DE2148421A1 - Korrosionsbeständiger, gegen Er hitzung auf hohe Temperaturen unempfind hcher, ferritischer Chromstahl - Google Patents

Description

91. V-BSRC niPL-IW, 0. STAPF

PATJiiTAMWÄlTE • MÖKCHEN 80, MAU&KISCiifcRSTB.45

28. Sep. 197t

Anwaltsakte 21 647 (33146)

Sehoeller-Bleckmann Stahlwerke Aktiengesellschaft in Wien

Korrοsionsbeständiger» gegen Erhitzung auf hohe Temperaturen unempfindlicher, ferritischer Chromstahl ·

i¹ er ritische Ohr omst ahle mit ungefähr 18 $> Chrom und Kohlenstoff gehalten unter 0,15 °ß> zeigen nach Erwärmung auf Temperaturen über 1000° C und Abkühlung auf Raumtemperatur starke Versprödungserseheinungen. Diese Versprödung wird bei unstabilisierten Stählen dem an den Korngrenzen auftretenden Martensitnetzwerk zugeschrieben. Durch den Zusatz von Karbidstabilisatoren, wie Titan und Niob, wird die Bildung von Austenit an den Korngrenzen, der beim Abkühlen zu Martensit umklappt, unterbunden. Die Ausbildung fein verteilter Titankarbonitride hemmt das bei hoher Temperatur stattfindende Kornwachstum, welches ebenfalls zum Teil für die Verminderung des Formänderungsvermögens verantwortlich ist. Auch bei stabilisierten Stählen triti; nach Erhitzung auf Temperaturen über 1000° G jedoch immer noch eine Versprödung ein, obwohl kein Martensit an den Korngrenzen festgestellt werden kann«

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Die Gefahr eines Bruches bei-stoßartiger oder schwingender Beanspruchung ist bei einem derartig versprödeten Stahl groß. Es fehlte daher nicht an Versuchen, der mit einer Härte steigerung einhergehenden Versprödung sowohl von der legierungstechnischen Seite her als auch durch Wärmebehandlung smaßnahmen zu begegnen.

Is ist bekannt, daß durch Glühen bei 850° O eine Wiederher stellung der Duktilität versprödeter, ferritischer Chromstähle möglich ist. Allerdings ist in zahlreichen Fällen eine solche Glühung nicht möglich, da entweder die entsprechenden Öfen nicht zur Verfügung stehen oder es bei aus solchen ferritisehen Chromstählen gefertigten Werkstücken die Hebenwirkungen einer Wärmebehandlung (Verzunderung) nicht zulassen oder vom Fertigprodukt aus gesehen nicht mehr in Betracht gezogen werden können·

Die bekannten ferritischen Chromstähle mit maximal 0,10 # Kohlenstoff, 16,5 - 17,5 # Chrom, 1,6 1,9 i* Molybdän und einem Titananteil des sieben- bis achtfachen Kohlenstoffgehaltes haben wegen ihrer guten Korrosionsbeständigkeit, der hohen Kaltverformbarkeit und einer ausreichenden Schweißbarkeit breitere Anwendung gefunden. Als geeignete Wärmebehandlung wird für diese Stähle eine Luft abkühlung oder Wasser ab sehr eckung von 850° C empfohlen· Wesentliche Bedeutung kommt der zähen Oi--Phase zu, zu deren Beeinflussung entsprechend abgestimmte Wärmebehandlung sverfahr en vorgeschlagen werden. Bei diesen

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Stählen erweist es sich aber, daß die Sprödigkeit nach Abschrecken von hohen Temperaturen ( > 1000° O) nicht im gewünschten Ausmaß vermindert werden kann. Der Titanzusatz bei den ferritischen Chromstählen wurde der Höhe nach so bemessen, daß eine Ausbildung von Austenit, der sich beim Abkühlen zu Hartensit umwandelt, verläßlich verhindert wird. Titan beeinträchtigt bekanntlich die Reinheit des Stahles, sodaß im Hinblick darauf die zugesetzte üenge praktisch mit dem achtfachen Kohlenstoffgehalt beschränkt blieb.

Beim Schweißen dieser ferritischen Stähle werden Temperaturen von 1000° G und mehr erreicht, wodurch die Zähigkeit abnimmt und die Versprödung unter Umständen durch eine Glühbehandlung eliminiert werden muß. Damit ist aber der Einsatz dieser Stähle überall dort nicht möglich, wo eine solche Wärmebehandlung nicht stattfinden kann oder Beanspruchungen auftreten, bei denen eine solche Sprödbruohempfindlichkeit nicht zulässig ist.

Sie Erfindung betrifft korrosionsbeständige, schweißunempfindliche, ferritische Ghrom-Molybdän-Stahle mit verringerter Sprödbruchempfindlichkeit nach Abkühlung von Temperaturen über 1000° C, bestehend aus 0,001 bis 0,08 £ Kohlenstoff, 0,10 bis 0,60 <£ Silizium, 0,10 bis 0,60 i» Mangan, 15,00 bis 24,00 £ Chrom, 1,00 bis 3,00 i» Molybdän, O bis 0,60 <$> Nickel und einem Titangehalt von mindestens dem 12-fachen des Kohlenstoffgehalt es, Rest

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Eisen mit den üblichen Verunreinigungen.

