DE1758461C3 - Use of a stainless steel - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft die Verwendung eines nichtrostenden Stahls mit hoher Korrosionsbeständigkeit und geringer Neigung zum Fressen.The invention relates to the use of a stainless steel with high corrosion resistance and little tendency to eat.
Die nichtrostenden Stähle lassen sich im wesentlichen in drei Gruppen einteilen, nämlich Stähle mit
austenitischem Gefüge, für die Stähle des Typs 18/8 repräsentativ sind, ferner Stähle mit vorwiegend
ferritischem Gefüge, für die der Typ 18Cr repräsentativ
ist und schließlich Stähle mit martensitischem Gefüge, für die der Typ 13Cr repräsentativ ist. Alle
diese Edelstahle sind unter normalen sowie schwach korrosiven Bedingungen relativ beständig und haben
weiteste Verbreitung gefunden. Die beste Beständigkeit unter den verschiedensten Bedingungen haben die
Edelstahle mit austenitischem Gefüge.und diese Stähl
werden daher auch meistens Tür gleitende Teile, di
unter korrosiven Bedingungen, gegebenenfalls ohn Schmierung betrieben werden müssen, verwendet.
In der Praxis lassen jedoch die Gleiteigenschafte der beschriebenen austenitischen Edelstahle, also ih
Widerstand gegen Festfressen, zu wünschen übrij Bei aus solchen Edelstahlen gefertigten gleitende
Teilen oder Teilen, die unter Druck gegeneinandeThe stainless steels can essentially be divided into three groups, namely steels with an austenitic structure, for which steels of the type 18/8 are representative, also steels with a predominantly ferritic structure, for which the type 18Cr is representative and finally steels with a martensitic structure, for which type 13Cr is representative. All of these stainless steels are relatively stable under normal and mildly corrosive conditions and have found widespread use. Stainless steels with an austenitic structure have the best resistance under the most varied of conditions, and these steels are therefore mostly used for door-sliding parts that have to be operated under corrosive conditions, possibly without lubrication.
In practice, however, the sliding properties of the austenitic stainless steels described, i.e. their resistance to seizing, leave something to be desired
ίο gepreßt werden, und zwar unter korrosiven um ungeschmierten Bedingungen, wie sie beispielsweis in der chemischen Industrie und der Erdölindustrie herrschen, treten verhältnismäßig bald Beschädigun gen durch Haften oder Verschweißen der einandeίο be pressed, under corrosive order unlubricated conditions, such as those in the chemical industry and the petroleum industry prevail, damage occurs relatively soon due to sticking or welding of each other
berührenden Flächen auf. Wenn nämlich die anein ander haftenden und lokal miteinander verschweißter Flächen gewaltsam getrennt werden, werden klein« Teile aus ihnen herausgerissen, wodurch Vertiefunger bzw. Materialerhöhungen auf den einander beruh renden Flächen entstehen. Diese Beschädigunger verstärken sich bei der nächsten Berührung, und sie treten besonders stark in Erscheinung, wenn sich zwischen den Gieit- oder Berührungsflächen ein Medium befindet, das Fremdkörper enthält.touching surfaces. Namely, if the anein other adhering and locally welded together When surfaces are forcibly separated, small parts are torn out of them, creating depressions or material increases arise on the mutually based-generating surfaces. This damage intensify the next time they are touched, and they become particularly pronounced when there is between there is a medium on the sliding or contact surfaces that contains foreign bodies.
Unter dem Begriff »Haften« oder »Fressen« soll also hier die Erscheinung verstanden werden, daß die einander berührenden Flächen sich innig miteinander verbinden oder lokal verschweißen und daß beim Trennen dieser Flächen Teilchen herausgerissen werden. die zu Löchern auf der einen Seite und Erhöhungen auf der anderen Seite führen.The term "sticking" or "eating" is intended to mean here the phenomenon that the surfaces in contact with each other intimately connect or locally weld and that when Separating these surfaces particles are torn out. which lead to holes on one side and ridges lead on the other side.
Es sind bereits eine ganze Reihe von Maßnahmen bekannt, um ein Haften oder Fressen von Glcitflächen zu verhindern. Zu diesen bekannten Maßnahmen gehören insbesondere:There are already a number of measures known to prevent sticking or seizure of glass surfaces to prevent. These known measures include in particular:
1. Verfahren zur Behandlung der Oberfläche, wie1. Method of treating the surface, such as
A. Auftragsschweißung, z. B. mit Stellit usw.,A. Overlay welding, e.g. B. with stellite etc.,
B. Plattierung, wie Hartverchromung, Canigen-Vernickelung (stromloses, katalytisches Vernickelungsverfahren) usw.,B. Plating, such as hard chrome plating, Canigen nickel plating (electroless, catalytic nickel plating process) etc.,
C. Metallzementation, Alitierung, Inchromierung usw.,C. Metal cementation, aluminizing, inchromizing, etc.,
D. Oberflächenhärtung wie Nitrierung usw.
2. Materialvergütungsverfahren, insbesondere Ausscheidungshärtung von nichtrostendem Stahl.D. Surface hardening such as nitriding, etc.
