DE2744047C2 - Use of a high-strength martensite-hardening steel for corrosion-resistant objects - Google Patents

Use of a high-strength martensite-hardening steel for corrosion-resistant objects

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DE2744047C2 DE19772744047 DE2744047A DE2744047C2 DE 2744047 C2 DE2744047 C2 DE 2744047C2 DE 19772744047 DE19772744047 DE 19772744047 DE 2744047 A DE2744047 A DE 2744047A DE 2744047 C2 DE2744047 C2 DE 2744047C2
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Description

Die Erfindung betrifft einen hochfesten martensitaushärtenden Stahl mit einem Chromgehalt von unter 10% für korrosionsbeständige Gegenstände,The invention relates to a high-strength martensite-hardening steel with a chromium content of less than 10% for corrosion-resistant objects,

Hochfeste martensitaushärtende Stähle haben üblicherweise nach dem Lösungglühen (900° C) bei Raumtemperatur ein welches kohlenstoffarmes nickelmartensltisches Gefüge. Die hohen Festigkeitswerte werden erst nach einer Auslagerungsbehandlung zwischen 400 und 55O1C Infolge Ausscheidung Intermetallischer Phasen erzielt. Martensitaushärtende Stähle mit 18% Nickel besitzen zwar hohe Festigkeit bei ausreichender Zähigkeit, sind aber nicht korrosionsbeständig.High-strength martensite-hardening steels usually have a low-carbon nickel-martensitic structure after solution annealing (900 ° C) at room temperature. The high strength values are only achieved after an aging treatment between 400 and 55O 1 C as a result of the precipitation of intermetallic phases. Martensite-hardening steels with 18% nickel have high strength and sufficient toughness, but are not corrosion-resistant.

Die zur Verbesserung dieser Eigenschalt entwickeltenDeveloped to improve these properties

rostbeständigen chromhaltigen martensitaushärtenden Stähle weisen einen Mindestgehalt an Chrom von 10%, vorzugsweise aber 12% und mehr auf. In der DE-PS 14 58 359 ist ein Stahl mitrust-resistant, chromium-containing martensite-hardening steels have a minimum chromium content of 10%, but preferably 12% and more. In DE-PS 14 58 359 a steel is with

<. 0,03% C, < 0,03% N, <. 0,2% Si, <. 0,2% Mn, 10 bis 13% Cr, 2 bis 12% Co, 1 bis 6% Mo und/oder W, 5,0 bis<. 0.03% C, <0.03% N, <. 0.2% Si, <. 0.2% Mn, 10 to 13% Cr, 2 to 12% Co, 1 to 6% Mo and / or W, 5.0 to

κι 8,0% Ni, 0,1 bis 1,0% Tl, Ta, Al oder Nb einzeln oder zu mehreren und mit weiteren geringeren Zusätzen von Zr, Ce oder Ca, B, Cu, Be und/oder V und Rest Eisen bekannt.κι 8.0% Ni, 0.1 to 1.0% Tl, Ta, Al or Nb individually or in addition several and with other minor additions of Zr, Ce or Ca, B, Cu, Be and / or V and the remainder iron known.

In der US-PS 27 50 283 ist ein Stahl mit weit gefaßter Grenzanaiyse von 0 bis 1,5% C, 0 bis 0,5% N, 10 bis 35% Cr, 0 bis 50% Nl, 0 bis 20% Mn, 0 bis 5% Si, 0 bis 50% Co, 0 bis 10% Mo, 0 bis 10% Cu, 0 bis 5% Al, 0 bis 5% Nb, Ta, V, Zr und Ti, 5 bis 80% B und Rest Eisen angegeben worden.In US-PS 27 50 283 is a steel with broad Limiting analysis from 0 to 1.5% C, 0 to 0.5% N, 10 to 35% Cr, 0 to 50% Nl, 0 to 20% Mn, 0 to 5% Si, 0 to 50% Co, 0 to 10% Mo, 0 to 10% Cu, 0 to 5% Al, 0 to 5% Nb, Ta, V, Zr and Ti, 5 to 80% B and the remainder iron have been given.

