DE2032945A1 - Austenitic- chrom- nickel steel - with high strength and corrosion resistance - Google Patents

Austenitic- chrom- nickel steel - with high strength and corrosion resistance

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DE2032945A1 DE19702032945 DE2032945A DE2032945A1 DE 2032945 A1 DE2032945 A1 DE 2032945A1 DE 19702032945 DE19702032945 DE 19702032945 DE 2032945 A DE2032945 A DE 2032945A DE 2032945 A1 DE2032945 A1 DE 2032945A1
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Abstract

The steel, which has a high yield strength of >=60 kp/mm2 pref. >=65 kp/mm2 in the non-workhardened condition, has the composition 0-0.12% C, 0-1.0% Si, 0-2.0% Mn, 20-30% Cr, 1.5-2.5% Mo, 4.0-6.0% Ni, 0.1-0.4% N, usual impurities, balance Fe, and contains 20-60% austenite.

Description

Korrosionsbeständiger Ohrom-Nickel-Stalil Die Erfindung betrifft einen korrosionsbeständigen Ghrom-Nickel-Stahl, der im nicht-kaltverfestigten Zustand eine Streckgrenze von mindestens 60 kp/mm², bevorzugt von mindestens 65 kp/mm², besitzen soll.Corrosion Resistant Ohrom Nickel Stalil The invention relates to a Corrosion-resistant chromium-nickel steel that is not work-hardened a yield point of at least 60 kp / mm², preferably of at least 65 kp / mm², should own.

Die gebräuchlichen korrosionsbeständigen austenitischen Chrom-Nickel-Stähle haben eine verhältnismäßig niedrige Streckgrenze bei höherer Zugfestigkeit und sehr guten Zähigkeitseigenschaften. Aufgrund dieser Eigenschaften spielen diese Stähle eine große Rolle als Baustähle in der chemischen Industrie und auf anderen Verwendungsgebieten, bei denen es auf Korrosions- und Hitzebeständigkeit ankommt (Houdremont, Nandbuch-der Sonderstahlkunde, ). Auflage, 1956, Band 1, Seite 706/07). Ein Nachteil dieser Stähle liegt in der niedrigen Streckgrenze. Die Streckgrenze bestimmt die Wandstärke bzw. -die zu verwendenden Querschnitte und damit das Gewicht der zu erstellenden Teile.The common corrosion-resistant austenitic chromium-nickel steels have a relatively low yield point with higher tensile strength and very good toughness properties. Because of these properties, these steels play a major role as structural steels in the chemical industry and in other fields of application, where corrosion and heat resistance are important (Houdremont, Nandbuch-der Special steel customer,). Edition, 1956, Volume 1, Page 706/07). A disadvantage of these steels lies in the low yield point. The yield point determines the wall thickness or -The cross-sections to be used and thus the weight of the parts to be created.

Man hat vorgeschlagen (US-PS 1 99o 590),die Streckgrenze austenitischer Chrom-Nickel-Stähle durch die Zugabe von Stickstoff anzuheben. Wie die dort angeführten Beispiele zeigen (Seite 1, Zeile 52), konnte die Streckgrenze bis auf 41,5 kp/mm² erhöht werden. Ähnliche Ergebnisse gehen aus dem Handbuch der Sonderstahlkunde hervor (Houdremont, 1956, Band 2, Seite 1529/31, insbesondere Zahlentafel 259).It has been proposed (US Pat. No. 1,990,590) that the yield strength be more austenitic Chromium-nickel steels can be raised by adding nitrogen. Like those listed there Examples show (page 1, line 52), the yield point could be up to 41.5 kp / mm² increase. Similar results emerge from the manual for special steel customers (Houdremont, 1956, Volume 2, Pages 1529/31, especially number table 259).

Es ist weiterhin bekannt geworden, daß durch Niobzusätze von beispielsweise o,2 bis o,7 % in austenitischen Chrom-Nickel-Stählen die Streckgrenze um 2 bis 7 kp/mm2 erhöht werden kann.It has also become known that by adding niobium from For example, 0.2 to 0.7% in austenitic chromium-nickel steels the yield point can be increased by 2 to 7 kp / mm2.

