DE2313472C3

DE2313472C3 - Use of a steel for long-term stressed components

Info

Publication number: DE2313472C3
Application number: DE19732313472
Authority: DE
Inventors: Helmut Dr.-Ing.; Steinen Albert von den Dipl.-Ing.; 4150 Krefeld Brandis
Original assignee: Thyssen-Edelstahlwerke AG, 4000 Düsseldorf
Filing date: 1973-03-17
Publication date: 1977-03-03

Description

4545

Die Erfindung betrifft die Verwendung eines hochwarmfesten beim Schweißen einfach zu handhabenden, bei Härtetemperatur ferritfreien Stahles als Werkstoff für Bauteile, die im vergüteten Zustand bei Temperaturen oberhalb 500 C langdaumiden mechanischen Beanspruchungen unterliegen und eine 20000 h-Zeitstandfcstigkcit von über 70 N/mm² bei 600 C und von über 160 N/mm² bei 550 C aufweisen müssen.The invention relates to the use of a heat-resistant steel that is easy to handle during welding and that is ferrite-free at the hardening temperature as a material for components that are subject to long-term mechanical loads in the tempered state at temperatures above 500 C and a 20,000 h creep strength of over 70 N / mm ² at 600 C and above 160 N / mm ² at 550 C.

Warmfeste und hochwarmfeste Werkstoffe sind durch Legierungszusammensetzung und Wärmebehandlung üblicherweise so abgestimmt, daß sie bei den späteren Verwendungstemperaturen hohe Beanspruchbarkeit, J. h. eine hohe Zeitstandfestigkeit gewährleisten. Durch die Zeitabhängigkeit der Zeitstandfestigkeit kann unterschieden werden zwischen Werkstoffen für kürzere Anwendungsdaucr, z. B. in für kürzere Betriebszeilen ausgelegten llugzeuggasturbinen, und solchen für längere Betriebsbeanspruchung, z. B. in ortsfesten Kraftwerksanlagcn. Mit Langzeitbeanspruchung sind Zeiten von mehr als 10000 h gemeint. Heat-resistant and high-temperature resistant materials are made by alloy composition and heat treatment usually matched so that they can withstand high loads at the later use temperatures, J. h. ensure a high creep rupture strength. Due to the time dependence of the creep rupture strength A distinction can be made between materials for shorter periods of use, e.g. B. in for aircraft gas turbines designed for shorter operating lines and those for longer operating loads, z. B. in stationary power plants. With long-term use times of more than 10,000 hours are meant.

Innerhalb der warmfesten Werkstoffe auf Eisenbasis eibt es die Gruppe der niedriger legierten warmfesten Stähle, die bis zu Temperaturen von etwa 550 C verwendet werden können und die höher legierten austenitischen Stähle für höhere Anwendungstemperaturen bis etwa 750'C. Dazwischen besteht die Gruppe der 12% Chrom-Stähle, deren obere Einsatzgrenze bei Langzeitbeanspruchung bei etwa 600 C liegt.Among the heat-resistant materials based on iron there is the group of lower-alloy heat-resistant steels, which can reach temperatures of around 550 ° C can be used and the higher alloyed austenitic steels for higher application temperatures up to about 750'C. In between there is the group of 12% chromium steels, the upper limit of which is at Long-term exposure is around 600 C.

Der heute bekannteste Werkstoff aus der Gruppe der Stähle mit rund 12°„ Cr ist der Stahl X 20 CrMoV 12 1 (vgl. Stahl-Eisen-Werkstoffblatt 670-69, 1. Ausgabe Februar 1969). Er weist gutes Zeitstand verhalten bei langzeitiger Beanspruchung im Temperaturbereich zwischen 500 und 600 C auf, siehe Ringbuch »Ergebnisse deutscher Zeitslandsversuche langer Dauer«, Verlag Stahleisen mbH, Düsseldorf, 1969.The most popular material today from the group of steels with around 12 ° Cr is steel X 20 CrMoV 12 1 (See Stahl-Eisen-Materialblatt 670-69, 1st edition February 1969). He shows good creep behavior long-term exposure in the temperature range between 500 and 600 C, see ring binder »Results German temporary land trials of long duration «, Verlag Stahleisen mbH, Düsseldorf, 1969.

