DE749881C

DE749881C - Process for improving the scaling resistance of alloys of the iron-chromium, chromium-nickel and iron-chromium-nickel systems

Info

Publication number: DE749881C
Application number: DER102473D
Authority: DE
Priority date: 1938-05-31
Filing date: 1938-05-31
Publication date: 1944-12-07

Description

Verfahren zum Verbessern der Zunderbeständigkeit von Legierungen der Systeme Eisen-Chrom, Chrom-Nickel und Eisen-Chrom-Nickel Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verbesserung der Zunderbeständigkeit von Legierungen der Systeme Eisen-Chro@m,Chromickel und Eisen-Chrom-Nickel.Process for improving the scaling resistance of alloys of the Systems iron-chromium, chromium-nickel and iron-chromium-nickel The invention relates to a process to improve the scaling resistance of alloys of the systems Iron chrome, chrome nickel and iron chrome nickel.

Bekanntlich werden Legierungen dieser Systeme mit schwankenden 'Aluminiumgehalten gehalten für Werkstücke verwendet, die hohe Zunderbeständigkeit aufweisen müssen.It is well known that alloys of these systems have a fluctuating aluminum content used for workpieces that must have high scaling resistance.

Es ist bekannt, .daß die chromfreien Eisen-Nickel-Legierungen auch dann keinenennenswerte Zunderbeständigkeit besitzen, wenn man ihnen verhältnismäßig hohe Aluminiumzusätze zugibt. Die vorliegende Erfindung bezieht .sich deshalb nicht auf :die chromfreien Eisen-Nickel-Legierungen. Dagegen eignet sich das Verfahren gemäß ;der Erfindung in besonders gutem Maße für nickelfreie Eisen-Chrom-Legierungen mit bis zu 4o % Chrom und für Chrom-Nickel-Legierungen: Doch ist bei diesen Legierungen insofern eine Einschränkung zumachen, als bekanntlich Chromgehalte mit bis etwa ro Ilo nicht nur keine gute Zunderbeständi.gkeit, sondern sogar eine Verschlechterung derselben aufweisen. Andererseits haben .die Nickel-Chrom-Legierungen mit mehr als 30 'to Chrom keine praktische Bedeutung, da sie nicht spanlos verformbar sind. Deshalb befaßt sich die Erfindung nur mit Nickel-Chrom-Legierungen mit 1o bis 30 % Chrom.It is known that the chromium-free iron-nickel alloys too then have no significant resistance to scaling, if they are proportionate admits high aluminum additives. The present invention therefore does not relate to itself on: the chromium-free iron-nickel alloys. The procedure is suitable against this according to the invention in particularly good measure for nickel-free iron-chromium alloys with up to 40% chromium and for chromium-nickel alloys: But with these alloys to the extent that a restriction is made, as it is known that chromium contents with up to about ro Ilo not only does not have good scaling resistance, but even deterioration have the same. On the other hand, the nickel-chromium alloys with more than 30 'to chrome is of no practical importance because it cannot be deformed without cutting. That's why the invention deals only with nickel-chromium alloys with 10 to 30% chromium.

Schließlich aber eignet sich die Erfindung für viele Eisen-Chrom-Nickel-Legierungen, doch ist schon aus den Ausführungen über die Eignung .der binären Legierung erkennbar, daß die gemäß der Erfindung zu erzielende Zunderbeständigkeit um so höher ist, je näher die Eisen-Chroin-Nickel-Legierungder Eisen-Chrom-Seite oder der Chrom-Nickel-Seite des Diagramms liegt bzw. je weiter sie von der Eisen-Nickel-Seite entfernt ist.Ultimately, however, the invention is suitable for many iron-chromium-nickel alloys, but it can already be seen from the statements about the suitability of the binary alloy, that the scale resistance to be achieved according to the invention is higher, the more closer to the iron-chromium-nickel alloy of the iron-chromium side or the chromium-nickel side of the diagram or the further away it is from the iron-nickel side.

Zur Erleichterung der Übersicht ist ein Schaubild des Systems Eisen-Chrom-Nickel beigefügt, in dem entsprechend denvorstehenden Ausführungen die Bereiche durch Schraffur angedeutet sind, in denen die für das Verfahren gemäß ,der Erfindung nicht in. Betracht kmmmendenLegierungen liegen. Es ist s:elbstverständlicä, d'aß bei den verschiedenen im weißen Gebiet liegenden Legierungen die Eigl1.tlng für das Verfahren gemäß der Erfindung schwankt und daß die @@bei-e und untere Begrenzungslinie cles trapezähnlichen weißen 5 Feldes nur eine theoretische ist; immerhin gibt aber das Schaubild eine gute Übersicht über die gemäß der Erfindung zu behandelnden Legierungen.A diagram of the iron-chromium-nickel system is provided to make the overview easier attached, in which, in accordance with the above, the areas are indicated by hatching are indicated, in which those for the method according to the invention are not. Consider the most important alloys. It is a matter of course with the various people in the white area lying alloys the Eigl1.tlng for the procedure fluctuates according to the invention and that the @@ bei-e and lower limit line cles trapezoidal white 5 field is only a theoretical one; but at least there is Diagram showing a good overview of the alloys to be treated according to the invention.

