DE3222292C2

DE3222292C2 -

Info

Publication number: DE3222292C2
Application number: DE19823222292
Authority: DE
Inventors: Kiyohiko Chiba Jp Nohara; Yutaka Ichihara Jp Ono
Original assignee: Kawasaki Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 1981-06-15
Filing date: 1982-06-14
Publication date: 1987-07-16
Also published as: JPS57207154A; FR2507627A1; DE3222292A1; FR2507627B1; JPS5934225B2

Description

Die Erfindung betrifft eine Fe-Ni-Legierung mit geringer Wärmedehnung.

Nickel-Eisen-Legierungen mit etwa 36% Nickel haben bei recht hoher Festigkeit und Zähigkeit einen niedrigen Wärmeausdehnungskoeffizienten, weshalb diese Legierungen in der Tieftemperaturtechnik zur Herstellung von Behältern für den Seetransport und die Lagerung verflüssigter Gase, insbesondere Erdgas (LNG) verwendet werden. Typischerweise enthalten die kaltzähen Ni-Fe-Legierungen mit 36% Nickel, 0,1% C; 0,3% Si; 0,3% Mn; 0,015% S; 0,015% P; 0,05% Al; 0,02% Cu; 0,1% Co; 0,1% Cr und 0,03% Mg. Um eine sichere Schweißverbindung dieser kaltzähen Werkstoffe zu ermöglichen, wird eine durch Titanzusätze modifizierte Sorte verwendet.

Aus der DE-OS 30 02 743 ist eine etwa 36% Ni enthaltende kaltzähe Fe-Ni-Legierung bekannt, die bis zu 0,1% Kohlenstoff, bis zu 0,3% Silicium, bis zu 0,5% Mangan, bis zu 0,025% Phosphor, bis zu 0,025% Schwefel, bis zu 0,5 Kobalt, bis zu 0,5% Chrom, bis zu 0,5% Molybdän und bis zu 0,02% Aluminium enthält, wobei der Nickelgehalt dieser bekannten Legierung 34,5 bis 37,5% beträgt.

Diese bekannten kaltzähen Fe-Ni-Legierungen leiden unter der Neigung, daß sie in der Schweißwärme bzw. als Folge des Erwärmens beim Schweißen örtlich reißen. Diese Anfälligkeit gegenüber Schweißfehlern konnte durch den im Stand der Technik bekannten Zusatz von Titan nicht behoben werden. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die bekannten kaltzähen Fe-Ni-Legierungen so zu verbessern, daß eine gesteigerte Beständigkeit gegen das Auftreten von Wärmerissen beim Schweißen erreicht wird, ohne daß die günstigen Wärmedehnungseigenschaften sowie die mechanischen Eigenschaften dieses Legierungstyps herabgesetzt werden.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs gelöst.

Der mit Hilfe der Erfindung erzielbare technische Fortschritt ergibt sich in erster Linie aus dem hohen Reinheitsgrad der erfindungsgemäßen Legierung, welcher sich daraus ergibt, daß die Legierungszusammensetzung so gewählt ist, daß sich praktisch keine nichtmetallischen Einschlüsse (Carbide, Sulfide, Phosphide und Oxide) zuläßt.

Die im Patentanspruch genannte Bestimmung des Sauberkeitsindex gemäß japanischer Industrienorm G0555 umfaßt ein wiederholtes statisches Überprüfen der polierten Oberfläche eines Probekörpers, wobei eine mit 20 vertikalen bzw. horizontalen Gitterlinien versehene Glasplatte in das Okular eines Mikroskops eingesetzt und die Zahl der Gitterpunkte bestimmt wird, welche durch Einschlüsse besetzt werden, wobei üblicherweise 60 Gitterfelder benutzt und bei 400facher Vergrößerung gearbeitet wird.

