DE2447318A1 - Korrosionsbestaendiger austenitischer rostfreier stahl - Google Patents

Description

PATE NVANWALrE A. GRÜNECKER

DIPL.-ING.

H. KINKELDEY

DR.-ING.

L Ll^I 8 "■'■■"""■" -W. STOCKMAlR

fc H H / J I- O DR.-INQ. · AOE(CALTECH)

K. SCHUMANN

DR. RER. NAT. ■ DIPL.-PHYS.

P. H. JAKOB

DIPL.-ING.

G. BEZOLD

DR. RER. NAT. · DIPL-CHEM.

MÜNCHEN E. K. WEIL

DR. RER. OEC. INS.

LINDAU

MÜNCHEN 22

MAXIMILIANSTRASSE 43

3. Oktober 1974* E 8535 - 03/Hö.

Allegheny Ludlum Industries, Inc.

Oliver Building

Pittsburgh, Penns7/lvania 15222

U.S.A.

Korrosionsbeständicer austenitischer rostfreier Stahl

Die Erfindung betrifft austenitische, rostfreie Stähle und insbesondere solche, bei denen der Mangan-,der Stickstoff- und der Chromgehalt sorgfältig aufeinander abgestimmt sind.

Korrosionsbeständige Stähle, die als rostfreie Stähle bekannt sind, sind seit langem bekannt und gegenwärtig mit einer "Vielzahl von Eigenschaften erhältlich. Austenitische rostfreie Stähle, bei denen es sich um Stähle handelt, die im wesentlichen aus einer einzigen Austenitphase bestehen, besitzen die besten Eigen-

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schäften im Hinblick auf Korrosionsbeständigkeit sowie im Hinblick auf gute mechanische Eigenschaften, insbesondere bei hohen Temperaturen. In der Vergangenheit bildeten Chron und Nickel die hauptsächlichen Legierungsbestandteile von austenitischen rostfreien Stählen. Wickel ist Jedoch kein reichlich vorhandenes Metall und der gestiegene Nickelbedarf hat den Nickelpreis in die Höhe gehen lassen. Außerdem ist die Versorgung mit Nickel, insbesondere in Kri-senzeiten, nicht immer gewährleistet. Ersatzwerkstoffe für Nickel bei austenitischen rostfreien Stählen auf Chrom-Nickel-Basis sind lange gesucht worden. In jüngerer Zeit ist es gelungen, durch gemeinsame Anwendung von Mangan, Stickstoff und Chrom in sorgfältig ausgewogenen Mengen einen austenitischen rostfreien Stahl zu erzeugen. Ein solcher Stahl ist in der US-Patentanmeldung 251 637 beschrieben. Obgleich es sich bei jenem Stahl um einen ausgezeichneten V/erkstoff handelt, ist er mit dem Nachteil behaftet, daß er eine gewisse Anfälligkeit gegenüber chloridhaltigen Medien und gegenüber verdünnter Schwefelsäure besitzt. Ein weiterer Kachteil des bekannten austenitischen rostfreien Stahles ist darin zu sehen, daß sein zur Erzielung des austenitischen Gefüges erforderlicher Stickstoffgehalt zu Gußblöcken führt, die mit Poren oder Lunkern behaftet sind.

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, einen austenitischen rostfreien Mangan-Chrom-Stickstoff-Stahl zu schaffen, der eine hohe Korrosionsbeständigkeit und Poren- bzw.Lunkerfreiheit besitzt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch einen korrosionsbeständigen rostfreien und im wesentlichen porenfreien austenitischen Stahl, enthaltend 15 bis 45% Mangan, 10 bis 50% Chrom 0,85 bis % Stickstoff, mehr als 0 bis 1% Kohlenstoff, 0 bis 2% Silizium,

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wenigstens eines der drei Elemente Kupfer, Nickel und Molybdän in einer Menge von 1-. bis 3% Kupfer, 1 bis 4% Nickel und 1 bis 5% Molybdän, wobei der Gesamtanteil an Kupfer, Nickel und Molybdän maximal 5% beträgt, Rest Eisen und herstellungsbedingte Verunreinigungen, mit der Maßgabe, daß die Legierungszusammensetzung den beiden folgenden Gleichungen genügt:

a) %Cr + %Mo + 0,8 (%Mn) - 11,8 (%N - 0,1) -1,23 (%Ni) - (28,5 + %Cu) ? 0

b)

%Cr + %Mo + 1,

Die Stähle nach der Erfindung werden dadurch hergestellt, daß eine Schmelze der erfindungsgemäßen Zusammensetzung unter Ausbildung einer homogenen flüssigen Phase erschmolzen und die gebildete flüssige Phase ohne Verweilzeit im Temperaturbereich von 538 bis 871■C zur Erstarrung gebracht wird.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung besteht ein korrosionsbeständiger rostfreier und im wesentlichen poren freier austenitischer Stahl mit guter Beständigkeit gegen den Angriff von Schwefelsäure aus 15 "bis 45% Mangan, 10 bis 30% Chrom, 1 bis 3% Kupfer, 0,85 "bis 3% Stickstoff, mehr als 0 bis 1% Kohlenstoff, 0 bis 2% Silizium, Rest Eisen und herstellungsbedingte Verunreinigungen, mit der Maßgabe, daß die Legierungszusainmensetzung den beiden folgenden Gleichungen genügt:

30 (%C + %N) + 0,5 (%Mn) Z
%Cr +1,5

2) %Cr + Ö,8(%Mn) - 11,88(%N - 0,1) - (28,5 + %Cu) S 0

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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung besteht ein korrosionsbeständiger rostfreier und im wesentlichen porenfreier austenitischer Stahl mit guter Korrosionsbeständigkeit gegen den Angriff von chloridhaltigen Medien aus 21 bis 45% Mangan, 10 bis 30% Chrom, 1 bis 4% Nickel, 0,85 bis 3% Stickstoff, mehr als 0 bis 1% Kohlenstoff, 0 bis 2% Silizium, Rest Eisen und herstellungsbedingte Verunreinigungen, mit der Iloßhabe, daß die Legierungszusammensetzung den beiden folgenden Gleichungen genügt:

3) %Cr + 0,8(%I1n) - 11,8(%N - 0,1) - 1,23(%Ni) ? 28,5

%Cr + 1,

Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung besteht ein korrosionsbeständiger rostfreier und im wesentlichen porenfreier austenitischer Stahl mit guter Beständigkeit gegen Schwefelsäure und chloridhaltige Medien aus 21 bis 45% Mangan, 10 bis 30% Chrom, 1 bis 5% Molybdän, 0,85 bis 3% Stickstoff, mehr als 0 bis 1% Kohlenstoff, 0 bis 2% Silizium, Rest Eisen und herstellungsbedingte Verunreinigungen, mit der Maßgabe, daß die Legierungszusammensetzung den beiden folgenden Gleichungen genügt:

5) %Cr + %Mo + 0,8(%Mn) - 11,8(%N - 0,1) ? 28,5

30(%C + %N) + 0,5(%Mn)

%Mo

Nach noch einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind wenigstens zwei der Elemente Kupfer, Nickel und Molybdän in der erfindungsgemäßen Legierung vorgesehen. Eine derartige Le-

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gierung zeichnet sich durch gute Beständigkeit gegen das Auftreten von Korrosionsnarben beim Angriff chloridhaltiger Medien sowie durch eine gute Beständigkeit gegen den Angriff verdünnter Schwefelsäure aus. Ein derartiger erfindungsgemäßer Stahl enthält 21 bis 45% Mangan, 10 bis 30% Chrom, 0,85 bis 3% Stickstoff, mehr als 0 bis 1% Kohlenstoff, 0 bis 2% Silizium, wenigstens zwei der drei Elemente Kupfer, Nickel und Molybdän in einer Menge von 1 bis 3% Kupfer, 1 bis 4% Nickel und 1 bis 4% Molybdän, wobei der Gesamtanteil an Kupfer, Nickel und Molybdän maximal 5% beträgt, Rest Eisen und herstellungsbedingte Verunreinigungen, mit der Maßgabe, daß die Legierungszusammensetzung den beiden folgenden Gleichungen genügt:

7) %Cr + %Mo + 0,8(%Mn) - 11,8(%N - 0,1) - 1,23 (%Ni) - (28,5 ü %Cu) Z 0

8) 30(%C + %N) + 0,5(%Mn)
%Cr + %Mo + 1,5

Auch die letztgenannten vier bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung v/erden erfindungs gemäß dadurch erzeugt, daß eine Schmelze der Jeweiligen Zusammensetzung unter Ausbildung einer homogenen flüssigen Phase erschmolzen und die gebildete flüssige Phase ohne Verweilzeit im Temperaturbereich von 538 bis 871°C zur Erstarrung gebracht wird.

Der bevorzugte Kupfergehalt der kupferhaltigen erfindungsgemäßen Legierungen beträgt 1 bis 1,5%·Nickelhaltige Legierungen.nach der Erfindung enthalten bevorzugt einen Nickelgehalt von 1 bis 3%, während molybdänhaltige Legierungen nach der Erfindung bevorzugt einen Molybdängehalt von 1 bis 5% besitzen.

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Bevorzugte Stähle nach der Erfindung enthalten 21 bis 30% Mangan, 15 bis 27% Chrom, 1,05 his 1,5% Stickstoff, mehr als 0 bis 0,15% Kohlenstoff und 0 bis 1% Silizium. Die genannten Legierungen mit einem Kupfergehalt von 1 bis 1,5% sind warm verformbar und werden bevorzugterweise dadurch hergestellt, daß die erstarrte flüssige Phase in der Wärme bearbeitet und bei einer Temperatur von mehr als 871°C geglüht wird, wobei der warm verformten Legierung kein Verweilen im Temperaturbereich von 538 bis 871 C gestattet wird.

