DE3407305C2 - - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft die Verwendung einer korrosionsbeständigen
austenitischen Eisen-Chrom-Nickel-Stickstoff-
Legierung als Werkstoff für mechanisch hoch beanspruchte
Bauteile guter Schweißbarkeit.
In der chemischen Industrie, z. B. im Apparate- oder
Druckbehälterbau, und in Anlagen zur Erzeugung von Energie,
werden Stähle bzw. Legierungen verlangt, die neben
ausreichender Korrosionsbeständigkeit gute Schweißeignung
und den hohen mechanischen Beanspruchungen entsprechende
Festigkeiten besitzen sollen. Dehngrenzen wie die 0,2-
Grenzen stellen die maßgebliche Größe für die Berechnung
dar. Aus diesem Grunde wird der Konstrukteur Werkstoffe
mit möglichst hohen 0,2%-Dehngrenzen bevorzugen, um größte
Belastbarkeit der Bauteile zu erreichen oder wegen der
Rohstoff- und Gewichtsersparnis sowie der besseren Verarbeitbarkeit
und Schweißbarkeit dünnere Werkstücke verwenden
zu können. Bei der Entwicklung solcher Stähle oder
Legierungen besteht das schwierige Problem, die Schweißeignung
des Werkstoffs trotz erhöhter Festigkeit zu erhalten.
Austenitische Stähle haben im Gegensatz zu ferritischen
im allgemeinen günstigere Korrosionseigenschaften und
sind wesentlich schweißgeeigneter, duktiler sowie zäher.
Da Nickel das austenitische Gefüge stabilisiert, besitzen
solche Stähle nach "Stahlschlüssel", 13. Auflage,
1983, Verlag Stahlschlüssel Wegst, GmbH, Marbach,
S. 323/324 ff., mindestens 7% Nickel. Ferner enthalten
sie zur Erzielung ausreichender Passivität mehr als 16%
Chrom. Zur Vermeidung der interkristallinen Korrosion
sind die Kohlenstoffgehalte der nicht mit Titan oder Niob
stabilisierten Stähle auf höchstens 0,08% begrenzt. Eine
weitere Verbesserung der Korrosionseigenschaften wird
durch Zusätze bis zu 6% Mo, 4% Cu und 3% Si erreicht.
Erhöhte Nickelgehalte von rd. 50% verbessern die Spannungsrißkorrosionsbeständigkeit
(siehe Berg- und Hüttenmännische
Monatshefte 108, 1963, S. 1/8 und 4 ff.).
Die niedrigen garantierten 0,2-Grenzen der austenitischen
Stähle, die nach DIN 17 440, Ausgabe Dezember 1972, z. B.
für einen Stahl mit 18 bis 19% Cr und etwa 9% Ni
185 N/mm² betragen, lassen sich durch Mischkristallhärtung
bzw. durch Legieren mit bis zu 0,30% N auf
343 N/mm² anheben (siehe Japanese Industrial Standard
JIS G 4304, 1981, S. 1301/1304 ff., Stahl SUS 304 N2).
Solche Festigkeitssteigerungen wurden jedoch auch noch
nicht allen Anforderungen gerecht. Um eine weitere Erhöhung
der 0,2-Grenzen zu erzielen, war es erforderlich, in
den Stahl noch mehr Stickstoff bis zu der bei etwa 0,55%
liegenden Löslichkeitsgrenze einzubringen. Da bei solchen
Mengen Stickstoffblasen bei der Erstarrung entstehen bzw.
die Gußblöcke "treiben" und Poren beim Schweißen auftreten,
mußten gleichzeitig auch die Chrom- und Mangangehalte
angehoben werden. So sind Sonderstähle mit 22,5 bis
25,5% Cr, 4 bis 7% Mn, 2 bis 4% Mo und 13 bis 17% Ni
bekannt, die aufgrund ihres Gehaltes von 0,35 bis
0,50% N und von geringen Niobzusätzen garantierte Mindestwerte
der 0,2-Grenzen von 500 bis 540 N/mm² besitzen
(siehe ASM Technical Report, 1970, No. C 70-24.2., DEW-
Technische Berichte 13, 1973, S. 94/100 und Proceedings
"Molybdenum 1973", Noranda Symp. 4, 1973, S. 43/48). Sie
sind wie die bereits aufgeführten stickstofflegierten,
austenitischen Stähle unter Verwendung artgleicher Zusatzwerkstoffe
schweißgeeignet. Ihre reinen Schweißgüter
weisen garantierte 0,2-Grenzen von mind. 510 N/mm² auf.
