DE2304553A1 - STEEL ALLOY - Google Patents
STEEL ALLOYInfo
- Publication number
- DE2304553A1 DE2304553A1 DE2304553A DE2304553A DE2304553A1 DE 2304553 A1 DE2304553 A1 DE 2304553A1 DE 2304553 A DE2304553 A DE 2304553A DE 2304553 A DE2304553 A DE 2304553A DE 2304553 A1 DE2304553 A1 DE 2304553A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- nickel
- steel alloy
- molybdenum
- manganese
- carbon
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/04—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing manganese
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/08—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing nickel
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Heat Treatment Of Steel (AREA)
- Treatment Of Steel In Its Molten State (AREA)
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 · 4qdo Düsseldorf ao · Cecilienallee 76 ■ Telefon 433732Patent Attorneys · 4qdo Düsseldorf ao · Cecilienallee 76 ■ Telephone 433732
29. Januar 1973 28 273 KJanuary 29, 1973 28 273 K.
International Nickel Limited, Thames House Millbank London S.W.1/ EnglandInternational Nickel Limited, Thames House Millbank London SW1 / England
"Stahllegierung""Steel alloy"
Die Erfindung bezieht sich auf eine Stahllegierung, die sich insbesondere für die Verwendung bei Minustemperaturen eignet.The invention relates to a steel alloy, which is particularly suitable for use at sub-zero temperatures suitable.
Die Verwendung, Behandlung und Lagerung von Flüssigkeitsgas erfordert Werkstoffe, die sowohl eine hohe Festigkeit als auch eine gute Zähigkeit bei sehr niedrigen Temperaturen besitzen. So ist beispielsweise für die Lagerung von flüssigem Stickstoff ein Werkstoff mit guten technologischen Eigenschaften bis zu einer. Temperatur von -196°C erforderlich. Derzeit werden bei Tiefsttemperaturen unter anderem 8% oder 9% Nickel enthaltende Stahllegierungen entsprechend der ASTM-Norm A 553/7Oa eingesetzt. Der Nickelgehalt dieser Stahllegierung bedingt einerseits einen hohen Preis und ist andererseits eine wesentliche Voraussetzung für die Verwendung des Werkstoffs bei Minustemperaturen, wie sich aus der Tatsache ergibt, daß ein 9% Nickel enthaltender Stahl bis zu einer Temperatur von - 196°C eingesetzt werden kann, währendThe use, treatment and storage of liquid gas requires materials that have both high strength and good toughness at very low temperatures. For example, for the storage of liquid nitrogen, a material with good technological properties is up to one. Temperature of -196 ° C required. At the moment, steel alloys containing 8% or 9% nickel in accordance with ASTM standard A 553 / 70a are used at very low temperatures. The nickel content of this steel alloy on the one hand causes a high price and on the other hand is an essential prerequisite for the use of the material at sub-zero temperatures, as can be seen from the fact that a steel containing 9% nickel can be used up to a temperature of -196 ° C, while
309635/0852309635/0852
-z--z-
während ein 8$ Nickel enthaltender Stahl nur bis -1710C verwendet werden kann. Es sind bereits zahlreiche Versuche gemacht worden, um die Tieftemperatur^eigenschaften der 6 bis 8% Nickel enthaltenden Stahllegierungen zu verbessern. Unter anderem ist versucht worden, eine aus einem Austenitisieren und zweistufigen Anlassen bestehende Wärmebehandlung anzuwenden. Dabei besteht jedoch die Gefahr einer Beeinträchtigung der technologischen Eigenschaften der wärmebeeinflussten Zonen von Schweißverbindungen, so daß sich die vorerwähnte Wärmebehandlung für bei Tiefsttemperaturen einzusetzende Schweißkonstruktion nicht eignet.can be used during an 8 $ nickel-containing steel only to -171 0 C. Numerous attempts have already been made to improve the low temperature properties of the steel alloys containing 6 to 8% nickel. Attempts have been made, inter alia, to use a heat treatment consisting of austenitizing and two-stage tempering. However, there is a risk of impairment of the technological properties of the heat-affected zones of welded joints, so that the aforementioned heat treatment is not suitable for welded structures to be used at very low temperatures.