Auf jeden Fall müssen alle Legierungen, o für die das Verfahren gemäß der Eifindung anzuwenden ist, einen Aluminiumgehalt aufweisen. Der Alnniiniumgehalt soll dabei, was bekannt ist, möglichst hoch liegen, .doch ist ihm insofern eine Grenze g1setzt, als er eine starke Versprödung der Legierung verursachen kann, insbesondere dann, wenn die Legierung austenitisch ist, wie z. B. die hoch nickelhaltigen Legierungen. Denn das Aluniinium schnürt das Austenitgebi.et ein, ist also ein Fer ritbildner und wird deshalb von einer Legierung mit ferritischem Gefüge in höheren Gehalten ohne die Gefahr einer Versprödung ertragen als von einer austenitischen. Praktisch bewegen sich die Aluininiumzusätze in Grenzen zwischen etwa 0,1 bis etwa i .# 111o, wobei - wie gesagt - je nach der Art der Grundlegierung ein möglichst hoher Aluminiumgehalt gewählt werden soll.In any case, all alloys for which the method according to the invention is to be used must have an aluminum content. As is well known, the aluminum content should be as high as possible. B. the high nickel alloys. Because the aluminum constricts the austenite area, is therefore a ferritic former and is therefore withstood by an alloy with a ferritic structure in higher contents without the risk of embrittlement than by an austenitic one. In practice, the aluminum additives range between about 0.1 and about i.

Es ist nun weiterhin von einigen Legierungen, die in das weiße Feld des beigefügten Schaubildes fallen und außerdem einen- Gehalt an Aluminium aufweisen, bekannt, daß ihre Zunderbeständigkeit durch einen Zirkonzusatz verbessert wird. Aus Versuchen, die schließlich zur Erfindung führten, ergab sich, daß .der günstige Einfluß .des Zirkons nicht nur bei Legierungen vorhanden ist, die nennenswerte Zirkonniengen enthalten; sondern auch dann, wenn in der fertigen Legierung, der Zirkon zugesetzt worden war, nur noch Spuren oder überhaupt kein Zirkon mehr analytisch festgestellt ,werden konnte. Daraus ist zti schließen, daß der Erfolg des Zirkonzusatzes auf einer imschrnelzfliissigen-Ietallbäd stattfindenden Reaktion beruht, die nach üblich ein Sprachgebrauch als Desoxydationswirkung zu bezeichnen wäre. Weiterhin ergibt sich hieraus, daß der Zusatz größer.. -r --Iengen des teuren Zirkons nutzlos ist, und deshalb bezieht sich die Erfindung auf L egierungen der oben genamlnten Art, die einen Zirkonzusatz in solchen Mengen erhalten haben, daß die gegebenenfalls in die Legie-rung gelangenden Zirkonnieligen ioil nicht iibersteigen.It is now continued by some alloys that are in the white box of the attached diagram and also have an aluminum content, known that their resistance to scaling is improved by adding zirconium. From experiments that finally led to the invention, it was found that .the cheap Influence of the zirconium is not only present in alloys that have significant zirconia contain; but also when the zircon is added to the finished alloy only traces or no more zirconia at all , could be. From this it can be concluded that the success of the zircon additive is based on a reaction which takes place in the hot metal bath, which is usual a linguistic usage would be called deoxidation effect. Further results from this, that the addition of larger .. -r - length of the expensive zircon is useless, and therefore the invention relates to alloys of the type mentioned above, who have received a zirconium additive in such amounts that the possibly Do not exceed the zirconia lines that get into the alloy.

Es wurde nun gefunden, daß die an sich schon große Steigerung der Zunderbeständigkeit durch den Zirkonz;usatz noch eine weitere überraschende Verbesserung erfahren kann, wenn in dem-Bade vor der Zirkonzugabe eine Desolvclation finit einem besonders starken Desöxcdationsniittel, z. B. einer Magnesium-; legierting, vorgenommen wird.It has now been found that the already great increase in Resistance to scaling thanks to the addition of zirconium, yet another surprising improvement can experience if a desolvation finite one in the bath before the addition of zircon particularly strong Desöxcdationsniittel, z. B. a magnesium; alloying, made will.

