DE1942131A1

DE1942131A1 - Metastable austenitic stainless steels with improved - hot machining properties

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Publication number: DE1942131A1
Application number: DE19691942131
Authority: DE
Inventors: Ludwigson Daavid Carl; Brickner Kenneth Gerard
Original assignee: United States Steel Corp
Current assignee: United States Steel Corp
Priority date: 1969-08-19
Filing date: 1969-08-19
Publication date: 1971-03-04

Abstract

Chrome-manganese-nickel alloys, inexpensive quality, with low nitrogen content which have not only a good forming characteristic, high tensile strength and good resistance to corrosion but also have good hot machining properties which reduces forming problems as well as cost. Typical high ductility (over 50% elongation) on a 50.8 mm sample: C 0.11 - 0.20% N 0.015 - 0.08% Cr 14.00 - 19.00% Mn 5.50 - 8.00% Ni 4.50 - 6.00% P 0.04% max. S 0.04% max. Si 1.00% max. Mo up to 0.50% balance Fe and accidental impurities and other elements in quantities such that they do not adversely affect the alloy properties.

Description

"Metastabilier, austentischer, rostfreier Stahl" Die Erfindung befasst sich mit metastabilem, austenitischem, rostfreiem Stahl. Bei der Herstellung rostfreier Stähle ist bekannt, dass gewisse Elementes beispielsweise Nickel, Mangan und Stickstoff, als sogenannte Austeinrförderer wirken, indem sie dazu dienen, die austenitische Hochtemperatur-Struktur zu erhalten9 wenn das Metall auf Raumtemperatur abgekillilt wird. "Metastable, austenitic, stainless steel" The invention is concerned metastable, austenitic, stainless steel. In the manufacture of stainless Steels are known that certain elements, e.g. nickel, manganese and nitrogen, act as so-called Austeinrförderer by serving to the austenitic Maintain high temperature structure9 when the metal has cooled to room temperature will.

Demzufolge werden Legierungselemente, wie Nickel und Mangan, bei der Herstellung austenitischer, rostfreier Stähle häufig in beträchtlichen Mengen zugesetzt. Auch Stickstoff kann, falls gewünscht, zu diesem Zweck zugesetzt warden, oder der zufällig in der Stahlschmelze im Laufe der Produktion auftretende Stickstoff, beispielsweise beim Schmelzen in Gegenwart von Luft, lässt sich vorteilhaft in dieser Hinsicht verwenden. Die USA-Patentschrift 3 149 965; die auf die Schaffung stabiler, austenitischer, rostfreier Stähle fttr die Bahrzeugventilher3tellung gerichtet ist, kann hier als Beispiel für einen Vorschlag zur Verwendung dieser austenitischen Stabilisierungselemente angeführt werden0 Wenn jedoch der Schmelzprozess nicht sorgfältig gesteuert wird, ist die Menge des sich in deren Stahl beim Schmelzen lösenden Stickstcffs grossen Schwankungen ausgesetzt, die von Restmengen im Bereich von etwa 0,06 %, wie sie in der oben genannten Patentschrift angeführt werden, oder von nooh geringeren Mengen bis zu sehr viel grösseren Mengen reichen, möglicherweise bis zu 092 % oder mehr für 14-15 %ige Chromstahlschmelzen bei 1.48200 (siehe beispielsweise H.A. Wriedt u.a., Trans. AIME, 1961, Vol. 221, seiten 532-535; abgedruokt teilweise in §'The Marking, Shaping and Treating of Steel", 8. Ausgabe, 1964, Seite 293, United States Steel Corporation) in Abhängigkeit von der jeweiligen benutzten Stahlherstellungsmethode und der Natur und Menge anderer Legierungselemente, wie Nickel und insbesondere Mangan, die ebenfalls auftreten.As a result, alloying elements such as nickel and manganese are used in the Production of austenitic stainless steels is often added in considerable quantities. If desired, nitrogen can also be added for this purpose, or the coincidentally nitrogen occurring in the steel melt during production, for example when melting in the presence of air, can be beneficial in this regard use. U.S. Patent 3,149,965; aimed at creating stable, austenitic, Stainless steels for the manufacture of vehicle valves can be used here as Example of a proposal for the use of these austenitic stabilizing elements 0 However, if the melting process is not carefully controlled, is the amount of nitrogen that dissolves in its steel when it melts Subjected to fluctuations by residual amounts in the range of about 0.06% as they in the above-mentioned patent specification, or in smaller quantities to much larger amounts, possibly up to 092% or more for 14-15% chrome steel melts at 1.48200 (see, for example, H.A. Wriedt et al., Trans. AIME, 1961, Vol. 221, pp. 532-535; partly printed in §'The Marking, Shaping and Treating of Steel, "8th Edition, 1964, p. 293, United States Steel Corporation) depending on the particular steelmaking method used and the nature and amount of other alloying elements such as nickel and in particular Manganese, which also occur.

