DE2322528A1

DE2322528A1 - Austenitischer rostfreier stahl und verfahren zu dessen herstellung

Info

Publication number: DE2322528A1
Application number: DE2322528A
Authority: DE
Inventors: Iii Albert Grover Hartline
Original assignee: Allegheny Ludlum Industries Inc
Current assignee: Sunbeam Oster Co Inc
Priority date: 1972-05-08
Filing date: 1973-05-04
Publication date: 1973-11-29
Also published as: SE384534B; AU469922B2; DE2322528B2; US3820980A; BR7303264D0; PL83802B1; ATA402673A; AU5464173A; NL7306155A; FR2183933A1; AT337235B; JPS4948510A; FR2183933B1; IT984959B; AR196246A1; ES414527A1; JPS5613787B2; BE799250A; DE2322528C3; GB1373197A

Description

DIPL.-ING. A. GRÜNECKER

DR.-ING. H. KlNKELDEY

DR.-ING.W. STOCKMAlR, Ae. E. (cadf inst

PATENTANWÄLTE

8000 MÖNCHEN 22 Maximilianstraße 43 Telefon 297100/296744 Telegramme Monapaf München Telex 05-28380

P 6412

4 Mai 1S73

Allegheny Ludlum Industries, Inc. 2000 Oliver Building
Pittsburgh, Pennsylvania 15222 U.S.A.

Austenitischer rostfreier Stahl und Verfahren zu dessen Herstellung

Die Erfindung betrifft einen porenfreien austenitisehen rostfreien Stahl sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung.

Rostfreie Stähle v/erden heutzutage mit einer Vielzahl unter schiedlicher Gefüge geliefert, die zu einem breiten Bereich der mechanischen Eigenschaften führen. In Verbindung mit ih rer ausgezeichneten Korrosionsbeständigkeit sind diese StLiIi äußerst vielseitig verwendbar. Dabei besitzen die austeniti

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ORIGINAL INSPECTSD

sehen, rostfreien Stähle im allgemeinen die beste Korrosionsbeständigkeit und die besten Festigkeitswerte bei erhöhten Temperaturen. Austenitische rostfreie Stälile enthalten in der Regel Eisen, Chrom und Nickel.

Der Mangel an Nickel, einem der wichtigsten Bestandteile austenitischer rostfreier Stähle, hat in der Vergangenheit in kritischen Zeiten zu beträchtlicher Beunruhigung geführt und hat die Nickelpreise in die Höhe gehen lassen. Aus der Nickelknappheit und dem hohen Nickelpreis entstanden intensive Bemühungen mit dem Ziel, austenitische Stähle zu schaffen, bei denen Nickel gänzlich oder teilweise durch andere Elemente ersetzt ist. Gegenwärtig werden zum Ersatz von Nickel vorzugsweise Mangan und Stickstoff verwendet. Die Verwendung von Mangan und/oder Stickstoff ist jedoch nicht frei von Nachteilen. Die Austenitisierungswirkung des Mangans ist nur halb ' so groß wie diejenige des Nickels und Stickstoff besitzt die Neigung, das Gußerzeugnis porös zu machen.

Rostfreie Stähle mit Gehalten an Chrom und Mangan sind bereits aus den US-Patentschriften 2 778 731 und 2 745 740 bekannt. Diese bekannten Stähle sind den gestellten Anforderungen jedoch nicht gewachsen, was bei dem Stahl nach der US-Patentschrift 2 778 73I auf die zu geringen Gehalte an Chrom und Mangan zurückzuführen ist, während die Ursache für die unbefriedigenden Eigenschaften des Stahls nach der US-Patentschrift 2 745 740 darin liegt, daß die Legierungselemente nicht in geeigneten Mengenverhältnissen vorliegen, um den geeigneten Austenitisierungsgrad und die angestrebte Porenfreiheit sicherzustellen. Aus der US-Patentschrift 2 909 425 sowie einem Aufsatz in "Revue de Metallurgie", Nr. 5, Mai 1970, Seiten 399 bis 412, sind bereits restfreie Stähle mit nicht unbedeutenden Stickstoffgehalten bekannt,

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wobei die jeweiligen Stickstoffgehalte jedoch unterhalb derjenigen Mindestgehaltsgrenzen liegen, die erfindungsgemäß als nicht zu unterschreiten erkannt worden sind.