Außerdem ist aus der DT-OS 1 808 256 ein Verfahren zur Herstellung stickstofflegierter, austenitischer Chrom-Nickel-Stähle bekannt. Dort wird vorgeschlagen, nach einem Lösungsgltihen nicht die übliche Wasserabschreckung, sondern eine verlangsamte Abkühlung im Temperaturbereich von 700 bis 300°C vorzunehmen. Die derart wärmebehandelten austenitischen Chrom-Nickel-Stähle weisen bei gleichzeitigem Niob-Zusatz eine Streckgrenze von über 55 kp/mm² auf.In addition, DT-OS 1 808 256 describes a method for production nitrogen-alloyed, austenitic chromium-nickel steels known. There it is suggested after a solution, not the usual water quenching, but a slowed one Cooling in the temperature range from 700 to 300 ° C. The so heat-treated Austenitic chromium-nickel steels have a yield point when niobium is added at the same time of over 55 kp / mm².

In der aufgeführten Zahlentafel wird als obester Wert beim Stahl Nr. 5 eine Streckgrenze von 56,3 kp/mm² angegeben.In the table of figures listed, the top value for steel no. 5 indicates a yield strength of 56.3 kp / mm².

Bei dem in der D?-OS 1 808 256 vorgeschlagenen Verfahren handelt es sich um eine Ausscheidungshärtung.The method proposed in D? -OS 1 808 256 is involved precipitation hardening.

Höhere Streckgrenzenwerte bei Chrom-Nickel-Stählen in nichtkaltverfestigtem Zustand konnten bei Durchsicht der Literatur nicht ermittelt werden. Da aber z,B, im Maschinenbau oder auch Apparatebau eine möglichst geringe Wandstärke aus Kostengründen oder aus Gründen der Bewichtsersparnis angestrebt wird, ist eine noch höhere Streckgrenze wesentlich für die Verwendung der Chrom-Nickel-Stähle.Higher yield strength values for chrome-nickel steels in non-cold-hardened steels Condition could not be determined by reviewing the literature. But since z, B, In mechanical engineering or apparatus engineering, the smallest possible wall thickness for cost reasons or is aimed at for reasons of weight savings, is an even higher yield point essential for the use of chrome-nickel steels.

Daher hat sich die Erfindung die Aufgabe gestellt, die Streckgrenze korrosionsbeständiger Chrom-Nickel-Stähle so weit zu erhöhen, daß sie im nicht-kaltverfestingten Zustand eine Streckgrenze von mindestens 60 kp/mm², bevorzugt von mindestens 65 kp/mm² besitzen.Therefore, the invention has set itself the task of the yield point Increase corrosion-resistant chromium-nickel steels so far that they are not work hardened Condition a yield point of at least 60 kp / mm², preferably of at least 65 kp / mm².

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Stahl in Gew. % o,o bis o,12 % C; 0,0 bis 1,0 % Si; 0,0 bis 2,0 % Mn; 20,0 bis 30,0 % Cr; 1,5 bis 2,5 % Mo; 4,0 bis 6,0 % Ni; o,1 bis o,4 ffi N; Rest Eisen Init den üblichen Beimengungen mit der Maßgabe enthält, daß der Austenitgehalt zwischen 20 und 60 % liegt.This object is achieved in that the steel in Wt% o, o to o, 12% C; 0.0 to 1.0% Si; 0.0 to 2.0% Mn; 20.0 up to 30.0% Cr; 1.5 to 2.5% Mo; 4.0 to 6.0% Ni; 0.1 to 0.4 ffi N; Remainder iron Init contains the usual admixtures with the proviso that the austenite content is between 20 and 60%.

Vorzugsweise liegt die untere Grenze des Bereiches der einzeln oder zu mehreren auftretenden Legierungselemente für Kohlenstoff bei o,o8 %i; für Silizium bei 0,60 %; für Mangan bei 1,o »; für Chrom bei 26,o %; für Molybdän bei 1,60 %; für Nickel bei 4,0 % und für Stickstoff bei 0,20 %.Preferably, the lower limit of the range is individually or to several occurring alloying elements for carbon at o, o8% i; for silicon at 0.60%; for manganese at 1, o »; for chromium at 26.o%; for molybdenum at 1.60%; for nickel at 4.0% and for nitrogen at 0.20%.

