DE2209085A1 - Age hardened martensitic nickel steel - Google Patents

Age hardened martensitic nickel steel

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DE2209085A1
DE2209085A1 DE19722209085 DE2209085A DE2209085A1 DE 2209085 A1 DE2209085 A1 DE 2209085A1 DE 19722209085 DE19722209085 DE 19722209085 DE 2209085 A DE2209085 A DE 2209085A DE 2209085 A1 DE2209085 A1 DE 2209085A1
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Masatoshi Hitachi; Kuroda Tetsuro Takahagi; Soeno Ko Hitachi; Tsuchiya (Japan). P
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Description

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81-18.4O3P- 25. 2. 197281-18.4O3P- February 25, 1972

HITACHI Ltd., Tokio (Japan)HITACHI Ltd., Tokyo (Japan)

AlterungsgeMrteter martensitischer NickelstahlAge hardened martensitic nickel steel

Die Erfindung "bezieht sich auf einen alterungsgehärteten martensitischen Nickelstahl.The invention "relates to an age hardened martensitic nickel steel.

Gegenwärtig haben sich die Forschungsaktivitäten zum Entwickeln von Stählen mit stark verbesserter mechanischer Festigkeit "beschleunigt. Im Zuge dieser Forschung wurde ein Stahl entwickelt, der ein Matrixgefüge aufweist, das aus Martensit besteht, der Niedrigtemperatur-Umwandlungsprodukte von Austenit enthält und eine große Härte und eine verbesserte Zugfestigkeit aufweist, wenn er im Martensitzustand alterungsgehärtet ist. Dieser Stahl enthält Nickel als Hauptlegierungsbestandteil und wird je nach der Nickelmenge in verschiedene Gruppen eingeteilt. Es ist der Typ mit 18 Gew.-% Nickel, der die am stärksten verbesserte mechanische Festigkeit und Duktilität aufweist. Dieser Nickel-At present, the research activities for developing steels with greatly improved mechanical Strength "accelerated. In the course of this research, a Steel developed which has a matrix structure made up of martensite, the low temperature transformation products of austenite and has great hardness and improved tensile strength when in the martensite state is age hardened. This steel contains nickel as the main alloy component and is used depending on the amount of nickel divided into different groups. It is the 18 wt% nickel type that has the most improved mechanical Has strength and ductility. This nickel

81-(POS 27461)-Tp-r (7)81- (POS 27461) -Tp-r (7)

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stahltyp enthält eine gewisse Menge von Cobalt und Molybdän als Legierungselemente. Der gewöhnlich verwendete Nickelstahl dieses Typs enthält 7-9 Gew.-# Cobalt, 3-5 Gew.-^ Molybdän und 17-19 Gew.-^ Nickel. Dieser Nickelstahltyp hat indessen den Nachteil, daß die Kosten hierfür die höchsten unter den verschiedenen oben genannten Nickelstahltypen sind, da er eine erhebliche Menge teurer Legierungselemente enthält.steel type contains a certain amount of cobalt and molybdenum as alloying elements. The commonly used nickel steel this type contains 7-9 wt .- # cobalt, 3-5 wt .- ^ Molybdenum and 17-19 wt .- ^ nickel. That type of nickel steel however, it has the disadvantage that the cost thereof is the highest among the various types of nickel steels mentioned above because it contains a significant amount of expensive alloying elements.

Angesichts der vorstehend beschriebenen Nachteile des bekannten Nickelstahls wurde es erforderlich, einen Nickelstahl zu entwickeln, der eine so hohe mechanische Festigkeit und Duktilität wie der 18prozentige Nickelstahltyp besitzt, jedoch von niedrigen Herstellungskosten ist.In view of the above-described disadvantages of the known nickel steel, it has become necessary to use a nickel steel to develop that has as high mechanical strength and ductility as the 18 percent nickel steel type, however, is of low manufacturing cost.

Um einen Nickelstahl zu erhalten, der sich als Ersatz für den 18prozentigen Nickelstahltyp verwenden läßt, wäre als vorteilhaft anzusehen, die Eigenschaften des 20prozentigen oder des 25prozentigen Nickelstahltyps zu verbessern. Jeder dieser beiden Nickelstahltypen enthält eine geringe Menge von Titan und Aluminium und wird durch Ausscheiden einer intermetallischen Verbindung Ni^(Ti, Al) in einer Matrix von Martensit mittels Alterungshartungsbehandlung verfestigt. Es wurde festgestellt, daß beide Typen ähnliche mechanische Eigenschaften aufweisen und billiger als der oben genannte 18prozentige Nickelstahltyp sind. Indessen sind diese Nickelstähle mit mehr Nickel als der 18prozentige Nickelstahltyp diesem Typ hinsichtlich der mechanischen Festigkeit und besonders hinsichtlich der Duktilität unterlegen. Die Unterlegenheit der mechanischen Festigkeit dieser Nickelstahltypen ist auf den unzureichenden Verfestigungseffekt durch die Alterungshartungsbehandlung zurückzuführen, To obtain a nickel steel that can be used to replace the 18 percent nickel steel type, would be to be considered advantageous to improve the properties of the 20 percent or 25 percent nickel steel type. Each of these two types of nickel steel contains a small amount of titanium and aluminum and is precipitated an intermetallic compound Ni ^ (Ti, Al) in a matrix solidified by martensite by means of age hardening treatment. Both types were found to be similar have mechanical properties and are cheaper than the 18 percent nickel steel grade mentioned above. In the meantime are these nickel steels with more nickel than the 18 percent nickel steel grade of this type in terms of mechanical Strength and especially inferior in terms of ductility. The inferiority of the mechanical strength of this Nickel steel types is due to the insufficient strengthening effect due to the aging hardening treatment,

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und die TJnterlegenheit ihrer Duktilität wird durch die Tatsache hervorgerufen, daß sich das Ni^(Ti, Al) durch Alterungshärtungsbehandlung an den Kristallitkorngrenzen sowie auch innerhalb der Kristaiiitkörner ausscheidet und die Ausscheidungen an den Krongrenzen als grobe Teilchen die Sprödigkeit des Stahls erhöhen. Insbesondere verschlechtert die Ausscheidung an den Korngrenzen die mechanische Festigkeit des Stahls aufgrund einer Kerbwirkung.and the inferiority of their ductility is demonstrated by the fact Caused that the Ni ^ (Ti, Al) by age hardening treatment precipitates at the crystallite grain boundaries as well as within the crystallite grains and the precipitates Coarse particles at the crown boundaries increase the brittleness of the steel. In particular, the deteriorates Precipitation at the grain boundaries increases the mechanical strength of the steel due to a notch effect.

Unter Berücksichtigung dieser Sachlage bei den bekannten Stahllegierungen dieser Arten wird es als vorteilhaft in Erwägung gezogen, solche Elemente zuzusetzen, die die Kristall!tkorngrenzenausscheidung des Ni^(Ti, Al) verhindern und den Stahl aufgrund der Alterungshärtungsbehandlung verfestigen, um die mechanische Festigkeit und Duktilität des 20prozentigen bzw. des 25prozentigen Nickelstahltyps zu verbessern. Taking this into account, in the known steel alloys of these types, it is found to be advantageous considered adding elements that prevent the crystal grain boundary precipitation of Ni ^ (Ti, Al) and strengthen the steel due to the age hardening treatment to increase the mechanical strength and ductility of the 20 percent or 25 percent nickel steel type.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen neuen alterungsgehärteten martensitischen Nickelstahl anzugeben, der eine so hohe mechanische Festigkeit und Duktilität wie der Nickelstahl mit 18 Gew.-$ Nickel aufweist, dabei jedoch mit niedrigen Kosten herzustellen ist, wobei die nachteilige Korngrenzenausscheidung von Ni,(Ti, Al) verhindert werden soll.The invention is therefore based on the object of specifying a new age-hardened martensitic nickel steel, which has such a high mechanical strength and ductility as the nickel steel with 18 wt .- $ nickel, however, it can be produced at low cost, the disadvantageous grain boundary precipitation of Ni, (Ti, Al) being prevented shall be.