Bei der Weiterverarbeitung dieses Stahles sind, wenn Bauteile durch Schweißen hergestellt werden, besondere Maßnahmen erforderlich. Sie ergeben sich aus der durch die Höhe des Kohlenstoffgehaltes bedingten Aufhärtung beim Abkühlen aus der Schweißwärme und der durch die Gesamtlegierung gegebenen verhältnismäßig niedrigen Lage des Beginns der Austenit-Martcnsitumwandlung (Ms-Temperatur). Das Schweißen dieses Stahles wird heute beherrscht durch Anwendung eines Vorwärmens beim Schweißen selbst Ui i eine besondere Temperaturführung nach Beendigu:·.·· des Schweißvorganges, siehe E. Kauhausen und i\ Kaesmacher »Schweißen und Schneiden« 9 (1957*. S. 414 19 und I. Class, Mitt. VGB, Heft 58, Februar 1959, S. 38/59. Diese Maßnahmen sind abhängig Vv der Wanddicke der zu verarbeitenden Bauteile. In the further processing of this steel, if components are manufactured by welding, special measures are required. They result from the hardening caused by the level of the carbon content during cooling from the welding heat and the relatively low position of the start of the austenite-martinite transformation (Ms temperature) given by the overall alloy. The welding of this steel is now mastered by the application of preheating during the welding itself Ui i a special temperature control after the end of the welding process, see E. Kauhausen and i \ Kaesmacher "Welding and cutting" 9 (1957 *. P. 414 19 and I. Class, Mitt. VGB, Issue 58, February 1959, pp. 38/59. These measures depend on the wall thickness of the components to be processed.

^r)ie Schwc ^- und die Schweißnachbehandlung ließen sici· erleichten. wenn die Aufhärtung geiinger gehalten und Jer Ms-P. nkt zu höheren Temperaturen verschoben werden önnte. Dies kann durch eine Absenkung des KcI .Mistoffgehaltes des Stahles erzielt werden. Jedoch nimmt dadurch die für die Beanspruchbarkeit bei den Betriebstemperaturen maßgebende Zeitstandfestigkeit ab, siehe U. Schieferstein, Internationale Aussprache »Eigenschaften warmfestcr Stähle«, Düsseldorf, 3. bis 5. Mai 1972. Sie sinkt um mehr als 20% unter den Mittelwert von Stählen mit dem üblichen (d Ii. mein als 0,17",', betragenden) Kohlenstoffgehalt bei Bc.msprudiungszcilcn von 10000 und 100000 h. Zur Eil llung der für die Verwendung dieser Stähle wescnt. hen Eigenschaft, der Langzcitstandfesligkeit, ist dem ich eine Absenkung des Kohlenstoffgehalts unter 0,1 ^v _o nicht zu empfehlen. ^r) ie Schwc ^ - and the welding-treatment were sici · erleichten. if the hardening kept going and Jer Ms-P. It could not be shifted to higher temperatures. This can be achieved by lowering the KcI waste content of the steel. However, this reduces the creep rupture strength, which is decisive for the load-bearing capacity at the operating temperatures, see U. Schieferstein, International Discussion "Properties of heat-resistant steels", Düsseldorf, May 3 to 5, 1972. It falls by more than 20% below the mean value of steels the usual (i.e., 0.17 ", ', amounting to) carbon content at test periods of 10,000 and 100,000 hours. In view of the property that is essential for the use of these steels, namely the long-term stability, I consider a reduction the carbon content below 0.1 ^v _{o is} not recommended.

Inzwischen sind Stähle dieser An bekanntgeworden, die einen geringeren Kohlenstoff geh ,1^ aul 'eisen, z. B. X 12 CrNiMo 12 1, siehe Stahl-Eiscr Liste 1969, Verlag Stahleisen mbH, die aber um f<. -itfrii zu sein, einen Gehalt an Nickel von 2 bis % aufweisen. Erstens ist jedoch deren Langzeitslano^; stigk* it auch deutlich niedriger als die des vorher crw nten Stahles X 20 CrMoV 12 1. Überdies haben sie η Nachteil, daß sie in Folge des hohen Nickelgehal. , tier eine Absenkung der Α,-Temperatur bewirkt, schlecht weichglühbar sind und sich demzufolge nur unter erschwerten Bedingungen spangebend bearbeiten lassen. In the meantime steels of this kind have become known, which have a lower carbon, 1 ^ aul 'iron, z. B. X 12 CrNiMo 12 1, see Stahl-Eiscr list 1969, Verlag Stahleisen mbH, but the order of f <. -itfrii have a nickel content of 2 to%. First, however, is their long-term slano ^; stigk * it also significantly lower than that of the previously crw nten steel X 20 CrMoV 12 1. Furthermore, they have the disadvantage that they are due to the high nickel content. , tier causes a lowering of the Α, temperature, are difficult to anneal and can therefore only be machined under difficult conditions.