Die Verwendung von Stickstoff in verhältnismässig grossen Mengen, beispielsweise maximal 0,25 Gewichtsprozent, in Chrom-Nickel-mangan-Stählen zur Erzeugung austenitischer Stähle, beispielsweise der AISI-Typen 201 und 202 ist natürlich bei der Stahlherstellung bekannt. Derartige "austenitihohen Stähle erfordern Jedoch für den allgemeinen Gebrauch, und in diesem Zusammenhang soll dieser Forderung -auch hier Rechnung getragen werden rostfreie Stähle die nicht wärmehärtbar sind und überwiegend austenitische sind wie gewerblich wärmebehandelte Stähle, Bei derartigen Stählen findet jedoch bei der Kaltverformung eine teilweise Umformung zu Martensit statt.The use of nitrogen in relatively large quantities, for example a maximum of 0.25 percent by weight, in chromium-nickel-manganese steels for Production of austenitic steels, for example AISI types 201 and 202, is natural known in steel production. However, such "austenitic high steels" require for general use, and in this context this requirement should also be used Stainless steels that are not heat-hardenable and predominantly are taken into account here Austenitic are like commercial heat treated steels, such However, steels are partially deformed to martensite during cold deformation instead of.

Es sind des weiteren andere rostfreie Stähle bekannt, die vollständig oder im wesentlichen vollständig austenitisch stabilsiert sind., und zwar nicht nur bei der Wärmebehandlung sondern auch während der Kaltverformung. Derartige stabile, austenitische, rostfreie Stähle finden beispielsweise für Endverbrauchszwecke Verwendung, bei denen eine vollständig unmagnetische (austenitische) Struktur erforderlich ist, und zwar selbst nach der Herstellung durch Kalverformung, wie dies beispielsweise für die Halterungsringe in elektrischen Generatoren der Fall ist. Diese letzteren Stähle sind beispielsweise in der deutschen Patentschrift 652 472 und den USA-Patentschriften 2 876 096 und 2 909 425 beschrieben. In derartigen Stählen sind die Mengen und Anteile der Ferritförderer, wie Chrom und der Austenitförderer, wie Kohlenstoff, Nickel, Mangan und Stickstoff, so gewählt, dass sie jede wesentliche Austenitumformung bei der Warmbearbeitung oder bei der Kaltbearbeitung wirkungsvoll ausschliessen. Other stainless steels are also known which are completely or are substantially completely stabilized austenitically., and indeed not only during heat treatment but also during cold forming. Such stable, Austenitic, stainless steels are used, for example, for end-use purposes, where a completely non-magnetic (austenitic) structure is required, even after manufacture by calving, such as this for example is the case for the retaining rings in electrical generators. These latter Steels are for example in the German patent specification 652 472 and the USA patents 2,876,096 and 2,909,425. In such steels the quantities and proportions are the ferrite conveyor, such as chromium and the austenite conveyor, such as carbon, nickel, Manganese and nitrogen, chosen in such a way that they contribute to any significant austenite transformation effectively exclude hot or cold working.

In gewissen Metallfertigungsindustrien, #ispielsweise der Automobil- und Haushaltsgeräteindustrien, besteht ein Bedarf an billigen, austenitischen, rostfreien Stählen mit guter Verformbarkeit (niedrige -Streckgrenz e und hohe Dehnung), hohe Reissfestigkeit und guten Korrosionswiderstand. Chrom-Mangan-Nickel-Stähle mit. ausreichendem Stiqketoff zur Sioherstellung der wärmebehaa'delten, austenitischen Struktur sind bisher als billige Ersatzmaterialien für teuere austenitische Ohrom-,Nickelstähle vorgeschlagen worden. Die schlechte Warmverarbeitbarkeit dieser Ersatzstähle heben jedoch die niedrigen Legierungskosten durch höhere Produktionskosten wieder auf. In certain metal manufacturing industries, # for example the automotive and home appliance industries, there is a need for inexpensive, austenitic, stainless Steels with good ductility (low yield strength and high elongation), high Tear strength and good corrosion resistance. Chromium-manganese-nickel steels with. Sufficient Stiqketoff for the production of the heat-treated, austenitic Structure have been used as cheap substitute materials for expensive austenitic ear and nickel steels has been proposed. The poor hot workability of these substitute steels raise however, the low alloy costs are backed up by higher production costs.

Die Aufgabe der Erfindung besteht deshalb darin, billige, austenitische, rostfreie Chrom-Mangan-ickel-Stähle mit gesteuertem,geringem Stickstoffgehalt zu schaffen, die nicht nur eine gute Verformbarkeit und Zugfestigkeit in Verbindung mit einem guten Korrosionswiderstand besitzen, sondern auch eine verbesserte Warmverformbarkeit aufweisen und damit weniger Schwierigkeiten verursachen oder eine weniger kostspielige Produktion ermöglichen.The object of the invention is therefore to provide cheap, austenitic, stainless chromium-manganese-nickel steels with controlled, low nitrogen content create that not only have good deformability and tensile strength in connection with good corrosion resistance, but also have improved hot formability and thus cause fewer difficulties or a less costly one Enable production.