Die Stähle nach der Erfindung sind Chrom—Ilangan-Etickstoff-Stähle, die wenigstens eines der Elemente Kupfer, Nickel und Molybdän enthalten. Die erfindungsgemäßen Legierungen enthalten 15 bis 45% und vorzugsweise 21 bis 45% Mangan, 10 bis 30% Chrom, 0,85 Ms y/o Stickstoff, 0 bis 2% Silizium, mehr als 0 bis 1% Kohlenstoff und wenigstens 1 bis 3% Kupfer oder 1 bis 4% Nickel oder 1 bis 5% und vorzugsweise 1 bis 4% Molybdän, wobei der Gesamtanteil von Kupfer, Nickel und Molybdän maximal 5% beträgt, Rest Eisen und herstellungsbedingte Verunreinigungen. Dabei sind die erfindungsgemäßen Legierungen innerhalb der angegebenen Gehaltsgrenzen dadurch gekennzeichnet, daß sie, je nach dem ob eines oder mehrere der Elemente Kupfer, Nickel und Molybdän enthalten sind, den genannten Gleichungen a) und b) sowie 1) bis 8) genügen. Im Rahmen der Erfindung sind alle Prozentangaben als Angaben in Gewichtsprozent (Gew.-%) zu verstehen.

Die erfindungsgemäßen Legierungen müssen 10 bis 30% Chrom enthalten, da Chrom bei den erfindungsgemäßen Stählen die gleichen Aufgaben zu erfüllen hat, wie bei den bekannten Legierungen. Wenigstens 10% Chrom sind erforderlich, um dem Stahl seine ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit zu erteilen. Chrom besitzt außerdem einen Nebeneffekt im Hinblick auf die Festigkeit des

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Stahls und stellt ein hauptsächliches Element dar, um die Löslichkeit des Stickstoffs■im Stahl zu erhöhen. Eine obere Gehaltsgrenze für Chrom von 30% ist erforderlich, da Chrom ein Ferritbildner ist und zu große Mengen an Ferrit infolge höherer Chromgehalte gebildet würden, was die Eigenschaften des Stahles verringern würde. Ein bevorzugter Chromgehalt beträgt 15 "bis 27%, wobei dieser letztgenannte Chromgehalt dazu beiträgt, daß die erfindungsgemäßen Stähle leicht zu verarbeiten sind und dennoch über eine gute Korrosionsbeständigkeit und Festigkeit verfügen.

Der Mangangehalt der erfindungsgemäßen Legierungen beträgt bis 45% und vorzugsweise 21 bis 45%. Da Mangan ein Austenitbildner ist und die Löslichkeit des Stickstoffs im Stahl erhöht, sind in der Regel Mangangehalte von mehr als 21% erforderlich. Eine obere Gehaltsgrenze von 45% Mangan und vorzugsweise von 30% Mangan ist einerseits aus wirtschaftlichen Betrachtungen und andererseits deshalb vorgesehen, weil Mangan dazu neigt, die feuerfesten Ofenauskleidungen anzugreifen.

Stickstoff ist ein kräftiger Austenitbildner und muß in Mengen von 0,85 bis 3% in den erfindungsgemäßen Stählen vorliegen. Wenigstens 0,85% Stickstoff sind wegen der austenitbxldenden Wirkung des Stickstoffs erforderlich und außerdem deshalb, weil Stickstoff das primäre festigkeitgebende Element des Stahls darstellt. Erfindungsgemäß wurde gefunden, daß Stickstoff gehalte von mehr als 30% mit Poren oder Lunkern behaftete Blöcke hervorrufen, was unerwünscht ist. Der Stickstoffgehalt der erfindungsgemäßen Legierungen beträgt vorzugsweise 1,05

Kohlenstoff ist dem Fachmann als Austenitbildner und als dem Werkstoff Festigkeit gebendes Element bekannt und ist in den

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erfindungsgemäßen Legierungen in Mengen "bis zu 1% enthalten. Die Kohlenstoffkonzentration muß unterhalb eines Kohlenstoffgehalt es bleiben, der durch Bildung von Chromkarbid zur Entfernung beträchtlicher Chrommengen aus der festen Lösung führen würde. Außerdem muß der Kohlenstoffgehalt relativ niedrig gehalten werden, da Kohlenstoff das Lösungsverrnögen des Stahls für Stickstoff herabsetzt, indem er Gitterzwischenstellen beansprucht, die üblicherweise von Stickstoff eingenommen werden. Im Hinblick auf die unerwünschte Bildung von Chromkarbid sei noch bemerkt, daß zum Lösen derartiger Karbide höhere Glühtemperaturen erforderlich sind. Demzufolge werden bei den erfindungsgemäßen Stählen Kohlenstoffgehalte von weniger als 0,15% bevorzugt.

In den erfindungsgemäßen Legierungen können Silizium-Gehalte bis zu 2% hingenommen werden, wobei jedoch der Siliziungehalt vorzugsweise auf unter 1% gehalten wird. Höhere Siliziuminengeri neigen zur Entfernung von Mangan durch Ausbildung von Mangansilikaten und neigen außerdem zur Ausbildung von Einschlüssen im Stahl.

Liegt Kupfer in den erfindungsgemäßen Stählen vor, so muß der Kupfergehalt 1 bis3% betragen. Wenngleich Kupfer als Legierungselement bekannt ist, welches die Beständigkeit gegenüber Schwefelsäure erhöht, ist es in der Vergangenheit in nickel haltigen Legierungen und in großen Mengen zur Anwendung gekommen. Der Kupfergehalt von im Stand der Technik bekannten säurebeständigen Legierungen hat sich ungünstig auf andere Eigenschaften des Werkstoffes ausgewirkt. Erfindungsgemäß werden relativ geringe Kupfermengen angewandt, um die gegen Schwefelsäure beständigen Legierungen zu erzeugen, wobei die erfindungsgemäßen Legierungen im wesentlichen über die gleichen mechanischen Eigenschaften verfügen als diejenigen, die kupferfrei

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oder Kupfer nur in kleinsten Mengen enthalten. So hat sich herausgestellt, d&ß erfindungsgemäße Legierungen mit einem Kupfergehalt von maximal 1,5% v/arm verformbar sind, so daß sie gewalzt, geschmiedet oder auf andere Weise gestaltet werden können, um ihre Eigenschaften an spezielle Verwendungszecke anzupassen, was ohne eine Warmverformung, d.h. im Gußzustand nicht erzielbar wäre.

Ist Nickel in den erfindungsgemäßen Legierungen vorhanden, so muß der Nickelgehalt 1 bis 4% betragen. Obgleich Nickel seit langer Zeit als Bestandteil rostfreier Stähle bekannt ist, ist es in wesentlich größeren Mengen und nicht in stickstoffhaltigen Legierungen zu Anwendung gelangt. Sind Nickelgehalte von ir.ehr als 4% in diesen Legierungen vorhanden, so bildet sich während der Erstarrung gasförmiger Stickstoff, was zur Erzeugung von mit Poren oder Lunkern behafteten Gußblöcken führt, die nicht mehr für den angestrebten Zweck zu gebrauchen sind.

Erfindungsgemäß hat sich jedoch herausgestellt, daß Legierungen mit Niekelgehalten von 1 bis 4% eine merkliche Steigerung ihrer Beständigkeit gegen Lochfraß in chloridhaltigen Medien aufweisen und nicht zur Erzeugung von mit Poren behafteten Blöcken führen. Liegt in den erfindungsgemäßen Legierungen von den Elementen Kupfer, Nickel und Molybdän letzteres alleine vor, so beträgt der Molybdängehalt 1 bis 5%. In diesem Zusammenhang sei bemerkt, daß Gehalte an Kupfer, Nickel und Molybdän,die unterhalb der erfindungsgemäß gegebenen Grenzen liegen, als Verunreinigungen angesehen werden, so daß beispielsweise eine Legierung mit 1 bis 3% Kupfer und einen Nickelgehalt von 0,24% als durch Nickel verunreinigt angesehen wird. Wenngleich Molybdän als Legierungselement bekannt ist, wird Molybdän erfindungsgemäß verwendet, um die erforderlichen Chrom- und Manganmengen zu verringern. Außerdem dient Molybdän bei den erfindungsgemäßen

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- ίο -

Legierungen dazu, die Löslichkeit des Stickstoff« zu erhöhen und um insbesondere die Anfälligkeit der gewonnenen Legierungen gegen den Angriff von verdünnter Schwefelsäure und germ rl en Lochfraßbefall unter der Einwirkung von Chloriden zu verringern. Die molybdänhaltigen Legierungen nach der Erfindung sind ebenso fest oder sorgar fester als· die zuvor erwähnten Chrom-Mangan-Stickstoff-Legierungen.

Liegen in den erfindungsgemäßen Legierungen wenigstens zwei der'Legierungseieraente Kupfer, Nickel und Molybdän nebeneinander vor, so muß der Gesamtgehalt dieser Legierungseiemente 2 bis 5% betragen. Dabei müssen wenigstens zwei der genannten Elemente, ' Kupfer, Nickel, Molybdän in der Legierung vorliegen, wobei Kupfer in einer Menge von 1 bis 3%» Nickel in einer Menge von 1 bis 4-% und Molybdän in einer Menge von 1 bis 4% vorliegt. Dadurch, daß auf erfindungsgemäße V/eise wenigstens zwei der genannten drei Elemente in der Legierung vorliegen, entsteht eine Legierung, die sowohl gegen den Lochfraß durch Chloride als auch gegen verdünnte Schwefelsäure beständig ist. Außerdem wurde gefunden, daß durch gleichzeitiges Vorliegen von wenigstens zwei der Legierungselemente Kupfer, Nickel und Molybdän größere Mengen der Legierungseiemente zugesetzt werden können, ohne daß der Stahl zur Ausbildung von mit Poren behafteten Blöcken neigt und ohne daß die Ausbildung weiterer Phasen veranlaßt wird. In der Vergangenheit ist die Anwendung eines oder mehrerer der Elemente Kupfer, Nickel oder Molybdän erfolgt, um die eine oder andere Eigenschaft des rostfreien Chrom-Mangan-Stickstoff-Stahls zu verbessern, wobei jedoch die Steigerung der einen Eigenschaft von der negativen Beeinflussung einer anderen Eigenschaft des Werkstoffes begleitet wurde. So führt beispielsweise der Zusatz Kupfer zu einem rostfreien Stahl zu einer Verbesserung der Korrosionsbeständigkeit gegenüber verdünnter Schwefelsäure, aber durch die Anwesenheit von Kupfer wird das Lösungsvermögen

