DE4039538A1

DE4039538A1 - High tensile martensitic rust free steel - has good strength, corrosion, resistance, erosion resistance, fatigue properties and weldability

Info

Publication number: DE4039538A1
Application number: DE4039538A
Authority: DE
Inventors: Yutaka Oka; Shigeto Matsumoto; Kiyoshi Uchida
Original assignee: Kawasaki Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 1989-12-11
Filing date: 1990-12-11
Publication date: 1991-06-13
Anticipated expiration: 2010-12-12
Also published as: NO177190B; NO905321L; KR930007141B1; NO905321D0; KR910012317A; NO177190C; DE4039538C2

Abstract

High tensile martensitic rust free steel having a tensile strength of 80-110 kgf/mm2 has a chemical compsn. of: 0.005-0.4 (wt.%) C not more than 1 Si not more than 2 Mn 12-17, Cr 3-6, Ni 0.1-1.5 Mo Mo, 0.02-0.5, V 0.05-0.02 N balance Fe The proportions of C, Si, Mn, Cr, Ni, Mo, V and N are determined in such a way that the Ni-equivalent (Nieq) has the formula (I) and is 10.5-12.9 wt.%. Nieq = (Ni)+(Mn)+0.5(Cr)+0.3(Si)+(Mo) (I) (Ni) to (Mo) are measured in wt.%. Prodn. of (A) in which the steel is heat treated at max. 1250 deg.C, hot rolling at not less than 800 deg.C, cooling the hot rolled steel to not more than 100 deg.C at a cooling velocity not less than the cooling velocity Vc (deg.C/min.).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen martensitischen rostfreien Stahl, der zur Verwendung als Material von Teilen geeignet ist, die mit hoher Geschwindigkeit in Wasser arbeiten, wie z. B. Blätter bzw. Flügel und Streben von Hochgeschwindigkeitsbooten, z. B. einem Tragflügel oder einer Tragfläche hierfür, Läufer von Wasserturbinen etc. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung einen martensitischen Stahl, der in Festigkeit, Korrosionswiderstand, Erosionswiderstand, seinen Ermüdungseigenschaften und seiner Schweißbarkeit überlegen ist, und die Erfindung betrifft auch ein bevorzugtes Verfahren zur Herstellung solch eines Stahles.The present invention relates to a martensitic stainless steel used for the material of Is suitable for parts that move in at high speed Water work such. B. leaves or wings and Struts of high speed boats, e.g. B. one Wing or a wing therefor, runners from Water turbines etc. In particular, the present invention a martensitic steel, the in strength, corrosion resistance, erosion resistance, its fatigue properties and its weldability is superior, and the invention also relates to a preferred method of making such Stole it.

In den letzten Jahren sind die Geschwindigkeiten von Booten und schnellen Schiffen größer geworden und auch die Arbeitsgeschwindigkeiten von Hochgeschwindigkeits- Drehteilen, wie z. B. einem Wasserturbinenläufer, haben sich erhöht. Dies hat zu Forderungen nach höheren Korrosions- und Erosionswiderständen von Stählen geführt.In the past few years, the speeds of Boats and fast ships got bigger and too the working speeds of high speed Turned parts such. B. have a water turbine runner increases. This has led to demands for higher ones Corrosion and erosion resistance of steels guided.

Insbesondere Blätter und Streben von Hochgeschwindigkeitsschiffen bzw. -booten, wie z. B. einem Tragflügel oder einer Tragfläche müssen eine hohe Festigkeit besitzen, zum Teil aus dem Grund, daß sie die Gewichte der Transportlast, der Passagiere und des Bootskörpers tragen müssen und zum Teil deswegen, daß sie so konstruiert und aufgebaut sein müssen, daß sie ein vermindertes Gewicht aufweisen, um das Gesamtgewicht zu vermindern. Außerdem liegt die Belastung vollständig oder teilweise wiederholt auf den Streben und Flügeln im Ergebnis des Rollens und Stampfens des Schiffes bzw. Bootes. Die Frequenz des Auftretens dieser wiederholten Belastung ist nicht so hoch, wie dies bei einer Schraube oder Wasserturbine der Fall ist. Außerdem werden die Flügel und Streben in Seewasser verwendet. Daher muß der Stahl, der für solch einen Tragflügel bzw. eine Tragfläche eines Bootes oder Schiffes verwendet wird, eine hohe Festigkeit gegenüber mit niedrigen, zyklischen Frequenzen auftretende Ermüdungsbelastung in Seewasser ebenso aufweisen, wie hohe Widerstände gegen Korrosion und Erosion, welche durch Seewasser verursacht werden und die die Flügel und Streben bei einer hohen Relativgeschwindigkeit angreifen.In particular leaves and struts from High-speed ships or boats, such as B. a wing or a wing must be high Have firmness, in part because they are Weights of the transport load, the passengers and the Have to carry hull and partly because they must be designed and constructed in such a way that they have a reduced weight to the total weight to diminish. In addition, the burden lies completely or partially repeated on the struts and wings in the Result of the rolling and pounding of the ship or Boot. The frequency of occurrence of this repeated The load is not as high as with a screw or water turbine is the case. In addition, the Wings and struts used in sea water. Therefore, the Steel that is used for such a wing or one Wing of a boat or ship is used a high strength compared with low, cyclical Frequent fatigue exposure in sea water as well as high resistance to corrosion and erosion caused by sea water and the wings and struts at a high Attack relative speed.

Um diesen Forderungen zu entsprechen, sind Nickel (Ni) enthaltende Stähle, die 13 Gew.-% Chrom (Cr) und 3 bis 5 Gew.-% Nickel (Ni) aufweisen, verwendet worden. Wie in der japanischen Patentanmeldung 42-16870 gezeigt ist, ist diese Art von Stahl durch Abkühlung des Stahles nach einer vollständigen Austenitisierung, gefolgt durch ein Tempern bei 550 bis 650°C hergestellt worden, um so die Bildung von 15 bis 40 Gew.-% Restausternit zu gestatten. Diese Art von Stahl zeigt eine Zug- bzw. Dehnungsfestigkeit von 60 bis 70 kgf/mm², ebenso wie gute Zähigkeit.To meet these requirements, nickel (Ni) steels containing 13% by weight chromium (Cr) and 3 to 5 Wt .-% nickel (Ni) have been used. As in Japanese Patent Application 42-16870 is shown is this type of steel after cooling the steel after complete austenitization followed by a Annealing at 550 to 650 ° C, so the Allow formation of 15 to 40 wt .-% residual austenite. This type of steel shows a pull or Tensile strength of 60 to 70 kgf / mm², as well good toughness.

Martensitische rostfreie Stähle zeigen allgemein eine geringere Schweißbarkeit und Umformbarkeit im Vergleich zu austenitischem, rostfreien Stahl. Ein Stahl ASTM CA6NM (13Cr-4Ni) ist als Gußstahlmaterial in Formstahlausführung entwickelt worden. Gußstahlprodukte zeigen jedoch im allgemeinen einen ganz ungenügenden Widerstand gegen Erosion auf Grund von Gußfehlern. Martensitic stainless steels generally show one less weldability and formability in comparison to austenitic, stainless steel. A steel ASTM CA6NM (13Cr-4Ni) is a cast steel material in Molded steel design has been developed. Cast steel products however, generally show a very insufficient Resistance to erosion due to casting defects.

Außerdem beeinträchtigt das Vorhandensein eines inneren Gußfehlers die Fehlerlosigkeit des gesamten Produktes. Um dieses Problem zu vermeiden, zeigt die japanische Offenlegungsschrift 1-127620 ein Verfahren zum Erzeugen eines martensitischen rostfreien Stahles, welches einen Warmwalzschritt verwendet. Im einzelnen wird bei diesem Verfahren ein gegossener martensitischer rostfreier Stahl einem Warmwalzen unterworfen, um so jeden Gießfehler zu beseitigen, wodurch eine Herabsetzung des Erosionswiderstandes und der Ermüdungsfestigkeit in hohem Maße vermindert wird. Dieser Stahl weist jedoch höchstens eine Zugfestigkeit von 60 bis 70 kgf/mm² auf, die noch unbefriedigend ist.It also affects the presence of an interior The faultlessness of the entire product. To avoid this problem, the Japanese shows Laid-open publication 1-127620 a method for producing of a martensitic stainless steel, which one Hot rolling step used. In particular, this Process a cast martensitic stainless Steel hot rolled, so everyone Eliminate casting defects, thereby reducing the Resistance to erosion and fatigue strength in is greatly reduced. However, this steel points a maximum tensile strength of 60 to 70 kgf / mm², which is still unsatisfactory.

Die gegenwärtige Forderung nach höheren Geschwindigkeiten von Hochgeschwindigkeitsbooten erfordert es, daß das Gewicht der Flügel und Streben vermindert wird. Es gibt überdies auch die Forderung nach höheren Arbeitsgeschwindigkeiten von rotierenden Maschinenteilen, wie z. B. Läufern einer Wasserturbine. Unter diesen Umständen besteht ein steigender Bedarf nach hochfestem martensitischen rostfreien Stahl, der eine Zugfestigkeit von 80 kgf/mm² oder mehr besitzt. Im allgemeinen sind Stähle, die eine größere Festigkeit besitzen, in ihrer Schweißbarkeit vermindert und weisen ebenso eine niedrigere Ermüdungsfestigkeit sowie Erosionswiderstand auf. Daher ist es schwierig, eine hohe Festigkeit zu erhalten, ohne daß dies von einer Verschlechterung anderer Kennwerte, wie z. B. Schweißbarkeit, Erosions- und Korrosionswiderstand sowie Ermüdungsfestigkeit, begleitet ist.The current demand for higher High-speed boat speeds it requires the weight of the wings and struts is reduced. There is also the requirement after rotating at higher working speeds Machine parts, such as B. rotor of a water turbine. Under these circumstances, there is an increasing need for high-strength martensitic stainless steel, the has a tensile strength of 80 kgf / mm² or more. in the general are steels that have greater strength possess, reduced in their weldability and exhibit also a lower fatigue strength as well Resistance to erosion. It is therefore difficult to find one to obtain high strength without this Deterioration of other parameters, such as B. Weldability, erosion and corrosion resistance as well Fatigue resistance is accompanied.

Ein Stahl, der 17-4PH Stahl genannt wird, ist als ein Beispiel eines hochfesten rostfreien Stahles bekannt geworden, der eine Zugfestigkeit von 80 kgf/mm² oder mehr besitzt. Bei der Herstellung dieses Stahles ist eine Ausscheidungshärtungs-Wärmebehandlung erforderlich, um Karbide und Cu auszuscheiden, um so eine höhere Zugfestigkeit zu erhalten. Wenn dieser hochfeste Stahl vom Ausscheidungshärtungstyp einem Schweißvorgang ausgesetzt wird, werden jedoch die Ausscheidungen infolge der Wärme, die während des Schweißvorganges angewandt wird, im Schweißbereich wieder gelöst, mit dem Ergebnis einer Festigkeitsverminderung. Um eine gewünschte Festigkeit zu erhalten, muß die verschweißte Anordnung wieder einer Ausscheidungshärtungsbehandlung unterzogen werden. Daher erfordern die bekannten Stähle der vorbeschriebenen Art mühsame wiederholte Wärmebehandlungen nach dem Schweißen. Wenn außerdem die geschweißte Anordnung in ihrer Größe verhältnismäßig groß ist, ist für eine solche Anwendung einer erneuten Wärmebehandlung nach dem Schweißen ein großvolumiger und in seiner Größe beträchtlicher Wärmebehandlungsofen erforderlich.A steel that is called 17-4PH steel is as one Example of a high-strength stainless steel known which has a tensile strength of 80 kgf / mm² or owns more. In the manufacture of this steel precipitation hardening heat treatment required, to remove carbides and Cu, so a higher one Obtain tensile strength. If this high-strength steel of the precipitation hardening type a welding operation is suspended, however, the excretions due to the heat generated during the welding process is used, solved in the welding area with the Result of a reduction in strength. To one To obtain the desired strength, the welded Arrangement of a precipitation hardening treatment again be subjected. Therefore, the known steels require laboriously repeated the kind described above Heat treatments after welding. If also the welded assembly proportionate in size is great for such an application Heat treatment after welding a large volume and heat treatment furnace considerable in size required.

