DE1808256A1 - Verfahren zur Herstellung stickstofflegierter,austenitischer,nichtrostender Staehle mit hoher 0,2% Dehngrenze und gutem Kriechverhalten bei Raumtemperatur - Google Patents
Verfahren zur Herstellung stickstofflegierter,austenitischer,nichtrostender Staehle mit hoher 0,2% Dehngrenze und gutem Kriechverhalten bei RaumtemperaturInfo
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Description
- Verfahren zur Herstellung stickstofflegierter, austenitischer, nichtrostender Stähle mit hoher 0,2 %-Dehngrenze und gutem Kriechverhalten bei Raumtemperatur Die bekannten nichtrostenden, austenitischen Stähle weisen Mindestwerte der 0,2 %-Dehngrenze von nur 18 bis 23 kp/mm2 auf. Das im Zugversuch gewonnene 6 E -Diagramm dieser Stähle im abgeschreckten Zustand ist durch eine sehr nieaere Proportionalitätsgrenze und das Fehlen einer ausgeprägten Streckgrenze gekennzeichnet. Die #-#-Kurve steigt im Bereich von 0,1 bis 0,2 % bleibender Dehnung relativ stark an, sodaß der Unterschied zwischen 0,1- und 0,2 %-Dehngrenze etwa 1,5 bis 4 kp/mm2 beträgt. Durch die niedere Proportionalitätsgrenze treten schon bei Spannungen, die weit unterhalb der 0,2 %-Dehngrenze liegen, plastische Verformungen auf.
- Weiters zeigen austenitische Stähle schon bei Raumtemperatur, und zwar auch bei Belastungen unterhalb der 0,2 %-Dehngrenze, ein deutliches Kriechen. Da im Apparatebau aus Kostengründen dazu übergegangen wird, möglichst geringe Wandstärken zu verwenden, können Betriebsspannungen auftreten, bei denen die Kriechvorgänge bereits bemerkbar werden. Bei Standbeauspruchung ist daher auch bei Raumtemperatur das Kriechverhalten des verwendeten austenitischen Stahles maßgebend.
- Es ist bekannt, daß die 0,2 %-Dehngrenze der austenitischen Stähle durch Zusatz von Stickstoff erhöht werden kann. Bei 18/9 Chrom-Nickel-Stählen werden Stickstoffgehalte bis etwa 0,2 ffi verwendet, wobei 0,2 %-Dehngrenzen von 35 kp/mm2 erreicht werden. Weiters ist bekannt, daß durch ein Hinaufsetzen des Chromgehaltes die Stickstofflöslichkeit erhöht wird, sodaß durch Stickstoffgehalte über 0,2 % bei Chrom-Nickel-Mangan-Stählen 0,2 %-Dehngrenzen von mindestens 45 kp/mm2 erreicht werden. Auch die Erhöhung der 0,2 %-Dehngrenze um 2 bis 3 kp/mm2 durch Niobzusätze von beispielsweise 0,2 und 0,7 ffi in austenitischen Chrom-Nickel-Stählen ist vorbekannt.
- Die Form der #-#-Kurven all dieser Stähle mit erhöhter 0,2 *-Dehngrenze nach der allgemein üblichen Wärmebehandlung, nämlich einem Abschrecken von 1000 bis 11000 C in Wasser, unterscheidet sich nicht von der der austenitischen Stähle ohne Stickstoffzusatz. Die Proportionalitätsgrenze ist - verglichen mit der 0,2 %-Dehngrenze - sehr nieder und der Unterschied zwischen 0,1- und 0,2 %-Dehngrenze beträgt ebenfalls etwa 1,5 bis 2 kp/mm2.
- Die gebräuchliche Wärmebehandlung der austenitischen, nicht rostenden Stähle besteht in einer möglichst raschen Abkühlung von der Lösungsglühtemperatur, also von 1000 bis 11000 C. Ublicherweise werden daher Bleche unter 2 mm Dicke an Luft und dickere Bleche und Stabstahl in Wasser abgeschreckt. Fär die stickstofflegierten Stähle ist dieselbe Wärmebehandlung vorgesehen.