Gegenstand der Erfindung, womit diese Aufgabe gelöst wird, ist ein alterungsgehärteter martensitischer Nickelstahl, der durch die Gewichtsprozent-Zusammensetzung 18 bis 26 Nickel, 0,15 - 0,35 Aluminium, 1 - 2 Titan, 0,2 - 4 wenigstens eines Metalles der Gruppe Molybdän, Wolfram, Vanadin und Chrom, bis zu 0,03 Kohlenstoff, bis zu 0,5 Mangan,The subject of the invention, with which this object is achieved, is an age-hardened martensitic nickel steel, that by weight percent composition 18 to 26 nickel, 0.15-0.35 aluminum, 1-2 titanium, 0.2-4 at least a metal from the group molybdenum, tungsten, vanadium and chromium, up to 0.03 carbon, up to 0.5 manganese,

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bis zu 1 Niob, bis zu 0,1 Silizium, bis zu 0,01 Phosphor, bis zu 0,01 Schwefel, Rest Eisen und unvermeidliche Verunreinigungen gekennzeichnet ist, wobei der Stahl Martensitgefüge aufweist und das Metall der genannten Gruppe zum Unterdrücken der Ausscheidung der die mechanischen Eigenschaften des Stahls verbessernden intermetallischen Verbindung Ni-z(Al, Ti) an den Korngrenzen dient.up to 1 niobium, up to 0.1 silicon, up to 0.01 phosphorus, up to 0.01 sulfur, the remainder iron and unavoidable impurities is characterized, wherein the steel has martensite structure and the metal of the group mentioned for Suppressing the precipitation of the intermetallic compound improving the mechanical properties of the steel Ni-z (Al, Ti) is used at the grain boundaries.

Der Stahl gemäß der Erfindung ist im martensitischen Zustand alterungshärtbar und weist eine hohe mechanische Festigkeit und Duktilität auf, die so groß wie die beim 18prozentigen Nickelstahltyp sind. Die mechanische Festigkeit und Duktilität des im Martensitzustand alterungsgehärteten Nickelstahls sind auf die Anwesenheit des praktisch nur in den Kristallitkörnern und nicht an den Korngrenzen vorhandenen Ni^(Ti, Al) zurückzuführen.The steel according to the invention is age hardenable in the martensitic state and has a high mechanical strength Strength and ductility as great as those of the 18 percent nickel steel grade. The mechanical strength and ductility of the martensitic age hardened nickel steel are practical to the presence of the only in the crystallite grains and not present at the grain boundaries Ni ^ (Ti, Al).

Es ist in größtem Umfange den Gehalten an Mo, W, V und/oder Cr zu verdanken, daß der erfindungsgemäße Stahl diese so hohe mechanische Festigkeit und Duktilität wie der 18prozentigen Nickelstahltyp aufweist. Und zwar beschleunigt das vorhandene Mo, W, V und/oder Cr die Alterungshärtung und verhindert eine Ausscheidung von Ni^(Ti, Al) an den Korngrenzen.It is largely thanks to the Mo, W, V and / or Cr contents that the steel according to the invention this has as high mechanical strength and ductility as the 18 percent nickel steel grade. And accelerated the existing Mo, W, V and / or Cr the aging hardening and prevents a precipitation of Ni ^ (Ti, Al) at the grain boundaries.

Größtenteils wird der Stahl durch Lösungsglühen, d. h. Erhitzen für eine bestimmte Zeit auf die Austenitisierungstemperatur und anschließende Abkühlung auf Raumtemperatur in den martensitischen Zustand gebracht. Je geringer der vorhandene Nickelgehalt ist, desto leichter ist die Umwandlung in die Martensitstruktur. Der Stahl mit 20 Gew.-# oder weniger Nickel läßt sich im wesentlichen völlig in Marten-For the most part, the steel is treated by solution heat treatment; H. Heating to the austenitizing temperature for a certain time and then cooled to room temperature in the martensitic state. The lower the the existing nickel content, the easier the transformation into the martensite structure. The steel with 20 wt .- # or less nickel can essentially be completely

2 0 9 S ;< 7 ' 0 » 62 0 9 S; <7 '0 »6

sit umwandeln, indem man ihn auf Raumtemperatur abkühlt. Jedoch läßt sich der Stahl mit mehr als 20 Gew.-% Nickel nur durch Abkühlen auf Raumtemperatur nicht völlig in Martensit umwandeln, so daß teilweise Austenit zurückbleibt. Diese Stähle mit großem Nickelgehalt müssen daher einer besonderen Behandlung zur Umwandlung in Martensit unterworfen werden. Eine ausreichend befriedigende Behandlung besteht im Abkühlen des Stahls von der Austenitisierungstemperatur auf Raumtemperatur und der anschließenden Abkühlung auf eine Frosttemperatur oder vorzugsweise auf -73 0C oder niedriger, oder sie sieht vor, den Stahl auf Raumtemperatur abzukühlen und ihn anschließend einer Austenitalterungs("ausaging")behandlung bei 600 - 750 0C für 1 bis 20 Stunden zu unterwerfen« Die nach der Martensitumwand™ lung durchgeführte Alterungshärtung wird durch Erhitzen auf eine Temperatur zwischen 260 und 590 0C für 0,1 - 100 Stunden oder vorzugsweise auf 450 - 500 0C für 0,5 - 30 Stunden vorgenommenesit by cooling it to room temperature. % Nickel only by cooling to room temperature not convert completely into martensite, so that partially austenite remains - however, the steel can with more than 20 wt.. These steels with a high nickel content must therefore be subjected to a special treatment to transform them into martensite. A sufficiently satisfactory treatment consists in cooling the steel from the austenitizing temperature to room temperature and the subsequent cooling to a freezing temperature, or preferably at -73 0 C or lower, or it provides to cool the steel to room temperature and it then a Austenitalterungs ( "ausaging" ) treatment at 600-750 0 C for 1 to be subjected to 20 hours "the processing performed age hardening lung after Martensitumwand ™ is prepared by heating to a temperature of 260-590 0 C for 0.1 to 100 hours, or preferably at 450-500 0 C for 0.5-30 hours

Wenn die erwähnten Behandlungen zur Martensitumwandlung und Alterungshärtung durchgeführt sind, weist der Stahl eine Zugfestigkeit von 165 - 230 kg/mm und eine Dehnung von 9 - 13 fo auf» Im Vergleich mit der Zugfestigkeit von 160 - 205 kg/mm und der Dehnung von 8 - 14 des gegenwärtig verwendeten 18prosentigen Nickelstahltvps läßt sich ohne weiteres erkennen, daß der Stahl gemäß der Erfindung Eigenschaften besitzt, die praktisch nicht schlechter als die des bekannten 18prozentigen Nickelstahltyps liegen. Ein wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Stahls ist nun der, daß er wegen des Fehlena eines Cobelt-G-ehalts viel wirtschaftlicher herstellbar ist.When the aforementioned martensite transformation and aging hardening treatments are carried out, the steel has a tensile strength of 165-230 kg / mm and an elongation of 9-13 fo »Compared with the tensile strength of 160-205 kg / mm and the elongation of 8 - 14 ° of the i 18prosentigen Nickelstahltvps currently used can be readily seen that the steel of the invention has characteristics which do not practically be worse than that of the known 18prozentigen nickel steel type. An essential advantage of the steel according to the invention is that it can be produced much more economically because of the lack of a Cobelt-G content.