Die japanische Patentanmeldung 62-124218 zeigt ein Verfahren zum Herstellen eines hochfesten rostfreien Stahles, bei dem die Anteile der Legierungselemente wie z. B. Nickel (Ni) und Mangan (Mn) so eingestellt sind, daß der Martensitpunkt (Ms-Punkt) nahe bei Raumtemperatur eingestellt ist und ein Anlassen auf einen speziellen Temperaturbereich für eine bestimmte Zeit durchgeführt wird, um hierdurch eine hohe Umformbarkeit und einen hohen Schweiß-Erweichungswiderstand zu erhalten. Die japanische Offenlegungsschrift 62-124218 erwähnt jedoch keinerlei Maßnahmen zur Verbesserung der Ermüdungseigenschaften von Stahl in korrosiver oder erosiver Atmosphäre. Außerdem ist die Verwendung großer Mengen oder Anteile von Legierungselementen unwirtschaftlich und es besteht ein erhöhter Bedarf an hochfestem rostfreien Stahl, der nicht die Zugabe von großen Mengen von Legierungselementen benötigt.Japanese patent application 62-124218 shows a Process for making a high strength stainless Steel in which the proportions of the alloying elements such as e.g. B. nickel (Ni) and manganese (Mn) are set so that the martensite point (Ms point) is close to Room temperature is set and a cranking on a specific temperature range for a specific one Time is carried out to ensure a high Formability and a high To maintain sweat softening resistance. The however, Japanese Patent Laid-Open No. 62-124218 mentions no measures to improve the Fatigue properties of steel in corrosive or erosive atmosphere. In addition, the use is great Amounts or proportions of alloying elements uneconomical and there is an increased need for high-strength stainless steel, which is not the addition of large amounts of alloying elements are required.

Die japanische Patentanmeldung 61-23259 zeigt einen rostfreien Stahl, der eine besonders gute Verformbarkeit bzw. Duktilität sowie Korrosionsfestigkeit im Schweißbereich infolge der Bildung einer massiven martensitischen Struktur in dem Schweißbereich durch die Einstellung der Anteile der Elemente wie z. B. Kohlenstoff (C), Stickstoff (N), Chrom (Cr) und Nickel (Ni) aufweist. Die japanische Patentanmeldung 61-23259 erwähnt jedoch in keiner Weise die Ermüdungseigenschaften des Stahles in korrosiven oder erosiven Atmosphären, ebenso wie das Festigkeitsniveau des Materiales, obwohl eine Erläuterung zur Korrosionsfestigkeit, Biegecharakteristika und der Zähigkeit des Schweißbereiches erfolgt, welcher durch die Verwendung eines 410 Nb-Schweißstabes gebildet wird. Die Einstellung der Legierungselementanteile, insbesondere des Anteiles von Aluminium (Al), unterscheidet sich in der japanischen Patentanmeldung 61-23259 vom Anmeldungsgegenstand, bei dem die Einstellung dieser Anteile mit der Absicht erfolgt, die Ermüdungsfestigkeit des Materials in Seewasser zu verbessern.Japanese patent application 61-23259 shows one stainless steel, which has a particularly good ductility or ductility and corrosion resistance in Sweat area due to the formation of a massive martensitic structure in the welding area through the Setting the proportions of elements such as B. Carbon (C), nitrogen (N), chromium (Cr) and nickel (Ni) has. Japanese patent application 61-23259 in no way mentions the Fatigue properties of steel in corrosive or erosive atmospheres, as well as the strength level of the material, although an explanation of Corrosion resistance, bending characteristics and the Toughness of the welding area is caused by the use of a 410 Nb welding rod is formed. The setting of the alloy element proportions, especially the proportion of aluminum (Al), differs in the Japanese patent application 61-23259 from the subject of the application, in which the These shares are discontinued with the intention of Fatigue strength of the material in sea water too improve.

Die japanischen Patentanmeldungen 2-243739 und 2-243740 zeigen Verfahren zur Herstellung von Stahl, der zur Verwendung in Öl- und Gasbohrungen durch die spezielle Einstellung der Elemente, wie z. B. C, N, Cr, Ni, Nb und V geeignet ist. Stähle, die durch diese Verfahren, die in diesen Veröffentlichungen dargestellt sind, hergestellt werden, zeigen eine verbesserte Korrosionsfestigkeit unter korrosiven Bedingungen, welche Kohlendioxidgas, Schwefelwasserstoff und Chloridionen enthalten. Diese Veröffentlichungen erwähnen jedoch in keiner Weise eine Verbesserung in bezug auf die Ermüdungseigenschaften des Stahles, wenn dieser unter korrosiven Bedingungen verwendet wird, auf die sich die vorliegende Erfindung richtet.Japanese Patent Applications 2-243739 and 2-243740 show processes for the production of steel used for Use in oil and gas drilling through the special Setting the items such as B. C, N, Cr, Ni, Nb and V is suitable. Steels made by these processes are presented in these publications manufactured show an improved Corrosion resistance under corrosive conditions, which carbon dioxide gas, hydrogen sulfide and Contain chloride ions. These publications however, in no way mention an improvement in regarding the fatigue properties of the steel, if used under corrosive conditions directed by the present invention.

Entsprechend besteht ein Ziel der vorliegenden Erfindung darin, einen hochfesten, martensitischen rostfreien Stahl zu schaffen, der eine hohe Zugfestigkeit (proof strength) von 80 bis 110 kgf/mm² oder mehr aufweist und der in bezug auf seinen Korrosions- und Erosionswiderstand ebenso überlegen bzw. verbessert ist, wie seine Ermüdungseigenschaften in Seewasser und der eine verbesserte Schweißbarkeit aufweist. Ein Ziel der Erfindung besteht außerdem darin, ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Stahles anzugeben.Accordingly, it is an object of the present invention in being a high-strength, martensitic stainless To create steel that has a high tensile strength (proof strength) of 80 to 110 kgf / mm² or more and which in terms of its corrosion and Resistance to erosion is also superior or improved, like its fatigue properties in sea water and the has improved weldability. A goal of The invention also consists in a method for To specify the manufacture of such a steel.

Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird die vorerwähnte Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein hochfester martensitischer rostfreier Stahl geschaffen wird, der besonders gute Ermüdungseigenschaften aufweist, wenn er in einer korrosiven oder erosiven Umgebung verwendet wird, wobei der rostfreie Stahl eine Zug- oder Dehnungsfestigkeit von 80 bis 110 kgf/mm² aufweist und eine chemische Zusammensetzung besitzt, die enthält: 0,005 bis 0,04 Gew.-% Kohlenstoff (C), nicht mehr als 1,0 Gew.-% Silizium (Si), nicht mehr als 2,0 Gew.-% Mangan (Mn), 12,0 bis 17 Gew.-% Chrom (Cr), 3,0 bis 6 Gew.-% Nickel (Ni), 0,1 bis 0,5 Gew.-% Molybdän (Mo), 0,02 bis 0,5 Gew.-% Vanadium (V) und 0,005 bis 0,02 Gew.-% Stickstoff (N) mit dem restlichen Gewichtsanteil bestehend im wesentlichen aus Eisen (Fe) und zufälligen Einschlüssen bzw. Spurenelementen, wobei die Anteile von Kohlenstoff (C), Silizium (Si), Mangan (Mn), Chrom (Cr), Nickel (Ni), Molybdän (Mo), Vanadium (V) und Stickstoff (N) derart bestimmt werden, daß ein Nickel-Äquivalent (Nieq), das durch die folgende Formel (1) gegeben ist, in einem Bereich zwischen 10,5 und 12,9 Gew.-% vorgesehen ist:According to one aspect of the present invention, the The aforementioned object is achieved according to the invention in that a high-strength martensitic stainless steel is created, the particularly good Has fatigue properties when in a corrosive or erosive environment is used, whereby the stainless steel has a tensile or tensile strength from 80 to 110 kgf / mm² and a chemical Has composition containing: 0.005 to 0.04 % By weight carbon (C), not more than 1.0% by weight silicon (Si), not more than 2.0% by weight of manganese (Mn), 12.0 to 17 Wt% chromium (Cr), 3.0 to 6 wt% nickel (Ni), 0.1 to 0.5 wt% molybdenum (Mo), 0.02 to 0.5 wt% vanadium (V) and 0.005 to 0.02% by weight of nitrogen (N) with the remaining weight fraction consists essentially of Iron (Fe) and random inclusions or Trace elements, the proportions of carbon (C), Silicon (Si), manganese (Mn), chromium (Cr), nickel (Ni), Molybdenum (Mo), vanadium (V) and nitrogen (N) like this be determined that a nickel equivalent (Nieq) that is given by the following formula (1) in one Range between 10.5 and 12.9% by weight is provided:

Nieq = [Ni] + [Mn] + 0,5 [Cr] + 0,3 [Si] + [Mo] (1)Nieq = [Ni] + [Mn] + 0.5 [Cr] + 0.3 [Si] + [Mo] (1)

wobei [Ni], [Mn], [Cr], [Si] und [Mo] jeweils die Anteile von Ni, Mn, Cr, Si und Mo in Gew.-% angeben.where [Ni], [Mn], [Cr], [Si] and [Mo] each indicate the proportions of Ni, Mn, Cr, Si and Mo in% by weight.

Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung eines hochfesten martensitischen rostfreien Stahles vorgesehen, der eine Zugfestigkeit von 80 bis 110 kgf/mm² aufweist, und besonders gute Ermüdungseigenschaften aufweist, wenn er in einer korrosiven oder erosiven Umgebung verwendet wird, mit den Verfahrensschritten: Vorbereiten bzw. Herstellen eines Stahles, der eine Zusammensetzung besitzt, die enthält: 0,005 bis 0,04 Gew.-% Kohlenstoff (C), nicht mehr als 1 Gew.-% Silizium (Si), nicht mehr als 2,0 Gew.-% Mangan (Mn), 12,0 bis 17,0 Gew.-% Chrom (Cr), 3,0 bis 6,0 Gew.-% Nickel (Ni), 0,1 bis 1,5 Gew.-% Molybdän (Mo), 0,02 bis 0,5 Gew.-% Vanadium (V), 0,005 bis 0,2 Gew.-% Stickstoff (N), eine oder beide der Elemente Niob (Nb) und/oder Kupfer mit einem Anteil von 0,01 bis 0,5 Gew.-% Niob (Nb) und 0,2 bis 2,0 Gew.-% Kupfer (Cu) und den Rest im wesentlichen Eisen (Fe) und zufällige Beimengungen bzw. Spurenelemente, wobei die Anteile von C, Si, Mn, Cr, Ni, Mo, V, N, Nb und Cu so festgelegt sind, daß ein Ni-Äquivalent (Nieq), das durch die folgende Formel (1′) gegeben ist, in einem Bereich zwischen 10,5 und 12,9 Gew.-% vorliegt:According to another aspect of the present invention is a process for producing a high strength martensitic stainless steel provided one Has tensile strength of 80 to 110 kgf / mm², and has particularly good fatigue properties when he used in a corrosive or erosive environment with the procedural steps: prepare or Making a steel that has a composition has, which contains: 0.005 to 0.04 wt .-% carbon (C), not more than 1 wt% silicon (Si), not more than 2.0 wt% manganese (Mn), 12.0 to 17.0 wt% chromium (Cr), 3.0 to 6.0% by weight nickel (Ni), 0.1 to 1.5% by weight Molybdenum (Mo), 0.02 to 0.5 wt% vanadium (V), 0.005 up to 0.2% by weight nitrogen (N), one or both of the Niobium (Nb) and / or copper elements with a proportion from 0.01 to 0.5% by weight of niobium (Nb) and 0.2 to 2.0% by weight Copper (Cu) and the rest essentially iron (Fe) and random admixtures or trace elements, the Proportions of C, Si, Mn, Cr, Ni, Mo, V, N, Nb and Cu so are determined to be a Ni equivalent (Nieq) that is determined by the following formula (1 ′) is given in one range between 10.5 and 12.9% by weight is present:

Nieq = [Ni] + [Mn] + 0,5 [Cr] + 0,3 [Si] + [Mo] + [Cu]Nieq = [Ni] + [Mn] + 0.5 [Cr] + 0.3 [Si] + [Mo] + [Cu]

wobei [Ni], [Mn], [Cr], [Si], [Mo] und [Cu] jeweils die Anteile von Ni, Mn, Cr, Si, Mo und Cu in Gew.-% jeweils repräsentieren, mit den weiteren Verfahrensschritten, daß der Stahl einer Wärmebehandlung bis zu einer Temperatur von maximal 1250°C unterworfen wird, sowie Unterwerfen des erwähnten Stahles einem Warmwalzprozeß mit einer Walzendtemperatur von nicht weniger als 800°C, Abkühlen des warmgewalzten Stahles auf eine Temperatur von nicht mehr als 100°C mit einer Kühlgeschwindigkeit, die nicht kleiner ist als eine Kühlgeschwindigkeit V_c (°C/min), die nach der folgenden Formel (2) berechnet ist, und Unterwerfen des abgekühlten Stahles einer Anlaß- oder Abschreck-Anlaßbehandlung:where [Ni], [Mn], [Cr], [Si], [Mo] and [Cu] each represent the proportions of Ni, Mn, Cr, Si, Mo and Cu in% by weight, with the others Process steps that the steel is subjected to a heat treatment up to a maximum temperature of 1250 ° C, and subjecting the steel mentioned to a hot rolling process with a final rolling temperature of not less than 800 ° C, cooling the hot-rolled steel to a temperature of not more than 100 ° C at a cooling rate not less than a cooling rate V _c (° C / min) calculated according to the following formula (2) and subjecting the cooled steel to a tempering or quenching tempering treatment:

Vc = 2 × [Ni] + 100 ([C] + [N]) (2)Vc = 2 × [Ni] + 100 ([C] + [N]) (2)

wobei [Ni], [C] und [N] jeweils die Anteile von Ni, V und N in dem Stahl repräsentieren.where [Ni], [C] and [N] are the proportions of Ni, V and N in the steel.

Von den Erfindern wurden intensive Studien zum Zwecke des Erreichens einer höheren Festigkeit von martensitischen, rostfreien Stählen durchgeführt und es wurde gefunden, daß es für das Erreichen einer höheren Festigkeit ohne Verminderung des Korrosionswiderstandes am wichtigsten ist, ein Ausscheiden von grobkörnigen Karbiden an den Korngrenzen zu vermeiden.Intensive studies have been carried out by the inventors for the purpose of achieving a higher strength of martensitic, stainless steels and there was found to be higher Strength without reducing the corrosion resistance most importantly, an excretion of coarse-grained Avoid carbides at the grain boundaries.

Die Erfinder haben auch gefunden, daß das Vorhandensein solcher Karbide durch Optimierung der Anteile der Elemente, wie z. B. Kohlenstoff (C), Stickstoff (N), Chrom (Cr) und Nickel (Ni) und ebenfalls durch die Zugabe solcher Elemente, wie z. B. Molybdän (Mo) und Vanadium (V) wirksam unterdrückt und somit der Korrosionswiderstand bzw. die Korrosionsbeständigkeit und die Schweißbarkeit verbessert werden können. Die Erfinder haben auch gefunden, daß der Ermüdungsfehler bei niedrigen zyklischen Frequenzbelastungszyklen in Seewasser durch eine Grube ausgelöst wird, welche durch Korrosion an der Oberfläche des Stahles gebildet wird, und daß die Ermüdungsfestigkeit gegen niedrige zyklische Frequenzen in Seewasser durch die Verminderung der Verunreinigungen, wie z. B. Al₂, O₃ vermindert werden kann. Außerdem haben die Erfinder festgestellt, daß die Zugabe von Niob (Nb) wirksam ist, um die Festigkeit zu verbessern, während die Zugabe von Kupfer (Cu) und Molybdän (Mo) wirksam ist, um die Ermüdungseigenschaften in Seewasser zu verbessern. Schließlich haben die Erfinder auch gefunden, daß eine feinere Struktur und damit eine verbesserte Festigkeit durch Ausführen eines Anlassens im Anschluß an einen Warmwalzschritt erhalten werden kann, das unter speziellen Bedingungen durchgeführt wird. Insbesondere haben die Erfinder festgestellt, daß eine größere Festigkeit erhalten wird, wenn die Temperatur, bei der der Warmwalzvorgang beendet wird, in einem mittleren Bereich gewählt wird und die Geschwindigkeit des nachfolgenden Abkühlens vorzugsweise gesteuert wird.The inventors have also found the presence such carbides by optimizing the proportions of the Elements such as B. carbon (C), nitrogen (N), Chromium (Cr) and nickel (Ni) and also through the Addition of such elements as B. Molybdenum (Mo) and Vanadium (V) effectively suppressed and thus the Corrosion resistance or the corrosion resistance and the weldability can be improved. The Inventors have also found the fatigue defect at low cyclical frequency load cycles in Sea water is triggered by a pit, which by Corrosion is formed on the surface of the steel and that the fatigue strength against low cyclical Frequencies in seawater by reducing the Impurities such as B. Al₂, O₃ can be reduced can. In addition, the inventors found that the Addition of niobium (Nb) is effective to increase strength improve while the addition of copper (Cu) and Molybdenum (Mo) is effective to reduce fatigue properties to improve in sea water. After all, they have Inventors also found that a finer structure and hence improved strength by performing a Tempering obtained after a hot rolling step can be done under special conditions is carried out. In particular, the inventors found that greater strength is obtained when the temperature at which the hot rolling process ends is chosen in a medium range and the Subsequent cooling rate preferably is controlled.

Die vorliegende Erfindung wurde unter Berücksichtigung der vorgenannten Ergebnisse hervorgebracht.The present invention has been made of the above results.

In bezug auf den eingangs genannten Stand der Technik ist aus den genannten Veröffentlichungen die Wirkung der Zugabe von Kupfer (Cu), die vorzugsweise durch die vorliegende Erfindung vorgeschlagen wird, und die eine spürbare Wirkung bei der Verbesserung der Ermüdungseigenschaften in Seewasser hat, in keiner Wewise erwähnt. Auch erwähnen diese Veröffentlichungen nicht die Zug- bzw. Dehnungsfestigkeit als einen der signifikanten Faktoren in bezug auf die Bestimmung der Zusammensetzungen.With regard to the prior art mentioned at the beginning is the effect of the publications mentioned Addition of copper (Cu), preferably through the the present invention is proposed, and the one noticeable effect in improving the Has fatigue properties in sea water, in no wewise mentioned. Neither do these publications mention the tensile strength as one of the significant factors related to the determination of the Compositions.

Aus keiner der eingangs genannten Druckschriften kann daher ein Hinweis auf eine Verbesserung der Ermüdungseigenschaften gegenüber niedrigen zyklischen Frequenzen in Seewasser abgeleitet werden, auf die die vorliegende Erfindung Bezug hat.None of the publications mentioned at the beginning can hence an indication of an improvement in Fatigue properties compared to low cyclical ones Frequencies in seawater are derived to which the present invention has reference.

Weitere, bevorzugte Ausgestaltungen des Erfindungsgegenstandes sind in den Unteransprüchen dargelegt.Further, preferred embodiments of the Subject of the invention are in the subclaims spelled out.

Die obigen und weiteren Ziele, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden noch deutlicher aus der nachfolgenden Erläuterung eines bevorzugten Ausführungsbeispieles der Erfindung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen. In diesen zeigtThe above and other goals, features, and benefits of present invention will become more apparent from the following explanation of a preferred Embodiment of the invention in connection with the attached drawings. In these shows

Fig. 1 ein Diagramm, das die Beziehung zwischen dem Verhältnis der Fläche, die durch nichtmetallische Einschlüsse besetzt ist und der Anzahl von Belastungszyklen bis zum Bruch zeigt, wie dies in einem Zugermüdungstest beobachtet wurde, Fig. 1 is a graph showing the relationship between the ratio of the area occupied by non-metallic inclusions and the number of load cycles to failure is, as was observed in a tensile fatigue test,

Fig. 2 ein Diagramm, das im Einfluß der Erwärmungstemperatur auf die Warmverarbeitbarkeit von martensitischen rostfreien Stahl zeigt, Fig. 2 is a diagram showing the influence of the heating temperature on the hot workability of martensitic stainless steel,

Fig. 3 ein Diagramm, daß das Erwärmungsmuster in einem Hochtemperatur-Hochgeschwindigkeits-Zugtest zeigt, und Figure 3 is a diagram showing the heating pattern in a high temperature, high speed tensile test, and

Fig. 4 eine Frontansicht eines Modells eines Tragflügels als ein Beispiel eines Tragflügels bzw. einer Tragfläche. Fig. 4 is a front view of a model of a wing as an example of a wing.

Erfindungsgemäß sind die Anteile der Bestandteile aus den folgenden Gründen beschränkt.According to the invention, the proportions of the constituents are from limited for the following reasons.

C: 0,005 bis 0,04 Gew.-%
Kohlenstoff (C) ist ein Element, welches mit Chrom (Cr) leicht Chromkarbide bildet, um so den Korrosionswiderstand zu vermindern. Außerdem vermindert die Anwesenheit einer großen Menge von C in unerwünschter Weise die Zähigkeit des Stahles. Aus diesen Gründen wird der C-Anteil so festgelegt, daß er 0,04 Gew.-% nicht übersteigt. Andererseits macht es ein zu geringer C-Anteil schwierig, die erforderliche Festigkeit beizubehalten. Aus diesen Gründen ist daher festgelegt, daß der C-Anteil 0,005 Gew.-% nicht unterschreitet.C: 0.005 to 0.04% by weight
Carbon (C) is an element that easily forms chromium carbides with chromium (Cr) in order to reduce corrosion resistance. In addition, the presence of a large amount of C undesirably reduces the toughness of the steel. For these reasons, the C content is determined so that it does not exceed 0.04% by weight. On the other hand, too little C content makes it difficult to maintain the required strength. For these reasons, it is therefore specified that the C content does not fall below 0.005% by weight.

Si: 1,0 Gew.-% oder weniger
Silizium (Si) ist ein Element, das für die Deoxidation wesentlich ist und, um einen gewünschten Reduktionseffekt zu erreichen, wird der Si-Anteil vorzugsweise so bestimmt, daß er 0,1 Gew.-% oder weniger beträgt. Andererseits verursacht die Beigabe von Si mit einem Anteil von mehr als 0,1 Gew.-% eine Verminderung in der Zähigkeit. Aus diesen Gründen wird der Si-Anteil so festgelegt, daß er 1,0 Gew.-% oder weniger beträgt.Si: 1.0 wt% or less
Silicon (Si) is an element essential for deoxidation and, in order to achieve a desired reduction effect, the Si content is preferably determined to be 0.1% by weight or less. On the other hand, the addition of Si in a proportion of more than 0.1% by weight causes a reduction in toughness. For these reasons, the Si content is determined to be 1.0% by weight or less.