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine vergleichsweise kostengünstige Stahllegierung mit hoher Festigkeit und ausreichender Zähigkeit sowohl in Walzrichtung als auch quer zur Walzrichtung für die Verwendung bei Minustemperaturen zu schaffen. Die Lösung dieser Aufgabe besteht in einer Stahllegierung mit 5 bis 7» Nickel, 0,4 bis 2,8% Mangan, 0,01 bis 0,5% Molybdän, 0,05 bis 0,2% Kohlenstoff, bis 0,1% Niob und 0,005 bis 0,1% mindestens eines der Elemente Kalzium, Magnesium, Barium, Strontium, Zirkonium und Seltene Erden, Rest einschließlich erschmelzungsbedingter Verunreinigungen Eisen, deren Gehalte an Nickel und Mangan innerhalb des Polygonzuges ACDEA des Diagramms der beiliegenden Zeichnung liegen, in der der Nickelgehalt der Stahllegierung gegen den Mangangehalt aufgezeichnet ist, und die bei einem Nickelgehalt von 5% mindestens 0,12% Molybdän, bei einem Nickelgehalt von 5,5% mindestens 0,08% Molybdän, bei einem Nickelgehalt von 6% mindestens 0,05% Molybdän und bei einem Nickelgehalt von 7%The invention is now based on the object of creating a comparatively inexpensive steel alloy with high strength and sufficient toughness both in the rolling direction and transversely to the rolling direction for use at sub-zero temperatures. The solution to this problem is a steel alloy with 5 to 7 »nickel, 0.4 to 2.8% manganese, 0.01 to 0.5% molybdenum, 0.05 to 0.2% carbon, up to 0.1% Niobium and 0.005 to 0.1% of at least one of the elements calcium, magnesium, barium, strontium, zirconium and rare earths, the remainder including iron impurities caused by the smelting process, the nickel and manganese contents of which lie within the ACDEA polygon of the diagram in the accompanying drawing the nickel content of the steel alloy is plotted against the manganese content, and with a nickel content of 5% at least 0.12% molybdenum, with a nickel content of 5.5% at least 0.08% molybdenum, with a nickel content of 6% at least 0.05 % Molybdenum and with a nickel content of 7%
309838/0682309838/0682
mindestens 0,01% Molybdän enthält lind ein Anlaßgefüge mit 3 bis 30 Vol.-% Austenit in feindisperser Verteilung in einem martensitischen Grundgefüge besitzt.contains at least 0.01% molybdenum and an annealing structure with 3 to 30 vol .-% austenite in finely dispersed distribution in a martensitic basic structure.
Vorzugsweise liegen die Gehalte an Nickel und ^angan innerhalb des Polygonzuges BCDEB des Diagramms der Zeichnung .The contents of nickel and angan are preferably within the polygon BCDEB of the diagram of the drawing.
Vorzugsweise enthält die Stahllegierung 595 bis 6,5% Nickel, 1,75 bis 2,5% Mangan, 0,05 bis 0,12% Molybdän, 0,01 bis 0,05% Kalzium, 0,06 bis 0,14% Kohlenstoff und bis 0,1% Niob, Rest einschließlich erschmelzungsbedingter Verunreinigungen Eisen und besitzt ein Anlaßgefüge mit mindestens 10 Vol.-% feindispers verteilten Austenits in einem martensitischen Grundgefüge.The steel alloy 5 9 preferably contains 5 to 6.5% nickel, 1.75 to 2.5% manganese, 0.05 to 0.12% molybdenum, 0.01 to 0.05% calcium, 0.06 to 0, 14% carbon and up to 0.1% niobium, the remainder including iron impurities caused by the melting process and has a tempering structure with at least 10% by volume of finely dispersed austenite in a martensitic basic structure.
Durch Versuche wurde festgestellt, daß eine Stahllegierung mit den bevorzugten Gehaltensgrenzen eine Streckgrenze über 60 cb und eine Zugfestigkeit über 70 cbIt has been determined through experiments that a steel alloy with the preferred content limits has a yield strength over 60 cb and a tensile strength over 70 cb
bei einer Kerbschlagzähigkeit von mindestens 0,35 J/cm sowohl in der Längs- als auch in der Querrichtung bei -196°C besitzt. Normalerese liegt die Kerbschlagzähigkeit einer solchen Stahllegierung in Längsrichtung überwith a notched impact strength of at least 0.35 J / cm both in the longitudinal and in the transverse direction at -196 ° C. Normally, the notched impact strength is such a steel alloy in the longitudinal direction
r/cr / c
0,43 und häufig sogar über 0,52 J/cm und beträgt in Querrichtung mindestens 0,43 J/cm*0.43 and often even more than 0.52 J / cm and is at least 0.43 J / cm * in the transverse direction
Der Nickelgehalt der Stahllegierung spielt insofern eine bedeutende Rolle, als das Nickel zu der hohen Festigkeit und Zähigkeit beiträgt und eine Verringerung der A ^-Kurve sowie eine Stabilisierung des Austenits bewirkt. Nickelgehalte über 7>5% sind jedoch nicht erforderlich und führen lediglich zu einer Kostenerhöhung; vielmehr haben Versuche erwiesen, daß ein Nickelgehalt von 5,5 bis 6,5%, beispielsweise von 5,75% durchaus hinreichend ist.The nickel content of the steel alloy plays an important role in that the nickel is too high Contributes to strength and toughness and a reduction in the A ^ curve and stabilization of the austenite causes. However, nickel contents above 7> 5% are not required and only lead to an increase in costs; rather, experiments have shown that a nickel content from 5.5 to 6.5%, for example from 5.75%, is quite sufficient.
309835/0852309835/0852
Mangan verschiebt ebenso wie das Nickel die A ^-Kurve nach unten, so daß durch Anlassen ein Gefüge mit einem feindispers verteilten Austenit in einem martensitisehen Grundgefüge eingestellt werden kann. Das Mangan verbessert außerdem die Zähigkeit sowohl in Längs- als auch in Querrichtung; im einzelnen hängt dies jedoch von dem jeweiligen Nickelgehalt ab. Aus diesem Grunde lassen sich optimale mechanische Eigenschaften nur dann erreichen, wenn die Gehalte an Mangan und Nickel innerhalb des Polygonzuges ACDEA des Diagramms der Zeichnung, vorzugsweise innerhalb des Polygonzuges BCDEB liegen. Zufriedenstellende Ergebnisse wurden mit einem Mangangehalt von 1,75 bis 2,5 bei einem Nickelgehalt von 5,5 bis 6,5% erzielt.Manganese, like nickel, shifts the A ^ curve downwards, so that a structure with a finely dispersed austenite can be set in a martensitic basic structure by tempering. The manganese also improves toughness in both the longitudinal and transverse directions; in detail, however, this depends on the respective nickel content. For this reason, optimal mechanical properties can only be achieved if the contents of manganese and nickel are within the ACDEA polygon of the diagram in the drawing, preferably within the BCDEB polygon. Satisfactory results have been obtained with a manganese content of 1.75 to 2.5 with a nickel content of 5.5 to 6.5% .