Es sind auch ferritfreie Chrom-Molybdän-Stähle bekannt (deutsche Patentschrift Il 66 484), die ausO,12 bis 0,25% C, 7,5 bis 8,5% Cr, 1,5 bis 2,5% Mo, Rest Eisen und den üblichen Gehalten an Verunreinigungen bestehen, für die Herstellung von Gegenständen, die Langzeitbeanspruchungen über 500 C, vorzugsweiseThere are also ferrite-free chromium-molybdenum steels known (German patent specification Il 66 484), which from O, 12 up to 0.25% C, 7.5 to 8.5% Cr, 1.5 to 2.5% Mo, the remainder iron and the usual levels of impurities exist, for the production of objects that are exposed to long-term stresses above 500 C, preferably

3 ' 43 '4

über 575 C, unterworfen sind. Für einen Stahl mit nur wird der diesbezügliche Eintluß von Wolfram zwischen 0,10% C wurden dabei geringere Zeitstandfestigkeits- 0 und 2,99% bei Stählen mit 0,10% C, 12% Cr und werte bei 600 C als bei Stählen mit Kohlenstoff ge- 2% Ni und zwar von K. J. Irvine, D. J. Crowe und halten von 0,12 bis 0,23% festgestellt (deutsche Pa tent- F. B. Pickering in »Journal of the Iron and Steelabove 575 C. For a steel with only the relevant influence of tungsten is between 0.10% C became lower creep rupture strength - 0 and 2.99% for steels with 0.10% C, 12% Cr and values at 600 C than in steels with carbon are 2% Ni by K. J. Irvine, D. J. Crowe and hold from 0.12 to 0.23% determined (German patent F. B. Pickering in "Journal of the Iron and Steel

schrift 11 66 484). 5 Institut«, 195 (1960), S. 386/405 sowie der Einfluß vonscripture 11 66 484). 5 Institut ", 195 (1960), pp. 386/405 as well as the influence of

Über das Zeitstandverhalten dieses Stahles wird im höheren Wolframgehalten von 4,16 bis 8,0% auf Stähle Vergleich mit dem Stahl X 20 CrMoV 12 1 und mit mit 0,09 bis 0,10% C, 12,2 bis 12,32% Cr und 5,0 bis anderen Stählen mit 0,07 bis 0,15% C, 8,16 bis 9,74% 14,8% Co von K. J. Irvine und F. B. Pickering in Cr, 0,95 bis 1,06% Mo und teilweisem Zusatz von »ISI Spec. Report« 86 (1964), S. 34/48 beschrieben. Vanadium bis 0,34% berichtet, siehe P. Bettzieche, io Diese Stähle sind ferritfrei, sie liegen außerhalb der Mitt. VGB, Heft 98, Oktober 1965, S. 303/10. Diese Gehaltsgrenzen der erfindungsgemäß als geeignet erStähle erreichen bei 550 C und bei 600 C nicht die mittelten Stähle, insbesondere hinsichtlich Chrom-und Zeitstandfestigkeii des bekannten Stahles X 20 CrMoV Nickel- bzw. Kobaltgehalt. Über die Eignung bekann-12 1. Die Zeitstandfestigkeit der vanadiumhaltige Stähle ter Stähle für eine Verwendung gemäß der Erfindung soll verbessert werden können, wenn höhere Lösungs- i£, kann den Berichten nichts entnommen werden, da glüh- bzw. Härtetemperaturen angewendet werden. Angaben über das Zeitstandverhalten nicht gemachtThe creep behavior of this steel is shown in the higher tungsten content of 4.16 to 8.0% on steels Comparison with the steel X 20 CrMoV 12 1 and with 0.09 to 0.10% C, 12.2 to 12.32% Cr and 5.0 to other steels with 0.07 to 0.15% C, 8.16 to 9.74% 14.8% Co by K. J. Irvine and F. B. Pickering in Cr, 0.95 to 1.06% Mo and partial addition of »ISI Spec. Report «86 (1964), pp. 34/48. Vanadium up to 0.34% reported, see P. Bettzieche, io These steels are ferrite-free, they are outside the range Mitt. VGB, issue 98, October 1965, p. 303/10. These content limits of the steels that are considered suitable according to the invention do not reach medium-sized steels at 550 C and 600 C, especially with regard to chromium and Creep strength of the known steel X 20 CrMoV nickel or cobalt content. Knann-12 about suitability 1. The creep rupture strength of the vanadium-containing steels for use in accordance with the invention it should be possible to improve, if higher solution i £, nothing can be inferred from the reports because Annealing or hardening temperatures are used. Information about the creep behavior was not given

Zusätze von 0,25 bis 0,45% V und 0,4 bis 0,6% worden sind.Additions of 0.25 to 0.45% V and 0.4 to 0.6% have been made.

