DE2136177A1

DE2136177A1 - Nickel Chromium Iron Alloy

Info

Publication number: DE2136177A1
Application number: DE19712136177
Authority: DE
Inventors: H L Eiselstein; J C Hosier
Original assignee: Henry Wiggin and Co Ltd
Current assignee: Henry Wiggin and Co Ltd
Priority date: 1970-07-21
Filing date: 1971-07-20
Publication date: 1972-03-09
Also published as: GB1316048A; FR2099329A5; AU3144671A; SE377137B; NO129097B; BE770263A; JPS5529146B1; US3729308A; CA947119A; CH542285A; ZA714178B; NL148359B; NL7109700A

Description

Dipl.-Ing. H. Sauerland · Dr.-Ing. R. König · Dipl.-Ing. K. BergenDipl.-Ing. H. Sauerland · Dr.-Ing. R. König · Dipl.-Ing. K. Bergen

Patentanwälte · Aoao Düsseldorf · Cecilienallee 76 · Telefon 43S7Patent Attorneys · Aoao Düsseldorf · Cecilienallee 76 · Telephone 43S7

Unsere Akte: 26 802 19. Juli 1971Our file: 26 802 July 19, 1971

Henry Wiggin & Company Limited, Thames House, Millbank London S.W.1/ EnglandHenry Wiggin & Company Limited, Thames House, Millbank London SW1 / England

"Nickel-Chrom-Ei s en-Leei erung""Nickel-chromium-iron drainage"

Die Erfindung bezieht sich auf eine Nickel-Chrom-Eisen-Legierung mit verbesserter Oxydations- und Korrosionsbeständigkeit, die sich sehr wirtschaftlich herstellen läßt und insbesondere als Werkstoff für Heizleitergehäuse geeignet ist.The invention relates to a nickel-chromium-iron alloy with improved resistance to oxidation and corrosion, which can be produced very economically and especially as a material for heating conductor housings suitable is.

Es sind elekirische Heizleiterelemente bekannt, die aus einem Leiter mit hohem Widerstand bestehen, der in einem Blechzylinder angeordnet ist. Der Widerstand ist dabei im Abstand von der Blechumhüllung in eine kompakte Schicht aus feuerfestem, hitzebeständigem und elekttLsch isoliertem Material eingebettet. Als Widerstände kommen spiralförmig gewickelte Drähte und als feuerfestes Isoliermaterial körniges Magnesiumoxyd zur Verwendung. Auf derartige Heizleiterumhüllungen bzw. -gehäuse bezieht sich die Erfindung.There are electrical heating elements known, which consist of a conductor with high resistance in a Sheet metal cylinder is arranged. The resistance is at a distance from the sheet metal casing in a compact layer made of fire-proof, heat-resistant and electrically insulated Material embedded. Spirally wound wires are used as resistors and fireproof insulating material granular magnesium oxide for use. Refers to such heating conductor sheaths or housings The invention.

Zum Stande der Technik gehört eine Stahllegierung A mit 32,5% Nickel, 21% Chrom und geringen Gehalten an Kohlenstoff, Mangan und Schwefel, Silizium, Kupfer, Aluminium und Titan.The state of the art includes a steel alloy A with 32.5% nickel, 21% chromium and low levels of carbon, Manganese and sulfur, silicon, copper, aluminum and titanium.

209811/1095209811/1095

Wenngleich sich diese herkömmliche Legierung als Werkstoff für ein Gehäuse für elektrische Heizleiter gut bewährt hat, liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Legierung mit noch besserer Oxydationsbeständigkeit zu schaffen, die sich zudem wirtschaftlicher herstellen läßt. Dabei sollen diese Vorteile nicht durch eine Beeinträchtigung anderer Eigenschaften erkauft werden, die vergleichbare herkömmliche Legierungen besitzen, insbesondere nicht auf Kosten der Beständigkeit gegen Spannungsrißkorrosion und der guten Schweißbarkeit gehen.Although this conventional alloy works well as a material for a housing for electrical heating conductors has proven, the invention is based on the object of providing an alloy with even better resistance to oxidation to create, which can also be produced more economically. These advantages are not intended to be impaired other properties are bought that have comparable conventional alloys, in particular not at the expense of resistance to stress corrosion cracking and good weldability.