Mn: 2,0 Gew.-% oder weniger
Mangan (Mn) ist ein Element, welches den Schwefel (S) in dem Stahl bindet und welches den austenitischen Bereich bei hoher Temperatur erweitert, um hierdurch die Härtbarkeit zu verbessern. Um einen merklichen Effekt zu erreichen, übersteigt der Mn-Anteil vorzugsweise 0,2 Gew.-%. Eine Zugabe einer zu großen Menge von Mangan vermindert jedoch die Zähigkeit des Stahles. Aus diesem Grunde ist daher der Mn-Anteil auf 2,0 Gew.-% oder weniger festgelegt.Mn: 2.0% by weight or less
Manganese (Mn) is an element which binds the sulfur (S) in the steel and which expands the austenitic area at high temperature to thereby improve hardenability. In order to achieve a noticeable effect, the Mn content preferably exceeds 0.2% by weight. However, adding too much manganese reduces the toughness of the steel. For this reason, the Mn content is set to 2.0% by weight or less.

Cr: 12,0 bis 17 Gew.-%
Chrom (Cr) ist ein Element, welches wichtig ist, um einen hohen Korrosionswiderstand zu erhalten, während gleichzeitig ein martensitisches Gefüge beibehalten wird. Diese Wirkungen sind jedoch nicht in bemerkenswertem Umfang vorhanden, wenn der Cr-Anteil unterhalb von 12 Gew.-% liegt. Andererseits erlaubt ein Cr-Anteil, der 17 Gew.-% übersteigt, die Bildung von 8-Ferrit, wenn der Stahl auf eine hohe Temperatur erwärmt wird, so daß die Warmverarbeitbarkeit des Stahles beeinträchtigt wird. Aus diesen Gründen wird der Cr-Anteil auf einen Bereich von 12,0 bis 17,0 Gew.-% festgelegt.Cr: 12.0 to 17% by weight
Chromium (Cr) is an element which is important in order to obtain a high corrosion resistance while maintaining a martensitic structure. However, these effects are not remarkable if the Cr content is below 12% by weight. On the other hand, a Cr content exceeding 17% by weight allows 8-ferrite to be formed when the steel is heated to a high temperature, so that the hot workability of the steel is deteriorated. For these reasons, the Cr content is set in a range from 12.0 to 17.0% by weight.

Ni: 3,0 bis 6,0 Gew.-%
Nickel (Ni) ist ein Element, das wirksam ist, um den Korrosionswiderstand und die Zähigkeit zu verbessern. Diese Wirkungen werden bemerkenswert, wenn der Ni-Anteil über 3 Gew.-% erhöht wird, so daß dieser Anteilswert als die untere Grenze des Ni-Anteiles festgelegt wird. Andererseits erhöht ein übermäßig großer Ni-Anteil die Größe der austenitischen Phase nach dem Walzen oder Härten und führt zu einer Verminderung der Festigkeit. Ni: 3.0 to 6.0% by weight
Nickel (Ni) is an element effective to improve corrosion resistance and toughness. These effects become remarkable when the Ni content is increased above 3% by weight, so that this content value is set as the lower limit of the Ni content. On the other hand, an excessively large proportion of Ni increases the size of the austenitic phase after rolling or hardening and leads to a reduction in strength.

Aus diesem Grund wird die obere Kante des Ni-Anteiles auf 6 Gew.-% gestgelegt.For this reason, the top edge of the Ni portion to 6% by weight.

Mo: 0,1 bis 1,5 Gew.-%
Molybdän (Mo) verbessert den Korrosionswiderstand und ist wirksam, um die Festigkeit zu verbessern, da es beim Anlassen feinkörnige Karbide bildet. Um diese Wirkungen zu erreichen, sollte der Mo-Anteil zumindest 0,1 Gew.-% betragen. Ein zu großer Mo-Anteil vermindert jedoch in nicht wünschenswerter Weise die Warmverarbeitbarkeit. Aus diesen Gründen wird die obere Grenze des Mo-Anteiles auf 1,5 Gew.-% festgelegt.Mo: 0.1 to 1.5% by weight
Molybdenum (Mo) improves corrosion resistance and is effective to improve strength because it forms fine-grain carbides when tempered. In order to achieve these effects, the Mo content should be at least 0.1% by weight. Too much Mo, however, undesirably reduces hot workability. For these reasons, the upper limit of the Mo content is set at 1.5% by weight.

V: 0,02 bis 0,5 Gew.-%
Vanadium (V) ist ein Element, welches mit Kohlenstoff (C) Karbide bildet und ein Ausscheiden solcher Karbide in Kristallkörnern veranlaßt und so eine beträchtliche Wirkung bei der Verbesserung der Festigkeit bietet. Dieses Element verbessert ebenfalls beträchtlich den Widerstand gegenüber einer Erweichung des angelassenen Martensit. Diese Wirkungen werden bemerkenswert, wenn der V-Anteil auf über 0,02 Gew.-% erhöht wird. Infolge dessen wird der untere Grenzwert des V-Anteiles auf 0,02 Gew.-% festgelegt. Im umgekehrten Sinn verminderter Weise die Zähigkeit, so daß der obere Grenzwert des V-Anteiles auf 0,5 Gew.-% festgelegt ist.V: 0.02 to 0.5% by weight
Vanadium (V) is an element which forms carbides with carbon (C) and causes such carbides to precipitate in crystal grains, thus offering a remarkable effect in improving strength. This element also significantly improves resistance to softening of the tempered martensite. These effects become remarkable when the V content is increased to over 0.02% by weight. As a result, the lower limit of the V content is set at 0.02% by weight. In the opposite sense, the toughness is reduced, so that the upper limit value of the V component is fixed at 0.5% by weight.

N: 0,005 bis 0,02 Gew.-%
Stickstoff (N) ist ein Element, das zur Erreichung einer hohen Festigkeit wirksam ist. Im Gegensatz zu Kohlenstoff hat Stickstoff nur eine kleine Neigung zur Bildung von Cr-Nitriden in den Korngrenzen. Es wird daher bevorzugt, Stickstoff (N) definitiv beizugeben, um eine höhere Festigkeit zu erhalten. Dieses Element ist jedoch für die Erzeugung von Gasblasen beim Verschweißen durch Elektronenstrahlschweißen verantwortlich. Die obere Grenze des N-Anteiles wird daher auf 0,02 Gew.-% oder weniger festgelegt.N: 0.005 to 0.02% by weight
Nitrogen (N) is an element that is effective in achieving high strength. In contrast to carbon, nitrogen has only a slight tendency to form Cr nitrides in the grain boundaries. It is therefore preferred to add nitrogen (N) definitely in order to obtain a higher strength. However, this element is responsible for the generation of gas bubbles when welding by electron beam welding. The upper limit of the N content is therefore set at 0.02% by weight or less.

Kohlenstoff + Stickstoff:
Der Gesamtanteil von C und N sollte so festgelegt sein, daß er 0,05 Gew.-% oder weniger beträgt, da das Risiko von Schweißrissen erhöht wird, wenn die Gesamtmenge von C und N diesen Wert übersteigt.Carbon + nitrogen:
The total amount of C and N should be set to be 0.05% by weight or less because the risk of sweat cracks increases when the total amount of C and N exceeds this value.

Nb: 0,02 bis 0,5 Gew.-%
Niob (Nb) verursacht ein Ausscheiden von Karbiden in Körnern mit Kohlenstoff. Dies unterdrückt das Ausscheiden von Grobkornkarbiden in den Korngrenzen, um so die Festigkeit zu verbessern, während es die Anlaßerweichung des Martensits beträchtlich verzögert, wenn eine Anlaßtemperatur ansteigt. Diese Wirkung der Beimengung von Nb wird bemerkenswert, wenn der Nb-Anteil auf über 0,02 Gew.-% erhöht wird. Andererseits verursacht ein zu großer Nb-Anteil, insbesondere ein Anteil, der 0,5 Gew.-% übersteigt, eine Verminderung in der Warmverarbeitbarkeit, so daß die Obergrenze des Nb-Anteiles auf 0,5 Gew.-% festgelegt ist.Nb: 0.02 to 0.5% by weight
Niobium (Nb) causes carbides to precipitate in carbon grains. This suppresses the precipitation of coarse grain carbides in the grain boundaries so as to improve the strength while considerably retarding the tempering softening of the martensite when a tempering temperature rises. This effect of the addition of Nb becomes remarkable when the Nb content is increased to over 0.02% by weight. On the other hand, an excessively large proportion of Nb, particularly a proportion exceeding 0.5% by weight, causes a reduction in hot workability, so that the upper limit of the Nb proportion is set at 0.5% by weight.

Kupfer (Cu) ist ein Element, das wirksam ist, um die Ermüdungseigenschaften in Seewasser zu verbessern. Diese Wirkung tritt jedoch nicht in bemerkenswerter Weise ein, wenn der Cu-Anteil 0,2 Gew.-% oder weniger beträgt. Im Gegensatz hierzu führt die Zugabe von Cu mit mehr als 2,0 Gew.-% zu einer Verminderung in der Warmbearbeitbarkeit, so daß die Zugabemenge auf den Bereich von 0,2 bis 2,0 Gew.-% festgelegt ist.Copper (Cu) is an element that is effective to the Improve fatigue properties in sea water. These However, the effect is not remarkable. when the Cu content is 0.2% by weight or less. in the In contrast, the addition of Cu leads to more than 2.0% by weight to a decrease in the Hot workability, so that the amount added to the Range of 0.2 to 2.0 wt .-% is set.

Erfindungsgemäß ist ein Nickel-Äquivalentwert Nieq geschaffen, der durch die Formel (1) im Falle der ersten Ausführungsform der Erfindung bestimmt wird, welche die Zugabe von Cu verwendet, und welcher durch die Formel (1′) für die Fälle des zweiten Ausführungsbeispieles der Erfindung festgelegt wird, welches die Zugabe von Cu verwendet, wobei dieser Nickel-Äquivalentbereich in den Bereich zwischen 10,5 und 12,9 Gew.-% fällt.According to the invention, a nickel equivalent value is Nieq created by the formula (1) in the case of the first Embodiment of the invention is determined which the Addition of Cu used, and which by the formula (1 ') for the cases of the second embodiment of the Invention is determined, which the addition of Cu used, this nickel equivalent range in the Range falls between 10.5 and 12.9 wt .-%.

Um eine hohe Festigkeit zu erreichen, ist es erforderlich, ein Ni-Äquivalent Nieq auf ein niedriges Niveau festzulegen, um so das Niveau des Martensitpunktes zu erhöhen, um hierdurch das Restaustenit zu vermindern. Daher wird die obere Grenze des Nieq auf 12,9 Gew.-% festgelegt. Andererseits wird der untere Grenzwert des Nieq-Wertes auf 10,5 Gew.-% festgelegt, da kein bemerkenswerter Mischkristalleffekt auftritt, wenn der Nieq-Wert unter diesem Niveau liegt.To achieve high strength, it is required a Ni equivalent of Nieq to a low Level to determine the level of the To increase the martensite point to thereby To reduce residual austenite. Hence the upper limit of the Nieq is set at 12.9% by weight. On the other hand the lower limit of the Nieq value to 10.5% by weight fixed because no remarkable mixed crystal effect occurs when the Nieq is below this level.

Al: 0,01 Gew.-% oder weniger
Aluminium (Al) ist ein Element, welches für die Reduktion erforderlich ist. Dieses Element bleibt jedoch in dem Stahl in Form von Al₂O₃ zurück, so daß es die Ermüdungseigenschaften vermindert. Der Aluminiumanteil des Stahles sollte daher nach der Desoxidation 0,010 Gew.-% oder weniger betragen.Al: 0.01 wt% or less
Aluminum (Al) is an element that is required for the reduction. However, this element remains in the steel in the form of Al₂O₃, so that it reduces the fatigue properties. The aluminum content of the steel should therefore be 0.010% by weight or less after the deoxidation.

