DE3688292T2 - Rostfreier,austenitischer und nicht-magnetischer Stahl. - Google Patents
Rostfreier,austenitischer und nicht-magnetischer Stahl.Info
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Description
- Die vorliegende Erfindung hat im wesentlichen einen vortreffliche mechanische Eigenschaften aufweisenden, austenitischen und nicht-magnetischen rostfreien Stahl zum Gegenstand.
- Man kennt bereits austenitische und nicht-magnetische rostfreie Stähle, die insbesondere Kohlenstoff, Mangan, Silizium, Nickel, Chrom, Molybdän, Stickstoff aufweisen, wobei diese Elemente gemäß verschiedenen Anteilen in der Legierung enthalten sind, wobei der Rest durch Eisen und durch verschiedene Elemente in der Form von Spuren gebildet wird.
- Diese Stähle weisen jedoch im allgemeinen ziemlich schwache mechanische Eigenschaften auf.
- Um diesem abzuhelfen, konnte man den Stahl verändern, indem man den Gehalt an gewissen härtenden Elementen, wie Molybdän oder Stickstoff z. B. steigerte, aber diese Elemente gestatteten es nicht, nach Überhärtung und geeigneter Wärmebehandlung, eine Gesamtheit von wünschenswerten physikalischen Merkmalen und ganz besonders einen Elastizitätsmodul zu erzielen, der bei gewissen Anwendungen für die Herstellung von einen hohen Elastizitätsmodul erfordernden Werkstücken zufriedendstellend ist.
- Die vorliegende Erfindung hat zum Ziel, den hierobigen Nachteilen abzuhelfen, indem sie einen neuartigen Stahl vorschlägt, der eine Gesamtheit von hohen mechanischen Eigenschaften und ganz besonders einen hohen Elastizitätsmodul und-eine sehr schwache magnetische Permeabilität aufweist.
- Das Dokument "Stahlschlüssel" (C.W. WEGST), 1983 beschreibt eine "Z3 CMN 18.8.7 Az-M" genannte Stahlgüte ohne Angaben von Eigenschaften, die für die chemische Zusammensetzung dieser Güte spezifisch wären, anzugeben.
- Die Erfindung hat einen austenitischen und nicht-magnetischen rostfreien Stahl zum Gegenstand, für die Herstellung von durch Formgießen erhaltenen Werkstücken mit großen Dicken, die die folgende chemische Zusammensetzung (in Gewichtsprozent) haben:
- Kohlenstoff 0,025%- 0,15%
- Mangan 9,3%-12%
- Silizium 0,2%-2%
- Nickel 5%-8,00%
- Chrom 17%-20 %
- Molybdän 0,01%-0,5%
- Stickstoff 0,2%-0,30%
- wobei der Rest durch Eisen und durch Elemente in der Form von Spuren gebildet wird, wobei der besagte Stahl einen Elastizitätsmodul bei Umgebungstemperatur höher als 190.000 Megapascale und eine magnetische Permeabilität niedriger als oder gleich 1,01 hat.
- Wie man es später beschreiben wird, hat die Anmelderin in überraschender Weise festgestellt, daß der Wert des Elastizitätsmoduls durch die Steigerung des Mangangehaltes in der Legierung in Verbindung mit dem Stickstoff stark beeinflußt war, welcher, getrennt betrachtet, nicht ausreichend ist, um hohe Elastizitätsmodulwerte zu erzielen.
- Der erfindungsgemäße Stahl ist noch dadurch gekennzeichnet, daß er bei Umgebungstemperatur eine Zugfestigkeit gleich oder höher als 550 MPa, eine 0,2 % Elastizitätsgrenze gleich oder höher als 260 MPa, eine Dehnung (5d) gleich oder höher als 35% und eine Schlagzähigkeit höher als oder gleich 80 Joule aufweist.
- Man wird hier noch andeuten, daß dieser Stahl, bei einer Temperatur gleich 343ºC, eine 0,2 % Elastizitätsgrenze über oder gleich 120 MPa aufweist.
- Außerdem weist dieser Stahl eine einem Korrosionsversuch genügende Festigkeit auf, der darin besteht - den Stahl bei einer Temperatur von 700ºC während 30 Minuten zu sensibilisieren, - den Stahl dann in dem Ofen bis 500ºC abzukühlen, - den Stahl aus dem Ofen herauszunehmen, um ihn in der Luft abkühlen zu lassen, - den Stahl während 72 Stunden einer siedenden wässerigen Lösung aus 10% CuSO&sub4;·5 H&sub2;0 und 10% H&sub2;SO&sub4; (d-1,83) zu unterwerfen und - den Probestab um 90º auf einem Dorn mit einem der doppelten Dicke des besagten Probestabs gleichen Durchmesser zu biegen.
- Die Anmelderin hat eine gewisse Anzahl von insbesondere Kohlenstoff, Mangan, Silizium, Nickel, Chrom, Molybdän und Stickstoff aufweisenden Legierungen A bis H gemäß den in Gewichtsprozenten ausgedrückten und in der Tabelle I, die folgt, angegebenen Verhältnissen hergestellt. TABELLE I Legierung
- Die Legierungen A bis H erschienen in der Form von durch Schwerkraft formgegossenen und eine Dicke von ungefähr 350 mm aufweisenden Platten, denen man am Herz Probestäbe (A bis H) entnommen hat, deren mechanische und physikalische Eigenschaften in der Tabelle 11, die folgt, angegeben worden sind. TABELLE II Legierung Zugfestigkeit Elastizitätsgrenze Dehnung Schlagzähigkeit Elastizitätsmodul (gemessen bei 150 MPa) Relative magnetische Permeabilität
- Die beiden Tabellen I und II rufen die folgenden Kommentare vor.