Nachteilig ist jedoch, daß die hohen Chrom- und Stickstoffgehalte
dieser Stähle die Warmumformbarkeit erschweren.
Ferner scheiden sie selbst bei so hohen Temperaturen
wie 1000°C noch intermetallische Phasen aus, die zu
niedrigen Dehnungen von rd. 30% führen und nach dem
Schweißen, Warmrichten oder -biegen Versprödungen hervorrufen
können. Da Chrom in Stählen die Ferritbildung begünstigt,
während Nickel diese unterdrückt und gleichzeitig
auch die Ausscheidung intermetallischer Phasen verzögert,
besitzen die aufgeführten Legierungen hohe Nickelgehalte,
die den Werkstoff verteuern. Im chemischen Apparatebau
sind jedoch häufig relativ niedrig legierte Stähle
mit nur rd. 18% Cr, 12% Ni und 2% Mo gefragt, da
deren Korrosionsbeständigkeit meistens ausreicht. Man
nimmt in diesen Fällen sogar die geringen 0,2-Grenzen
dieser Stähle von etwa 200 N/mm² in Kauf und verzichtet
auf den Stickstoffzusatz, der bei einer etwas erschwerteren
Verarbeitbarkeit nur zu einer Anhebung der Streckgrenzen
auf 280 N/mm² geführt hätte (vergleiche Stahl
1.4435 mit 1.4406 in DIN 17 440). Eine breite Anwendung
haben somit die gewöhnlichen stickstofflegierten, austenitischen
Stähle mit Höchstwerten der Streckgrenzen von
nur 280 bis 343 N/mm² noch nicht gefunden. Auch für die
höher legierten, austenitischen Sonderstähle mit Stickstoffgehalten
über 0,35% und Mindestwerten der 0,2-Grenze
von 500 N/mm² gilt diese Feststellung, da deren Verwendung
sich naturgemäß mehr auf spezielle Fälle beschränkt.
Eine weitere Methode, die Festigkeitseigenschaften von
Stählen zu verbessern, ist die Kornverfeinerung. So wurde
durch Kaltverformung und anschließendes rekristallisierendes
Glühen bei einem austenitischen Stahl mit rd.
18% Cr und 10% Ni ein ultrafeines Gefüge mit Körnern
der Größe Nr. 11,5 bis 13,5 nach ASTM (6 bis 3 µm) erzeugt
(siehe ASTM Special Technical Publication No. 369,
1965, S. 175/179). Dadurch erhöhte sich gegenüber dem
grobkörnigen Ausgangszustand die 0,2-Grenze um rd.
150 N/mm². Da der Stahl nicht mit Stickstoff legiert war,
lag seine 0,2-Grenze jedoch insgesamt nur bei 380 N/mm².
Das Problem, inwieweit solche äußerst feinkörnigen, nicht
umwandlungsfähigen Stähle zum Schweißen geeignet sind,
wurde nicht behandelt.
Bei den erörterten stickstofflegierten, austenitischen
Stählen kommt eine besondere Bedeutung dem Legierungselement
Niob zu. Seine Wirkung beruht auf der Ausscheidung
eines komplexen Nitrids der Art Nb₂Cr₂N₂, genannt Z-Phase.
Dadurch wird sogar in warmverformten, lösungsgeglühten
Stählen eine Kornverfeinerung erzielt, die jedoch nur
bis zu Korngrößen der Nr. 10 nach ASTM (rd. 10 µm) führt
(siehe Berg- und Hüttenmännische Monatshefte 124, 1979,
S. 513 ff.). Daneben wird zusätzlich eine Nitrid-Ausscheidungshärtung
festgestellt, die Werte bis zu 90 N/mm²
annehmen kann (siehe Thyssenforschung 1, 1969,
S. 14 ff.). Um die Ausscheidung von zu viel Nitrid, das
dem Mischkristall Stickstoff für die Härtung entziehen
würde, zu vermeiden, besitzen diese Stähle einen wesentlich
geringeren Niobgehalt als ihrer siebenfachen Menge
an N, dem stöchiometrischen Verhältnis in der Verbindung
NbN, entspricht.
