Ferritische bzw. ferritisch-perlitische Stähle für Gegenstände, die
über $00° eine hohe Warmfestigkeit besitzen sollen Die Warmfestigkeit zunderbeständiger
Stahllegierungen ist für ihre Verwendungsmöglichkeiten oft von ausschlaggebender
Bedeutung. Mit der Steigerung der Beanspruchungen hat die Entwicklung der Stahllegierungen
oft nicht Schritt halten können, so daß auch heute noch, besonders bei Temperaturen
oberhalb 8oo° C, die ungenügende Warmfestigkeit durch konstruktive Maßnahmen überbrückt
werden muB. Für die Verwendung bei Temperaturen bis 7oo° C sind vergütbare Stahllegierungen
mit außerordentlich hoher Warmfestigkeit entwickelt worden, derenFestigkeit aber
oberhalb dieser Temperatur wegen der bereits einsetzenden Anlaßwirkung stark abfällt.
Außerdem kommt erschwerend hinzu, daß die Stähle bei hohen Temperaturen zundersicher
sein müssen. Die bekannten zunderbeständigen Stähle lassen sich im wesentlichen
in zwei Gruppen unterteilen, und zwar in ferritische und austenitische Stahllegierungen,
von denen die austenitischen Stähle sich durch ihre hohe Warmfestigkeit auch noch
bei hohen Temperaturen auszeichnen.Ferritic or ferritic-pearlitic steels for objects that
Above $ 00 ° should have a high heat resistance
Steel alloys are often more critical to their uses
Meaning. With the increase in stresses, so has the development of steel alloys
often not able to keep up, so that even today, especially with temperatures
above 8oo ° C, the insufficient heat resistance bridged by constructive measures
must be. Heat-treatable steel alloys are suitable for use at temperatures up to 700 ° C
has been developed with extremely high heat resistance, but their strength
falls sharply above this temperature because of the already onset of the tempering effect.
A further complicating factor is that the steels are non-scaling at high temperatures
must be. The known scale-resistant steels can be essentially
divide into two groups, namely into ferritic and austenitic steel alloys,
of which the austenitic steels are also distinguished by their high heat resistance
at high temperatures.
Die Verwendung der zunderbeständigen, aber weniger warmfesten, ferritischen
Stähle ist aber oft genug wünschenswert und manchmal sogar notwendig.
Die
ferritischen Chrom-Silizium, Chrom-Aluminium-bzw. Chrom-Aluminium-Silizium-Stähle
haben gegenüber dem austenitischen Chrom-Nickel-Stahl den Vorteil der Schwefelbeständigkeit,
die oft genug für die Werkstoffwahl entscheidend ist. - Mit Rücksicht auf die geringere
Warmfestigkeit der ferritischen Stähle ist man gezwungen, die gegenüber austenitischen
Chrom-Nickel-Stählen verringerte Festigkeit durch Vergrößerung des tragenden Querschnittes
auszugleichen. Dies führt zu ungewöhnlich großen Werkstoffanhäufungen, die in manchen
Fällen wieder weitere Nachteile zur- Folge haben. Beispielsweise werden bei Überhitzersystemen
in solchen Fällen die Heizgasdurchlaß-Querschnitte herabgesetzt, und außerdem bedingt
ein Mehr an Totgewicht einen zusätzlichen Verbrauch an Brennstoffen, Eisen und Legie-
Nr. C Cr Si Al Mn ' S P 2r
i - 0,o9 23,6 1,4 1,6 0,33 o,ooi 0,015 -
2 0,o8 24,7 i,9 i,9 0,40 Spuren o,oi6 0,34
3 o,08 23,5 2,1 1,5 0,52 - 0,014 o,76
4 0,o9 24,8 1,5 1,7 0,41 - 00I5 0,92
5 0,085 24s5 0,43 2,26 0,45 - 0,012 o,83
6 0,o9 24,8 3,04 - 0,45 - o,o18 0,92
Belastung 0,2, kg/mm2 bei iodo° C Verlängerung nach ioo Stunden in mm
Nr. Verlängerung in mm
i 10,0
2 5,o
3 2,2
4 0,5
5 0,7
6 0,3
Gegenstand der Erfindung ist daher die Verwendung ferritischer Chrom-Silizium-,
Chrom-Aluminium- und Chrom - Aluminium - Silizium -Stahllegierungen mit einem Zirkongehalt
über etwa 0,3 °/; als Werkstoff für Gegenstände, die bei Temperaturen über etwa
80o° C eine hohe Warmfestigkeit besitzen sollen.However, the use of the non-scaling, but less heat-resistant, ferritic steels is often enough desirable and sometimes even necessary. The ferritic chrome-silicon, chrome-aluminum or. Chromium-aluminum-silicon steels have the advantage over austenitic chromium-nickel steel that they are sulfur-resistant, which is often enough decisive for the choice of material. - In view of the lower heat resistance of ferritic steels, it is necessary to compensate for the lower strength compared to austenitic chromium-nickel steels by increasing the load-bearing cross-section. This leads to unusually large accumulations of material, which in some cases have further disadvantages. In superheater systems, for example, the heating gas passage cross-sections are reduced in such cases, and more dead weight results in additional consumption of fuels, iron and alloys. No. C Cr Si Al Mn 'SP 2r
i - 0, o9 23.6 1.4 1.6 0.33 o, ooi 0.015 -
2 0, o8 24.7 i, 9 i, 9 0.40 lanes o, oi6 0.34
3 o. 08 23.5 2. 1 1.5 0.52 - 0.014 o. 76
4 0, o9 24.8 1.5 1: 7 0.41 - 0.92 00I5
5 0.085 24s5 0.43 2.26 0.45 - 0.012 o.83
6 0, o9 24.8 3.04 to 0.45 - o, o18 0, 92
Load 0.2 kg / mm2 at iodo ° C extension after 100 hours in mm No. extension in mm
i 10.0
2 5, o
3 2.2
4 0.5
5 0.7
6 0.3
The invention therefore relates to the use of ferritic chromium-silicon, chromium-aluminum and chromium-aluminum-silicon steel alloys with a zirconium content above about 0.3%; as a material for objects that should have a high heat resistance at temperatures above about 80o ° C.