Nb/Ta enthalten z. B. Stähle, die außerdem aus 0,08 Aus »Archiv für das Eisenhüttenwesen«, April bis 0,12% C, 9 bis 10% Cr und 1,8 bis 2,2% Mo be- 1967, S. 309 geht zwar allgemein der Einfluß verstehen, siehe M. Caubo und J. Mathonet, Rev. de *° schiedener Legierungselemente, unter anderem von Metallurgie 66 (1969), S. 345/60. Sie sollen, um die Wolfram auf die Ausbildung des y-Gebiets hervor, Legierungselemente Vanadium und Niob zeitstand- nicht aber, wie ein Stahl mit hoehr Zeitstandfestigkeit verbessernd wirksam werden zu lassen, von Π00 C konkret zusammengesetzt sein muß. Hier bedarf es gehärtet werden. Der Ferritgehalt dieser Stähle beträgt nach der Erfindung zugrunde liegenden Feststellungen 20 bis 30 %. Der Nachteil solcher Gehalte an Ferrit ²5 besonderer Maßnahmen, insbesondere der genauen zeigt sich in erster Linie bei der Warmformgebung des Abstimmung mehrerer Legierungselemente aufein-Stahles, bei zellenförmiger Ausbildung des Ferrits auch ander,
hinsichtlich der Kerbschlagzähigkeit. Es sind auch ferritische Stähle mit hohem Kriech-Nb / Ta contain e.g. B. Steels that are also made up of 0.08 from "Archiv für das Eisenhüttenwesen", April to 0.12% C, 9 to 10% Cr and 1.8 to 2.2% Mo from 1967, p. 309 generally understand the influence, see M. Caubo and J. Mathonet, Rev. de * ° different alloy elements, inter alia from Metallurgie 66 (1969), p. 345/60. In order to allow tungsten to develop in the y-area, alloy elements vanadium and niobium should have a creep rupture effect, but not, like a steel with high creep rupture strength, have to be specifically composed of 00 C. Here it needs to be hardened. According to the findings on which the invention is based, the ferrite content of these steels is 20 to 30%. The disadvantage of such contents of ferrite ² 5 special measures, in particular the exact ones, shows itself primarily in the hot forming of the coordination of several alloying elements on one steel, in the case of cellular formation of the ferrite also other ones,
in terms of notched impact strength. There are also ferritic steels with high creep

Auch der aus der USA.-Patentschrift 29 05 577 be- widerstand bei Temperaturen bis wenigstens 700 CThe one from US Pat. No. 29 05 577 also withstood temperatures of up to at least 700.degree

kannte Stahl mit 0,05 bis 0,3% C, 0,05 bis 2,0% Mn, 3o bekannt (britische Patentschrift 6 58 115), die beiknown steel with 0.05 to 0.3% C, 0.05 to 2.0% Mn, 3o known (British patent specification 6 58 115), which at

0,05 bis 1,0% Si, 9 bis 20% Cr, 0,001 bis0,2% N sowie einem Nickelgehalt bis 1,5% aus 0,05 bis 0,5% C,0.05 to 1.0% Si, 9 to 20% Cr, 0.001 to 0.2% N and a nickel content of up to 1.5% from 0.05 to 0.5% C,

weiteren fakultativen Zusätzen an Nickel und Kobalt 4 bis 20% Cr, 0,5 bis 3% Mo und/oder W, 0,2 bisfurther optional additions of nickel and cobalt 4 to 20% Cr, 0.5 to 3% Mo and / or W, 0.2 to

jeweils bis 4%, Wolfram und Molybdän jeweils bis 2,5% Nb, 0,05 bis 0,25% N, 0,003 bis 0,5% B und 0,1each up to 4%, tungsten and molybdenum each up to 2.5% Nb, 0.05 to 0.25% N, 0.003 to 0.5% B and 0.1

3%, Niob, Tantal, Titan, Vanadium jeweils bis 2%, bis 2% V, Rest he bestehen. Sie können zusätzlich3%, niobium, tantalum, titanium, vanadium in each case up to 2%, up to 2% V, the remainder he consists. You can additionally

Rest Eisen soll bei 1000 bis 1300 C einen Ferritgehalt 35 bis zu jeweils 3% Si, 4% Mn und 10% Co enthalten,The remainder of iron should contain a ferrite content of 35 up to 3% Si, 4% Mn and 10% Co at 1000 to 1300 C,

von wenigscens 60°,, aufweisen. Über die Eignung in einer bevorzugten Ausführung enthalten solcheof few scens 60 ° ,, have. About the suitability in a preferred embodiment contain such

dieses bekannten Stahls bei Langzeitbeanspruchung ist Stähle 0,10 bis 0,25% C, 0,5 bis 1,5% Si, 0,5 bis 1,5%this known steel with long-term stress is steels 0.10 to 0.25% C, 0.5 to 1.5% Si, 0.5 to 1.5%

nichts bekannt. Die in der USA.-Patentschnft angege- Mn, 0,5 bis 1,5% Ni, 10 bis 14% Cr, 0,5 bis 1,5% Monothing known. Those in the U.S. Patent Specification Mn, 0.5 to 1.5% Ni, 10 to 14% Cr, 0.5 to 1.5% Mo