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, einen weitgehend porenfreien austenitischen rostfreien Stahl zu schaffen, bei dem Nickel durch geeignete hohe Gehalte an Stickstoff, Chrom unl Mangan ersetzt ist.

Ferner liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu schaffen, welches die Herstellung eines im wesentlichen porenfreien, hoch stickstoff-, chrom- und manganhaltigen austenitd.schen rostfreien Stahles gestattet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch einen Stahl, bestehend aus 10 bis 30 % Cr, 15 bis 45 % Mn, 0,85 bis 3 % N, 0,015 bis 1 % C, 0,19 bis 2 % Si, Rest Eisen und herstellungsbedingte Verunreinigungen, mit der Maßgabe, daß die Legie-'· rungselemente in einer der Gleichung

30 (% C f % N) + 0,5 (% Mn) > _Λ <-% Cr + 1,5 (% Si) - '»?

sowie der Gleichung

% Cr + 0,8 (% Mn) - 11,88 (% N - 0,1) - 28,25 = 0

genügenden Weise im Stahl vorliegen.

Hinsichtlich des Verfahrens wird die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe dadurch gelöst, daß zur Herstellung eines weitgehend porenfreien austenitischen rostfreien Stahles, be-

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stehend aus 10. bis 30 % Cr, 15 bis 4-5 % Mn, 0,85 "bis 3 % N, 0,015 bis 1 % C, 0,19.bis 2 % Si, Rest Eisen und herstellungsbedingte Verunreinigungen eine Schmelze mit 10 bis 30 % Cr, 15 Ms 45 % Mn, 0,015 bis 1,0 % C und 0,19 bis 2,0 % Si hergestellt und zu der Schmelze bei einem Druck von einer Atmosphäre Stickstoff in einer Menge von 0,85 bis 3 % hinzulegiert wird, wobei die Legierungselemente derart zugesetzt¹ v/erden, daß sie der Gleichung

30 (%C + %ET) + 0,5 (%Mn) > _Λ

.%cr + 1,5 C%sl; ~ ^l>

sowie der Gleichung

%Cr + 0,8 (%Mn) - 11,88 (%N - 0,1) - 28,25 = 0

genügen und daß die Schmelze anschließend zur Erstarrung gebracht wird.

Die Erfindung beruht auf dem Leitgedanken, daß sich ein porenfreier rostfreier austenitischer Stahl, bei welchem Nickel durch andere Elemente ersetzt ist, dann mit den angestrebten Eigenschaften herstellen läßt, wenn die Legierungselemente Chrom, Stickstoff, Mangan und Silizium in Mengenverhältnissen miteinander legiert werden, die den erfindungsgemäßen Bemessungsregeln entsprechen.

Bei Befolgung der erfindungsgemäßen Lehre ist ein austenitischer, rostfreier Stahl mit hohen Gehalten an Stickstoff, Chrom und Mangan herstellbar, der sich durch hohe Festigkeit, gute Korrosionsbeständigkeit und ausgezeichnete Verformbarkeit im geglühten Zustand auszeichnet. Inabesondere besitzt der ei-findungsgemäße Stahl aufgrund der sorgfältigen Abstimmung seiner Legierungskomponenten ein ausgezeichnetes austenitisches Ge-

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füge, welches wegen der hohen Anteile an Chrom und Mangan weitgehend porenfrei ausgebildet ist.