Non-metallic inclusions

Zufriedenstellende Ermüdungseigenschaften können nicht erhalten werden, wenn das Verhältnis der Fläche, die durch nichtmetallische Einschlüsse in der Schnittfläche eingenommen wird, die sich entlang der Walzrichtung erstreckt, 0,01 Gew.-% übersteigt. Daher sollten nichtmetallische Einschlüsse gleichmäßig dispergiert verteilt in solch einer Menge vorgesehen sein, daß das vorgesehene Verhältnis der Fläche 0,01 Gew.-% oder weniger Beträgt.Satisfactory fatigue properties cannot can be obtained if the ratio of the area that due to non-metallic inclusions in the cut surface is taken, which extends along the rolling direction extends, exceeds 0.01% by weight. Therefore non-metallic inclusions evenly dispersed distributed in such an amount that the intended area ratio of 0.01% by weight or less amounts.

Nachfolgend wird eine Korrelation zwischen dem Verhältnis der Fläche, die durch nichtmetallische Einschlüsse eingenommen wird und den Ermüdungseigenschaften erläutert.Below is a correlation between the Ratio of area by non-metallic Inclusions is taken and the Fatigue properties explained.

Fig. 1 zeigt das Ergebnis von Zugermüdungstests, die an unterschiedlichen Stählen ausgeführt wurden, die chemische Zusammensetzungen aufwiesen, welche den Erfordernissen der vorliegenden Erfindung entsprachen und bei denen unterschiedliche Anteile bzw. Verhältnisse des Querschnittes durch nichtmetallische Einschlüsse eingenommen waren. Die Zugermüdungstests wurden durch Anlegen einer Spannung von 400 MPa mit einer Frequenz von 1 Hz in einer 3,5%igen NaCl-Lösung durchgeführt. Das Verhältnis bzw. der Anteil der Fläche, die durch nichtmetallische Einschlüsse eingenommen war, wurde durch Polieren einer Schnittfläche des Stahles parallel zur Walzrichtung, Messen der Größen und Anzahl der nichtmetallischen Einschlüsse, die in der polierten Oberfläche durch eine optische Mikroskopbeobachtung von 120 Gesichtsfeldern bei einer Vergrößerung von 800 erscheinen und durch Durchführen einer Bildanalyse dieser Daten, bestimmt. Wie aus Fig. 1 ersichtlich ist, nimmt die Geschwindigkeit bzw. das Maß der Zunahme in der Anzahl der Belastungszyklen bis zum Bruch zu, wenn das Verhältnis der Fläche, die durch nichtmetallische Einschlüsse besetzt ist, sich vermindert. Die Anzahl (Nf) der Belastungszyklen bis zum Bruch liegt in einem Bereich von 1 × 10⁵, wenn das Verhältnis der Fläche, die durch nichtmetallische Einschlüsse besetzt ist, 0,01% oder weniger beträgt. Fig. 1 shows the result of Zugermüdungstests, which were carried out on different steels, having chemical compositions which satisfied the requirements of the present invention and in which different proportions or ratios of the cross section were taken by non-metallic inclusions. The tensile fatigue tests were carried out by applying a voltage of 400 MPa with a frequency of 1 Hz in a 3.5% NaCl solution. The ratio of the area occupied by non-metallic inclusions was determined by polishing a cut surface of the steel parallel to the rolling direction, measuring the size and number of the non-metallic inclusions that were in the polished surface by optical microscope observation of 120 visual fields at one Magnification of 800 appear and determined by performing an image analysis of this data. As can be seen from Fig. 1, the rate of increase in the number of load cycles to break increases as the ratio of the area occupied by non-metallic inclusions decreases. The number (Nf) of the load cycles to break is in a range of 1 × 10⁵ when the ratio of the area occupied by non-metallic inclusions is 0.01% or less.

Ein bevorzugtes Verfahren zum Erzeugen des Stahles nach der vorliegenden Erfindung enthält die Schritte: Unterwerfen des Stahles einer Erwärmung auf eine hohe Temperatur, deren Maximum 1250°C beträgt, Warmwalzen des erwärmten Stahles, das mit einer Endtemperatur von 800°C durchgeführt wird, Abkühlen des warmgewalzten Stahles auf einen Abkühlungswert, derart, daß der Stahl auf eine Temperatur gekühlt wird, die nicht höher als 100°C liegt, mit einer Kühlgeschwindigkeit Vc (°C/min), berechnet aus einer Formel (2), und Behandeln des abgekühlten Stahles mit einer Anlaß- oder einer Abschreck-Anlaß-Behandlung.A preferred method of producing the steel after The present invention includes the steps: Subjecting the steel to a high temperature Temperature, the maximum of which is 1250 ° C, hot rolling the heated steel with a final temperature of 800 ° C is performed, cooling the hot-rolled steel to a cooling value such that the steel to a Temperature is cooled, which is not higher than 100 ° C with a cooling speed Vc (° C / min), calculated from a formula (2), and treating the cooled steel with a tempering or a Quench-occasion treatment.

Herkömmlich ist martensitischer Stahl durch Abschreck-Anlassen behandelt worden. Um einen hohen Korrosionswiderstand und eine hohe Zähigkeit zu erhalten, wird es jedoch bevorzugt, daß eine thermometrische Wärmebehandlung, die eine Warmverarbeitung und eine anschließende Abkühlung einschließt, vorzugsweise aus den nachfolgenden Gründen durchgeführt. Im einzelnen erhöht die thermometrische Wärmebehandlung, die aus einer Warmverarbeitung und einer sich daran anschließenden Abkühlung besteht, wirksam die Festigkeit infolge der größeren Feinheit des Gefüges als dies bei einem Gefüge der Fall ist, welche durch das gewöhnliche Abschrecken oder Anlassen erreicht wird. Im Falle eines Stahles, der Nb enthält, ist es erforderlich, um eine wirksame Ausscheidung von Nb von beispielsweise 0,05% in dem Mischkristall durch ein Anlassen zu erhalten, daß eine Wiedererwärmung auf eine Temperatur über 1100°C erforderlich ist, wie sich dies aus der Berechnung gemäß der Irrvin´s-Gleichung vonMartensitic steel is traditionally used Quench-tempering has been treated. To a high To maintain corrosion resistance and high toughness however, it is preferred that a thermometric Heat treatment which is a hot processing and a subsequent cooling, preferably from for the following reasons. In detail increases the thermometric heat treatment that from a hot processing and one of them subsequent cooling, the strength is effective due to the greater fineness of the structure than this a structure is the case, which is caused by the ordinary Quenching or tempering is achieved. in case of a Steel, which contains Nb, is required to make one effective excretion of Nb of 0.05% in to obtain the mixed crystal by tempering that reheating to a temperature above 1100 ° C is required, as is apparent from the calculation the Irrvin's equation from

log [Nb] [C + (12/14)N] = -(6770/T) + 2,26,log [Nb] [C + (12/14) N] = - (6770 / T) + 2.26,

wobei [Nb] das gelöste Nb (in %) angibt und C und N die beigegebenen Mengen von C und N repräsentieren, wobei angenommen wird, daß C und N jeweils 0,03 Gew.-% bzw. 0,009 Gew.-% betragen. Erfindungsgemäß ist jedoch eine Wiedererwärmung auf eine solche hohe Temperatur nicht erforderlich, da die Ausscheidung von Nb mit C und N durch das Walzen und anschließende Abkühlen unterdrückt wird und eine erforderliche Menge von wirksam gelöstem Nb, welches sich ausscheidet, durch das Anlassen erhalten wird. Obwohl das Anlassen vorzugsweise im Anschluß an die thermometrische Wärmebehandlung ausgeführt wird, ist es auch möglich, eine gewöhnliche Abschreck-Anlaß-Behandlung auszuführen.where [Nb] is the dissolved Nb (in%) and C and N represent the added amounts of C and N, assuming that C and N are each 0.03% by weight or 0.009% by weight. However, according to the invention reheating to such a high temperature not necessary because the excretion of Nb with C and N by rolling and then cooling is suppressed and a required amount of effectively dissolved Nb, which is excreted by the Tempering is obtained. Although starting is preferred following the thermometric heat treatment running, it is also possible to use an ordinary one To carry out quench-occasion treatment.

Erfindungsgemäß ist die maximale Erwärmungstemperatur des Stahlmaterials vor dem Warmwalzschritt auf 1250°C aus den folgenden Gründen begrenzt. Stahlproben, die jeweils eine Zusammensetzung aufwiesen, welche enthielt 0,03 Gew.-% C, 0,3 Gew.-% Si, 0,6 Gew.-% Mn, 13,5 Gew.-% Cr, 5,0 Gew.-% Ni, 0,3 Gew.-% Mo, 0,05 Gew.-% V und 0,01 Gew.-% Ni, wurden auf unterschiedliche Temperaturen erwärmt und anschließend einem Hochtemperatur-Hochgeschwindigkeits- Zugtest unterworfen, um die Warmverarbeitbarkeit dieser Stelle zu untersuchen. Die Ergebnisse dieses Versuches sind in Fig. 2 dargestellt. Der Hochtemperatur-Hochgeschwindigkeits-Zugversuch wurde ausgeführt, indem die Stähle einer Temperaturhysterese unterworfen wurden, wie dies in Fig. 3 dargestellt ist. Aus Fig. 2 ist ersichtlich, daß eine gute Warmverarbeitbarkeit erhalten wird, wenn die Stähle auf eine Temperatur von nicht mehr als 1250°C erwärmt werden. Daher ist erfindungsgemäß die Obergrenze der Temperatur für das Erwärmen, das vor dem Warmwalzen ausgeführt wird, auf 1250°C festgelegt. Die bevorzugte untere Grenze für die Erwärmungstemperatur vom Standpunkt der Belastung bzw. Beschickung des Walzwerkzeuges und der Walzeffizienz beträgt 1100°C.According to the invention, the maximum heating temperature of the steel material before the hot rolling step is limited to 1250 ° C for the following reasons. Steel samples each having a composition which contained 0.03% by weight of C, 0.3% by weight of Si, 0.6% by weight of Mn, 13.5% by weight of Cr, 5.0% by weight .-% Ni, 0.3 wt.% Mo, 0.05 wt.% V and 0.01 wt.% Ni, were heated to different temperatures and then subjected to a high-temperature, high-speed tensile test to determine the hot workability to investigate this point. The results of this experiment are shown in Fig. 2. The high temperature high speed tensile test was carried out by subjecting the steels to a temperature hysteresis as shown in FIG. 3. From Fig. 2 it can be seen that good hot workability is obtained when the steels are heated to a temperature of not more than 1250 ° C. Therefore, according to the present invention, the upper limit of the temperature for heating that is carried out before hot rolling is set at 1250 ° C. The preferred lower limit for the heating temperature from the standpoint of loading or loading of the rolling tool and the rolling efficiency is 1100 ° C.

Die vorliegende Erfindung setzt keine speziellen Beschränkungen in bezug auf die Walzreduktion. Wenn jedoch die Walzreduktion pro Stich unter 10% liegt, wird die Rekristallisation während des Warmwalzens verzögert und gestattet eine lokale Anwesenheit von Grobkorn mit der Folge einer Verminderung der Zähigkeit. Das Walzen wird daher vorzugsweise mit einer Walzreduktion von 10% oder mehr pro Stich ausgeführt.The present invention does not set any particular ones Rolling reduction restrictions. If however, the rolling reduction per pass is less than 10% the recrystallization is delayed during hot rolling and allows a local presence of coarse grain due to a reduction in toughness. The rolling is therefore preferably with a rolling reduction of 10% or more per stitch.

Wenn die Endtemperatur beim Warmwalzen zu niedrig ist, werden Karbide in dem warmgewalzten Stahl ausgeschieden, um so den Korrosionswiderstand des Stahles zu beeinträchtigen. Um dieses Problem zu vermeiden, wird daher die Walztemperatur bei dem Warmwalzen so begrenzt, daß sie nicht niedriger als 800°C liegt.If the final hot rolling temperature is too low, carbides are precipitated in the hot-rolled steel, to increase the corrosion resistance of the steel affect. To avoid this problem hence the rolling temperature in hot rolling limited that it is not lower than 800 ° C.

