DE2457089A1

DE2457089A1 - Austenitisch-ferritischer chromnickel-stickstoff-stahl

Info

Publication number: DE2457089A1
Application number: DE19742457089
Authority: DE
Inventors: Karl Dipl Ing Buchner; Josef Dipl Ing Riedl
Original assignee: Schoeller Bleckman Stahlwerke AG
Current assignee: Schoeller Bleckman Stahlwerke AG
Priority date: 1973-12-10
Filing date: 1974-12-03
Publication date: 1975-06-12
Also published as: DE2457089B2; DD115508A5; SE413251B; AT333819B; ATA1031373A; SE7415228L; IT1026710B

Description

Austenitisch-ferritischer Chrom-Nickel-Stickstoff-Stahl Die Verwendung zweiphasiger austenitisch-ferritischer Chrom-Nickel-Stähle Herstellung von Bauteilen in der chemischen Industrie ist bekannt.
solche korrosionsbeständige Stähle weisen ilblicherweise ohne Kalteverfestigung Streckgrenzenwerte unter 60 kp/mm2 au*, die in einzelnen Fallen auf Mindestwerte von 65 kp/mm² gebracht werden können.Allerdings ist es zur Erzielung dieser höheren Werte der Streckgrenze, und zwar der 0,2%-Dehngrenze,erforderlich, den Kohlenstoffgehalt auf über 0,07 bis 0,10 % anzuheben, wodurch unter anderem die Korrosionsbeständigkeit sowie die Zähigkeit, und zwar insbesondere die Kerbschlagzähigkeit, beeinträchtigt werden.
Zu den bekannten zweiphasigen ferrtisch-austenitischen Stahllegierungen zählen beispielsweise Stähle mit 0,15 bis 0,25 % Kohlenstoff, 0,80 bis 1,30 96 Silizivm, max. 2,00 96 Mangan, 24,00 bis 26,00 96 Chrom, 3,50 bis 5,50 96 Nickel sowie Stähle mit max.0,10% Kohlenstoff, max. 1,00 96 Silizium, max. 2,00 96 Mangan, 26,00 bis 28,00 96 Chrom, 4,00 bis 5,00 96 Nickel, 1,30 bis 2,00 % Molybdän.Der weiters bekannte Stahl mit max. 0,05 96 Kohlenstoff, 0,50 96 Silizium, 0,50 % Mangan, 26,00 % Chrom, 6,00 % Nickel und 0,20 % Titan weist wohl eine entsprechende Korrosionsbeständigkeit auf, jedoch liegt die 0,2 %-Dehngrenze im nicht kaltverfestigten Zustand unter dem für zahlreiche spezielle Anwendungsfälle erforderlichen höheren Wert von ca.
70 Außer den genannten Stählen sind noch zweiphasige Chrom-Nickel-Stähle bekannt, die neben Molybdän noch Zusätze von Niob oder Stickstoff bzw. Kupfer und Stickstoff enthalten.So erreicht man mit einem korrosionsbeständigen Chrom-Nickel-Stahl mit bis 0,12 96 Kohlenstoff, bis 1,00 96 Silizium, bis 2,00 % Mangan, 20,00 bis 30,00 % Chrom, 1,50 bis 2,50 % Molybdän, 4,00 bis 6,00 % Nickel, 0,10 bis 0,40% Stickstoff sowie gegebenenfalls 0,12 bis 0,40 96 Niob, 0,20 bis 0,40 % Wolfram, 0,12 bis 0,40 % Vanadin, im nicht kaltverfestigten Zustand Streckgrenzenwerte von mindestens 65 kp/mm2.Dazu ist allerdings ein Mindestgehalt von 1,50 % Molybdän erforderlich, wodurch bei Halten in Temperaturbereichen über 400°C und 7000C 475°-Versprödung sowie ein Zähigkeitsabfall durch Auftreten von Sigmaphase bewirkt wird.
Die genannten Zusätze dienen bei Austenitanteilen im Stahl von 20 bis 70% in erster Linie der Festigkeitssteigerung, wobei Kupfer einen Aushärteeffekt im Ferrit erwirkt.Diese Molybdän, Niob oder Titan sowie Vanadin enthaltenden Stähle besitzen zwar relativ hohe Festigkeiten, weisen aber demgegenüber geringere Kerbschlagzähigkeiten bei Raumtemperatur auf.Ebenso tritt zufolge dieser Legierungsgehalte die bekannte 475°C-Versprödung sowie Sigmaphasenversprödung bei ca.- 7000C auf, die eine Verwendung solcher Stähle bei höheren Temperaturen ausschließt.
Die Erfindung betrifft die Verwendung eines korrosions- und hitzebeständigen austenitisch-ferritischen Chrom-Nickel-Stickstoff-Stahles mit Kohlenstoff 0,005 bis 0,065 96, Silizium 0,10 bis 1,00 96, Mangan 0,40 bis 4,00 96, Chrom 22,50 bis 28,00 96, Nickel 3,50 bis 8,00 %, Stickstoff 0,08 bis 0,40 %, Rest Eisen, der bei einem Ferritanteil von 30 bis 70 °ó durch eine Primärverformung bei Temperaturen über 1155°C und einer Weiterverformung bei Temperaturen unter 1000 bis 800°C auf eine 0,2 %-Dehngrenze von mindestens 75 kp/mm² bei gleichzeitiger guter Kerbzähnigkeit gebracht mild, zur Herstellung von Gegenstanden in der chemischen Industrie, insbesondere der Gärungstechnik sowie Lebensmittel- und Papierindustrie, wo es auf Beständigkeit gegen organische Säuren ankommt.