Die Erfindung basiert auf der überraschenden Feststellung, daß sich dann, wenn bei einer Nickel- Chrom- Stahllegierung die Gehalte an Chrom, Nickel, Silizium und vorzugsweise auch Cer in bestimmter Weise auf einanfer abgestimmt werden, eine ausgezeichnete Oxydationsbeständigkeit bei höheren Temperaturen und außerdem eine gute Schweißbarkeit sowie Beständigkeit gegen Spannungsrißkorrosion ergibt.The invention is based on the surprising finding that when a nickel-chromium-steel alloy the contents of chromium, nickel, silicon and preferably also cerium are matched to one another in a certain way excellent resistance to oxidation at elevated temperatures and also a good one Weldability and resistance to stress corrosion cracking results.

Die Erfindung besteht demzufolge in einer Stahllegierung mit 15 bis 23% Nickel, 17 bis 23% Chrom, 0,3 bis 1,5% Silizium und 0 bis 0,05% Cer, Rest einschließlich er schmelzungsbedingter Verunreinigungen Nickel, die als Verunreinigungen höchstens 2% Mangan, höchstens 0,15% Kohlenstoff, höchstens 0,5% Aluminium, höchstens 0,5% Titan, höchstens 0,5% Kupfer und höchstens 0,015% Schwefel enthält und deren Legierungsbestandteile den folgenden Bedingungen genügen': The invention therefore consists in a steel alloy with 15 to 23% nickel, 17 to 23% chromium, 0.3 to 1.5% Silicon and 0 to 0.05% cerium, the remainder including melt-related Impurities nickel, which are not more than 2% manganese, not more than 0.15% carbon, Contains no more than 0.5% aluminum, no more than 0.5% titanium, no more than 0.5% copper and no more than 0.015% sulfur and the alloy components of which meet the following conditions:

1. 1178 - 9986 (% Ce) - 1085 $ßi) - 49.78 (%Cr) +3965 (% Si χ % Ce) + 304.5 (% Cr χ % Ce) + 44.84 (% Si χ % Cr) + 16.65 ί# Μη/(% Si + % Ce)] ^ 601. 1178 - 9986 (% Ce) - 1085 $ ßi) - 49.78 (% Cr) +3965 (% Si χ% Ce) + 304.5 (% Cr χ% Ce) + 44.84 (% Si χ% Cr) + 16.65 ί # Μη / (% Si +% Ce)] ^ 60

2. -1156 + 109.1(% Ni) + 2690 (% Mn χ % Ce) - 5.97 _ο (% Mn χ % Ni) - 1.57 (% Ni χ % Cr) + 358.5 (% Si^) ^ 5002. -1156 + 109.1 (% Ni) + 2690 (% Mn χ% Ce) - 5.97 _ο (% Mn χ% Ni) - 1.57 (% Ni χ% Cr) + 358.5 (% Si ^) ^ 500

209811/1095209811/1095

Hinsichtlich der Werkstoffeigenschaften ist es wichtig, daß die Legierungsbestandteile innerhalb der oben erwähnten Gehaltsgrenzen liegen und gleichzeitig den vorstehenfen Bedingungen genügen, da nur diese eine hohe Beständigkeit bei zyklischer Oxydation und gegen Spannungsrißkorrosion gewährleisten.With regard to the material properties, it is important that the alloy components are within the above mentioned There are salary limits and at the same time meet the above conditions, as only these have a high level of resistance ensure against cyclic oxidation and against stress corrosion cracking.

Die erfindungsgemäße Stahllegierung besitzt eine mindestens ebenso gute Beständigkeit bei zyklischer Oxydation bei 982⁰C wie die herkömmliche Legierung A_n The steel alloy of this invention has at least as good resistance to cyclic oxidation at 982 ⁰ C as the conventional alloy A _n