Diese Aufgabe wird nun erfindungsgemäss durch Stähle gelöst, die der folgenden breiten, mittleren und bevorzugten Zusammensetzung entsprechen : Zusammensetzung, Gewichtsprozent Element Weiter Bereich Mittlerer Bereich Bevorzugter Bereich Kohlenstoff 0,11 bis 0,20 0,12 bis 0,17 0,14 bis 0,17 Stickstoff 0,015 bis 0t08 0,015 bis 0,06 -0,015 bis 0,04 Chrom 14 bis 19 ;14 bis 17 14 bis 15,25 Mangan 5,5 bis 8 5,5 bis 8 5,5 bis 6,5 Nickel 4,5 bis 6 4,5 bis 6 4,5 bis 5,25 Phosphor 0,4 max. 0,04 max. 0,03 max.This object is now achieved according to the invention by steels that the the following broad, medium and preferred composition: composition, Weight Percent Element Wide Range Middle Range Preferred Range Carbon 0.11 to 0.20 0.12 to 0.17 0.14 to 0.17 nitrogen 0.015 to 0t08 0.015 to 0.06 -0.015 to 0.04 chromium 14 to 19; 14 to 17 14 to 15.25 manganese 5.5 to 8 5.5 to 8 5.5 to 6.5 Nickel 4.5 to 6 4.5 to 6 4.5 to 5.25 Phosphorus 0.4 max.0.04 max. 0.03 max.

Schwefel 0,04 max. 0,04 max. 0,03 max.Sulfur 0.04 max. 0.04 max. 0.03 max.

Silicium 1,0 max. 1,0 max. 0,35 bis 0,60 Molybdän bis zu 0, 50 bis zu 0,50 0,25 bis 0, 50 Rest im wesentlichen Eisen und unbedeutende Verunreinigungen, die die Eigenschaften nicht nachteilig beeinflussen, beispielsweise Kobalt in Mengen von beispielsweise bis etwa 0,10 %.Silicon 1.0 max. 1.0 max. 0.35 to 0.60 molybdenum up to 0.50 to to 0.50 0.25 to 0.50 remainder essentially iron and insignificant impurities, which do not adversely affect the properties, for example cobalt in quantities for example up to about 0.10%.

In den weiten Zusammensetzungsbereich ist Stickstoff nur auf der tiefen Seite seines Bereiches vorhanden, wenn Kohlenstoff unter etwa 0,14 % auftritt, sowie auf der hohen Seite seines Bereiches mit entsprechend hohem Kohlen stoffgehalt, wenn der Chromanteil über etwa 17 % liegt Im mittleren Zusammensetzungsbereich ist der Stickstoffanteil auf maximal etwa 0£04 % begrenzt, wenn der Eohlenstoffanteil unter etwa 0,14 % liegt.In the wide composition range, nitrogen is only on the deep Side of its range present when carbon occurs below about 0.14%, as well on the high side of its range with a correspondingly high carbon content, when the chromium content is above about 17% is in the middle composition range the nitrogen content limited to a maximum of about 0 £ 04% if the carbon content is below about 0.14%.

Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes werden anhand der Zeichnungen nachfolgend beschrieben. In den Zeichnungen zeigen: Fig. 1 bis 6 graphische Darstellungen der gewünschten Beziehung zwischen dem Kohlenstoff" und dem Stiokstof-fgehalt und bestimmter physikalischer Eigenschaften bei verschiedenen Ausführungsformen des Erfindungsgegenstandes.Embodiments of the subject matter of the invention are based on Drawings described below. In the drawings: FIGS. 1 to 6 show graphically Representations of the desired relationship between the carbon "and the nitrogen content and certain physical properties in various embodiments of the subject matter of the invention.

Es wurde gefunden, dass sich mit einem geringeren Chrom-und einem geringeren Stickstoffgehalt, als sie in den üblichen Chrom-Mangan-Nickel-Stickstoff-Stählen,wie der AISI-Type 201,verwendet werden, zusammen mit einem relativ hohen Kohlenstoffgehalt austenitische Stähle erhalten lassen, deren Warmverfcrmbarkeitseigensohaften im Temperaturbereich zwischen 1093 und 1260°C denjenigen der AlSI-Type 201 wesentlich Überlegen sind. Ferner weisen diese Stähle eine ausgezeichnete Duktilität (Dehnung) auf in Verbindung mit wünschenswert niedriger Streckgrenze und hoher Zugfestigkeit sowie einem guten Korrosionswiderstand, , wenn man diese Eigenschaften mit den der bekannten austenitischen, rostfreien Stähle vergleicht.It was found to deal with a lower level of chrome and one lower nitrogen content than in the usual chromium-manganese-nickel-nitrogen steels, such as the AISI-Type 201, together with a relatively high carbon content Austenitic steels can be obtained, their hot workability properties in Temperature range between 1093 and 1260 ° C that of the AlSI type 201 is essential Are superior. These steels also have excellent ductility (elongation) combined with desirably low yield strength and high tensile strength as well as good corrosion resistance, if these properties are compared with those of the compares known austenitic, stainless steels.

