DE2258989A1 - Hitzebestaendiger und schweissfester ferritischer stahl - Google Patents

Hitzebestaendiger und schweissfester ferritischer stahl

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DE2258989A1 DE19722258989 DE2258989A DE2258989A1 DE 2258989 A1 DE2258989 A1 DE 2258989A1 DE 19722258989 DE19722258989 DE 19722258989 DE 2258989 A DE2258989 A DE 2258989A DE 2258989 A1 DE2258989 A1 DE 2258989A1
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Description

\BERQ DIPL.-INQ. STAPF PATENTANWÄLTE
EN SO, MAUERKif ?CHER3TR. 4B
Anwaltsakte 23 213 1. Dez. 1972
Schoeller-Bleckmann Stahlwerke Aktiengesellschaft, Wien
Hitzeheständiger und schweißfester ferritischer Stahl
Hitzebeständige Stähle mit 18 "bis 30% Chrom, ca. 0,1056 Kohlenstoff und gegebenenfalls weiteren Zusätzen wie Aluminium und Silizium weisen einen Widerstand gegen Verzunderung in heißen Medien auf. Allerdings besitzen diese Stähle keine befriedigende Schweißbarkeit, wodurch Schweißverbindungen, auch solche mit austenitischen Zusatzwerkstoffen ausgeführt, zu
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Sprödbruch neigen. Prüfungen mittels ITaltversuch zeigen diesen Effekt in sehr ausgeprägter 7/eise.
Die Schweißsprödigkeit der ferritischen Chromstähle ist darauf zurückzuführen, daß nach den Abkühlen von hohen Temperaturen eine starke Duktilitätsminderung eintritt, deren Ursache zum Teil in der hohen Kornwachstumsneigung liegt. Es ist dabei bekannt, daß durch Titan eine Verringerung der Korngröße im Gußzustand sowie eine Verminderung der Kornwachstumsneigung und somit eine Verbesserung der Duktilität nach dem Abkühlen von hohen Temperaturen bev/irkt wird· Zusätze von ca. 0,10 ui3 0,25/3 Titan zu hitzebeständigen ferritischen Chromstählen sind in dipser Richtung als üblich anzusehen. Der Titangehalt dieser Stähle beträgt dabei das ein- bis max. fünffache des Kohlenstoff gehaltes.
Die Sprödbruchneigung solcher mit geringen Titanzusätzen versehenen ferritischer Chromstähle liegt wohl etv/as niedriger, jedoch als schv/eißfest im erforderlichen Ausmaß sind diese Stähle nicht anzusehen· Untersuchungen haben nämlich ergeben, daß ferritische Chromstähle bei Erhitzung auf Temperaturen von über 10000C und einer nachfolgenden Abkühlung zur sogenannten HochtemperaturversprÖdung neigen, die parallel zum Kornwachstum zu beobachten ist und auf eine Ausscheidung feinst verteilter Karbide und Nitride zurückgeht.
BAD ORIGINAL
309826/0760
'- ]jer. =' Gegenstand der Erfindung bilden hitzebeständige, sebweißunemp findliehe., ferritisehe Chromstähle mit verringerter Sprüdbruchempfindliehkeit nach Abküh-1-ung von hohen Temperaturen, bestehend aus 0,01 bis 0,08% Kohlenstoff, 0,10 bis 5,0050 Silizium, 0,10 bis 1,00% Kangan,- 18,00 bis 30,00% Chrom, 0 bis 0,60% Nickel und einem,Titananteil des 10-·bis 14—fachen des Kohlenstoffgehalt es, Rest Eisen mit den üblichen Verunreinigungen. . ■
Der nach der Erfindung vorgeschlagene Titanzusatz kann gegebenenfalls ganz oder teilweise durch. Uiob im Ausmaß des 2-fachen Titangehaltes ersetzt v/erden. . . .
Die erfindungsgemäßen ferritischen Chromstähle weisen entsprechend ihrem abgestimmten Titan- bzw· . ; iTiob-G-ehalt eine hohe Duktilität im Bereich der Schweißverbindungen auf und überdies zeigen sie nur sehr geringe Hoch^emperaturversprödung. Die relative Begrenzung des Titan- bzw. des Kiob-Gehaltes ist erforderlich, weil bei einer Unterschreitung des Ver- . hältnisses Titan zu Kohlenstoff die Kohlenstoffabbindung unvollständig sein würde, hingegen bei einer Überschreitung dies zu einem nicht abgebundenen Titan— anteil im Ferrit führt, wodurch der Stahl einen merklichen Zähigkeitsabfall erleidet. Überdies würde durch übermäßige Titanzusätze der Gehalt an Oxyden und damit der Reinheitsgrad des Stahles verschlechtert v/erden.
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Wie angestellte Untersuchungen an mehreren Stanlen zeigten, v/eisen die ferritischen Chromstähle nach der Erfindung gegenüber den bekannten Chromstählen ■ eine wesentlich verbesserte Schweißbarkeit und bedeutend höhere Zähigkeitswerte auf.
An Hand von Biegeversuchen wird an Proben von zv/ei untersuchten Stählen die Verbesserung durch den erfindungsgemäßen Titanzusatz dargestellt.
Die Stahlproben wurden auf 13000C erwärmt, zwei Stunden gehalten und· anschließend in Wasser abgeschreckt«
Zusammensetzung der Stahlproben:
Stahl C Si Al Cr Ti Ti:C A 0,066 1,25 1,66 23,43 0,17 % 2,6 B 0,038 1,55 1,02 24,10 0,43% 11,3
Tabelle I °C/2h/Wasser
Stahl 1300 10
A 180
B
Die angegebenen Daten stellen den Durchschnitts wert von drei Biegeproben dar und geben den Biegewinkel an.