2. Material tempering processes, especially precipitation hardening of stainless steel.
Durch Auftragsschweißung kann zwar die Gefahr des Fressens der Oberfläche bei geeigneter Wahl des
aufgetragenen Materials erheblich verringert werden, das Verfahren ist jedoch aufwendig und kann eine
Beeinträchtigung der Beständigkeit des Grundmetalls durch ausfallendes Karbid od. dgl. rühren. Die unter
1 B bis I D genannten bekannten Verfahren liefern zwar eine sehr harte Oberflächenschicht, die gehärtete
Schicht hat jedoch eine kleine Dicke, geringe Dauerhaftigkeit und wesentlich kleinere Korrosionsbeständigkeit
als das Grundmetall.
Die unter 2. genannten Verfahren, die in martensitische. austenitische und austenisch-ferritische Härtungen
unterteilt werden können, erhöhen zwar die Festigkeit des Grundmetalls durch feinverteilte Legierungsbestandteile
und intermetallische Verbindungen, die bei der Wärmebehandlung ausfallen. Die Festigkeit
und Härte können zwar im Vergleich zum Ausgangsmaterial erheblich erhöht werden, die Korrosionsbeständigkeit
ist jedoch im allgemeinen schlechter als die von gewöhnlichen nichtrostendem Stahl. DieWith a suitable choice of the applied material, build-up welding can considerably reduce the risk of surface scuffing, but the process is complex and the resistance of the base metal can be impaired by precipitating carbide or the like. Although the known processes mentioned under 1 B to ID provide a very hard surface layer, the hardened layer has a small thickness, low durability and significantly less corrosion resistance than the base metal.
The processes mentioned under 2, which are in martensitic. Austenitic and austenic-ferritic hardening can be divided, although it increases the strength of the base metal through finely divided alloy components and intermetallic compounds that fail during heat treatment. Although the strength and hardness can be increased significantly compared to the starting material, the corrosion resistance is generally inferior to that of ordinary stainless steel. the
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gewünschte Kombination von Korrosionsbeständigkeit und Widerstand gegen Fressen kann also auch hierdurch nicht erreicht werden.desired combination of corrosion resistance and resistance to seizure can also be cannot be achieved in this way.
Aus der britischen Patentschrift 675 S09 sind austenitische Chromstähle aus zumindest 50% Eisen. K) bis > 30% Chrom, 0,01 bis 0,5% Kohlenstoff, 0 bis 0.2% Stickstoff, 0,1 bis 1% Silicium und 4 bis 39% Nickel oder 0.25 bis 20% Mangan oder beides und 0.005 bis weniger als 0,1 % Bor bekannt, die einer mechanischen Beanspruchung bei hohen Temperaturen widerstehen. Aus »Werkstoff-Handbuch Stahi und Eisen, 4. Auflage. 1965«, (0 71-2, Tafeil, lfd. Nr.29/31 und 0 71-14. Tafel 11 !fd. Nr. 29 31), sind Stahllegierungen bekannt, die für Bauteile der chemischen Industrie vorgeschlagen wurden. Allerdings sind diese Legierungen in ihrer Zusammensetzung von den erfindungsgemäß angewandten verschieden.From British patent specification 675 S09, austenitic chromium steels are made of at least 50% iron. K) to> 30% chromium, 0.01 to 0.5% carbon, 0 to 0.2% nitrogen, 0.1 to 1% silicon and 4 to 39% nickel or 0.25 to 20% manganese or both and 0.005 to less than 0.1% boron known to be mechanical Withstand exposure to high temperatures. From »Material handbook for steel and iron, 4th edition. 1965 «, (0 71-2, Tafeil, serial number 29/31 and 0 71-14. Table 11! Fd. No. 29 31), steel alloys are known, which have been proposed for components in the chemical industry. However, these alloys are in theirs Composition different from that used according to the invention.
Der vorliegenden Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, einen nichtrostenden Stahl anzugeben, der auch ohne Oberflächenbehandlung bei Verwendung Tür gleitende Teile od. dgl. eine ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit aufweist, kaum Neigung zum Fressen zeigt, der ohne aufwendige Verfahren, insbesondere durch Schmelzen in Luft wie gewöhnlicher, nichtrostender Stahl hergestellt werden kann und der sich Tür eine Verwendung als Werkstoff für die Herstellung nleitender Teile, die ohne Schmierung in korrodierender Umgebung betrieben werden, eignet.The present invention is based on the object of specifying a stainless steel which excellent corrosion resistance even without surface treatment when using door sliding parts or the like has, shows hardly any tendency to seize, without complex procedures, in particular can be made by melting in air like ordinary stainless steel and which Door can be used as a material for the manufacture of conductive parts that can be corroded without lubrication Environment is suitable.
Die in dieser Beschreibung enthaltenen Prozentangaben sind Gewichtsprozente, es sei denn, daß ausdrücklich etwas anderes angegeben wird.The percentages contained in this description are percentages by weight, unless that something else is expressly stated.
Diese Aufgabe wird gemäß Erfindung durch die Verwendung eines Chrom-Nicke'-Stahls gelöst, der ausThis object is achieved according to the invention through the use of a chrome-Nicke 'steel, which is made of
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Rest Eisen und erschmelzungsbedingte Verunreinigungen, besteht.Remainder iron and impurities caused by the melting process, consists.
Vorzugsweise gelten die oben angegebenen Bereiche ausschließlich ihrer Grenzen.The ranges given above preferably apply exclusively to their limits.