Chrom und Nickel verleihen der Legierung eine gute Beständigkeit gegen Oxydation, allgemeine Korrosion und Spannungsrißkorrosion. Chromgehalte über 23% beeinträchtigen jedoch die Verformbarkeit. Im allgemeinen gilt, daß die Eigenschaften der Legierung, insbesondere deren Oxydationsbeständigkeit, umso besser sind, je hchsr der Chromgehalt innerhalb der angegebenen Gehaltsgrenzen liegt. Nickelgehalte über 23% sind nicht erfösterlich, während Nickelgehalte weit unter 15% die technologischen Eigenschaften der Legierung beeinträchtigen können. Im Hinblick auf eine optimale Kombination der technologischen Eigenschaften sollten der Chromgehalt 19 bis 21%oder 22% ind der Nickelgehalt 18 bis 22,5% betragen.Chromium and nickel give the alloy good resistance to oxidation, general corrosion and Stress corrosion cracking. However, chromium contents above 23% impair the ductility. In general, that the properties of the alloy, in particular its resistance to oxidation, the better, the higher the Chromium content is within the specified content limits. Nickel contents over 23% are not covered, while Nickel contents well below 15% can impair the technological properties of the alloy. With regard to for an optimal combination of technological properties, the chromium content should be 19 to 21% or 22% ind the nickel content is 18 to 22.5%.

Silizium und Cer tragen beide zur Oxydations- und Korrosionsbeständigkeit bei. Insbesondere verleiht das Silizium der Legierung eine verbesserte Oxydationsbeständigkeit, wenngleich ein zu hoher Siliziumgehalt zu Schwierigkeiten beim Schweißen, insbesondere zu Warmrissigkeit und einer zu großen Flüssigkeit der Schweiße führt. Der Siliziumgehalt liegt daher vorzugsweise bei 0,6 bis 1,1%, beispielsweise bei 0,7 bis 1,0%. Das Cer trägt bei Gehalten bis 0,05% ganz beträchtlich zur BeständigkeitSilicon and cerium both contribute to resistance to oxidation and corrosion at. In particular, the silicon gives the alloy improved resistance to oxidation, although too high a silicon content leads to welding difficulties, especially hot cracks and too much fluid that leads to sweat. The silicon content is therefore preferably 0.6 to 1.1%, for example 0.7 to 1.0%. The cerium contributes considerably to the resistance at contents of up to 0.05%

209811/1095209811/1095

gegen Oxydation und Spannungsrißkorrosion "bei, weswegen die Legierung mindestens 0,01% Cer enthält. Damit ist der weitere Vorteil verbunden, daß die Legierung weniger empfindlich hinsichtlich der Korrosionsbeständigkeit in Abhängigkeit von den Gehalten der anderen Legierungsbestandteile ist, insbesondere des Nickels, Chroms, Silizium und Mangans. Cergehalte über 0,05% führen jedoch zu Schwierigkeiten beim Schmieden, Walzen und Schweißen, so daß dsr Cergehalt vorzugsweise 0,015 bis 0,04% beträgt.against oxidation and stress corrosion cracking "for which reason the alloy contains at least 0.01% cerium. This has the further advantage that the alloy is less sensitive to corrosion resistance depending on the contents of the other alloy components is, in particular of nickel, chromium, silicon and manganese. However, cerium contents above 0.05% lead to difficulties in forging, rolling and welding, so that the cerium content is preferably 0.015 to 0.04%.

Sofern keine besonders hohen Anforderungen an die Legierung gestellt werden, kann sie auch cerfrei sein, wenngleich die Legierung vorzugsweise stets mindestens eien geringen Cergehalt bis 0,01% oder auch nur 0,005% Cer enthält. Durch Versuche konnte festgestellt werden, daß im Zusammenwirken mit dem Silizium selbst so geringe Cergehalte der Neigung des Mangans entgegenwirken, die Beständigkeit gegen Oxydation und Spannungsrißkorrosion zu beeinträchtigen. Demzufolge sollten bei einer Legierung mit bis 0,01% Cer die Gehalte an Cer, Silizium und Mangan der folgenden Bedingung genügen:Unless the requirements placed on the alloy are particularly high, it can also be cerium-free, although the alloy preferably always has at least a low cerium content of up to 0.01% or even only 0.005% Contains cerium. Experiments have shown that the interaction with the silicon itself is so small Cerium contents counteract the tendency of manganese, the resistance to oxidation and stress corrosion cracking to affect. Accordingly, in an alloy with up to 0.01% cerium, the contents of cerium, silicon and manganese satisfy the following condition:

(% Mn)/(% Si + % Ce) <0,6.(% Mn) / (% Si +% Ce) <0.6.

Bei derartigen Legierungen beträgt das Verhältnis (%Ni) /(% Cr) vorzugsweise 0,9 bis 1,2.With such alloys the ratio (% Ni) is / (% Cr) preferably 0.9 to 1.2.

