Gegen interkristalline Korrosion beständige Stahllegierungen Die säurebeständigen
hochchromhaltigen ferritischen Stahllegierungen mit 12 bis 350/0 Chrom verlieren
bekanntlich ihre voll chemische Widerstandsfähigkeit, wenn sie z. B. beim Schweißen
eine Erwärmung auf Temperaturen oberhalb 8oo' C erfahren. Wenn derart temperaturbeanspruchte
Teile einer Beanspruchung durch Säure oder Salzlösungen ausgesetzt werden, so äußert
sich der Angriff in einem Gefügezerfall. Diese als interkristalline Korrosion (Kornzerfall)
bekannte und gefürchtete Erscheinungsform der Korrosion zeigen im besonderen Maße
die austenitischen Chrom-Nickel-Stähle nach einer Erwärmung auf 5oo bis 8oo'
C. Derart nach einer kritischen Temperaturbeanspruchung anfällige Stahllegierungen
können durch eine nachträgliche Wärmebehandlung wieder korrosionssicher gemacht
werden. Diese Maßnahme ist jedoch einmal unwirtschaftlich und zum anderen auch bei
großen Stücken, die z. B. auf der Baustelle rnontiert werden müssen, praktisch nicht
mehr durchführbar.Steel alloys resistant to intergranular corrosion. It is well known that the acid-resistant, high- chromium ferritic steel alloys with 12 to 350/0 chromium lose their full chemical resistance when they are used, for. B. experience heating to temperatures above 800 ° C during welding. When such temperature-stressed parts are exposed to acid or salt solutions, the attack manifests itself in a structural breakdown. This form of corrosion, known and feared as intergranular corrosion (grain disintegration), is particularly evident in the austenitic chromium-nickel steels after heating to 50 to 8oo ° C. Steel alloys that are susceptible to critical temperature stress can be made corrosion-resistant again by subsequent heat treatment . However, this measure is once uneconomical and on the other hand also with large pieces that z. B. must be rnontiert on the construction site, practically no longer feasible.
Zur Behebung dieses übelstandes sind mehrere Wege beschritten worden,
indem der Kohlenstoffgehalt unter 0,07'10 erniedrigt wird oder indem man den Kohlenstoff
an stark karbidbildende Elemente abbindet. Nach einem bekannten VqF-schlag soll
zu diesem Zweck bei austenitischen Chrom-Nickel-Stählen die Abbindung des Kohlenstoffes
durch Vanadin vorgenommen werden. Eine andere Vorveröffentlichung gibt dieselbe
Lehre auch für Chromstähle mit dem Zweck, den Werkstoff unempfindlich gegen eine
Erwärmung auf 5oo bis 8oo' C zu machen. Ferritische Chromstähle können aber
auch, wenn sie vanadinfrei sind, im Gegensatz zu den austenitischen Chrom-Nickel-Stählen
einer Wärmebehandlung im Temperaturgebiet
von 5oo bis 8oo'
C ausgesetzt werden, ohne interkristallin anfällig zu werden. Erst oberhalb
8oo' C besteht bei den ferritischen Chronistählen die Gefahr, daß sie bei
einer nachträglichen Säurebeanspruchung brüchig werden. Auch die Senkung des Kohlenstoffgehaltes
auf weniger als 0,07'/o führt bei Chromstählen nicht zum Ziele.To remedy this deficiency several ways have been taken by lowering the carbon content below 0.07'10 or by binding the carbon to strongly carbide-forming elements. According to a well-known VqF-shock, the binding of the carbon in austenitic chromium-nickel steels is to be carried out with vanadium for this purpose. Another prior publication gives the same teaching for chromium steels with the purpose of making the material insensitive to heating to 500 to 800 ° C. Ferritic chromium steels, in contrast to austenitic chromium-nickel steels, if they are vanadium-free, can also be subjected to a heat treatment in the temperature range from 500 to 800 ° C without becoming susceptible to intergranular properties. It is only above 800 ° C that ferritic chronic steels run the risk of becoming brittle if they are subsequently exposed to acid. Even lowering the carbon content to less than 0.07% does not achieve the goal in the case of chromium steels.
Durch den Zusatz von Vanadin, wobei Vanadin und Kohlenstoff in einem
bestimmten Verhältnis stehen müssen, kann vollkommene Beständigkeit gegen interkristalline
Korrosion auch nach einer Wärmebehandlung oberhalb 8oo' C erzielt werden.
Entgegen den bisherigen Anschauungen, wonach der Vanadingehalt bei austenitischen
Chrom-Nickel-Stahl-Legierungen mindestens das fünf- bis sechsfache des Kohlenstoffgehaltes
betragen muß, ist nämlich in jüngster Zeit festgestellt worden, daß zur Erreichung
vollkommener Beständigkeit von rostbeständigen Chromstählen gegenüber interkristalliner
Korrosion mindestens das dreißigfache des Kohlenstoffgehaltes an Vanadin zulegiert
werden muß. Der entsprechende Vorschlag gehört je-
doch nicht zum Stand der
Technik. Die Verwendung mehrerer starker karbidbildender Elemente in einer Stahllegierung
wird ebenfalls angewandt, wobei sich die Verhältniszahlen je nach dem Anteil
des einen oder anderen Elementes verschieben.By adding vanadium, whereby vanadium and carbon must be in a certain ratio, complete resistance to intergranular corrosion can be achieved even after heat treatment above 800 ° C. Contrary to previous views, according to which the vanadium content of austenitic chromium-nickel-steel alloys must be at least five to six times the carbon content, it has recently been established that to achieve perfect resistance of rust-resistant chromium steels to intergranular corrosion at least thirty times of the carbon content of vanadium must be added. The corresponding proposal is not part of JE but with the prior art. The use of several strong carbide-forming elements in a steel alloy is also used, the ratios shifting depending on the proportion of one or the other element.