Aus den Ergebnissen von Grundlagenuntersuchungen und aus der Herstellung von qualitativ minderwertigen Gütern haben die Erfinder den Schluß gezogen, daß die Bildung von Wärmerissen beim Schweißen, die bei der Verwendung von Invar- Legierung auftritt, in Beziehung zu der Segregation von P, S und O auf den Korngrenzen steht; es wurden deshalb zahlreiche Untersuchungen in bezug auf den Einsatz von zusätzlichen Elementen gemacht, um P und S zu stabilisieren und die Korngrenzen zu verstärken, wobei gleichzeitig angestrebt wurde, den Sauerstoffgehalt und auch den Sauberkeitsindex unter einen vorgegebenen Wert zu verringern.

Zunächst haben die Erfinder einen Wärmeriß-Test für die Untersuchung solcher zusätzlichen Elemente wie folgt durchgeführt:

Ein Probekörper mit einer Größe von 8 mm×60 mm×350 mm wurde in seiner zentralen, kurzen Richtung TIG-Schweißungen unter folgenden Bedingungen unterworfen, um eine erste Schweißraupe zu bilden:

Schweißspannung:12 V Schweißstrom:200 A Schweißgeschwindigkeit:100 mm/min Strömungsgeschwindigkeit
des Ar-Schutzgases:15 l/min Drahtdurchmesser:2,4 mm Drahtlänge:ungefähr 2 mm

Dann wurde der Probekörper in seiner zentralen langen Richtung TIG-Schweißungen unter den gleichen Bedingungen, wie sie oben beschrieben wurden, unterworfen, um eine zweite Schweißraupe zu bilden; während dieses Schweißvorgangs wurde eine zusätzliche Spannung bzw. Verformung von 2,0% auf die erste Schweißraupe ausgeübt, indem sie einer raschen Biegeverformung unterworfen wurde, wenn der Schweißbrenner die Mitte der ersten Schweißraupe, in Richtung der Breite gesehen, erreichte. Als Ergebnis hiervon wird es möglich, die beiden unterschiedlichen Wärmerisse, die auf der Testprobe erzeugt werden, festzustellen und auszuwerten, d. h., die Wärmerisse aufgrund des Festwerdens, also des Erstarrens bzw. Abkühlens, sowie die Wärmerisse aufgrund der Wiedererwärmung, weil die Erstarrungs-Wärmerisse an der zweiten Schweißraupe und die Wiedererwärmungs-Wärmerisse an der ersten Schweißraupe entstehen.

Im allgemeinen neigen hoch-austenitische Legierungen dazu, Wärmerisse beim Schweißen zu erzeugen. Dies beruht darauf, daß eine Warmversprödung des Legierungsmaterials beim Abkühlen während des Erstarrens oder während der Wiedererwärmung eintritt, wodurch die Duktilität stark verringert wird. Weiterhin wird auf das Vorliegen von Verunreinigungen durch P und S als metallurgische Ursache für die Bildung von Wärmerissen genannt. Zur Vermeidung des Auftretens von Wärmerissen bei hoch-austenitischen Legierungen wird deshalb im allgemeinen der Zusatz von Elementen mit einer starken Neigung für die Bildung von Sulfiden, wie beispielsweise Ti, Nb, V, Zr, Ca, Mg, REM oder ähnlichen Materialien, versucht, um den P- und S-Anteil soweit wie möglich zu verringern oder um im wesentlichen Schwefel in Form einer bestimmten Verbindung zu stabilisieren, wodurch sich ein ungünstiger Einfluß des Schwefels vermeiden läßt.