Das Cer wird normalerweise in Form von Lanthan oder andere seltene Erden enthaltendem Mischmetall in die Legierung eingeführt. Ein übliches Mischmetall enthält etwa 50% Cer und 20% Lanthan, Rest andere Seltene Erden. Aus diesem Grunde kann die erfindungsgemäße Legierung außer Cer auch einige tausendstel Prozent Lanthan enthalten. The cerium is usually included in the alloy in the form of lanthanum or other rare earth mischmetal introduced. A common mischmetal contains around 50% cerium and 20% lanthanum, the remainder other rare earths. For this reason, in addition to cerium, the alloy according to the invention can also contain a few thousandths of a percent lanthanum.

209811/1095209811/1095

_ 5 —_ 5 -

Außer den zwingenden Legierungsbestandteilen kann die erfindungsgemäße Stahllegierung als Verunreinigungen ohne wesentliche Nachteile auch noch einige andere Elemente enthalten. Hierzu gehören aus den Einsatzstoffen oder einer Zwischenbehandlung stammende Begleitelemente. Aus diesem Grunde kann die erfindungsgemäße Stahllegierung bis 2% Mangan enthalten; höhere Mangangehalte beeinträchtigen jedoch die Beständigkeit gegen Oxydation und Spannungsrißkorrosion. Vorzugsweise übersteigt der Mangangehalt jedoch 1% nicht. Die erfindungsgemäße Legierung kann auch bis 0,15% Kohlenstoff enthalten, wenngleich der Kohlenstoffgehalt 0,1% nicht übersteigen sollte. Ein zu hoher Kohlenstoffgehalt kann zum Ausscheiden von Karbiden und damit zu einer Versprödung führen, die Schwierigkeiten beim Verformen ergibt. Da es außerordentlich schwierig ist, die in Rede stehende Stahllegierung völlig schwefelfrei zu halten, ist ein Schwefelgehalt bis 0,015% gerade eben noch zulässig. Auch das Kupfer stellt eine übliche Verunreinigung dar, darf jedoch einen Gehalt von 0,5% nicht übersteigen. Höhere Kupfergehalte beeinträchtigen nämlich die Oxydationsbeständigkeit bei hohen Temperaturen. Aluminium, Titan und Kalzium kommen als Desoxydationsmittel zur Verwendung, so daß die Legierung Restgehalte dieser Elemente enthalten kann. So kann die Legierung beispielsweise etwa je 0,5% Aluminium und Titan sowie in einigen Fällen geringe Gehalte an Kalzium enthalten.In addition to the mandatory alloy components, the steel alloy according to the invention as impurities without significant disadvantages also some other elements contain. This includes accompanying elements from the raw materials or an intermediate treatment. For this reason, the steel alloy according to the invention can contain up to 2% manganese; higher manganese levels affect however, the resistance to oxidation and stress corrosion cracking. Preferably the exceeds Manganese content but not 1%. The alloy according to the invention can also contain up to 0.15% carbon, albeit the carbon content should not exceed 0.1%. Too high a carbon content can lead to precipitation of carbides and thus lead to embrittlement, which results in difficulties in deforming. Because it is extraordinary What is difficult to keep the steel alloy in question completely free of sulfur is a sulfur content up to 0.015% is just allowed. The copper is also a common contaminant, but it is allowed do not exceed a content of 0.5%. This is because higher copper contents impair the resistance to oxidation at high temperatures. Aluminum, titanium and calcium are used as deoxidizers, so that the alloy may contain residual amounts of these elements. For example, the alloy can be approximately Contains 0.5% aluminum and titanium and, in some cases, low levels of calcium.

Vorteilhafterweise enthält die erfindungsgemäße Stahllegierung 20% Nickel, 20% Chrom, mindestens 0,6% Silizium, mindestens 0,02% Cer, Rest Eisen einschließlich Verunreinigungen und höchstens 1% Mangan.The steel alloy according to the invention advantageously contains 20% nickel, 20% chromium, at least 0.6% silicon, at least 0.02% cerium, the remainder iron including impurities and a maximum of 1% manganese.