Der weitgehend porenfreie austenitische rostfreie Stahl nach der Erfindung besteht aus 10 bis 30 % Chrom, 15 bis 4-5 % Mangan, 0,85 Ms 3 % Stickstoff, enthält bis zu 1 % Kohlenstoff, bis zu 2 % Silizium, Rest Eisen und herstellungsbedingte Verunreinigungen. Dabei genügen die Legierungskomponenten in ihrer mengenmäßigen Zusammensetzung den folgenden Gleichungen:

30 (%G + %H) + 0,5 (%Mn) > . %Cr + 1,5 OäSiJ - ■>

%Cr + 0,8 (%Mn) - 11,88 (%IT - 0,1) - 28,25 = 0 (II)

Gleichung (I) ist ein Maß für die Austenitisierung des Stahls und Gleichung (II) ist ein Indikator für die Porösität des Stahls oder für das Fehlen von Poren. Stähle, deren Zusammensetzungen den Gleichungen (I) und (II) nicht genügen, liegen außerhalb des Kahmens der Erfindung. Bei der Herstellung des Stahles nach der Erfindung ist zu beachten, daß die Schmelze bei einem Druck von einer Atmosphäre erschmolzen wird. Die Art und Weise, in welcher der Stickstoff der Schmelze zugeführt wird, ist nicht entscheidend. Zum Einbringen des Stickstoffs können aktivierter Stickstoff, Zyanide und hochstickstoffhaltiges Ferrochrom verwendet werden.

Stickstoff, welcher ein starkes Austenitisierungsmittel darstellt, ist in Mengen zwischen 0,85 und 3 °/° anwesend. Da Stickstoff für die Festigkeit des Stahls von wichtiger Bedeutung ist, müssen wenigstens 0,85 % N im Stahl vorliegen. Höhere Stickstoffgehalte als 3 % sind im Interesse einer guten

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Schmelzführung zu vermeiden. Der bevorzugte Stickstoffgehalt liegt im Bereich zwischen 1,05 und 1,5 %·

Chrom liegt in Mengen zwischen 10 und 30 % vor. Wenigstens 10 % Chrom sind erforderlich, um dem Stahl die außergewöhnlich gute Korrosionsbeständigkeit zu erteilen. Außerdem wirkt sich. Chrom positiv auf die Festigkeit des Stahles aus und ist in Chrom ein wichtiges Element zur Steigerung des Lösungsvermögens des Stahls für Stickstoff zu sehen. Die Festlegung der oberen Gehaltsgrenze für Chrom auf 30 % ist erforderlich, da Chrom ein Ferritbildiier ist und bei höheren Chromgehalten zur Ausbildung unerwünschter Ferritmengen führen kann, die die Eigenschaften des Stahles herabsetzen. Der bevorzugte Chr'omgehalt liegt zwischen 15 und 27 %· Stähle mit Chromgehalten unter 15 % und oberhalb von 27 % sind schwierig zu verarbeiten. Stähle mit Chromgehalten von weniger als 15 % zeigen eine größere Neigung zur Warmbrüchigkeit, xtfährend Stähle mit Chromgehalten von mehr als 27 % während der Weiterverarbeitung und Verformung zur Ausbildung von Rissen neigen.

Mangan liegt in Mengen zwischen 15 und 45 % vor. Wenigstens 15 % und vorzugsweise 21 % Mn sind notwendig, da Mangan ein Austenitisierungsmittel darstellt und Mangan die Löslichkeit des Stickstoffs im Stahl erhöht. Eine obere Gehaltsgrenze von 45 % und eine bevorzugte obere Gehaltsgrenze von 30 °/° sind einerseits aus wirtschaftlichen Gründen und andererseits deswegen vorgesehen, da Mangan die Neigung hat, die feuerfeste Ofenauskleidung anzugreifen.