Selbstverständlich ist auch in Erwägung gezogen worden, die oben erwähnten Elemente zu Fe-Ni-Legierungen hinzuzufügen, um dadurch das Auftreten von Wärmerissen zu verhindern. Die Erfinder haben jedoch durch die Ergebnisse von Experimenten und durch Untersuchungen bestätigt, daß die Verwendung dieser Elemente bei Fe-Ni-Legierungen unter der Bedingung P+S0,020%, wie sie bei den üblichen Frischverfahren erreicht werden, praktisch keine Wirkung hat; eine beträchtliche Wirkung in Richtung einer Veränderung des Auftretens von Wärmerissen bei Fe-Ni-Legierungen wird erreicht, wenn zusätzlich 0,005-0,500 Gew.-% Tantal hinzugefügt wird. Ggf. enthält die Legierung 0,001-0,100 Gew.-% Hafnium, 0,10-2,00 Gew.-% Molybdän oder/und 0,10-2,00 Gew.-% Wolfram. Es wird vorausgesetzt, daß der Sauerstoffgehalt nicht mehr als 0,0060 Gew.-% und der Sauberkeitsindex nicht mehr als 0,05% bei der Bedingung P+S0,020% betragen. Sogar dann, wenn die Bedingungen P+S0,020%, Sauerstoffanteil 0,0060 Gew.-% und Sauberkeit 0,05% erfüllt sind, wäre die zusätzliche Wirkung von Ti, Nb, V, Zr, Ca, Mg, REM und ähnliche Substanzen noch gering. Die zusätzliche Hinzufügung von Zr, Ca oder Mg hebt jedoch die Wirkung wieder auf, die durch die Hinzufügung der oben erwähnten zusätzlichen Elemente erreicht wird, so daß diese Elemente nicht eingesetzt werden.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegenden, schematischen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine graphische Darstellung des Einflusses der zusätzlichen Elemente auf die Bildung von Wärmerissen im Vergleich mit einer Vergleichslegierung ohne diese zusätzlichen Elemente, wobei die Bedingungen für den Sauerstoffgehalt und den Sauberkeitsindex die oben definiert wurden, eingehalten wurden,

Fig. 2 eine graphische Darstellung des Einflusses der zusätzlichen Elemente auf die Bildung von Wärmerissen im Vergleich mit Vergleichslegierungen ohne diese zusätzlichen Elemente, wenn die Bedingungen für den Sauerstoffgehalt und den Sauberkeitsindex, die oben definiert wurden, nicht eingehalten wurden, und

Fig. 3 eine graphische Darstellung des Einflusses der zusätzlichen Elemente auf die Schweißbarkeit im Vergleich mit Vergleichslegierungen ohne diese zusätzlichen Elemente, wenn die Bedingungen für den Sauerstoffgehalt und den Sauberkeitsindex, die oben definiert wurden, erfüllt wurden und außerdem Kalzium hinzugesetzt wurde.

Die Additionswirkung der zusätzlichen Elemente nach der vorliegenden Erfindung wird unter Bezugnahme auf die Fig. 1 bis 3 beschrieben, wobei die Zahl der Wärmerisse durch die Erstarrungs-Wärmerisse, die auf der zweiten Schweißraupe hervorgerufen sind, und durch die Wiedererwärmungswärmerisse, die auf der ersten Schweißraupe erzeugt worden sind, angegeben sind.

Fig. 1 zeigt den Fall, daß der Sauerstoffgehalt und der Sauberkeitsindex innerhalb der Bereiche liegen, die gemäß der Erfindung definiert sind, d. h., der Sauerstoffgehalt ist 0,0032 Gew.-% und der Sauberkeitsindex beträgt 0,03%. Die Vergleichslegierung Nr. 1, die in Fig. 1 verwendet wird, besteht aus 0,031 Gew.-% C, 0,21 Gew.-% Si, 0,32 Gew.-% Mn, 36,05 Gew.-% Ni, nicht mehr als 0,020 Gew.-% P+S und als Rest Eisen; diese Vergleichslegierung enthält kein zusätzliches Element.

Die Fe-Ni-Legierung nach der Erfindung wird erhalten, indem zu der Vergleichslegierung 0,010 Gew.-% Ta, 0,005 Gew.-% Hf, 1,0 Gew.-% Mo oder 1,1 Gew.-% W hinzugefügt werden. Die Additionswirkung der zusätzlichen Elemente nach der vorliegenden Erfindung läßt sich klar aus Fig. 1 ableiten, wenn die Legierung nach der Erfindung mit der Vergleichslegierung verglichen wird.