209811/1095209811/1095

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels des näheren erläutert: The invention is explained in more detail below using an exemplary embodiment:

In einem normalen Induktionsofen wurden zunächst jeweils sieben Grundschmelzen auf Basis Bisen, Nickel und Chrom erschmolzen. Unmittelbar vor dem Gießen wurden jeweils die erforderlichen Zusätze von Silizium, Aluminium, Titan Lind Cer, dieses als Mischmetall, sowie abschließend an Kalzium eingebracht. Die Zusammensetzungen der sieben Versuchslegierungen ergeben ach aus der nachfolgenden Tabelle I. Der Legierungsrest bestand in jedem Falle aus Eisen. Die Schmelzen wurden in Kokillen zu Stäben mit einem Durchmesser von 10 cm vergossen. Die Stäbe wurden dann bis auf eine Dicke von 6,35 mm flachgeschmiedet und dann bis auf ein 3,175mm dickes Blech ausgewalzt. Abschnitte der Bleche wurden einer zyklischen Oxydation unterworfen und als U-Proben hinsichtlich Ihrer Beständigkeit gegen Spannungsrißkorrosion untersucht, während die Restabschnitte der Bleche aneinandergeschweißt und das auf diese Weise entstandene Blech bis auf eine Dicke von 0,635mm, d.h. eine für Heizleitergehäuse übliche Dicke heruntergewalzt wurden.In a normal induction furnace each seven base melts based on bis, nickel and chromium were melted. Immediately before pouring were each the necessary additions of silicon, aluminum, titanium and cerium, this as misch metal, and finally Calcium brought in. The compositions of the seven test alloys also result from the following Table I. The remainder of the alloy consisted of iron in each case. The melts were made into bars with ingot molds potted with a diameter of 10 cm. The bars were then forged flat to a thickness of 6.35 mm and then rolled out to a 3.175mm thick sheet. Sections of the metal sheets have undergone cyclic oxidation subjected and examined as U-specimens with regard to their resistance to stress corrosion cracking, while the remaining sections of the sheets are welded together and the sheet metal created in this way up to a thickness of 0.635mm, i.e. a thickness that is usual for heating conductor housings were rolled down.

309811/1095309811/1095

PmPm

•Η• Η

!-H!-H

-T-T OJOJ 0000 II. C-C- σ>σ> OO ■4·■ 4 · OJOJ VV OJOJ ν-ν- OJOJ OO OO OO OO ββ OO •• •• •• OJOJ OO OO •• OO OO OO OJOJ OO <!-<! - OO CMCM OJOJ C-C- •• ■4-■ 4- OO inin OO νν OO OO V-V- OO ν-ν- •• αα •• ββ •• OO OO OO coco OO OO OJOJ V-V- v-v- V-V- OJOJ D-D- VV v-v- OO ν-ν-

O ο ο O O O OO ο ο O O O O

j ι>j ι>

OD O CTi D- t>- OJ ro ν- OJ ν- ν- ν- OJ OJOD O CTi D- t> - OJ ro ν- OJ ν- ν- ν- OJ OJ

-* C- er» OJ O U3 V-- * C- er »OJ O U3 V-

V- OJ VO O OJ O OJV- OJ VO O OJ O OJ

cm ο ο ω co Oj Ojcm ο ο ω co Oj Oj

<M OJ OJ V V- OJ OJ<M OJ OJ V V- OJ OJ

oj oj cn oj oj oj ojoj oj cn oj oj oj oj

O O O O O O OO O O O O O O

O ν- ν- ΚΛ <f ΝΛ <J-O ν- ν- ΚΛ <f ΝΛ <J-

ffi IS 00 CTi (D O Oiffi IS 00 CTi (D O Oi

ο d d d d v^ dο d d d d v ^ d

CT\ ITv (S- 00 CO 00 VDCT \ ITv (S- 00 CO 00 VD

O O O O O O OO O O O O O O

ο d ο ο ο ο οο d ο ο ο ο ο

HHHHHHHHHHHHHH

co cd co co cd cd caco cd co co cd cd approx

PQ pq pq pq pq pq pqPQ pq pq pq pq pq pq

VV
■4-■ 4- οο ωω
οο VD ΚΛ
ΚΛ VOVD ΚΛ
ΚΛ VO V"V "
<!-<! - ο
OD ο
OD OO ^Ν ·
ν- ^Ν ·
ν- οο O ν-O ν- OO ν-ν- .05.05 .05.05 .04.04 Ch ν-
O ν-Ch ν-
O ν- .09.09 σ>σ>
οο