Kohlenstoff ist ein kräftiges Austenitisierungsmittel· und von bedeutendem Einfluß auf die Festigkeit des Stahls. In den erfindungsgemäß zusammengesetzten Stählen beträgt der Kohlen-

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stoffgehalt maximal 1 %. Der Kohlenstoff gehalt muß jedoch überwacht werden, da er in nachteiliger Weise Chrom aus der festen Lösung entfernen kann, indem er sich mit Chrom unter Bildung unter Chromkarbiden verbindet und da er das Lösungsvermögen des Stahls für Stickstoff, durch Besetzung von Zwischenplätzen verringern kann, die normalerweise durch Stickstoff zu besetzen sind. Der bevorzugte maximale Kohlenstoffgehalt liegt bei 0,15 %· Höhere Kohlenstoffgehalte erfordern höhere Glühtemperaturen, um den Kohlenstoff in Lösung zu bringen.

Der Siliziumgehalt ist unterhalb von 2 % und vorzugsweise unterhalb von 1 % zu halten. Höhere Siliziumgehalte erhöhen die Mengen an Einschlüssen im Stahl in unerwünschtem Ausmaß und führen außerdem dazu, daß beträchtliche Manganmengen als Mangansilikate gebunden werden.

V/ie bereits erwähnt, können im Stahl eine Anzahl von Verunreinigungen vorliegen. Diese Verunreinigungen enthalten Elemente v/ie Kupfer, Molybdän, Phosphor, Schwefel, Wolfram, Kobalt und Nickel.

Die folgenden Beispiele erläutern die Erfindung.

Bei den Beispielen handelt es sich um 30 StahlChargen mit Chromgehalten zwisehen 10,0 und 40,49 %, Mangangehalten zwischen 9,94 und 50,1 %, Stickst off gehalten zwischen 0,92 und 1,95 %, Kohlenstoffgehalt en zwischen 0,015 und 0,118 % und Siliziumgehalten zwischen 0,19 und 0,55 %■> Vielehe bei einem Druck von etwa 1 Atmosphäre erschmolzen wurden. Die chemische Zusammensetzung der genannten JO Chargen ist in der folgenden Tafel 1 zusammengestellt.

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Tafel 1
Chemische Zusammensetzung

	Charge	_σ	Mn	F	S	Si	Cr	Μ"	Mo	Cu	IT	I CT ■
	A.	0,069	21,40	0,007	0,010	0,19	24,16	0,27	0,025	0,10	1,06	I.
	B.	0,062	25,60	0,012	0,011	0,23	25,26	0,26	0,026	0,12	1,30
	C.	0,118	23,60	0,007	0,010	0,41	23,25	0,27	0,020	0,10	•1,05
30984	D. E.	0,068 0,084	21,50 23,62	0,006 0,008	0,011 0,013	0,51 0,44	23,22 22,98	0,25 0,25	0,025 0,020	0,24 0,23	1,11 1,20
PO -ν,	IT.	0,100	21,62	0,009	0,012	0,46	24,90	0,25	0,020	0,23	1,26
0836	G. K	0,086 0,033	26,00 21,40	0,013 0,009	0,013 0,010	0,55 0,52	25,76 23,26	0,25 0,32	0,026 0,010	0,23 0,24	1,58 1,45
	I.	0,10	21,00	L	L	0,50	25,00	0,20	0,010	0,20	1,55
	•J.	0,031	21,80	0,006	0,008	0,49	24,54	0,27	0,024	0,25	1,16
	K.	0,10	25,00	L	L	0,50	25,00	0,20	0,010	0,20	1,95
	-b.	0,020	25,25 ·	0,012	0,009	0,51	24,98	0,32	0,025	0,20	1,2O_n,
	T *· X -. » IT. 0.	0,023 0,032 0,029	25,75 10,60 16,00	0,016 0,008 0,008	0,006 0,011 0,011	0,40 0,50 0,42	29,64 30,10 25,08	0,25 0,22 0,22	ITA ITA NA	0,19 0,21 0,19	1»03μ fs) 1,04 cn rs) 1,04O>

Tafel 1 (JFort setzung;)