benen Untersuchungen gingen nur bis 100 h, wonach und/oder 1 bis 3% W mit einem Gesamtgehalt vonbenen examinations only went up to 100 h, after which and / or 1 to 3% W with a total content of

noch keine Beurteilung möglich ist. Außerdem muß 4° höchstens 3%, 0,1 bis 0,3% V, 0,5 bis 1,25°,, Nb,no assessment is possible yet. In addition, 4 ° must not exceed 3%, 0.1 to 0.3% V, 0.5 to 1.25 ° ,, Nb,

der bekannte Stahl einer zusätzlichen Behandlung 0,10 bis 0,15% N, 0,025 bis 0,10% B, 0 bis 5% Co,the known steel of an additional treatment 0.10 to 0.15% N, 0.025 to 0.10% B, 0 to 5% Co,

unterworfen werden, nämlich einer 1- bis 10%igen Rest Eisen. Die besonderen Eigenschaften dieser Stähleare subjected to, namely a 1 to 10% remainder iron. The special properties of these steels

Kaltverformung. werden dem kombinierten Einfluß der Gehalte anCold deformation. are related to the combined influence of the contents

Von dem aus der USA.-Patenischrift 19 15 065 be- Kohlenstoff, Molybdän oder Wolfram, Chrom, Niob,From the US patent document 19 15 065 carbon, molybdenum or tungsten, chromium, niobium,

kannten Stahl mit 4 bis 8% Cr, 0,75 bis 2% W, bis 45 Stickstoff, Bor und Vanadium zugeschrieben. Niob-attributed to steel with 4 to 8% Cr, 0.75 to 2% W, up to 45% nitrogen, boron and vanadium. Niobium-

0,3% Si, bis 0,5% C, Rest Eisen war nicht bekannt, und Kohlenstoffgehalt seien von besonderer Bedeu-0.3% Si, up to 0.5% C, the remainder iron was not known, and the carbon content is of particular importance.

ob er für langdauernde Beanspruchung eine aus- tung, aber auch das Zusammenwirken aller siebenWhether it is a design for long-term use, but also the interaction of all seven

reichende Zeitstandfestigkeit besitzt. Elemente wird für die Erzielung der besonderen Eigen-has sufficient creep strength. Elements is used to achieve the special property

Neben den vorwiegend mit Molybdän legierten schäften als notwendig angegeben.In addition to the shafts mainly alloyed with molybdenum, stated as necessary.

Chromstählen sind auch Stähle mit höherem Wolfram- 5° Gemäß der Erfindung wird nun die VerwendungChromium steels are also steels with a higher tungsten 5 °. According to the invention, the use is now made

zusatz bekannt. Es handelt sich einmal um Stähle mit eines Stahls für den eingangs genannten Zweck vor-also known. There are steels with a steel intended for the purpose mentioned at the beginning.

1,6 bis 2,2 %W, die außerdem Gehalte von 0,10 bis geschlagen, der aus1.6 to 2.2% W, the moreover contents of 0.10 to whipped from

0,16 % C, 10,5 bis 15,0%Cr, 0,18 bis 0,30% V und 1,5 0 08 bis 0 11 °/ C0.16% C, 10.5 to 15.0% Cr, 0.18 to 0.30% V and 1.5 0 08 to 0 11 ° / C

bis 3,4% Ni aufweisen, siehe V. M. Doronin, M. M. «'« ■ ■ .q',„;°p 'contain up to 3.4% Ni, see V. M. Doronin, M. M. «'« ■ ■ .q', "; ° p '

Kljuev, V. V. Smirnov, M. F. Alekseenko und 55 ' ,. ' _o° 'Kljuev, VV Smirnov, MF Alekseenko and 55 ',. ' _o °'

G. N. Orechev, STAL in Deutsch 1966, Heft 12, ' Rest Fe
S. 12010/14. Die Nachteile des Vanadiumgehaltes undGN Orechev, STAL in Deutsch 1966, Issue 12, 'Rest Fe
P. 12010/14. The disadvantages of the vanadium content and

vor allem des hohen Nickelgehaltes sind schon erörtert mit den üblichen Gehalten an Silizium und Manganabove all the high nickel content has already been discussed with the usual silicon and manganese contents

worden. Andererseits sind praktisch nickelfreie Stähle und unvermeidbaren Verunreinigungen besteht und beibeen. On the other hand, steels are practically nickel-free and there are unavoidable impurities

mit höherem Wolframgehalt bekannt, die 0,10% C, *" dem die Summe der Gehalte an (%W) + 0,75 (%Cr)known with a higher tungsten content, the 0.10% C, * "which is the sum of the contents of (% W) + 0.75 (% Cr)