O O O O O O OO O O O O O O

ojoj

m vom vo

209811/1095209811/1095

Aus der nachfolgenden Tabelle II ergeben sich die technologischen Eigenschaften der Versuchslegierungen, die an Schmiedestäben mit einem Durchmesser von 1,42cm nach einem einstündigen Glühen bei 982⁰C mit anschließendem Abkühlen in Luft ermittelt wurden.The technological properties of the experimental alloys, which were determined to forge rods having a diameter of 1,42cm for a one-hour annealing at 982 ⁰ C followed by cooling in air apparent from the following Table II.

Table II

Legie- Streck- Zugfestig- Dehnung Einschnü- Härte rung grenze keit rungAlloy Stretch Tensile Strength Elongation Constriction Hardening Limitation

ρ ρρ ρ

(kp/mm ) (kp/mm ) (%) (%) R(kp / mm) (kp / mm) (%) (%) R

11 28.628.6 64.064.0 45.045.0 68.068.0 7575 - 2- 2 27.127.1 58.258.2 46.046.0 68.568.5 7474 33 30.430.4 66.066.0 49.049.0 72.072.0 7979 44th 26.026.0 61.361.3 49.049.0 72.672.6 7373 55 27.127.1 63.863.8 44.044.0 68.568.5 7676 66th 24.424.4 63.563.5 45.045.0 68.068.0 7676 77th 29.329.3 64.364.3 40.040.0 68.068.0 7979

Die sich aus der vorstehenden Tabelle II ergebenden technologischen Eigenschaften der erfindungsgemaßen Stahllegierung halten einen Vergleich mit der bekann ten Legierung durchaus aus, die als MindestanforderunThe technological properties according to the invention resulting from Table II above Steel alloy can withstand a comparison with the known alloy, the minimum requirements

p gen eine Streckgrenze von 21,1 kp/mm , eine Zugfestig keit von 52,7 kp/mm , eine Dehnung von 30% und eine Maximalhärte von BO Rg besitzen muß.p gen a yield point of 21.1 kp / mm, a tensile strength of 52.7 kp / mm, an elongation of 30% and a Must have a maximum hardness of BO Rg.

2098 11/10952098 11/1095

In der nachfolgenden Tabelle III sind die Oxydationstiefe eines 0,32cm dicken Blechs sowie der damit verbundene Gewichtsverlust bei zyklischer Oxydation zuzusammengestellt. Der Oxydationsversuch lief in der Weise ab, daß die Probe jeweils 1000 Stunden lang 15 Minuten unter Luft in einem Ofen bei 985⁰C geglüht, alsdann 5 Minuten außerhib des Ofens in Luft abgekühlt und schließlich wiederum in den Ofen eingesetzt wurde. Die Oxydationstiefe wurde aus der Differenz der ursprünglichen Dicke und des verbleibenden Metalls dividiert durch 2 ermittelt.In the following table III the oxidation depth of a 0.32 cm thick sheet and the associated weight loss with cyclic oxidation are summarized. The Oxydationsversuch proceeded in such a manner that the sample annealed in each case for 1000 hours 15 minutes with air in an oven at 985 ⁰ C, then 5 minutes außerhib of the furnace in air cooled, and was finally again inserted into the oven. The depth of oxidation was calculated from the difference between the original thickness and the remaining metal divided by 2.

Table III

Legierungalloy OxydationstiefeDepth of oxidation GewichtsverlustWeight loss (mm)(mm) (mg/cm )(mg / cm) 11 0.0250.025 00 22 0.0510.051 99 33 0.0250.025 00 44th 0.100.10 1919th VJlVJl 0.0760.076 4040 66th 0.0510.051 00 77th 0.0760.076 22

Die Daten der vorstehenden Tabelle zeigen, daß die erfindungsgemäße Legierung während des lOOstündigen Oxydati onsversuöhs nur einer geringen Qcydation unterlag. The data in the table above show that the alloy according to the invention was subject to only a slight degree of cyclation during the 100 hour oxidation test.