Die erfindungsgemässen Stähle unterscheiden sich von der AlSI-Type 201 ferner darin, dass sie. eng begrenzte Kohlenstoff- und Stickstoffgehaltsbereiche aufweisen, So enthalten dort, wo die AISI-Norm für die Type 20t maximal 0,15 ß c und maximal 0,25 % N erfordert, die neuen Stähle1 gemäss dem weitesten Bereich, 0,11 bis 0,20 % C und 0,015 bis 0,08 % N. Die gewichtige Wirkung dieser Bereichsgrenzen ist in der Zeichnung gezeigt In diesem Zusammenhang wird.The steels according to the invention differ from the AlSI type 201 further in that they. narrowly limited carbon and nitrogen content ranges So, where the AISI standard for type 20t contains a maximum of 0.15 ß c and requires a maximum of 0.25% N, the new steels1 according to the widest range, 0.11 to 0.20% C and 0.015 to 0.08% N. The weighty effect of these range limits is shown in the drawing In this context will.

beispielsweise auf Fig..2 verwiesen, woraus die hervorstechende Wirkung des Kohlenstoffgehalts in den genannten niedriglegierten N-Stählen auf die Warmverarbeitbarkeit oder verformbarkeit ersichtlich ist0 Während in Stählen mit 0,11 bis 0,15 % N (innerhalb der Norm für Type 201) keine oder nur eine geringe derartige Wirkung auftritt, nimmt die Warmverarbeitbarkeit der niedriglegierten N-Stähle (unter 0,08 % N) rasch zu, beginnend bei etwa' 0,08 % C und ansteigend auf ashr hohe Werte, wenn der Kohlenstoffgehalt auf etwa 0,17 % wächst. Wie ebenfalls aus Fig. 2 hervorgeht, hat der Kohlenstoffgehalt eine etwas geringere Wirkung auf die Warmverarbeitbarkeit in Stählen, die 0,07 bis 0,09 % m enthalten, d.h. wenn sich der Stickstoffgehalt am oberen Ende des beanspruchten Bereiches, d.h. zwischen 0,015 und 0,08 %, befindet, sollte der Kohlenstoffgehalt ebenfalls am oberen Ende seines Bereiches liegen während die Stahltype 201 maximal 0,25 % N enthält, wird, wia aus Fig. q ersichtlich ist, bei Stickstoffgehalten von über etwa 0,08 .nur eine kleine Änderung der gleichmässig geringen Warmbearbeitbarkeit beobachtet; unter diesem Stickstoffgehalt jedoch nimmt die Warmbearbeitbarkeit rasch zu.For example, refer to Fig..2, from which the salient effect the carbon content in the mentioned low-alloy N-steels on the hot workability or deformability is evident0 While in steels with 0.11 to 0.15% N (within of the standard for Type 201) no or only a slight such effect occurs the hot workability of the low-alloy N-steels (below 0.08% N) increases rapidly, starting at about 0.08% C and increasing to ashr high values as the carbon content grows to about 0.17%. As can also be seen from Fig. 2, the carbon content has a slightly smaller effect on hot workability in steels that range from 0.07 to 0.09% m contain, i.e. if the nitrogen content is at the upper end of the claimed Range, i.e. between 0.015 and 0.08%, the carbon content should likewise at the upper end of its range, while the steel type 201 are at a maximum Contains 0.25% N, as can be seen from FIG. Q, at nitrogen contents of over about 0.08, only a small change in the uniformly low hot workability observed; however, below this nitrogen level, hot workability decreases rapidly to.

Zur Verdeutlichung der neuartigen Stähle und der Forderung, die verschiedenen Legierungsbestandteile in den oben genanntsa diesbezüglichen Grenzen zu halten, wurden die folgenden Stähle durch elektrische Induktionsschmelzung in Gegenwart von Luft hergestellt und den verschiedenen, unten beschriebene Testverfahren unterworfen.To clarify the new steels and the requirement that the various To keep alloy components within the limits mentioned above, the following steels were made by electrical induction melting in the presence from Air and subjected to the various test procedures described below.