Der erfindungsgemäB vorgeschlagene Stahl, der in Verbindung mit der Warmverformung überraschend hohe mechanische Gütewerte besitzt, weist außerdem ein gutes Korrosionsverhalten gegenüber bösungen, die geringe Mengen Chlor enthalten, auf.Die Beständigkeit gegen Spannungsrißkorrosion in 0,10 bis 1,00 %iger Chloridlösung bei 150 bis 250°C liegt dabei höher als bei den gebräuchlichen austenitischen Chrom-Nickel-Stählen wie z.B. DIN-Werkstoff Nr.1.4301.
Gegenüber organischen Säuren, beispielsweise Oxalsäure, erweisen sich die erfindungsgemäßen Stähle übrigens als vollkommen beständig.
Bei den von der Erfindung betroffenen Stählen wird darüber hinaus die 475°C-Versprödung weitgehend unterdrückt und auch die Signaphasenversprödung bei ca. 700°C tritt, wenn überhaupt, nur in einem sehr geringen Maße auf.Dadurch sind die vorgeschlagenen Stähle als Werkstoff zur Herstellung von Gegenständen geeignet, die bei erhöhten Temperaturen eingesetzt werden, wobei gleichzeitig hohe Festigkeiten bei guter Zähigkeit erforderlich sind.
Innerhalb des Bereiches der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Stähle haben sich solche mit Kohlenstoff max. 0,05 %, Silizium 0,30 bis 0,60 %, Mangan 0,50 bis 2,00 %, Chrom 23,00 bis 27,00 96, Nickel 4-,00 bis 6,0C 96, Stickstoff 0,10 bis 0,30 %, sowie gegebenenfalls Zusätzen von Molybdän 0 bis 1,25 %, Niob/Tantal 0 bis 1,00 %, Titan 0 bis 0,80 96 Rest Eisen, als vorteilhaft erwiesen.
Die Zulegierung von Molybdän, Niob/Tantal und Titan, einzeln oder gemeinsam, erweist sich nur dann als zweckmäßig, wenn auf Korrosionsbeständigkeit, Festigkeit oder Schweißbarkeit besonderes Gewicht gelegt wird und eine Verminderung der Zähigkeit bzw. Kerbzähigkeit in Kauf genommen oder die Hitzebeständigkeit durch Verwendung bei vemperaturen unter 400°C nicht ausgenützt wird.
Anhand von mehreren unter die Erfindung fallenden Stählen werden die Zusammensetzungen, die mechanischen Gütewerte und das Korrosionsver halten beim Huey-Test wiedergegeben.
Chemische Analyse Stahl C Si Mn Cr Ni N Mo NbTa Nr. % % % % % % % % % 1 0,020 0,45 0,51 25,42 4,06 0,20 - -2 0,029 0,52 2,04 26,66 4,46 0,27 - -3 0,028 0,45 0,98 26,99 5,65 0,08 1,25 -4 0,030 0,55 1,96 26,00 4,51 0,18 - 0,71 5 0,026 0,55 0,50 24,02 4,09 0,2C 1,20 0,54 Mechanische Gütewerte Stahl Zugfestig- 0,2%-Dehngren- Dehnung Einschnü- Kerbkeit ze rung zähigkeit bei Raumtemperatur (DVM-Probe) ak Nr. kp/mm² kp/mm² % % kp/mm² 1 95,5 79,0 25,0 63,6 17,7 2 104,1 88,2 26,6 66,9 19,4 7 92,5 81,8 21,5 60,5 12,5 4 96,8 82,6 22,2 54,4 8,8 5 93,3 75,5 24,0 56,4 9,7 Korosionswerte nach Huey-Test (siedende 65%ige Salpetersäure 5 x 48 h) Stahl g/m2h Nr.
1 -0,133 2 0,124 3 0,119 4 0,139 5 0,150 Die Stähle nach der Erfindung zeichnen sich durch eine hohe Mindeststreckgrenze im nicht verfestigten Zustand, gute Zähigkeit sowie relativ hohe Kerbzähigkeitswerte und besondere Korrosionsbeständigkeit, insbesondere gegenüber organischen Säuren, aus.
Auch gegenüber auftretender Spannungsriß- und Punktkorrosion erweisen sich die Stähle als widerstandsfähig.
eben ausreichender Schweißbarkeit sind die Stahllegierungen günstig verformbar und können überdies gut bearbeitet werden.Da sie bei höheren Temperaturen nicht zu Versprödungen neigen, sind die erfindungsgemäßen Stähle auch als Werkstoff für solche Gegenstnde e vorteilhaft verwendbar, wo es auf alle die vorgenannten Eigenschaften und zusätzlich auf witzebeständigkeit ankommt.
Zu den besonderen Eigenschaften der Stähle kemrilt noch die durch die Warmverformung in den vorgeschlagenen Temperaturbereichen erzielte homogene Gefügestruktur sowie die Ausbildung einer günstigen Feinkörnigkeit Eine solche vorteilhafte Korngröße konnte bei den bisher bekannten austenitisch-ferritischen Chrom-Nickel-Stählen nicht beobachtet werden.
Als Verwendungszwecke der vorgeschlagenen Stähle kommen Anlagen und Vorrichtungsteile mie Rohrleitungen, Behälter, Rührwerke, Verdampfer, bei der IIerstellung von Alkohol, Essig, Back- und Futterhefe in Betracht.Weitere Anwendungsgebiete sind Rußbläserrohre in Dampfkraftwerken, Wärmetauscher, Seperatoren, Armaturen und dgl. in Brauereien, pharmazeutischen Betrieben sowie Papierfabriken.

