DE2025359A1

DE2025359A1 - Semi-tables made of stainless steels

Info

Publication number: DE2025359A1
Application number: DE19702025359
Authority: DE
Inventors: Andre; Tricot. Roland; Lefevre Jean; Albertville Savoie Gueussier (Frankreich)
Original assignee: Fa. Ugine Kuhlmann, Paris
Priority date: 1969-06-03
Filing date: 1970-05-23
Publication date: 1971-02-11
Also published as: SE417442B; DE2025359B2; NL169199B; ZA703698B; BE750778A; CA932182A; LU61035A1; JPS505974B1; DE2064976A1; FR2045584A1; GB1306415A; NL169199C; CH525961A; AT321341B; CS196439B2; NL7007964A

Description

PATENTANWALT DR. HANS-GUNTHER EGGERT, DIPLOMCHEMIKEkPATENT ADVERTISER DR. HANS-GUNTHER EGGERT, DIPLOMCHEMIKEk

5 KDLN-LINDENTHAL PETER-KINTGEN-STRASSE 25 KDLN-LINDENTHAL PETER-KINTGEN-STRASSE 2

Köln, den 8. Mai Ax/Eg/pz/lo4Cologne, May 8th Ax / Eg / pz / lo4

Ugine Kuhlmann, Io rue du General Foy, Paris 8e/FrankreiohUgine Kuhlmann, Io rue du General Foy, Paris 8e / France

Semiferritische nichtrostende StähleSemi-ferritic stainless steels

Die Erfindung betrifft neue semiferritische nicht rostende Stähle und ein Verfahren zur Wärmebehandlung dieser Stähle.The invention relates to new semi-ferritic stainless steels and a method for heat treatment of these steels.

Die bekannten semiferritischen nicht rostenden Stähle, die im Wesentlichen 16 - 18 % Chrom enthalten, haben die folgenden Zusammensetzungen (in Gew.-^):The known semi-ferrous stainless steels, which essentially contain 16-18% chromium, have the following compositions (in wt .- ^):

APNOR-NormAPNOR standard max.Max. Z 8 C 17Z 8 C 17 Z '8 CD 17Z '8 CD 17 Z Io CP 17Z Io CP 17 CC. max.Max. ^; 0,1^; 0.1 <o,l<o, l ^o,12^ o, 12 Mn,Mn, max.Max. l,ol, o l,ol, o 1,51.5 SiSi max.Max. l,ol, o l,ol, o l,ol, o PP. o,o4o, o4 o,o4o, o4 o,o6o, o6 SS. o,o3o, o3 o,o3o, o3 ^ o, 15^ o, 15 NiNi *f 0,5* f 0.5 ^ o,5^ o, 5 ^ °*5^ ° * 5 CrCr 16-1816-18 16-1816-18 16-1816-18 MoMon o,9/l,3o, 9 / l, 3

Diese Legierungen sind durch eine Mischstruktur aus 6 Ferrit + f -Austenit ia Temperaturbereich gekennzeichnet, der gewöhnlich für ihre Warmverformung (aehmieden, Walzen) angewandt wird. In diesem Temperaturbereich, der ungefähr zwischen l;5oo° C (Temperatur Ap-) und 85o° C (Temperatur A, )These alloys are characterized by a mixed structure of 6 ferrite + f- austenite ia temperature range, which is usually used for their hot deformation (aehmieden, rolling). In this temperature range, which is approximately between 1,500 ° C (temperature Ap-) and 85o ° C (temperature A,)

009837/1329009837/1329

liegt, durchläuft der Austenitanteil ein Maximum bei einer Temperatur in der Nähe von lloo⁰ C. Erbeträgt gewöhnlich Io - 4o %, Durch schnelle Abkühlung geht dieser Austenit in Martensit über.. Durch Anlassen bei einer Temperatur unterhalb von A, ist es möglich, den so gebildeten Martensit zu zersetzen und ein aus Ferrit und Carbiden bestehendes homogenes Gefüge gemäß dem folgenden Schema zu erhalten:is, the austenite content passes through a maximum at a temperature in the vicinity of lloo ⁰ C. It is usually Io - 40 %. This austenite turns into martensite through rapid cooling to decompose martensite formed in this way and to obtain a homogeneous structure consisting of ferrite and carbides according to the following scheme:

Warmgefüge: & -Ferrit + If-AustenitHot microstructure: & ferrite + If-austenite

Struktur nach Kühlung: S-Ferrit + M -Martensit Gefüge nach dem Anlassen: ^-Ferrit + <?c -Ferrit + C-CarbideStructure after cooling: S ferrite + M martensite Structure after tempering: ^ ferrite + <? C ferrite + C carbide

Das letztgenannte Gefüge entspricht den klassischen Gebrauchsbedingungen dieser Werkstoffe in Form von Stabmaterial, Blech oder Draht.The latter structure corresponds to the classic conditions of use these materials in the form of rod material, sheet metal or wire.

Schnelles Abkühlen des Warmgefüges eines semiferritischen Stahls· (dies ist insbesondere der Fall bei einer Schweisszone) hat einerseits ein Kornwachstum des S -Ferrits und andererseits die Umwandlung des gebildeten Austenits in Martensit zur Folge. Das Vorhandensein dieser Umwandlung ist zu einem großen Teil für die Sprödigkeit von Schweissungen verantwortlich, da sie eine spröde martensitische Phase an den Korngrenzen des ferritiscftien Gefüges hinter-» läßt.Rapid cooling of the hot structure of a semi-ferritic steel (this is especially the case with a welding zone) has on the one hand a grain growth of the S-ferrite and on the other hand the transformation of the formed austenite into Martensite result. The presence of this transformation is largely responsible for the brittleness of welds, as they are brittle, martensitic Phase at the grain boundaries of the ferritic structure behind- » leaves.