Die Warmstreckgrenzen der austenitischen Stähle werden
durch Stickstoff-Mischkristallhärtung und Kornverfeinerung
ebenfalls angehoben. Allerdings wird die Steigerung
der 0,2-Grenze durch Stickstoff mit zunehmender Temperatur
geringer und ist z. B. bei 400°C nur noch etwa halb so
groß wie bei Raumtemperatur (siehe Berg- und Hüttenmännische
Monatshefte 113, 1968, S. 386/387 ff.). Demgegenüber
nimmt der durch Kornverfeinerung bedingte Anstieg der
0,2-Grenze mit der Prüftemperatur wesentlich weniger ab
(siehe Metal Science 11, 1977, S. 209 ff.). Bei noch
höheren Temperaturen, bei denen nicht mehr die Warmstreckgrenze,
sondern die niedrigere Zeitstandfestigkeit
für die Berechnung von Konstruktionen maßgebend ist, besteht
dieser günstige Feinkorneffekt nicht mehr. Ein gewisser
Ausgleich läßt sich durch Legieren mit Bor bis zu
Gehalten von 0,015% schaffen, da mit dieser Maßnahme die
Kriechfestigkeit austenitischer Chrom-Nickel-Molybdän-
Stähle bei Temperaturen von beispielsweise 650°C erhöht
wird (siehe Rev. M´tallurgie 59, 1962, S. 651/660). Auch
bei solchen Stählen, die zusätzlich Stickstoff enthalten,
scheint sich diese vorteilhafte Wirkung zu zeigen (siehe
Arch. Eisenhüttenwes. 39, 1968, S. 146 ff. und VDI-
Berichte 428, 1981, S. 89 ff.). Dadurch wird der Verwendungsbereich,
in dem noch die Warmstreckgrenze für die
Berechnung zugrunde gelegt werden kann, erweitert bzw. zu
höheren Temperaturen verschoben. Infolge der Anfälligkeit
austenitischer Stähle zur Heißrissigkeit beim Schweißen
durch Bor wird sein Gehalt üblicherweise auf 60 bis
80 ppm begrenzt.
Im Korrosionsverhalten, insbesondere in der Beständigkeit
gegenüber interkristalliner Korrosion nach dem Schweißen,
sind die in DIN 17 440, Ausgabe Dezember 1972, aufgeführten,
mit bis zu 0,22% N legierten, austenitischen Stähle
den Stählen ohne Stickstoff gleichgestellt. Sie alle
eignen sich zum Schweißen, wenn bei Wanddicken, die kleiner
6 mm sind, die Kohlenstoffgehalte auf 0,07% und bei
Dicken über 6 mm auf 0,03% begrenzt werden. Nur über
etwa 50 mm dicke Teile im Druckbehälterbau sind gemäß AD-
Merkblatt HP 7/3, Ausgabe April 1975, nach dem Schweißen
zu glühen.
Der Lieferzustand der korrosionsbeständigen austenitischen
Stähle ist u. a. durch eine Wärmebehandlung festgelegt,
die als "Abschrecken" bezeichnet wird. Es handelt
sich um ein Glühen bei mindestens 1000°C mit rascher
Abkühlung. Dadurch wird erreicht, daß alle Chromkarbide,
-nitride und intermetallischen Phasen gelöst sind. Weiter
bezweckt diese Maßnahme, die bei der Verarbeitung infolge
von Verformungen eingebrachten Versetzungen durch Rekristallisation
und Erholung weitgehend abzubauen, so daß
schließlich ein an inneren Spannungen armer Zustand optimaler
Korrosionsbeständigkeit und Zähigkeit erhalten
wird. Berücksichtigt man jedoch, daß in austenitischen
Chrom-Nickel-Stählen etwa 0,2% N und rd. 0,03% C
bereits bei 900°C gelöst sind, so ist ein Glühen auch bei
einer solchen niedrigen Temperatur nach den dargelegten
Ausführungen statthaft, wenn dafür gesorgt wird, daß z. B.
kaltverformte Stähle bei derartigen Temperaturen vollständig
rekristallisieren können und vor und nach dieser
Wärmebehandlung keine intermetallischen Phasen vorhanden
sind. Dementsprechend ist im Druckbehälterbau gemäß AD-
Merkblatt HP 7/3, Ausgabe April 1975, nach Kaltumformungen
von stickstofflegierten, austenitischen Stählen anstelle
des "Abschreckens" ein Glühen bei 900°C zulässig.