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der Legierung für Stickstoff vermindert, wodurch porenbehaftete Blöcke abgegossen wurden, wenn nicht andere Veränderungen der Verkstoffzusammensetzung vorgenommen wurden. Dementsprechend war in der Vergangenheit die »jte ί gerung der Korrosionsbeständigkeit gegenüber Schwefel:'.Tmpe von dein Verzicht auf eine andere vorteilhafte Werkstoff ei κ;<·η .schaft begleitet. In gleicher Weise verhält es sich mit Molybdän. Wird Molybdän bekannten Legierungen zugesetzt, so wird die löslichkeit von Stickstoff erhöht, mit der Wirkung, daß πj η ausgesprochen austenitischer Stahl erzeugt werden konnte. Dir Anwesenheit von Molybdän forderte jedoch die Ausbildung einer weiteren Phase, d.h. einer Ferrit-Phase, so daß weil «το Abwandlungen der Legierungszusammensetzung erforderlich waren, um die Ausbildung einer zweiphasigen Legierung zu vermeiden, wenn ein einphasiger austenitischer Stahl angestrebt war. Die Anwesenheit von Nickel in derartigen Legierungen forderte die Beständigkeit der Legierung gegen Lochfraß mit,er der Wirkung von Chloriden. Jedoch führte das Vorliegen von Nickel zu einer Verringerung der Löslichkeit des Stickstoff:;, s_O daß nur begrenzte Stickstof fmengen verwendbar waren oder weitere Abwandlungen der Legierungszusammensetzung erfolgen mußten, um die Legierung an höhere Nickelgehalte anzupassen.

Erfindungsgemäß wird nun durch d i ο Verwendung von Nickel in Kombination mit Kupfer und Molybdän der Nickelsusatz zu der Legierungszusammensetzung gestal.Let und ein negativer Einfluß des Nickelgehaltes verhindert. Dnbei ist es je nach den angestrebten Eigenschaften erforderlich, die Mengen an Kupfer, Nickel und Molybdän in ausgewogenen Verhältnissen anzuwenden, um Legierungen zu erzielen, die befriedigend beständig gegen den Lochfraß unter der Einwirkunκ von Chloriden und gegen verdünnte Schwefelsäure sind und dennoch einphasige austenitische

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- 1? BAD ORIGINAL.

Stähle darstellen, die als porenfreie Blöcke abgegossen werden können.

Unter den herstellungsbedingten Verunreinigungen sind im Rahmen der Erfindung im wesentlichen Phosphor, Schwefel, Wolfram und Kobalt zu verstehen. Bei denjenigen erfindungsgemäßen Legierungen, die als bewußt zu legiertes Legierungselement von den in Rede stehenden Elementen Kupfer, Nickel und Molybdän lediglich Kupfer enthalten, sind Molybdän- und Nickelgehalte gleichfalls als Verunreinigungen anzusehen. Entsprechendes gilt für die weiteren erfindungsgemäßen Legierungen, die planmäßig ein anderes oder mehrere der Elemente Kupfer, Nickel und Molybdän ■ enthalten. Auch bei solchen Legierungen sind Gehalte, die außerhalb der erfindungsgemäßen Grenzen für Kupfer, Nickel und Molybdän liegen, als Verunreinigungen anzusprechen.

Da es sich bei den rostfreien Stählen nach der Erfindung um solche handelt, die im wesentlichen einen einphasigen austenitischen Werkstoff darstellen, sollten Wärmebehandlungen, die zur Ausbildung oder Abscheidung weiterer Phasen führen, vermieden werden. Obgleich die erfindungsgemäßen Legierungen nicht besonders anfällig im Hinblick auf das Abscheiden weiterer Phasen sind, sollte bei ihrer Herstellung eine längere Verweilzeit im Temperaturbereich von 538 bis 8?1°C vermieden werden. Längere Verweilζeiten.sind durch Ofenabkühlung gekennzeichnet. Bei' gewöhnlicher Dicke ist eine Abkühlung an Luft oder ein Abschrecken hinreichend, um die Legierungen rasch genug durch den Temperaturbereich von 538 bis 871°C zu führen, und die Abscheidung von unerwünschten Phasen, wie der Sigma-Phase zu verhindern.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung anhand der Zeichnung. In dieser zeigen:

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Pig. 1 ein Diagramm des 1 ^-Stickstoff-Abschnitts des quaternären Eisen-Chrom-Mangan-Stickstoff-Schaubildes einer Legierung, die Λ% Kupfer enthält,

Pig. 2 zwei Diagramme des I^-Stickstoff-Abschnittes des quaternär en Eisen-Chrom-Mangan-Stickstoff-Phasenschaubildes, wobei ein Diagramm denjenigen Abschnitt darstellt, in welchem die Legierung lediglich als Verunreinigungen anzusehende Mengen an Fickel enthält, wohingegen das andere Diagramm denjenigen Abschnitt darstellt, in welchem 4-% Nickel enthalten sind,

Pig. 3 zwei Diagramme des I^-Stickstoff-Schaubildes des quaternären Eisen-Chrom-Mangan-Stickstoff-Schaubildes, wobei ein Diagramm denjenigen Abschnitt darstellt, in welchem die Legierung lediglich als Verunreinigungen anzusprechende Mengen an Molybdän enthält \\rohingegen das andere Diagramm denjenigen* Abschnitt darstellt, in welchem 3% Molybdän enthalten sind und

Fig. 4- ein Diagramm des 1%-Stickstoff-Abschnittes des Eisen-Chrom-Mangan-Schaubildes.

Im folgenden seien unter Bezug auf Pig. 1 die kupferhaltigen Legierungen nach der Erfindung erörtert. Bei ihnen handelt es sich um Chrom-Mangan-Kupfer-Stickstoff-Legierungen, die porenfrei sind, ein austenitisch.es Gefüge besitzen und äußerst beständig gegen den Angriff von Schwefelsäure sind. Diese Legierungen enthalten 15 "bis 4-5% Mangan, 10 bis J>0% Chrom, bis 3% Kupfer, 0,85 "bis 3% Stickstoff,.0 bis 2% Silizium, mehr als 0 bis 1% Kohlenstoff, Rest Eisen und herstellungsbe-

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dingte Verunreinigungen, wobei die Legierung außerdem noch den beiden folgenden Gleichungen genügen muß:

+ %N) + 0,5

2) %Cr + 0,8(%Mn) - 11,88(%N - 0,1) - (28,5 + %Cu) ^ 0

Kupfer übt keinen signifikanten Einfluß auf das austenitische Gefüge aus und erscheint demzufolge nicht als Faktor in der vorstehenden Gleichung 1), welche die Linie 1-A in Fig. 1 definiert. Der Flächenbereich oberhalb der Linie 1-rA gibt im wesentlichen Zusammensetzungen wieder, bei denen eine zweiphasige Legierung aus Austenit und Ferrit existent ist. Wie bereits erwähnt, ist dieses Zweiphasen-System unerwünscht, da es weder über die guten mechanischen noch über die gilt en chemischen Eigenschaften einer einphasigen austexiti sehen Legierung verfügt. Der Flächenbereich unterhalb der Linie 1-A ist einer einphasigen austenitischen Legierung zugeordnet.

Die Gleichung 2) definiert die Linie 2-B. Der Flächenbereich unterhalb der Linie 2-B gibt Zusammensetzungen wieder, bei denen Stickstoff während der Erstarrung aus der Lösung austritt und zu porenbehafteten Blöcken führt. Die Fläche oberhalb der Linie 2-B gibt den Bereich wieder, in welchem Stickstoff während der Erstarrung in Lösung verbleibt und porenfreie Gußblöcke gewonnen werden.

Die Fläche A-C-B stellt somit diejenige Fläche dar, in welcher sich die in Rede stehenden erfindungsgemaßen Legierungen befinden, wenn dieser spezielle Schnitt durch das quaternäre Phasenschaubild betrachtet wird. Die Kurvenzüge oder Linien 1-A und 2-B geben am besten die Heßergebnisse wieder, die an-

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hand der Untersuchung von 26 Chargen ermittelt wurden, wobei eine sipr. Lfikantc Anzahl von Chargen im Bereich der porenbehafteten Blöcke, im Bereich der zweiphasigen Austenitzone und im Bereich der einphasigen porenfreien Austenitzone lagen.

Zur Erläuterung.der mit Hilfe der Erfindung erzielbaren Vorteile wurden vier Legierungen hergestellt, deren Zusammensetzungen in der folgenden Tafel Λ zusammengestellt sind.

	Tafel	(Gew.-%)	1	Kummer der	1	2	Legierung	JL·
Element			30,40	30,00	3	30,00
		20,45	20,25	30,10	20,34
Mn		0,20	0,96	20,38	2,98
Cr		1,00	1,08	2,00	1,04
Cu		0,48	0,52	1,09	0,51
N		0,092	0,062	0,50	0,063
Si		Rest	Rest	0,062	Rest
G	Verunreinigungen		Rest
Fe und

Die Legierung 1 stellt keine der in Rede stehenden "bevorzugten Ausführungsformen der Legierung nach der Erfindung dar, da ihr Kupfergehalt wesentlich unterhalb von 1% liegt und nur als Verunreinigung anzusprechen ist. Alle weiteren Legierungen liegen innerhalb des Rahmens der Erfindung und enthalten abgerundet 1%, 2% und 3% Kupfer.

Alle Chargen wurden in einem Luftinduktionsofen erschmolzen und zu Blöcken vergossen, ohne daß eine Block-Porosität auftrat. Mikroskopische Untersuchungen von Proben aus einem jeden Block zeigten, daß alle Proben ein austenitisches Gefüge besaßen. Die

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Legierungen 3 und 4 zeigten eine leichte Kupfer-Segregation in den interdendritischen Bereichen. Beim Walzen zeigten die Legierungen 3 und 4 eine Rißbildung in der V/eise der Warmbrüchigkeit.

