DE2815439B2 - Verwendung eines ferriäsch-austenitischen Chrom-Nickel-Stahles - Google Patents
Verwendung eines ferriäsch-austenitischen Chrom-Nickel-StahlesInfo
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Description
Die Praxis hat gezeigt, daß der korrosionsbeständige
Stahl der Zusammensetzung: max. 0,1% C; max.
1,0% Si; max. 2,0% Mn; max. 0,045% P; max. 0,030% S;
26,0/28,0% Cr; U/2,0% Mo; 4,0/5,0% Ni; (Werkstoff-Nr.
1.4460) bzw. der weitgehend analoge schwedische Normstahl SIS 2324, der auch irii Stickstoffgehalten
bis 0,2% N erschmolzen wird, den Anforderungen an Festigkeit und Kerbschlagzähigkeit in bestimmten
Anwendungsfällen, insbesondere bei der Herstellung von Schmiedest 'cken nicht genügt Durch Erhöhung
des Stickstoffgehaltes bis 0,4% N konnten die mechanischen Gütewerte teilweise vprbessert werden: es zeigt
sich aber beim Schmieden eine starke Anfälligkeit zur Rißbildung.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung is*, es daher, für
Schmiedestücke, bei denen einzelne Zonen nur gering warmverfonnt werden, einen korrosionsbeständigen
ferritisch-austenitischen Cr-Ni-Stahl anzugeben, der auch in diesen Zonen eine Kerbschlagzähigkeit von
mehr als 35 J (nach ISO-V) zu erreichen erlaubt.
Die Erfindung besteht demgemäß in der Verwendung eines ferritisch-austenitischen Cr-Ni-Stahles, der 30 bis
70% Austenit enthält und der max. 0,1% C, max. 1,0% Si, 4,0 bis 6,0% Mn, 22,0 bis 23,0% Cr, 3,5 bis
5,5% Ni, 1,0 bis 3,0% Mo, 0,35 bis 0,6% N, Rest Eisen
und unvermeidliche Verunreinigungen enthält, für Schmiedestücke, die bereits bei zweifachem Verformungsgrad
eine Kxibschlagzähigkeit (nach ISO-V) von
mehr als 35 Joule bei einer Mindeststreckgrenze von 600 N/mm2 besitzen, rnüssen.
Gemäß einer bevorzugten Ausführung wird für den genannten Zweck ein Stahl verwendet, der max. 0,1 % C,
max. 1,0% Si, 4,5 bis 5,5% Mn, 25,0 bis 27,5% Cr, 3,5 bis
5,0% Ni, U bis 2,5% Mo, 035 bis 0,45% N, Rest Eisen
Es hat sich dabei als vorteilhaft gezeigt, den C-Gehalt
ir.i Bereich von 0,01 bis 0,1% und den Si-Gehalt von 0,1
bis 1,0% zu halten.
An dieser Stelle sei erwähnt, daß in der deutschen Offenlegungsschrift 24 57089 ein austenitisch-ferritischer
Chrom-Nickel-Stickstoffstahl beschrieben ist, der
0,005 bis 0,065% C, 0,1 bis 1,0% Si, 0,5 bis 4,0% Mn, 22,5
bis 28,0% Cr, 3,5 bis 8,0% Ni, 0,08 bis 0,4% N, Rest Eisen, enthält und der durch eine Primärverformung bei
Temperaturen über 1155°C und eine Weiterverformung
bei Temperaturen unter 1000 bis 8000C auf eine 0,2% Dehngrenze von mindestens 75 kp/mm2 bei gleichzeitig
guter Kerbzähigkeit gebracht wird. Zusätze von 0 bis 1,25% Mo, 0 bis 1,0% Nb/Ta und 0 bis 0,80% Ti sind
einzeln oder gemeinsam auch noch in Betracht gezogen, aber — was für hochbeanspruchte SehmiedesLücke
ausscheidet — nur dann, wenn eine Verminderung der
Zähigkeit bzw. Kerbzähigkeit in Kauf genommen wird. Aus der Offenbarung dieser Offenlegungsschrift geht
klar hervor, daß die genannte 2stufige Verformung für