209811/1095209811/1095

- ίο -- ίο -

Hingegen ergab sich bei einer Vergleichsprobe der herkömmlichen Legierung A unter denselben Bedingungen eine Oxydationstiefe von 0,020mm bei einem GewichtsverlustOn the other hand, in a comparative sample of the conventional alloy A, under the same conditions, there was one Oxidation depth of 0.020mm with a weight loss

von 120 mg/cm . Dabei ist davon auszugehen, daß Legie-of 120 mg / cm. It can be assumed that alloy

rungsa mit einem Gewichtsverlust bis 60 mg/cm während des vorerwähnten Oxydationsversuchs eine hohe Beständigkeit gegen zyklische Oxydation besitzen.rungsa with a weight loss up to 60 mg / cm during of the above-mentioned oxidation test have a high resistance to cyclic oxidation.

Die Legierungen der Tabelle I wurden auch hinsichtlich ihrer Beständigkeit gegen Spannungsrißkorrosion untersucht. Dabei wurden die üblichen U-Proben aus Probeblechen der Abmessung 154 χ 12,7 x 3,2 hergestellt. Die U-Proben wurden in kochende 45%ige Magnesiumchloridlösung eingetaucht und in bestimmten Zeitabständen auf Rissigkeit geprüft. Nach 720 Stunden bzw. 30 Tagen waren die Proben der Legierungen nach Tabelle I noch fehlerfrei, während eine Probe aus der herkömmlichen Legierung A bereits nach 300 Stunden fehlerhaft war. Dabei ist davon auszugehen, daß eine Legierung, deren Beständigkeit 500 Stunden übersteigt, eine gute Beständigkeit geg*i Spannungsrißkorrosion besitzt. Hinsichtlich der Spannungsrißkorrosion sollte das Verhältnis von Nickel zu Chrom mindestens 1 betragen und der Siliziumgehalt bei mindestens 1 sowie der M_angangehalt nicht überO,5% liegen.The alloys of Table I were also tested for their resistance to stress corrosion cracking. The usual U-specimens were produced from test sheets measuring 154 × 12.7 × 3.2. The U-specimens were immersed in boiling 45% magnesium chloride solution and checked for cracks at certain time intervals. After 720 hours and 30 days, respectively, the samples of the alloys according to Table I were still free of defects, while a sample from conventional alloy A was already defective after 300 hours. It can be assumed that an alloy whose durability exceeds 500 hours has good resistance to stress corrosion cracking. With regard to the stress, the ratio of nickel to chromium is at least 1 and the silicon content should be at least 1 and the M _a not ngangehalt überO, are 5%.

Die Legierungen der Tabelle I wurden außerdem autogen nach dem WIG-Verfahren geschweißt und auf Schweißrissigkeit untersucht. Dabei stellte sich heraus, daß die erfindungsgemäße Stahllegierung gut bis ausgezeichnet schweißbar ist.The alloys in Table I were also autogenously welded using the TIG process and checked for weld cracks examined. It was found that the steel alloy according to the invention is good to excellent is weldable.

Zu Vergleichszwecken wurde eine Legierung mit den Daten der Tabelle II entsprechenden mechanischen Eigenschaften in einem 2t-0£en eingeschmolzen. Das GewichtFor comparison purposes, an alloy was used with mechanical properties corresponding to the data in Table II melted in a 2t-0 £ en. The weight

■209811/1095■ 209811/1095

der Schmelze betrug etwa 2,5t; sie enthielt 20,32% Nickel, 19,94% Chrom, 0,60% Silizium, 0,022% Cer, 0,31% Mangan, 0,04% Kohlenstoff, 0,007% Schwefel, 0,010% Phosphor, 0,17% Aluminium, 0,17% Titan, 0,001% Kalzium und 0,03% Kupfer, Rest Eisen.the melt was about 2.5 tons; it contained 20.32% nickel, 19.94% chromium, 0.60% silicon, 0.022% cerium, 0.31% manganese, 0.04% carbon, 0.007% sulfur, 0.010% phosphorus, 0.17% aluminum, 0.17% titanium, 0.001% Calcium and 0.03% copper, the remainder iron.