2 G 9 8 ? 7 / 0 3 62 G 9 8? 7/0 3 6

Der erfindungsgemäße Stahl enthält, wie oben erwähnt, 18 - 26 Gew.-^ Nickel. Wenn der Prozentsatz des Nickels unter 18 Gew.-^ liegt, ist der Aushärtungseffekt des Ni-,(Ti, Al) unzureichend, und es läßt sich keine befriedigende mechanische Festigkeit erzielen. Wenn andererseits die vorhandene Nickelmenge größer als 26 Gew.-^ ist, wird die Umwandlung in Martensit schwierig, auch wenn der Stahl von der Austenitisierungstemperatur auf Raumtemperatur und dann auf die Temperatur von flüssigem Stickstoff abgekühlt wird, weil sich der Stahl so nicht völlig in den Martensitzustand umwandeln läßt.The steel according to the invention contains, as mentioned above, 18-26 wt .- ^ nickel. If the percentage of nickel is below 18 wt .- ^, the curing effect of the Ni -, (Ti, Al) insufficient, and no satisfactory one can be obtained achieve mechanical strength. On the other hand, when the amount of nickel present is greater than 26% by weight, will the transformation into martensite difficult, even if the steel from the austenitizing temperature to room temperature and then it is cooled to the temperature of liquid nitrogen, because the steel is not completely in the martensitic state can convert.

Beim 20prozentigen Nickelstahltyp sind 18 - 22 %, insbesondere 19 - 20 Nickel und 0,2 - 4 $ Mo, W, V und/oder Cr vorzuziehen. Beim 25prozentigen Nickelstahltyp verwendet man vorzugsweise 23 - 26 fo, insbesondere 24 - 26 $ Nickel und 0,2 - 3 ^ Mo, W, V und/oder Cr.When 20 per cent nickel steel type to be 18 - 22%, in particular 19 - 20 i »nickel and 0.2 to 4 $ Mo, preferable W, V and / or Cr. In the case of the 25 percent nickel steel type, it is preferred to use 23-26 fo, in particular 24-26 nickel and 0.2-3 ^ Mo, W, V and / or Cr.

Die Ausscheidung des Ni^(Ti, Al) wird je nach der Menge des Aluminiums und Titans beschleunigt. Der vorhandene Prozentsatz des Aluminiums sollte 0,15 bis 0,35 Gew.-% und der des Titans 1,0 bis 2,0 Gew.-?6 betragen. Wenn deren Prozentsätze größer als die genannten Werte sind, steigert sich der Aushärtungseffekt zu sehr, und der Stahl wird spröde. Liegen ihre Prozentsätze dagegen niedriger, läßt sich keine ausreichende Härte erzielen. The precipitation of Ni ^ (Ti, Al) is accelerated depending on the amount of aluminum and titanium. The percentage of aluminum present should be 0.15 to 0.35% by weight and that of titanium 1.0 to 2.0% by weight. If their percentages are greater than the stated values, the hardening effect increases too much and the steel becomes brittle. On the other hand, if their percentages are lower, sufficient hardness cannot be obtained .

Mo, W, V und/oder Cr dienen, wie erwähnt, zur Verhinderung der Ausscheidung von Ni,(Ti, /1) an den Kristallitkorngrenzen. Mindestens 0,2 Gew.-^ Mo, W, V oder Cr ist erforderlich, um die ausreichende Wirkung erwarten zu können. Obwohl eine ÜberschuBraenge von Mo, W, V oder Cr zur Härtung As mentioned, Mo, W, V and / or Cr serve to prevent the precipitation of Ni, (Ti, / 1) at the crystallite grain boundaries. At least 0.2 wt. Mo, W, V or Cr is required to be able to expect sufficient effect. Though an excess of Mo, W, V, or Cr for hardening

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des Stahls beiträgt, macht die übermäßige Härtung oder Verfestigung durch diese Elemente den Stahl im Rahmen dieser Erfindung eher spröde, da bereits Ni^(Ti, Al) wirksam zur Verfestigung des Stahls beiträgt. Dementsprechend soll die Menge dieser Elemente in dem erforderlichen Prozentsatzbereich gehalten werden, um die Ausscheidung von Hi.,(Ti, Al) an den Korngrenzen zu verhindern, do h» höchstens 4 Gewo-^ betragen. Im Fall des 20prozentigen Nickelstahltyps setzt man vorzugsweise 1 - 3 $ Mo, W, V und/oder Cr zu, während im Fall des 25prozentigen Nickelstahltyps ein Zusatz von 0,5 - 3 ίο vorzuziehen ist» Der Nickelstahl gemäß der Erfindung enthält Elemente, deren Prozentsatz im wesentlichen aufgrund der vorstehenden Überlegungen bestimmt wird. Außerdem kann der erfindungsgemäße Stahl in den oben angegebenen Grenzen Nb und/oder Mn enthalten.of the steel contributes, the excessive hardening or solidification by these elements makes the steel in the context of this invention rather brittle, since Ni ^ (Ti, Al) already contributes effectively to the strengthening of the steel. Accordingly, the amount of these elements should be kept in the necessary percentage range in order to prevent the precipitation of Hi., (Ti, Al) at the grain boundaries; In the case of the 20 percent nickel steel type, it is preferable to add 1 to 3 $ Mo, W, V and / or Cr, while in the case of the 25 percent nickel steel type, an addition of 0.5-3% is preferable. The nickel steel according to the invention contains elements whose Percentage is determined essentially on the basis of the above considerations. In addition, the steel according to the invention can contain Nb and / or Mn within the limits specified above.

Niob hat eine Wirkung der Bindung von Kohlenstoff, der als Verunreinigung im Stahl vorliegt und dessen Duktilität verschlechtert, in Form von NbC und damit der Steuerung der unerwünschten Einflüsse des Kohlenstoffs. Mangan hat entsprechend eine Wirkung der Bindung von Schwefel, der in Form von Verunreinigungen im Stahl vorliegt und dessen Duktilität verschlechtert, in Form von MnS. Diese Wirkungen von Nb und Mn lassen sich wirksam in den Gehaltsgrenzen von 1 6ew,-/o Nb und 0,5 Gew.-1P Mn erreichen. Da übermäßige Zusätze dieser Elemente leicht eine andere unerwünschte Wirkung verursachen können, soll man ihren Prozentsatz innerhalb der genannten Grenzen einhalten. Eine vorzugsweise Nb-Zusatzmenge ist 0,4 - 0,8 Gew.-#.Niobium has an effect of binding carbon, which is an impurity in steel and deteriorates its ductility, in the form of NbC and thus controlling the undesirable effects of carbon. Accordingly, manganese has an effect of binding sulfur, which is present in the form of impurities in steel and deteriorates its ductility, in the form of MnS. These effects of Nb and Mn can be effectively achieved in the content limits of 16 wt. - / o Nb and 0.5 wt. - 1 P Mn. Since excessive additions of these elements can easily cause another undesirable effect, their percentage should be kept within the stated limits. A preferable addition amount of Nb is 0.4-0.8 wt. #.

Im Stahl vorhandene Mengen an Schwefel,, Phosphor und Stickstoff sollten so niedrig wie möglich gehalten werden,Amounts of sulfur, phosphorus and nitrogen present in steel should be kept as low as possible,

2 0'J'Γ;-.-2 0'J'Γ; -.-

da diese Elemente unerwünschte Folgen verursachen. Außerdem erniedrigen Kohlenstoff und Silizium die Duktilität des Stahls und sollten daher ebenfalls so niedrig wie möglich gehalten werden. Wie Versuche gezeigt haben, liegt die zulässige Menge des vorhandenen Kohlenstoffs im Nickelstahl erfindungsgemäß bis zu 0,03 Gew.-# und die zulässige Gewichtsmenge an Silizium bis zu 0,1 Gew.-^. Was Phosphor und Stickstoff betrifft, so sollte man darauf achten, daß diese Elemente je weniger als 0,01 Gew.-$ vorhanden sind.as these elements cause undesirable consequences. In addition, carbon and silicon lower the ductility of the Steel and should therefore also be kept as low as possible. As tests have shown, the admissible lies Amount of carbon present in the nickel steel according to the invention up to 0.03 wt. # And the permissible amount by weight of silicon up to 0.1 wt .- ^. What phosphorus and as regards nitrogen, care should be taken to ensure that these elements are each less than 0.01% by weight.