Um die Ausscheidung von Karbiden während der Abkühlung im Anschluß an das Warmwalzen zu unterdrücken, wird die Abkühlung vorzugsweise mit einer Geschwindigkeit ausgeführt, die nicht kleiner ist als die Geschwindigkeit V_c, welche durch die nachfolgende Formel bestimmt ist:In order to suppress the precipitation of carbides during the cooling after the hot rolling, the cooling is preferably carried out at a speed which is not less than the speed V _c , which is determined by the following formula:

V_c = 2 × ([Ni] + 100 [C] + [N] (°C/min).V _c = 2 × ([Ni] + 100 [C] + [N] (° C / min).

Die Temperatur, bei der die Abkühlung beendet wird, sollte nicht höher als 100°C sein, da die Zähigkeit des Stahles ernsthaft beeinträchtigt wird, wenn das Anlassen im Anschluß an die Abkühlung mit einem großen Anteil von Restaustenit durchgeführt wird, welches in dem Stahl nach dem Abkühlen verblieben ist.The temperature at which the cooling stops should not be higher than 100 ° C because the toughness of the Stahles is seriously affected when starting after cooling with a large proportion of Austenite is carried out, which in the steel left after cooling.

Nach der vorliegenden Erfindung hängt der Bereich für die Anlaßtemperatur (Tempern), welche es dem angelassenen Stahl gestattet, eine Zugfestigkeit bzw. Dehnungsfestigkeit von 80 bis 110 kgf/mm² aufzuweisen, von der Zusammensetzung des Stahles ab. Wenn Cu und Nb nicht beigegeben werden, liegt die Anlaßtemperatur vorzugsweise im Bereich zwischen 400 und 500°C. Im einzelnen ist es dann, wenn die Temperatur unter 400°C liegt, unmöglich, eine Zugfestigkeit von 80 kgf/mm² oder mehr zu erhalten, da eine solch niedrige Anlaßtemperatur die Ausbildung bzw. Ausscheidung von feinkörnigen Karbiden nicht veranlassen kann. Andererseits verursacht das Anlassen auf höhere Temperaturen von mehr als 500°C das Ausscheiden von grobkörnigen Karbiden, wodurch im Ergebnis der Korrosionswiderstand infolge des Ausscheidens solch grobkörniger Karbide beeinträchtigt wird. Wenn Kupfer und Niob beigegeben werden, kann die Anlaßtemperatur auf 650°C erhöht werden.According to the present invention, the range depends on the tempering temperature (tempering), which it the tempered steel allows a tensile strength or To have tensile strength of 80 to 110 kgf / mm², on the composition of the steel. If Cu and Nb are not added, the tempering temperature is preferably in the range between 400 and 500 ° C. in the It is individual when the temperature is below 400 ° C is impossible, a tensile strength of 80 kgf / mm² or to get more because such a low tempering temperature the formation or excretion of fine-grained Carbides cannot cause. On the other hand, caused tempering to higher temperatures of more than 500 ° C the precipitation of coarse-grained carbides, which in Result of corrosion resistance due to the Elimination of such coarse-grained carbides is impaired becomes. If copper and niobium are added, the Tempering temperature can be increased to 650 ° C.

Der hochfeste martensitische rostfreie Stahl nach der vorliegenden Erfindung kann in geeigneter Weise als Material für Teile von Hochgeschwindigkeitsbooten oder -schiffen verwendet werden, wie dies in Fig. 1 gezeigt ist, nämlich insbesondere den Bootskörper 1, die Streben 2, die den Bootskörper 1 stützen und die Blätter bzw. Flügel 3, die einen Hub erzeugen. Der Bootskörper 1, die Streben 2 und die Flügel 3 weisen dann, wenn sie aus einem hochfesten martensitischen rostfreien Stahl nach der vorliegenden Erfindung hergestellt werden, eine überlegene Festigkeit und hohe Widerstandsfähigkeit sowohl gegen Korrosion als auch Erosion in Seewasser auf, so daß sie eine Verminderung des Gewichts dieser Teile gestatten und demzufolge eine größere Reise- oder Dauergeschwindigkeit des Bootes verwirklichen können.The high-strength martensitic stainless steel according to the present invention can be suitably used as material for parts of high-speed boats or ships, as shown in Fig. 1, namely in particular the hull 1 , the struts 2 which support the hull 1 and the leaves or wings 3 that produce a stroke. The hull 1 , the struts 2 and the wings 3 , when made from a high strength martensitic stainless steel according to the present invention, have superior strength and high resistance to both corrosion and erosion in sea water, so that they decrease allow the weight of these parts and consequently can achieve a higher cruising or continuous speed of the boat.

Nachfolgend werden die Gründe für die Beschränkung der Zug- bzw. Dehnungsfestigkeit des Stahles auf den Bereich zwischen 80 und 110 kgf/mm² erläutert.The following are the reasons for the limitation of Tensile or tensile strength of the steel on the area between 80 and 110 kgf / mm² explained.

Wenn die Zugfestigkeit unter 80 kgf/mm² liegt, ist der Effekt der Gewichtsverminderung nicht so bemerkenswert. Andererseits erfordert eine höhere Zug- oder Dehnungsfestigkeit, obwohl zu einer Verminderung des Gewichtes beiträgt, einen größeren Anteil an Legierungselementen. Der Gebrauch von größeren Mengen bzw. Anteilen von Legierungselementen wird nicht bevorzugt, zum Teil aus den Gründen, daß ein solcher größerer Anteil die Schweißbarkeit vermindert und zum Teil wegen des Kostenanstieges. Aus diesen Gründen wird die Zug- bzw. Dehnungsfestigkeit auf den Bereich von 80 bis 110 kgf/mm² festgelegt.If the tensile strength is less than 80 kgf / mm², the Weight loss effect not so remarkable. On the other hand, a higher train or Strain resistance, although it reduces the Contributes to a greater proportion of weight Alloy elements. The use of larger quantities or proportions of alloying elements will not preferred, partly for the reasons that such greater proportion reduces weldability and Part because of the cost increase. For these reasons the tensile or elongation strength in the range of 80 up to 110 kgf / mm².

Die Flügel bzw. Schiffstragblätter und Streben sind üblicherweise durch Montage von Blechen aus Stahlmaterial durch TIG-, MIG- oder Elektronenstahlschweißen montiert. Im Falle eines herkömmlichen 17-4PH rostfreien Stahles ist es erforderlich, daß die Gesamtanordnung, die durch Verschweißen montiert und hergestellt worden ist, einer Mischkristallbehandlung und einer Alterungsbehandlung unterzogen wird. Wenn dieses bekannte Material verwendet wird, muß daher speziell die Abfolge der Montage und die Bedingungen der Wärmebehandlung beachtet bzw. berücksichtigt werden. The wings or ship's carrier blades and struts are usually by assembling sheet metal Steel material by TIG, MIG or Electron steel welding mounted. in case of a conventional 17-4PH stainless steel required that the overall arrangement by Welding has been assembled and manufactured, one Mixed crystal treatment and an aging treatment is subjected. When using this known material , the sequence of assembly and the Conditions of heat treatment observed or be taken into account.

Hierzu ist es bei der vorliegenden Erfindung möglich, eine hohe Zug- bzw. Dehnungsfestigkeit von 80 bis 110 kgf/mm² zu erhalten, selbst bei einer Anlaßbehandlung mit hoher Temperatur. Erfindungsgemäß ist es daher möglich, die Wärmebehandlung, die sich nach dem Schweißen zum Spannungsfreimachen anschließt, bei einer Temperatur von z. B. über 600°C auszuführen, die höher ist, als dies bei einem herkömmlichen Prozeß der Fall ist. Die Spannungsfreimachungs-Wärmebehandlung, die bei solch hoher Temperatur ausgeführt wird, beseitigt Restspannungen im wesentlichen vollständig. Außerdem kann die nicht wünschenswerte Verformung der Gesamtanordnung in Verbindung mit der Wärmebehandlung, die unvermeidlich bei einer Mischkristall-Wärmebehandlung stattfindet, vermieden werden, so daß spezielle Überlegungen wegfallen, die bisher nötig waren, um jedweden Deformationseinfluß während der Wärmebehandlung zu beseitigen.For this purpose, it is possible with the present invention a high tensile and elongation strength of 80 to 110 kgf / mm² to get, even with an occasional treatment with high temperature. It is therefore according to the invention possible the heat treatment, which after the Welding to release tension then, at one Temperature of z. B. run above 600 ° C, the higher than is the case with a conventional process is. The stress relief heat treatment that at such high temperature is eliminated Residual stresses are essentially complete. Furthermore can cause the undesirable deformation of the Overall arrangement in connection with the heat treatment, which is inevitable at one Mixed crystal heat treatment takes place avoided are, so that special considerations are omitted, the were previously necessary to influence any deformation to eliminate during the heat treatment.

Example 1

Stähle, deren chemische Zusammensetzung in Tabelle 1 gezeigt ist, wurden vorbereitet. Stahlbleche von 25 mm Dicke wurden durch verschiedene Prozesse, gezeigt in Tabelle 2, aus Tafeln von 110 mm Dicke erzeugt, die aus den vorerwähnten Stählen hergestellt waren. Die mechanischen Eigenschaften, Korrosionswiderstand und Schweißbarkeit dieser so erzeugten Stahlbleche sind in Tabelle 3 dargestellt.Steels, the chemical composition of which is shown in Table 1 have been prepared. Steel sheets of 25 mm Thicknesses were shown by various processes in Table 2, produced from panels of 110 mm thickness the aforementioned steels. The mechanical properties, corrosion resistance and The weldability of the steel sheets produced in this way is in Table 3 shown.

Der Korrosionswiderstand wurde durch einen Korrosionstest bewertet, welcher mit 65%iger Salpetersäure durchgeführt wurde. Die Proben, die durch × markiert sind, sind jene, welche starke interkristalline Korrosionsangriffe zeigten. Der Erosionswiderstand wurde durch einen magnetostriktiven Schwingungs-Werkstofferosionstester vom Typ mit gegenüberliegender Anordnung untersucht. Die Markierungen ○ sind den Beispielen zugeordnet, die einen Korrosionsgewichtsverlust von 15 g/m² h oder weniger zeigten, während die Markierung × denjenigen Beispielen zugeordnet ist, die einen Korrosionsgewichtsverlust von mehr als 15 g/m² h zeigten. Die Festigkeit des Schweißbereiches wurde in Einheiten der Härte der Stahlblechoberfläche bewertet, wenn der Schweißvorgang durch TIG-Schweißen (Schutzgas- Lichtbogenschweißen) ausgeführt wurde. Die Schweißbarkeit wurde durch das sogenannte y-Spaltverfahren bewertet. Im einzelnen wurde ein Schweißversuch nach einer Vorwärmung auf 120°C durchgeführt und die geschweißten Beispiele wurden in bezug auf Schweißrisse untersucht. Die Markierungen ○ bezeichnen die Beispiele, die keinen Riß zeigten und die Markierungen × bezeichnen die Proben, die jeweils einen oder mehrere Risse zeigten. Die Ermüdungsfestigkeit wurde durch Durchführen eines einachsigen Zug-Ermüdungstests durch wiederholtes Anlegen einer Spannung von 400 MPa mit einer Frequenz von 1 Hz auf die Proben geprüft, die in einer 3,5%igen Kochsalzlösung gehalten wurden. Die Markierungen ○ bezeichnen die Proben, die bei Belastungsspielen von 1 × 10⁵ oder mehr nicht versagten und die Markierung × bezeichnet diejenigen Proben, die innerhalb dieser Anzahl von Lastspielen versagten.The corrosion resistance was determined by a Corrosion test rated, which with 65% Nitric acid was carried out. The samples by × are those that are strong intergranular corrosion attacks showed. The Erosion resistance was caused by a magnetostrictive Vibration material erosion tester with opposite arrangement examined. The Markers ○ are assigned to the examples that a corrosion weight loss of 15 g / m² h or showed less while the mark × those Is associated with examples that a Corrosion weight loss of more than 15 g / m² h showed. The strength of the welding area was in Units of hardness of the steel sheet surface evaluated, if the welding process by TIG welding (shielding gas Arc welding). The Weldability was made possible by the so-called y-split method evaluated. In particular, a Welding test after preheating to 120 ° C and the welded examples were in examined for weld cracks. The marks ○ denote the examples which showed no crack and which Markings × denote the samples, each one or showed several cracks. The fatigue strength was done by performing a uniaxial Train fatigue tests by repeated application Tension of 400 MPa with a frequency of 1 Hz on the Samples tested in a 3.5% saline solution were held. The marks ○ denote the Samples with load cycles of 1 × 10⁵ or more did not fail and marked the mark × those samples within that number of Load cycles failed.