Nach dem Schmieden wurde das Material zu Band mit einer Dicke von 6,4mm warmgewalzt und alsdann bis auf eine Dicke von 2,3mm kaltgewalzt. Verschiedene Proben wurden hinsichtlich ihrer Beständigkeit gegen zyklische Oxydation und Spannungsrißkorrosion untersucht. Dabei ergab sich ein Gewichtsverlust von nur 3/mg/cm . nach 1000-stündiger zyklischer Oxydation und kein Ausfall bei einer U-Probe nach 720-stündiger Versuchsdauer. Mithin besitzt auch diese Legierung eine hohe Beständigkeit gegen zyklische Oxydation und Spannungsrißkorrosion.After forging, the material was hot rolled into strip 6.4mm thick and then down to one Cold rolled thickness of 2.3mm. Various samples were tested for resistance to cyclic oxidation and stress corrosion cracking. There was a weight loss of only 3 / mg / cm. after 1000 hours of cyclical oxidation and no failure in the case of a U-sample after a test duration of 720 hours. This alloy therefore also has a high resistance to cyclic oxidation and stress corrosion cracking.

Neben den vorerwähnten Eigenschaften besitzt die erfindungsgemäße Stahllegierung auch eine dem rostfreien Stahl 304 entsprechende Beständigkeit gegen allgemeine Korrosion. Dem kommt insofern eine gewisse Bedeutung zu, als die in Rede stehenden Heizleitergehäuse häufig mit den verschiedensten Lösungen bei erhöhter Temperatur in Berührung kommen.In addition to the above-mentioned properties, the steel alloy according to the invention also has a stainless steel alloy 304 steel equivalent resistance to general corrosion. To that extent, this has a certain significance to, than the heating conductor housing in question often with a wide variety of solutions at elevated temperature come into contact.

Außer für Umhüllungen eignet sich die erfindungsgemäße Stahllegierung auch als Werkstoff für Röhren von Wärmeaustauschern und Vorrichtungen der Verfahrenstechnik, Aufspannvorrichtungen beim Aufkohlen, Retorten und Ofenteile. In addition to being used for casings, the steel alloy according to the invention is also suitable as a material for tubes for heat exchangers and process engineering devices, jigs for carburizing, retorts and furnace parts.

20981 1/109520981 1/1095

Claims

Henry Wiggin & Company Limited, Thames House, Millbank London S.W.1, Great Britain Patent claims:

1. Nickel-chromium steel alloy with 15 to 23% nickel, 17 to 23% chromium, 0.3 to 1.5% silicon and 0 to 0.05% cerium,

"The remainder including impurities caused by the smelting, such as a maximum of 2% manganese, 0.15% carbon, 0.5% aluminum, 0.5% titanium, 0.5% copper and 0.015% sulfur, deiei alloy components meet the conditions

1178 - 9986 (% Ce) - 1085 (% Si) - 49.78 (% Cr) +3965 (% Si X% Ce) + 304.5 (% Cr x Ce) + 44.84 (% Si χ% Cr) + 16.65 |> Μη / (% Si +% Ce}] ^ 60

-1156 +109.1 (% Ni) + 2690 (% Μη χ '% Ce) - 5.97 (% Mh χ% Ni) - 1.57 (% Ni X% Cr) + 358.5 (% Sl ² ) ^ 500

* suffice.

2. Alloy according to claim 1, but containing at least 0.1% cerium.

3. Alloy according to claim 1 or 2, which, however, contains a maximum of 1% manganese.

4. Alloy according to one of claims 1 to 3, which however

Contains 18 to 22.5% nickel, 19 to 22% chromium, 0.6 to 1.1% silicon and 0.015 to 0.04% cerium.

209811/1095209811/1095

5. Alloy according to one of claims 1 to 4, but containing 20% nickel, 20% chromium, at least 0.6% silicon, at least Contains 0.02% cerium and a maximum of 1% manganese.

6. Alloy according to one or more of claims 1 to 5, whose ratio (90Ji) / (% Cr) is at least 1 and which contains at least 1% silicon and a maximum of 0.5% manganese.

7. Alloy according to claim 1, the cerium content of which, however, is less than 0.01% and which at the ratio (% Ni) / (% Cr) of 0.9 to 1.2 satisfies the condition (% Mn) / (% Si +% Ce) = 0.9 to 1.2.

8. Use of an alloy according to claims 1 to 7 as a material for parts that, like heating conductor sheaths, Tubes of heat exchangers and process engineering apparatus, jigs for carburizing, retorts and furnace parts, with good resistance to stress corrosion cracking, have a high resistance to oxidation have to.

2 0 9 8 I 1 / 1 0 9 b2 0 9 8 I 1/1 0 9 b