ίο die Erzielung der guten mechanischen Eigenschiften
ausschlaggebend ist Der Umstand, daß beim Vergleich mit der vorliegenden Erfindung den resultierenden
Eigenschaften der Stähle trotz der ähnlichen Zusammensetzung ein grundve-schiedenes Prinzip zugrundeliegt,
kann am besten an Hand von Gefügebildern nachgewiesen werden. Die F i g. 1 bis 3 zeigen
Gefügebilder eines Stahles gemäß der Offenlegungsschrift mit 0,03% C, 0,5% Si, 1,5% Mn, 24,2% Cr,
4,1% Ni, 1^% Mo, 0^% N, Rest Eisen. Die Zusammer>Setzung
muß so abgestimmt sein, daß das Gefüge bei Temperaturen über 1155° möglichst rein ferritisch ist
Die Fig. 1 und 2 zeigen das ferritische Gefüge (ferritische Matrix, Austenit an den Korngrenzen) nach
Glühung bei 12500C (Fi g. 1) bzw. nach der Primärverformung
(Fj g. 2), jeweils in lOOfacher Vergrößerung von V 2 Α-Ätzung. Während der zweiten Verformung
im Temperaturbereich 1000 bis 800° scheidet sich aus dem Ferrit der Austenit in fein verteilter Form aus; es
entsteht das sogenannte »Mikrc-duplexgefüge« mit
seinen besonders guten mechanischen Eigenschaften (Fig.3; χ 100).
im Gegensatz dazu hat der für die erfindungsgemäße Verwendung bestimmte Stahl die angegebenen guten
mechanischen Eigenschaften (02-Dehngrenze
> 600
J5 N/mm2; Kerbschlagzähigkeit
> 35 J) schon nach einer (beliebigen) Warmverformung mit nur 2fachem Verformungsgrad.
Hier muß die chemische Zusammensetzung so abgestimmt sein, daß das 2phasige Gefüge mit
30—70% Austenit auch bei hohen Temperaturen erhalten bleibt Dies zeigen die F i g. *. bis 7 mit durch
Murakami-Ätzung erhaltenen GofügebWdern eines der
Erfindungsdefinition entsprechenden Stahles mit 0,025% C, 0,4% Si, 4,81% Mn, 25,4% Cr, 3,94% Ni,
2,40% Mo, 0,40% N, Rest Eisen, usw. die F i g. 4 (χ 50)
4r> und F i g. 5 (χ 500) das Gefüge (Ferrit dunkel; Austenit
heu) nach einer Wärmebehandlung 105O1ZSo min/Wasser
und die F i g. 6 (χ 50) bzw. F i g. 7 (χ 500) nach einer
Wärmebehandlung 1300°/30 min/Wasser. Man sieht, daß selbst bei 1300° ein Austenitanteil von etwa 50%
w erhalten bleibt
Es ist bekannt, daß die Ergebnisse des Warmtorsionsversuches
als Maßstab für die kritische Primärverformnng
von Schmiedeblöcken herangezogen werden können. Es werden deshalb Vergleichsergebnisse
solcher Untersuchungen wie folgt angegeben.
bf) -
| Slam | ITUI- | /.am Her Ver |
| temper.ilur | drehungen his | |
| /um Bruch | ||
| (.4460 | 1050 C | 10-JO |
| 1150 C | >30 | |
| 1.4460 | 1050 C | 2,5-5 |
| + 0,4% N | 1150C | 3-9 |
| Erfindungs | 1050C | 5-10 |
| gemäßer Stahl | 1150 C | >I5 |
| (It. Beispiel) |
IJren-
moment
(Nm)
3,9
2,7
3,5
2,5
2,5
1,3
2,5
2,5
1,3
Als besonderer Vorteil der erftndirngsgemäß anzuwendenden
Stähle ist hervorzuheben, daß bei der Herstellung der Schmiedestücke um bis 100° C höhere
Schmiedeanfangsternperaturen angewendet werden können als bei dem einleitend genannten Normstahl,
wodurch die Schmiedung wesentlich erleichtert wird.
ohne die Qualität der Schmiedestücke zu beeinträchtigen.