TABELLE I Stahl C Mn P S Si Ni Cr Mo N A 0,11 0,64 0,006 0,009 0,36 7,00 16,66 + 0,026 B 0,11 6,80 0,007 0,009 0,46 4,80 16,80 + 0,15 C 0,14 6,00 0,020 0,005 0,50 5,04 14,08 + 0,073 D 0,14 6,10 0,017 0,009 0,52 5,06 15,00 + 0,0.78 E 0,14 6,10 0,016 0,016 0,58 5,02 14,1 + 0,017 F 0,15 5,93 0,015 0,016 0,58 5,01 15,1 + 0,018 G 0,14 6,17 0,16 0,018 0,56 5,04 14,1 + 0,078 H 0,13 6,03 0,017 0,017 0,52 5,05 15,1 + 0,077 I 0,11 5,95 0,015 0,012 0,44 5,09 14,6 0,50 0,018 + Rest Die Stähle A und B liegen ausserhalb der Erfindung; der Stahl, A ist die Type 201, für die die AINSI-Norm einen Nickelgehalt von 6 bis 8 % vorschreibt. Stähle der oben angeführten Zusammensetzungen wurden als Stab- und Blechprodukt bei Temperaturen von 1204 bis 1371°C der Warmbearbeitung unterworfen, worauf in einigen Fällen ein Kaltwalzen stattfand. TABLE I Steel C Mn P S Si Ni Cr Mo N A 0.11 0.64 0.006 0.009 0.36 7.00 16.66 + 0.026 B 0.11 6.80 0.007 0.009 0.46 4.80 16.80 + 0.15 C 0.14 6.00 0.020 0.005 0.50 5.04 14.08 + 0.073 D 0.14 6.10 0.017 0.009 0.52 5.06 15.00 + 0.0.78 E. 0.14 6.10 0.016 0.016 0.58 5.02 14.1 + 0.017 F 0.15 5.93 0.015 0.016 0.58 5.01 15.1 + 0.018 G 0.14 6.17 0.16 0.018 0.56 5.04 14.1 + 0.078 H 0.13 6.03 0.017 0.017 0.52 5.05 15.1 + 0.077 I 0.11 5.95 0.015 0.012 0.44 5.09 14.6 0.50 0.018 + rest The steels A and B are outside the scope of the invention; the steel, A is type 201, for the the AINSI standard prescribes a nickel content of 6 to 8%. Steels of the above Compositions were produced as rod and sheet products at temperatures from 1204 to Subjected to hot working at 1371 ° C, followed by cold rolling in some cases took place.

An bestimmten Stählen wurden Heissdrill.Versuche durchgeführt, deren Ergebnisse in der folgenden Tabelle II wieder gegeben sind. Durch Heissdrillversuche wurden die Warmbearbeitungseigenschaften der Metalle bestimmt. Die Versuchsvorrichtung bestand im wesentlichen aus einem Ofen, mit dem eine Probe (1,59 cm Durchmesser und etwa 30,5 cm lang) auf die gewünschte Temperatur erwärmt und auf dieser Temperatur gehalten werden konnte, einem Motor zum Drehen der Probe, Spannfutter zum ergreifen der Probe sowie einem Zähler zur Ermittlung der Anzahl der Drillungen. Bei der Durchführung des Versuches wurde das eine Ende der Probe an dem Antriebsende des Motors befestigt, während das entgegengesetzte Ende gegen Drehung gesichert war. Eine Reihe verschiedener Versuchstemperaturen wurde verwendet und der Versuch wurde solange weitergeführt, bis die Proben brachen. Die Zahl der Drillungen oder Verdrehungen, die-erforderlich war, um ein Brechen oder Reissen der Probe herbeizuführen, ist ein verlässliohes Anzeichen für die Warmbearbeitbarkeit oder -verformbarkeit des Stahls bei der Jeweiligen Temperatur.Hot drill tests were carried out on certain steels Results are given in Table II below. Through hot drill tests the hot working properties of the metals were determined. The experimental device consisted essentially of an oven with which a sample (1.59 cm in diameter and about 30.5 cm long) heated to the desired temperature and at this temperature could be held, a motor to rotate the specimen, a chuck to grasp the sample and a counter to determine the number of twists. During execution of One end of the specimen was attached to the drive end of the motor, while the opposite end was secured against rotation. A number of different Test temperatures were used and the test was continued as long as until the samples broke. The number of twists or twists that-required was used to break or tear the specimen is a reliable one Indication of the hot workability or ductility of the steel in the respective Temperature.

Die Ergebnisse der Warmdrillversuche an bestimmten Stählen der Tabelle I sind in der folgenden Tabelle II wiedergegeben: TABELLE II Anzahl der Verdrillungen bis zum Bruoh bei der angezeigten Temperatur Stahl 1093°C 11490C 12040C 12600C A 24 28 22,32+ 41 B 15,18+ 23 21,29+ 26 C 33 29,47+ 40 34,40+ D 35 31,34+ 40 46 1 34 44 57,44+ 49,54+ + zwei Versuchte Diese Werte verdeutliohen die ausserordentliche Verbesserung der Warmbearbeitbarkeit bei dem erfindungsgemässen Stahl. Es wird darauf hingewiesen, dass der Stahl A eine AINSI-Type 301 und der Stahl B eine AISI-Type 201 sind.The results of the hot drilling tests on certain steels in the table I are given in the following Table II: TABLE II Number of Twists up to the Bruoh at the indicated temperature steel 1093 ° C 11490C 12040C 12600C A 24 28 22.32+ 41 B 15.18+ 23 21.29+ 26 C 33 29.47+ 40 34.40+ D 35 31.34+ 40 46 1 34 44 57.44+ 49.54+ + two attempted These values illustrate the extraordinary Improvement of the hot workability in the steel according to the invention. It will care pointed out that steel A is an AINSI type 301 and steel B is an AISI type 201 are.