Die einzige wirtschaftliche Lösung, die zur Verbesserung der Schweissbarkeit von halbferritischen Stählen vorgeschlagen wurde, besteht darin, ein vollständig ferritisches Gefüge anzustreben. Der Zusatz von Titan (Werkstoff Nr. 45I0 : C ^-0,Io $>, Si ^ 1 %_t Mn < 1 %, Cr 17 %_t Ti # >- 7 C $ oder Niob (Werkstoff Nr. 4511: C ^r o,lo ^, 1,5 %, Mn^lJi, Cr 17,5 % Nb % ~^ 12 C %) wirdThe only economical solution that has been proposed to improve the weldability of semi-ferritic steels is to aim for a completely ferritic structure. The addition of titanium (material no. 45I0: C ^ -0, Io $>, Si ^ 1 % _t Mn < 1 %, Cr 17 % _t Ti #> - 7 C $ or niobium (material no. 4511: C ^ ro, lo ^, 1.5 %, Mn ^ lJi, Cr 17.5 % Nb % ~ ^ 12 C %) will

009887/1326009887/1326

2 CT2£3 5 92 CT2 £ 3 5 9

hierzu am häufigsten angewandt. Diese Methode ermöglicht nicht die Ausschaltung der Schwierigkeiten, die im Zusammenhang mit dem Kornwachstum von vollständig ferritischem Gefüge auftreten. Ein vollständig ferritisches Gefüge wirft bekanntlich Probleme beim Warmwalzen mit kontinuierlichen Straßen, beim Erhitzen von Blöcken und Schleifen von Brammen (Gefügesprödigkeit) auf.most often used for this. This method enables does not eliminate the difficulties associated with the grain growth of completely ferritic Structure occur. It is well known that a completely ferritic structure poses problems in continuous hot rolling Roads, when heating blocks and grinding slabs (structural brittleness).

Die halbferritischen Stähle haben schließlich den Vorteil, daß sie sich leicht zu Blech oder Draht verarbeiten lassen, der Korrosion unter Spannung in chlorhaltiger Lösung widerstehen und einen mäßigen Preis haben. Sie haben den Nachteil, daß sie nach dem Schweissen spröde sind und eine zuweilen ungenügende Korrosionsbeständigkeit haben.The semi-ferritic steels ultimately have the advantage that they can be easily processed into sheet metal or wire and that they resist corrosion under tension in a solution containing chlorine and have a moderate price. They have the disadvantage that they are brittle after welding and one sometimes have insufficient corrosion resistance.

Durch Zusatz von Nickel, Mangan oder einer geeigneten Kombination dieser beiden Elemente ist es möglich, das Gefüge von halbferritischen Stählen, die 17 % Chrom enthalten, in ein bei jeder Temperatur, insbesondere unter den Gebrauchsbedingungen vollständig austenitisches Gefüge umzuwandeln. Diese neue Familie von Stählen entspricht den austenitischen nicht rostenden Stählen, für die nachstehend einige klassische Zusammensetzungen angegeben werden.By adding nickel, manganese or a suitable combination of these two elements, it is possible to transform the structure of semi-ferritic steels, which contain 17% chromium, into a structure that is completely austenitic at any temperature, especially under the conditions of use. This new family of steels corresponds to the austenitic stainless steels, for which some classic compositions are given below.

StähleSteels Z Io CN l8-o9Z Io CN 18-09 Z 6 CND 17-11Z 6 CND 17-11 AISI 2olAISI 2ol C max.C max. o, 12o, 12 o,o7o, o7 o,15o, 15 Mn max.Mn max. 2,o2, o 2,o2, o 5,5-7,55.5-7.5 25 Si max.25 Si max. l,ol, o 1,01.0 l,ol, o P max.P max. o,o4o, o4 o,o4o, o4 o,o6o, o6 S max.S max. o,o3o, o3 O, OjO, Oj o,o3o, o3 NiNi 8-lo8-lo 1O-121O-12 3,5-5,53.5-5.5 CrCr 17-1917-19 16-1816-18 16-1816-18 3o Mo3o Mon 2-2/52-2 / 5

009887/13 26009887/13 26

20253582025358

Diese Stähle werden im abgeschrecktem oder gehärtetem Zustand verwendet. Sie haben den Vorteil einer guten Schweissbarkeit und einer guten Korrosionsbeständigkeit und den Nachteil einer starken Erhöhung des Preises der Legierung aufgrund des Zusatzes von Nickel oder einer Kombination der Elemente Nickel und Molybdän, einer besonderen Empfänglichkeit für Korrosion unter Spannung, wodurch ihre Verwendung für gewisse Zwecke (Warmwasserbereiter) begrenzt wird, und einer niedrigen Elastizitätsgrenze. Die sogenannten Io Austenite-ferritischen Stähle bilden eine Zwischengruppe zwischen den halbferritischen Stählen und den austenitischen Stählen. Ihre Zusammensetzung wird so gewählt, daß ein Zweiphasengefüge Austenit + Ferrit erhalten wird. Der grundlegende Unterschied zwischen dieser Gruppe von Stählen und den halbferritischen Stähten, die in warmem Zustand ebenfalls eine verhältnismäßig hohe Austenitmenge enthalten, liegt in der besonderen Stabilität dieses Zweiphasengefüges im Gegensatz zu den halbferritischen Stählen, deren Gefüge nach dem Anlassen zu Ferrit + Carbiden zersetzt wird, wie bereits oben erwähnt wurde. Einige Zusammensetzungen von Stählen, die zu dieser Gruppe gehören, sind nachstehend genannt.These steels are used in the quenched or hardened state. They have the advantage of being easy to weld and good corrosion resistance and the disadvantage of a large increase in the price of the alloy due to the addition of nickel or a combination of the elements nickel and molybdenum, a particular susceptibility for corrosion under tension, which limits their use for certain purposes (water heaters) and a low elastic limit. The so-called Io austenite-ferritic steels form an intermediate group between the semi-ferritic steels and the austenitic steels. Their composition is chosen so that one Two-phase structure austenite + ferrite is obtained. Of the fundamental difference between this group of steels and the semi-ferrite steels that are in the hot state also contain a relatively high amount of austenite, lies in the particular stability of this two-phase structure in contrast to semi-ferritic steels, the structure of which decomposes to ferrite + carbides after tempering as mentioned above. Some compositions of steels belonging to this group are hereinafter referred to as.