- Während bei Stahliegierungen ohne Stickstoffzusatz in Form von Grobblechen und Stabstahl die rasche Wasserabkühlung höhere Werte der 0,2 %-Dehngrenze ergibt als bei einer langsameren Abkühlung, z.B. Luftabkühlung, wurde in nicht zu erwartender Weise bei Stählen mit höherem Stickstoffzusatz gefunden, daß durch eine verlangsamte Abkühlung im Temperaturbereich von 700 bis 3000 C eine bedeutende Erhöhung der Dehngrenze erreicht wird, die um so stärker ist, je höher die Stickstoffgehalte sind. Darüber hinaus wird bei Stählen mit Stickstoffzusatz durch eine solche langsamere Abkühlung, wie sie bei Grobblechen z.B. schon durch einfache Luftabkühlung gegeben ist, die Form der Spannungs-Dehnungs-Kurve stark verändert. Die Proportionalitätsgrenze wird wesentlich erhöht und der Unterschied zwischen 0,1- und 0,2 %-Dehngrenze sinkt auf 0 bis 0,5 kp/mm2.
- Die verlangsamte Abkühlung bringt gegenüber der üblichen Wasserabschreckung somit bei den Stählen mit höheren Stickstoffgehalten nicht nur höhere Werte der 0,2 %-Dehngrenzen, sondern sie führt auch dazu, daß bei Belastungen die auftretenden plastischen Verformungen geringer bleiben und das Kriechverhalten besser ist als bei Wasserabschreckung. Die verlangsamte Abkühlung im Bereich von 700 bis 3000 0 vermindert das Zähigkeitsverhalten des Stahles in keiner Weise. Es konnten auch weder licht- noch elektronenmikroskopisch Unterschiede im Gefüge nach Wasserabkühlung und z.B. Luftabkühlung festgestellt werden.
- Den Gegenstand der Erfindung bildet somit ein Verfahren zur Wärmebehandlung von austenitischen, nichtrostenden, mindestens 0,2 % Stickstoff entbitenden Stählen zur Erzielung einer hohen 0,2 %~Dehngrenze und gutem Kriechverhalten bei Raumtemperatur, wobei die Stähle nach einer Lösungsglühung einer verlangsamten Abkühlung im Temperaturbereich von 700 bis 3000 C mit einer Abkählungsgescbwindigkeit unter 10000 C/min unterzogen werden.
- Neben Stählen, die 0,2 % Stickstoff und darüber aufweisen und erfindungsgemäß einer langsamen Abkühlung unterzogen wurden, wie austenitische, korrosionsbeständige Chrom-Nickel-Stickstoff-Stahllegierungen mit max. 0,06 % Kohlenstoff, bis 3 % Silizium, 22 bis 26 % % Chrom, 12 bis 20 % Nickel, bis 3 % Molybdän, bis 5 % Mangan, weisen auch einfache Chrom-Nickel-Stähle, deren Chromgehalt gegenüber den üblichen nichtrostenden, austenitischen Stählen erhöht ist, um Stickstoffgehalte über 0,2 % bei konventionellen Erschmelzungs- und Gießverfahren ohne Schwierigkeiten einbringen zu können, ebenfalls die erfindungsgemäßen Effekte auf. Es sind dies beispielsweise Stähle mit 19 bis 25 % Chrom und entsprechend abgestimmten Nickel- und Stickstoffgehalten, wobei die Stickstoffgehalte vorzugsweise 0,25 bis 0,45 ffi betragen.
- Die 0,2 %-Dehngrenze austenitischer Chrom-Nickel-Stähle kann durch Niobzusätze erhöht werden. Entsprechend den Literaturangabcn war eine Erhöhung 2 2 bis 3 kp/mm2 zu rwarten. Es zeigte sich jedoch, daß bei Stählen, die im Rahmen der Erfindung mindestens 0,2 % Stickstoff aufweisen, schon durch Niobzusätze von 0,1 bis 0,15 % eine Steigerung der 0,2 %-Dehngrenze um 8 bis 12 kp/mm2 erreicht wird, wobei dieser Effekt vorzugsweise bei Stählen mit 0,25 bis 0,45 % Stickstoff auftritt. Durch die erfindungsgemäße verlangsamte Abkühlung im Temperaturbereich von 700 bis 3000 C kann nun bei diesen Stählen eine zusätzliche Erhöhung der 0,2 %-Dehngrenze um cirka 3 kp/mm² erreicht werden, sodaß austenitische Chrom-Ni¢kel-Stähle erhalten werden, die bei üblicher Erschmelzung im lösungsgeglühten Zustand 0,2 %-Dehngrenzen von über 55 kp/mm2 aufweisen.