Vorteilhaft ist die erfindungsgemäße Verwendung eines Stahls wie oben, bestehend ausThe use according to the invention of a steel as above, consisting of
0.06 bis 0,15%
0.50 bis 1,50%
1.00 bis 2,00%
18.00 bis 25,00%
5.00 bis 29,00%
2.00 bis 3.00%0.06 to 0.15%
0.50 to 1.50%
1.00 to 2.00%
18.00 to 25.00%
5.00 to 29.00%
2.00 to 3.00%
Kohlenstoff,Carbon,
Silizium.Silicon.
Mangan.Manganese.
Chrom.Chrome.
Nickel,Nickel,
Wolfram.Tungsten.
ssss
Rest Eisen und erschmelzungsbedingte Verunreinigungen. The remainder is iron and impurities from the melting process.
Man kann aber auch einen erfindv.ngsgemäß zu verwendenden Stahl einsetzen, der zusätzlich weniger als 4% Molybdän und oder weniger als 4% Kupfer. weniger als 2% Titan und/oder weniger als 2% Niob und oder Tantal, weniger als 1,5% Antimon und weniger als 0.3% Stickstoff enthält, wobei die Ge>amtmenge der erwähnten zusätzlichen Elemente größer als Null ist. was oft Vorteile mit sich bringt.But you can also use a steel to be used according to the invention, which additionally has less than 4% molybdenum and or less than 4% copper. less than 2% titanium and / or less than 2% niobium and or tantalum, less than 1.5% antimony and less than 0.3% nitrogen, the total amount of the additional elements mentioned is greater than zero. which often has advantages.
Weiter ist es möglich, daß ein Stahl wie vorstehend erfindungsgemäß eingesetzt wird, bei welchem der Nickeleehalt zwischen 5.00 und 20.00% liegt.It is also possible that a steel is used according to the invention as above, in which the Nickel content is between 5.00 and 20.00%.
Alle diese erfindungsgemäß zu verwendenden Stähle können noch zusätzlich 0,005 bis 1,00% Bor enthalten, wobei ein Gehalt von 0,005 bis 0,50% Bor besonders bevorzugt wird.All these steels to be used according to the invention can additionally contain 0.005 to 1.00% boron, a content of 0.005 to 0.50% boron is particularly preferred.
Es ist unter Umständen auch vorteilhaft, wenn einer der vorstehend beschriebenen, erfindungsgemäß zu verwendenden Stähle eingesetzt wird, dessen Nickelgehalt zwischen 5,00 und 15,00% liegt.It is sometimes also advantageous if one of the above-described, according to the invention used steels is used, the nickel content of which is between 5.00 and 15.00%.
Die erfindungsgemäß zu verwendenden Stähle eignen sich besonders für gleitende Teile, wie Teile von Ventilen, Schiebern und Pumpen, die ohne Schmierung unter korrosiven Bedingungen betrieben werden müssen. Die Verwendung der beschriebenen Stähle gewährleistet eine lange ungestörte Lebensdauer. The steels to be used according to the invention are particularly suitable for sliding parts, such as parts of valves, slides and pumps that operate under corrosive conditions without lubrication Need to become. The use of the steels described ensures a long, undisturbed service life.
Die erfindungsgemäße Verwendung wird im folgenden an Hand der Zeichnung näher erläutert, in der Verwendungsbeispiele für die nichtrostenden Stähle dargestellt sind. Es zeigtThe use according to the invention is explained in more detail below with reference to the drawing, in the application examples for the stainless steels are shown. It shows
Fig. 1 eine teilweise geschnittene Seitenansicht eines säurebeständigen Tellerventils,Fig. 1 is a partially sectioned side view of an acid-resistant poppet valve,
Fig. 2 eine teilweise geschnittene Seitenansicht eines säurebeständigen Schiebers,2 shows a partially sectioned side view of an acid-resistant slide,
Fig. 3 eine Seitenansicht einer säurebeständigen Zahnradpumpe mit abgenommenem Deckel,Fig. 3 is a side view of an acid resistant Gear pump with removed cover,
F i g. 4 eine teilweise geschnittene Seitenansicht der Zahnradpumpe gemäß F i g. 3 undF i g. 4 shows a partially sectioned side view of the gear pump according to FIG. 3 and
F1 g. 5 einen Längsschnitt eines Prüfgerätes, in dem die Neigung zum Fressen gemessen werden kann.F1 g. 5 shows a longitudinal section of a test device, in the tendency to eat can be measured.
Die erfindungsgeimäße Verwendung der Stähle beruht auf der Erkenntnis, daß die Gleiteigenschaften von im wesentlichen austenitischen, nichtrostenden Chrom-Nickel-Stählen durch einen Zusatz von Wolfram wesentlich verbessert werden, daß ferner ein Zusatz von Bor in Kombination mit Wolfram die Gleiteigenschaften im Vergleich mit der ausschließlichen Verwendung von Wolfram noch weiter verbessert, also die Neigung zum Fresser noch weiter herabsetzt. Sowohl der ausschließliche Zusatz von Wolfram als auch der Zusatz von Wolfram und Bot zu den erfindungsgemäß zu verwendenden, austenitischen, nichtrostenden Stählen erhöhen außerdem die Korrosionsbeständigkeit.The use of the steels according to the invention is based on the knowledge that the sliding properties of essentially austenitic, stainless chromium-nickel steels through the addition of tungsten can be significantly improved that an addition of boron in combination with tungsten the Sliding properties improved even further compared to the exclusive use of tungsten, thus further reduces the tendency to eat. Both the exclusive addition of Tungsten as well as the addition of tungsten and bot to the austenitic, Stainless steels also increase their resistance to corrosion.