Die Ergebnisse der Längsspannungsversuche an bestimmten Stählen der Tabelle I bei Raumtemperatur sind in der folgenden Tabelle III aufgeführt: TABE#LE II Längsspannungseigenschaften bei Raumtemperatur Stahl Streckgrenze Zu#estigkeit Dehnung innerhalb (0,2 % Dehnung) kp/mm² 5,08 cm kp/mm² % E 26,3 108,2 51,2 F 27,4 101,4 51,2 G 33,1 96,9 67s5 H 33,6 94,2 71,5 I 27,9 93,0 62,7 Es ist festzustellen, dass die erfindungsgemässen Stähle innerhalb 5,08 cm Dehnungen von 50 % und darüber aufweisen.The results of the longitudinal stress tests on certain steels of the Table I at room temperature are listed in the following Table III: TABE # LE II Longitudinal tension properties at room temperature Steel yield point strength Elongation within (0.2% elongation) kp / mm² 5.08 cm kp / mm²% E 26.3 108.2 51.2 F 27.4 101.4 51.2 G 33.1 96.9 67s5 H 33.6 94.2 71.5 I 27.9 93.0 62.7 It can be determined that the steels according to the invention have elongations of 50% and above within 5.08 cm exhibit.

Dies ist eine wesentlich stärkere Dehnung als die 20 bis 25 % des AISI-Types 430-Stahls, der häufig für häus-liche Anwendungszwecke und Anwendungsfällen benutzt wird.This is a much greater stretch than the 20-25% of the stretch AISI type 430 steel, which is often used for domestic purposes and applications is used.

Die Tabelle IV gibt gewisse Vergleichswerte, bezogen auf den Stahl I der,hier beschriebenen Art und die AISI-Stahltypen 430, 304 und 316 der folgenden Zusammensetzung: AISI-Typen O Mn P 5 ~ Si Ou Ni Or Mo N 430(1) 0,063 0,61 0,015 0,015 0,56 - 0,21 17,0 0,06 0,05 430(2) 0,09 0,43 0,03 0,005 0,38 0,053 0,027 18,0 0,04 0,049 304 0,05 1,52 0,025 0,014 0,43 0,25 9,55 18,6 0,03 0,03 316 0,04 1,49 0,019 0,015 0,56 0,08 13,0 18,1 2,78 0,03 201 0,11 7,5 0,03 0,01 0,54 - 4,45 16,31 - 0,17 TABELLE IV Korrosionswiderstand Korosionsmittel : 10 %ige Salpetersäure, 32,2°C, 24 Std.Table IV gives certain comparative values based on the steel I of the type described here and the AISI steel types 430, 304 and 316 of the following Composition: AISI types O Mn P 5 ~ Si Ou Ni Or Mo N 430 (1) 0.063 0.61 0.015 0.015 0.56 - 0.21 17.0 0.06 0.05 430 (2) 0.09 0.43 0.03 0.005 0.38 0.053 0.027 18.0 0.04 0.049 304 0.05 1.52 0.025 0.014 0.43 0.25 9.55 18.6 0.03 0.03 316 0.04 1.49 0.019 0.015 0.56 0.08 13.0 18.1 2.78 0.03 201 0.11 7.5 0.03 0.01 0.54 - 4.45 16.31 - 0.17 TABLE IV Corrosion Resistance Corrosion Agents: 10% Nitric acid, 32.2 ° C, 24 hours

Gewichtsverlust mg/dm² Tag Stahl I 1,8 AISI-Type 430 (1) 3,7 Korrosionsmittel: Auspuffkondensat, 82°C, 1000 Std. Weight loss mg / dm² day Steel I 1.8 AISI-Type 430 (1) 3.7 Corrosion agent: Exhaust condensate, 82 ° C, 1000 hours

Maximale Frasstiefe mm Stahl I 0,18 AISI-Type 430(2) 0,43 AISI-Type 304 0,40 AISI-Type 316 0,10 Aus dem obigen ergibt sich, dass der Stahl I, der demErfindungsvorschlag entspricht, in 10 %iger Salpetersäure einen besseren Korrosionswiderstand aufweist als die AISI-Type 430. Sein Korrosionswiderstand übersteigt auch den der AISI-Typen 304 und 430 in Auspuffkondensat und entspricht annähernd dem Korrosionswiderstand der sehr viel teueren AISI-Typen 316 in Bezug auf das letztere Korrosionsmedium. Maximum milling depth mm Steel I 0.18 AISI type 430 (2) 0.43 AISI type 304 0.40 AISI-Type 316 0.10 From the above it follows that the steel I, which is the proposed invention corresponds to, has a better corrosion resistance in 10% nitric acid than the AISI type 430. Its corrosion resistance also exceeds that of the AISI types 304 and 430 in exhaust condensate and corresponds approximately to the corrosion resistance the much more expensive AISI types 316 in relation to the latter corrosion medium.

ES wird nun im einzelnen auf die Zeichnung Bezug genommen.Reference is now made in detail to the drawing.