11,3% und 11,4% Cr, 4% W oder 3,3% W und 0,18% kleiner ist als 8 + 25 (%C) und das Verhältnis11.3% and 11.4% Cr, 4% W or 3.3% W and 0.18% is less than 8 + 25 (% C) and the ratio

V enthalten, siehe J. Koutsky und J. Jezck, J. Iron (%W):(%C) mindestens 21 beträgt, für den in An-V, see J. Koutsky and J. Jezck, J. Iron (% W): (% C) is at least 21, for the

Steel Inst., Juli 1965, S. 707/14. Auch diese Sthäle sprach I genannten Zweck.Steel Inst., July 1965, pp. 707/14. These stalls also spoke I named purpose.

weisen einen Ferritgehalt von 43 und 45% auf, der die Die Einhaltung dieser Bedingungen ist wesentlich,have a ferrite content of 43 and 45%, which means that compliance with these conditions is essential,

oben erwähnten Nachteile hat. ⁶5 damit der Stahl bei Härtetemperatur, die im Bereichhas disadvantages mentioned above. ⁶ 5 thus the steel at hardening temperature, which is in the range

Über Untersuchungen zum Einfluß des Wolframs von 970 bis 1020⁰C liegt, austenitisches Gefüge hat,From studies on the influence of tungsten from 970 to 1020 ⁰ C, it has an austenitic structure,

auf das Verhalten von 12% Cr-Siählen beim Härten das frei von Ferrit ist, und nach der Vergütung bei deron the behavior of 12% Cr-steels during hardening which is free of ferrite, and after the tempering during the

und Anlassen ist ebenfalls berichtet worden. Dabei Eletriebsbeanspruchung bei höheren Temperaturen dieand tempering has also been reported. Thereby operating stress at higher temperatures

<Γ<Γ

gewünschte hohe Zeitstandfcsligkeit für Langzcitbe- besieht, daß der Stahl nach langzeitiger BeanspruchungDesired high creep strength for long-term use means that the steel is exposed to long-term stress

anspruchung vorliegt. bei höherer Temperatur eine erhebliche Verringerungthere is a claim. a considerable reduction at higher temperatures

Bevorzugt wird die Verwendung eines Stahls mit der Kerbschlagzähigkeit bei Raumtemperatur erfährt,The use of a steel with the notched impact strength at room temperature is preferred,

0,08 bis 0,11 % C, 8,3 bis 10,0% Cr, 1,8 bis 2,5% W, Die erfindungsgemäß zu verwendenden Stähle können0.08 to 0.11% C, 8.3 to 10.0% Cr, 1.8 to 2.5% W, The steels to be used according to the invention can

Rest Fe und 0,08 bis 0,10% C, 8,5 bis 9,7% Cr, 2,1 bis 5 einzeln oder zu mehreren bis zu 0,4% Molybdän, bisRemainder Fe and 0.08 to 0.10% C, 8.5 to 9.7% Cr, 2.1 to 5 individually or in groups up to 0.4% molybdenum, up to

2,7% W, Rest Fe. Der Stahl kann zusätzlich, noch 0,6% Nickel, bis zu 0,2% Stickstoff und bis zu 0,01 %2.7% W, balance Fe. The steel can also contain 0.6% nickel, up to 0.2% nitrogen and up to 0.01%

jeweils bis 0,4% Mo, 0,6% Ni, 0,2% N, 0,01% B, Bor enthalten, ohne daß die vorher beschriebenereach contain up to 0.4% Mo, 0.6% Ni, 0.2% N, 0.01% B, boron, without the previously described

einzeln oder zu mehreren enthalten. Eigenschaften nachteilig beeinflußt werden.included individually or in groups. Properties are adversely affected.