Die Erfindung wird anhand der Zeichnung näher erläutert; darin zeigen:The invention is explained in more detail with reference to the drawing; show in it:

Fig. 1 und 2 Mikrogefügebilder des bekannten 20prozentigen Mckelstahltyps nach der Alterungshärtung sbehandlung ;1 and 2 microstructural images of the known 20 percent Mckelsteel type after age hardening s treatment;

Fig. 3 und 4 Mikrogefügebilder des Nickelstahls gemäß der Erfindung nach der Alterungshärtungsbehandlung; 3 and 4 microstructural images of the nickel steel according to the invention after the aging hardening treatment;

Fig. 5 ein Diagramm zur Erläuterung der Zugfestigkeit von 20prozentigen Nickelstahltypen nach der Alterungshärtungsbehandlung als Funktion der Alterungszeit;Fig. 5 is a diagram to explain the tensile strength of 20 percent nickel steel types according to Aging hardening treatment as a function of aging time;

Fig. 6 ein Diagramm zur Erläuterung der Zugfestigkeit von 25prozentigen Nickelstahltypen nach der Alterungshärtungsbehandlung als Funktion der Alterungszeit; undFig. 6 is a diagram to explain the tensile strength of 25 percent nickel steel types according to Aging hardening treatment as a function of aging time; and

2 U 9 8 'J ■-" ' 0 ^ G2 U 9 8 'J ■ - "' 0 ^ G

_ 9 —_ 9 -

Pig. 7 eine Belastungs-Dehnungs-Kurve von 25prozentigen Nickelstahltypen·Pig. 7 shows a 25 percent stress-strain curve Nickel steel types

BeispieleExamples

Die Ergebnisse und Wirkungen der Erfindung wurden durch ein Forschungsprogramm bestätigt, das eine Anzahl von Meßwerten erbrachte, die unter Verwendung verschiedener Zusammensetzungen des 20prozentigen Nickelstahltyps und des 25-prozentigen Nickelstahltyps erhalten wurden, wie in den Tabellen 1 und 2 gezeigt ist οThe results and effects of the invention have been confirmed by a research program that has a number of measured values using different compositions of the 20 percent nickel steel type and the 25 percent Nickel steel type were obtained as shown in Tables 1 and 2 ο

Tabelle ITable I.

Probesample σσ 0,010.01 SiSi Chemische Zusammensetzung (Gew.-5Chemical composition (weight-5 MnMn NiNi TiTi AlAl NbNb MoMon WW. YY CrCr FeFe Nr.No. 0,010.01 0,020.02 0,030.03 0,130.13 20,820.8 1,831.83 0,340.34 0,380.38 -- -- -- - BestBest 11 0,010.01 0,020.02 0,040.04 0,150.15 19,8219.82 1,811.81 0,320.32 0,420.42 0,210.21 -- -- -- IlIl CVJCVJ 0,010.01 0,010.01 0,030.03 0,140.14 20,1320.13 1,791.79 0,300.30 0,390.39 0,510.51 -- -- -- IlIl 33 0,020.02 0,040.04 0,140.14 20,2420.24 1,821.82 0,310.31 0,400.40 1,031.03 -- -- -- IlIl 44th 0,020.02 0,050.05 0,130.13 19,7519.75 1,831.83 0,330.33 0,410.41 2,052.05 -- -- -- IlIl 55 0,010.01 0,020.02 0,140.14 19,6719.67 1,781.78 0,290.29 0,370.37 3,033.03 -- -- -- IlIl 66th 0,020.02 0,010.01 0,150.15 20,2120.21 1,811.81 0,320.32 0,430.43 3,973.97 -- -- -- IlIl 77th 0,010.01 0,020.02 0,130.13 21,2021.20 1,851.85 0,310.31 0,410.41 4,524.52 -- -- -- IlIl 88th 0,010.01 0,040.04 0,130.13 20,420.4 1,821.82 0,350.35 0,400.40 -- 0,480.48 -- -- IlIl 99 0,020.02 0,010.01 0,140.14 19,819.8 1,801.80 0,340.34 0,410.41 -- 1,071.07 -- -- IlIl 1010 11 0,00511 0.005 0,030.03 0,150.15 19,119.1 1,781.78 0,330.33 0,390.39 -- 2,572.57 -- -- IlIl 1212th 0,010.01 0,110.11 21,321.3 1,791.79 0,350.35 0,420.42 -- 1,471.47 -- -- ItIt 1313th 0,030.03 0,120.12 20,520.5 1,811.81 0,260.26 0,490.49 -- 5,005.00 -- -- IlIl 1414th 0,010.01 0,130.13 20,320.3 1,801.80 0,310.31 0,380.38 -- -- 0,270.27 -- ItIt 1515th 0,030.03 0,110.11 20,120.1 1,831.83 0,300.30 0,390.39 -- 0,530.53 IlIl

2098 3 7/08612098 3 7/0861

- 10 -Tabelle 2- 10 -Table 2

Probesample CC. SiSi (( MnMn Chemische Zusammensetzung (Gew.-Chemical composition (weight TiTi AlAl HbMan MoMon -- VV -- VV CrCr FeFe Fr.Fr. 0,010.01 0,040.04 0,140.14 NiNi 1,821.82 0,540.54 0,410.41 -- -- 2,482.48 Restrest 1616 0,020.02 0,030.03 0,160.16 20,720.7 1,801.80 0,550.55 0,420.42 -- -- 3,023.02 -- ItIt 1717th 0,0040.004 0,020.02 0,150.15 20,020.0 1,791.79 0,560.56 0,400.40 -- -- -- 0,250.25 ItIt 1818th 0,010.01 0,010.01 0,130.13 19,519.5 1,811.81 0,540.54 0,570.57 -- -- -- 0,530.53 ηη 1919th 0,020.02 0,020.02 0,140.14 19,719.7 1,801.80 0,550.55 0,380.38 -- -- -- 2,972.97 ηη 2020th 0,010.01 0,020.02 0,130.13 19,519.5 1,781.78 0,520.52 0,390.39 0,200.20 -- -- 3,493.49 ItIt 2121st 0,020.02 0,040.04 0,140.14 19,819.8 1,811.81 0,500.50 0,420.42 0,490.49 -- -- -- ηη 2222nd 0,010.01 0,050.05 0,130.13 25,0925.09 1,821.82 0,520.52 0,410.41 1,051.05 -- -- -- ηη 2525th 0,020.02 0,040.04 0,150.15 25,5525.55 1,791.79 0,540.54 0,400.40 2,022.02 -- -- -- ItIt 2424 0,050.05 0,050.05 0,140.14 25,9125.91 1,841.84 0,510.51 0,380.38 2,982.98 -- -- -- ηη 2525th 0,010.01 0,020.02 0,160.16 24,7424.74 1,811.81 0,500.50 0,430.43 -- 0,510.51 -- -- ηη 2626th 0,010.01 0,030.03 0,150.15 25,5625.56 1,801.80 0,550.55 0,420.42 -- 0,890.89 -- -- ItIt 2727 0,010.01 0,050.05 0,130.13 25,5425.54 1,811.81 0,510.51 0,410.41 -- 2,672.67 -- -- ItIt 2828 0,020.02 0,020.02 0,120.12 24,924.9 1,821.82 0,520.52 0,430.43 -- 4,494.49 -- -- ηη 2929 0,0070.007 0,040.04 0,110.11 25,225.2 1,801.80 0,540.54 0,400.40 -- 4,974.97 -- -- ηη 5050 0,010.01 0,050.05 0,140.14 25,525.5 1,791.79 0,550.55 0,420.42 -- -- -- -- ηη 5151 0,020.02 0,020.02 0,150.15 25,625.6 1,801.80 0,520.52 0,390.39 -- -- -- -- ηη 5252 0,0080.008 0,050.05 0,140.14 25,925.9 1,781.78 0,500.50 0,400.40 -- -- 0,270.27 -- ItIt 5555 0,010.01 0,040.04 0,130.13 24,724.7 1,761.76 0,290.29 0,410.41 -- -- 0,540.54 -- HH 5454 0,0090.009 0,020.02 0,120.12 24,824.8 1,781.78 0,550.55 0,420.42 -- -- 2,422.42 -- ItIt 5555 0,020.02 0,010.01 0,160.16 25,025.0 1,801.80 0,540.54 0,390.39 -- -- 3,123.12 -- MM. 5656 0,010.01 0,050.05 0,150.15 25,125.1 1,811.81 0,510.51 0,420.42 -- -- -- 0,270.27 ηη 5757 0,020.02 0,050.05 0,170.17 25,425.4 1,801.80 0,500.50 0,390.39 -- -- -- 0,590.59 ηη 5858 0,020.02 0,020.02 0,160.16 24,824.8 1,791.79 0,290.29 0,350.35 -- 2,982.98 ηη 5959 0,050.05 0,010.01 0,130.13 25,725.7 1,811.81 0,540.54 0,330.33 -- 5,515.51 ηη 4040 25,525.5