Außer dem Zusatz von Wolfram oder Wolfram und Bor zu den erfindungsgemäß zu verwendenden Chrom-Nickel-Stählen kann zur Beeinflussung der Härte und Festigkeit in diesen noch mindestens eines der Elemente Molybdän, Kupfer und Antimon enthalten sein, wodurch auch noch die Korrosionsbeständigkeit bis zu einem gewissen Grade verbessert wird. Weiterhin läßt sich die Korrosionsanfälligkeit infolge von Schweißdefekten durch einen Gehalt an Titan und oder Niob und/oder Tantal verringern. Durch einen Gehalt an Stickstoff läßt sich das austenitische Gefüge stabilisieren und die Korngröße verringernExcept for the addition of tungsten or tungsten and boron to those to be used according to the invention Chromium-nickel steels can influence the hardness and strength in these at least one more the elements molybdenum, copper and antimony are contained, which also increases the corrosion resistance is improved to some extent. Furthermore, the susceptibility to corrosion as a result reduce welding defects through a content of titanium and / or niobium and / or tantalum. Through A nitrogen content can stabilize the austenitic structure and reduce the grain size
Wie oben gezeigt wurde, besteht ein wesentliches Merkmal der erfindungsgemäß tu verwendender Stähle in einem Gehalt von 2,00 bis 4,00% Wolfram Durch diesen Zusatz ist die Korrosionsbeständigkeil wesentlich erhöht und gleichzeitig die Neigung zurr Fressen oder Haften stark herabgesetzt.As shown above, there is an essential feature of those used in the present invention Steels with a tungsten content of 2.00 to 4.00% This additive makes the corrosion resistant wedge significantly increased and at the same time the tendency to seize or stick is greatly reduced.
Es ist zwar bekannt, daß Wolfram als Legierung·; bestandteil von Stählen deren Warmfestigkeit um Dauerstandfestigkeit unter hohen Temperaturen ver bessert, jedoch wurde noch nicht erkannt, daß eir Zusatz von Wolfram die Korrosionsbeständigkei verbessert und die Neigung zum Fressen verringertIt is known that tungsten as an alloy ·; constituent of steels whose high-temperature strength is reduced by creep strength under high temperatures improves, but it has not yet been recognized that the addition of tungsten improves the corrosion resistance improved and the tendency to eat reduced
Obwohl Wolfram und Molybdän in der Legierungstechnik als praktisch gleichwertig angesehen werden, wenn man berücksichtigt, daß Wolfram etwa die doppelte Dichte wie Molybdän hat. zeigte sich, daß die durch die erfindungsgemäß zu verwendenden Stähle angestrebten Verbesserungen bei einem Ersatz des Wolframs durch Molybdän nicht im vollen Umfange erreicht werden. Der angegebene Bereich zwischen 2,00 und 4,00% resultiert aus der Tatsache, daß die Neigung zum Fressen bei Wolframgehalten unter 2% nicht sehr wesentlich verringert wird und daß die Zähigkeit bei einem Wolframgehalt über 4,00% merklich absinkt. Silizium ist in den erfindungsgemäß zu verwendenden Stählen wirksam, wenn es als Gußmaterial verwendet wird, da es die Neigung zum Fressen durch Erhöhung der Härte bis zu einem gewissen Grad verringert und sowohl die Korrosionsbeständigkeit gegen verdünnte Säuren als auch die Vergießbarkeit verbessert. Ein Zusatz von weniger als 0,50% hat wenig Einfluß und bei Zusätzen, die 3% übersteigen, tritt eine merkliche Versprödung auf. Ein Zusatz von Kohlenstoff ist in den erfindungsgemäß zu verwendenden Stählen weniger hinsichtlich der Korrosionsbeständigkeit als zur Erhöhung der Härte wünschenswert. Die untere Grenze von 0,02% ergibt sich aus der Tatsache, daß das Vergießen bei kleineren Kohlenstoffgehalten schwierig wird, da dann insbesondere leicht Gußblasen und Lunker in den Gußteilen und Rohblöcken auftreten. Bei einem Kohlenstoffgehalt über 0,15% nimmt die Korrosionsbeständigkeit merklich ab, was auch nicht durch andere Legierungszusätze verhindert werden kann. Da Mangan sauerstoffbindend wirkt und bis zu einem gewissen Grade Nickel ersetzen kann, sind Zusätze bis zu 3,00% zulässig. Da Nickel und Chrom Elemente sind, die mit dem Eisen das Gefüge bestimmen, werden ihre Anteile entsprechend den anderen Legierungszusätzen vorzugsweise so bemessen, daß sich ein im wesentlichen austenitisches (>·) Gefüge ergibt. Wenn der Chromanteil in den erfindungsgemäß zu verwendenden Stählen über 25% gesteigert wird, erhöht sich der Schmelzpunkt und die Vergießbarkeit wird schlechter, da die Neigung zur Bildung chromreicher Schichten besteht. Ein weiterer Grund, den Chromantei! auf Werte unter 25,00% zu begrenzen, besteht in der Gefahr, daß bei Überschreitung dieser Grenze eine Versprödung auftritt. Die obere Grenze für den Nickelgehalt in den erfindungsgemäß zu verwendenden Stählen wurde auf 40,00% festgelegt, da man beim überschreiten dieser Grenze das Gebiet der Nickel-Stähle verläßt und zu Nickellegierungen gelangt. Durch Erhöhung des Nickelgehaltes über 40% werden jedoch weder die Korrosionsbeständigkeit noch die anderen vorteilhaften Eigenschaften der Legierung verschlechtert. Bei Verwendung von weniger als 12,50% Chrom und weniger als 20,00% Nickel ist die Korrosionsbeständigkeit ungenügend. Although tungsten and molybdenum are