Fig. 2 zeigt den Fall, daß der Sauerstoffgehalt und der Sauberkeitsindex außerhalb der Bereiche liegen, die durch die Erfindung definiert werden, d. h., der Sauerstoffgehalt beträgt 0,0097 Gew.-% und der Sauberkeitsindex beträgt 0,09%. Die bei Fig. 2 verwendete Vergleichslegierung Nr. 2 besteht aus 0,032 Gew.-% C, 0,22 Gew.-% Si, 0,30 Gew.-% Mn, 35,95 Gew.-% Ni, nicht mehr als 0,020 Gew.-% P+S und als Rest Eisen; sie enthält kein zusätzliches Element. Wie man aus einem Vergleich der Fig. 1 und 2 ableiten kann, sind die Ergebnisse der Vergleichslegierung Nr. 2 schlechter als die der Vergleichslegierung Nr. 1. Selbst wenn jeweils 0,009 Gew.-% Ta, 0,004 Gew.-% Hf, 1,1 Gew.-% Mo und 1,0 Gew.-% W zu der Vergleichslegierung Nr. 2 hinzugefügt werden, ist der Additionseffekt noch gering.

Fig. 3 zeigt den Fall, daß der Sauerstoffgehalt und der Sauberkeitsindex innerhalb der Bereiche liegen, die gemäß der Erfindung definiert ist; außerdem wird Kalzium zu der Vergleichslegierung Nr. 3 hinzugefügt. Die für Fig. 3 verwendete Vergleichslegierung Nr. 3 besteht aus 0,030 Gew.-% C, 0,20 Gew.-% Si, 0,31 Gew.-% Mn, 35,97 Gew.-% Ni, nicht mehr als 0,020 Gew.-% P+S und dem Rest Fe; sie enthält kein zusätzliches Element. Wenn die Vergleichslegierung Nr. 3, die 0,025 Gew.-% Kalzium enthält, mit der Vergleichslegierung Nr. 1, die kein Kalzium enthält, verglichen wird, so läßt sich erkennen, daß die Hinzufügung des Kalziums die Verbesserung der Beständigkeit gegen die Bildung von Wärmerissen ungünstig beeinflußt. Weiterhin läßt sich das Auftreten von Wärmerissen im Vergleich mit der Vergleichslegierung Nr. 3 kaum verhindern, wenn ein zusätzliches Element hinzugefügt wird, das aus 0,11 Gew.-% Ta, 0,005 Gew.-% Hf, 1,1 Gew.-% Mo oder 1,1 Gew.-% W zusammen mit 0,025 Gew.-% Ca ausgewählt wird.

Aus den Ergebnissen der Fig. 1 bis 3 läßt sich ableiten, daß die Fe-Ni-Legierung nach der vorliegenden Erfindung die oben angegebenen Bedingungen erfüllen muß, um die Beständigkeit gegen das Auftreten von Wärmerissen zu verbessern.

Die erhaltenen Ergebnisse dürften auf den folgenden Zusammenhängen beruhen:
Wie man aus den Fig. 1 und 2 ableiten kann, läßt sich die Beständigkeit gegen das Auftreten von Wärmerissen dadurch verbessern, daß eine Verminderung der nichtmetallischen Einschlüsse versucht wird, weil die Wirkung der nicht-metallischen Einschlüsse auf die Herabsetzung der Warm-Duktilität an den Korn- oder Phasengrenzen nicht ignoriert werden kann, welche das Auftreten von Wärmerissen bei Fe-Ni-Legierungen verursachen. Die vorliegende Erfindung benutzt deshalb den folgenden Grundgedanken:
Wenn der Sauerstoffgehalt und der Sauberkeitsindex unter vorgegebene Werte verringert wird, um die Zahl der nichtmetallischen Einschlüsse zu verringern, und wenn gleichzeitig wenigstens ein zusätzliches Element aus der Gruppe Ta, Hf, Mo und W zu der Legierung hinzugefügt wird, wird das Herabsetzen der Warm-Duktilität durch die synergistische Wirkung der Härtung der festen Lösung der Korn- oder Phasengrenzen mit der Stabilisierung von S (und P) unterdrückt, wodurch praktisch keine Wärmerisse mehr entstehen können.