Wie aus Tabelle 3 ersichtlich ist, sind die Stahlproben nach der vorliegenden Erfindung Stählen von bekannter Zusammensetzung sowie Stählen, die durch bekannte Verfahren hergestellt wurden, in bezug auf Festigkeit, Zähigkeit und Korrosionswiderstand überlegen. Außerdem zeigte jeder der Stähle, die nach der vorliegenden Erfindung hergestellt wurden, eine Festigkeit von 330 Hv (Vickershärte) oder mehr im Schweißbereich, so daß der Stahl jeweils eingesetzt werden konnte, ohne daß irgendeine Behandlung nach dem Schweißen erforderlich war, ohne jedes Risiko einer unzureichenden Festigkeit. As can be seen from Table 3, the steel samples according to the present invention are superior to steels of known composition as well as steels made by known processes in terms of strength, toughness and corrosion resistance. In addition, each of the steels made in accordance with the present invention exhibited a strength of 330 Hv (Vickers hardness) or more in the welding area, so that the steel could be used without any post-welding treatment, without any risk insufficient strength.

Tabelle 2 Table 2

Example 2

Ein Stahl wurde in einem Konverter geschmolzen, derart, daß er eine Zusammensetzung aufwies, enthaltend 0,03 Gew.-% C, 0,01 Gew.-% N, 13,5 Gew.-% Cr, 0,30 Gew.-% Si, 0,60 Gew.-% Mn, 0,020 Gew.-% P und 0,004 Gew.-% S. Unter Verwendung dieses Stahles als Ausgangsmaterial wurde eine zweite Vergütung in einem ESR-Ofen unter verschiedenen Steuerungen der nichtmetallischen Verunreinigungen und Spurenelementen vorgenommen, so daß 15 Arten von Stahlproben in Form von Masseln erhalten wurden. Jede dieser Stahlproben wurde in Platten von 100 mm Dicke nach einer vierstündigen Erwärmung bei 1200°C vorgewalzt. Die so erhaltene Platte wurde anschließend einer zweistündigen Erwärmung auf 1200°C unterworfen, gefolgt von einem Heißwalzen in eine Stahlplatte von 30 mm Dicke, bei einer Walzendtemperatur von 900°C. Die so erhaltene Stahlplatte wurde anschließend einer Anlaß-Wärmebehandlung unterzogen, die bei 600°C durchgeführt wurde, um so das Endprodukt zu erhalten. Einige der warmgewalzten Stähle wurden jedoch einem Normalglühen, das bei 930°C durchgeführt wurde, vor dem Anlassen unterworfen. Jede der Stahlprobenplatten wurde einem Zugermüdungstest zur Bewertung der Ermüdungsfestigkeit in Seewasser unterworfen, ferner einem Salzsprühtest zur Bewertung des Korrosionswiderstandes und einem Erosionstest zur Bewertung des Erosionswiderstandes in Salzwasser. Die Ergebnisse dieser Bewertung sind in Tabelle 4 gezeigt, zusammen mit den chemischen Zusammensetzungen der Stahlprobenplatten.A steel was melted in a converter, like that that it had a composition containing 0.03 % By weight C, 0.01% by weight N, 13.5% by weight Cr, 0.30% by weight Si, 0.60 wt% Mn, 0.020 wt% P and 0.004 wt% S. Unter This steel was used as a raw material a second remuneration in an ESR oven under various controls of non-metallic Impurities and trace elements made so that 15 types of steel samples obtained in the form of ingots were. Each of these steel samples was cut into 100 mm plates Thickness after heating for four hours at 1200 ° C pre-rolled. The plate thus obtained was then subjected to a two-hour heating to 1200 ° C, followed by hot rolling in a 30 mm steel plate Thickness, at a final roll temperature of 900 ° C. The so steel plate obtained was then one Tempered heat treatment at 600 ° C was carried out so as to obtain the final product. However, some of the hot rolled steels became one Normalizing, which was carried out at 930 ° C, before Subject to tempering. Each of the steel test panels was a train fatigue test to evaluate the Fatigue strength subjected to sea water, further a salt spray test to evaluate the Corrosion resistance and an erosion test for Evaluation of erosion resistance in salt water. The Results of this evaluation are shown in Table 4 along with the chemical compositions of the Steel sample plates.

Nachfolgend werden die Bedingungen der vorerwähnten Versuche erläutert, ebenso wie die Zeichen, die in Tabelle 4 erscheinen. Below are the conditions of the aforementioned Experiments explained, as well as the characters that appear in Table 4 appear.

Fatigue properties in sea water

Ein Zugermüdungstest wurde durch wiederholtes Anlegen einer Spannung von 400 MPa mit einer Frequenz von 1 Hz für jede Probenstahlplatte, die in einer 3,5 gew.-%igen NaCl-Lösung erhalten wurde, ausgeführt und die Anzahl (Nf) der Lastspiele bzw. Lastzyklen bis zum Bruch wurde gemessen. Eine Markierung bezeichnet diejenigen Proben, die bis zu Lastspielen bzw. Belastungszyklen von 1 × 10⁵ oder mehr (Nf = 1 × 10⁵) nicht versagten, während eine Markierung × diejenigen Stahlprobenplatten bezeichnet, die bei Lastzyklen bzw. Lastspielen von weniger als 1 × 10⁵ (Nf < 1 × 10⁵) versagten.A tensile fatigue test was carried out by repeated application a voltage of 400 MPa with a frequency of 1 Hz for each sample steel plate, which in a 3.5 wt .-% NaCl solution was obtained, executed and the number (Nf) of the load cycles or load cycles up to the break measured. A mark denotes those Samples up to load cycles or load cycles of 1 × 10⁵ or more (Nf = 1 × 10⁵) failed, while a mark × those steel test panels referred to that in load cycles or duty cycles of less than 1 × 10⁵ (Nf <1 × 10⁵) failed.

Corrosion resistance

Unter Verwendung einer 3,5 gew.-%igen NaCl-Lösung wurde ein 16stündiger Salzsprühtest ausgeführt und die Anzahl der Rostpunkte pro Flächeneinheit (cm²) wurde gemessen. Die Markierungen , ○, ∆ und × bezeichnen in dieser Abfolge jeweils die Proben, die 0,1 oder weniger Rostpunkte pro cm² zeigten, 0,1 bis 1 Rostpunkt pro cm² zeigten, 1 bis 10 Rostpunkte pro cm² zeigten und mehr als 10 Rostpunkte pro cm² jeweils zeigten, so daß auf diese Weise der Korrosionswiderstand bewertet wurde.Using a 3.5 wt% NaCl solution a 16 hour salt spray test and run the number the rust points per unit area (cm²) were measured. The markings, ○, ∆ and × denote in this Sequence the samples that are 0.1 or less Rust points per cm² showed 0.1 to 1 rust point per cm² showed, showed 1 to 10 rust points per cm² and more than 10 rust points per cm² each showed that in this way the corrosion resistance was assessed.

Resistance to erosion

Ein Erosionstest wurde in einer 3,5 gew.-%igen NaCl-Lösung unter Verwendung eines magnetostriktiven Schwingungs-Werkstofferosionsprüfgerätes vom Typ mit gegenüberliegender Anordnung unter folgenden Bedingungen ausgeführt:An erosion test was carried out in a 3.5% by weight NaCl solution using a magnetostrictive Vibration material erosion tester with opposite arrangement under the following conditions executed:

Frequenz: 20 KHz
Amplitude: max 25 um
Abstand zwischen der Oberfläche der Proben und dem Ende des Elektrodenarmes: 0,5 mm
Versuchsdauer: 24 StundenFrequency: 20 kHz
Amplitude: max 25 µm
Distance between the surface of the samples and the end of the electrode arm: 0.5 mm
Test duration: 24 hours

Die Bewertung des Erosionswiderstandes wurde durch Messen des Erosionsgewichtsverlustes ausgeführt. Die Markierungen . . und × bezeichnen in dieser Reihenfolge die Beispiele, die einen Erosionsgewichtsverlust von 15 g/m² oder weniger zeigten bzw. Proben, die einen Erosionsgewichtsverlust zeigten, der 15 g/m² überschritt.The rating of erosion resistance was made by Measurement of erosion weight loss carried out. The Markings. . and × denote in this order the examples showing an erosion weight loss of 15 g / m² or less showed or samples that one Erosion weight loss showed 15 g / m² exceeded.

Wie aus Tabelle 4 verständlich ist, wiesen die Stähle, die durch die Erfindung bestimmten Bedingungen entsprachen, überlegene Ermüdungseigenschaften in Seewasser, überlegene Korrosions- und Erosionswiderstände ebenso wie eine hohe Zugfestigkeit von 80 kgf/mm² oder mehr auf, im Vergleich zu den Vergleichsstählen, die zumindest in bezug auf einen der Faktoren, wie z. B. das Flächenverhältnis von nichtmetallischen Einschlüssen, C-Anteil, Ni-Anteil, Mo-Anteil, V-Anteil, Nb-Anteil, Al-Anteil und N-Anteil nicht den Bedingungen entsprachen, wie sie durch die vorliegende Erfindung spezifiziert sind. As is understood from Table 4, the steels that met certain conditions by the invention exhibited superior fatigue properties in sea water, superior corrosion and erosion resistances, as well as high tensile strength of 80 kgf / mm² or more compared to the comparative steels that at least in relation to one of the factors, such as. B. the area ratio of non-metallic inclusions, C content, Ni content, Mo content, V content, Nb content, Al content and N content did not meet the conditions as specified by the present invention.

Tabelle 4 (Teil 2) Table 4 (part 2)

Wie aus der vorangehenden Beschreibung verständlich ist, wird erfindungsgemäß ein hochfester, martensitischer rostfreier Stahl geschaffen, der in bezug auf Korrosionswiderstand, Erosionswiderstand und Ermüdungseigenschaften in Seewasser herkömmlichen Stählen überlegen ist und der die Beseitigung von Restspannungen durch eine alleinige Wärmebehandlung im Anschluß an das Verschweißen gestattet, und zwar durch optimale Auswahl der Anteile von C, N, Cr und Ni und durch die Zugabe von Mo und V. Außerdem kann der hochfeste, martensitische, rostfreie Stahl nach der vorliegenden Erfindung wirksam als Material einer Schweißkonstruktion verwendet werden, die eine Zugfestigkeit von 80 bis 110 kgf/mm² aufweist. Außerdem kann eine weitere Verbesserung des hochfesten martensitischen rostfreien Stahles nach der vorliegenden Erfindung in bezug auf Festigkeit und Ermüdungseigenschaften in Seewasser durch die Beigabe von Nb und/oder Cu erhalten werden. Außerdem kann durch das Verfahren nach der vorliegenden Erfindung in vorteilhafter Weise ein hochfester martensitischer rostfreier Stahl durch Anwenden einer thermometrischen Wärmebehandlung erzeugen, die eine Warmverarbeitung und anschließende Abkühlung enthält.As can be understood from the preceding description, is a high-strength, martensitic according to the invention stainless steel created in terms of Corrosion resistance, erosion resistance and Fatigue properties in conventional seawater Is superior to steel and the elimination of Residual stresses due to heat treatment in the Connection to the welding allowed, namely by optimal selection of the proportions of C, N, Cr and Ni and by adding Mo and V. In addition, the high strength, martensitic, stainless steel after the present invention effective as a material Welded construction can be used, the one Has tensile strength of 80 to 110 kgf / mm². Furthermore can further improve the high strength martensitic stainless steel according to the present Invention in terms of strength and Fatigue properties in sea water due to the addition of Nb and / or Cu can be obtained. In addition, by the method according to the present invention in advantageously a high-strength martensitic stainless steel by applying a thermometric Generate heat treatment which is a hot processing and subsequent cooling contains.