Die aus den Legierungen 1 und 2 hergestellten Blöcke wurden in der Wärme gewalzt, bei 1066⁰C 60 Minuten je 25,4 mm Querschnitt geglüht, dann in der Kälte auf eine 50%ige Dickenreduktion gewalzt und bei 1066 C einer Schlußglühung mit 60 Mm:,ten ,je 25,4 r Dicke unterzogen. Das geglühte Material wurde niemals in Ofen abgekühlt, um sie langsam durch den Temperaturbereich von 538 bis 871⁰C hindurchzubringen und als Ergebnis zeigte sich, daß · die fertig gewalzten und geglühten Materialien ein austenitir-ohc Gefüge besaßen. Das streifenförmige Material wurde mit Hilfe bekannter Arbeitsweisen gereinigt und eine Anzahl von Proben wurde aus jedem gewalzten Band entnommen, van die mechanischen Eigenschaften zu bestimmen. Die mechanischen Eigenschaften der Legierungen 1 und 2 sind in der folgenden Tafel 2 zusammengestellt :

Tafel 2

Ergebnisse des Zugversuchs an geglühten Proben 0,2%-Streckgrenze (Kg/cm )

in Längsrichtung

in Querrichtung

Zugfestigkeit (Kg/cm²) in Längsrichtung in Querrichtung

Dehnung {%)

in Längsrichtung in Querrichtung

_BAD

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Legierung 1 Legierung 2

6854-6973 7613-7655 6903-7065 7831-7845

IO27O-IO29I 10741-10748 10383-10488 10966-11058

50-52
45-50

44-46 44,5-46

2U7318

Tafel 2 (Forts.)

Ergebnisse des Zugversuchs Härte (Rockwell) Legierung 1
28

Legierung 2 3T

nach Kaltraluktion des geglühten Bandmaterials

10% Reduktion

0,2%-Streckgrenze (Kg/cm~) in Längsrichtung in Querrichtung

Zugfestigkeit (Kg/cm ) in Längsrichtung in Querrichtung

Dehnung (%)

in Längsrichtung in Querrichtung

Barte (Rockwell) 25% Reduktion

0,2%-Streckgrenze (Kg/cm²) in Längsrichtung in Querrichtung

Zugfestigkeit (Kg/cm²) in Längsrichtung · in Querrichtung

11121-11388	8569-8921 -
10643-10671	8407-8428
13117-13209	II5OI-II5C8
12984-13441	11458-11465
28-30	36-38
27,5-30	37,5-38

36,5

14193-14369
13567-13694

15381-15423
15634-15761

134-90-13539 12885-12921

15177-15255 15142-15381

5 0 9 8 16/0797 - 18 _

Tafel 2

(Ports.)

Legierung; 1 Lc pie run?"

18-19,5
13-15,5

18 16

45,5

I8O3I-I8545 17856-18031 -17343..-17596 15789-15894

19359-19951 19444-19473 20288-20358 18467-18601

Ergebnisse des Zugversuchs Dehnung (%)

in Längsrichtung· in Querrichtung

Härte (Rockwell) 50% Reduktion

0,2%-Streckgrenze (Kg/cm²) in Längsrichtung in Querrichtung

Zugfestigkeit (Kg/cm ) in Längsrichtung in Querrichtung

Dehnung (%)

in Längsrichtung in Querrichtung

E arte (Rockwel1) Kaitverfestigungsexponent

Aus den in Tafel 2 zusammengestellten Versuchsergebnissen geht hervor, daß erfindungsgemäße Legierungen mit einem Kupfergehalt von 1% verformt werden können. Es zeigt sich auch, daß die Anwesenheit von Kupfer in den Legierungen keinen signifikanten Einfluß auf die mechanischen Eigenschaften der verformten Legierung besitzt.

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7-7,5	. 3-4
8,0	7,5-8,0
49,8	49,5
0,36	0,36

Proben der Legierungen 1 und 2 wurden einem genormten Korrosionstest unterworfen, um ihre Beständigkeit gegen Schw.ef el säure zu "bestimmen. Die Beständigkeit einer Legierung gegen Schwefelsäure wird dadurch bestimmt, daß eine Probe der Legierung in Schwefelsäure gebracht wird und sowohl die Daten der anodischen Polarisation als auch die Daten der kathodischen Polarisation beobachtet werden und deren Schnittpunkt auf dem gleichen Schaubild von Spannung gegen Strom bestimmt wird. Es ist bekannt, daß zwischen den Schnittpunkten dieser Kurvenzüge und der Beständigkeit der Probe, gegen Korrosion d\irch Schwefelsäure eine Beziehung besteht. Ein Schnittpunkt dieser Kurvenzüge bei niedrigeren Stromstärken bezeichnet eine bessere Beständigkeit gegen Schwefelsäure.

Die mit dem vorstehend genannten Test an den Legierungen 1 und 2 ermittelten Versuchsergebnisse sind in der folgenden Tafel 3 zusammengestellt. Die Beständigkeit gegen Korrosion durch Schwefelsäure wurde mit Hilfe von drei verschieden konzentrierten Schwefelsäuren bestimmt, wobei eine 1,0-normale, eine 5iO-normale und eine 10-normale Schwefelsäure verwendet wurden.

Tafel 3

Legierung 1 Legierung Anodisch-kathodische Polarisation

Ί,Ο-n HpSO_a; Schnittpunkt

bei (milliamp/cm ) 5,0 0,012

5,0-n H₀SO,,; Schnittpunkt

bei (milliamp/cm ) 9,0 0,012

10,0-n HpSO,; Schnittpunkt

bei (milliamp/cm ) - 1,50

509816/0797 - 20 -

Tafel 3 zeigt, daß eine erfindungsgemäße Legierung mit einer minimalen Kupferkonzentration von 1% eine signifikant größere Beständigkeit gegen Schwefelsäure "besitzt als die im Stand der Technik bekannten Legierungen, die lediglich als Verunreinigungen anzusprechende Kupfermengen enthalten. Der zwei Kommastellen umfassende Größenunterschied im Hinblick auf die Schnittpunkte zeigt einen sehr signifikanten Unterschied hinsichtlich der Anfälligkeit gegen Korrosion durch Schwefelsäure. Der Schnittpunkt der Legierung 1 wurde nicht mit Hilfe der 10-n Schwefelsäurelösung gemessen, da der Strom, bei welchem der Schnittpunkt aufgetreten wäre, zu groß gewesen wäre, um aussagekräftig zu sein. Die Proben wurden sodann Untersuchungen im Hinblick auf ihre Anfälligkeit gegenüber den Lochfraß durch Chloriden unterworfen, wobei sich herausstellte, daß beide Legierungen 1 und 2 eine große Beständigkeit gegen Chloride besaßen und sich in dieser Hinsicht gleichartig verhielten. Es zeigte sich, daß die Legierungen 3 und 4 beständiger gegen den Angriff von Schwefelsäure oder gegen den Angriff durch Chloride sind, als die Legierung 2.

Die folgende Erörterung betrifft die nickelhaltigen Legierungen nach der Erfindung. Bei ihnen handelt es sich um Chrom-Mangan-Stickstoff-Stähle, die eine geringe aber kritische Menge an Nickel enthalten. Diese bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Stähle ist im wesentlichen porenfrei, hat ein austenitisches Gefüge und zeigt große Beständigkeit gegen den Angriff von chloridhaltigen Medien. Die in Rede stehenden erfindungs gemäß en Legierungen enthalten 21 bis 4-5% Mangan, 10 bis 30% Chrom, 1 bis 4% Nickel, 0,85 bis 3% Stickstoff, bis zu 2% Silizium, bis zu 1% Kohlenstoff, Rest Eisen und herstellungsbedingte Verunreinigungen. Außerdem müssen die in Rede stehenden erfindungsgemäßen Legierungen innerhalb der obengenannten Gehaltsgrenzen den folgenden beiden Gleichungen

genügen:

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BAD ORIGINAL

3) %Cr + 0,8(%Mn) - 11,8(%N - 0,1) - 1,23(A) 5 28,5

'+) 30(%C + W +

%Cr + 1,

Zum besseren Verständnis dieser nickelhaltigen Legierungen nach der Erfindung sei auf Fig. 2 verwiesen. Wie den vorstehenden Gleichungen 3) und 4·)" zu entnehmen, besitzt Nickel einen signifikanten Einfluß sowohl auf das austenitische Gefüge der Legierung als auch auf die Fähigkeit der Legierung, Stickstoff sowohl in der flüssigen Phase als auch in der daraus gewonnenen festen Phase in Lösung zu halten. Innerhalb der erfindungsgemäßen Grenzen kann Nickel dazu verwendet werden, Mangan, Kohlenstoff und Stickstoff in Gleichung 4) zu ersetzen. Nickelzusätze erfordern jedoch weitere Zusätze an Chrom und Mangan in Gleichung 3)· In Fig. 4- bezeichnet der Flächenbereich oberhalb des Kurvenzuges 1-A und V-A¹ im allgemeinen solche Zusammensetzungen^ bei denen eine zweiphasige Legierung aus Austenit und Ferrit existent ist und diese Kurvenzüge sind durch die Gleichung 3) definiert. Wie zuvor erwähnt, ist dieses Zweiphasensystem unerwünscht, da es nicht über die guten mechanischen oder guten chemischen Eigenschaften einer einphasigen austenitischen Legierung verfügt. Der Flächenbereich unterhalb den Kurvenzügen 1-A und 1'-A¹ ist einphasigen austenitischen Legierungen zugeordnet. Die Gleichung 4) definiert die Kurvenzüge 2-B und 2'-B¹. Der Flächenbereich unter diesen Kurvenzügen gibt Zusammensetzungen wieder, bei denen Stickstoff während der Erstarrung aus der Lösung austritt und zu porenbehafteten Gußblöcken führt. Die Flächenbereiche oberhalb der Kurvenzüge 2-B und 2'-B' bezeichnen denjenigen Bereich, in welchem Stickstoff während der Erstarrung in Lösung verbleibt, was zur Folge hat, daß porenfreie Gußblöcke erzeugt werden können.