Chemische Zusammensetzung

C	to	JV>p Τ»Π*Ρ	JL	Kn	P	S	Si	- Cr	Ni	Mo	Cu	JL
	O CD	P.	0,05	10,00	L,	L	0,50	25,00	0,20	NA	0,20	1,05
	CO *-« CO O	Q.	0,052	25,56	0,015	0,010	0,42	29,82	0,28	NA	0,24	1,20
	CD	H.	0,054	2^,50	0,010	0,009	0,59	19,84	0,26	NA	0,18	1,00
CD	S.	0,049	20,50	0,010	0,009	0,57	20,06	0,26	NA	0,19	1,00
	m a. ·	0,05	25,00	• L	L	0,40	15,00	0,20	NA	0,20	1,05
	U. V.	0,05 0,022	50,00 10,52	L 0,012	I/ 0,009	0,40 0,41	10,00 55,22	0,20 0,21	NA NA	0,20 0,12	1,05 1,05
	W.	0,028	16,65	0,011	0,010	0,58	50,29	0,20	NA	0,12	1,05
	X.	0,025	29,99	0,007	0,010	0,54	15,02	0,22	NA	0,15	1,10
	Y.	0,019	29,84	0,008	0,006	0„51	40,54	0,29	NA	0,18	0,97
	Z.	0,016	50,10	0,015	0,001	0,28	55,51	0,28	NA	0,20	0,96
AA.	0,015	19,62	0,014	0,001	0,45	55,55	0,29	NA	0,18	0,95
B3.	0,015	19,61	0,016	0,001	0,44	59,79	0,29	NA	0,20	0,98
CC.	0,018	9,94	, 0,015	0,004	0,52	40,49	0,51	NA	0,18	1,02
DD.	0,017	9,98	0,015	0,005	0,52	55,08	0,27	NA	0,20	0,92

L = Niedrige konzentration angestrebt
NA = I'Ticht bestimmt.

Das Gefüge einer jeden Charge wurde untersucht. Die 35 % und mehr Chrom enthaltenden Chargen wurden bei 14-54- C abgestochen, unterteilt und optisch bei bis zu 1000-facher Vergrößerung untersucht. Wie aus der folgenden Tafel 2 ersichtlich, besaßen alle einen zweifachen Gefügeaufbau (Austenit und Ferrit). Die porösen der verbleibenden Chargen konnten mit dem bloßen Auge erkannt werden. Sie wurden unterteilt und als porös bezeichnet, wenn sie Poren von mehr als 3*17 min aufwiesen. Tafel 2 läßt erkennen, welche der Chargen porös waren. Die verbleibenden Chargen wurden geschliffen, um Gußfehler zu entfernen, in der Wärme und in der Kälte behandelt und untersucht. Die Wärmebehandlung umfaßte eine erste ein- bis zweistündige Erhitzung zwischen 816 und 927 C, eine zx^ei- bis dreistündige Erhitzung bei 1204- bis 1288⁰C und ein Walzen oder Schmieden bei einer Mindesttemperatur zwischen 927 und 982 ⁰C. Die Kältebehandlung umfaßte eine 120 minütige Glühung je 25,4- mm Dicke zwischen IO38 und IO93 C, eine Luft abkühlung, wenigstens eine Kaltwalzung, di.e zu einer Querschnittsabnahme bis zu 80 % führte, eine Glühung bei 1066 ⁰C und ein Abkühlen an Luft. Die Untersuchungen bestanden aus optischen Prüfungen bei bis zu 500-facher Vergrößerung und aus elektronenmikroskopischen Untersuchungen bei bis zu 50.000-facher Vergrößerung. Die Untersuchungsergebnisse sind in der folgenden Tafel 2 zusammengestellt.