Es ist von Vorteil, wenn die obere Grenze des Bereiches der einzeln oder zu mehreren auftretenden Legierungselemente für Kohleistoff bei 0,10 ; für Silizium bei 0,80 ; für Mangan bei 1,20 ; für Chrom bei 28,o %; für Molybdän bei 1,Lo ,; für Nickel bei 5,o ß und für Stickstoff bei o,) % liegt.It is advantageous if the upper limit of the range of the individually or to several occurring alloying elements for carbon at 0.10; for Silicon at 0.80; for manganese at 1.20; for chromium at 28.o%; for molybdenum 1, Lo,; for nickel at 5. o ß and for nitrogen at o,)%.

Dieser Stahl wird mit Vorteil für Gegenstände verwendet, die eine Strckgrenze von mindestens 65 kp/mm² besitzen sollen.This steel is used with advantage for objects that have a Should have a yield strength of at least 65 kp / mm².

Die Streckgrenze des Stahles kann durch einen zusätzlichen Niobgenalt von 0,12 bis 0,40 % weiter erhöht werden.The yield strength of the steel can be increased by an additional niobium grade can be increased further from 0.12 to 0.40%.

Von Vorteil ist gleichfalls ein Wolframgehalt von 0,20 bis 0,40 Gew.%.A tungsten content of 0.20 to 0.40% by weight is also advantageous.

Eine weitere bevorzugte Legierung hat einen zusätzlichen Vanadiumgehalt von 0,12 bis 0,40 Gew. %.Another preferred alloy has an additional vanadium content from 0.12 to 0.40% by weight.

Bei geeineter Legierung der zuletzt genannten Legierungselemente kann der Sthal für Gegenstände verwedet werden, die eine Streckgrenze von Mindestens 70 kp/mm² besitzen sollen.With a united alloy of the last mentioned alloying elements can The steel can be used for objects that have a yield strength of at least 70 kp / mm² should have.

Es wird auf die beiliegenden Tabellen 1 und 2 verwiesen, in denen typische Zusammensetzungen des erfindungsgemäßen Stahles (Tabelle 1) und die dazugehörigen FestiÒ-keitseigenschaften (Tabelle 2) angegeben sind.Reference is made to the accompanying Tables 1 and 2 in which typical compositions of the steel according to the invention (Table 1) and the associated Strength properties (Table 2) are given.

Die angegebenen Festigkeitswerte beziehen sich auf den geglühten Zustand ohne Kaltverfestigung. Wie die Tabelle zeigt, ergibt sich eine erhebliche Steigerung der Streckgrenze auf Werte zwischen 65,o und 80,2 kp/m2. Trotz der hohen Streckgrenze und des hohen Streckgrenzenverhältnisses sind die Dehnungswerte erstaunlich hoch und praktisch nicht schlechter als bei bekannten Legierungen. Es bleibt noch zu erwähnen, daß in den untersuchten Proben noch nicht die optimale Korngröße und Gefügeverteilung vorliegt. Es handelt sich also um Gegenstände, wie z.B. Schmiedestücke.Durch die hohe Ausgangslage der Festigkeitswerte des normal wannverformten erfindungsgemäßen Stahles ergibt sich bei Erreichen der optimalen Korngröße und Gefügeverteilung, wie man sie z.B. beim Warmwalzen von Flachprodukten auf modernen kontinuierlichen Straßen erzielt, eine weitere Steigerung der Festigkeitseigenschaften.The specified strength values refer to the annealed condition without work hardening. As the table shows, there is a considerable increase the yield point to values between 65.o and 80.2 kp / m2. Despite the high yield strength and the high yield strength ratio, the elongation values are surprisingly high and practically no worse than known alloys. It remains closed mention that the samples examined did not yet have the optimal grain size and structure distribution is present. So it is about objects such as forgings high starting position of the strength values of the normally when deformed according to the invention Steel results when the optimal grain size and structure distribution are reached, as they are used, for example, when hot rolling flat products on modern continuous Roads achieved a further increase in strength properties.