Zu diesen ferritischen Stählen sind insbesondere solche zu zählen,
die bis etwa o,2 °/o Kohlenstoff, etwa 15 bis 35 °/a Chrom sowie etwa o,2 bis 5
°/o Aluminium oder etwa o,5 bis 5 °/o Silizium oder etwa o,5 bis 5 °/o Aluminium
-E- Silizium, Rest Eisen mit den üblicher geringen Verunreinigungen enthalten.These ferritic steels include, in particular, those
those up to about 0.2% carbon, about 15 to 35% chromium and about 0.2 to 5
° / o aluminum or about 0.5 to 5% silicon or about 0.5 to 5% aluminum
-E- contains silicon, the remainder iron with the usual low levels of impurities.
Als obere Grenze für den Zirkongehalt kommt etwa 4 °/o m Frage.The upper limit for the zirconium content is about 4 per cent.
Das Zirkon kann bis zur Hälfte durch Titan ersetzt werden.Up to half of the zirconium can be replaced by titanium.
Dieser Befund war vollkommen unerwartet, da bisher ein verbessernder
Einfluß des Zirkons auf die Warmfestigkeit bei ferritischen bzw. perlitischen oder
ferritisch-perlitischen Stählen nicht beobachtet worden rungselementen. Es würde
darum besonders heute, wo die Beschaffung der warmfesten nickelhaltigen Stahllegierungen
schwieriger geworden ist, sogar eine geringfügige Verbesserung der Warmfestigkeit
ferritischer Stähle einen zu beachtenden Vorteil bedeuten.This finding was completely unexpected, as it has so far been an improvement
Influence of zircon on the heat resistance of ferritic or pearlitic or
ferritic-pearlitic steels have not been observed. It would
therefore especially today, when the procurement of the heat-resistant nickel-containing steel alloys
has become more difficult, even a slight improvement in high temperature strength
ferritic steels mean an advantage to be considered.
Es wurde nun überraschend festgestellt, daß die Warmfestigkeit ferritischer
Chrom-Aluminium-, Chrom-Silizium- und Chrom-Aluminium-Silizium-Stahllegierungen
bei Temperaturen oberhalb etwa 80o° C ganz erheblich gesteigert wird, wenn die Stahllegierungen
Gehalte an Zirkon besitzen, die über etwa 0,3 °/o liegen.It has now surprisingly been found that the heat resistance is more ferritic
Chrome-aluminum, chrome-silicon and chrome-aluminum-silicon steel alloys
at temperatures above about 80o ° C is increased quite considerably if the steel alloys
Have contents of zircon which are above about 0.3%.
Folgende Ergebnisse von Belastungsversuchen an Chrom-Aluminium-Silizium-Stählen
zeigen den überraschenden Vorteil, der durch die Hinzufügung von Zirkon erreicht
wird. ist. Man glaubte bisher nur im Bereiche unterhalb 70o° C eine Verbesserung
der Warmfestigkeit durch geringe Zusätze an Legierungselementen, z. B. Molybdän,
Wolfram, Titan, Vanadin, erzielen zu können. Um so überraschender war die Auffindung
einer starken Festigkeitssteigerung oberhalb etwa 80o° C. Gerade in diesem Temperaturbereich
ist eine Erhöhung der Festigkeit von größter Bedeutung, weshalb auch zahllose Versuche
mit ferritischen Stählen in den letzten Jahren in dieser Richtung durchgeführt worden
sind, die jedoch bisher ein befriedigendes Ergebnis nicht erbracht haben.The following results from load tests on chrome-aluminum-silicon steels
show the surprising benefit achieved by the addition of zircon
will. is. Up until now, it was believed that there would only be an improvement in the range below 70o ° C
the heat resistance through small additions of alloy elements, e.g. B. Molybdenum,
Tungsten, titanium, vanadium. The discovery was all the more surprising
a strong increase in strength above about 80o ° C. Especially in this temperature range
Increasing the strength is of the utmost importance, which is why countless attempts are made
with ferritic steels in recent years has been carried out in this direction
which, however, have not yet produced a satisfactory result.
Besonders. bemerkenswert ist die gute Verwalzbarkeit zu Röhren trotz
der hohen Warmfestigkeit. Bekanntlich lassen sich die hochwarmfesten austenitischen
Stahllegierungen nach den meisten Walzverfahren, bei welchen über einen Stopfen
oder eine Stange gewalzt wird, nicht herstellen. Überraschend gut ließen sich jedoch
nach eben diesen Walzverfahren nahtlose Rohre ohne Schwierigkeiten und ohne Fehler
aus diesen zirkonhaltigen warmfesten Stahllegierungen walzen.Particularly. The good manageability to tubes is remarkable
the high heat resistance. It is well known that the highly heat-resistant austenitic
Steel alloys using most of the rolling processes, which use a plug
or a bar is rolled, do not manufacture. However, they were surprisingly good
seamless tubes according to this rolling process without difficulty and without defects
roll from these zirconium-containing heat-resistant steel alloys.