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Tafel 2

Charge Gefüp;e

A_# Austenit

B, Austenit

C, Austenit

D, Austenit 2. ' Austenit p_# Austenit Q, Austenit jj_# Porös

j^. Porös

j_m " Austenit

K. Porös

j_Jm Austenit

Y[_m . Austenit

jf _# . Porös

0. Porös

p_# Porös

Q_e Austenit

U_# Austenit

S. Porös

rp_# Porös

U. · Porös

Y_# Austenit + Ferrit

\j_m Austenit + Ferrit

X_e Porös

j_m Austenit + Ferrit

2. Austenit + Ferrit

. Austenit + Ferrit

Austenit + Ferrit

CC. Austenit -ι- Ferrit

Austenit + Ferrit

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Vie Tafel 2 zu entnehmen, besaßen die Chargen A bis G, J, L, M, Q und E austeaitische Gefüge, die Chargen H, I, K, N bis P, S bis U und X poröse Gefüge und zeigten die Chargen V, V und Y bis DD ein Zweikomponentengefüge aus Austenit und Ferrit.

Die Kohlenstoff-, Stickstoff-, Mangan-, Chrom- und Siliziumgehalte sowohl der austenitisehen als auch der Chargen mit Zweifachgefügen wurden in die oben erläuterte und nachstehend erneut wiedergegebene Gleichung (I) eingesetzt:

50 (⁰ZdG + %Έ) + 0,5 (%Mn)
%Cr + 1,5 (%S±)

Die für jede der Chargen berechneten Werte sind in der folgenden Tafel 5 zusammengestellt.

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Tafel 3

Charge

B. C. D. E. F. G. J. L. M.

Q. E.

V.

Y.

Z.

AA. BB. CC. DD.

Gefüge

Berechneter Wert

Austenit	1,78
Austenit	2,14
Austenit	2,0
Austenit	, 1,95
Austenit	2,14
Austenit	2,06
Austenit	2,40
Austenit	1,86
Austenit	1,88
Austenit	1,52
Austenit	1,61
Austenit	2,22
Austenit -	1,07
Austenit η	1,34-
Austenit η	1,09
Austenit η	1,26
Austenit -i	1,01
Austenit H	0,98
Austenit η	0,85
Austenit -ι	0,89












ι- Ferrit
h Ferrit
ι- Ferrit
ι- Ferrit
ι- Ferrit
h Ferrit
ι- Ferrit
η Ferrit

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Aus Tafel 3 ist ersichtlich, daß die berechneten Werte bei allen austenitischen Chargen oberhalb von 1,5 liegen und daß die berechneten Werte für die Chargen mit Zweifachgefügen (Austenit und Ferrit) unterhalb von 1,5 liegen. Auf diesem Ergebnis beruht die erfindungsgemäße Vorschrift, wonach der Stahl nach der Erfindung wenigstens einen Wert der Gleichung (I) von 1,5 haben soll. Bei den untersuchten austenitischen Chargen lag der niedrigste be-· rechnete Wert bei 1,52, wohingegen der höchste für die Chargen mit Zweifachgefügen berechnete Wert 1,34 beträgt.

Die Chrom-, Mangan- und Stickstoffgehalte sowohl der austenitischen Chargen als auch der porösen Chargen wurden in die eingangs erwähnte Gleichung .(II), die im folgenden wiedergegeben wird, eingesetzt.

%Gr + 0,8 (%Mn) - 11,88 (%N - 0,1) - 28,25 = 0

Me für jede der Chargen berechneten Werte sind in der fol genden Tafel 4- zusammengestellt.

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Tafel 4

Charge Berechneter Wert (Gleichung; (II)

B. C. D. E. ί¹. G. J. L. M.

Q. E.

H. I. K. N. O. P. S. T. U. X.

Austenit	1,65
Austenit	3,55
Austenit .	2,65
Austenit	0,15
Austenit	0,55
Austenit	0,15
Austenit	0,75
Austenit	1,05
Austenit	.5,85
Austenit	10,94
Austenit	8,95
Austenit	0,45
Porös	-3,85
Porös	-5,65
Porös	-5,25
Porös	-0,75
Porös	-1,55
Porös	-6,55
Porös	-2,65
Porös	-4,55
Porös	-5,55
Porös	-1,11