Die Erfiiidung wird nachstehend zn Hand von
Beispielen näher erläutert
Aus einem 48% Austenit enthaltenden Stahl der Zusammensetzung:
0,064% C; 0,66% Si; 4,66% Mn; 0,019% P; 0,014% S; 25,67% Cr, 1,58% Mo; 4,12% Ni; 0,38% N; Rest Eisen
wurden 2700 kg schwere Blöcke abgegossen und diese zu zwei 2£ t schweren ESU-Blöcken umgeschmolzen.
Von einem Block wurden 200 kg schwere Stücke abgesägt und die Schmiedung von 1,6 m .^igen
Turbinenschaufeln bei Temperaturen zwischen «220° C und 1050°C durchgeführt Die fertigen Schaufeln
wurden zwei Stunden oei 1080° C !ös'-n^geglüht und im
Wasser abgeschreckt Eine Schaufe' -/»rde zerteilt und
die mechanischen Gütewerte testinifnt; Streckgrenze
im Fußteil 620 N pro mm? r in cL/ oberen Hälfte 660
N/mm2. Kerbschlagzähigkeit nach ISO-V im Fußteil 90 J, in der oberen Hälfte des Blattes 130 J.
Aus 200 kg schweren Stücken desselben Blockes wurden Kugelkörper für Separatoren hergestellt In den
herstellungsbedingt unterschiedlich stark verformten Zonen der Kugelkörper warden im analog durchgeführten
Kerbschlagversuch Werte zwischen 53 und 90 J bei Streckgrenzen zwischen 620 und 630 N/mm2 festgestellt
Ein Stück des anderen Blockes wurde unter der Schmiedepresse bei anwendungsgleichen Schmiedetemperaturen
auf eine 3,6 m lange Welle mit 320 mm Rohdurchmesser verformt Am abgeschreckten Endprodukt
konnten trotz der geringen angewandten Verformung von 2,5 Streckgrenzwerte von 640 N/mm2
in der Längs- bzw. 630 N/rnnt2 in der Querrichtung und
im Kerbschlagversuch noch Werte von 200J in der Längs- und 70 J in der Querrichtung festgestellt werden.
Alle Produkte wurden auf ihre Bestä; «gkeit gegen
interkristalline Korrosion geprüft, wozu die 'Hr diesen Stahltyp übnche chloridhaltige Kaiziumhydroxidlö.mng
mit Silberchloridzusatz verwendet wurde. Diese Beständigkeit war nicht nur im lösungsgeglühten Zustand
gegeben, sondern die Produkte konnten auch 20 Minuten lang bei 600° C geglüht werden, ohne daß bei
dieser Prüfung ein schlechteres Ergebnis auftrat
Hier/u 4 Blau Zeichnungen
Claims (2)
1. Die Verwendung eines ferritisch-austenitischen
Cr-Ni-Stahles, der 30 bis 70% Austenit enthält und der max. 0,1% C, max. 1,0% Si, 4,0 bis 6,0% Mn, 22,0
bis 28,0% Cr, 3,5 bis 5£% Ni, 1,0 bis 3.0% Mo, 0,35
bis 0,6% N, Rest Eisen und unvermeidliche Verunreinigungen
enthält, für Schmiedestücke, die bereits bei zweifachem Verformungsgrad eine Kerbschlagzähigkeit
(nach ISO-V) von mehr als 35 Joule bei
einer Mindeststreckgrenze von 600 N/mm2 besitzen müssen.
2. Die Verwendung eines ferritisch-austenitischen Cr-Ni-Stahles, der 30 bis 70% Austenit enthält und
der max. 0,1% C, max. 1,0% Si, 4,5 bis 5,5% Mn, 25,0
bis 27,5% Cr, 3,5 bis 5,0% Ni, U bis 2£% Mo, 0,35
bis 0,45% N, Rest Eisen und unvermeidliche Verunreinigungen enthält, für den Zweck nach
Anspruch 1.
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