C Si ivin Ni Cr Ti Cu Mo C Si ivin Ni Cr Ti Cu Mo

ο,ο, o5o5 ο,ο, 55 IoIo 55 2,2, οο 1818th 00 ,4, 4 2525th ο,ο, o5o5 ο,ο, 55 ο,ο, 55 88th 2ο2ο -- 0,0, o5o5 ο,ο, 55 ο,ο, 6,6, 55 2626th 00 ,2, 2

1,51.5

Die normale Wärmebehandlung vor der Verwendung ist eine Abschreckung mit hoher Geschwindigkeit von einer Temperatur von Io5o bis II50⁰ C. Diese Stähle haben' den Vorteil einer verbesserten Schweissbarkeit im Vergleich zu den semiferritischen Stählen, deren Empfindlichkeit gegenüberThe normal heat treatment before the use is a quenching at high speed from a temperature of Io5o to II50 ⁰ C. These steels have 'the advantage of improved weldability as compared to the semi-ferritic steels whose sensitivity to

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Kornwachstum sie jedoch bewahren, und einer erhöhten Korrosionsbeständigkeit unter Spannung im Vergleich zu den austenitischen Stählen. Sie haben den Nachteil, daß sie schwierig warmwalzbar sind. Hieraus und aus der Zusammen-Setzung ergibt sich eine starke Steigerung des Preises der Legierung.They preserve grain growth, however, and increased corrosion resistance under tension compared to austenitic steels. They have the disadvantage that they are difficult to hot roll. This and the composition result in a strong increase in the price the alloy.

Die Stähle, die Gegenstand der Erfindung sind, lehnen sich an die Gruppe der semiferritischen nicht-rostenden Stähle an, zeigen jedoch eine deutliche Verbesserung der Schweiss barkeit und der Korrosionsbeständigkeit im Vergleich zu den anderen Stählen der Gruppe. Die vorgesehene Wärmebehandlung ermöglicht eine Steigerung der Produktivität von Anlagen zur Herstellung von Blech, Barren und Draht aus Stählen gemäß der Erfindung, bedingt durch eine erhebliche Verkürzung der Gesamtzeit der Verwendung der Behandlungsöfen. The steels which are the subject of the invention are based on the group of semi-ferritic stainless steels but show a significant improvement in weldability and corrosion resistance compared to the other steels in the group. The envisaged heat treatment enables an increase in the productivity of Equipment for the production of sheet metal, bars and wire from steels according to the invention, due to a considerable Reduction of the total time of use of the treatment ovens.

In der folgenden Beschreibung werden die Begriffe Chromäquivalent des Stahls: (# Cr) + (#Si) + (#Mo) + 4 (#Ti + % Nb) und Nickeläquivalentί {% Ni) + ο,5 (# Mn) + d,5 {% Cu) + {% Co) + 2o {% C + % N₂) und die Darstellung eines Stahls durch einen Punkt im Rechtecks-Koordinatensystem verwendet, wie es in der Abbildung dargestellt ist, wobei auf die Abszissen das Chromäquivalent und auf die Ordinaten das Nickeläquivalent wie vorstehend definiert .25 aufgetragen sind.In the following description, the terms chromium equivalent of steel are used: (# Cr) + (#Si) + (#Mo) + 4 (#Ti + % Nb) and nickel equivalentί {% Ni) + ο, 5 (# Mn) + d , 5 {% Cu) + {% Co) + 2o {% C + % N ₂ ) and the representation of a steel by a point in the rectangular coordinate system, as shown in the figure, with the chromium equivalent and the nickel equivalent as defined above .25 are plotted on the ordinates.

r .Die Stähle gemäß der Erfindung mit einem ehalt an r . The steels according to the invention with an ehalt

lssii&?t zwischen Io und 5o Gew.-^ sind durch die folgende - Zusammensetzung (in Gew.-%) gekennzeichnet:lssii &? t between Io and 5o wt .- ^ are characterized by the following - composition (in wt. %) :

009887/132 6009887/132 6

. 2025358. 2025358

C ^o,2 $, Mn lblslo %_t Si ^ 3 %, Ni <5 #, Cr Mos^3 Ji, Cu <5 Ji, Co <lo Ji, N₂^ o,3 #, Ti <_# Nb ^.1 %, B ^o,oo5 %, Al 0,5 ^,Rest Pe und Verunreinigungen. Sie sind ferner dadurch gekennzeichnet, daß ihre repräsentativen Punkte im Koordinatensystem (Cr-Äquivalent - Ni-Äquivalent) im Innern des Vielecks liegen, das durch die Punkte A (15-4,5) B (l8,5-8) C (24-8) D (24-6) E (2o-2) begrenzt ist.C ^ o, 2 $, Mn lblslo % _t Si ^ 3 %, Ni <5 #, Cr Mos ^ 3 Ji, Cu <5 Ji, Co <lo Ji, N ₂ ^ o, 3 #, Ti <_ # Nb ^ .1 %, B ^ o, oo5 %, Al 0.5 ^, remainder Pe and impurities. They are also characterized in that their representative points in the coordinate system (Cr equivalent - Ni equivalent) lie in the interior of the polygon defined by the points A (15-4.5) B (18.5-8) C (24 -8) D (24-6) E (2o-2) is limited.