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Aus Tafel 4- geht hervor, daß bei allen austenitischen Chargen die berechneten Werte größer als O sind, während bei allen porösen Chargen die berechneten Werte kleiner als 0 sind. Auf diesem Ergebnis beruht die erfindungsgemäße Lehre, wonach bei dem Stahl nach der Erfindung die aus Gleichung (II) berechneten Werte gleich oder gx^ößer als 0 sein sollen. Der niedrigste für die austenitisehen Chargen berechnete V/ert beträgt 0,15? wohingegen der höchste (d.h. am wenigsten negative) berechnete Wert für die pox'ösen Chargen -0,75 beträgt.

Wie bereits erwähnt, hängen die Eigenschaften des erfindungsgemäßen Stahls von dem Erzielen eines austenitisehen Gefüges ab. Um dieses dax^zulegen, sind in der folgenden Tafel 5 die Eigenschaften der austenitisehen Charge J mit jenen der Charge V, die ein Zweifachgefüge aufweist, in vergleichender Weise zusammengestellt. Vergleiche hinsichtlich der Eigenschaften einer porösen Charge und einer austonitischen Charge sind nicht angestellt worden, da ein poröses Material im Hinblick auf seine Eigenschaften offensichtlich einem nichtporöscn Material unterlegen ist. Außerdem ist es fast unmöglich, aussagekräftige "Versuchsergebnisse an porösen Materialien zu gewinnen.

In Tafel 5 sind die 0,2-Streckgrense, die Zugfestigkeit, die Dehnung und die Härte der austenitisehen Charge J einerseits und der Charge V, die ein Zweifachgefüge aufweist, einander gegenübergestellt. Die jexieiligen Eigenschaften wurden nach einer Warmwalzung, nach einem 7-minütigen Glühen bei 1066 ⁰C und nach einer Kaltreduzierung um 10, 25 und 50 % ermittelt.

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Tafel 5

Eigenschaften

_σ	co O co OO	O Q "> t" f^**	Gefücre	Zustand O	,2-Streckgrenze	Zugfestigkeit	Dehnung	Härte	Rc
	OO O				τ/2	Wmm²	%		Rb
	836	C ·	Austenit	warmgewalzt	124,66	155,75	25,8	46,0	Rc
		Y.	Austenit + Ferrit	warmgewalzt	55,21	76,28	17,0	97,0	Rb Rc
			Austenit	geglüht	85,45	111,01	44,7	55,5	Rc
V. J.	Austenit + Ferrit Austenit	geglüht 10 % Kaltreduktion	59,54 98,64	77,20 125,01	19,0 29,5	97,0 41,7	Rc Rc
V ·	Austenit + Ferrit	10 % Kaltreduktion	84,02	88,59	8,5	26,0	Rc
O * V.	Austenit Austenit + Ferrit	25 % Kaltreduktion 25 % Kaltreduktion	129,65 97,58	155,42 101,55	15,8 5,0	45,7 ■ 50,5	« 2322528
J.	Austenit	50 % Kaltreduktion	162,91	189,84	7,0	48,7
V.	Austenit + Ferrit	50 % Kaitreduktion	110,10	115,51	5,5	52,5

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Aus Tafel· 5 ist deutlich ersichtlich, daß die austenitische Charge J der Charge V mit dem Zweifachgefüge überlegen ist. Die Charge J zeigt nach dem V/armwalzen, dem Glühen und nach dem Kaltwalzen bessere Eigenschaften als die Charge V. Es ist zu erkennen, daß Ferrit die Streckgrenze, die Zugfestigkeit, die Dehnung und die Härte des Stahles herabsetzt., Außerdem wirkt sich Ferrit ungünstig auf die Korrosionsbeständigkeit des Stahles aus und fördert die Ausbildung der unerwünschten Sigma-Phase.