Der erfindungsgemäße Stahl ist aufgrund der hohen Festigkeitswerte für viele Zwecke ohne zusätzliche festigkeitssteigernde Maßnahmen verwendbar. Noch höhere Festigkeitswerte ergeben sich bei einer nachfolgenden Kaltverformung. Je nach dem Grad der Kaltverformung ergeben sich entsprechende Festigkeitssteigerungen, wobei die für den Verwendungszweck notwendige Zähigkeit berücksichtigt werden muß.The steel according to the invention is due to the high strength values Can be used for many purposes without additional measures to increase strength. Yet higher strength values result from subsequent cold deformation. Ever according to the degree of cold deformation there are corresponding increases in strength, the toughness required for the intended use must be taken into account.

Durch den Stahl ergibt sich eine wesentliche Erweiterung des Einsatzgebietes der Chrom-Nickel-Stähle. Besondere Bedeutung ist durch die Gewichtsersparnis im Maschinenbau gegeben. Ausserdem ergibt sich für alle Anwendungsgebiete durch die Kostenersparnis ein erheblicher wirtschaftlicher Vorteil.Ein bevorzugtes Einsatzgebiet des Stahles ist der Container-Bau, und allgemein der Behälterbau.The steel results in a significant expansion of the area of application of chrome-nickel steels. The weight saving in the Mechanical engineering given. In addition, for all areas of application, the Saving costs is a considerable economic advantage. A preferred area of application of steel is container construction, and container construction in general.

Patentansprüche: Patent claims:

Claims (8)