Die Begutachtung von Verbindungsschweißungen austenitischer
Stähle erfolgt mit Hilfe von Schweißverbindungsproben.
Es handelt sich um Flachzugproben nach DIN 50 120,
Ausgabe September 1975, mit in der Mitte liegender,
durchgehender Quernaht. Dadurch ist beim Zerreißversuch
gewährleistet, daß Schweißgut, Nahtübergang und Grundwerkstoff
gleich beansprucht werden, da sie hintereinander
in Richtung der Zugkraft angeordnet sind. Die Probe
eignet sich zur Bestimmung der Zugfestigkeit und Bruchlage.
Nachteilig ist, daß mit ihr Dehngrenzen nur ungenau
zu ermitteln sind, da Schweißgut, Werkstoff im Übergangsbereich
und unbeeinflußter Grundwerkstoff sich innerhalb
der Meßlänge unterschiedlich stark plastisch verformen
bzw. bleibend dehnen. Als Bruchlage kommen bei austenitischen
Stählen der unbeeinflußte Grundwerkstoff G und die
Schweißnaht S in Betracht, während im Übergangsbereich Ü
der Naht zum Grundwerkstoff normalerweise keine Brüche
auftreten. Die Festigkeitseigenschaften würden sich in
diesen Übergangsbereichen nicht feststellen lassen, da
sie zu schmal sind. Erfolgt der Bruch in der Naht, so ist
die Festigkeit des Schweißgutes maßgebend. Da die
Schweißgüter jedoch mehr oder weniger mit dem Grundwerkstoff
aufgemischt sind, wird aus Gründen der Reproduzierbarkeit
die Zugfestigkeit des reinen Schweißgutes an
Längsproben von besonders vorbereiteten Nähten, bei denen
keine Aufmischungen erfolgen, bestimmt. Ihre Herstellung
beschreibt DIN 32 525, Teil 1, Ausgabe Dezember 1981. Der
Aufschmelzgrad bzw. das Aufmischungsverhältnis ist hauptsächlich
von der Schweißstromstärke, die die Einbrandtiefe
bestimmt, von der Lagenzahl und dem Schweißverfahren
abhängig. Weiter sind alle Maßnahmen zur Verringerung des
Wärmeeinbringens wie schnelles Schweißen in Zugraupen,
niedrige Arbeitstemperaturen und Vermeiden eines Vorwärmens
vorteilhaft. Beim einlagigen Schweißen mit üblichen
Stromstärken beträgt die Aufmischung des Schweißgutes
durch den Grundwerkstoff beim WIG(Wolfram-Inertgas)-.
E(Lichtbogenhand)-, MAGM(Metall-Schutzgas)- und UP(Unterpulverver)-
Schweißen etwa 20, 30, 40 und 55%. Beim Mehrlagenschweißen
dicker Querschnitte erfolgt eine wesentliche
Herabsetzung dieser Aufmischung. Demgegenüber ist
sie beim Schweißen dünner Werkstücke ohne Zusatz natürlich
100%.
In den technischen Regelwerken ist die Schweißeignung
neuer Stähle grundsätzlich im Rahmen sogenannter Verfahrensprüfungen
nachzuweisen. Als maßgebliches Beispiel ist
in diesem Zusammenhange für austenitische Stähle das AD-
Merkblatt HP 2/1, Ausgabe Februar 1977, mit dem Titel
"Verfahrensprüfung für Schweißverbindungen" zu nennen.