Wenn andererseits der Sauerstoffgehalt und der Sauberkeitsindex nicht unter den oben erwähnten Werten liegen, sind die Bedingungen für eine Verminderung der nicht-metallischen Einschlüsse nicht erfüllt. Wenn außerdem Zr, Ca, Mg oder ähnliche Substanzen zusammen mit dem zusätzlichen Element in der Legierung vorhanden sind, wird weiterhin der Sauberkeitsindex durch die starke Affinität von Zr, Ca, Mg oder ähnlichen Elementen für Sauerstoff verschlechtert, so daß die Zahl der nicht-metallischen Einschlüsse nicht vermindert und die Beständigkeit gegen Wärmerisse nicht verbessert wird.

Im allgemeinen haben Ti, Nr, V, Zr, Cr, Mg und REM, die für ihre schwefelstabilisierende Wirkung bekannt sind, eine geringe Wirkung bei der Aushärtung der festen Lösung und bei der Verstärkung der Korn- oder Phasengrenzen aufgrund der Schwefelstabilisierung im Vergleich mit Ta, Hf, Mo oder W für die Fe-Ni-Legierung nach der vorliegenden Erfindung, und zwar unabhängig von dem Sauerstoffgehalt und dem Sauberkeitsindex, so daß ihre Wirkung bei der Verbesserung der Beständigkeit gegen die Ausbildung von Wärmerissen gering ist.

Gemäß der vorliegenden Erfindung gibt es folgende Gründe für die Begrenzung der chemischen Zusammensetzung der Fe-Ni- Legierungen und der Höchstgrenzen für die nicht-metallischen Einschlüsse auf die oben erwähnten Bereiche:

Nickel: 30-45 Gew.-%

Nickel ist ein Element, das den Wärmeausdehnungskoeffizienten der Fe-Ni-Legierung einstellt. Die Wärmeausdehnung der Legierung wird minimal, wenn der Nickel-Anteil bei niedrigen Temperaturen ungefähr 36% und bei hohen Temperaturen ungefähr 42% beträgt. Wenn der Nickel-Anteil weniger als 30% ist oder 45% übersteigt, nimmt der Wärmeausdehnungskoeffizient beträchtlich zu; außerdem verschlechtert sich die Zähigkeit.

Kohlenstoff: nicht mehr als 0,04 Gew.-%

Wenn der Kohlenstoff-Anteil 0,04% übersteigt, nimmt nicht nur der Wärmeausdehnungskoeffizient zu, so daß die angestrebte, geringe Wärmeausdehnung der Fe-Ni-Legierung nicht mehr erreicht wird, sondern werden auch Karbide ausgefällt, wodurch die Warmverformbarkeit und die Zähigkeit nach Schweißen verschlechtert werden.

Silizium: 0,05-0,25 Gew.-%

Silizium wirkt als Desoxydationsmittel während des Frischens und muß in einer Menge von wenigstens 0,05% zugesetzt werden. Wenn jedoch der Silizium-Anteil 0,25% übersteigt, verschlechtert sich die Warmverformbarkeit.

Mangan: 0,10-0,40 Gew.-%

Mn wirkt ebenfalls als Desoxydationsmittel während des Frischens und muß in einer Menge von wenigstens 0,10% hinzugesetzt werden; wenn jedoch der Mn-Anteil 0,40% übersteigt, wird die Desoxydationswirkung nicht gesteigert, so daß höhere Mn-Gehalte aus Kostengründen nicht verwendet werden sollten.

Phosphor und Schwefel: P+S0,020 Gew.-%

Wenn der Gesamtgehalt an P und S 0,020% übersteigt, wird es schwierig, beim Schweißen stabile Schweißraupen zu erzeugen, so daß der Wirkungsgrad beim Schweißen geringer wird.