Die Festlegung für den Chromgehalt auf mehr als 10% beruht auf der bisher allgemein vertretenen Meinung, daß rd. 1 2λ, Chrom im Stahl vorhanden sein müssen, um überhaupt eine gewisse Korrosionsbeständigkeit erreichen zu können.The determination of the chromium content at more than 10% is based on the generally held opinion so far, that around 1 2λ, chromium must be present in the steel in order to achieve a certain level of corrosion resistance to be able to.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Stahl zu schaffen, der mindestens die gleich guten Korrosionseigenschaften des bekannten rostbeständigen Baustahls mit 12% Chrom vor allem gegenüber chloridhalllgen Medien, wie Meerwasser, aufweist, aber bessere mechani-The invention is based on the object of creating a steel which has at least the same good corrosion properties as the known rust-resistant structural steel with 12% chromium, especially against chloride-resistant media such as seawater, but has better mechanical

K) sehe Eigenschaften, Insbesondere Zähigkeit, besitzt.K) see properties, especially toughness.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird gemäß der Erfindung die Verwendung eines martensitaushärtenden Stahls mit hoher Festigkeit, großer Zähigkeit und guter Korrosionsbeständigkeit mit der Zusammensetzung gemäß An-To solve this problem, according to the invention, the use of a martensite-hardening steel is also provided high strength, high toughness and good corrosion resistance with the composition according to

J5 spruch 1 für den dort genannten Zweck vorgeschlagen.J5 proposal 1 for the purpose mentioned there.

Bevorzugt wird ein Stahl verwendet mit einer Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 2 bis 4.A steel with a composition is preferably used according to one of claims 2 to 4.

Der erfindungsgemäß zu verwendende Stahl hat nach dem Lösungsglühen bei Temperaturen im Bereich vonThe steel to be used according to the invention has after the solution heat treatment at temperatures in the range of

4« 300 bis 1150" C mit anschließender Auslagerung bei Temperaturen zwischen 400 und 550° C eine 0,2-Grenze von mindestens 1300 N/mm2 in Verbindung mit einer Bruchzähigkeit (K/,-Wert) von mindestens 3300 N · mnr3'2. Der Κ,,,,-Wert ist mindestens 2000 N · mnr3'2. Der Stahl besitzt also eine ausgezeichnete Spannungsrißkorrosionsbeständigkeit In chloridhaltigen Medien, wie Meerwasser. Er eignet sich daher Insbesondere als Baustahl für Flugzeug- und Schiffsbau bzw. Marinezwecke.4 «300 to 1150" C with subsequent aging at temperatures between 400 and 550 ° C, a 0.2 limit of at least 1300 N / mm 2 in connection with a fracture toughness (K /, value) of at least 3300 N · mnr 3 '2 The Κ ,,,, -. value is at least 2000 N · mnr 3' 2 Now, the steel has an excellent stress corrosion cracking in chloride media, such as sea water is therefore suitable particularly as a structural steel for aircraft construction, shipbuilding and marine use.. .

Der erfindungsgemäß zu verwendende Stahl unterscheidet sich In seiner Zusammensetzung von dem aus der DE-PS 14 58 359 bekannten hochfesten Baustahl durch einen Im Mittel um 3% niedrigeren Chromgehalt, weist aber überraschenderweise die gleich guten Korrosions- und Festigkeitseigenschaften dieses bekannten Stahls auf, übertrifft ihn jedoch beträchtlich in der Zähigkeit, die fast doppelt so hoch Hegt.The steel to be used according to the invention differs from that in its composition the DE-PS 14 58 359 known high-strength structural steel by an average of 3% lower chromium content, but surprisingly shows the equally good corrosion resistance and strength properties of this known steel, but surpasses it considerably in toughness, which is almost twice as high.