Der Stahl nach der Erfindung ist vielfältig verwendbar. Besonders vorteilhaf-t läßt sich der Stahl für hochbeanspruchte Halterungen, im Motor-/Generatorbau, für Unterseekabel und zur Herstellung von. Pumpengehäusen verwenden.

Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern umfaßt alle dem Fachmann innerhalb des Erfindungsgedankens möglichen Abwandlungen und Änderungen. .

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Claims

Patentansprüche

1. Veitgehend porenfreier austenitischer rostfreier Stahl, bestehend aus 10 bis 30 % Cr, 15 bis 45 % Mn₁ 0,85 bis 3 % N, 0,015 bis 1 % C, 0,19 bis 2 % Si, Rest Eisen und herstellungsbedingte Verunreinigungen, mit der Maßgabe, daß die Legierungselemente in einer der Gleichung

50 (%G + %Ή) + 0,5 QgTCn) > _Λ _ς % Cr + 1,5 (%Si) - '»?

• sov/ie der Gleichung

⁰MiT + 0,8 (%Mq) - 11,88 (%N -0,1) - 28,25 = 0 genügenden Weise im Stahl vorliegen.

2. Stahl nach Anspruch 1 mit einem Chroragehalt von 15 bis 2? %.

3. Stahl nach Anspruch 1 oder 2 mit einem Mangangehalt von 21 bis 30 %.

4. Stahl nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 3 -mit einem Stickstoffgehalt von 1,05 bis 1,5 %.

5- Stahl nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 4 mit einem Kohlenstoffgehalt von höchstens 0,15 %·

6. Stahl nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 5 niit einem Silisiumgehalt von höchstens 1 %.

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7. Stahl nach Anspruch 1'mit 15 bis 27 % Chrom, 21 bis

30 % Mangan, 1,05 bis 1,5 % Stickstoff, höchstens 0,15 % Kohlenstoff und höchstens 1 % Silizium.

8. Stahl nach Anspruch 1 mit einem Mangangehalt von wenigstens 21 %.

9- Stahl nach Anspruch 1 mit einem Chromgehalt von wenigstens 15 %.

10. Verfahren zur Herstellung eines weitgehend porenfreien austenitischen rostfreien Stahles, bestehend aus 10 bis JO % Cr, 15 bis 45 % Mn, 0,85 bis 3 % N, 0,015 bis 1,0 % C, 0,19 bis 2 % Si, Rest Eisen und herstellungsbedingte Verunreinigungen, dadurch gekennzeichnet , daß eine Schmelze mit 10 bis 30 % Cr, 15 bis 45 % Mn, 0,015 bis 1 % C und .0,19 bis 2 % Si hergestellt und zu' · der Schmelze bei einem Druck von 1 Atmosphäre Stickstoff in einer Menge von 0,85 bis 3 % hinzulegiert wird, wobei die Legierungselemente derart zugesetzt werden, daß sie der Gleichung

30 (%G + ⁰M) +0,5 (%M. t λ

%Cr + 1,5
sowie der Gleichung

%Cr + 0,8 (%Mn) - 11,83 (%Ή - 0,1) - 28,25 = 0

genügen und daß die Schmelze anschließend zur Erstarrung gebracht wird.

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11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet , daß der Stahl 15 bis 27 % Chrom
enthält.

12. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet , daß der Stahl 21 "bis JO % Mangan enthält.

15· Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet , daß der Stahl 1,05 bis 1,5 % Stickstoff enthält.

14. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet , daß der Stahl bis zu 0,15 % Kohlenstoff enthält.

15· Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet , daß der Stahl bis zu Λ % Silizium enthält.

16. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet , daß der Stahl 15 bis 27 % Chrom, 21 bis 50 % Hangan, 1,05 "bis 1,5 % Stickstoff, bis

■ ί,η 0,15 % Kohlenstoff und bis zu 1 % Silizium enthält.

17. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet , daß der Stahl wenigstens 21 % Mangan enthält.

18. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet , daß der Stahl wenigstens 15 % Chrom enthält.

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