Der Kohlenstoffgehalt der Stähle soll zur Verein- Wird die Zusammensetzung der Stähle innerhalb des fachung der Schweißbehandlung niedrig sein. Seine io angegebenen Analysenbereichs unter Einhaltung der untere Grenze von 0,08% ist durch die angegebene Beziehungen eingestellt und die Vergütung durch Abhängigkeit vom Wolfram- und Chromgehalt fest- Härten von 970 bis 1020 C (in öl oder Luft odei gelegt, während mit der oberen Grenze von 0,11% ähnlich wirkenden Kühlmitteln) und anschließendes sowohl die Lage der M_s-Tempcratur nach unten Anlassen bei Temperaturen oberhalb 640"C vorgebcgrenzt als auch die Aufhärtung beim Abkühlen aus «5 nommen, so ist der Stahl bei Härtetemperatur austenidcr Schweißvärme gering gehalten wird. tisch und ferrilfrei und weist eine hohe Langzeitstand-Dcr Chromgehalt darf höchstens 10,3% betragen, festigkeit bei Temperaturen oberhalb 500 C auf. Die damit der Stahl frei von Ferrit bleibt. Die untere Grenze 20000 h-Zeilslandfestigkeil beträgt beispielsweise füi für den Chromgehalt ergibt sich aus der Forderung 550 C 165 N/mm² und für 600 C 75 N/mm². Diese nach genügender Oxidationsbeständigkeit der Stähle ²⁰ hohe Zeilstandfestigkeit, die sich von der des Stahles bei der Anwendungtemperatur. X 20 CrMoV 12 I kaum unterscheidet, war überWolfram wird als Legierungselement dem meist ver- raschend, weil die erfindungsgemäß zu verwendenden wendeten Molybdän vorgezogen teils, weil es hinsieht- Stähle kein Vanadium und Niob enthalten und auf lieh Oixdationsbeständigkeit Vorteile bietet, vor allem Grund der Feststellung von U. Schieferstein, Intcrjedoch, weil Wolfram in niedriggekohlten Stählen *5 nationale Aussprache »Eigenschaften warmfester dieser Art die Langzeitstandfestigkeit offenbar gün- Stähle«, Düsseldorf, 3. bis 5. Mai 1972, daß eine Abstiger beeinflußt als Molybdän. Der Wolframgehalt Senkung des Kohlenstoffgehalts unter 0,17% bei muß mindestens 1,7% betragen, damit eine gute Stählen des Typs X 20 CrMoV 12 1 die Langzeitstand-Langzeitstandfestigkeit erreicht wird, wobei der nie- festigkeit angeblich stark vermindern soll. Da der drigstc Gehalt vom Kohlenstoffgehalt und der Be- 3° erfindungsgemäß zu verwendende Stahl frei an Niob ziehung (%W):(%C) -21 abhängt. Er soll anderer- und Vanadium ist, kann die Lösungsglühtemperatur seits 3,2% nicht übersteigen, weil sonst die Gefahr unter 1100'C gehalten werden.The carbon content of the steels should be low for the sake of simplicity. Its analytical range specified io while observing the lower limit of 0.08% is set by the specified relationships and the remuneration is fixed by depending on the tungsten and chromium content - hardnesses of 970 to 1020 C (in oil or air or placed, while with the upper Limit of 0.11% similarly acting coolants) and then both the position of the M _s -tempcratur downward tempering at temperatures above 640 ° C and except for the hardening during cooling, the steel at the hardening temperature of austenidic welding heat is low is maintained. diagrammatically and ferrilfrei and has a high long-term stand-Dcr chromium content exceeds the limit of 10.3%, the order that the steel strength at temperatures above 500 C. free from ferrite remains. the lower limit of 20000 h-Zeilslandfestigkeil is, for example Fuei for the chromium content results from the requirement 550 C 165 N / mm ² and for 600 C 75 N / mm ² I count ²⁰ high tensile strength, which differs from that of steel at the application temperature. X 20 CrMoV 12 I hardly differs, was about Tungsten as an alloying element is mostly surprising because the molybdenum to be used according to the invention is preferred partly because steels contain no vanadium and niobium and because of its resistance to oxidation it offers advantages, mainly because of the Statement by U. Schieferstein, Intcr, however, because tungsten in low-carbon steels * 5 national pronunciation "Properties of heat-resistant steels of this type apparently the long-term stability of steels", Düsseldorf, May 3 to 5, 1972, that a decline than molybdenum influences. The tungsten content, lowering the carbon content below 0.17%, must be at least 1.7%, so that good steels of the type X 20 CrMoV 12 1 achieve the long -term long-term stability, whereby the low strength is supposed to be greatly reduced. Since the drigstc content depends on the carbon content and the steel to be used according to the invention free of niobium (% W): (% C) -21. It should be different and vanadium, the solution annealing temperature cannot exceed 3.2%, otherwise the risk will be kept below 1100'C.

Chemische Zusammensetzung in Gewichtsprozent der VersuchsstähleChemical composition in percent by weight of the test steels

Stahl Nr.Steel no. CC. SiSi MnMn CrCr NiNi WW. w/cWC A*)A *) 0,1050.105 0,320.32 0,530.53 11,3011.30 0,100.10 1,071.07 10,210.2 11 0,0900.090 0,100.10 0,490.49 10,0410.04 0,080.08 1,981.98 2222nd 22 0,1020.102 0,280.28 0,530.53 9,729.72 0,090.09 2,312.31 22,622.6 B*)B *) 0,1100.110 0,320.32 0,510.51 10,1210.12 0,490.49 2,232.23 20,320.3 33 0,1030.103 0,390.39 0,600.60 9,829.82 0,310.31 2,212.21 21,521.5 44th 0,0940.094 0,210.21 0,530.53 10,1010.10 0,050.05 1,981.98 21,121.1

*) nicht unter die Erfindung fallend*) not covered by the invention

Die vorstehende Tabelle enthält die chemische Zu- aus der Schweißwärme sind geringere Spannungen im The table above contains the chemical additives from the welding heat are lower voltages in the

sammensetzung von sieben Versuchsstählen. Die 50 Werkstück vorhanden, wodurch die Rißgefahr vennin-composition of seven test steels. The 50 workpiece is present, which reduces the risk of cracking.