Patentansprüche 1. Korrosionsbeständiger Chrom-Nickel-Stahl, der im nichtkaltverfestigten Zustand eine Streckgrenze von mindestens 60 kp/mm2, bevorzugt von mindestens 65 kp/mm2 besitzen soll, dadurch gekennzeichnet, daß der Stahl in Gew. Claims 1. Corrosion-resistant chrome-nickel steel, the in the non-cold-hardened state, a yield strength of at least 60 kp / mm2, preferably should have at least 65 kp / mm2, characterized in that the steel in Weight 0,0 bis 0,12 % C; o,o bis 1,o % Si; o,o bis 2,o % Mn; 20,0 bis 30,o % Cr; 1,5 bis 2,5 % Mo; 4,o bis 6,o % Ni; o,1 bis o,4 ß N; Rest Eisen mit den üblichen Beimengungen mit der Maßgabe enthält, daß der Austenitgehalt zwischen 20 und 60 %leigt. 0.0 to 0.12% C; o, o to 1.0% Si; o, o to 2, o% Mn; 20.0 to 30, o % Cr; 1.5 to 2.5% Mo; 4.0 to 6.0% Ni; 0.1 to 0.4 ß N; Rest iron with the usual Contains admixtures with the proviso that the austenite content is between 20 and 60 % leigt. 2. Stahl nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die untere Grenze des Bereiches der einzeln oder zu mehreren auftretenden Legierungselemente für C bei o,o8 %; Si bei 0,60 %; Mn bei 1,oo %; Cr bei 26,o ; Mo bei 1,60 ; Ni bei 4,o %; N bei 0,20 % liegt.2. Steel according to claim 1, characterized in that the lower limit the range of alloying elements occurring individually or in groups for C at 0.08%; Si at 0.60%; Mn at 1.0%; Cr at 26, o; Mo at 1.60; Ni at 4, o %; N is 0.20%. 3. Stahl nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die obere Grenze des Bereiches der einzeln oder zu mehreren auftretenden Legierungselemente für C bei 0,10 ; Si bei o,8o %; Mn bei 1,20 ; Cr bei 28,o %; Mo bei 1,80 %; Ni bei 5,0 %; N bei o,) % liegt.3. Steel according to claim 1 or 2, characterized in that the upper Limit of the range of the alloy elements occurring individually or in groups for C at 0.10; Si at 0.8o%; Mn at 1.20; Cr at 28.0%; Mon at 1.80%; Ni at 5.0%; N is o,)%. 4. Verwendung eines Stahles nach Anspruch 2 oder 5 für Gegenstände, die eine Streckgrenze von mindestens 65 kp/mm2 besitzen sollen.4. Use of a steel according to claim 2 or 5 for objects, which should have a yield strength of at least 65 kp / mm2. 5. Stahl nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich Niob in Gehalten von o,12 bis 0,40 Gew.% zulegiert ist.5. Steel according to one of claims 1-3, characterized in that in addition, niobium is alloyed in contents of 0.12 to 0.40% by weight. 6. Stahl nach einem der Ansprüche 1-5 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich Wolfram in Gehalten von 0,20 bis 0,40 Gew.% zulegiert ist.6. Steel according to one of claims 1-5 and 5, characterized in that that additionally tungsten is alloyed in contents of 0.20 to 0.40% by weight. 7. Stahl nach einem der Ansprüche 1-3, 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich Vanadium in Gehalten von 0,12 bis 0,40 Gew.% zulegiert ist.7. Steel according to one of claims 1-3, 5 and 6, characterized in that that in addition vanadium is alloyed in contents of 0.12 to 0.40% by weight. 8. Stahl nach einem der Ansprüche 5 - 7 für Gegerstande, die eine Streckgrenze von mindestens 70 kp/mm² aufweisen sollen.8. Steel according to one of claims 5 - 7 for objects that have a Should have a yield strength of at least 70 kp / mm². Tabelle 1 Lfd. C Si Mn P S Cr Mo Ni N Nb V W Austenit-Nr. gehalt % gehalt % 2 0,08 0,80 0,75 0,018 0,011 27,9 1,92 5,20 0,180 - - - % 44 3 0,07 0,81 0,79 0,018 0,013 27,8 1,87 5,0 0,230 - - - % 38 4 0,08 0,82 1,15 0,016 0,012 27,4 1,85 6,0 0,250 - - - % 50 5 0,085 0,78 1,22 0,009 0,012 27,2 1,82 4,96 0,207 0,21 - - % 40 6 0,10 0,64 1,25 0,027 0,023 26,95 1,80 5,10 0,23 0,23 - - % 57 7 0,10 0,74 0,89 0,018 0,014 27,8 1,85 4,10 0,35 0,23 0,17 - % 31 8 0,12 0,79 0,90 0,017 0,011 27,8 1,85 4,07 0,36 - - 0,35 % 30 # # # # Lfd. 0,2 F D5d 0,2/F Nr. kp/mm² kp/mm² % % 2 68,0 88,1 31,4 77 3 65,0 89,5 32,0 73 4 68,0 89,5 37,8 76 5 66,5 86,5 30,3 77 6 77,4 89,5 25,7 87 7 80,2 91,8 25,0 87 8 70,3 88,1 30,0 80Table 1 Ser. C Si Mn P S Cr Mo Ni N Nb V W Austenite no. salary % salary% 2 0.08 0.80 0.75 0.018 0.011 27.9 1.92 5.20 0.180 - - -% 44 3 0.07 0.81 0.79 0.018 0.013 27.8 1.87 5.0 0.230 - - -% 38 4 0.08 0.82 1.15 0.016 0.012 27.4 1.85 6.0 0.250 - - -% 50 5 0.085 0.78 1.22 0.009 0.012 27.2 1.82 4.96 0.207 0.21 - -% 40 6 0.10 0.64 1.25 0.027 0.023 26.95 1.80 5.10 0.23 0.23 - -% 57 7 0.10 0.74 0.89 0.018 0.014 27.8 1.85 4.10 0.35 0.23 0.17 -% 31 8 0.12 0.79 0.90 0.017 0.011 27.8 1.85 4.07 0.36 - - 0.35% 30 # # # # Consec. 0.2 F D5d 0.2 / F No. kp / mm² kp / mm²%% 2 68.0 88.1 31.4 77 3 65.0 89.5 32.0 73 4 68.0 89.5 37.8 76 5 66.5 86.5 30.3 77 6 77.4 89.5 25.7 87 7 80.2 91.8 25.0 87 8 70.3 88.1 30.0 80
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