DE2106506B2 - Verwendung eines Chrom-Nickel-Stahls zur Herstellung von Bauteilen - Google Patents

Description

und herstellungsbedingte Verunreinigungen als Werkstoff zur Herstellung von Bauteilen, die niedrige Kriechgeschwindigkeit, hohe Festigkeit, Widerstand gegen Korrosion und Hitzeschock bei Temperaturen von 871 bis 1204⁰C und hohe Zugfestigkeit bei diesen Temperaturen aufweisen.

2. Verwendung eines Chrom-Nickel-Stahls nach Anspruch 1, bestehend aus

0,35	bis	0,75% Kohlenstoff,
20	bis	30% Chrom,
30	bis	35% Nickel,
1,2	bis	2,4% Mangan,
1,2	bis	2,5 % Silizium,
1,75	bis	5% Wolfram,
0.035	bis	0,10% Schwefel,
Rest Eisen

ur.d herstellungsbedingte Verunreinigungen für den Zweck nach Anspruch 1.

3. Verwendung eines Chrom-Nickel-Stahls nach Anspruch 1 oder 2, bestehend aus

0,4% Kohlenstoff,
23 % Chrom,
30% Nickel,

1,5% Mangan,

2% Silizium,

1,75% Wolfram,

0,075% Schwefel,
Rest Eisen

und herstellungsbedingte Verunreinigungen für den Zweck nach Anspruch 1.

herzustellen, zumal bekanntlich ein Gehalt von mehr als etwa 0,025% Schwefel in Legierungen auf Stahloder Eisenbasis zu Rotbrücbigkett föhn und die Festigkeit und der Widerstand gegen Bruch bei hohen Temperaturen, insbesondere bei Bearbeitung oder Belastung, stark verringert werden.

Aus E, Houdremont, »Handbuch der Sonderstahlkunde«, 1956, S, 1412 und 1413, ist bekannt, daß durch die Abbindung des Schwefels durch Mangan

ίο die Rot- und Heißbruchneigung im Stahl beseitigt wird; das sich bildende Mangansulfid führt indes zu Einschlüssen, die unerwünscht sind, da sie im allgemeinen die Bruchfestigkeit und Korrosionsbeständigkeit erheblich beeinträchtigen.

Es ist deshalb überraschend, daß trotz der sich bildenden Mangansulfide die erfindungsgemäß zu verwendende Legierung im Vergleich zu dir schwefelfreien Legierung der deutschen Auslegeschrifί 1238 675 auch bei Temperaturen über 1100⁰C eine verbesserte

ao Kriechbeständigkeit und höhere Festigkeiten besitzt. Offensichtlich bilden sich bei der erfindungsgemäß zu verwendenden Legierung einige komplexe Sulfidverbindungen mit Chrom bzw. Mangan und anderen Legierungsbestandteilen, durch welche entgegen dem, was auf Grund des bekannten Standes der Technik erwartet werden konnte, die Korrosionsfestigkeit sowie die Festigkeit und Kriechbeständigkeit bei hohen Temperaturen günstig beeinflußt wird. Versuche haben ergeben, daß das Vorhandensein von Schwefel in dem beanspruchten Bereich die Zugbeanspruchungsdauer um das Vier- bis Neunfache vergrößert, im Vergleich mit der gleichen Legierung, welche Schwefel in dem üblicherweise angenommenen Bereich von 0 bis 0,025% enthält. Auch dies ist ein äußerst überraschendes Ergebnis.

Beispiel

Es wurden zwei Legierungen geschmolzen, welche die folgenden Zusammensetzungen aufweisen:

Die Erfindung betrifft die Verwendung eines Chrom-Nickel-Stahls der in den Ansprüchen angegebenen Zusammensetzung zur Herstellung von Bauteilen, die niedrige Kriechgeschwindigkeit, hohe Festigkeit, Widerstand gegen Korrosion und Hitzeschock bei Temperaturen von 871 bis 1204° C und hohe Zugfestigkeit bei diesen Temperaturen aufweisen.

Stähle mit einer vergleichbaren Grundzusammensetzung sind bereits aus der deutschen Auslegeschrift 238 675 bekannt; diese Stähle enthalten indes, außer in Form üblicher Verunreinigungen, keinen Schwefel. Hochwarmfeste Stähle mit einem Schwefelgehalt bis 0,3 % sind aus der USA.-Patentschrift 2 686 116 bekannt. Diese Stähle weisen indes nur Festigkeiten in einem niedrigen Temperaturbereich bis höchstens etwa 540° C auf, wobei der Zusatz von Schwefel zu dem Zweck erfolgt, die maschinelle Bearbeitbarkeit zu verbessern. Der Fachmann hatte keine Veranlassung, die aus der deutschen Auslegerehrift 1 238 675 bekannten Stähle mit einem erhöhten Schwefelgehalt

Legierung I
Legierung II

0,42
0,41

Rest

Mn

1,46
1,46

Si

1,85
1,87

Ni

Cr

25,6 22,7
25,5 22,5

1,42
1,44

0,015 0,076

Legierung I Eisen + übliche Verunreinigungen
Legierung II Eisen + übliche Verunreinigungen

Die Legierung I ist eine handelsübliche, anerkannt hochtemperaturfeste Legierung, welche im Vergleich mit den meisten Legierungen außergewöhnliche Zugfestigkeit aufweist.

Die Legierung II weist eine erfindungsgemäß zu verwendende Zusammensetzung auf.
Aus diesen beiden Legierungen wurden identische Probestäbe geformt, die unter gleichen Bedingungen Zugversuchen bei 1038° C mit einer Belastung von 1540 kg unterworfen wurden.

Der aus der Legierung I geformte Probestab hatte eine Lebensdauer von 100 Stunden.

Der aus der Legierung II geformte Probestab hatte eine Lebensdauer von 883 Stunden oder fast das Neunfache der Lebensdauer der besten Legierung, die bisher

3 4

für Anwendungen bei hoher Temperatur und hoher von Schwefel in dieser erfindungsgemäß zu verwenden-Zugbeanspruchung verfügbar war. Dies ist ein sehr den besonderen Legierungsznsamraensetzuog beruht, überraschendes Ergebnis, Als Grund bierfür wird Möglicherweise kann es aber auch das Ergebnis der angenommen, daß es auf einer Wiederverteilung von Bildung einer komplexen Scbwefel-Mctallcarbid-VerKarbiden in der Matrix infolge des Vorhandenseins 5 bindung sein.

Claims (1)

1. Patentansprüche:

   1, Verwendung eines Chrora-Nickel-Stahls, bestehend aus

   0,3 bis 0,9% Kohlenstoff,
   20 bis 30% Chrom,
   15 bis 35% Nickel,

   0,8 bis 4% Mangan,

   0,9 bis 3,5% Silizium,

   0,3 bis 5% Wolfram,

   0,03 bis 0,15% Schwefel,
   Rest Eisen