regarded as practically equivalent in alloy engineering, if one takes into account that tungsten has about twice the density of molybdenum. It was found that the improvements sought by the steels to be used according to the invention are not fully achieved when the tungsten is replaced by molybdenum. The stated range between 2.00 and 4.00% results from the fact that the tendency to seizure is not very significantly reduced at tungsten contents below 2% and that the toughness falls markedly at a tungsten content above 4.00%. Silicon is effective in the steels to be used according to the invention when it is used as a cast material, since it reduces the tendency to galling by increasing the hardness to a certain extent and improves both the corrosion resistance to dilute acids and the castability. An addition of less than 0.50% has little influence and additions in excess of 3%, occurs a marked embrittlement. An addition of carbon in the steels to be used according to the invention is less desirable in terms of corrosion resistance than in order to increase the hardness. The lower limit of 0.02% results from the fact that casting becomes difficult with smaller carbon contents, since then, in particular, casting bubbles and voids easily occur in the cast parts and ingots. With a carbon content above 0.15%, the corrosion resistance decreases noticeably, which cannot be prevented by other alloy additives either. Since manganese has an oxygen-binding effect and can replace nickel to a certain extent, additives of up to 3.00% are permitted. Since nickel and chromium are elements that determine the structure with iron, their proportions are preferably dimensioned in accordance with the other alloy additives so that an essentially austenitic (> ·) structure results. If the chromium content in the steels to be used according to the invention is increased to more than 25%, the melting point increases and castability deteriorates, since there is a tendency for chromium-rich layers to form. Another reason, the chromium! to values below 25.00%, there is a risk that embrittlement will occur if this limit is exceeded. The upper limit for the nickel content in the steels to be used according to the invention was set at 40.00%, since when this limit is exceeded one leaves the field of nickel steels and arrives at nickel alloys. By increasing the nickel content above 40%, however, neither the corrosion resistance nor the other advantageous properties of the alloy are impaired. If less than 12.50% chromium and less than 20.00% nickel are used, the corrosion resistance is insufficient.
Die gleichzeitige Anwesenheit von Bor und Wolfram führt zu einer Verbesserang der Korrosionsbeständigkeit und einer Verringerung der Neigung zum Fressen gegenüber erfindungsgemäß zu verwendenden Stählen, die Wolfram, jedoch kein Bor enthalten.The simultaneous presence of boron and tungsten leads to an improvement in the corrosion resistance and a reduction in the tendency to seizure compared to steels to be used according to the invention which contain tungsten but no boron.
Es ist zwar bereits bekannt, für Neutronenabschirmungen in Kernreaktoren Stähle vom Typ 18/8 zu verwenden, die 1 bis 2% Bor enthalten. Es ist ferner bekannt, daß die interkristalline Korrosion von 18/8-Stählen durch sehr geringe Borzusätze verringert werden kann. Es ist bisher jedoch noch nicht erkannt worden, daß in den erfindungsgemäß zu verwendendei Stählenein Zusatz von Borderen Neigung zu mFressei wesentlich verringert. It is already known to use steels of type 18/8 which contain 1 to 2% boron for neutron shielding in nuclear reactors. It is also known that the intergranular corrosion of 18/8 steels can be reduced by adding very small amounts of boron. It has not yet been recognized , however, that in the steels to be used according to the invention, the addition of borders substantially reduces the tendency to seize.
Der angegebene Bereich von 0,005 bis 1,00% beruh s auf der Tatsache, daß weniger als 0,005% Bor nich die gewünschte Wirkung ergeben und mehr al 1 % Bor den Schmelzpunkt des Stahls erheblich her absetzt und die Bearbeitbarkeit wegen der eintretender Versprödung wesentlich verschlechtert wird.The specified range of 0.005 to 1.00% is based on the fact that less than 0.005% boron does not produce the desired effect and more than 1 % boron significantly lowers the melting point of the steel and the machinability is significantly impaired because of the embrittlement that occurs .
ίο Die erfindungsgemäß zu verwendenden, nichtrosten den Stähle sind durch die oben angegebenen Zu sammensetzungsbereiche gekennzeichnet, wobei je doch auch noch andere Elemente vorhanden sein können, z. B. Aluminium, das sich während de*ίο The rustproof to be used according to the invention The steels are characterized by the composition ranges given above, whereby each but other elements can also be present, e.g. B. Aluminum, which during de *
is Schmelzens aus dem Desoxidationsmittel abgeschieden hat. und Kobalt, das als Verunreinigung im Nickel vorhanden ist.Is deposited from the deoxidizer by melting has. and cobalt, which is present as an impurity in nickel.