Diese Stähle haben im heißen Zustand ein Gefüge, das mit dem der halbferritischen Stähle (Ferrit + Austenit) identisch ist, aber sie bewahren dieses Zweiphasengefüge bei Abkühlung ohne Bildung einer spröden martensitischen Phase. Aufgrund dieser Tatsache haben sie in Bezug auf Schweissbarkeit Eigenschaften, die die üblichen halbferritischen Stähle nicht aufweisen. Ebenso haben sie eine höhere Korrosionsbeständigkeit als die üblichen halbferritischen Stähle.When hot, these steels have a structure that is identical to that of semi-ferritic steels (ferrite + austenite) is, but they retain this two-phase structure on cooling without the formation of a brittle martensitic phase. Because of this, they have in terms of weldability Properties that the usual semi-ferrite steels do not have. They also have a higher resistance to corrosion than the usual semi-ferrite steels.

Unter den Stählen gemäß der Erfindung befindet sich eine erste Gruppe, die aufgrund ihres geringen Gehaltes an teuren Zusatzelementen vorteilhaft ist und die folgende engere Zusammensetzung hat: C^o,l %> Mn .3 Ms 6* #, Si^l %, Ni^l %, Cr 18 - 22 %, Mo < 1,5 Jg, Cu <1 %, N₂^ o,l %_f Rest Pe und Verunreinigungen.Among the steels according to the invention there is a first group, which is advantageous because of its low content of expensive additional elements and has the following narrower composition: C ^ 0.1 %> Mn .3 Ms 6 * #, Si ^ 1 %, Ni ^ l %, Cr 18 - 22 %, Mo <1.5 Jg, Cu <1 %, N ₂ ^ o, l % _f remainder Pe and impurities.

Eine andere Gruppe, die infolge ihrer, Korrosionsbeständigkeit bemerkenswert ist, hat die folgende engere Zusammensetzung: C «ςο,Ι #, Mn 3 bis 6 %, Si <a %, Ni <1 %, Cr 15 - 18 %, Mo 1,5-3 %, Cu^₅I %, N₂^.o^l ^,Rest Pe und Verunreinigungen.Another group, which is notable for its corrosion resistance, has the following narrower composition: C «ςο, Ι #, Mn 3 to 6 %, Si <a %, Ni <1 %, Cr 15 - 18 %, Mo 1, 5-3 %, Cu ^ ₅ I %, N ₂ ^ .o ^ l ^, remainder Pe and impurities.

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Eine Gruppe, die hiervon durch Ersatz eines Teils des Molybdäns durch Silicium abgeleitet ist, hat vergleichbare Eigenschaften. Sie enthält 1 bis 2 % Si und o,5 bis 2 % Mo, Rest unverändert.A group derived therefrom by replacing part of the molybdenum with silicon has comparable properties. It contains 1 to 2 % Si and 0.5 to 2 % Mo, the rest unchanged.

Wenn die Verformbarkeit der Stähle gemäß der Erfindung verbessert werden soll, kann man in bekannter Weise Schwefel und/oder Selen und/oder Tellur in einer Gesamtmenge von nicht mehr als o,4 % zusetzen.If the deformability of the steels according to the invention is to be improved, sulfur and / or selenium and / or tellurium can be added in a known manner in a total amount of not more than 0.4 %.

Die Stähle gemäß der Erfindung, die in Form von Blech, Barren, Stäben oder Draht geliefert werden, können den üblichen Arbeitsgängen bei der Herstellung von halbferritischem Stahl des Typs Z 8 C 17 unterworfen werden, nämlich Blockwalzen, Warmwalzen, Blankglühen, Kaltwalzen oder Drahtziehen und Fertigglühung. Die Glühung, die anschliessend an den letzten Warmwalzstich erfolgt, ist normalerweise ein längeres Anlassen bei einer Temperatur von etwa 8oo C, das zu maximaler Verringerung der Härte führt, die für die anschließenden Arbeitsgänge der Kaltverformung günstig ist.The steels according to the invention, which are supplied in the form of sheet metal, bars, rods or wire, can be used in the usual operations in the manufacture of semi-ferritic Steel of the type Z 8 C 17 are subjected, namely ingot rolling, hot rolling, bright annealing, cold rolling or Wire drawing and finish annealing. The annealing that follows the last hot rolling pass is normally a prolonged tempering at a temperature of about 8oo C, which leads to a maximum reduction in hardness, the for the subsequent operations of cold forming is favorable.

Gemäß der neuen Durchführungsweise dieses Anlassens, die einen Teil der Erfindung bildet, arbeitet man in zwei Stufen: Die erste Stufe ist eine Umwandlung des bei Umgebungstemperatur bestehen gebliebenen Austenits in Martensit und die zweite Stufe eine Umwandlung dieses Martensits in Ferrit und Carbide.According to the new way of carrying out this tempering, which forms part of the invention, there are two operations Stages: The first stage is a transformation of the austenite, which has remained at ambient temperature, into Martensite and the second stage a conversion of this martensite into ferrite and carbides.

Die erste Stufe besteht aus einem der folgenden, wahlweise durchgeführten Arbeitsgänge:The first stage consists of one of the following, optional operations carried out:

1. Anlassen zwischen 7oo und 9oo° C, vorzugsweise zwischen1. Tempering between 7oo and 9oo ° C, preferably between

009887/1326009887/1326

• - 8 -• - 8th -

75o und 8οο° C, z.B. für 4.Std., mit anschließender langsamer Abkühlung mit einer Geschwindigkeit von etwa 25° C/ Std. bis auf 65o° C und anschließender Abkühlung an der Luft.75o and 8οο ° C, e.g. for the 4th hour, with subsequent slower Cooling at a rate of about 25 ° C / hour down to 65o ° C and subsequent cooling at the Air.