Vollkommen neuartig ist die Erscheinung, auf der die vorliegende Erfindung
aufbaut. Es wurde festgestellt, daß durch den Zusatz von Silizium, eines Elementes
also, das nicht zu den starken Karbidbildnern gehört, der zur Vermeidung der interkristallinen
Korrosion bei ferritischen Chromstählen notwendige Vanadingehalt wesentlich herabgesetzt
werden kann. Dies ist um so erstaunlicher, als Silizium allein keine Beständigkeit
gegen Kornzerfall hervorruft. Während nach den bisherigen Erfahrungen bei ferritischen
Chromstählen bei einem Siliziumgehalt von 0,30/0 mindestens das dreißigfache des
Kohlenstoffgehaltes an Vanadin notwendig ist, um den Werkstoff gegen den Kornzerfall
beständig zu machen, kann gemäß der vorliegenden Erfindung ein Teil Vanadin durch
zwei Teile Silizium ersetzt werden. Ein solcher Austausch von Vanadin durch Silizium
ist aber nur zulässig bis zum zehnfachen des Kohlenstoffgehaltes an Vanadin, da
darüber hinaus eine Wirkung des Siliziums nicht mehr festzustellen ist. Der gemäß
der Erfindung einzusetzende Silizium-Mindestgehalt läßt sich demnach durch folgende
Beziehung ausdrücken: Si = 0,3 2 (30 C -V).The phenomenon on which the present invention is based is completely novel. It was found that by adding silicon, an element that is not one of the strong carbide formers, the vanadium content required to avoid intergranular corrosion in ferritic chromium steels can be significantly reduced. This is all the more astonishing since silicon alone does not produce any resistance to grain breakdown. While according to previous experience with ferritic chromium steels with a silicon content of 0.30 / 0, at least thirty times the carbon content of vanadium is necessary to make the material resistant to grain disintegration, according to the present invention, one part vanadium can be replaced by two parts silicon will. Such an exchange of vanadium by silicon is only permissible up to ten times the carbon content of vanadium, since beyond that an effect of the silicon can no longer be determined. The minimum silicon content to be used according to the invention can accordingly be expressed by the following relationship: Si = 0.3 2 (30 C -V).
C und V bedeuten den jeweiligen Gehalt an Kohlenstoff und Vanadin
(als Vielfachem des Kohlenstoffgehaltes). Demnach können 2/3 des sonst notwendigen
Vanadingehaltes durch Silizium ersetzt werden, um in rostbeständigen Chromstählen
nach einer Erwärmung auf oberhalb Soo' C noch vollkommene Beständigkeit gegen
interkristalline Korrosion zu erreichen. C and V mean the respective content of carbon and vanadium (as a multiple of the carbon content). Thus, 2/3 of the otherwise necessary Vanadingehaltes may be replaced by silicon, in order to attain rust-resistant chromium steel after heating to above Soo 'C still perfect resistance to intergranular corrosion.
Gegenstand der Erfindung ist demnach die Verwendung von ferritischen
Stahllegierungen mit einem Kohlenstoffgehalt von 0,07 bis o,2%, einem Chromgehalt
von 12 bis 3 5 "/o, einem Vanadingehalt, der mindestens das Zehnfache und
mehr als das Dreißigfache des Kohlenstoffgehaltes beträgt, einem Siliziumgehalt
von mindestens 0,3 + 2
(30 C - V) '/0, worin
C und V die tatsächlichen Gehalte an Kohlenstoff und Vanadin (als Vielfaches
des Kohlenstoffgehaltes) bedeuten und als Rest Eisen mit den üblichen Verunreinigungen
als Werkstoff für Gegenstände, die ohne Nachvergütung nach einer Erwärmung auf Temperaturen
oberhalb 8oo' C
gegen durch Säuren oder Salzlösungen hervorgerufene interkristalline
Korrosion beständig sein sollen.Accordingly, the invention is the use of ferritic steel alloys having a carbon content of 0.07 to o, 2%, a chromium content of 12 to 3 5 '/ o, a vanadium content which is more than thirty times the carbon content at least ten times, and, a silicon content of at least 0.3 + 2 (30 C - V) '/ 0, where C and V mean the actual contents of carbon and vanadium (as a multiple of the carbon content) and the remainder iron with the usual impurities as a material for objects, which should be resistant to intergranular corrosion caused by acids or salt solutions after heating to temperatures above 8oo ° C without post-treatment.
Die Stahllegierungen können außerdem noch andere Legierungselemente,
wie Molvl)dän, Wolfrarn, Niob, Mangan, Aluminium, IN7ickel, einzeln oder zu mehreren
in Gehalten von je o,5 bis gl/o enthalten.Steel alloys can also have other alloying elements such Molvl) dän, Wolfrarn, niobium, manganese, aluminum, IN7ickel, individually or in combination at levels of each o, 5 contain up gl / o.