In den folgenden Beispielen werden die Eigenschaften des erfindungsgemäß zu verwendenden Stahls angege-The following examples show the properties of the steel to be used according to the invention

bo ben: bo ben:

1. Beispiel1st example

Stahl mit: 0,03% C, 9,13% Cr, 2,0% Mo, 10,3% Ni,
3,4% Co, 0,8% Ti.Steel with: 0.03% C, 9.13% Cr, 2.0% Mo, 10.3% Ni,
3.4% Co, 0.8% Ti.

Wärmebehandlung: 835° C 1 h/Wasser + 835° C 1 h/ Wasser + 480° C
6 h/LuftHeat treatment: 835 ° C 1 h / water + 835 ° C 1 h / water + 480 ° C
6 h / air

A. Festigkeitskennwerte bei Raumtemperatur (Längsproben aus 70 mm Vierkantstäben)A. Strength parameters at room temperature (longitudinal samples made of 70 mm square bars)

N/mm2 N / mm 2

N/mm2 N / mm 2

N/mm-N / mm-

Kerbschlag- K,< -Wert arbeit in J N/mm-in Notched impact K, <value work in JN / mm - in

(ISO-V-Probe) (nach ASTM
E 399-70 T)(ISO-V sample) (according to ASTM
E 399-70 T)

15001500

15651565

26202620

11,0 6311.0 63

8080

400O400O

Die ermittelten Zähigkeitskennwerte liegen für einen Stahl mit einer 0,2-Grenze von 1500 N/mm2 sehr hoch.The toughness values determined are very high for a steel with a 0.2 limit of 1500 N / mm 2.

B. KorrosionselgenschaftenB. Corrosion Properties

Dauertauchversuche in Schwitzwasser (DIN 50017) und In 3% NACl-Lösung: keine Rostbildung Ist nach über 2000 h Versuchsdauer festgestellt worden (Bild 1).Long-term immersion tests in condensation water (DIN 50017) and in 3% NaCl solution: no rust formation Was found after a test duration of more than 2000 h (Fig. 1).

Zur Kennzeichnung der Spannungsrißkorrosionsbeständlgkelt wurden bruchmechanische Untersuchungen In 3% NaCl-Lösung gepuffert auf pH 7 durchgeführt. Dabei 1st die Spannungsintensität, bei der kein kritisches Rißwachstum erfolgt, also der Κ/,,,-Wert (sec = stress corrosion cracking), ermittelt worden. Die Versuchsdauer wurde auf 300 h beschränkt. An dem erfindungsgemäßen Stahl ist ein KA,,-Wert von rd. 2600 N · mirr''J ermittelt worden, der auf die geringe Spannungsrißkorrosionsempfindllchkelt dieses Stahles hinweist.To identify the stress crack corrosion resistance, mechanical fracture tests were carried out in 3% NaCl solution, buffered to pH 7. The stress intensity at which no critical crack growth occurs, i.e. the Κ / ,,, - value (sec = stress corrosion cracking) was determined. The duration of the experiment was limited to 300 hours. At the present steel is a K A ,, - worth about N · mirr '' J has been detected in 2600, which indicates the low Spannungsrißkorrosionsempfindllchkelt this steel..

Zudem sind Stromdichte-Potential-Kurven in 3% NaCl-Lösung gepuffert auf pH 7 potentiokinetlsch mit 50 mV/h Vorschub gefahren worden, um die Lochfraßbeständigkeit zu ermitteln. Es ist ein Durchbruchspotential von rd. 450 raV£W gemessen worden. Da das Ruhepotential des Stahles in diesem Korrosionsmedium um rd. 300mVfi, liegt, läßt das höhere Durchbruchspotentfaf erkennen, daß der Stahl eine gewisse Beständigkeit gegen Lochkorrosion aufweist.In addition, current density-potential curves in 3% NaCl solution, buffered to pH 7, were run potentiokinetlsch with 50 mV / h feed to determine the pitting resistance. A breakthrough potential of around 450 raV £ W has been measured. Since the rest potential of the steel in this corrosion medium is around 300mVfi, the higher breakdown potential shows that the steel has a certain resistance to pitting corrosion.