Der feinverteilte Austenit ist offensichtlich die Ursache für die .ausgezeichnete Kaltzähigkeit der Stahllegierung. Darüber hinaus wirkt sich aber auch das Mangan selbst in einer Größenordnung von 0,4 bis 2,8% möglicherweise in geringem Maße auf die Querzähigkeit der Legierung aus. Ein Mangangehalt von Λ% oder mehr scheint jedoch die Querzähigkeit zu beeinträchtigen, da das Mangan mit dem als Verunreinigungsenthaltenen Schwefel sulfidische Einschlüsse bildet und diese Einschlüsse zeilig bzw. gestreckt oder streifig ausgebildet sind. Ein solchermaßen zeiliges Gefüge ergibt jedoch eine schlechte Querzähigkeit. Es ist bekannt, die Querzähigkeif durch ein starkes Schrägwalzen zu verbessern. Obgleich auch die in Rede stehende Stahllegierung schräggewalzt warden kann, handelt es sich hierbei doch um einen sehr aufwendigen Weg zur Verbesserung der Querzähigkeit. Ein.gleichermaßen kostenverursachender Weg, die Querzähigkeit zu verbessern, be-The finely divided austenite is obviously the cause of the excellent cold toughness of the steel alloy. In addition, however, the manganese itself may also have a slight effect on the transverse toughness of the alloy in an order of magnitude of 0.4 to 2.8%. However, a manganese content of Λ% or more seems to impair the transverse toughness, since the manganese forms sulfidic inclusions with the sulfur contained as impurity and these inclusions are linear or elongated or streaky. Such a linear structure, however, results in poor transverse toughness. It is known that the transverse toughness can be improved by vigorous skew rolling. Although the steel alloy in question can also be skew-rolled, this is a very complex way of improving the transverse toughness. An equally costly way to improve transverse toughness is
309835/08B2309835 / 08B2
steht in der Verwendung hochreiner Ausgangsmaterialien, um das Einschleppen von Schwefel und anderen Verunreinigungen zu vermeiden und die Zeiligkeit zu unterdrücken.stands for the use of high-purity raw materials to prevent the introduction of sulfur and other impurities to avoid and to suppress the lines.
Bei der vorgeschlagenen Legierung besteht das Problem der mangelnden Querzähigkeit jedoch nicht, da diese Legierung Elemente enthält, die etwaige Einschlüsse wie Sulfide, sphärolithisieren und somit einer Zeilenbildung entgegenwirken. Zu diesen Elementen gehört vor allem das Kalzium, das bis zu einem Gehalt von 0,1% die Quereigenschaften verbessert, wobei ein Restkalziumgehalt von 0,015 bis 0,025% im Stahl sehr günstig ist, obgleich auch Restgehalte von 0,005 bis 0,05%, beispielsweise 0,01% Kalzium zufriedenstellende Ergebnisse zeitigen. Anstelle des Kalziums können auch Magnesium, Barium, Strontium, Zirkonium und Seltene Erden, insbesondere Cer, in einer Gesamtmenge von höchstens 0,1% treten. Da die einer Zeiligkeit entgegenwirkenden Elemente die von etwaigen Einschlüssen ausgehenden Nachteile verringern, kann die Stahllegierung bis 0,04% Schwefel enthalten, wenngleich aus Gründen der besseren Schweißbarkeit Schwefelgehalte von 0,015% oder 0,02% nicht überschritten werden sollten.In the case of the proposed alloy, however, the problem of insufficient transverse toughness does not exist, since this alloy Contains elements that spherulitize any inclusions such as sulphides and thus create lines counteract. These elements include above all calcium, which up to a content of 0.1% die Improved transverse properties, with a residual calcium content of 0.015 to 0.025% in the steel being very favorable, although residual contents of 0.005 to 0.05%, for example 0.01% calcium also give satisfactory results early. Instead of calcium, magnesium, barium, strontium, zirconium and rare earths, in particular, can also be used Cerium, occur in a total amount not exceeding 0.1%. Because the elements counteracting a row The steel alloy can reduce the disadvantages emanating from any inclusions up to 0.04% sulfur do not contain sulfur contents of 0.015% or 0.02% for reasons of better weldability should be exceeded.