2. Kaltbehandlung, z.B. 3 Std. bei minus 8o° C.2. Cold treatment, e.g. 3 hours at minus 8o ° C.

3. Kaltverformung bei Umgebungstemperatur, z.B. Kaltwalzung ■ oder Kaltdrahtziehen mit einer Querschnittsverminderung von wenigstens J>o %. 3. Cold forming at ambient temperature, eg cold rolling ■ or cold wire drawing with a cross-section reduction of at least J> o%.

4. Langsame Abkühlung von der Austrittstemperatür aus dem letzten Warmwalzstich,(z.B. Abkühlung um 25° C/Std. von 85o° auf 65o° C) mit anschließender Abkühlung an der Luft.4. Slow cooling from the exit temperature from the last hot rolling pass, (e.g. cooling by 25 ° C / hour from 85o ° to 65o ° C) with subsequent cooling in the air.

Die zweite Stufe ist eine Vergütung bei einer Temperatur unter 850⁰ C mit anschließendem Verschwinden des Martensits. Ihre Dauer, die eine Stunde oder sogar weniger betragen kann, ist erheblich kurzer als die des Üblichen einmaligen Anlassens von Io bis 2o Std., wodurch es möglich ist* die Rentabilität der Behandlungsöfen zu verbessern.The second stage is tempering at a temperature below 850 ^° C. with subsequent disappearance of the martensite. Their duration, which can be an hour or even less, is considerably shorter than that of the usual one-time tempering from 10 to 20 hours, which makes it possible * to improve the profitability of the treatment ovens.

Beispielsweise wurden fünf Stahlproben mit folgender Zusammensetzung gemäß der Erfindung gegossen:For example, there were five steel samples with the following composition cast according to the invention:

Guss Zusammensetzung, % Casting composition, %

C Sl Mn Ni Cr Mo SP N₃ C Sl Mn Ni Cr Mo SP N ₃

(1) 0,0^8 o,4 4,7 0,5 2o o,o2 0,005 o,ol9 0,051(1) 0.0 ^ 8 o, 4 4.7 0.5 2o o, o2 0.005 o, ol9 0.051

(2) 0,063 o,4 9,2 o,2 23,1 o,öl 0,005 o,ol9 0,052 O) o,o44 0,3 4,4 0,1 17,4 1,98 0,016 0,023 o,o24(2) 0.063 o, 4 9.2 o, 2 23.1 o, oil 0.005 o, ol9 0.052 o) o, o44 0.3 4.4 0.1 17.4 1.98 0.016 0.023 o, o24

(4) o,o45 1,3 7,6 0,8 17,1 0,98 o,ol4 o,o23 0,023(4) o, o45 1.3 7.6 0.8 17.1 0.98 o, ol4 o, o23 0.023

(5) o,o64 1,9 5*2 0,1 16,8 0,96 0,017 o,o25 0,050(5) o, o64 1.9 5 * 2 0.1 16.8 0.96 0.017 o, o25 0.050

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202535S202535S

Die mechanischen Eigenschaften wurden nach zweistufigem Anlassen gemäß der Erfindung geprüft. Zylindrische Prüfkörper von Io mm Durchmesser, geschmiedet und nicht vergütet, wurden 4 Std. bei 785° C angelassen, anschließend um 25° C/Std. auf 650⁰ C und dann an der Luft gekühlt, 15 Min. bei 75o° C vergütet und anschließend an der Luft gekühlt. Die Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle · genannt.The mechanical properties were tested after two-stage tempering according to the invention. Cylindrical test specimens with a diameter of 10 mm, forged and not tempered, were tempered for 4 hours at 785 ° C, then at 25 ° C / hour. cooled to 650 ⁰ C and then in air, 15 min. tempered at 75o ° C and then cooled in air. The results are given in the following table.

GrUSSGreeting

kg/mm^£ kg / mm ^£

kg/mm*kg / mm *

A % (L_o=5o mm)A % (L _o = 50 mm)

i*i *

(D(D 5656 (2)(2) 5858 O)O) 5959 (4) :(4): 6363 (5)(5) 6868

33 34 35 39 4433 34 35 39 44

3030th

29
2629
26th

25
3125th
31

56 58 58 58 7756 58 58 58 77

Das Biegeverhalten von Schweissnähten an Stählen gemäß der Erfindung ohne jede Wärmebehandlung ist bedeutend besser als bei den üblichen halbferritischen Stählen.Der Vergleich der Mikrohärte der verschiedenen Bestandteile, die in der Schweissung üblicher halbferritischer Stähle und erfindungsgemäßer Stähle auftreten, führt zu folgenden Ergebnissen :The bending behavior of weld seams on steels according to Invention without any heat treatment is significantly better than the usual semi-ferritic steels. The comparison the micro-hardness of the various components used in the Welding of conventional semi-ferritic steels and those according to the invention Steels occur leads to the following results:

viGkers-Mikrohärte (aufgewendete Belastung 5og) -viGkers micro hardness (load applied 5og) -

Im Inneren des ferrit tischen KornsInside the ferrite grain

An den Grenzen des ferritiaohen Kyra At the borders of the fer ritiaohen Kyra

üblicher halbferriti-Bcher Stahlusual semi-ferriti book stole

Stahl gemäß der Erfindung Steel according to the invention

martenaititsohe Phase) martenaitite phase)

auateniti»ohe Phase) auateniti »without phase)

009887/1326009887/1326

- Io -- Io -

Die geringe Schlagzähigkeit der durch Verschmelzung hergestellten Verschweissung ist charakteristisch für semiferritische^nicht -rostende Stähle. Diese Schlagzähigkeit ist beim Stahl gemäß der Erfindung wesentlich höher, wie die folgende Tabelle zeigts .The low impact strength of the weld produced by fusion is characteristic of semi-ferritic ^ stainless steels. This impact resistance is significantly higher in the steel according to the invention, as the following table shows.