2098 3 7/08612098 3 7/0861

Die 20prozentigen Nickelstahltypproben nach der Tabelle 1 wurden nach einer Stunde Erhitzung auf die Austenitisierungstemperatur von 820 0C zwecks Lösungsglühens und Abkühlung auf Raumtemperatur der Alterungshärtungsbehandlung bei einer Temperatur von 450 - 500 0C unterworfen. Die 25prozentigen Nickelstahltypproben nach der Tabelle wurden nach einer Stunde Erhitzung auf die Austenitisierungstemperatur von 820 0C auf Raumtemperatur abgekühlt und anschließend an das Lösungsglühen und eine Abkühlung in flüssigem Stickstoff einer ähnlichen Alterungshärtungsbehandlung unterworfen.The 20 per cent nickel steel type samples according to Table 1 were after one hour of heating to the austenitization temperature of 820 0 C for the purpose of solution heat treatment and cooling to room temperature, the age hardening at a temperature of 450 - 500 0 C subjected. The 25 percent nickel steel type samples according to the table were, after one hour of heating to the austenitizing temperature of 820 ° C., cooled to room temperature and then subjected to a similar aging treatment after the solution heat treatment and cooling in liquid nitrogen.

Fig. 1 zeigt ein mit dem Elektronenmikroskop erhaltenes Mikrogefügebild der Probe Nr. 1, die einer Alterungshärtung sbehandlung bei 450 0C während 500 Minuten nach dem Lösungsglühen unterworfen war. Fig. 2 zeigt ein Mikrogefügebild der Probe Nr. 1 , die einer Alterungshärtungsbehandlung bei 450 0C für 2000 Minuten unterworfen war.Fig. 1 a signal obtained with the electron microscope image showing the microstructure of the sample Nos. 1, which was an age hardening sbehandlung at 450 0 C for 500 minutes after the solution annealing subjected. FIG. 2 shows a microstructure image of sample no. 1, which was subjected to an aging hardening treatment at 450 ° C. for 2000 minutes.

Sowohl nach Fig. 1 als auch nach Fig. 2 erkennt man grobe Körner von Ni^(Ti, Al), die an den Kristallitkorngrenzen ausgeschieden sind. Während sich Ni,(Ti, Al) innerhalb der Kristall!tkörner fein und gleichmäßig verteilt ausscheidet, erkennt man. kaum eine Ausscheidung in der Nähe der Korngrenzen. Stähle mit einem solchen Mikrogefüge sind in ihren Kristallitkörnern stark ausgehärtet, in welchen feine Ni-(Ti, Al)-Körner gleichmäßig ausgeschieden sind, dieses Gefüge ist jedoch in der Nachbarschaft der Krongrenzen verhältnismäßig weich, wo Ni5(Ti, Al) aufgrund des Auftretens von Überalterung nicht ausgeschieden ist. Dementsprechend ergibt sich bei diesem Nickelstahl beim Anlegen einer Belastung eine vorzugsweise Zerrüttung anBoth according to Fig. 1 and Fig. 2 one recognizes coarse grains of Ni ^ (Ti, Al), which are precipitated at the crystallite grain boundaries. While Ni, (Ti, Al) precipitates within the crystal grains finely and evenly distributed, one recognizes. hardly any precipitation near the grain boundaries. Steels with such a microstructure are strongly hardened in their crystallite grains, in which fine Ni (Ti, Al) grains are evenly precipitated, but this structure is relatively soft in the vicinity of the crown boundaries, where Ni 5 (Ti, Al) is due to the Occurrence of obsolescence has not been eliminated. Accordingly, with this nickel steel, when a load is applied, a preferably disruption occurs

209 ^i 37/>')':-:., 1209 ^ i 37 /> ')': -:., 1

den Korngrenzen, wobei der Stahl spröde wird.the grain boundaries, whereby the steel becomes brittle.

Die Fig. 3 und 4 zeigen das Mikrogefüge der Stahlprobe Nr. 5 gemäß der Erfindung nach der Alterungshärtungsbehandlung. Fig» 3 zeigt ein Gefüge des Stahls, der einer Alterungsbehandlung bei 450 0C für 1000 Minuten nach dem Lösungsglühen unterworfen war. Fig. 4 zeigt auch ein Gefüge desselben Stahls, der indessen einer Alterungshärtungsbehandlung bei 450 0C für 500 Minuten nach dem Lösungsglühen unterworfen war»3 and 4 show the microstructure of the steel sample No. 5 according to the invention after the age hardening treatment. FIG. 3 shows a structure of the steel that was subjected to an aging treatment at 450 ° C. for 1000 minutes after the solution heat treatment. FIG. 4 also shows a structure of the same steel which, however, was subjected to an aging hardening treatment at 450 ° C. for 500 minutes after the solution heat treatment »

In den Fig. 3 und 4 beobachtet man keine AusscheidungNo excretion is observed in Figures 3 and 4

an den Korngrenzen«. Ni,(Ti, Al) ist fein und gleichmäßigat the grain boundaries «. Ni, (Ti, Al) is fine and uniform

sowohl in den Kristallitkörnern als auch in der Nachbarschaft der Korngrenzen verteilt.both in the crystallite grains and in the neighborhood the grain boundaries distributed.

Der Nickelstahl mit dem vorstehend beschriebenen Gefüge besitzt einen hohen Widerstand gegen Belastungen und eine ausgezeichnete Duktilität. Die Zugfestigkeit und Dehnung der in den Tabellen 1 und 2 aufgeführten Nickelstähle, wie sie nach dem Lösungsglühen oder nach der Alterungshärtungsbehandlung vorliegen, sind in den Tabellen 3 und 4 angegeben.The nickel steel with the structure described above has a high resistance to loads and excellent ductility. The tensile strength and elongation of the nickel steels listed in Tables 1 and 2, as they are after the solution heat treatment or after the age hardening treatment are given in Tables 3 and 4.