Das Molybdän verbessert die Zähigkeit und Festigkeit. Ein Molybdängehalt von nur 0,1% verbessert bereits merklich die Kerbschlagzähigkeit sowohl in Längs- als auch in Querrichtung und erhöht die Festigkeit. Der Molybdängehalt sollte jedoch auf den Nickelgehalt der Legierung abgestimmt sein, so daß diese bei 5% Nickel mindestens 0,12% Molybdän, bei 5,5% Nickel mindestens 0,08% Molybdän, bei 6% Nickel mindestens 0,05% Molybdän und beLnfndestais 7% mindestens 0,01% Molybdän enthält. Die zwischen denThe molybdenum improves toughness and strength. A molybdenum content of only 0.1% already improves noticeably the notched impact strength both in the longitudinal and in the transverse direction and increases the strength. The molybdenum content however, it should be matched to the nickel content of the alloy so that it is at least 5% nickel 0.12% molybdenum, with 5.5% nickel at least 0.08% molybdenum, with 6% nickel at least 0.05% molybdenum and beLnfndestais 7% Contains at least 0.01% molybdenum. The one between the
309835/0352309835/0352
vorerwähnten Werten liegenden Gehalte lassen sich durch Interpolation einfach ermitteln. Bei einem Nickelgehalt von 5,5 "bis 6,5% hat sich ein Molybdängehalt von 0,08% Ms 0,15% sehr bewährt.The contents lying above the aforementioned values can be easily determined by interpolation. With a nickel content from 5.5 "to 6.5% has a molybdenum content of 0.08% Ms 0.15% very well proven.
Der Kohlenstoff wirkt sich erheblich auf die Zähigkeit aus. Im Gegensatz zu der üblichen Auffassung, daß bei derartigen Stahllegierungen die Zähigkeit mit fallendem Kohlenstoffgehalt ansteigt, wurde festgestellt, daß sich bei einem Kohlenstoffgehalt von 0,05 bis 0,14% ein Zähigkeitsoptimum bei etwa 0,08% Molybdän bzw. 0,07 bis 0,09% Molybdän ergibt. Die Zähigkeit fällt graduell mit 0,08% erheblich übersteigendem Kohlenstoff gäralt und ziemlich scharf bei einer Verringerung des Kohlenstoff gehaltes unter 0,08%. Im Hinblick auf eine ausreichende Zähigkeit liegt der Kohlenstoffgehalt daher über 0,05%, beispielsweise bei mindestens 0,06%, vorzugsweise bei 0,08%. Obgleich die Stahllegierung auch 0,2% Kohlenstoff enthalten kann, liegt die obere renze für den Kohlenstoffgehalt aus Gründen der besseren Schweißbarkeit bei O,14%X. Vorzugsweise enthält die Stahllegierung somit 0,06 bis 0,14% Kohlenstoff.The carbon has a significant effect on the toughness. In contrast to the common view that the toughness of such steel alloys increases with decreasing carbon content, it has been found that with a carbon content of 0.05 to 0.14%, an optimum toughness is found at around 0.08% molybdenum or 0.07 to Yields 0.09% molybdenum. The toughness falls gradually with 0.08% carbon content in excess of fermentation and quite sharply when the carbon content is reduced below 0.08%. With regard to sufficient toughness, the carbon content is therefore above 0.05%, for example at least 0.06%, preferably 0.08%. Although the steel alloy can also contain 0.2% carbon, the upper limit for the carbon content is 0.14% X for reasons of better weldability. The steel alloy thus preferably contains 0.06 to 0.14% carbon.
Dem Restgehalt an Eisen sind auch die üblichen er schmelzungsbedingten Verunreinigungen wie Desoxydations- und Raffinationselemente sowie weitere Verunreinigungen zuzurechnen, die die Eigenschaften der Stahllegierung nicht beeinträchtigen. Die Stahllegierung kann auch bis 0,5%, beispielsweise bis 0,3% Silizium und bei sorgfältigem Frischen übliche Phosphorgehalte, beispielsweise bis 0,25% Phosphor enthalten.The residual iron content also includes the usual impurities caused by the melting, such as deoxidation and refining elements and other impurities that do not impair the properties of the steel alloy. The steel alloy may also comprise up 0.5%, for example up to 0.3% silicon and in a diligent step F usual phosphorus contents, for example, contain up to 0.25% phosphorus.
Die Stahllegierung läßt sich durch das übliche Einschmelzen, Vergießen un, Warmwalzen herstellen. Dabei sollteThe steel alloy can be produced by the usual melting, casting and hot rolling. It should
309836/0862309836/0862
die Desoxydation mit einem ein feinkörniges Gefüge ergebenden Desoxidationsmittel, "beispielsweise mit 0,15% Aluminium erfolgen. Besondere Maßnahmen sind im übrigen nicht erforderlich. Vorzugsweise wird die Stahllegierung eine Stunde "bei etwa 8160C austenitisiert, in Wasser abgeschreckt, danach etwa 2 Stunden bei 607 bis 6210C angelassen und erneut in Wasser abgeschreckt. Die Austenitisierungstemperatur kann bei 774 bis 871°C und die Anlaßtemperatur bei 593 bis 6490C liegen. Außerdem kann auch in Luft abgekühlt werden. Als weitere Wärmebehandlung eignen sich beispielsweise ein zweistufiges Normalisieren und Anlassen, wie es bei üblichen Stahllegierungen mit 9% Nickel angewandt w.^rd. Entscheidend ist dabei stets, daß sich ein Gefüge mit einem verhältnismäßig feindispers und gleichmäßig verteilten Austenit in einem Grundgefüge aus angelassenem Martensit bildet und der Austenitgehalt mindestens 3 Vol%. -% vorzugsweise mindestens 5 Vol.-96, besser noch mindestens 10 Vol.-% beträgt. Der Austenitanteil braucht jedoch über 25 Vol.-$> oder über 30 Vol.-% nicht hinauszugehen.The deoxidation with a fine-grained structure resulting deoxidizer, "for example, be 0.15% aluminum. Special measures are otherwise not be required. Preferably, the steel alloy is an hour," austenitized at about 816 0 C, quenched in water, then about 2 hours annealed at 607-621 0 C and quenched in water again. The austenitizing can at 774-871 ° C and the tempering temperature be at 593 to 649 0 C. It is also possible to cool in air. A two-stage normalization and tempering, for example, as used in conventional steel alloys with 9% nickel, are suitable as further heat treatment. It is always crucial that a structure with a relatively finely dispersed and evenly distributed austenite is formed in a basic structure of tempered martensite and that the austenite content is at least 3 % by volume . -% is preferably at least 5% by volume, better still at least 10% by volume. However, the austenite content need not exceed 25% by volume or more than 30% by volume.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen des näheren erläutert. The invention is explained in more detail below on the basis of exemplary embodiments.