Dieerfindungsgemäßzu verwendenden, nichtrostenden Stähle können durch Schmelzen in Luft und übliches Gießen wie die gewöhnlichen austenitischen nichtrostenden Stähle hergestellt werden. Eine besondere Behandlung in einer nich (oxidierenden Atmosphäre ist nicht erforderlich, nach dem Gießen ist jedoch eine Wärmebehandlung zur Homogenisierung und zurThe stainless steels to be used in the present invention can be melted in air and the like Casting in the same way as ordinary austenitic stainless steels are made. A special Treatment in a nich (oxidizing atmosphere is not required, but after pouring is a heat treatment for homogenization and for
Beseitigung mikroskopischer Ausscheidungen erforderlich. Removal of microscopic precipitates required.
Die vorteilhaften Eigenschaften der erfindungsgemäß zu verwendenden Stähle werden an Hand von zwei Beispielen gezeigt.The advantageous properties of the steels to be used according to the invention are illustrated by hand shown by two examples.
Prüfung von MaterialprobenTesting of material samples
A. Herstellung der ProbenA. Preparation of the samples
Zur Prüfung der Korrosionsbeständigkeit wurde ein Stab mit einem Durchmesser von 12 mm und einer Länge von 50 mm hergestellt. Zur Prüfung der Neigung zum Fressen wurde ein Stab mit einem Durchmesser von 25 mm und einer Länge von 25 mm hergestellt. Zur Prüfung der Zugfestigkeit und Schlagfestigkeit wurden Materialproben entsprechend den japanischen Normen (JlS = Japanese industrial Standards) hergestellt. Zur Herstellung der Materialproben wurden die in Tabelle I aufgeführten Stähle in einem Hochfrequenz-Induktionsofen geschmolzen, in die angegebenen Formen gegossen und einer Lösungswärmebehandlung unterworfen. Zur Kontrolle wurden entsprechende Proben aus handelsüblichen Stählen JIS-SUS 32B. JIS-SCS 13 und JIS-SCS 14 von anderer Zusammensetzung wie die der erfindungsgemäß zu verwendenden Stähle hergestellt. Die Zusammensetzung dieser ;:ur Kontrolle verwendeten Stähle ist ebenfalls in Tabelle I angegeben.To test the corrosion resistance, a rod with a diameter of 12 mm and a length of 50 mm was produced. To test the tendency to seizure, a rod with a diameter of 25 mm and a length of 25 mm was produced. To test the tensile strength and impact strength, material samples were produced in accordance with Japanese standards (JIS = Japanese industrial standards). To produce the material samples, the steels listed in Table I were melted in a high-frequency induction furnace, poured into the specified molds and subjected to a solution heat treatment. Corresponding samples made of commercially available JIS-SUS 32B steels were used as controls. JIS-SCS 13 and JIS-SCS 14 were made of a composition different from that of the steels to be used in the present invention. The composition of these steels used for control is also given in Table I.
B. PrüfverfahrenB. Test procedure
Die Bestimmung der Korrosionsbeständigkeit er folgte in 5%igen Lösungen von H2SO4, HCl, HNO3, H2C2O4 und NaQ. Die Neigung zum Fressen wurde The corrosion resistance was determined in 5% solutions of H 2 SO 4 , HCl, HNO 3 , H 2 C 2 O 4 and NaQ. The tendency to eat was increased
mittels eines Prüfgerätes, wie es in Fig. 5 dargestellt ist, ohne Verwendung eines Schmiermittels durchgeführt. Das Prüfgerät enthält einen Probenhalter b . mit einer Welle, die in einem Sockel α gelagert und gegen die Kraft einer Spiralfeder c bis zu einem gewissen Grade drehbar ist Auf dem Probenhalter b wird eine stabförmige Probe dx durch Stifte e befestigt so daß sich die Halterung b mit der Probe d, dreht Auf der Probe dx ruht eine zweite Probe d2, die über carried out by means of a test device, as shown in Fig. 5, without the use of a lubricant. The test device contains a sample holder b . with a shaft which is mounted in a base α and can be rotated to a certain extent against the force of a spiral spring c. A rod-shaped sample d x is attached to the sample holder b by pins e so that the holder b rotates with the sample d On the sample d x rests a second sample d 2 , the over
33
I 758461I 758461
Stifte /. /ι mit einer drehbaren Welle g verbunden ist. Die Welle g wird durch einen nicht dargestellten Antrieb gedreht und durch eine ebenfalls nicht dargestellte Presse einer Axialkraft iv ausgesetzt. Die aufeinander gleitenden Flächen der Proben </, und d2 werden vor dem Test geläppt und mit einem Lösungsmittel gereinigt.Pencils /. / ι is connected to a rotatable shaft g. The shaft g is rotated by a drive (not shown) and subjected to an axial force iv by a press (also not shown). The surfaces of the samples </, and d 2 which slide on one another are lapped and cleaned with a solvent before the test.