Stähle Kerbschlagzähigkeit nachSteels with notched impact strength Charpy mit V-Kerbe, daJ/cmCharpy with V-notch, daJ / cm

halbferritisoh (Z 8 C 17) <o,5semi-ferritisoh (Z 8 C 17) <o, 5

ferritisch(Werkstoff 451o und o,5 bis 1,5ferritic (material 451o and 0.5 to 1.5

austenitisch-ferritisch 1,5 bis 3austenitic-ferritic 1.5 to 3

austenitlsch (AISI 2ol und 2o2) 3*"' 4austenitic (AISI 2ol and 2o2) 3 * "'4

Stähle gemäß der Erfindung 2 bis h Steels according to the invention 2 to h

Hinsichtlich der Korrosion sind die beiden hauptsächlichen If Angriffsarten, denen nicht-rostende Stähle in der Praxis unterliegen können, die Korrosion durch Anfressung in Gegenwart von Gl"* -Ionen und die allgemeine Korrosion in verdünnter Säure und ohlorfreier Unsgebung.In terms of corrosion, the two main types of attack that stainless steels face in practice are can be subject to corrosion by pitting in Presence of Gl "* ions and general corrosion in dilute acid and chlorine-free environment.

Die nachstehend beschriebenen Versuche wurden an Blechen von Io mm Dicke vorgenommen. Die Bleche aus den Stählen gemäß der Erfindung wurden nach dem Warmwalzen der zweistufigen Vergütung gemäß der Erfindung unterworfen.The tests described below were carried out on sheets of 10 mm thick. Sheets from steels according to the invention were subjected to the two-stage tempering according to the invention after hot rolling.

1. Korrosion durch Anfressen in Gegenwart von 01"* -Ionen in an sich nicht oxydierender« aber belüfteter Lösung_e Dies entspricht der atmosphärischen Korrosion (Cl" -Ionen ständig vorhanden * selbst in großer Entfernung vom Meer) und in Salzlösungen (L*b«nemAttelusw.)« Stark chlorierte oder ungehindert oxydierend« Lösungen erfordern Stähle mit wenigstens l8-lo Mo.1. Corrosion by pitting in the presence of 01 "* ions in a not oxidizing" solution but ventilated _e This corresponds to the atmospheric corrosion (Cl "ions constantly available * even at a great distance from the sea) and in salt solutions (L * b «NemAtteletw.)« Strongly chlorinated or unhindered oxidizing «Solutions require steels with at least 18-10 months.

20253532025353

- li -- li -

Die Korrosionsbeständigkeit in diesem Bereich wurde durch die Korrosionsfraöspannung in Natriumchloridlösungen mit Hilfe einer Kurve der anodischen Polarisation ermittelt. Hierbei wurde festgestellt, daß die kathodische Reaktion der Sauerstoffreduktion unempfindlich gegenüber der Legierungszusammensetzung war. Die Bestimmung des KorrosionsfralpOtentials (anodische Chrakteristik) stellt somit einen guten Maßstab für die Einstufung der Legierungen dar.The corrosion resistance in this area was through the corrosion stress in sodium chloride solutions Determined using a curve of the anodic polarization. It was found that the cathodic reaction the oxygen reduction was insensitive to the alloy composition. The determination of the corrosion potential (anodic characteristic) is therefore a good benchmark for the classification of the alloys.

In der folgenden Tabelle sind in Form von Bereichen die Ergebnisse von Vergleichsversuchen mit den verschiedenen genannten Stählen angegeben.The following table shows the areas in the form of Results of comparative tests with the various steels mentioned are given.

~Korrosionsfradfepannung (in mV?~ Corrosion voltage (in mV?

in o,o2-molaren NaClin o, o2-molar NaCl

halbferritisohe Stähle (Z 8017) 53o-58o ferritische Stühle (Werkstoffsemi-ferritic steels (Z 8017) 53o-58o ferritic chairs (material

451O und 4511) 5*o-59o4510 and 4511) 5 * o-59o

austenitisch-ferritfeche Stähle 65o-7Jo austenitische Manganstähleaustenitic ferritic steels 65o-7Jo austenitic manganese steels

(AISI 2ol-2o2) 6I0-660(AISI 2ol-2o2) 6I0-660

austenitische Nickelstähleaustenitic nickel steels

(Z Io CN 18 -09) 64o-7oo(Z Io CN 18-09) 64o-7oo

Stähle gemäß der Erfindung 620-680Steels according to the invention 620-680

2.Allgemeine Korrosion in verdünnter, chlorfreier Säure. 2. General corrosion in dilute, chlorine-free acid.

In der großen Mehrzahl der Kille muß ein nicht rostender Stahl sich in passivem Zustand befinden, um der Korrosion in saurer Umgebung zu widerstehen, da er anderenfalls zum aktiven Zustand korrodiert.In the great majority of Kille a stainless steel must be in a passive state, to resist corrosion in an acid environment, as it otherwise corroded to the active state.

In einer bestimmten sauren Lösung ist ein gegebener nichtIn a certain acidic solution a given one is not

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. 202S359. 202S359

rostender Stahl passiv, wenn die kathodische Reaktion der Reduktion des Oxydationsmittels in Lösung (gelöster Sauerstoffi Pe^ + -Ionen,Cu -Ionen usw.) das Potential des Metalle in die Passivitätszone bringt. Dies 1st der Fall, wenn die Reduktionsgeschwindigkeit des .Oxydationsmittels,rusting steel passive when the cathodic reaction of the Reduction of the oxidizing agent in solution (dissolved oxygeni Pe ^ + ions, Cu ions, etc.) the potential of the Brings metals into the passivity zone. This is the case when the rate of reduction of the oxidizing agent

ausgedrückt in A/cm , über der kritischen Passlvierungs-expressed in A / cm, above the critical passlvation

intensität iVcm liegt, gemessen an der in Abwesenheit des Oxydationsmittels gezeichneten Kurve der anodischen Polarisation des Metalls. Umgekehrt sind die Stähle mit einem i_c-Wert, der unter dieser Geschwindigkeit liegt, bei einer gegebenen Reduktionsgeschwindigkeit des Oxydationsmittels passiv und die StMhIe mit einem größeren i -Wert aktiv« Die Erfahrung hat gelehrt, daß zumindest lh einem sehr weiten Bereich i. der entscheidende Parameter ist:intensity is iVcm, measured on the curve of the anodic polarization of the metal drawn in the absence of the oxidizing agent. Conversely, steels with an i _c value below this speed are passive at a given rate of reduction of the oxidizing agent, and steels with a greater i value are active. the decisive parameter is:

Der Stahl ist umso"besser", je kleiner i„ ist.The smaller i "is, the " better "the steel.