Fig. t ist. eine graphische Darstellung, die die Wirkung des Sickstoffgehalts bei verschiedenen Kohlenstoffgehalten auf die Warmverfcrmbarkeit von Chrom-Mangan-Nickel-Stickstoff-Stählen wiedergibt. Fig. 1 zeigt die starke und wünschenswerte Wirkung die bei der Erhöhung der Warmverformbarknit von dem Stickstoffgehalt ausgeht, wenn er auf niedrigen Spiegeln gehalten wird, d.h. unter 0,08 und vorzugsweise unter 0,06 oder 0,04 %, insbesondere in Stählen mit höherem KohlenstoYfgehalt, d.h. Stähle deren Kohlenstoffgehalt 0,14 bis 0,17 % beträgt.Fig. T is. a graph showing the effect of nitrogen content with different carbon contents on the hot workability of chromium-manganese-nickel-nitrogen steels reproduces. Fig. 1 shows the strong and desirable effect of increasing it the deformability assumes the nitrogen content when it is at low levels is kept, i.e. below 0.08 and preferably below 0.06 or 0.04%, especially in steels with a higher carbon content, i.e. steels with their carbon content Is 0.14 to 0.17%.

Fig. 2 ist ein Schaubild, das die Wirkung des Kohlenstoffgehalts bei verschiedenen Stickstoffgehalten auf die Warmverformbarkeit oder -verarbeitbarkeit von Chrom-Mangan-Nickel-Stickstoff-Stählen aufzeigt. Wie auch schon Fig. 1, so verdeutlicht Fig. 2 die Abhängigkeit von Kohlenstoff und die Wirkung dieser Elemente auf die Warmverarbeitbarkeit von Chrom-Mangan-Nickel-Stickstoff-Stählen. Dieses Schaubild verdeutlicht in klarer Weise das Bestreben, den Stickstoffgehalt unter etwa 0,08 %, vorzugsweise unter 0,04 %, zu halten sowie die Notwendigkeit, einen verhältnismässig hohen Kohlenstoffgehalt, d.h über 0,11 % und vorzugsweise über 0,14 r, aufrechtzuerhalten. Die Kombination von hohem Kohlen'.Fig. 2 is a graph showing the effect of carbon content on different nitrogen contents on the hot formability or processability of chromium-manganese-nickel-nitrogen steels. As already illustrated in FIG. 1 Fig. 2 shows the dependence on carbon and the effect of these elements on the Hot workability of chrome-manganese-nickel-nitrogen steels. This graph clearly illustrates the effort to keep the nitrogen content below about 0.08 %, preferably below 0.04%, as well as the need to keep a proportionate high carbon content, i.e. above 0.11% and preferably above 0.14 r. The combination of high coals'.

stoffgehalt im Bereich zwischen 0,11 bis 0,20 %, vorzugsweise zwischen 0,14 bis 0,17 %, in Verbindung mit einem niedrigen Stickstoffgehalt, d.h. einem Gehalt zwischen 0,015 bis 0,08 und vorzugsweise 0#15 und. 0,04 % ergibt sich eindeutig aus Fig. 2.substance content in the range between 0.11 to 0.20%, preferably between 0.14 to 0.17%, in conjunction with a low nitrogen content, i.e. a Content between 0.015 to 0.08 and preferably 0 # 15 and. 0.04% results clearly from Fig. 2.

Fig. 3 ist eine graphische Darstellung, die die Wirkung des Kohlenstoffgehalts auf dieStreckgrenze und die Zugspannung sowie die prozentuale Dehnung im niedrigen Stickstoffgehaltbereich, d.h. zwischen 0*03 bis 0t04 % Stickstoff, 17 % Ohrom für Chrom-Mangan-Nickel-Stickstoff enthaltende Stähle zeigt. Wie aus Fig.- 3 ersichtlich ist, hat der Kohlenstoffgehalt eine verhältnismässig geringe Wirkung auf die Streckgrenze oder Zugfestigkeit in den hier besprochenen Ohrom-Mangan-Nickel-Stickstoff-Stählen, es werden Jedoch wenigstens etwa 0,11 und vorzugsweise wenigstens 0,12 bis 0,14 % Kohlenstoff benötigt, um die höchste Dehnung zu erhalten.-Fig. 4 zeigt eine graphische Darstellung der Wirkung des Chroms auf die Warmverarbeitbarkeit von Chrom-Mangan-Nickel- Stickstoff-Stählen. Wie aus Fig. 4 ersichtlich ist, hat Ohrom im Bereich von etwa 14 bis etwa 17 % im wesentlichen keine Wirkung auf die Warmverarbeitbarkeit der hier in Rede stehenden Chrom-Mangan-Nickel-Stickstoff-Stähle.Figure 3 is a graph showing the effect of carbon content on the yield point and the tensile stress as well as the percentage elongation in the low Nitrogen content range, i.e. between 0 * 03 to 0t04% nitrogen, 17% aurom for Shows steels containing chromium-manganese-nickel-nitrogen. As can be seen from Fig. 3 is, the carbon content has a relatively small effect on the yield point or tensile strength in the Ohrom manganese nickel nitrogen steels discussed here, however, it will be at least about 0.11, and preferably at least 0.12 to 0.14 % Carbon needed to get the highest elongation .-- Fig. 4 shows a graph Illustration of the effect of chromium on the hot workability of chromium-manganese-nickel Nitrogen steels. As can be seen from Fig. 4, the earoma ranges from about 14 to about 17% im essentially no effect on the hot workability of those in question Chromium-manganese-nickel-nitrogen steels.