Claims

Patentansprüche:

1. Verwendung eines korrosions- und hitzebeständigen austenitisch-ferritischen Chrom-Nickel-Stickstoff-Stahles mit Kohlenstoff 0,005 bis 0,065 96, Silizium 0,10 bis 1,00 %, Mangan 0,50 bis 4,00 %, Chrom 22,50 bis 28,00 96, Nickel 3,50 bis 8,00 %, Stickstoff 0,08 bis 0,40 % Rest Eisen der bei einem Ferritanteil von 70 bis 70 96 durch eine Primärverformung bei Temperaturen über 11550C und einer Weiterverformung bei Temperaturen unter 1000 bis 800°C auf eine 0,2 %-Dehngrenze von mindestens 75 kp/mm² bei gleichzeitiger guter Kerbzähigkeit gebracht wird, zur Herstellung von Gegenstanden in der chemischen Industrie, insbesondere in der Gärungstechnik sowie Lebensmittel- und Papierindustrie, wo es auf Beständigkeit gegen organische Säuren ankommt.

2. Verwendung einer Chrom-Nickel-Stickstoff-Stahllegierung nach Anspruch 1, bestehend aus Kohlenstoff max. 0,05 %, Silizium 0,30 bis 0,60 %, Mangan 0,50 bis 2,00 96, Chrom 23,00 bis 27,00 96, Nickel 4,00 bis 6,00 %, Stickstoff 0,10 bis 0,30 %.

3. Verwendung einer Chrom-Nickel-Stickstoff-Stahllegierung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch Zusätze von Molybdän 0 bis 1,25 % Niob/Tantal 0 bis 1,00 96 Titan 0 bis 0,80 % Rest Eisen