Der in den erfindungsgemäßen Stählen vorgesehene Titanzusatz kann gegebenenfalls ganz oder teilweise durch Niob im Ausmaß des 2-fachen Titangehaltes ersetzt werden. Die unter die Erfindung fallenden Stähle eignen sich wegen ihrer geringeren Sprödigkeit nach Abkühlen von Temperaturen über 1000° 0 besonders zur Herstellung von ü-egenständen, die höheren Dauerbeanspruchungen, vorzugsweise H stoßartiger oder schwingender .Belastungen, ausgesetzt sind,

Es hat sich weit ers als zweckmäßig erwiesen, ferritische Chromstähle, die von hohen Temperaturen abgekühlt werden, z.B. beim Schweißen, zur v/ieder er langung der Verformungsfähigkeit in einem Temperaturbereich zwischen 1üO und 650° 0, vorzugsweise bei ca. 350° 0, einer V/ärmebehandlung zu unterziehen. Die Haltezeit soll dabei womöglich 25 bis 30 Minuten und mehr betragen.

Zur Verringerung der Sprödigkeit ist die Anwen-

^ dung der genannten ,/ärmebehandlung bei f err it i sehen Stählen, insbesondere ferritischen Chromstuhlen, nach Abschrecken von hohen Temperaturen von Vorteil.

An Hand eines unter die Erfindung fallenden Stahles wird gezeigt, in welcher i/eise bei Schweißversuchen die relative Sprödbruchunempfindlichkeit aufscheint.

C Si Un Cr Mi ilo Ti Ti: C

ü,Q32 ü,3ü 0,50 16,92 0,17 1,02 0,46 14,4

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igkeit ο..·.. 48,6; 46,5 kp/mm

Bruchfestig ,; , p/

ρ Streckgrenze 37»3; 35,5 kp/mm

Bruchdehnung (1 = 5d) .... „..... 24,1 J 23,7 Ψ

Einschnürung 49 »üj 53,3 ih

Biegewinkel nach JIN 50121 .... 18ü°; 180° j 130° Der Bruch der Zerreißproben erfolgte im Grundwerkstoff.

Im Vergleich ergab ein ferritischer Ghrom-Molybdän-Titan-Stahl mit ungefähr 0,09 ~f> Kohlenstoff, 17,1 f> Ohrom, 1,7 i» Molybdän, ü,63 -p Titan (7 x 0) beim Biegeversuch nach DIN 50121 bei drei Biegeversuchen nur maximal zwei Biegeproben von 180°. Der erfindungsgemäße Stahl zeigt somit eine wesentlich geringere Sprödigkeit als der Vergleichsstahl.

Die nicht zu erwartende und als überraschend anzusehende besonders geringe Empfindlichkeit gegen Erhitzung auf hohe Temperaturen der unter die Erfindung fallenden Stähle wird durch den Zusatz größerer Mengen des starken Jitrid-Karbidbildners Titan ausgelöst, wodurch eine stärkere Anreicherung und Übersättigung des -Λ-iuischkristalls an Kohlenstoff und Stickstoff mit den sich daraus ergebenden negativen Effekten auf die Verformuni/sfähigkeit verhindert wird.

Mit dem zunehmenden Verhältnis Titan zu Kohlenstoff zeigt sich eine Zunahme des erreichbaren Biegewinicels sowie eine Abnahme der Härte. Eine wärmebehandlung bei 35υ G mit beispielsweise einstündiger Dauer bringt

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bereits eine völlige degeneration der Verformun^sfähigkeit der ursprünglich ver spr ödeten Stähle. Bei einem Verhältnis von Titan zu kohlenstoff von 14 - 15 zu 1 wird piättisch ein Tiefstwert der Härte erreicht. Höhere Verhältnisse von Titan zu Kohlenstoff bringen an sich keine wesentlichen Verbesserungen mehr.

Der Zusatz von llolybdän in den erfindungsgemäßen Stahlen bringt eine Kornverfeinerung, die sowohl nach dem Warm- und Kaltwalzen als auch nach Erhitzen auf !Temperaturen über 1O0ü° 0 beobachtbar ist. Diese Kornverfeinerung bzw. Verringerung der Kornwachstumsgeschwindigkeit wirkt sich hinsichtlich der Sprödbruohanfälligkeit und Dauerfestigkeit sehr positiv aus. Durch die Kombination mit dem erhöhten Titangehalt, der die Hochtemperaturversprödung wesentlich verringert, mit einem Molybdänzusatz, der eine Verringerung der Anfälligkeit für das Kornwachs— turn bewirkt, werden die Eigenschaften der erfindungsgemäßen Stähle nach Erhitzen auf hohe Temperaturen und nachfolgender Abkühlung wesentlich verbessert.

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Claims (3)

2K8421 Patentansprüche :

1. Korrosionsbeständiger, schv/eißuneiapf indlicher , ferritischer Chrom—üolybdän-Stahl mit verringerter Sprödbruchempfindlichkeit nach Abkühlung von Temperaturen über 1υθϋ° G, dadurch gekennzeichnet, daß er aus 0,001 bis 0,08 j* Kohlenstoff, 0,10 bis 0,60 ?i Silizium, 0,10 bis 0,6ü £ Mangeln, 13,00 bis 24,00 # Chrom, 1,00 bis 3»00 % Ilolybdän, O bis 0,60 γ> ITickel und einem Titangehalt von mindestens deiü 12-fachen des Kohlenstoffgehalt es, Rest Üisen mit den üblichen Verunreinigungen besteht.

2. Stahllegierung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Titan ganz oder teilweise durch Uiob im Ausmaß des 2-fachen litangehaltes ersetzt sein kann.

3. Stahllegierung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß diese nach Aussetzen höheren Temperaturen anschließend einer !Värmebehandlung im Temperaturbereich zwischen 100 und 650 0, vorzugsweise bei ca. 350° G, unterzogen werden.

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BAD ORIGINAL