- Als besonders geeigaet haben sich dabei Stähle mit maximal 0,06 %Kohlenstoff, bis 2 % Silizium, bis 2 % Mangan, 22 bis 25 Yo Chrom, 9 bis 12 ffi Nickel, 0,30 bis 0,35 % Stickstoff, 0,05 bis 0,2 % Niob, Rest Eisen, erwiesen.
- In der Tabelle sind die mechanischen Werte mehrerer Stähle angeführt, wobei die Abkühlung sowohl in Wasser als auch in Luft erfolgte. Aus den Werten ist im Vergleich ersichtlich, welche Steigerung durch den erhöhten Stickstoffgehalt in Verbindung mit der langsameren Abkühlung erreicht werden kann. Weiters geht auch noch hervor, daß der Gehalt von Niob eine zusätzliche Erhöhung der 0,2 %-Dehngrenze mit sich bringt, wie dies beispielsweise bei Stahl Nr. 5 zu ersehen ist.
Stahl 0,2 %-Dehngrenze in Nr. A n a l y s e kp/mm2 von Stabstahl 20 mm C Si Mn Cr Ni N Nb 1050°/Wasser 1050°/Luft 1 0,034 0,45 0,96 18,65 9,24 0,15 29,2 29,7 2 0,026 0,47 0,90 21,10 9,03 0,25 36,6 39,8 3 0,025 0,46 1,00 20,97 9,19 0,35 40,9 45,0 4 0,023 0,55 0,96 23,50 10,82 0,35 42,3 46,9 5 0,023 0,53 1,96 24,25 10,97 0,36 0,10 53,9 56,3.
Claims (4)
1. Verfahren zur Wärmebehandlung von austenitischen, nichtrostenden,
mindestens 0,2 % Stickstoff enthttenden Stählen zur Erzielung einer hohen 0,2 %~Dehngrenze
und guten Kriechverhaltens bei Raumtemperatur, dadurch gekennzeichnet, daß diese
Stähle nach einer Lösungsglühung einer verlangsamten Abkühlung im Temperaturbereich
zwischen 700 und 3000 G mit einer Abkühlungsgeschwindigkeit unter 10000 C/min unterzogen
werden.
2. Verfahren zur Wärmebehandlung von Stahllegierungen nach Anspruch
1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stähle 19 bis 25 % Chrom und 0,20 bis 0,45 ffi
Stickstoff enthalten.
3. Verfahren zur Wärmebehandlung von Stahliegierungen nach Anspruch
1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Stahllegierungen noch zusätzlich mindestens
0,05 % Niob und darüber enthalten.
4. Verfahren zur Wärmebehandlung von Stahllegierungen nach Anspruch
1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stähle maximal 0,06 ffi Kohlenstoff, bis 2,0
% Silizium, bis 2,00 ffi Mangan, 22,00 bis 25,00 % Chrom, 9,00 bis 12,00 % Nickel,
0,30 bis 0,45 % Stickstoff, 0,05 bis 0,20 % Niob, Rest Eisen, enthalten.
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| AT1057567A AT276456B (de) | 1967-11-23 | 1967-11-23 | Verfahren zur Wärmebehandlung stickstofflegierter, austenitischer, nichtrostender Stähle zur Erzielung einer hohen 0,2%-Dehngrenze und guten Kriechverhaltens bei Raumtemperatur |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE1808256A1 true DE1808256A1 (de) | 1969-06-19 |
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ID=3623284
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|---|---|---|---|
| DE19681808256 Pending DE1808256A1 (de) | 1967-11-23 | 1968-11-11 | Verfahren zur Herstellung stickstofflegierter,austenitischer,nichtrostender Staehle mit hoher 0,2% Dehngrenze und gutem Kriechverhalten bei Raumtemperatur |
Country Status (3)
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| DE (1) | DE1808256A1 (de) |
| FR (1) | FR1594859A (de) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US11136638B2 (en) | 2016-05-27 | 2021-10-05 | The Swatch Group Research And Development Ltd | Method for heat treatment of austenitic steels and austenitic steels obtained thereby |
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Also Published As
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