Diese Vorschrift behandelt hauptsächlich die Herstellung
von Prüfstücken aus Blechen durch Schweißen im Stumpfstoß
unter Fertigungsbedingungen, so daß u. a. Werkstoff,
Schweißverfahren, -position, -zusatz und -hilfsstoffe
festgelegt sind. Aus den Prüfblechen sind Flachzugproben
nach DIN 50 120 quer zur Naht zu entnehmen und Zugfestigkeit
und Bruchlage zu ermitteln. Schweißeignung ist in
der Hauptsache dann gegeben, wenn in dieser Verbindungsprobe
die Mindestwerte der Zugfestigkeit für den Grund-
oder Zusatzwerkstoff, bezogen auf sein reines Schweißgut,
erreicht werden.
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, die niedrigen
Mindestwerte der 0,2-Grenzen der gewöhnlichen stickstofflegierten,
korrosionsbeständigen austenitischen
Stähle ohne Verminderung ihrer guten Schweißeignung auf
ein Niveau von etwa 500 N/mm² anzuheben, wobei eine Erhöhung
der Legierungsgehalte ausgeschlossen bleiben soll.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß
eine korrosionsbeständige austenitische Legierung mit der
an sich bekannten, in Anspruch 1 angegebenen chemischen
Zusammensetzung als Werkstoff für korrosiv und mechanisch
hoch beanspruchte Bauteile guter Schweißbarkeit in einer
solchen Art verwendet wird, daß nach Kaltumformen und
rekristallisierendem Glühen hohe 0,2-Grenzen auf Grund
der Bildung eines ultrafeinkörnigen Gefüges mit mittleren
Korndurchmessern unter 10 µm (größer als Nr. 10 nach
ASTM) erreicht werden und unter Verwendung von Zusatzwerkstoffen
aus hochfesten, stickstoffhaltigen, korrosionsbeständigen
Stahl- oder Nickellegierungen Schweißeignung
vorhanden ist, was in der Eigenschaft des Grundwerkstoffes,
d. h. der Legierung, begründet liegt, - trotz
des sehr feinen Korns - nach dem Verbinden durch Schweißen
nicht im Nahtübergangsbereich zu brechen. In weiteren
Ansprüchen werden Ausgestaltungen der Erfindung, die den
Kaltwalzgrad, die Rekristallisationstemperatur, die
garantierten Mindestwerte der 0,2-Grenzen und die Verwendungszwecke
der erfindungsgemäß zu verwendenden Stähle
und Legierungen betreffen, angegeben.
Der größte Vorteil der erfindungsgemäß zu verwendenden
Stähle ist in ihren hohen 0,2-Grenzen zu sehen, ohne daß
durch das ultrafeine Korn die Schweißeignung herabgesetzt
wäre. Nach allem Wissen über das Verhalten metallischer
Werkstoffe wäre zu erwarten gewesen, daß Schweißverbindungen
aus solchen extrem feinkörnigen, nicht umwandlungsfähigen
Stählen durch Kornvergrößerung im Nahtübergangsbereich
mit relativ niedriger Festigkeit brechen
würden. Der wesentliche Vorteil der Erfindung ginge dadurch
verloren. Voruntersuchungen gemäß Tabelle 1 ergaben
jedoch überraschenderweise, daß die nach DIN 50 120 mit
quer liegender Naht hergestellten Schweißverbindungsproben
nicht im Übergang, sondern in dem durch die Schweißwärme
unbeeinflußten Grundwerkstoff rissen, wenn die
Verfestigung durch Stickstoff-Mischkristallhärtung und
Kornverfeinerung eine bestimmte Höhe nicht überschritt.
Dieser Grenzwert lag für Stähle mit rd. 0,2% N bei einer
Zugfestigkeit von etwa 825 N/mm².
Die Verbindungsproben wurden Prüfstücken entnommen, welche
durch Verschweißen zweier Bleche in Wannenposition
erhalten worden waren. Ihre Nahtvorbereitung ist in
Bild 1 zu sehen. Die 10-mm-Bleche wurden mit einer Y-Naht
(Steghöhe 2 mm), die dünneren mit einer V-Naht (ohne
Steg) versehen. Die Schweißungen erfolgten mehrlagig mit
Gegenlage, nachdem vorher die Wurzel ausgeschliffen worden
war. Nach jeder gelegten Zugraupe wurde gewartet, bis
die Arbeitstemperatur unter 150°C lag. Nahtüberhöhungen
wurden auf Blechebene abgearbeitet. Geschweißt wurde am
Pluspol bei einer Spannung U von 23 V mit der rutil-
basisch-umhüllten Stabelektrode Thermanit 20/16/510, die
im Handel geführt wird. Das Ausziehverhältnis (Raupenlänge/
Länge abgeschmolzener Stab) lag bei 0,7 bis 0,8
bzw. bei 0,8 bis 0,9 für die 2,5- oder 3,25-mm-Elektrode.