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Die Flächen A'-C'-B¹ und A-C-B in Fig. 2 stellen demzufolge diejenigen Bereiche dar, in welchen die in Rede stehenden Legierungen der Erfindung und des Standes der Technik liegen, sofern dieser spezielle Schnitt durch das quaternäre Phasenschaubild betrachtet wird. Dabei fallen die Legierungen nach der Erfindung in den Bereich der Fläche A'-C'-B¹. Es sei darauf hingewiesen, daß eine porenfreie einphasige Legierung bei leichten Änderungen des Chrom- und Mangangehaltes gemäß der Erfindung erzielt werden kann.

Zur Erläuterung der mit Hilfe der erörterten Ausführungeform der Erfindung erzielbaren Vorteile wurden fünf Legierungen hergestellt, deren Zusammensetzungen in der folgenden Tafel 4 zusammengestellt sind.

	Legierung	Tafel	4	Legierung 8	Legierung 9
Elemente	30,40		Gew.-%	29,88	29,80
	20,45	5 Legierung	6 Legierung 7	20,20	20,52
Mn	1,00	29,70	29,99	1,15	1,02
Cr	0,26	20,11	20,34	3,15	4,19
N	0,20	1,09	1,10	0,17	0,16
Ni	0,48	0,85	2,00	0,41	0,44
Cu	0,092	0,17	0,16	0,064	0,065
Si	0,033	0,50	0,50	0,010	0,012
C	0,009	0,065	0,064	0,009	0,010
Mo	0,014	c ,015	0,015	0,007	0,008
S	0,011	0,010
P	0,008	0,006

Die in Tafel 4 zusammengestellten Legierungen stimmen untereinander im wesentlichen mit Ausnahme des Nickelgehaltes überein. So be-

509816/0797 - 23 -

BAD ORIGINAL

sitzen alle Legierungen einen abgerundeten Gehalt von 30% Mangan, 20% Chrom, und 1% Stickstoff mit unterschiedlichen .Gehalten an Nickel in der Größenordnung von 1%, 2%, 3% und 4%.

Die in Tafel 4 zusammengestellten Legierungen wurden alle auf gleiche Weise hergestellt. Alle Legierungen wurden aus geschmolzenen Stoffen in einem Luftinduktionsofen hergestellt und wurden mit Hilfe handelsüblicher Ferrolegierungen und reiner Elemente hergestellt. Die Chargen wurden bei etwa 14-54-⁰C in 18 Kg-Gußeisen-Formen gegossen. Nach der Erstarrung wurden die Blöcke auf ihre Porosität untersucht, wobei lediglich bei der Legierung Nr. 9 eine Porosität gefunden wurde, die zu stark war, um die betreffende Legierung auszuwalzen. Die Warmverformung der Legierungen 5 bis 8 bestand im Abschleifen zwecks Entfernung der vom Gießen herrührenden Unvollkonunenheiten, worauf die Blöcke für eine ausreichende Zeitdauer auf 1232⁰C erhitzt wurden. Sodann erfolgte eine Warmwalzung auf die angestrebte Breite und Dicke. Alle Blöcke aus den Legierungnn 5 bis 8 wurden ohne das Auftreten von Schaden gewalzt. Die warmgewalzten Werkstücke wurden bei 1066°C mit einer Glühdauer von 120 Minuten je 25,4 mm Materialdicke geglüht, anschließend gestrahlt und in einer Mischung aus 15%iger Salpetersäure und 3/ä.ger Flußsäure gebeizt. Dann folgte eine 50%ige Kaltwalzung zwecks weiterer Homogenisierung des Gefüges und eine Abschlußglühung bei 1066⁰C unter denselben Bedingungen, wie zuvor erwähnt, worauf sich ein erneuter Beizvorgang anschloß. Bei verschiedenen Stufen des Bearbeitungsvorganges wurden Proben entnommen, um die mechanischen Eigenschaften der Metalle zu bestimmen. Diese Eigenschaften sind in der folgenden Tafel 5 zusammengestellt. Die Festigkeitswerte wurden nach einer siebenminütigen Glühung bei 1066⁰C bestimmt, da diese Behandlung den Zustand minimaler Festigkeit und maxiamler Duktilität bei allen Legierungen herbeiführt, so daß wirkliche

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Vergleichsdaten erzielt wurden. Es sei erwähnt, daß der Zusatz von Λ°/Ό Nickel die Festigkeit einer Legierung, wie der Legierung Nr. 5 steigerte, daß jedoch weitere Nickelzusätzc von bis zu 3% keinen signifikanten Einschluß auf die Festigkeit haben.

Tafel 5

Ergebnisse des Zugversuchs	6854	Nr. der	Leriorun^	JL
an geglühten Proben	6974	6	JL.
Oj2%-Strecke:renze (Υ.κ/cn ')	6903			7114
in Längsrichtung	7065	7297	7290
		7433	7423	7290
in Querrichtung	10270	7508	7395	7451
	10291	7522	7437
ρ Zugfestigkeit (Knr/cm")	10383			10474
in Längsrichtung	10488	10509	10502
		10573	10678	10791
in Querrichtung	50-52	10791	10819	10819
		10798	10833
Dehnung (%)	45-50			50,0
in Längsrichtung		46,5-	46,5-
	47,0	50,0	45,5-
in Querrichtung	45,5	46,0	47,0
	46,5	47,0

Härte (Rockwell C)

29

28-29

28,5

Die in Rede stehenden nickelhaltigen Legierungen nach der Erfindung sind besi-ändig gegen Lochfraß in chloridhaltigen Medien. Die Beständigkeit gegen diesen Lochfraßangriff wurde mit Hilfe eines

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2447311

sogerjonntenCrevice-Korrosionstest gemessen, bei welchem genormte Proben der verschiedenen Legierungen 72 Stunden lang in eine Eisen^IIl-Chloridlösung eingetaucht wurden. Der Lochfraßangriff wurde mit Hilfe den mittleren Gewichtsverlustes einer Anzahl von Proben einer jeden Legierung bestimmt. Die Beständigkeit der in Rede stehenden erfindungsgemäßen Legierungen, denen an Elementen aus der Gruppe Kupfer, Nickel und Molybdän lediglich Nickel zugesetzt ist, gegen die Bildung von Lochfraß unter dem Angriff von Chloriden, ist in der folgenden Tafel 6 zusammengestellt.

Tafel 6

Legierung ^ Legierung 6 Legierung 7 Legierung

Nickel-Gehalt (%) 0,26- 0,85 2,00 3,15 mittlerer Gewichts-

verlust (Gramm) ^^{101 0}^^{15 0}^? ⁰^

Die potentiokinetische Arbeitsweise ist ein weiteres Verfahren zur Bestimmung der Beständigkeit einer Legierung gegen den Lochfraßangriff durch chloridhaltige Lösungen. Bei diesem "Verfahren wird eine Legierungsprobe in Berührung mit einer geeigneten Chloridlösung gebracht und wird der Probe ein elektrisches Potential bei steigenden Spannungen bis zu einem Durchschlagspunkt auferlegt, bei welchem ein Stromstoß durch die Lösung hindurchgeht. Höhere Durchschlagspotentiale zeigen eine größere Beständigkeit gegen den Lochfraß durch Chloride an. Ein signifikanter Aspekt der potentiokinetischen Arbeitsweise besteht darin, daß die Fähigkeit einer Legierung zur Selbstpassivierung dadurch gefunden werden kann, daß das Potential umgekehrt wird, um festzustellen, v/o ein hoher Widerstand nach dem Durchschlag erzielt werden kann. Legierungen mit einer Tendenz zur Selbstpassivierung zeigen einen Abfall des Stroms bei einer Spannung in der Nähe des

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Durchschlagspotentials. Die Legierungen 6, 7 und 8 zeigten bei den potentiokinetischen Untersuchungen eine bessere Beständip;-keit gegen den Chloridangriff als die Legierung 5· Von gleicher Signifikanz ist auch, daß die Legierungen 6, 7 und 8 alle bessere Selbstpassivierungseigenschaften aufwiesen wenn das auf die probeneinwirkende Potential verringert wurde, als dieses bei der Legierung 5 der Fall war.

Bei den im folgenden erörterten erfindungsgemäßen Legierungen mit einem Gehalt an Molybdän handelt es sich um im wesentlichen porenfreie austenitische Chrom-Man pan-Ho lybdän-Sti. ckstoff-Stöhle, die sich durch eine hohe Beständigkeit gegen Schwefelsäure und chloridhaltige Medien auszeichnen. Diese erfindungsgenäßen Legierungen enthalten 21 bis 4^% Mangan, 10 bis 30% Chrom, 1 bis 5% Molybdän, 0,85 bis 3% Stickstoff, bis zu 2% Silizium, bis zu Λ% Kohlenstoff, Rest Eisen und herstellungsbedingte Verunreinigungen. Außerdem müssen die in Rede stehenden Stähle innerhalb ihrer vorstehend genannten Gehaltsgrenzen den beiden folgenden Gleichungen genügen:

5) %Cr + %Mo + 0,8(%Mn) - 11,8(%N - 0,1) * 28,5 ⁶)

%Mo

Zur Erläuterung dieser molybdänhaltigen Legierungen nach der Erfindung sei auf Fig. 3 verwiesen. Wie aus den vorstehenden Gleichungen 5) und 6) ersichtlich, besitzt Molybdän einen signifikanten Einfluß sowohl auf das austenitische Gefüge der Legierung als auf die Fähigkeit der Legierung, Stickstoff sowohl in der flüssigen als auch in der daraus gebildeten festen Phase in Lösung zu halten. Innerhalb der vorstehend angegebenen Gohaltsgrenzen dient Molybdän zum Ersatz von Chrom, wobei die gemeinsame

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MoLybdän-Chrom-Zusammensetzung der Legierung' "bestimmt, wo im Vergleich mit einem einphasigen austenitischen Gefüge ein zweiphasiges Austenit-Ferrit-Legierungsgefüge "beginnt. Außerdem wird dadurch bestimmt, wo Stickstoffabscheidungen aus der Lösung auftreten, welche zu porenbehafteten Gußblöcken führen. In Fig. gibt der Flächenbereich oberhalb des Kurvenzuges Ί-Α und 1'-A¹ allgemein Zusammensetzungen wieder, bei denen eine zweiphasige Legierung aus Austenit und Ferrit existent ist. Wie bereits erwähnt, ist dieses Zweiphasensystem unerwünscht, da es weder über die guten mechanischen noch über die guten chemischen Eigenschaften einer einphasigen austenitischen Legierung verfügt. Der Flächenbereich unterhalb der Kurvenzüge 1-A und V-A' bezeichnet den Bereich einphasiger austenitischer Legierungen.

