EP0005439B1 - Verwendung eines ferritisch-austenitischen Chrom-Nickel-Stahles - Google Patents

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EP0005439B1 EP79101013A EP79101013A EP0005439B1 EP 0005439 B1 EP0005439 B1 EP 0005439B1 EP 79101013 A EP79101013 A EP 79101013A EP 79101013 A EP79101013 A EP 79101013A EP 0005439 B1 EP0005439 B1 EP 0005439B1
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steel
austenitic
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austenite
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Hermann Dipl.-Ing. Dr. Weingerl
Manfred Dipl.-Ing. Koren
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Voestalpine Boehler Edelstahl GmbH
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Vereinigte Edelstahlwerke AG
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    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/40—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
    • C22C38/58—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with more than 1.5% by weight of manganese

Definitions

  • the corrosion-resistant steel of the composition max. 0.1% C; Max. 1.0% Si; Max. 2.0% Mn; Max. 0.045% P; max 0.030% S; 26.0 / 28.0% Cr; 1.3 / 2.0% Mo; 4.0 / 5.0% Ni; (Material No. 1.4460) or the largely analogous Swedish standard steel SIS 2324, which is also melted with nitrogen contents up to 0.2% N, does not meet the requirements for strength and impact strength in certain applications, especially in the manufacture of forgings. By increasing the nitrogen content up to 0.4% N the mechanical quality values were partly improved; however, there is a strong susceptibility to crack formation in shedding.
  • a steel that max. 0.1% C, max. 1.0% Si, 4.5 to 5.5% Mn, 25.0 to 27.5% Cr, 3.5 to 5.0% Ni, 1.3 to 2.5% Mo, 0.35 to 0, 45% N, balance iron and inevitable impurities.
  • the C content of the alloy preferably being at most 0 , 07%.
  • a steel with the proviso that the Mn content of the alloy is 4.5 to 6.0% is preferably used for the stated purpose.
  • a steel is used for the abovementioned purpose with the proviso that the alloy preferably has a Cr content of 24.0 to 27.5%.
  • a particular advantage of the steels to be used according to the invention is that the forging temperatures up to 100 ° C higher than the standard steel mentioned in the introduction can be used in the manufacture of the forgings, whereby the forging is made considerably easier without impairing the quality of the forgings.
  • a shovel was cut up and the mechanical quality values determined; Yield point 620 N per mm 2 in the foot part, 660 N / mm 2 in the upper half. Notched impact strength according to ISO-V in the base part 90 J, in the upper half of the sheet 130 J.
  • Spherical bodies for separators were made from pieces of the same block weighing 200 kg. In the zones of the spherical bodies deformed to different degrees due to the production, values between 53 and 90 J at yield strengths between 620 and 630 N / mm 2 were determined in the notched impact test carried out analogously.