Die Probe dx wird aus einem der erwähnten Stähle JIS-SCS 13. JIS-SCS 14 und JIS-SUS 32 B hergestellt, während Für die Probe d2 der zu prüfende, erfindungsgemäß zu verwendende, nichtrostende Stahl eingesetzt wird. Die Axialkraft vr wird so gewählt, daß die Gleitflächen der Proben unter einem Druck von 5,0 kp/cm2 stehen, und die Welle g wird mit einer Drehzahl von 900 Umdrehungen Min. angetrieben. Die umlaufende Probe J, strebt die Probe i/, infolge der /wischen den aufeinander aufliegenden Flächen herrschenden Reibung mitzunehmen, die Drehung der Probe J1 wird jedoch durch die Spiralfeder c gehemmt, deren Federungsvermögen größer als die Reibungskraft gemach wird. Im Verlaufe der Drehung der Probe J2 nimm die Reibungskraft zwischen den Proben J, und d zu. bis die aufeinander gleitenden Flächen fresser s Beim Fressen nimmt die Reibung zwischen dei Proben J1 und J2,zu und die Probe J1 wird von de Probe J2 innerhalb der von der Probe J1 auisgeübtei Reibungskraft mitgenommen, wodurch dann die Spi ralfeder c, die sich unmittelbar unterhalb der ProbenThe sample d x is made of one of the mentioned steels JIS-SCS 13, JIS-SCS 14 and JIS-SUS 32 B, while the stainless steel to be tested according to the invention is used for the sample d 2. The axial force vr is chosen so that the sliding surfaces of the samples are under a pressure of 5.0 kp / cm 2 , and the shaft g is driven at a speed of 900 revolutions min. The rotating sample J tends to take the sample i / along with it as a result of the friction prevailing between the surfaces resting on one another, but the rotation of the sample J 1 is inhibited by the spiral spring c , the resilience of which is made greater than the frictional force. In the course of the rotation of the sample J 2, the frictional force between the samples J 1 and d increases. until the surfaces sliding on each other erosion s When scuffing, the friction between specimens J 1 and J 2 increases and specimen J 1 is carried along by specimen J 2 within the frictional force exerted by specimen J 1 , which then causes coil spring c that are located immediately below the samples
ίο halterung b befindet, gebogen wird und eine Versel zung der Drehachse der Probe J2 eintritt, die nui exzentrisch umläuft. Die Zeitspanne zwischen den Beginn der Drehung der Probe J2 und dem Begini der instabilen Drehung ist daher ein Maß für dl· Widerstandsfähigkeit des Materials gegen ein Fest fressen und je höher der betreffende Wert ist. um s( bessere Gleiteigenschaften hat das Material. Dii übrigen mechanischen Eigenschaften wurden ent sprechend den gültigen japanischen Normen gemessenίο bracket b is located, is bent and a misalignment of the axis of rotation of sample J 2 occurs, which only revolves eccentrically. The time span between the start of the rotation of sample J 2 and the beginning of the unstable rotation is therefore a measure of the resistance of the material to seizing and the higher the relevant value. by s (the material has better sliding properties. The other mechanical properties were measured in accordance with the applicable Japanese standards
I rohe \rI raw \ r
Tabelle I Zusammensetzung der ProbenTable I Composition of the samples
l.cgicrunjiszusiii/c, Gewichtsprozentl.cgicrunjiszusiii / c, percent by weight
Brtne -Harte > Λ ^"■,. ...., j tensile strength
Brtne -Harte> Λ ^
Die Ergebnisse der Materialprüfungen sind in Tabelle II aufgeführt. Hieraus ist ersichtlich, daß das Korrosionsverhalten der erfindungsgemäß zu verwendenden Edelstahle im ganzen gesehen vergleichbar mit dem der zu Vergleichszwecken herangezogenen bekannten Edelstahle, die Korrosionsbeständigkeit gegenüber Schwefelsäure und Salzsäure sogar erheblich besser ist. Die Untersuchungen der Gleiteigen-Khaften haben ergeben, daß alle bekannten Legierun-The results of the material tests are shown in Table II. From this it can be seen that the Corrosion behavior of the stainless steels to be used according to the invention is on the whole comparable with that of the known stainless steels used for comparison purposes, the corrosion resistance is even considerably better than sulfuric acid and hydrochloric acid. The Investigations of Slip-Owned Cracks have shown that all known alloys
gen kurz nach Beginn der Prüfung schon stark zum Fressen neigen, was sich in einem erhöhten Reibungswiderstand und einer Aufrauhung der Oberflächen manifestiert. Bei den erfindungsgemäß zu verwendenden Edelstahlen trat dies in einem unvergleichlichgenes have a strong tendency to seize shortly after the start of the test, which results in increased frictional resistance and a roughening of the surfaces. With those to be used according to the invention Stainless steel joined this in an incomparable way
geringeren Maße und erst viel später auf.to a lesser extent and not until much later.
Die Edelstahle JIS-SUS 32 B und JIS-SCS 14 enthalten 2 bis 3% Molybdän, und man sollte an sich annehmen, daß sich beim Ersatz des Molybdäns durchThe stainless steels JIS-SUS 32 B and JIS-SCS 14 included 2 to 3% molybdenum, and it should be assumed that if the molybdenum is replaced by
ι υ υ -τ \j ι ι υ υ -τ \ j ι
4 bis 6% Wolfram die gleichen Eigenschaften ergeben. Dies ist jedoch überraschenderweise nicht der Fall, wie die Testergebnisse einwandfrei zeigen.4 to 6% tungsten give the same properties. Surprisingly, however, this is not the case, as the test results clearly show.