20 9 H:- ■ η χ η20 9 H: - ■ η χ η

Tabelle 3Table 3

LösungsgeglühtSolution annealed Deh
nung
(*)
Deh
tion
(*)
45O0C
χ 3 h
450 0 C
χ 3 h
AlterungAging 4750C
χ 3 h
475 0 C
χ 3 h
AlterungAging 500
χ 3
500
χ 3
0C
h
0 C
H
AlterungAging
Nr· Zug-
festig
keit
(kg/mnO
No. train
firm
speed
(kg / mnO
Z. ,
(kg/mm*
Z.,
(kg / mm *
, D.
■) GO
, D.
■) GO
Z. j
(kg/mm4
Z. j
(kg / mm 4
, D.
·) (*)
, D.
·) (*)
Z
(kg/
Z
(kg /
mmmm D.
) (*)
D.
) (*)

10
11
12
13
14
15
16
10
11
12th
13th
14th
15th
16

90,090.0

91,3 91,2 92,1 93,591.3 91.2 92.1 93.5

103,2 99,0103.2 99.0

101,3 90,7 91,3 92,1 93,5 95,7 92,3 90,7 91,5 92,3 91,0 90,7 92,3 91,7101.3 90.7 91.3 92.1 93.5 95.7 92.3 90.7 91.5 92.3 91.0 90.7 92.3 91.7

12,7 12,5 11,9 12,312.7 12.5 11.9 12.3

10,9 11,710.9 11.7

12,5 11,9 12,5 12,012.5 11.9 12.5 12.0

11,7 10,9 12,5 12,011.7 10.9 12.5 12.0

11,711.7

12,0 10,9 10,9 11,0 12,0 11,712.0 10.9 10.9 11.0 12.0 11.7

140,5 166,3 173,5 174,0 178,9 200,3 198,0 195,2 169,7 170,9 173,0140.5 166.3 173.5 174.0 178.9 200.3 198.0 195.2 169.7 170.9 173.0

175,7 170,6175.7 170.6

155,7 178,5 178,5 170,7 150,7 185,1155.7 178.5 178.5 170.7 150.7 185.1

184,1 147,9184.1 147.9

3,4
10,3
3.4
10.3

9,6 11,09.6 11.0

10,7
9,8
10.7
9.8

9,4
6,2
7,8
9.4
6.2
7.8

10,7
11,0
10.7
11.0

10,9
5,7 4,3 8,0
10.9
5.7 4.3 8.0

8,5
4,2
8.5
4.2

4,7 9,5 9,7 4,34.7 9.5 9.7 4.3

137,5 170,5 178,2137.5 170.5 178.2

180,3180.3

183,5 195,5 201,8183.5 195.5 201.8

197,9 170,8197.9 170.8

175,9 180,7 181,3 178,0175.9 180.7 181.3 178.0

157,9157.9

180,4 182,5 171,7 152,7 191,3 192,7 157,7180.4 182.5 171.7 152.7 191.3 192.7 157.7

4,74.7

11,311.3

11,311.3

12,512.5

10,710.7

11,511.5

9,89.8

6,36.3

6,36.3

10,510.5

10,410.4

10,110.1

4,3 3,7 8,2 8,0
5,2
3,7
9,0
8,9
5,1
4.3 3.7 8.2 8.0
5.2
3.7
9.0
8.9
5.1

43,7 175,943.7 175.9

188,7 196,5 193,5 197,4 205,0 195,8 175,3 181,3 182,4 185,3 180,4 160,7 184,7 183,5 170,5 155,7 193,2 194,7 160,7188.7 196.5 193.5 197.4 205.0 195.8 175.3 181.3 182.4 185.3 180.4 160.7 184.7 183.5 170.5 155.7 193.2 194.7 160.7

2,9 11,9 10,9 11,5 10,7 11,02.9 11.9 10.9 11.5 10.7 11.0

9,79.7

6,56.5

4,34.3

11,411.4

10,710.7

10,510.5

7,57.5

4,74.7

7,57.5

3,13.1

4,34.3

4,74.7

9,09.0

9,7 7,89.7 7.8

209837/0861209837/0861

Tabelle 4Table 4 LöBungBgeglüht 45O°C Alterung 475°C Alterung 50O0C AlterungLöBungBannealed 45O ° C aging 475 ° C aging 50O 0 C aging

x 5x 5

χ 5χ 5

x 3x 3

Zug-Train- Ben-Ben- Z.Z. 2,52.5 Z.Z. S.S. Z.Z. S.S. )) 4,94.9 (kg/mm2)(kg / mm 2 ) 10,410.4 99 2222nd 101,7101.7 11,711.7 150,9150.9 11,511.5 155,7155.7 5,75.7 140,7140.7 99 2323 100,2100.2 12,512.5 195,5195.5 12,412.4 2424 102,5102.5 15,015.0 204,7204.7 10,710.7 2525th 105,5105.5 11,011.0 212,8212.8 11,411.4 2626th 105,7105.7 12,512.5 222,5222.5 4,74.7 2,92.9 2727 109,9109.9 11,811.8 250,1250.1 11,711.7 11,311.3 2828 100,2100.2 12,512.5 170,7170.7 10,910.9 169,7169.7 5,35.3 170,7170.7 10,710.7 2929 102,4102.4 10,710.7 190,8190.8 10,710.7 195,2195.2 10,710.7 197,7197.7 10,010.0 3030th 104,7104.7 11,711.7 195,9195.9 4,74.7 199,7199.7 11,011.0 201,7201.7 6.46.4 3131 105,7105.7 11,611.6 199,7199.7 5,75.7 202,7202.7 10,710.7 2o5,72o5.7 4,74.7 5252 1o6,71o6.7 11,911.9 175,7175.7 9,09.0 170,7170.7 5,25.2 171,7171.7 10,110.1 5555 1o7,81o7.8 10,910.9 157,7157.7 9,59.5 160,7160.7 2,92.9 159,7159.7 10,310.3 5454 1o6,51o6.5 11,511.5 185,7185.7 4,74.7 189,7189.7 10,510.5 191,7191.7 4,54.5 5555 105,4105.4 12,112.1 189,7189.7 4,54.5 190,5190.5 10,310.3 195,7195.7 4,34.3 5656 104,7104.7 10,910.9 170,7170.7 9,79.7 165,7165.7 3,73.7 157,5157.5 9,09.0 5757 105,7105.7 11,711.7 160,5160.5 9,59.5 165,7165.7 5,75.7 160,7160.7 9,59.5 5858 1o1,71o1.7 11,811.8 185,7185.7 4,74.7 187,9187.9 9,59.5 190,1190.1 4,74.7 5959 102,6102.6 12,012.0 185,7185.7 188,5188.5 9,79.7 191,7191.7 4040 102,5102.5 12,512.5 147,5147.5 140,7140.7 5,75.7 147,5147.5

2098 3 7/08612098 3 7/0861

Wenn man den bekannten 20prozentigen Nickelstahltyp Nr. 1 mit den 20prozentigen Hiekelstahltypen gemäß der Erfindung und den bekannten 25prozentigen Nickelstahltyp Nr. 22 mit den 25prozentigen Nickelstahltypen gemäß der Erfindung vergleicht, so findet man die Zugfestigkeit und Dehnung in beiden Fällen etwa gleich, wenn die Stähle nur lösungsgeglüht sind. Nachdem sie jedoch alterungsgehärtet sind, tritt ein großer Unterschied dazwischen auf. Und zwar wird der Nickelstahl ohne Mo-Gehalt dem Nickelstahl mit Mo-Gehalt hinsichtlich sowohl Zugfestigkeit als auch Dehnung sehr unterlegen.If one uses the known 20 percent nickel steel type No. 1 with the 20 percent Hiek steel types according to the invention and the known 25 percent nickel steel type No. 22 with the 25 percent nickel steel types according to FIG Invention compares, one finds the tensile strength and elongation in both cases about the same, if the steels only are solution annealed. However, after they are age hardened, there is a big difference between them. and although the nickel steel without Mo content becomes the nickel steel with Mo content in terms of both tensile strength and Very inferior to elongation.

So steigert die Anwesenheit von Mo, W, V und Cr in einem solchen Nickelstahl sowohl die Festigkeit als auch die Duktilität, was natürlich auf der verzögerten bzw. verhinderten Ausscheidung von Ni-(Ti, Al) an den Korngrenzen basiert.Thus, the presence of Mo, W, V and Cr in such a nickel steel increases both strength and strength Ductility, which of course is based on the delayed or prevented precipitation of Ni (Ti, Al) at the grain boundaries.

