,5
20,0
BaI.

20,0
0,7

1,0
9,0
1,3
12,0
1,5
0,6

0,38
0,53
0,20
0,50
0,10
0,05

3,0
0,15
1,0
2,5
0,50
0,3

3,0

2,0

Basis
Basis
Basis
Basis
Basis
7,0

2,5

21-4 N

21-12N

Erfindungsgemäß..
N-155

—

Inconel X

1,3

Die vorstehenden Daten zeigen, daß der erfindungsgemäß zu verwendende Stahl den Stählen gegenüber, die zur Zeit für Dieselventile verwendet werden, beachtlich überlegen ist und zum Vergleich bezüglich der Lebensdauer mit den sehr teuren hochlegierten Materialien günstiger abschneidet.

Claims

Patentansprüche:

1. Verwendung einer aushärtbaren, austenitischen, rostfreien Stahllegierung, bestehend aus jeweils

0,35 bis 0,75 Gewichtsprozent Kohlenstoff

und Stickstoff,

18,0 bis 22,0 Gewichtsprozent Chrom,
10,5 bis 14,0 Gewichtsprozent Mangan,
0 bis 0,75 Gewichtsprozent Nickel,

2,0 bis 3,0 Gewichtsprozent Silizium
Rest Eisen,

wobei die Summe der Prozentgehalte an Kohlenstoff und Stickstoff größer ist als das Produkt aus 0,078 · (% Chrom + 1,4% Silizium. - 12,5), nach Erhitzen auf Lösungsglühtemperaturen von 1149 bis 1260⁰C, Abschrecken in öl oder Wasser und Anlassen auf 871 bis 679° C in 10 bis 100 Stunden als Werkstoff für Dieselmotorventile.

2. Verwendung einer Stahllegierung nach Anspruch 1, worin der Siliziumgehalt vom Chromgehalt folgendermaßen abhängig ist:

25

Chromgehalt
Gewichtsprozent Siliziumgehalt
Gewichtsprozent 18,0
19,0 etwa 3,0
2.6 bis 3,0

12 Siliziumgehalt
Gewichtsprozent Chromgehalt
Gewichtsprozent 2,3 bis 3,0
2,0 bis 3,0 20,0
21,0

für den Zweck nach Anspruch 1.

3. Verwendung einer Stahllegierung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Stahllegierung zusätzlich folgende Elemente (in Gewichtsprozent) enthalten kann:

Phosphor 0 bis 0,30

Schwefel 0 bis 0,40

Vanadin 0 bis 1,0

Molybdän 0 bis 2,0

Wolfram 0 bis 2,5

Niob 0 bis 1,5

Tantal 0 bis 3,0

und im wesentlichen die Summe der Prozentgehalte an Kohlenstoff und Stickstoff größer ist als das Produkt aus 0,078 · (% Chrom + 1,4 · % Silizium + 2,3 · % Vanadin + 1,4 · % Molybdän + 0,63 · % Wolfram + 2,8 · % Niob + 1,4 · % Tantal — 12,5), wobei der Gesamtgehalt der Elemente Vanadin, Molybdän, Wolfram, Niob und Tantal unter 7 Gewichtsprozent liegt, für den Zweck nach Anspruch 1.