In einem üblichen Induktionsofen wurden verschiedene Stahllegierungen erschmolzen und anschließend zu Blöcken vergossen. Die Schmelzen wurden aus hochreinen Rohstoffen wie Elektrolytnickel,- eisen,- ferromangan und-ferroSilizium aufgebaut und mit geringen Mengen Ferrophosphor und Ferrosulfid verunreinigt, um den Reinheitsgrad einer üblichen Stahllegierung mit 9% Nickel zu simulieren. Die Schmelzen wurden dann zunächst mit Kohlenstoff und Siliko-Mangan ~und danach mit Aluminium desoxydiert. Das KalziumVarious steel alloys were melted in a conventional induction furnace and then cast into blocks. The melts were built from high-purity raw materials such as electrolyte nickel, iron, ferromanganese and ferroSilicon and contaminated with small amounts of ferrophosphorus and ferrous sulfide in order to simulate the degree of purity of a conventional steel alloy with 9% nickel. The melts were then deoxidized first with carbon and silica-manganese and then with aluminum. The calcium
309835/Ü8S2309835 / Ü8S2
wurde in Anschluß ai die Aluminiumdesoxydation durch Eintauchen einer Kalzium-Silizium-Vorlegierung in die Schmelze gebracht. Sämtliche Legierungen wurden bei 1038°C in einer Richtung bis auf ein 1,6 cm dickes Blech ausgewalzt. Die Bleche wurden alsdann eine Stunde bei 816°C austenitisiert, in Wasser abgeschreckt, zwei Stunden bei 613°C angelassen und erneut in Wasser abgeschreckt.was followed by aluminum deoxidation by immersion a calcium-silicon master alloy brought into the melt. All alloys were at 1038 ° C rolled out in one direction down to a sheet metal 1.6 cm thick. The panels were then kept at 816 ° C for one hour austenitized, quenched in water, tempered for two hours at 613 ° C and quenched again in water.
In Längsrichtung wurden aus jedem Blech alsdann ungekerbte Zugproben herausgearbeitet; außerdem wurden sowohl Quer- als auch Längsproben für den Kerbschlagversuch entnommen. Die Zugfestigkeiten wurden bei 210C und die Kerbschlagzähigkeiten bei -196°C in üblicher Weise ermittelt.Unnotched tensile specimens were then machined lengthwise from each sheet; in addition, both transverse and longitudinal samples were taken for the impact test. The tensile strengths were determined at 21 0 C, and the notched impact strength at -196 ° C in the usual manner.
Die Versuchslegierungen enthielten 0,10% Molybdän, 0,23% Silizium, 0,12% Kohlenstoff, 0/3)8% Phosphor, 0,015% Schwefel, 0,06% Aluminium, 0,05% Niob und 0,015% Kalzium sowie Nickel und Mangan in den sich aus der nachfolgenden Tabelle I ergebenden Mengen. Diese Tabelle ergibt zudem Auskunft über die Ergebnisse der Zug- und Kerbschlqs;-zähigkeitsversuche sowie über die Volumenanteile des AustenitsTThe test alloys contained 0.10% molybdenum, 0.23% silicon, 0.12% carbon, 0/3) 8% phosphorus, 0.015% sulfur, 0.06% aluminum, 0.05% niobium and 0.015% calcium and nickel and manganese in the amounts shown in Table I below. This table also provides information about the results of the tensile and notch impact and toughness tests as well as the volume proportions of the austenite
309835/0862309835/0862
Le- Ni Mn Auste- Streck- Zugfe- Deh- Kerbschlagzähi&-Le- Ni Mn Auste- Stretch- Tensile- Deh- Notched Impact Strength & -
gie- nitan- grenze stig- nung keit bei -1.96 C rung teil keit (J/cm2)'gienitan limit gradation at -1.96 C gradation (J / cm 2 ) '
(%) (%) (%) (cb) (cb) (%) längs quer (%) (%) (%) (cb) (cb) (%) lengthways across
1 5,57 1,56 81 5.57 1.56 8
2 5,60 1,93 52 5.60 1.93 5
3 5,58 2,20 93 5.58 2.20 9
4 5,65 2,45 194 5.65 2.45 19
5 6,12 1,59 155 6.12 1.59 15
6 6,15 1,93 166 6.15 1.93 16
7 6,15 2,15 187 6.15 2.15 18
8 6,13 2,45 138 6.13 2.45 13
9 6,65 1,60 179 6.65 1.60 17
6,65 1,95 116.65 1.95 11
6,65 2,15 166.65 2.15 16
6,65 2,55 216.65 2.55 21
309835/08 52309835/08 52