Bei einem Nickelstahl gemäß der Erfindung steigt die Zugfestigkeit, wenn der Gehalt an Mo, W, Y und Cr steigt und 4 Gew.-$ nicht übersteigt. Wenn man Mo zusetzt, wird der Dehnungsprozentsatz nicht so sehr variiert oder ist im Bereich von 0,21 - 3,03 Gew.-^ im wesentlichen konstant. Wenn jedoch der Gehalt 4 Gew.-$ Mo übersteigt, führt Mo zu einem Abfall an Zugfestigkeit und Dehnung nach der Alterung shärtungsbehandlung, insbesondere einem starken Abfall der Dehnung, wie das Beispiel Nr. 8 zeigt.In the case of a nickel steel according to the invention, the tensile strength increases when the content of Mo, W, Y and Cr increases and does not exceed 4% by weight. When Mo is added, the elongation percentage is not varied as much or is substantially constant in the range of 0.21-3.03 wt%. However, if the content exceeds 4% by weight of Mo, Mo leads to a decrease in tensile strength and elongation after the aging hardening treatment, particularly a large decrease in elongation, as shown in Example No. 8.

Es ist eine überraschende und unerwartete Tatsache, daß die Dehnung mehr als doppelt so groß wie beim bekannten Stahl wird und daß sich die mechanische Festigkeit ebenfalls stark steigern läßt, indem man lediglich 0,2-4 Gew.-$ Mo, W, V und/oder Cr zum bekannten 20prozentigen oder 25-prozentigen Nickelstahltyp zusetzt.It is a surprising and unexpected fact that the elongation is more than twice that of the known Steel is and that the mechanical strength can also be greatly increased by only 0.2-4 wt .- $ Mo, W, V and / or Cr added to the known 20 percent or 25 percent nickel steel type.

Pig. 5 zeigt die Zugfestigkeit der Stähle des 20prozentigen Nickeltyps Nr. 1 - Nr. 7, die mittels Alterung bei 450 0C nach Lösungsglühbehandlung verarbeitet wurden, wobei die Werte als Punktion der Alterungszeit aufgetragen sind. Der Zugbruchtest wurde mit 4 Probestücken aus einer einzelnen Probe durchgeführt, und die Ergebnisse wurden so aufgetragen, wie sie tatsächlich streuten, um den Abweichungsbereich aufzuzeigen.Pig. 5, the tensile strength of the steels 1 shows the 20 per cent nickel type no. - No. 7, which were processed by means of solution heat aging at 450 0 C, and the values are plotted as a puncture of the aging time.. The tensile break test was carried out on 4 specimens from a single sample and the results were plotted as they actually spread to show the range of variation.

Die Proben 2-7 des Stahls gemäß der Erfindung zeigen eine Neigung zum Anstieg der Zugfestigkeit bei Verlängerung der Alterungszeit und haben eine nur geringe Abweichung der Meßwerte. Andererseits ist die Probe Nr. 1 nicht nur hinsichtlich der Zugfestigkeit unterlegen, sondern zeigt auch einen weiteren Streubereich der Meßwerte. Weiter stellte man bei der Probe Nr. 1 des bekannten Stahls fest, daß die Zugfestigkeit zurückgeht, wenn die Alterungszeit 100 Minuten übersteigt. Dies bedeutet wohl, daß der Stahl durch die Alterung spröde wird, und dementsprechend versteht sich, daß dieser bekannte Stahltyp für einen Gegenstand mit großen Abmessungen, der eine lange Alterungszeit erfordert, ungeeignet ist.Samples 2-7 of the steel according to the invention show a tendency to increase the tensile strength with elongation the aging time and have only a small deviation in the measured values. On the other hand, sample No. 1 is not only in terms of inferior to the tensile strength, but also shows a wider range of scatter of the measured values. Next posed It is found in the sample No. 1 of the known steel that the tensile strength decreases when the aging time is 100 minutes exceeds. This probably means that the steel becomes brittle as it ages, and accordingly it goes without saying that that this known type of steel is suitable for a large-sized object requiring a long aging time, is unsuitable.

Fig. 6 zeigt die Zugfestigkeit der Stähle Nr. 22 - 27, des 25prozentigen Nickeltyps, die mittels Alterungsbehandlung bei 450 0C nach der Lösungsglühbehandlung verarbeitet wurden, und die Werte sind wieder als Punktion der Alterungszeit aufgetragen. Auch hier erkennt man die gleiche Tendenz wie in Fig. 5 und die Überlegenheit der Nickelstähle gemäß der Erfindung.Fig. 6 shows the tensile strength of the steels Nos. 22 - 27, 25 percent of the nickel type that have been processed after the solution by means of aging treatment at 450 0 C, and the values are plotted as a re-puncture of the aging time. Here, too, one recognizes the same tendency as in FIG. 5 and the superiority of the nickel steels according to the invention.

Fig. 7 zeigt Belastungs-Dehnungs-Kurven, die das Be-Fig. 7 shows load-elongation curves, which the loading

2 U 1J H 3 i I U 8 B 1 2 U 1 JH 3 i I U 8 B 1

lastungs-Dehnungsverhalten der Stahlprobe Ur. 22 des "bekannten 25prozentigen Nickelstahltyps, der 2 Stunden einer Erhitzung zur Alterung bei 450 0C nach dem Lösungsglühen unterworfen wurde, und der Stahlprobe Nr. 26 des 25prozentigen Nickelstahltyps gemäß der Erfindung darstellen. Nach den in dieser Kurvenabbildung gezeigten Ergebnissen brach die Probe Nr. 22 des bekannten Nickelstahls im Laufe elastischer Längung unter Belastung von etwa 140 kg/mm oder weniger, und man erkannte das Auftreten von Versprödung, während die Probe Nr. 26 des Stahls gemäß der Erfindung eine plastische Längung zeigte, wenn die Belastung seine Elasti-load-elongation behavior of the steel sample Ur. 22 of the "known 25 percent nickel steel type which was subjected to heating for aging at 450 ° C. for 2 hours after the solution heat treatment, and the steel sample No. 26 of the 25 percent nickel steel type according to the invention. According to the results shown in this graph, the sample No. 22 was broken. 22 of the known nickel steel in the course of elastic elongation under load of about 140 kg / mm or less, and the occurrence of embrittlement was recognized, while sample No. 26 of the steel according to the invention showed plastic elongation when the load reached its elasticity.

zitätsgrenze von 220 kg/mm erreichte, und es trat keine Versprödung auf.reached the limit of 220 kg / mm, and no embrittlement occurred.

Wie die vorstehende Beschreibung einiger Ausführungsbeispiele der Erfindung zeigt, besitzt der erfindungsgemäße Stahl eine höhere Duktilität als die des bekannten 20prozentigen oder 25prozentigen Nickelstahltyps. Außerdem läßt sich erfindungsgemäß auch die mechanische Festigkeit in weitem Ausmaß verbessern. Daneben besteht, da der Nickeist aiii gemäß der Erfindung kein Cobalt enthält, das ein teures Element ist, ein großer Vorteil der Erfindung in praktischer Hinsicht darin, daß der Stahl im Vergleich mit dem bekannten 18prozentigen Nicke!stahltyp preiswerter ist.As the above description of some exemplary embodiments of the invention shows, the inventive Steel has a higher ductility than that of the known 20 percent or 25 percent nickel steel type. Besides, lets According to the invention, the mechanical strength also improves to a large extent. In addition, there is the nod aiii according to the invention does not contain cobalt, which is an expensive Element is a great advantage of the invention in practical terms that the steel in comparison with the well-known 18 percent Nicke! steel type is cheaper.