Die übrigen Schweißparameter wie Gleichstrom I, Geschwindigkeit
v und die daraus errechnete Streckenenergie
E (=U × I × 60/v) betrugen für den 2,5-mm-Stab 80 A, rd.
17 cm/min und etwa 6,5 kJ/cm sowie für die 3,25-mm-Elektrode
110 A, ungefähr 19 cm/min und 8 kJ/cm. Die Schweißversuche
wurden so ausgeführt, daß Brüche nur im Grundwerkstoff
der Flachzug-Verbindungsproben auftreten konnten.
Nahtbrüche wären zwar im Sinne der Erfindung auch
zulässig gewesen, sie hätten jedoch nicht eine klare
Darlegung der erfinderischen Idee gestattet. In der Praxis
mag in solchen Fällen im Sachverständigengutachten
für die Belastbarkeit von Bauteilen die 0,2-Grenze des
reinen Schweißgutes zugrunde gelegt werden, wenn die
Zugfestigkeit der in der Naht gerissenen Verbindungsprobe
ausreichend hoch war. Um bei den Schweißversuchen die
Wahrscheinlichkeit für solche Brüche gering zu halten,
wurde ein in seiner Festigkeit den hohen 0,2-Grenzen des
ultrafeinkörnigen Grundwerkstoffes angepaßter, niobhaltiger
Schweißzusatzwerkstoff mit 0,38% N, 25% Cr,
21,5% Ni, 5% Mn, 3,6% Mo u. 0,035% C verwendet. Es
handelt sich um die vom Hersteller angegebenen Richtwerte
für die Stabelektrode Thermanit 20/16/510, die eine
Mindest-0,2-Grenze von 510 N/mm² ihres reinen Schweißgutes
besitzt (siehe auch S. 2, Zeilen 24/35). Weiter war
es zur Vermeidung von Nahtbrüchen notwendig, die Aufmischung
des relativ hoch legierten Zusatzwerkstoffes
durch die stickstoffärmeren, erfindungsgemäß zu verwendenden
Stahllegierungen, deren Ultrafeinkörnigkeit in
ihrem Schweißgut natürlich nicht mehr vorhanden ist,
niedrig zu halten. Die relativ hohen Schweißgeschwindigkeiten
bzw. Ausziehverhältnisse und die niedrige
Streckenenergie (Wärmeeinbringen) beim durchgeführten
Lichtbogenhandschweißen gestatteten, die Nähte durch
möglichst viele Lagen aufzubauen und wenig aufzumischen.
Tabelle 2 weist je ein Ausführungsbeispiel von drei erfindungsgemäß
zu verwendenden Stahllegierungen aus, die
nach dem angegebenen Schweißverfahren gefügt wurden. Die
Ermittlung der 0,2-Grenzen erfolgte an Prüfstücken, deren
Nähte wie bereits beschrieben und in Bild 1 dargestellt,
vorbereitet worden waren. Aus Gründen der Genauigkeit und
Reproduzierbarkeit im Sinne der Ausführungen aus S. 6,
Zeile 29, wurden die Dehngrenzen jedoch nicht an den
Flachzug-Verbindungsproben, sondern an zusätzlich aus dem
gleichen Prüfstück entnommenen Rundzugproben nach
DIN 50 125, Ausgabe April 1951, ermittelt. Bild 2 zeigt
die Lage dieser Proben und deren Aufteilung im Prüfstück.
Die Tabelle 2 läßt die Vorzüge der erfindungsgemäß zu
verwendenden Stahllegierungen erkennen: Hohe, zwischen
504 und 553 N/mm² liegende 0,2-Grenzen, die hauptsächlich
durch Überlagerung von Stickstoff-Mischkristall- und
Ultrafeinkornhärtung erzielt wurden, da die Stähle rd.