Die Proben 11 bis 18 haben allgemein bessere Gleiteigenschaften als die Proben I bis 10. Bei den Proben 5 bis 10 nimmt die Korrosionsbeständigkeit entsprechend der Art. der Kombination und der Menge der verschiedenen speziellen Zusätze, die außer Wolfram vorhanden sind, zu, insbesondere die Korrosionsbeständigkeit gegen Salze wie NaCI und Alkalien wie NaOH; außerdem ist auch die Neigung zum Fressen gering. Durch entsprechende Kombination Jer Zusätze kann also die Beständigkeit von gleitenden Teilen gegen vorgegebene korrosive Stoffe erheblich verbesseri werden.Samples 11 to 18 generally have better sliding properties than Samples I to 10. In Samples 5 to 10, the corrosion resistance decreases accordingly the type. of the combination and the amount of the various special additives, except for tungsten are present, too, especially the corrosion resistance to salts such as NaCl and alkalis like NaOH; In addition, there is also little tendency to eat. By appropriate combination The additives can considerably increase the resistance of sliding parts to specified corrosive substances to be improved.
Beispiel 2
Erfahrungen in der PraxisExample 2
Practical experience
Die Stähle JIS-SCS 13 bzw. JlS-SCS 14 warden fur den Ventilsitz I des in Fig. 1 dargestellten säurebeständigen Tellerventils, für den Ventilsitz 3 des in Fig. 2 dargestellten säurebeständigen Schiebers und Für das Gehäuse 5 der in den F i g. 3 und F i g. 4 dargestellten säurebeständigen Zahnradpumpe verwendet, während die Schließkörper 2 und 4 des Ventils gemäß F i g. I bzw. Schiebers gemäß F i g. 2 und der in Fig. 4 dargestellte Deckel 7 der Zahnradpumpe aus korrosionsbeständigem Stahl mit den unten angegebenen Zusammensetzungen I bis IV bestanden.The steels JIS-SCS 13 and JlS-SCS 14 are used for the valve seat I of the acid-resistant shown in FIG Disk valve, for the valve seat 3 of the acid-resistant slide shown in Fig. 2 and For the housing 5 of the FIGS. 3 and F i g. 4 used acid-resistant gear pump, while the closing body 2 and 4 of the valve according to FIG. I or slide according to FIG. 2 and the 4 illustrated cover 7 of the gear pump made of corrosion-resistant steel with the bottom specified compositions I to IV passed.
Die erfindungsgemäß zu verwendenden Edelstahle und die Vergleichsstähle hatten die folgende Zusammensetzung: The stainless steels to be used according to the invention and the comparative steels had the following composition:
I. Erfinduncseemäß zu verwendender Edelstahl:I. Stainless steel to be used according to the invention:
Bei allen obengenannten Stählen besteht der Rest jeweils aus Eisen.In all of the above steels, the remainder consists of iron.
Das Ventil, der Schieber und die Zahnradpumpe wurden etwa ein Jahr lang mit verdünnter Schwefelsäure, verdünnter Salpetersäure und Flüssigkeiten, wie sie in der petrochemischen Industrie gewöhnlich vorkommen, betrieben. Es ist bekannt, daß Teile, die einer gleitenden Reibung unterworfen sind, wie die Schließkörper 2 und 4, die Zahnräder 6 und der Deckel 7. beim Betrieb ohne Schmierung und mit korrosiven Medien einer sehr starken Beanspruchung ausgesetzt sind.The valve, slide and gear pump were treated with dilute sulfuric acid for about a year, dilute nitric acid and liquids commonly used in the petrochemical industry occur, operated. It is known that parts subjected to sliding friction, such as the Closing body 2 and 4, the gears 6 and the cover 7. during operation without lubrication and with Corrosive media are exposed to very high levels of stress.
Es wurde gefunden, daß die Bauteile aus den erfindungsgemäß zu verwendenden Stählen mit den Zusammensetzungen I und II völlig frei von Fressen. I.ochkorrision u.dgl. waren, während die aus den Vergleichsstählen IV und V bestehenden Bauteile innerhalb von etwa 2 Monaten keinen einwandfreien Betrieb mehr zuließen, was sich insbesondere bei den Absperrgliedern gemäß Fig. 1 und 2 darin zeigte, daß die Betätigung schwierig wurde und erhebliche Undichtigkeiten auftraten. Der verwendete Stahl mit der Zusammensetzung VI ließ hinsichtlich der Korrosionsbeständigkeit weniger zu wünschen übrig.It has been found that the components made of the steels to be used according to the invention with the compositions I and II completely free from fretting. I high corrosion and the like were, while those from the Comparative steels IV and V, existing components fail within about 2 months Operation allowed more, which was particularly evident in the shut-off elements according to FIGS. 1 and 2, that operation became difficult and significant leaks occurred. The steel used with Composition VI left less to be desired in terms of corrosion resistance.
Hierzu 2 Blatt ZeichnungenFor this purpose 2 sheets of drawings
Claims (7)
0.50 bis 3,00%
1.00 bis 3,00%
12,50 bis 25,00%
5,00 bis 40,00%
2,00 bis 4,00%0.02 to 0.15%
0.50 to 3.00%
1.00 to 3.00%
12.50 to 25.00%
5.00 to 40.00%
2.00 to 4.00%
0.50 bis 1,50%
1,00 bis 2,00%
18,00 bis 25,00%
5,00 bis 29.00%
2.00 bis 3.00%0.06 to 0.15%
0.50 to 1.50%
1.00 to 2.00%
18.00 to 25.00%
5.00 to 29.00%
2.00 to 3.00%
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