Die mit :dem Verfahren gemäß der Erfindung zu erzielenden Vorteile ergeben sich aus folgendem: DieZunderbeständigkeit wird in der Praxis dadurch gemessen, d.aß man die Lebensdauer eines Drahtes von z. B. o,5 min Durchmesser, der elektrisch auf hohe Temperatur gebracht wird, bis zurnDurchibrennen in Stunden mißt. Die Stundenzahl, die der Draht der Belastung standgehalten hat, ist die Güteziffer des Werlatoffes.The advantages to be achieved with: the method according to the invention result from the following: The scale resistance is measured in practice by d.that the service life of a wire of z. B. 0.5 min diameter, the electrical is brought to a high temperature until it burns out in hours. The number of hours which the wire has withstood the load is the figure of merit of the Werlatoff.

Vergleichsversuche zeigten nun, daß ein Stahl mit rund 84,5 °11p Fe, 5 1i1 Cr und 11o 1J1 Al eine Güteziffer von nur 2o aufwies, wurde dies-cr Stahl mit 0,3 °11o Zr desoxydiert, dann stieg die Güteziffer auf 300; wurde aber vor der Zirkonzugabe noch eine Desoxydation mit einem starken Desoxydationsmittel, in diesem Falle mit einer Silicium-1Tagnesiuni-Legierung, vorgenommen; dann stieg die Güteziffer sogar auf 61o.Comparative tests now showed that a steel with around 84.5 ° 11p Fe, 5 1i1 Cr and 11o 1J1 Al had a figure of merit of only 2o, if this-cr steel was deoxidized with 0.3 ° 11o Zr, then the figure of merit rose to 300 ; but before the zirconium was added a deoxidation was carried out with a strong deoxidizer, in this case with a silicon-1Tagnesiuni alloy; then the figure of merit even rose to 61o.

Ebenso wurde bei einem Stahl niit rund 49111o Fe, i; 1%1 Cr, 35 1110 Ni ttnd o,81/,) Al, dein 0,3111o Zr z,ugesetzt worden war, die Güteziffer durch das Verfahren gemäß der Erfindung von So auf iio erhöht.Likewise, in a steel with about 491110 Fe, i; 1% 1 Cr, 35 1110 Ni ttnd o.81 /,) Al, your 0.3111o Zr z, was set, the figure of merit through the method according to the invention increased from So to iio.

Bei einer Legierung finit rund 20'1, Cr, 79,4'/o Ni und 0,3 ojo Al, die mit 0,3111o Zr desoxydiert war, ergab die Erfindung eine Verbesserung der Güteziffer von 2S1 auf 48o.In the case of an alloy finite around 20'1, Cr, 79.4 '/ o Ni and 0.3 oj Al, which was deoxidized with 0.3111 o Zr, the invention resulted in an improvement in the figure of merit from 2S1 to 48 o.

Dieser Erfolg der Zugabe eines starken Desoxydationsmittels ist deshalb besonders überraschend, weil ein Stahl, der A1 enthält und mit Zr zusätzlich desozydiert wurde, schon als denkbar weitgehend desoxydiert gelten muß.This success of adding a strong deoxidizer is therefore particularly surprising because a steel that contains A1 and additionally desocides with Zr was, must be considered largely deoxidized as conceivable.

Das Verfahren gemäß der Erfindung wird zweckmäßig mit einer Magnesiumlegierung durchgeführt, weil man das Magnesium einem Stahlbad nicht als -Metall zuführen kann. Vorteilhaft wird eine Silicium-1"Iagnesiuin-Legierung verwendet.The method according to the invention is expedient with a magnesium alloy carried out because the magnesium cannot be fed into a steel bath as a metal. A silicon-1 "Iagnesiuin alloy is advantageously used.

" Zur Erhöhung der Warmfestigkeit von ferritischen Legierungen können noch an sich bekannte Zusätze von Tantal und Niob einzeln oder gemeinsam vorhanden sein, doch soll .die Gesamtmenge dieser Zusätze 11o 1/1 nicht übersteigen."To increase the high temperature strength of ferritic alloys you can Additions of tantalum and niobium that are known per se are also present individually or together be, but .the total amount of these additives should not exceed 11o 1/1.

Claims

PATENT CLAIM: Process for improving the scaling resistance of alloys of the iron-chromium, chromium-nickel and iron-chromium-nickel systems, which contain 0 to 40% chromium, 0 to 9o 1 / o \, nickel, hex iron and also aluminum within the limits from 0.11 to about i; ° / '"and have been deoxidized with zircon in such an amount that the amount of zircon remaining in the finished alloys does not exceed 1 % In order to distinguish the subject matter of the application from the state of the art, the following publications have been considered in the granting procedure: German patents No. 23, 002, 616 858; USA patents ... .. - 1 850 953, 2 o47 gi 6, 2 o63 513.