Fig. 5 ist eine graphische Darstellung, die die Wirkung des Chromgehalts und des Stickstoffgehalts auf die Streckgrenze und die Zugspannung sowie die prozentuale Dehnung von Cnrom-Mangan-Nickel-Stickstoff-Stählen zeigt. Aus Fig. 5 ist ersichtlich, dass die Streckgrenze dieser Stähle durch steigenden Chromgehalt im Bereioh von 14 bis 19 % nicht wesentlich beeinflusst wird, dass Jedoch die maximale Zugfestigkeit mit steigendem Chromgehalt in diesem Bereich abnimmt, Ausserdem verdeutlicht Fig. 5, dass die Dehnung mit steigendem Chromgehalt ansteigt, wenn der Stickstoffgehalt in dem gewünschten niedrigen Bereich, doho zwischen etwa 0,02 bis etwa 0,03 %, gehalten wird.Figure 5 is a graph showing the effect of chromium content and the nitrogen content on the yield strength and the tensile stress as well as the percentage Shows elongation of chromium-manganese-nickel-nitrogen steels. From Fig. 5 it can be seen that the yield strength of these steels is in the range of 14 to 19% is not significantly affected, but that the maximum tensile strength decreases with increasing chromium content in this area, Fig. 5 that the elongation increases with increasing chromium content, if the nitrogen content in the desired low range, doho between about 0.02 to about 0.03% will.

Fig06 ist eine graphische Darstellung, die die Wirkung der Warmverarbeitungstemperatur auf die Warmverarb eitbarkeit von Chrom-Mangan-Nickel-Stickstoff-Stählen zeigt. Wie aus Fig. 6 ersichtlich ist, haben die erfindungsgemässen Stähle verhältnismässig hohe Kohlenstoffgehalte in Verbindung mit verhältnismässig niedrigen Stckstoffgehalten. So enthält beispielsweise der Stahl 9 0,17 % Kohlenstoff und 0,035 % Stickstoff, während der Stahl 28 0,11 % Kohlenstoff und 0,018 ffi Stickstoff enthält, wobei diese beidenStähle eine ausgezeichnete und überlegene Warmverarbeitbarkeit in dem ganzen Warmverarbeitungstemperaturbereioh und-insbesondere an dem Ende des Bereiches aufweisen, an dem sich die hohen Temperaturen befinden, Die Stähle 3, 4, 7 und 8 liegen aufgrund ihres höheren Stickstoffgehaltes ausserhalb der Erfindung. Wie aus Fig. 6 ersichtlich ist, sind ihre Warmverarbeitungseigenschaften schlechter als die der Stähle mit geringerem Stickstoffgehalt.Fig06 is a graph showing the effect of hot working temperature shows the hot workability of chromium-manganese-nickel-nitrogen steels. As can be seen from FIG. 6, the steels according to the invention have a relatively large number high carbon contents in connection with relatively low solids contents. For example, steel 9 contains 0.17% carbon and 0.035% nitrogen, while steel 28 contains 0.11% carbon and 0.018% nitrogen, where these two steels have excellent and superior hot workability in that whole hot processing temperature range and especially at the end of the range at which the high temperatures are located, steels 3, 4, 7 and 8 are outside the scope of the invention due to their higher nitrogen content. How out 6, its hot working properties are inferior to that of steels with a lower nitrogen content.

Claims

PATENT CLAIMS

1. Metastable, austenitic, stainless steel with improved Hot workability and toughness, characterized in that the elongation of the Steel is over 50% within a distance of 5 cm and that the steel is following Composition in percent by weight: carbon 0.11 to 0.120 nitrogen 0.015 to 0.08 chromium 14 to 19 manganese 5.5 to 8 nickel 4.5 to 6 phosphorus 0.04 maximum Sulfur 0.04 maximum silicon 1.0 maximum molybdenum up to 0.50, the remainder consisting of iron, insignificant impurities and other elements in amounts that the Properties not adversely affected.

2. Metastable, austenitic, stainless steel according to claim 1, characterized in that the percentage ranges of the contents of carbon1 nitrogen, Chromium and manganese are: carbon 0.12 to 0.17 nitrogen 0.015 to 0t06 chromium 14 to 17 Manganese 5.5 to 8.

3. Metastable, austenitic, stainless steel according to claim 1, characterized in that the percentage ranges of the contents of the elements mentioned the following are carbon 0.14 to nitrogen 0.015 to 0.04 chromium t4 to 15.25 Manganese 5.5 to 6.5 Niokel 4.5 to 5.25 Phosphorus maximum 0.03 Sulfur maximum 0.03 silicon 0.35 to 0.60 molybdenum 0.25 to 0.50.

L e r s e i t e