- Auf diesen Tabellen sieht man, daß eine Zunahme der Mn- und N- Gehälte bei Mn-Gehälte größer als 9,3% dem Stahl einen Elastizitätsmodul größer als 190.000 MPa verleihen. In diesem Zusammenhang wird man bemerken, daß die Legierungen A bis C nicht Teil der vorliegenden Erfindung sind.
- Der Manganzusatz, der ursprünglich bestimmt war, die Löslichkeit des Stickstoffes bis zu 0,3% in der Legierung zu gewährleisten, insbesondere um die gasförmigen Fehler in den Gußstücken mit großen Dicken zu vermeiden, den Wert des Elastizitätsmoduls beträchtlich verbessert. Diese Verbesserung ist besonders markant, wenn der Mangangehalt der ungefähr 0,2% Stickstoff enthaltenden Legierung gleich oder höher als ungefähr 9,3% ist.
- Man wird außerdem hier noch hinzufügen, daß eine erfindungsgemäße Legierung aus austenitischem und nicht-magnetischem rostfreiem Stahl Elastizitätsgrenzwerte bei 343ºC, die höher als 120 MPa sind, aufweist, wobei diese Werte bis jetzt niemals mit Legierungen aus austenitischen und nicht-magnetischen rostfreien Gußstählen erzielt worden sind.
- Die folgende Tabelle 111 veranschaulicht Elastizitätsgrenzwerte bei 343ºC für die hier oben erwähnten Legierungen B, C, D und E. TABELLE III Legierung Elastizitätsgrenze bei 343ºC
- Schließlich wird man bemerken, daß die Legierungen gemäß dieser Erfindung und ganz besonders die Legierung G der Tabelle I einen ausgezeichneten Widerstand gegen Korrosion aufweist.
- Die Korrosionsversuche wurden gemäß der vorangehend beschriebenen Verfahrensweise durchgeführt.
- Demzufolge hat man erfindungsgemäß einen austenitischen und nicht-magnetischen rostfreien Stahl geschaffen, der ausgezeichnete physikalische und mechanische Eigenschaften und insbesondere einen hohen Elastizitätsmodul aufweist, der durch Schwerkraft und durch Fliehkraft gegossen werden kann, um Werkstücke mit großem Dicken herzustellen, in welchen man genau alle physikalische und mechanische Eigenschaften des Stahls in der ganzen Masse dieser Gußstücke wiederfindet, der bearbeitbar und leicht schweißbar ist und der die Herstellung von irgendwelchen Werkstücken gestattet, die z. B. 5 oder 6 Tonnen erreichen können und Wandungsdicken größer als 400 mm aufweisen können, wie dies z. B. der Fall der Elemente des Oberbaues der Teilchenbeschleuniger ist.
Claims (4)
1. Austenitischer und nicht-magnetischer rostfreier Stahl
für die Herstellung von durch Formgießen erhaltenen
Werkstücken großer Dicke, mit folgender chemischer
Zusammensetzung (in Gewichtsprozent)
Kohlenstoff . . . 0,025%-0,15%
Mangan . . . 9,3%-12%
Silicium . . . 0,2%-2%
Nickel . . . 5%-8%
Chrom . . . 17%-20%
Molybdän . . . 0,01%-0,5%
Stickstoff . . . 0,2%-0,3%
wobei der Rest durch Eisen und durch Elemente in der Form
von Spuren gebildet wird, wobei der besagte Stahl einen
Elastizitätsmodul bei Umgebungstemperatur höher als
190.000 Megapascale und eine magnetische Permeabilität
niedriger als oder gleich 1,01 hat.
2. Stahl nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er
bei Umgebungstemperatur eine Zugfestigkeit gleich oder
höher als 550 Megapascale, eine 0,2% Elastizitätsgrenze
gleich oder höher als 260 Megapascale, eine Dehnung (5d)
gleich oder höher als 35% und eine Schlagzähigkeit höher
als oder gleich 80 Joulen aufweist.
3. Stahl nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
bei einer Temperatur gleich 343ºC er eine 0,2%
Elastizitätsgrenze über oder gleich 120 Megapascale
aufweist.
4. Stahl nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er
eine bzw. ein dem Korrosionsversuch genügende bzw.
genügendes Festigkeit bzw. Verhalten aufweist, welcher
darin besteht, den Stahl bei einer Temperatur von 700ºC
während 30 Minuten zu sensibilisieren, den Stahl dann in
dem Ofen bis 500ºC abzukühlen, den Stahl aus dem Ofen
herauszunehmen, um ihn bis zur Umgebungstemperatur in der
Luft abkühlen zu lassen, den Stahl während 72 Stunden
einer siedenden wässerigen Lösung aus 10% CuSO&sub4;·5 H&sub2;O und
10% H&sub2;SO&sub4; zu unterwerfen, und den Probestab um 90º auf
einem Dorn mit einem der doppelten Dicke des besagten
Probestabs gleichen Durchmesser zu biegen.
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