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Description

  • Die Praxis hat gezeigt, daß der korrosionsbeständige Stahl der Zusammensetzung: max. 0,1% C; max. 1,0% Si; max. 2,0% Mn; max. 0,045% P; max 0,030% S; 26,0/28,0% Cr; 1,3/2,0% Mo; 4,0/5,0% Ni; (Werkstoff-Nr. 1.4460) bzw. der weitgehend analoge schwedische Normstahl SIS 2324, der auch mit Stickstoffgehalten bis 0,2% N erschmolzen wird, den Anforderungen an Festigkeit und Kerbschlagzähigkeit in bestimmten Anwendungsfällen, insbesondere bei der Herstellung von Schmiedestücken, nicht genügt. Durch Erhöhung des Stickstoffgehaltes bis 0,4% N kennten die mechanischen Gütewerte teilweise verbessert werden; es zeigt sich aber beim Schinieden eine starke Anfälligkeit zur Rißbildung.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, für Schmiedestücke, bei denen einzeine Zonen nur gering warmverformt werden, einen korrosionsbeständigen ferritisch-austenitischen Cr-Ni-Stahl anzugeben, der auch in diesen Zonen eine Kenbschlagzähigkeit von mehr als 35 J (nach ISO-V) zu erreichen erlaubt.
  • Figure imgb0001
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführung wird für dan genannten Zweck ein Stahl verwendet, der max. 0,1% C, max. 1,0% Si, 4,5 bis 5,5% Mn, 25.0 bis 27,5% Cr, 3,5 bis 5,0% Ni, 1,3 bis 2,5% Mo, 0,35 bis 0,45% N, Rest Eisen und unvermeidliche Verunreinigungen enthält.
  • Es hat sich dabei als vorteilhaft gezeigt, den C-Gehalt im Bereich von 0,01 bis 0,1% und den Si-Gehalt von 0,1 bis 1,0% zu halten, wobei der C-gehalt der Legierung vorzugsweise maximal 0,07% beträgt.
  • Für den genannten Zweck wird vorzugsweise ein Stahl mit der Maßgabe verwendet, daß der Mn-Gehalt der Legierung 4,5 bis 6,0% beträgt Desglerchen wird ein Stahl für obengenannten Zweck mit der Maßgabe verwendet, daß dessen Legierung vorzugsweise einen Cr-Gehalt von 24,0 bis 27,5% aufweist.
  • Es ist bekannt, daß die Ergebnisse des Wramtorsionsversuches als Maßstab für die kritische Primärverformung von Schmiedeblöcken herangezogen werden können. Es werden deshalb Vergleichsergebnisse solcher Untersuchungen wie foigt angegeben:
    Figure imgb0002
  • Als besonderer Vorteil der erfindungsgemäß anzuwendenden Stähle ist hervorzuheben, daß bei der Herstellung der Schmiedestücke um bis 100°C höhere Schmiedeanfangstemperaturen angewendet werden können als bei dem einleitend genannten Normstahl, wodurch die Schmiedung wesentlich erleichtert wird, ohne die Qualität der Schmiedestücke zu beeinträchtigen.
    • Die Erfindung wird nachstehend anhand von Beispielen näher erläutert:
  • Aus einem 48% Austenit enthaltenden Stahl der Zusammensetzung 0,064% C; 0,66% Si; 4,66% Mn; 0,019% P; 0,014% S; 25,67% Cr; 1,58% Mo; 4,12% Ni; 0,38% N; Rest Eisen wurden 2700 kg schwere Blöcke abgegossen und diese zu zwei 2,5 t schweren ESU-Blöcken umgeschmolzen Von einem Block wurden 200 kg schwere Stücke abgesägt und die Schmiedung von 1,6 m langen Turbinenschaufeln bei Temperaturen zwischen 1220°C und 1050°C durchgeführt. Die fertigen Schaufeln wurden zwei Stunden bei 1080° C lösungsgeglüht und im Wasser abgeschreckt. Eine Schaufel wurde zerteilt und die mechanischen Gütewerte bestimmt; Streckgrenze im Fußteil 620 N pro mm2, in der oberen Hälfte 660 N/mm2. Kerbschlagzähigkeit nach ISO-V im Fußteil 90 J, in der oberen Hälfte des Blattes 130 J.
  • Aus 200 kg schweren Stücken desselben Blockes wurden Kugelkörper für Separatoren hergestellt. In den herstellungsbedingt unterschiedlich stark verformten Zonen der Kugelkörper wurden im analog durchgeführten Kerbschlagversuch Werte zwischen 53 und 90 J bei Streckgrenzen zwischen 620 und 630 N/mm2 festgestellt.
  • Ein Stück des anderen Blockes wurde unter der Schmiedepresse bei anwendungsgleichen Schmiedetemperaturen auf eine 3,6 m lange Welle mit 320 mm Rohdurchmesser verformt. Am abgeschreckten Endprodukt konnten trotz der geringen angewandten Verformung von 2,5 Streckgrenzwerte von 640 N/mm2 in der Längs- bzw. 630 N/mm2 in der Querrichtung und im Kerbschlagversuch noch Werte von 200 J in der Längs- und 70 J in der Querrichtung festgestellt werden.
  • Alle Produkte wurden auf ihre Beständigkeit gegen interkristalline Korrosion geprüft, wozu die für diesen Stahltyp übliche chloridhaltige Kalziumhydroxidlösung mit Silberchloridzusatz verwendet wurde Diese Beständigkeit war nicht nur im lösungsgeglühten Zustand gegeben, sondern die Produkte konnten auch 20 Minuten lang bei 600∘C geglüht werden, ohne daß bei dieser Prüfung ein schlechteres Ergebnis auftrat.

Claims (6)

1. Verwendung eines ferritisch-austenitischen Cr-Ni-Stahles, der 30 bis 70% Austenit enthält und der max. 0,1% C, max. 1,0% Si, 4,0 bis 6,0% Mn, 22,0 bis 28,0% Cr, 3,5 bis 5,5% Ni, 1,0 bis 3,0% Mo, 0,35 bis 0,6% N, Rest Eisen und unvermeidliche Verunreinigungen enthält für Schmiedestücke, die bereits bei zweifachem Verformungsgrad eine Kerbschlagzähigkeit (nach ISO-V) von mehr als 35 Joule bei einer Mindeststreckgrenze von 600 N/mm2 besitzen müssen.
2. Verwendung eines ferrifisch-austenitischen Cr-Ni-Stahles, der 30 bis 70% Austenit enthält und der max. 0,1% C, max. 1,0% Si, 4,5 bis 5,5% Mn, 25,0 bis 27,5% Cr, 3,5 bis 5,0% Ni, 1,3 bis 2,5% Mo, 0,35 bis 0,45% N, Fest Eisen und unvermeidliche Verunreinigungen enthält, für den Zweck nach Anspruch 1.
3. Verwendung eines ferritisch-austenitischen Cr-Ni-Stahles, der 30 bis 70% Austenit enthält, für den Zweck nach Anspruch 1 mit der Maßgabe, daß der C-Gehalt der Legierung max. 0,07% beträgt.
4. Verwendung eines ferritisch-austenitischen Cr-Ni-Stahles, der 30 bis 70% Austenit enthält, für den Zweck noch Anspruch 1 mit der Maßgabe, daß der Mn-Gehalt der Legierung 4,5 bis 6,0% beträgt.
5. Verwendung eines ferritisch-austenitischen Cr-Ni-Stahles, der 30 bis 70% Austenit enthält, für den Zweck nach Anspruch 1 mit der Maßgabe, daß der Cr-Gehalt der Legierung 24,0 bis 27,5% beträgt.
6. Verwendung eines ferritisch-austenitischen Cr-Ni-Stahles, der 30 bis 70% Austenit enthält, für den Zweck nach Anspruch 1 mit der Maßgabe, daß der zulässige Phosphorgehalt der Legierung max. 0,045% und der zulässige Schwefelgehalt max. 0,030% beträgt.
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