0,2% N enthielten sowie Korngrößen zwischen 2,8 und
4,5 µm besaßen. Ferner ist erfindungsgemäß die Schweißeignung
gut, da die Schweißverbindungsproben nicht im
Nahtübergang, sondern im unbeeinflußten Grundwerkstoff
brachen. Für Stähle ohne Molybdän wie beispielsweise
solche der lfd. Nr. 1 und 2 sind danach Mindestwerte der
0,2-Grenzen von 450 N/mm² gerechtfertigt, für molybdänlegierte
Stähle wie vom Typ der lfd. Nr. 3 erscheinen
demgegenüber 0,2-Grenzen von mind. 480 N/mm² angemessen.
Diese Mindestwerte dürften Festigkeiten entsprechen, die
vom Werkstoff mit an fast 100%iger Sicherheit grenzender
Wahrscheinlichkeit erreicht werden. Gegenüber den üblichen
austenitischen Stählen ist danach eine Steigerung
der 0,2-Grenzen um rd. 150% zu verzeichnen, während im
Vergleich zu den weniger gebräuchlichen stickstofflegierten,
austenitischen Stählen immerhin noch um 60% höhere
Streckgrenzen erzielt werden.
Die Kaltformgebung der erfindungsgemäß zu verwendenden
Stähle oder Legierungen erfolgt in der Regel für Flachprodukte
nach dem Sendzimir- oder Quarto-Walzverfahren,
für Rohre mittels Kaltpilgern von warmgepreßten Luppen.
Dadurch ergeben sich gegenüber den zumindest bei größeren
Wanddicken üblicherweise nur warmverformten Stählen weitere
Vorteile wie bessere Oberflächenbeschaffenheit,
präzisere Maße bzw. durch Einengung der Toleranzen Einsparungen
an Material von 5 bis 10%.
Claims (4)
1. Verwendung einer korrosionsbeständigen
austenitischen Legierung bestehend aus
höchstens0,08% Kohlenstoff,
0,065 bis0,35% Stickstoff,
höchstens0,75% Niob,jedoch nicht mehr als der
vierfachen Menge des vorhandenen Stickstoffes,16,0 bis 22,5%Chrom,
7,0 bis 55,0%Nickel,
bis zu 4,75%Mangan,
bis zu 6,5%Molybdän,
bis zu 3,0%Silizium,
bis zu 4,0%Kupfer,
bis zu 0,0080%Bor,
Rest Eisensowie nicht vermeidbaren Verunreinigungen,
die nach Kaltumformung und rekristallisierender
Glühung ein ultrafeinkörniges Gefüge mit mittleren
Korndurchmessern unter 10 µm und eine 0,2%-Dehngrenze
von etwa 500 N/mm² aufweist, als Werkstoff für
korrosiv und mechanisch hoch beanspruchte Bauteile mit
guter Schweißbarkeit, die unter Verwendung von
Zusatzwerkstoffen aus hochfesten, stickstoffhaltigen,
korrosionsbeständigen Stahl- oder Nickellegierungen
geschweißt sind und nach dem Schweißen nicht im
Nahtübergangsbereich brechen.
2. Verwendung einer Legierung nach Anspruch 1, die durch
ein- oder mehrmaliges Kaltverformen um 30 bis 75%
sowie durch jeweilig anschließendes Glühen im Bereich
zwischen 750 und 975°C ultrafeinkörnig rekristallisiert
ist, für den Zweck nach Anspruch 1.
3. Verwendung einer Legierung nach den Ansprüchen 1 oder
2, die im ultrafeinkörnigen Zustand bei Stickstoffgehalten
von rd. 0,2% garantierte Mindestwerte der 0,2-
Grenzen von 450 oder 480 N/mm² aufweist, sofern Niob
bzw. Niob und Molybdän in der Legierung enthalten
sind, für den Zweck nach Anspruch 1.
4. Verwendung einer Legierung nach den Ansprüchen 1, 2
oder 3 als Werkstoff für gut schweißbare Bauteile, die
bei erhöhten Temperaturen, bei denen die Warmstreckgrenze
als Berechnungsgrundlage von Konstruktionen
maßgebend ist, mechanisch hoch beansprucht werden.
Priority Applications (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
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