Gleichung 6) definiert die Kurvenzüge 2-B und. 2'-B¹. Der Flächenbereich unter diesen"Kurvenzügen gibt Zusammensetzungen wieder, bei denen Stickstoff während der Erstarrung aus der Lösung austritt, was zu porenbehafteten Gußblöcken führt. Die Flächenbereiche oberhalb der Kurvenzüge 2-B und 2'-B' geben diejenigen Bereiche wieder, in denen Stickstoff während er Erstarrung in Lösung verbleibt, mit der Wirkung, daß porenfreie Gußblöcke erzielt werden..

Die Flächen A-G-B und A'-C-B' stellen demzufolge diejenigen Bereichedar, in welchen die erfindungsgemäßen und die im Stand der Technik bekannten Legierungen liegen, so weit dieser spezielle Schnitt durch das quaternäre Phasenschaubild betrachtet wird. Die Legierungen nach der Erfindung liegen im Bereich A-C-B. Es sei bemerkt, daß eine porenfreie einphasige Legierung mit im wesentlichen weniger Chrom und mit im wesentlichen weniger Mangnn in Ubereinstimnung mit der Erfindung erziel-bar ist.

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Zur Erläuterung der mit Hilfe der molybdänhaltigen Legierungen nach der Erfindung erzielbaren Vorteile wurden vier Legierungen hergestellt, deren Zusammensetzungen in der folgenden Tafel 7 zusammengestellt sind.

Tafel 7

E] ement	Legierung 10	Gew.-%	Legierung	12 Legierung 13
	30,40	Legierung 11	30,39	30,39
Mn	20,45	29,98	19,97	20,02
Cr	0,033	20,34	1,96	2,95
Mo	1,00	1,02	1,18	1,18
N	0,26	1,18	0,24	0,24
Ni	0,20	0,23	0,16	0,16
Cu	0,48	0,16	0,36	0,42
Si	0,092	0,40	0,062	0,064
C	0,009	0,062	0,011	0,011
S	0,014	0,010	0,008	0,008
P	0,008

Die in Tafel 7 zusammengestellten Legierungen stimmen mit Ausnahme der Molybdängehalte im wesentlichen miteinander überein. In der Tat enthalten alle Legierungen abgerundet 30% Mangan, 20% Chrom, 1% Stickstoff, wobei eine Legierung Molybdän lediglich als Verunreinigung enthält, wohingegen die übrigen Legierungen Molybdängehalte von abgerundet 1%, 2% und 3% besitzen. Die in Tafel 7 zusammengestellten Legierungen wurden alle auf die gleiche Weise hergestellt. Alle Legierungen wurden mit Hilfe eines Luftinduktionsofens aus geschmolzenen Stoffen hergestellt und wurden aus handelsüblichen Ferro-Legierungen und reinen Elementen dargestellt. Die Chargen wurden bei etwa 1454⁰C in 18Kg-Gußeicenformen abgegossen. Nach der Erstarrung wurden die Gußblöcke im

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2Ü7318

Hinblick auf ihre Porosität untersucht, wobei bei keiner der Erfindungen das Auftreten von Poren beobachtet wurde. Die Verarbeitung oder Verformung der Legierungen in der Wärme umfaßte ein Abschleifen zv.^recks Entfernung von Gußmängeln, eine Erhitzung der Gußblöcke auf 1232 C über einen geeigneten Zeitraum und das Warmwalzen auf die angestrebte Breite und Dicke (Höhe). Obgleich die Warmfestigkeit mit dem Zusatz von Molybdän zu steigen schien, wurden die Blöcke ohne das Auftreten von Schaden gewalzt. .Das warmgewalzte Material wurde bei 1066⁰C mit einer Zeitdauer von 120 Minuten je 25,4- mm Materialdicke geglüht, anschließend gestrahlt und in einer Mischung aus 15%iger Salpetersäure und 3%iger Flußsäure gebeizt. Sodann erfolgte eine 50/oige Kaltwalzung zwecks weiterer Homogenisierung des Gefüges und eine Schlußglühung bei 1066 C unter den gleichen Bedingungen wie"oben erwähnt, worauf eine erneute Beizung vorgenommen wurde. Zu verschiedenen Stufen der Verarbeitung wurden Proben entnommen, um die mechanischen Eigenschaften der Metalle zu bestimmen. Diese Eigenschaften sind in der folgenden Tafel 8 zusammengestellt. Die Festigkeitswerte wurden nach einer siebenminütigen Glühbehandlung bei 1066°C ermittelt, da diese Behandlung zu minimalen Festigkeiten und maximaler Duktilität aller Legierungen führt, so daß wirklich vergleichbare Werte erzielt werden konnten. Es sei bemerkt, daß der Zusatz von Molybdän keinen signifikanten Einfluß auf die mechanischen Eigenschaften eines rostfreien Stahles besitzt, der abgerundet 20% Chrom, 30% Mangan und 1% Stickstoff enthält.

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Tafel 8

Ergebnisse des Zugversuchs	10	Nr. der	12	13
an geglühten Proben		11
0,?%3treckgrenze (Kg/cm2)	6854 bis		7630bis	7663bis
in Längsrichtung	6974	7452bis	7700	7681
	6904 bis	7663	-	7687
in Querrichtung	7382	7432bis
		7572		-
Zugfestigkeit (Kg/cm )	10270 bis		1C99Obis	1C830bin
in Längsrichtung	10650bis

in Querrichtung

Dehnung (%)

in Längsrichtung· in Querrichtung

Härte (Rockwell)

10290 10760 11140 10950 10339 bis 1O9iObis - 11093 10444 10945

50-52

45-50

28

48-52 49-50

49-51

28,5

50-51 50

29

Die erfindungsgemäßen Legierungen zeigten sich beständig gegen Lochfraßbefall in chloridhaltigen Medien. Die Beständigkeit gegen den Lochfraßangriff wurde mit Hilfe des bereits erwähnten sogenannten Crevice-Korrosionstests durchgeführt, bei welchen genormte Proben der verschiedenen Legierungen 72 Stunden lang in eine 10%ige Eisen-III-Chloridlösung eingetaucht wurden. Der Lochfraßangriff wurde über den mittleren Gewichtsverlust einer Anzahl von Proben einer jeden Legierung bestimmt. Die Beständigkeit der molybdanhaltigen Legierungen nach der Erfindung gegen die Chloridkorrosion ist in der folgenden Tafel 9 zusammengestellt.

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BAD ORIGiNAL

Tafel 9

Nr. der Legierung	0	10 .	1	11	1	12	2	13
I-Io-Gehalt (%) ·	1	,053	. 0	,02	0	,96	0	,95
mittlerer Gewichts		,101		,060		,003
verlust (Gramm)

Auch die Legierungen 10, 10, 12 und 13 wurden dem potentiokinetischen Bestimmungsverfahren unterworfen, welches vorstehend im Zusammenhang mit den Darlegungen bezüglich der Legierungen 5 his 9 bereits erörtert wurde. Bei den potentiokinetischen Untersuchungen zeigten die Legierungen 11, 12 und 1-3 eine bessere Beständigkeit gegen den Chloridangriff als die Legierung 10. Von gleicher Signifikanz ist der Umstand, daß die Legierungen 11.,. 12 und 13 insgesamt bessere Selbstpassivierungseigenschaften zeigten, wenn das auf die Proben ausgeübte Potential verringert wurde, als dieses bei der Legierung 10 der Fall war.

Die Proben der Legierungen 10 bis 13 wurden auch dem Standard-Korrosionstest unterworfen, um ihre Beständigkeit gegen Schwefelsäure zu bestimmen. Dieser Standard-Korrosionstest wurde in der bereits im Zusammenhang mit den Legierungen 1 und 2 beschriebenen V/eise durchgeführt. Die mit dem vorgenannten Test an Proben der Legierungen 10 bis 13 ermittelten Beständigkeitswert gegen den Angriff von Schwefelsäure sind in der folgenden Tafel 10 zusammengestellt. Dabei wurde die Beständigkeit gegenüber Schwefelsäure bei allen Proben mit einer 1,0-normalen Konzentration und die Beständigkeit der Legierung 13, welche abgerundet 3% Molybdän enthielt, außerdem noch mit Hilfe ein,er 5,0-normalen Schwefelsäure bestimmt.

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2U7318

Tafel 10

Anodisch-katho- Legierung: 10 Legierung 11 Legierung 12 Lr? rip rung dische Polarisation ^ *~

1,0-n HpSO^; Schnittpunkt bei (milliamp/cm²) 4,0 0,002 0,002 0,002

5,0-n H₂SO₄; Schnittpunkt "bei (milliamp/cm²) - 0,0014

Aus der vorstehenden Tafel 10 ist ersichtlich, daß selbst durch die kleinste Molybdänmenge in der erfindungsgemäßen Legierung eine signifikante Steigerung der Beständigkeit der Legierung gegen den Angriff von Schwefelsäure erzielbar ist.