Stähle Kritischer Passivierungsstrom Steels Critical passivation current

(lo*"3 A.cm"²) in 2-molarer SO(lo * "3 A.cm" ² ) in 2 molar SO

halbferritische Stählesemi-ferrite steels 11-1511-15 (Z 8 C 17)(Z 8 C 17) I0-15I0-15 ferritische Stähle (Werkferritic steels (factory stoff 4510-4511)*fabric 4510-4511) * austenitisch-ferritischeaustenitic-ferritic 0,5- 40.5-4 Stähl«Steel « austenitische Manganstähleaustenitic manganese steels (AISI 2O1-2C0(AISI 2O1-2C0 0,7-1,50.7-1.5 austenitische Kickelstähleaustenitic kick steels (Z Io CK 18 - 09)(Z Io CK 18 - 09) 2-62-6 Stähl· gemäß der ErfindungSteel according to the invention

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Die vorstehenden Ergebnisse ermöglichen es allgemein« die Legierungen gemäß der Erfindung auf ein Niveau zwischen den austenitischen Nickelstählen und den klassischen semiferritisehen Stählen einzustufen.The foregoing results generally make it possible to Alloys according to the invention at a level between the austenitic nickel steels and the classic semi-ferritic steels To classify steels.

Die Stähle gemäß der Erfindung können in Form von Barren, Stäben j Blöcken, Blechen und Drähten für die verschiedensten Zwecke verwendet werden« Außer den üblichen Anwendungen* für semiferritische Stähle, austenitische Manganstähle oder Stähle mit niedrigem Nickelgehalt, z.B. im Dampfkessel-, Behälterr und Apparatebau, im Bauwesen, für Spülen, Radkappen, Stoßstangen und Zierleisten für Automobile, kommen sie aufgrund ihres Preises, der unter dem Preis der austenltischen und austenitisch-ferritischen Stähle liegt, und aufgrund der Qualitätsverbesserung, die sie gegenüber den.The steels according to the invention can be in the form of bars, Rods j blocks, sheets and wires are used for a wide variety of purposes «Except for the usual applications * for semi-ferritic steels, austenitic manganese steels or Steels with a low nickel content, e.g. in steam boiler, tank and apparatus construction, in construction, for sinks, hubcaps, Bumpers and moldings for automobiles, they come because of their price, which is below the price of the austenitic ones and austenitic-ferritic steels, and because of the quality improvement they offer over the.

semi-ferritischen Stählen aufweisen, für neue Anwendungen infrage. Beispielsweise eignen sie sich besonders gut für die Herstellung von Heißwasserbehältern, Autokühlern (aufgrund ihrer Korrosionsbeständigkeit unter Spannung, ihrer Schweißbarkeit und ihres Preises), Auspufftopfen, ge-, schweißten Rohren, Küchengrills (aufgrund ihrer Schweißbarkeit) und Befestigungshaken für Dachschiefer (aufgrund ihrer Korrosionsbeständigkeit).semi-ferritic steels for new applications in question. For example, they are particularly good for the production of hot water tanks, car coolers (due to their resistance to corrosion under tension, their weldability and their price), mufflers, ge, welded pipes, kitchen grills (due to their weldability) and fastening hooks for roofing slate (due to their corrosion resistance).

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Claims

1. HalbfeMj.tisq.he nicht rostende Stähle, die bei Erwärmung einen Amragehalt von Io bis 5o #, wie folgende allgemeine Zusammensetzung (in Qew.-#) habenι1. HalbfeMj.tisq.he stainless steels that when heated an Amra content of Io to 50 #, as the following general composition (in Qew .- #) have

C ^z o,2 <j> C ^ z o, 2 <j>

Mn 1 bis Io % Mn 1 to Io %

si <. 3 *si <. 3 *

Ni <: 5 % Ni <: 5 %

Cr 14 bis 25 i*Cr 14 to 25 i *

Mo «^ 3 *Mo «^ 3 *

Cu ^. 5 JiCu ^. 5 Ji

Co ^ Io % Co ^ Io %

Ti < 1 % „..Nb <.„!JiTi <1 % "..Nb <."! Ji

B <: o,oo5 %. ■ B <: o, oo5 %. ■ ■· ' * ■■ · '* ■

Al < o,5 Si Riet Fe und Verunreinigungen,Al <0.5 Si Advised Fe and impurities,

und deren repreeäntativer Punkt in einem Hechtecksdiagramm, auf dessen Abszisse das Cr-Xquivalent Cr - {% Cr) ■»· & Si) + (i Mo) + 4 (jt Ti + % Nb) und als Ordinate das NlokelXquivalent {% Ml) + o,5 (^ Mn) + o,5 {$ Cfu) + (J< Co) + 2o (£ C + Ji N₂) aufgetragen ist, im Innern des Vielecks (A B C D E) liegt, dessen Spitzen die Koordinaten A (15 - 4,5), B (18,5 - 3), C (24 - 8| ), D (24 - 6), E (2o - 2) haben.and its representative point in a Hechteck diagram, on whose abscissa the Cr equivalent Cr - {% Cr) ■ »· & Si) + (i Mo) + 4 (jt Ti + % Nb) and as the ordinate the NlokelXequivalent {% Ml) + o, 5 (^ Mn) + o, 5 {$ Cfu) + (J <Co) + 2o (£ C + Ji N ₂ ), lies inside the polygon (ABCDE), the tips of which have the coordinates A ( 15 - 4.5), B (18.5 - 3), C (24 - 8 |), D (24 - 6), E (2o - 2).

