EP0005439B2 - Verwendung eines ferritisch-austenitischen Chrom-Nickel-Stahles - Google Patents
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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 analog Swedish standard steel SIS 2324, which is also melted with nitrogen contents down 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 could be partly improved; however, forging shows a strong susceptibility to crack formation.
- the invention accordingly consists in the use of a ferritic-austenitic Cr-Ni steel which contains 30 to 70% austenite and which has a max. 0.1% C, max. 1.0% Si, 4.5 to 6.0% Mn, 22.0 to 28.0% Cr, 3.5 to 5.5% Ni, 1.0 to 3.0% Mo, 0.35 to Contains 0.6% N, remainder iron and unavoidable impurities, for forgings that must have a notched impact strength (according to ISO-V) of more than 35 joules with a minimum yield strength of 600 N / mm 2 even with a double degree of deformation.
- a ferritic-austenitic Cr-Ni steel which contains 30 to 70% austenite and which has a max. 0.1% C, max. 1.0% Si, 4.5 to 6.0% Mn, 22.0 to 28.0% Cr, 3.5 to 5.5% Ni, 1.0 to 3.0% Mo, 0.35 to Contains 0.6% N, remainder iron and unavoidable impurities, for forgings that must have a notched
- a steel is used for the purpose mentioned, the 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.
- a steel is used for the stated purpose with the proviso that the Mn content of the alloy is 4.5 to 6.0%.
- a steel is used for the above purpose with the proviso that its alloy preferably has a Cr content of 24.0 to 27.5%.
- Spherical bodies for separators were produced 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.
- a piece of the other block was under the Forging press at forging temperatures of the same shape deformed onto a 3.6 m long shaft with a raw diameter of 320 mm.
- values of 200 J in the longitudinal and 70J in the Transverse direction can be determined.
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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 konnten die mechanischen Gütewerte teilweise verbessert werden; es zeigt sich aber beim Schmieden eine starke Anfälligkeit zur Rissbildung.
- Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, für Schmiedestücke, bei denen einzelne Zonen nur gering warmverformt werden, einen korrosionsbeständigen ferritisch-austenitischen Cr-Ni-Stahl anzugeben, der auch in diesen Zonen eine Kerbschlagzähigkeit von mehr als 35 J (nach ISO-V) zu erreichen erlaubt.
- Die Erfindung besteht demgemäss in der Verwendung eines ferritisch-austenitischen Cr-Ni-Stahles, der 30 bis 70% Austenit enthält und der max. 0,1% C, max. 1,0% Si, 4,5 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.
- Gemäss einer bevorzugten Ausführung wird für den 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, vvlbei der C-Gehalt der Legierung vorzugsweise maximal 0,07% beträgt.
- Für den genannten Zweck wird ein Stahl mit der Massgabe verwendet, dass der Mn-Gehalt der Legierung 4,5 bis 6,0% beträgt. Desgleichen wird ein Stahl für obengenannten Zweck mit der Massgabe verwendet, dass dessen Legierung vorzugsweise einen Cr-Gehalt von 24,0 bis 27,5% aufweist.
-
- 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 2,5t 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 90J, in der oberen Hälfte des Blattes 130 J.
- Aus 200 kg schweren Stücken desselben Blokkes wurden Kugelkörper für Separatoren hergestellt. In den herstellungsbedingt unterschiedlich stark verformten Zonen der Kugelkörper wurden im analog durchgeführten Kerbschlagversuch Werte zwischen 53 und 90J bei Streckgrenzen zwischen 620 und 630 N/mm2festgestellt.
- 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 70J 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.
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