Stähle A und B fallen nicht unter die Erfindung. dert wird. Daher kann der Stahl gemäß der ErfindungSteels A and B are not included in the invention. is changed. Therefore, the steel according to the invention

Stahl A hat einen zu hohen Chrom- und einen zu auch als Schweißzusatzwerkstoff eingesetzt werden, geringen Wolframgehalt und erfüllt ebenso wie Stahl B Die Vorteile der erfindungsgemäß zu verwendendenSteel A has too high a chromium content and one that can also be used as a welding filler material, low tungsten content and, like steel B, fulfills the advantages of those to be used according to the invention

nicht das Verhältnis (%W):(%C) >21. Stähle gegenüber den vorerwähnten bekannten liegernot the ratio (% W): (% C)> 21. Steels compared to the aforementioned known lieger

Aus Bild 1 geht hervor, daß die Zeitstandfestigkeits- 55 in hoher Langzeitstandfestigkeit bei 550 bis 600°C,From Figure 1 it can be seen that the creep rupture strength 55 results in high long-term stability at 550 to 600 ° C,

werte dieser Stähle A und B niedriger sind als die der vereinfachter Handhabung beim Schweißen durch sehivalues of these steels A and B are lower than those of the simplified handling during welding by sehi

erfindungsgemäß zu verwendenden. niedrigen Kohlenstoffgehalt, guter Verarbeitbarkeilto be used according to the invention. low carbon content, good workability

Bild 2 gibt den Hinweis auf die einfachere Hand- und guter Zähigkeit in Querrichtung durch VermeidungFigure 2 indicates the easier hand and good toughness in the transverse direction by avoidance

habung beim Schweißen der Stähle gegenüber dem von Ferrit, guter Weichglühbarkeit und damit guteiwhen welding steels compared to ferrite, good soft annealing properties and thus good properties

bekannten Stahl X 20 CrMo(W)V 12 1. Auf Grund 60 Zerspanbarkeit durch Vermeidung von Nickelgehaltenknown steel X 20 CrMo (W) V 12 1. Due to 60 machinability by avoiding nickel content

des etwa 100 C höher liegenden Marfensitpunkts der über 0,6 % und verhältnismäßig niedriger Härtetempe-the Marfensit point, which is about 100 C higher, the more than 0.6% and relatively lower hardness temperature

eifindungsgemäß zu verwendenden Stähle und auf ratur durch Abwesenheit der Elemente Vanadium undSteels to be used according to the invention and on temperature due to the absence of the elements vanadium and

Grund der geringeren Aufhärtung nach dem Abkühlen Niob.The reason for the lower hardening after cooling is niobium. Hierzu 2 Blatt ZeichnungenFor this purpose 2 sheets of drawings

Claims

Patent claims:

1. Use of a highly heat-resistant when welding easy-to-use, at hardening temperature ferrite-free steel with

0.08 to 0.11 °, C,

8.0 to 10.3% Cr

1.7 to 3.2% W,

Remainder Fe

with the usual contents of SiIi > .vm and manganese and unavoidable impurities, the sum of the contents of (% W) + 0.75 '. 'Xr) is less than 8+ 25 (% C) and the ratio Γ, W): (% C) is at least 21, as a material for rough parts that are subject to long-term mechanical stresses at temperatures above 500 C and a 20,000 h / e resistance of more than 70 N / mm ² at 600 C and d »o of more than 160 N / mm ² at 550 C must have

2. Use of a steel according to claim i with 0.08 to 0.11 "" C, 8.3 to 10.0% Cr. 1.8 to 2.5% W, remainder iron for the purpose nat.l · claim 1.

3. Use of a steel according to claim 1, with 0.08 to 0.10% C, 8.5 to 9.7 ° ,, Cr, 2.1 to 2.7 " W, remainder iron for the purpose according to claim 1.

4. Use of a steel according to claim 1 to 3, which is additionally up to 0 4 °.;, Mo, 0.6 ";, Ni, 3 ^ · 0.2% N and 0.01% H on / on or off contains several, for the purpose according to claim I.

5. Use of a steel according to one of claims 1 to 4 in the quenched and tempered state, wherein Quenching and tempering from hardening from temperatures between 970 and 1020 C with cooling in air, in oil or a similarly acting cooling agent and subsequent tempering at temperatures above 640 C exists for the purpose of claim 1.

4040