Claims

1. High strength martensitic stainless steel with superior fatigue properties when used in a corrosive or erosive environment, the stainless steel has a tensile strength of 80 to 110 kgf / mm² and has a chemical composition that contains: 0.005 to 0.4 wt .-% carbon (C), no more than 1.0% by weight silicon (Si), not more than 2.0% by weight Manganese (Mn), 12.0 to 17.0 wt% chromium (Cr), 3.0 to 6.0 % By weight nickel (Ni), 0.1 to 1.5% by weight molybdenum (Mo), 0.02 up to 0.5% by weight vanadium (V) and 0.005 to 0.02% by weight Nitrogen (N), and the rest essentially iron (Fe) and random inclusions, the proportions of C, Si, Mn, Cr, Ni, Mo, V and N are determined so that a Nickel equivalent (Nieq) by the following formula (1) is in a range between 10.5 and 12.9 % By weight is present: Nieq = [Ni] + [Mn] + 0.5 [Cr] + 0.3 [Si] + [Mo] (1) where the proportions of [Ni], [Mn], [Cr], [Si] and [Mo] represent in% by weight.

2. High strength martensitic stainless steel with superior fatigue properties when used in a corrosive or erosive environment, the stainless steel has a tensile strength of 80 to 110 kgf / mm² has and has a chemical composition that contains: 0.005 to 0.04 wt .-% carbon (C), no more than 1.0% by weight silicon (Si), not more than 2.0% by weight Manganese (Mn), 12.0 to 17.0 wt% chromium (Cr), 3.0 to 6.0 % By weight nickel (Ni), 0.1 to 1.5% by weight molybdenum (Mo), 0.02 up to 0.5% by weight vanadium (V) and 0.005 to 0.02% by weight Nitrogen (N) one or both elements niobium (Nb) and Copper (Cu) with a proportion of 0.01 to 0.5 wt .-% niobium (Nb) and / or 0.2 to 2.0% by weight copper (Cu), and the rest essentially iron (Fe) and random inclusions, the proportions of C, Si, Mn, Cr, Ni, Mo, V, N, Nb and Cu be determined to be a nickel equivalent (Nieq), which is given by the following formula (1 ′), in a range between 10.5 and 12.9% by weight: Nieq = [Ni], + [Mn] + 0.5 [Cr] + 0.3 [Si] + [Mo] + [Cu] (1 ′) where [Ni], [Mn], [Cr], [ Si], [Mo] and [Cu] the proportions of Ni, Mn, Cr, Si, Mo and Cu specify each in% by weight.

3. High strength martensitic stainless steel after Claim 1, furthermore not more than 0.01% by weight Aliminium (Al), the total proportion of C and N not is more than 0.05% by weight and being non-metallic Inclusions are distributed substantially evenly, so that they are 0.01% or less of the area of the cross section of the steel.

4. High strength martensitic stainless steel after Claim 2, furthermore not more than 0.01% by weight Aluminum (Al), the total proportion of C and N not is more than 0.05 wt .-% and being non-metallic Inclusions are distributed substantially evenly, so that they are 0.01% or less of the area of the cross section of the steel.

5. A method of manufacturing a high-strength martensitic stainless steel according to claim 1, which has a tensile strength of 80 to 110 kgf / mm² and has superior fatigue properties when used in a corrosive or erosive environment, comprising the steps of:
Preparing a steel having a chemical composition containing: 0.05 to 0.04% by weight of C, not more than 1.0% by weight of Si, not more than 2.0% by weight of Mn, 12.0 to 17.0 wt% Cr, 3.0 to 6.0 wt% Ni, 0.1 to 1.5 wt% Mo, 0.02 to 0.5 wt% V and 0.005 to 0.02% by weight of N and the remainder essentially Fe with random inclusions, the proportions of C, Si, Mn, Cr, Ni, Mo, V and N being determined such that a Ni equivalent (Nieq), which is given by the following formula (1), is in a range between 10.5 and 12.9% by weight: Nieq = [Ni] + [Mn] + 0.5 [Cr] + 0 , 3 [Si] + [Mo] (1) where [Ni], [Mn], [Cr], [Si] and [Mo] each represent the proportions of Ni, Mn, Cr, Si and Mo in% by weight specify, carry out a heat treatment of the steel to a temperature of maximum 1250 ° C,
Subjecting the heated steel to hot rolling with a final rolling temperature of not less than 800 ° C,
Cooling the hot rolled steel to a temperature of not more than 100 ° C at a cooling rate not less than the cooling rate V _c (° C / min) calculated according to the following formula (2), and
Treating the cooled steel with a tempering or quenching tempering treatment: Vc = 2 × [Ni] + 100 ([C] + [N]) (2) where [Ni], [C] and [N] are the proportions of Specify Ni, V and N in the steel.

6. A method of manufacturing a high-strength martensitic stainless steel according to claim 2, which has a tensile strength of 80 to 110 kgf / mm² and has superior fatigue properties when used in a corrosive or erosive environment, comprising the steps of:
Producing a steel having a chemical composition containing: 0.005 to 0.04% by weight of C, not more than 1.0% by weight of Si, not more than 2.0% by weight of Mn, 12, 0 to 17.0% by weight Cr, 3.0 to 6.0% by weight Ni, 0.1 to 1.5% by weight Mo, 0.02 to 0.5% by weight V, 0.005 to 0.02% by weight of N, one or both elements Nb and / or Cu with a respective proportion of 0.01 to 0.5% by weight of Nb and / or 0.2 to 2.0% by weight Cu and the rest essentially Fe with random inclusions, the proportions of C, Si, Mn, Cr, Ni, Mo, V, N, Nb and Cu being determined such that a Ni equivalent (Nieq) is determined by the the following formula (1 ′) is given, is in a range between 10.5 and 12.9% by weight: Nieq = [Ni], + [Mn] + 0.5 [Cr] + 0.3 [Si] + [Mo] + [Cu] (1 ′) where [Ni], [Mn], [Cr], [Si], [Mo] and [Cu] are the proportions of Ni, Mn, Cr, Si, Mo and Specify Cu in% by weight
Subjecting the steel to a temperature of a maximum of 1250 ° C,
Processing of the heated steel in a hot rolling process at a final rolling temperature of not less than 800 ° C,
Cooling the hot-rolled steel to a temperature of not more than 100 ° C at a cooling rate which is not less than the cooling rate V _c (° C / min) and which is calculated according to the following formula (2); and
Tempering or quenching tempering treatment on the cooled steel: Vc = 2 × [Ni] + 100 ([C] + [N]) (2) where [Ni], [C] and [N] are proportions, respectively of Ni, V and N in the steel.

7. A method of manufacturing a high-strength martensitic stainless steel according to claim 3, which has a tensile strength of 80 to 110 kgf / mm² and has superior fatigue properties when used in a corrosive or erosive environment, comprising the steps of:
Producing a steel having a chemical composition containing: 0.005 to 0.4% by weight of C, not more than 1.0% by weight of Si, not more than 2.0% by weight of Mn, 12, 0 to 17.0 wt% Cr, 3.0 to 6.0 wt% Ni, 0.1 to 1.5 wt% Mo, 0.02 to 0.5 wt% V and 0.005 to 0.02% by weight of N and the remainder essentially Fe with random inclusions, the proportions of C, Si, Mn, Cr, Ni, Mo, V and N being determined such that a Ni equivalent (Nieq ), which is given by the following formula (1), is in a range between 10.5 and 12.0% by weight, the steel also not containing more than 0.01% by weight of Al and the total proportion of C and N is not more than 0.05% by weight, the steel having a structure in which non-metallic inclusions are evenly distributed in order not to occupy more than 0.01% of the area of a cross section of the steel part:% by weight there is Nieq = [Ni] + [Mn] + 0.5 [Cr] + 0.3 [Si] + [Mo] (1) where the proportions of [Ni], [Mn], [Cr], [Si] and [Mo] each represent in% by weight,
Exposing the steel to a temperature of a maximum of 1250 ° C,
Exposing the heated steel to hot rolling with a final rolling temperature of not less than 800 ° C,
Cooling the hot-rolled steel to a temperature of not more than 100 ° C with a cooling rate not less than the cooling rate V _c (° C / min) calculated according to the following formula (2); and
Exposing the cooled steel to tempering or quenching tempering treatment: Vc = 2 × [Ni] + 100 ([C] + [N]) (2) where [Ni], [C] and [N] are the proportions of Ni, respectively Specify, V and N in the steel.

8. A method of manufacturing a high-strength martensitic stainless steel according to claim 4, which has a tensile strength of 80 to 110 kgf / mm² and has superior fatigue properties when used in a corrosive or erosive environment, comprising the steps of: 0.005 to 0.4 % By weight C, 1.0% by weight or less Si, 2.0% by weight or less Mn, 12.0 to 17.0% by weight Cr, 3.0 to 6.0% by weight. % Ni, 0.1 to 1.5% by weight Mo, 0.02 to 2.0% by weight V, 0.005 to 0.02% by weight N one or both elements Nb and Cu in one proportion from 0.01 to 0.5% by weight of Nb and / or 0.2 to 2.0% by weight of Cu, and the rest essentially Fe and random additions, the proportions of C, Si, Mn, Cr , Ni, Mo, V, N, Nb and Cu are determined so that a Ni equivalent (Nieq), which is given by the following formula (1 '), in a range between 10.5 and 12.9 wt. -% is present, the steel also containing no more than 0.01% by weight of Al and the total amount of C and N is not more than 0.05% by weight, the steel having a structure in which non-metallic inclusions are evenly distributed so that they do not occupy more than 0.01% of the area of a cross section: Nieq = [Ni ], + [Mn] + 0.5 [Cr] + 0.3 [Si] + [Mo] + [Cu] (1 ′) where [Ni], [Mn], [Cr], [Si], [ Mo] and [Cu] each indicate the proportions of Ni, Mn, Cr, Si, Mo and Cu in% by weight,
Performing a heat treatment of the steel to a maximum temperature of 1250 ° C,
Performing a hot rolling treatment of the heated steel to a final rolling temperature of not less than 800 ° C,
Cooling the hot-rolled steel to a temperature of not more than 100 ° C at a cooling rate which is not less than the cooling rate V _c (° C / min) and which is calculated according to the following formula (2); and
Tempering or quenching tempering treatment on the cooled steel: Vc = 2 × [Ni] + 100 ([C] + [N]) (2) where [Ni], [C] and [N] are the proportions, respectively of Ni, V and N in the steel.

9. Leaf of a wing made from one high-strength martensitic stainless steel according to claim 1.

10. Leaf of a wing consisting of one high-strength martensitic stainless steel according to claim 2.

11. Leaf of a wing consisting of one high-strength martensitic stainless steel according to claim 3.

12. Leaf of a wing consisting of one high-strength martensitic stainless steel according to claim 4.