Beim Stahl A, der bei Erwärmung auf 13000C und Abschrecken in Wasser, eine Biegefähigkeit von wenigen Graden besitzt, kann auch durch ein anschließendes Glühen nur eine geringfügige Verbesserung, der Biegefähigkeit erreicht werden.
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£ 2258909
Der erfindungsgemäße Stahl B "besitzt gegenüber dem Vergleichs stahl "bereits "beim Abschrecken den höchsten Wert "beim Biegeversuch. Durch eine Glühbehandlung nach dem Abschrecken wird zwar die Zähigkeit an sich noch etwas gesteigert, doch drückt sich dies im Biegeverhalten kaum mehr aus.
Von den zwei vorgenannten Stählen wurden ferner Schweißprpben mit den Abmessungen 20 χ 250 χ 2 mm hergestellt. Als Zusatzwerkstoff wurde arteigener Werkstoff (WIG-Verfahren) sowie austenitische Chrom-Hickel-Stahl-Elektroden (Elektrodenschweißung) verwendet. Die Proben wurden ohne Vorwärmung, mit Vorwärmung geschweißt sowie ohne und mit nachträglicher Wärmebehandlung geprüft. Von jeder Schweiß- und Wärmebehandlungsvariante wurden je zwei Parallelproben der Biegeprüfung nach DIN 50 121 unterzogen.
In der nachfolgenden Tabelle II ist das Ergebnis dieser Biegeversuche dargestellt. Die eingesetzten Zahlen bedeuten den Biegewinkel als Durchschnitt von drei Faltversuchen der Schweißproben.
BAD ORIGINAL
309826/07S0
Tabelle II
Stahl austenitisch arteigen
a) b) , geschweißt geschweißt
austenitisch c) d)
geschweißt vorgewärmt,
Wasser
geschweißt
0 35
0 45
64 180
30 180
45
31
1JÖ
25
180
180
180 180
a) Schweißen ohne Vorwärmen und Nachglühen; austenitischer Zusatzwerkstoff
Der bei Stahl A in diesem Zustand erreichbare Biegewinkel ist praktisch Null. Die Proben brachen teilweise schon beim Scherenschnitt. Durch Zusatz von Titan im erfindungsgemäßen Ausmaß Stahl B tritt eine wesentliche Verbesserung des erzielbaren Biegewinkels ein. Der Bruch erfolgt in allen Fällen in der wärmebeeinflußten Zone des Grundwerkstoffes. ' .''""
b) Schweißen ohne Vorwärmen und Nachglühen; arteigener Zusatzwerkstoff
Der Biegewinkel des arteigenen geschweißten Stahles A ist etwas besser als bei Verwendung einer austenitischen Elektrode. Ungleich stärker ausgeprägt ist dieser Effekt beim erfindungsgemäßen Stahl B,-bei
—6—
BAD ORIGINAL
3 09826/0760
welchem in fast allen Fällen Biegewiiokel von 180 erzielt werden konnten. Der positive Effekt ist zum Teil auf die Eigenschaft, des WIG-Verfahrens, den Grundwerkstoff thermisch v/eniger zu "belasten als dies bei der Elektrodenschweissung der lall ist, zurückzuführen. Ein weiterer Einfluß liegt in der {Datsache, daß der thermische Ausdehnungskoeffizient des Austenits um ca. 50% größer ist als jener des Ferrits. Dadurch kommt es "beim Abkühlen der Schv/eißverbindung zu Verspannungen, die einen Sprödbruch begünstigen.
c) Schweißen ohne Vorwärmung; Nachglühung 75O0C; austenitischer Zusatzwerkstoff
Eine kurzzeitige Itfachglühung bei ,750 C führt beim erfindungsgemäßen Stahl B zu einer wesentlichen Verbesserung der Duktilität der Schweißverbindung. Diese ist auf eine Koagulation der trotz der Stabilisation ausgeschiedenen Karbide und nitride sowie auf eine Entspannung der Schweißverbindungen zurück-. zuführen. ?/egen der unverhältnismäßig größeren Zahl der in feinster Form ausgeschiedenen Karbide ist die verbessernde Wirkung einer derartigen. Glühbehandlung beim Stahl A gering.
d) Schweißen unter Vorwärmung 300 C; austenitischer Zusatzwerkstoff
Die Vorwärmung verbessert zwar die Duktilität der Schweißvorbindungen beim Stahl A. Beim erfindungsgornäßcn Stahl B ist jedoch ein unerwartet hohes Ansteigen der Biegewinlcel festzustellen,
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BAD

Claims (3)

Patentansprüche:,,
1. Hitzebeständiger und schv/eißunempf inalicher ferritisolier Chromstahl mit verringerter Sprödbruchenpfindlichkait nach Abkühlung von hohen Temperaturen, dadurch gekennzeichnet., daß dieser aus 0,01 bis O1OiBvS Kohlenstoff, 0,10 bis $,00% Silizium, 0,10 bis 1,00% Mangan, 18,00 bis 30,00% Chrom» 0 bis 0,60$'Nickel und eines Titananteil des 10- bis 14— fachen des Kohlenstoffgehalt es, Rest Eisen mit den üblichen Verunreinigungen besteht.
2. Stahllegierung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Titan ganz oder teilweise im Ausmaß des 2-fachen Titangehaltes durch Niob ersetzt sein kann.
3. Verwendung der Stahllegierung nach den Ansprüchen 1 und 2 zur Herstellung von Schweißzusatzwerksteffen.
BAD ORIGINAL
309826/0760
DE19722258989 1971-12-23 1972-12-01 Hitzebeständiger und schweißunempfindlicher ferritischer Chromstahl Withdrawn DE2258989B2 (de)

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FR2165693A5 (de) 1973-08-03
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8230 Patent withdrawn