Sauerstoff: nicht mehr als 0,0060 Gew.-%

Sauberkeitsindex: nicht mehr als 0,05 Gew.-%

Um das Auftreten von Wärmerissen beim Schweißen zu verringern und die Additionswirkung von Ta, Hf, Mo oder W herbeizuführen, ist es notwendig, die Menge an nicht- metallischen Einschlüssen, wie beispielsweise Oxiden, Sulfiden und ähnlichen Verbindungen zu verringern. Zu diesem Zweck dürfen der Sauerstoffgehalt der Legierung und der Sauberkeitsindex nicht mehr als 0,0060% bzw. nicht mehr als 0,05% betragen.

Tantal: 0,005-0,500 Gew.-%

Ta ist ein Element, welches die Wirkung hat, die Beständigkeit gegen die Ausbildung von Wärmerissen bei einem Sauerstoffanteil 0,0060 Gew.-% und einem Sauberkeitsindex von 0,05 Gew.-% zu verbessern. Wenn der Ta-Anteil weniger als 0,005 Gew.-% beträgt, kann der Additionseffekt nicht erwartet werden; wenn andererseits der Sauerstoff-Anteil 0,500 Gew.-% übersteigt, verschlechtert sich die Warmverformbarkeit; außerdem nehmen die Kosten extrem zu.

Hafnium: 0,001-0,100 Gew.-%

Hf ist ein zusätzliches Element, welches die Wirkung hat, die Beständigkeit gegen das Auftreten von Wärmerissen zu verbessern, wenn der Sauerstoffanteil 0,0060 Gew.-% und der Sauberkeitsindex 0,05% sind. Wenn der Hf-Anteil weniger als 0,001% beträgt, kann der Additionseffekt nicht erwartet werden; wenn andererseits der Hf-Anteil 0,100% übersteigt, verringert sich die Duktilität der Legierung; außerdem nehmen die Kosten zu.

Molybdän und Wolfram: 0,10-2,00 Gew.-%

Mo und W dienen dazu, die Beständigkeit gegen das Auftreten von Wärmerissen zu verbessern, wenn der Sauerstoff-Anteil 0,0060% und die Sauberkeit 0,05% sind. Wenn der Anteil an Mo und W kleiner als 0,10% ist, kann der Additionseffekt nicht erwartet werden; wenn der Anteil an Mo und W 2,0% übersteigt, nimmt im Falle von Mo die Warmverformbarkeit und im Falle von W die Zähigkeit bei niedrigen Temperaturen ab.

Die Fe-Ni-Legierungen nach der vorliegenden Erfindung zeigen also eine verbesserte Beständigkeit gegen die Ausbildung von Wärmerissen, wenn sie alle oben definierten Bedingungen für die chemische Zusammensetzung und für die Gehalte an nicht-metallischen Einschlüsse erfüllen, wie im folgenden unter Bezugnahme auf ein Beispiel beschrieben werden soll.

Beispiel

Die folgende Tabelle zeigt Vergleichsergebnisse, und zwar ausgedrückt durch die chemische Zusammensetzung, das Auftreten von Wärmerissen beim Schweißen und die Warmverformbarkeit. Dabei wurden Fe-Ni-Legierungen nach der vorliegenden Erfindung, Vergleichs-Legierungen, deren chemische Zusammensetzung und Reinheit etwas außerhalb des definierten Bereiches liegen, und herkömmliche Fe-Ni- Legierungen gegenübergestellt.

Jede dieser Legierungen wurde hergestellt durch Frischen einer Legierungsschmelze, die aus einem üblichen Elektroofen in ein Vakuum-Frischgefäß überführt und dann in einer nichtoxydierenden Atmosphäre in eine Form gegossen wurde, die mit Zirkoniumoxyd-Steinen ausgelegt war, um den Sauerstoffgehalt und den Sauberkeitsindex auf die oben erwähnten, niedrigen Werte zu bringen. Anschließend wurde der sich ergebende Gußblock sorgfältig vorgeblockt, warmgewalzt, kaltgewalzt und schließlich blankgeglüht, wodurch das Endprodukt erhalten wurde. Anschließend wurden die Untersuchungen für das Auftreten von Wärmerissen nach dem oben erwähnten Verfahren durchgeführt.