209337/^381209337 / ^ 381

Claims (9)

PatentansprücheClaims 1. Alterungsgehärteter martensitischer Nickelstahl, gekennzeichnet durch die Gewichtsprozent-Zusammensetzung 18 - 26 Nickel, 0,15 - 0,35 Aluminium, 1 - 2 Titan, 0,2-4 wenigstens eines Metalls der Gruppe Molybdän, Wolfram, Vanadin und Chrom, bis zu 0,03 Kohlenstoff, bis zu 0,5 Mangan, bis zu 1 Niob, bis zu 0,1 Silizium, bis zu 0,01 Phosphor, bis zu 0,01 Schwefel, Rest Eisen und unvermeidliche Verunreinigungen, wobei der Stahl Martensitgefüge aufweist und das Metall der genannten Gruppe zum Unterdrücken der Ausscheidung der die mechanischen Eigenschaften des Stahls verbessernden intermetallischen Verbindung Ni^(Al, Ti) an den Korngrenzen dient.1. Age hardened martensitic nickel steel, characterized by the weight percent composition 18-26 nickel, 0.15-0.35 aluminum, 1 - 2 titanium, 0.2-4 at least one metal from the group molybdenum, tungsten, vanadium and chromium, up to 0.03 carbon, up to 0.5 manganese, up to 1 niobium, up to 0.1 silicon, up to 0.01 phosphorus, up to 0.01 sulfur, remainder Iron and unavoidable impurities, the steel having a martensite structure and the metal belonging to the group mentioned to suppress the precipitation of the intermetallics which improve the mechanical properties of the steel Compound Ni ^ (Al, Ti) is used at the grain boundaries. 2. Nickelstahl nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er 23 - 26 Nickel und 0,2-3 Molybdän, Wolfram, Vanadin und/oder Chrom enthält.2. Nickel steel according to claim 1, characterized in that it contains 23-26 nickel and 0.2-3 molybdenum, tungsten, Contains vanadium and / or chromium. 3· Nickelstahl nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er 19 - 21 Nickel und 1 - 3 Molybdän, Wolfram, Vanadin und/oder Chrom enthält.3 nickel steel according to claim 1, characterized in that that it contains 19-21 nickel and 1-3 molybdenum, tungsten, vanadium and / or chromium. 4. Nickelstahl nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er 24 - 26 Nickel, 0,5 - 3 Molybdän, Wolfram, Vanadin und/oder Chrom, bis zu 0,05 Silizium, 0,1 - 0,2 Mangan und 0,4 - 0,8 Niob enthält.4. Nickel steel according to claim 1, characterized in that it contains 24-26 nickel, 0.5-3 molybdenum, tungsten, vanadium and / or chromium, up to 0.05 silicon, 0.1-0.2 manganese and 0.4-0.8 niobium. 5. Nickelstahl nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,5. Nickel steel according to claim 1, characterized in that 20983 7/08G!20983 7 / 08G! daß er 0,2 - 4 nur eines der Metalle Molybdän, Wolfram oder Vanadin und 0,4 - 0,8 Niob enthält. that it contains 0.2-4 only one of the metals molybdenum, tungsten or vanadium and 0.4-0.8 niobium. 6. Nickelstahl nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er 0,2 - 4 Chrom und kein Niob enthält.6. Nickel steel according to claim 1, characterized in that it contains 0.2-4 chromium and no niobium. 7. Verfahren zur Wärmebehandlung eines Nickelstahls nach Anspruch 1 mit im wesentlichen in Gewichtsprozenten 18 - 22 Nickel, 0,15 - 0,35 Aluminium, 1 - 2 Titan, 0,2 bis 4 wenigstens eines Metalls der Gruppe Molybdän, Wolfram, Vanadin und Chrom, bis zu 0,03 Kohlenstoff, bis zu 0,5 Mangan, bis zu 1 Niob, bis zu 0,1 Silizium, bis zu 0,01 Phosphor, bis zu 0,01 Schwefel, Rest im wesentlichen Eisen, dadurch gekennzeichnet , daß man den Stahl einer Lösungsglühbehandlung unter der Bedingung einer ausreichenden Austenitisierung des Stahls unterwirft, den Stahl auf Raumtemperatur oder etwa Raumtemperatur zwecks Umwandlung des Austenitgefüges in Martensitgefüge abkühlt und eine Alterungshärtungsbehandlung dieses Stahls bei einer Temperatur von 400 - 550 0C für 0,5 - 30 Stunden durchführt, bei der eine intermetallische Verbindung Ni,(Al, Ti) im wesentlichen nur in den Kristallitkörnern ausgeschieden wird.7. A method for the heat treatment of a nickel steel according to claim 1 with essentially in percent by weight 18-22 nickel, 0.15-0.35 aluminum, 1-2 titanium, 0.2-4 at least one metal from the group molybdenum, tungsten, vanadium and Chromium, up to 0.03 carbon, up to 0.5 manganese, up to 1 niobium, up to 0.1 silicon, up to 0.01 phosphorus, up to 0.01 sulfur, the remainder essentially iron, characterized in that the steel is subjected to a solution heat treatment under the condition of sufficient austenitization of the steel, the steel is cooled to room temperature or about room temperature for the purpose of converting the austenite structure into martensite structure and an aging hardening treatment of this steel at a temperature of 400-550 ° C. for 0.5-30 Hours during which an intermetallic compound Ni, (Al, Ti) is precipitated essentially only in the crystallite grains. 8. Verfahren zur Wärmebehandlung eines Nickelstahls aus im wesentlichen in Gewichtsprozent 23 - 26 Nickel, 0,15 - 0,35 Aluminium, 1 - 2 Titan, 0,2 - 3 wenigstens eines Metalls der Gruppe Molybdän, Wolfram, Vanadin und Chrom, bis zu 1 Niob, bis zu 0,03 Kohlenstoff, bis zu 0,5 Mangan, bis zu 0,1 Silizium, bis zu 0,01 Phosphor, bis zu 0,01 Schwefel, Rest im wesentlichen Eisen, dadurch gekennzeichnet, daß man den Stahl einer Lösungsglühbehandlung unter8. A method for the heat treatment of a nickel steel consisting essentially in percent by weight of 23 - 26 nickel, 0.15 - 0.35 aluminum, 1 - 2 titanium, 0.2 - 3 of at least one metal from the group molybdenum, tungsten, vanadium and chromium, up to 1 niobium, up to 0.03 carbon, up to 0.5 manganese, up to 0.1 silicon, up to 0.01 phosphorus, up to 0.01 Sulfur, the remainder essentially iron, characterized in that the steel is subjected to a solution heat treatment 3 7 / O Η 6 13 7 / O Η 6 1 der Bedingung einer ausreichenden Austenitisierung des Stahls unterwirft, den Stahl auf eine Temperatur von -73 0C oder niedriger zwecks Umwandlung des Austenitgefüges in Martensitgefüge abkühlt und eine Alterungshärtungsbehandlung dieses Stahls bei einer Temperatur von 400 - 550 0C für 0,5 - 30 Stunden durchführt, bei der eine intermetallische Verbindung Ni,(Al, Ti) im wesentlichen nur in den Kristallitkb'rnern ausgeschieden wird.subjecting the condition of a sufficient austenitization of the steel, the steel is cooled to a temperature of -73 0 C or lower in order to transform the austenite into martensite, and a age hardening this steel at a temperature of 400-550 0 C for 0.5 - 30 hours performs , in which an intermetallic compound Ni, (Al, Ti) is essentially only precipitated in the crystallite grains. 9. Abänderung des Verfahrens nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Umw0"1'lung des Austenitgefüges in das Martensitgefüge statt üurch Abkühlung auf -73 0C oder niedriger durch Abkühlen auf Raumtemperatur oder etwa Raumtemperatur und durch eine Austenitalterungs("ausaging"behandlung bei einer Temperatur von 600 - 750 0C während 1 bis 20 Stunden erfolgt.9. Modification of the method according to claim 8, characterized in that the Umw 0 " 1 'development of the austenite structure in the martensite structure instead of üby cooling to -73 0 C or lower by cooling to room temperature or about room temperature and by austenite aging (" ausaging " takes place 750 0 C for 1 to 20 hours, - treatment at a temperature of 600th 209837/0861209837/0861
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