009887/132Θ009887 / 132Θ

■ -. 15 -

2. Stähle nach Anspruoh 1 mit der Zusammensetzung C ^ o Mn 3 bis 6 Ji, -St ^ 1 %, Ni *C1 Ji, Cr 18 bis 22 Ji,2. Steels according to Claim 1 with the composition C ^ o Mn 3 to 6 Ji, -St ^ 1 %, Ni * C1 Ji, Cr 18 to 22 Ji,

Mo -^1,5 %, Cu^l %, N₂ ^ o,l % ,Rest Pe und Verunreinigungen.Mo - ^ 1.5 %, Cu ^ l %, N ₂ ^ o, l % , remainder Pe and impurities.

3. Stähle nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die folgende Zusammensetzung ι C ^o,l %_t Mn 3 bis 6 Jt, Si^l %, Ni^l Jt, Cr 15 bis 18 %, Mo 1,5 bis 3 *# Cu^l %, N₂^- o,l 56, Rest Fe und Verunreinigungen.3. Steels according to claim 1, characterized by the following composition ι C ^ o, l % _t Mn 3 to 6 Jt, Si ^ l %, Ni ^ l Jt, Cr 15 to 18 %, Mo 1.5 to 3 * # Cu ^ l %, N ₂ ^ - o, l 56, remainder Fe and impurities.

4. Stähle nach Anspruoh 1, gekennzeichnet durch die Zusammensetzung: C ^o,l %, Mn 3 bis 6 Ji, Si 1 bis 2 J<, Ni ^l %, Cr 15 bis 18 £, No 0,5 bis 2 Ji, Cu -^J. Ji, N₂ ^.ο,Ι %_t Rest Fe und Verunreinigungen.4. Steels according to Claim 1, characterized by the composition: C ^ o, 1 %, Mn 3 to 6 Ji, Si 1 to 2 J <, Ni ^ 1%, Cr 15 to 18 £, No 0.5 to 2 Ji , Cu - ^ J. Ji, N ₂ ^ .ο, Ι % _t remainder Fe and impurities.

5. Verfahren zur Behandlung von Stählen gemäß Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dafl auf den letzten Warmwalzstioh oder Drahtziehstich im Laufe der Verarbeitung zu Blech, Stab, Barren und Draht eine Behänd· lung in zwei Stufen folgt, wobei in der ersten Stufe der bei Umgebungstemperatur erhalben gebliebene Austenit des Metalls in Martensit umgewandelt wird und die zweite Stufe aus einer bei einer Temperatur von unter 850⁰C durchgeführten Vergütung besteht, durch die dieser Martensit in Ferrit und Carbide umgewandelt wird.5. A method for treating steels according to claims 1 to 4, characterized in that the last hot rolling or wire drawing pass in the course of processing into sheet metal, rod, ingot and wire is followed by treatment in two stages, the first stage being the Any austenite of the metal that has remained at ambient temperature is converted into martensite and the second stage consists of ^{tempering carried out at a temperature of below 850 °} C., by means of which this martensite is converted into ferrite and carbides.

6. Verfahren nach Anspruoh 5« dadurch gekennzeichnet, daß die erste Stufe ein Anlassen zwischen 700 und 9oo° C, vorzugsweise zwischen 75o und 8oo° C 1st, der sich eine langsame Abkühlung" auf 650° C und dann eine Abkühlung an der Luft anschließt.6. The method according to Anspruoh 5 «characterized in that the first stage is a tempering between 700 and 900 ° C, preferably between 75o and 800 ° C, which is a slow cooling "to 650 ° C and then a cooling connects to the air.

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7. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch e«gc«nnse3.eht&efc_# d&ß die erste Stufe eine KMltebehandluiig darstellt»7. The method according to claim 5, characterized in that e «gc« nnse3.eht & efc _# d & ß represents the first stage of KMltebehandluiig »

8. Verfahren naoh Anspruch 5, dadurch g«k«FißE«Ao!ai«t* i$S die erate Stufe aus einer Kaltvsrfoiwsg bei temperatur besteht»8. Method according to claim 5, whereby g «k« FißE «Ao! Ai« t * i $ S the erate stage from a Kaltvsrfoiwsg at temperature exists »

9* Verfahren naoh Anspruch §_f daäis2?öfe9 * Procedure according to claim § _f daäis2? Öfe die erste Stufe aus einer iangeaneft AtokÜlilssßg von Austrittstenperatur des letsten Wara»ralffietiA@s mit 65o° C wit anschließender Abldthliine «a ά®ν jMt%"the first stage from an aneft AtokÜlilssßg of exit temperature of the last Wara »ralffietiA @ s with 65o ° C with subsequent Abldthliine« a ά®ν jMt% "

Io. Verwendung der Stühle «es&ß Anapvuöb 1 him Herstellung von Heifitrasserbehifttsm tmdIo. Use of the chairs "it & ß Anapvuöb 1 him producing Heifitrasserbehifttsm tmd

11. Verwendung der Stühle gemäß Ansfe*ti@fi%.-big! Herstellung von Auspufftöpfen, &@Bo$m®±B&®n Rosten*11. Use of the chairs according to Ansfe * ti @ fi % .-Big! Manufacture of mufflers, & @ Bo $ m® ± B & ®n grates *

12, Verwendung der Stühle gem&S Anapnioli.l Me 9 Herstellung von Dachhaken.12, use of the chairs according to & S Anapnioli.l Me 9 Manufacture of roof hooks.

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ORe SMSPECTEDORe SMSPECTED