In der obigen Tabelle beziehen sich die Lauf-Nummern 1 bis 8 auf Fe-Ni-Legierungen nach der Erfindung, deren Beständigkeit gegen die Ausbildung von Wärmerissen im Vergleich mit den entsprechenden Werten für herkömmliche Fe-Ni-Legierungen (Lauf-Nummern 13 und 14) wesentlich verbessert ist. Insbesondere die besonders schwerwiegenden Wärmerisse, die bei der Wiedererwärmung auftreten, sind verringert. Diese Herabsetzung der Risse, wie sie aus den Tabellen hervorgeht (sogar dann, wenn die Zahl der Risse nicht Null ist) bringt eine wesentliche Verbesserung für die Praxis. Weiterhin haben die Legierungen nach den Lauf-Nummern 1 bis 8 einen Wärmeausdehnungskoeffizienten, der im wesentlichen gleich dem Wärmeausdehnungskoeffizienten der herkömmlichen Fe-Ni- Legierungen ist, d. h., die angestrebte geringe Wärmeausdehnung solcher Legierungen verschlechtert sich nicht.

Weiterhin ist die Schweißbarkeit der Fe-Ni-Legierungen nach den Lauf-Nummern 9 bis 12, die außerhalb des Bereiches der chemischen Zusammensetzung und des Sauberkeitsindex liegen, wie sie durch die Erfindung definiert sind, etwas im Vergleich mit den entsprechenden Eigenschaften herkömmlicher Fe-Ni-Legierungen verbessert; die Werte für diese Eigenschaften liegen jedoch noch wesentlich noch unter den entsprechenden Werten für die Legierungen nach der vorliegenden Erfindung (Sauerstoffgehalt in Lauf-Nummer 9, Sauberkeitsindex in Lauf-Nr. 10, Ta-Gehalt in Lauf-Nummer 11 und Mo-Gehalt in Lauf-Nr. 12 liegen jeweils außerhalb der für die Erfindung definierten Bereiche). Weiterhin hat die Legierung nach Lauf-Nummer 11 eine Schweißbarkeit, die im wesentlichen gleich der einer Legierung nach der vorliegenden Erfindung ist; aufgrund des zu starken Zusatzes an Tantal ist jedoch die Warmverformbarkeit gering.

Bei der Fe-Ni-Legierung nach der vorliegenden Erfindung ist die Beständigkeit gegen das Auftreten von Wärmerissen stark verbessert, ohne daß sich die geringe Wärmeausdehnung verschlechtert, wobei die anderen Eigenschaften aufrechterhalten werden, wie man aus den Tabellen ableiten kann. Deshalb lassen sich die Legierungen nach der Erfindung nicht nur als Material für Membrantanks, die verflüssigtes natürliches Gas bzw. Erdgas transportieren und speichern, sondern auch als Baumaterial für die Halterung von supraleitenden Magneten, für Kamerateile, für elektrische Teile, für die Benutzung von (flüssigem) Wasserstoff und für ähnliche Zwecke einsetzen.

Claims

Fe-Ni-Legierung mit geringer Wärmedehnung und extrem guter Beständigkeit gegen Schweißrisse, bestehend aus (in Gew.-%)
30 bis 45% Nickel,
maximal 0,04% Kohlenstoff,
0,05 bis 0,25% Silicium,
0,10 bis 0,40% Mangan,
maximal 0,02% Phosphor+Schwefel,
maximal 0,0060% Sauerstoff,
0,005 bis 0,500% Tantal,
sowie gegebenenfalls wenigstens eines der Elemente aus der Gruppe
0,001 bis 0,1% Hafnium,
0,10 bis 2,0% Molybdän und
0,10 bis 2,0% Wolfram,
Rest Eisen,
wobei der Sauberkeitsindex d, bestimmt durch die folgende Gleichung nicht mehr als 0,05 beträgt, worin ndie Zahl der durch Einschlüsse besetzten Gitterpunkte,pdie Gesamtzahl der Gitterpunkte auf einer Glasplatte in den Feldern undfdie Zahl der Felder gemäß JIS G0555 bedeuten.