Die folgenden Ausführungen sind denjenigen Legierungen nach der Erfindung gev/idment, die wenigstens zwei der drei Elemente Kupfer, Nickel und Molybdän enthalten. Bei diesen bevorzugten Stählen nach der Erfindung handelt es sich um Chrom-Mangan-Stickstoff-Stähle, welche kleine aber kritische Anteile an wenigstens zwei der Elemente Kupfer, Nickel und Molybdän besitzen. Diese Legierungen enthalten 21 bis 45% Mangan, 10 bis 50% Chrom, 0,85 bis 3% Stickstoff, 0 bis 2% Silizium, bis zu 1% Kohlenstoff und wenigstens zwei der drei Elemente Kupfer, Nickel und Molybdän in einer Menge von 1 bis 3% Kupfer, 1 bis 4% Nickel und 1 bis 4% Molybdän, wobei der Gesamtanteil von Kupfer, Nickel und Molybdän maximal 5& beträgt, Rest Eisen und herstellungsbedingte Verunreinigungen. Außerdem müssen diese Legierungen nach der Erfindung innerhalb der vorstehend genannten Gehaltsgrenzen den beiden folgenden Gleichungen genügen:

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- 33 BAD

7) %Cr + ⁰AViO + 0,8(%Γ1η) - 11,8(9SbT - 0,1) - 1,23 (⁰Mi) - (28,5 + %Cu) Z 0

8) 30(^ + ^TT) + 0,5(%Kn) + %Ni

+ %Γίο + 1,5

Der Kupfer-, Nickel- und Molybdängehalt der in Hede stehenden erfindungyppmäßen Legierungen muß 2 bis 5% betragen, wobei wenigstens zwei der drei Elemente Kupfer, Nickel und Molybdän in der Legierung enthalten'sein müssen. Sind die genannten Elemente enthalten, so betragen ihre Gehalte im Falle des Kupfers 1 bis 3a', im.Falle des Nickels 1 bis ^L\% und im Falle des Molybdäns 1 bi s ^LV^c/o. Derartige Legierungen zeichnen sich insbesondere dadurch aus, daß sie sowohl gegen den Chlorid-Lochfraß als auch gegen den Angriff von verdünnter Schwefelsäure beständig sind. Außerdem können derartigen Legierungen größere Mengen an Legierungselementen hinzugefügt werden, ohne daß ein Auftreten von Poren am erzeugten Gußblock zu befürchten ist. Auf die in der Beschreibungseinleitung gemachten Angaben im Hinblick auf die Problematik des gleichzeitigen Vorliegens von wenigstens zwei der Elemente Kupfer, Nickel und Molybdän wird verwiesen.

Zum besseren Verständnis der in Rede stehenden erfindungsgemäßen Legierungen dient Fig. 4.

Wie den vorstehenden Gleichungen 7) und 8) zu entnehmen, besitzt Nickel einen signifikanten Einfluß sowohl auf das austenitsche Gefüge der Legierung; als auch auf die Fähigkeit der Legierung, Stickstoff in Lösung zu halten. Aus Gleichung 7)* welche die Zusammensetzung ausdrückt, die notwendig ist, um Stickstoff in Lösung zu halten, ist ersichtlich, daß Steigerungen der Nickel-

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BAD ORIGINAL

konzentration in der Legierung dazu neigen, die Löslichkeit des Stickstoffs zu verringern. Aus Gleichung 8), welche einen Ausdruck für die Gehaltsgrenzen der Zusammensetzung darstellt, Vielehe erforderlich, ist, um die Ausbildung einer separaten Ferritphase zu verhindern, ist ersichtlich, daß Nickelzusätze zu der Legierung die Ausbildung von Ferrit unterdrücken. In Fig. 4- wird die Gleichung 7) durch den Kurvenzug 2 wiedergegeben, während die Gleichung 8) durch, den Kurvenzug 1 dargestellt wird. Vie durch die Pfeile angedeutet, haben ITickelzusätze zu der Legierungszusammensetzung die Tendenz, die beiden Kurvenzüge 1 und 2, nach oben zu verschieben.

Aus der Gleichung 7) ist ebenfalls ersichtlich, daß Knpferzusätzo dazu führen, daß die Löslichkeit des Stickstoffs in der Lösung herabgesetzt wird und daß der Kurvenzug 2 in Fig. 4 mit steigenden Kupferzusätzen zu der Legierung nach oben verschoben wird. Demgegenüber vergrößert der Zusatz an Molybdän zur Legierungszusammensetzung die Löslichkeit für Stickstoff und führt dazu, daß der Kurvenzug 2 nach unten verschoben wird, wie durch die Pfeile in Fig. 4- angedeutet. Der Holybdänzusatz fördert jedoch die Ausbildung einer separaten Ferritphase, so daß infolge eines Molybdänzusatzes zu der Zusammensetzung der Kurvenzug 1 die Tendenz besitzt, nach unten verschoben zu werden, wie dieses durch die Pfeile in Fig. 4- angedeutet ist.

Somit führt die Erfindung dazu, daß ein großer Spielraum im Hinblick auf die Zusammensetzungen der erfindungsgemäßen Legierungen verfügbar ist, der die Erzeugung von Legierungen mit speziellen Eigenschaften zulaßt. Ist die Erzeugung einer Legierung beabsichtigt, die sowohl gegen verdünnte Schwefelsäure als auch gegen Chlorid-Lochfraß beständig ist, so führen Zusätze an Kupfer und Nickel zu den angestrebten Ergebnissen. Werden sowohl Kupfer als auch Nickel der Legierung zugegeben,

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so stehen Zusammensetzungsbereich reichlich zur Verfügung, in Vielehen ein einphasiges austenitisches Gefüge erzielbar ist, obgleich diese Legierungszusaminensetzungsbereich durchaus verschieden von solchen sein können, falls die Legierung weder Kupfer noch Nickel enthält. Die Fläche A-C-B in Pig. 4- ist der Flächenbereich, in welchem einphasiger Austenit erzielbar ist. Außerdem läßt sich erkennen, daß dann, wenn sowohl Kupfer als auch Nickel zu der Legierung hinzugesetzt sind, der Bereich im Schaubild.4 einfach nach oben verschoben wird, wobei er sich jedoch nach wie vor innerhalb des erfindungsgemäßen Zusammensetzungsbereiches befindet. Falls es beabsichtigt ist, porenfreie Gußblöcke mit niedrigeren Mangan- und Chromgehalt zu erzeugen, so führt der Zusatz an Molybdän zu der Legierung zu einer Vergrößerung der Löslichkeit von Stickstoff, so daß sich der Bereich A-C-B in Fig. 4- nach links unten verschiebt. Falls es beabsichtigt ist, den Stickstoffgehalt der Legierung zu erhöhen und dabei die Kupfer- und Nickelkonzentrationen unverändert zu lassen, so führt der Molybdänzusatz zu> der Legierung dazu, daß die Erzeugung porenfreier Blöcke gewährleistet ist. Erfindungsgemäß können die Eigenschaften der Legierungen ausgewogen oder aufeinander abgestimmt werden, um unterschiedliche Beständigkeitsgrade gegenüber dem Chlorid-Lochfraßangriff und gegenüber der Korrosion durch Schwefelsäure zu erzielen. Außerdem können die erfindungsgemäßen Legierungen dahingehend abgestimmt werden, daß die Verwendung überflüssiger Mangan- oder Chrommengen vermieden wird, indem wenigstens zwei der Element Kupfer, Nickel und Molybdän ausgewählt werden und diese der Legierung in denjenigen Mengen zugesetzt v/erden, die durch die angestrebten Ergebnisse oder Eigenschaften bezeichnet sind.

Zur Erläuterung der mit Hilfe der in Rede stehenden bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Legierung erzielbaren Vor-

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teile wurden fünf Legierungen hergestellt, deren Zusammensetzungen in der folgenden Tafel 11 zusammengestellt sind.

Element

	Tafel	11	I1Tr. der	Lerrir-runp,·	18
		16	, 17, ,	30,25
14	15	29,90	29,90	19,98
30,40	29,95	19,84	20,03	1,01
20,45	20,03	1,06	1,06	1,00
1,00	1,07	0,01	1,00	1 ,14
0,20	1,00	1,05	0,19	0,05
0,26	1,10	0,95	1,00	0,1CO
0,033	1,00	0,110	0,100	0,46
0,092	0,104	'0,45	0,40	0,010
0,48	σ, 40	0,010	0,011
0,009	0,009

P 0,014 0,008 0,008 0,008 0,008

Bei den in Tafel 11 zusammengestellten Legierungen handelt es sich insgesamt um Legierungen mit abgerundet 30?ί Kangan, 20yo Chrom und 1% Stickstoff. Die Legierung 14 enthält lediglich Spurenanteile an Zupfer, Nickel und Molybdän, wohingegen die Legierung 15 abgerundet 1% eines jeden dieser Element enthält. Die Legierung 16 enthält abgerundet Λ% an Nickel und an Molybdän, wohingegen die Legierung 17 abgerundet 1% jeweils an Kupfer und an Molybdän enthält. Die Legierung 18 enthält abgerundet 1% an Kupfer und an Nickel. Alle Legierungen 15 bis 18 stellen erfindungsgemäße Legierungen dar.

Die in Tafel 11 zusammengestellten Legierungen wurden sämtlich auf die gleiche Weise erzeugt. Alle Legierungen wurden aus geschmolzenen Materialien in einem Luftinduktionsofen hergestellt und wurden mit Hilfe handelsüblicher Ferrolegierungen und reiner Elemente dargestellt. Die Chargen wurden bei etwa 1454°C in

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10 Kg-Guß eis entformen abgegossen. Nach der Erstarrung wurden die Blöcke im Hinblick auf ihre Porosität untersucht, wobei an keiner der Legierungen die Ausbildung von Poren beobachtet wurde. Die Verarbeitung oder Verformung aller Legierungen in der Wärmο umfaßte einen Schleifvorgang zwecks Entfernung von Gußfeh]ern, ein hinreichend langes Erhitzen der Blöcke auf 12.32⁰C und ein Warmwalzen auf die angestrebte Breite und Dicke (Höhe). Alle Blöcke ließen sich ohne ernstere Schwierigkeiten walzen. Die warmgewalzten Materialien wurden bei 1232 C über eine Zeitdauer von 60 Minuten je 25,4 mm Materialdicke p;eglüht, anschließend gestrahlt und in 15^L/£iger Salpetersäure und 35»iser Flußsäure gebeizt. Anschließend erfolgte eine Kaltwalzung zwecks weiterer Homogenisierung des Gefüges sowie eine Schlußglühung bei 1066 0, v/ob ei eine Glühzeit von 120 Minuten je 25,4- mm Dicke vorgesehen wurde. Das gewalzte Material wurde dann erneut gebeizt. .