Die Notwendigkeit, die Gehalte an Nickel und Mangan aufeinander abzustimmen, veranschaulicht die Tatsache, daß'die QuerZähigkeit der Legierung 1 nicht so groß ist wie die Querzähigkeit der"Legierungen 3 und 4, die im wesentlichen denselben Nickelgehalt, jedoch höhere Mangangehalte besitzen. Die Legierung 1 besitzt in der Tat eine Zusammensetzung, die innerhalb des Polygonzuges ABEA des Diagramms der Zeichnung liegt. Im Gegensatz dazu liegen die besonders bevorzugten Stahllegierungen 2 bis 12 innerhalb des Polygonzuges BCDEB. Ergänzend sei in diesem Zusammenhang darauf hingewiesen, daß die Zähigkeit bei höheren Nickelgehalten aufgrund der Überlagerung durch das Nickel nicht in dem Maße empfindlich auf Änderungen des Mangangehaltes anspricht. Die Austenitbildner, insbesondere Nickel und Margen, sollten sorgfältig auf die Ferritbildner der Legierung abgestimmt werden um das gewünschte Gefüge einzustellen. Dies kann in üblicher Weise, beispielsweise aufgrund des bekannten Schaeffler-Diagramms geschehen.The need to coordinate the nickel and manganese contents illustrates the fact that that the transverse toughness of alloy 1 is not so great is like the transverse toughness of "alloys 3 and 4, the have essentially the same nickel content but higher manganese contents. The alloy 1 has in the Did a composite that lies within the polygon ABEA of the diagram of the drawing. In contrast to the particularly preferred steel alloys 2 to 12 lie within the polygon BCDEB. Supplementary in this context it should be noted that the toughness at higher nickel contents is due to the superposition because the nickel is not sensitive to changes in the manganese content. The austenite formers, especially nickel and margins, should be used carefully be matched to the ferrite former of the alloy in order to set the desired structure. This can be done in in the usual way, for example on the basis of the well-known Schaeffler diagram.
Obgleich die Legierungen der Tabelle I nominell 0,05% Niob enthielten, kommt dem keine wesentliche Bedeutung zu, so daß die Legierung vorzugsweise niobfrei ist oder allenfalls unter 0,01% Niob enthält. Eine der Legierung 7 gemäß der Tabelle I ähnliche, jedoch niobfreie Stahllegierung besaß eine Zähigkeit von 0,71 J/cm in Längs- sowie von 0,66 J/cm in Querrichtung. Diese Werte zeichnen sich vor den entsprechenden Kerbschlagzähigkeiten der Legierung 7 in Höhe von 0,52 J/cm und 0,45 J/cm aus. Die Zugfestigkeit der niobfreien Stahllegierung war jedoch geringer als die Zugfestigkeit der Stahllegierung 7, ohne daß dem entscheidende Bedeutung zukommt.Although the alloys of Table I are nominally 0.05% Contained niobium, this is of no essential importance, so that the alloy is preferably niobium-free or at most contains less than 0.01% niobium. A similar to alloy 7 according to Table I, but free of niobium Steel alloy had a toughness of 0.71 J / cm in the longitudinal direction and 0.66 J / cm in the transverse direction. These Values stand out in front of the corresponding notched impact strengths of alloy 7 in the amount of 0.52 J / cm and 0.45 J / cm. However, the tensile strength of the niobium-free steel alloy was lower than the tensile strength of the Steel alloy 7, without that being of decisive importance.
309835/0852309835/0852
Um die unerwartete Auswirkung des Kohlenstoffs auf die Zähigkeit zu veranschaulichen, wurden vier Stahllegierraigen 13 Ms 16 mit 6,1% Nickel, 2,2.% Mangan, 0,1% Molybdän, 0,25% Silizium, 0,012% Phosphor, 0,016% Schwefel, 0,07% Niob und 0,015% Kalzium sowie den aus der nachfolgenden Tabelle II außer den betreffenden mechanischen Eigenschaften ersichtlichen Kohlenstoffgehalten erschmolzen. Die Daten der Tabelle II zeigen, daß die Legierung 14, deren Kohlenstoffgehalt 0,079% beträgt, eine optimale Zähigkeit sowohl in Längs- als auch in Querrichtung besitzt. Die Zähigkeit der Legierungen bis 16 dürfte, wenn diese niobfrei gewesen wären, noch höher liegen.To illustrate the unexpected effect of carbon on toughness, four steel alloy grades 13 Ms 16 containing 6.1% nickel, 2.2% manganese, 0.1% molybdenum, 0.25% silicon, 0.012% phosphorus, 0.016% Sulfur, 0.07% niobium and 0.015% calcium and the carbon contents shown in Table II below, in addition to the relevant mechanical properties, were melted. The data in Table II show that alloy 14, which was 0.079% carbon, had optimum toughness in both the longitudinal and transverse directions. The toughness of the alloys up to 16 would have been even higher if they had been niobium-free.