Im Salzsprühtest nach DIN 50 021 weist der erfindungsgemäß zu verwendende Stahl ein besseres Korrosionsverhalten auf als der bekannte CrNi-Stahl.In the salt spray test according to DIN 50 021, the steel to be used according to the invention exhibits better corrosion behavior on than the well-known CrNi steel.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims (4)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Verwendung eines martensitaushärtenden Stahls, bestehend aus1. Use of a martensite hardening steel, consisting of weniger als 0,03% Cless than 0.03% C 8 bis 9,9% Cr8 to 9.9% Cr 8 bis 13,0% Ni8 to 13.0% Ni 1,5 bis 6,0% Mo1.5 to 6.0% Mo 0 bis 4,0% Co0 to 4.0% Co 0,7 bis 2,0% Ti
weniger als 0,2% Sl0.7 to 2.0% Ti
less than 0.2% Sl weniger als 0,2% Mnless than 0.2% Mn weniger als 0,1% Sless than 0.1% S 0 bis 0,1% Al0 to 0.1% Al 0 bis 0,1% N0 to 0.1% N 0 bis 0,1% Insgesamt eines oder mehrerer der Elemente Zr, Ce, Ca, Mg Rest Fe0 to 0.1% in total of one or more of the elements Zr, Ce, Ca, Mg Remainder Fe als Werkstoff für Gegenstünde, die nach dem Lösungsglühen bei Temperaturen im Bereich von 800 bis 1150° C mit anschließender Auslagerung bei Temperaturen zwischen 400 bis 5500C eine 0,2-Grenze von mindestens 1300 N/mm2 In Verbindung mit einer Bruchzähigkeit (K,c-Wert) von mindestens 3300 N · mnv2/3 und eine hohe Korrosionsbeständigkeit, Insbesondere Spannungsrißkorroslonsbeständlgkelt In chlorldhaltlgen Medien mit einem K/Srr-Wert von mindestens 2000 N · mrrr3'2 aufweisen müssen.as the material for counter would be that after solution heat treatment at temperatures in the range of 800 to 1150 ° C followed by aging at temperatures between 400 to 550 0 C a 0.2 border of at least 1300 N / mm 2 in conjunction with a fracture toughness (K , c value) of at least 3300 N · mnv 2/3 and a high level of corrosion resistance, in particular stress crack corrosion resistance in media with a K / Srr value of at least 2000 N · mrr 3 ' 2 . 2. Verwendung eines Stahls nach Anspruch 1, bestehend aus2. Use of a steel according to claim 1, consisting of 8 bis 9,9% Cr8 to 9.9% Cr 9 bis 12 % Nl
1,5 bis 3 % Mo9 to 12% Nl
1.5 to 3% Mon 2 bis 4 % Co
0,7 bis 0,9% Tl2 to 4% Co
0.7 to 0.9% part Rest FeRemainder Fe für den Zweck nach Anspruch 1.for the purpose of claim 1. 3. Verwendung eines Stahls nach Anspruch 1, bestehend aus3. Use of a steel according to claim 1, consisting of 8 bis. 9,9% Cr8 to. 9.9% Cr 8 bis 12 % Ni8 to 12% Ni 3 bis 6 % Mo
0 bis 4 % Co
0,7 bis 2,0% Tl3 to 6% Mon
0 to 4% Co
0.7 to 2.0% part Rest FeRemainder Fe für den Zweck nach Anspruch 1.for the purpose of claim 1. 4. Verwendung eines Stahls nach einem der Ansprüche 1 bis 3, der zusätzlich 0,5 bis 2% Kupfer enthält für den ZJweck nach Anspruch 1.4. Use of a steel according to one of claims 1 to 3, the additional 0.5 to 2% copper contains for the purpose of claim 1.
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