Zu verschiedenen Stufen des Verarbeitungsganges wurden Proben entnommen, um die mechanischen Eigenschaften der Metalle zu bestimmen und um das Peingefüge des Metalles zu untersuchen. Dabei stellte sich heraus, daß das Peingefüge aller Metalle aus Aixstenit bestand. Die Zugfestigkeiten, Streckgrenzen, Dehnungswerte und andere mechanischen Eigenschaften aller der Legierungen 14 bis 18 zeigten keine signifikanten Unterschiede, woraus sich ergibt, daß der Zusatz von wenigstens zwei der Elemente Kupfer, Nickel und Molybdän keinen Einfluß auf die mechanischen Eigenschaften der Legierungen besitzt.

Die erfindungsgemäßen Legierungen der in Rede stehenden bevorzugten Ausführungsform sind beständig gegen Lochfraßbildung in chloridhaltigen Medien. Die Beständigkeit gegen den Lochfraßbefall wird mit Hilfe einer potentiokinetischen Arbeitsweise bestimmt.

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Das. potentiokinetische Verfahren ist bereits im Zusammenhang mit den. Legierungen 5 his 8 erörtert vo.rden. Bei den potentiokinetischen Untersuchungen der in Tafel 11 zusammengestellten Legierungen ergab sich, daß diese eine bessere Beständigkeit gegen den Chlorid-Lochfraß besaßen, als die gebräuchlichen rostfreien Stähle. Alle Legierungen 14· bis 18 zeigten eine sehr gute Beständigkeit gegen die Chlorid-Korrosion, wobei die Beständigkeitswerte der Legierungen im wesentlichen gleichartig waren. Die Legierungen 15» 16, 17 und 18 zeigten jedoch bessere Selbstpassivierungseigenschaften als die Legierung 14. Demzufolge zeigten die potentiokinetischen Untersuchungen, daß von allen Legierungen 14 bis 18 befriedigende Beständigkeiten gegenüber dem Chlorid-Lochfraß erwartet werden können, daß jedoch die Legierungen nach der in RQie stehenden Ausführungsform der Erfindung zusätzlich über gute Selbstpassivierungseigenschaften verfügen.

Proben der Legierungen 14 bis 18 wurden auch dem Stand-ard-Korrosionstest unterworfen, um ihre Beständigkeit gegen Schwefelsäure zu bestimmen. Wie bereits erwähnt, wird die Beständigkeit einer Legierung gegen Schwefelsäure dadurch gemessen, daß eine Probe dem Angriff von Schwefelsäure ausgesetzt wird und daß die anodischen und die kathodischen Polarisationsdaten sowie ihr Schnittpunkt auf einem Spannung-Gegen-Strom-Schaubild bestimmt werden. Es ist bereits darauf hingewiesen worden, daß bekanntlich eine Beziehung zv/ischen den Schnittpunkten dieser Kurvenzüge und der Beständigkeit der Probe gegen den Angriff von Schwefelsäure besteht. Dabei weisen Schnittpunkte dieser Kurvenzüge bei niedrigerem Strömen auf eine bessere Beständigkeit gegenüber Schwefelsäure hin. Bei der Untersuchung der in Tafel zusammengestellten Legierungen stellte sich bei Standard-Untersuchungen in 1,0-normalen Lösungen von Schwefelsäure zwecks Er-

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mit tiling dor anodischen Polarisationsdaten heraus, daß der Korrosionsstrom im Schnittpunkt der anodischen Pol/rrisationskurve und der kathodischen Polarisationskurve bei der Legierung

14 bei 5-iO-mA/cm lag? wohingegen diese Schnittpunkt bei den Legierungen 15 bis 18 bei 0,012, 0,0013, 0,012 und 0,0014 mA/cm² lagen, woraus hervorgeht, daß die erfindungsgeinäßen Legierungen

15 bis 18 sign: fikant bessere Beständigkeiten gegen Schwefelsäurekorrosion besitzen als die Legierung 14.

Abschließend sei darauf hingewiesen, daß die angegebenen speziellen Legierungszusammensetzungen lediglich zur Erläuterung der Erfindung dienen, die keinesfalls auf die speziellen Zusammensetzungen beschränkt ist. Ferner sei darauf hingewiesen, daß die in der Beschreibung und in den folgenden Ansprüchen aufgeführten weiteren und engeren Gehaltsbereiche .auch in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein können.

- Patentansprüche -

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Claims (1)

1. Patentansprüche

   Korrosionsbeständiger, rostfreier und im wesentlichen porrnfreier austenitischer Stahl, enthaltend 15 bis 45% Manpan, 10 bis 30% Chrom, 0,85 bis 3% Stickstoff, mehr als 0 bis 1% Kohlenstoff, 0 bis 2% Silizium, wenigstens eines der drei Elemente Kupfer, Nickel und Molybdän in einer Menge von 1 bis 3% Kupfer, 1 bis 4% Wickel und 1 bis 5% Molybdän, wobei der Gesamtanteil von Kupfer, Nickel und Molybdän maximal 5% beträgt, Rest Eisen und herstellungsbedingte Verunreinigungen, mit der Maßgabe, daß die Legieruncrszusammensetzung den beiden folgenden Gleichungen g?nügt:

   a) %Cr+ %Mo + 0,8(%Mn) - 11,8(SaTT - 0,1) -1,23(%Ni) - (28,5 + %Cu) Ξ 0

   b) 30(%C -t jN) + 0,5(%Mn) + /^i ^₁ r %Cr + %Mo (%)

   Stahl nach Anspruch 1, enthaltend 15 bis 45% Mangan, 10 bis 30% Chrom, 1 bis 3% Kupfer, 0,85 bis 3% Stickstoff, mehr als 0 bis 1% Kohlenstoff, 0 bis 2% Silizium, Rest Eisen und herstellungsbedingte Verunreinigungen, mit der Maßgabe, daß die Legierungszusammensetzung den beiden folgenden Gleichungen genügt:

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   BAD ORIGINAL

   Λ Λ XΓ\ fein , γΛτΛ % Γ\ Γ-. (

   fäv +1,5
   2) °/ί£τ -ι- 0,8(%Μη) - 11,88(%ΓΤ - 0,1) - (28,5 + %Cu) %

   3. Stahl nach Anspruch 1, enthaltend 21 "bis 45% Mangan, 10 bis 30% Chrom, 1 Με 4% Nickel, 0,85 bis 3% Stickstoff, mehr als 0 bis 1% Kohlenstoff, bis zu 2% Silizium, Resit Eisen und herstellungsbedinr;te Verunreinigungen, mit der Maßgabe, daß die Legierungrr-usamm onset zung den beiden folgenden Gleichungen genügt:

   3) %Cr + 0,8(%Mn) - 11,8(%iT - 0,1) - 1,23(%Ni) Z 28,5

   4-) 50Q£ + %H) + 0,5(%Nn) + %Ni > ₁ c % ($)

   Stahl nach Anspruch 1, enthaltend 21 bis 45% Mangan, 10 bis 30% Chrom, 1 bis 5% Molybdän, 0,85 bis 3% Stickstoff, mehr als 0 bis 1% Kohlenstoff, bis zu 2% Silizium, Rest Eisen und herstellungsbedingte Verunreinigungen, mit der Maßgabe, daß die Legierungszusammensetzung den beiden folgenden Gleichungen genügt:

   5) %Cr + %Mo + 0,8(%Iin) - 11,8(%l·! - 0,1) τ 28,5

   %Cr. + %Mo + 1-,5(%Si) ' ■ .

   5. Stahl nach Anspruch 1, enthaltend 21 bis 45% Mangan, 10 bis 30% Chrom, 0,85 bis 3% Stickstoff, mehr als 0 bis 1%

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   BAD ORIGINAL

   Kohlenstoff, bis zu 2% Silizium, wenigstens zwei der drei Elemente Kupfer, Nickel und Molybdän in einer Henge von 1 bis 3% Kupfer, 1 bis 4% Nickel und 1 bis 4% Molybdän, wobei der Gesamtanteil an Kupfer, Nickel und Molybdän maximal 5% beträgt, Rest Eisen und herstellungsbedingte Verunreinigungen, mit der Maßgabe, daß die Legierungszusammensetzung den beiden folgenden Gleichungen genügt:

   7) ⁰ZdGr + %Mo + 0,8(%Mn) - 11,8(%N - 0,1) -1,23 (%Ni) - (28,5 + %Cu) ZO

   8) _{z 1 c}

   %Cr

   6. Warm verformbarer Stahl nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch einen Kupfergehalt von 1 bis

   7. Stahl nach Anspruch 3? gekennzeichnet durch einen Nickelgehalt von 1 bis 3%·

   8. Stahl nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch einen Molybdängehalt von 1 bis 3%.

   9. Stahl nach jedem der Ansprüche 1 bis 8, gekenn zeichnet durch einen Mangengehalt von 21 bis 30%.

   10. Stahl nach jedem der Ansprüche 1 bis 9» gekenn zeichnet durch einen Chromgehalt von 15 Ms 27%.

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   11. Stahl nach jedem der Ansprüche 1 bis 10, ' gekennzeichnet durch einen Stickstoffgehalt von 1,05 bis 1,5%. '

   12. Stahl nach Jedem der Ansprüche 1 bis 11, gekennzeichnet durch einen Kohlenstoffgehalt von bis zu 0,15%. ■

   13. Stahl nach jedem der Ansprüche 1 bis 12, gekennzeichnet durch einen Siliziumgehalt von bis zu 1-/-0.

   14. Verfahren zur Herstellung der Stähle nach jedem der Ansprüche 1 bis 13» dadurch gekennzeichnet, daß eine Schmelze der jeweiligen Zusammensetzung unter Ausbildung einer homogenen flüssigen Phase erschmolzen und die gebildete flüssige Phase ohne Verweilzeit im Temperaturbereich von 538 bis 871⁰C zur Erstarrung gebracht wird.

   15· Verfahren nach Anspruch 14, insbesondere zur Herstellung des Stahls nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , daß die erstarrte flüssige Phase warm verformt und bei- einer Temperatur von mehr als 871⁰G geglüht wird, ohne daß die.warm verformte Legierung einer Verweil zeit ii
   gesetzt wird.

   Verweilzeit im Temperaturbereich von 538 bis 871°C aus-

   16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekenn zeichnet , daß die Legierung vergossen wird.

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