309835/085309835/085
Tabelle IITable II
Le- C Streck- Zugfestig- Dehgie- grenze ■ keit nung rung (%) <cbl (cb) (%)Le- C stretch- tensile strength- deformation limit ■ ability tion (%) <cbl (cb) (%)
KerbschlagzähigkeitNotched impact strength
bei -196°C/cm^) längs querat -196 ° C / cm ^) lengthways across
Die merkliche Verbesserung der Querzähigkeit bei Anwesenheit von Elementen, die einer etwaigen Zeiligkeit entgegenwirken, zeigt sich an zwei unter die Erfindung fallende Legierungen 17 und 18 mit 6,1% Nickel, 2,1% Mangan, 0,09% Molybdän, 0,2% Silizium, 0,13% Kohlenstoff, 0,06% Niob, 0,006% Phosphor und 0,013% Schwefel sowie Kalzium bzw. Cer in einer sich aus der nachfolgenden Tabelle III ergebenden Menge im Vergleich zu einer artgleichen, jedoch keine einer etwaigen Streifenbildung entgegenwirkenden Elemente enthaltenden Legierung A.The noticeable improvement in transverse toughness in the presence of elements that counteract a possible linearity, is shown in two alloys 17 and 18 falling under the invention with 6.1% nickel, 2.1% manganese, 0.09% molybdenum, 0.2% silicon, 0.13% carbon, 0.06% niobium, 0.006% phosphorus and 0.013% sulfur as well Calcium or cerium in an amount resulting from the following Table III in comparison to an equivalent, but no alloy A containing any elements that counteract any streaking.
309835/0852309835/0852
OOadditive
OO
grenze
(cb)Stretch
border
(cb)
stig
keit
(cbZugfe
stig
speed
(cb
nung
(.%) Deh
tion
(.%)
bei -19C
längsNotch impact
at -19C
along
quer^ Tenacity
across
gie
rungLe
gie
tion
0,03 Ce0.014 approx
0.03 Ce
83,0
78,882.1
83.0
78.8
92,3
89,689.9
92.3
89.6
21
2421
21
24
0,62
0,620.61
0.62
0.62
0,50
0,500.36
0.50
0.50
17
18A.
17th
18th
Die vorgeschlagene Legierung läßt sich unter Verwendung von Schweißdrähten, wie sie auch beim Schweißen einer 9% Nickel enthaltenden Stahllegierung verwendet werden, ohne weiteres Schweißen. Schweißversuche haben jedenfalls gezeigt, daß die Schweißverbindungen einschließlich der wärmebeeinflussten Zonen bis zu einer Temperatur von -196°C eine ausreichendeZähigkeit besitzen.The proposed alloy can be easily welded using welding wires such as those used when welding a steel alloy containing 9% nickel. In any case, welding tests have shown that the welded joints, including the heat-affected zones, have sufficient toughness up to a temperature of -196 ° C.
Die in Rede stehende Stahllegierung eignet sich als Werkstoff zum Herstellen von Gegenständen, die.wie Konstruktionsteile eine hohe Kaltzähigkeit besitzen müssen und bei Temperaturen bis t196°C eingesetzt werden. Hierzu gehören.Tanks, Behälter, Reservoire, Kessel, Wärmeaustauscher und ähnliche Apparaturen zum Herstellen, Behandeln, Lagern und/oder Verteilen von Flüssiggas einschließlich Armaturen wie Ventile, Pumpen, Rohre, Leitungen und VerStärkungselemente beispielsweise für Kessel. Insbesondere eignet sich die Stahllegierung als Werkstoff für Flüssiggas wie Kohlenwasserstoffe einschließlichThe steel alloy in question is suitable as a material for the manufacture of objects which, like structural parts must have high cold toughness and be used at temperatures up to t196 ° C. For this tanks, containers, reservoirs, boilers, heat exchangers and similar equipment for the manufacture, treatment, Storage and / or distribution of liquid gas including fittings such as valves, pumps, pipes, lines and reinforcement elements for boilers, for example. In particular, the steel alloy is suitable as a material for liquid gas such as hydrocarbons including
309835/08&2309835/08 & 2
23Ü455323Ü4553
Erdgas, Methan, Propan, Buthan oder andere Erdölgase, flüssigen Stickstoff -und flüssigen Saugstoff enthaltende Kessel.Containing natural gas, methane, propane, butane or other petroleum gases, liquid nitrogen and liquid absorbent Boiler.
309835/Q8S2309835 / Q8S2
Claims (7)
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US00222021A US3811873A (en) | 1972-01-31 | 1972-01-31 | High strength cost steel for use at cryogenic temperatures |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2304553A1 true DE2304553A1 (en) | 1973-08-30 |
Family
ID=22830423
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE2304553A Pending DE2304553A1 (en) | 1972-01-31 | 1973-01-31 | STEEL ALLOY |
Country Status (12)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US3811873A (en) |
JP (1) | JPS5543069B2 (en) |
AT (1) | AT329101B (en) |
AU (1) | AU464046B2 (en) |
BE (1) | BE794796A (en) |
CA (1) | CA976390A (en) |
DE (1) | DE2304553A1 (en) |
ES (1) | ES411095A1 (en) |
FR (1) | FR2170039B1 (en) |
GB (1) | GB1413877A (en) |
IT (1) | IT977137B (en) |
NL (1) | NL7301281A (en) |
Families Citing this family (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5548572B2 (en) * | 1973-08-15 | 1980-12-06 | ||
JPS52101627A (en) * | 1976-02-23 | 1977-08-25 | Sumitomo Metal Ind Ltd | Non-tempered shape steel in low temp. toughness |
DE2621182C2 (en) * | 1976-05-11 | 1977-12-29 | Mannesmann AG, 4000 Düsseldorf | Weld seam for longitudinally welded pipes of large diameters |
US4098622B1 (en) * | 1976-05-14 | 1995-11-28 | Case Corp | Earth- working implement |
EP0053507A1 (en) * | 1980-12-02 | 1982-06-09 | British Steel Corporation | Production of a nickel-steel bar and rod |
US4605449A (en) * | 1981-05-19 | 1986-08-12 | Arbed S.A. | Process for producing a rolled steel product having high weldability, a high yield strength and a good notch impact toughness at very low temperatures |
KR101271974B1 (en) * | 2010-11-19 | 2013-06-07 | 주식회사 포스코 | High-strength steel having excellent cryogenic toughness and method for production thereof |
-
0
- BE BE794796D patent/BE794796A/en unknown
-
1972
- 1972-01-31 US US00222021A patent/US3811873A/en not_active Expired - Lifetime
- 1972-12-29 CA CA160,251A patent/CA976390A/en not_active Expired
-
1973
- 1973-01-15 GB GB208473A patent/GB1413877A/en not_active Expired
- 1973-01-29 AT AT76373*#A patent/AT329101B/en not_active IP Right Cessation
- 1973-01-30 NL NL7301281A patent/NL7301281A/xx unknown
- 1973-01-30 IT IT47959/73A patent/IT977137B/en active
- 1973-01-30 FR FR7303269A patent/FR2170039B1/fr not_active Expired
- 1973-01-30 ES ES411095A patent/ES411095A1/en not_active Expired
- 1973-01-31 JP JP1280573A patent/JPS5543069B2/ja not_active Expired
- 1973-01-31 DE DE2304553A patent/DE2304553A1/en active Pending
- 1973-01-31 AU AU51613/73A patent/AU464046B2/en not_active Expired
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CA976390A (en) | 1975-10-21 |
ES411095A1 (en) | 1976-01-01 |
GB1413877A (en) | 1975-11-12 |
AT329101B (en) | 1976-04-26 |
JPS4888013A (en) | 1973-11-19 |
FR2170039A1 (en) | 1973-09-14 |
IT977137B (en) | 1974-09-10 |
BE794796A (en) | 1973-07-31 |
US3811873A (en) | 1974-05-21 |
JPS5543069B2 (en) | 1980-11-04 |
NL7301281A (en) | 1973-08-02 |
ATA76373A (en) | 1975-07-15 |
AU464046B2 (en) | 1975-08-14 |
FR2170039B1 (en) | 1977-02-04 |
AU5161373A (en) | 1974-08-01 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE69834932T2 (en) | ULTRA-HIGH-RESISTANT, WELDABLE STEEL WITH EXCELLENT ULTRATED TEMPERATURE TOOLNESS | |
DE3541620C2 (en) | ||
DE69908450T2 (en) | Wide flange beam made of steel with high toughness and yield strength and process for the production of these components | |
DE69124478T2 (en) | Process for producing a clad steel plate with good low-temperature toughness | |
DE3137694A1 (en) | STAINLESS STEEL FERRITIC STEEL | |
DE3126386C3 (en) | ||
DE3142782A1 (en) | METHOD FOR PRODUCING STEEL WITH HIGH STRENGTH AND HIGH TOUGHNESS | |
DE69520488T2 (en) | MARTENSITIC STAINLESS STEEL WITH HIGH CORRISION RESISTANCE AND EXCELLENT WELDABILITY AND PRODUCTION METHOD THEREOF | |
DE1483218C3 (en) | Process for producing a heat-resistant, ferritic Cr-Mo-V steel with high creep strength and improved creep elongation | |
DE3586698T2 (en) | STEEL WITH HIGH BURNING STRENGTH AND TOUGHNESS. | |
DE3134532C2 (en) | ||
DE2304553A1 (en) | STEEL ALLOY | |
DE3113844A1 (en) | "FERRITE-FREE, EXHAUST-RETARDABLE STAINLESS STEEL" | |
EP1352982B1 (en) | Stainless steel, method for manufacturing of stress cracking free workpieces and product made thereof | |
DE3312205C2 (en) | ||
DE69609238T2 (en) | Stainless martensitic steel with a high chromium content for pipes with good resistance to pitting corrosion and processes for their production | |
DE4190090C2 (en) | Process for increasing the CO¶2¶ resistance by selecting the alloy composition of the steel and its use for line pipes | |
DE2745241A1 (en) | HIGH QUALITY STEELS WITH IMPROVED TOUGHNESS AND PROCESS FOR THEIR PRODUCTION | |
DE69111744T2 (en) | Steel with improved weldability. | |
DE3044338C2 (en) | Process for producing cold sheet and its use | |
DE2051609B2 (en) | Use of an austenitic stainless steel as a material for the production of welded pressure vessels for cryogenic operation and the production of cold-drawn wire-shaped molded bodies | |
DE1558508B2 (en) | USING A MARTENSITE HARDENABLE CHROME NICKEL STEEL | |
DE69217510T2 (en) | Ferritic, heat-resistant steel with high nitrogen and niobium contents and process for its production | |
EP0005199A2 (en) | Manganese steel as well as a process for welding this manganese steel | |
DE2411120A1 (en) | WELDABLE STEEL WITH HIGH STRENGTH |