EP0123054B1 - Korrosionsbeständiger Chromstahl und Verfahren zu seiner Herstellung - Google Patents

Korrosionsbeständiger Chromstahl und Verfahren zu seiner Herstellung Download PDF

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EP0123054B1
EP0123054B1 EP84101992A EP84101992A EP0123054B1 EP 0123054 B1 EP0123054 B1 EP 0123054B1 EP 84101992 A EP84101992 A EP 84101992A EP 84101992 A EP84101992 A EP 84101992A EP 0123054 B1 EP0123054 B1 EP 0123054B1
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EP
European Patent Office
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chromium
steel
nitrogen
corrosion
nickel
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EP84101992A
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Jürgen Dr. Hartwig
Paul Pant
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Fried Krupp AG
Original Assignee
Fried Krupp AG
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Publication date
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • 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
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D8/00—Modifying the physical properties of ferrous metals or ferrous alloys by deformation combined with, or followed by, heat treatment
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/001—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing N

Definitions

  • the invention relates to a corrosion-resistant chromium steel which consists of 3 to 45% chromium, 0.001 to 0.5% carbon, 0 to 10% nickel, 0 to 10% manganese, 0 to 10% molybdenum, 0 to 5% vanadium, 0 up to 2% silicon, 0 to 2% titanium, niobium and / or tantalum, 0 to 1% cerium, 0 to 0.3% aluminum and the rest iron and the structure of which contains at least 50% ferromagnetic structure components.
  • the invention further relates to a method for producing this steel.
  • AT-PS 277 301 discloses a nitrogen-containing steel with a high yield strength and good toughness properties, which contains up to 0.6% carbon, 5 to 40% chromium, up to 30% manganese, up to 5% molybdenum, up to 20% Contains nickel, 1.5 to 5% nitrogen and the rest iron and has an austenitic structure.
  • the nitrogen content is introduced into the steel by first adding nitrogen-containing iron-chromium or iron-manganese alloys to the melt and then introducing gaseous nitrogen into the melt or into the slag.
  • AT-PS 277 301 is based on the long-known knowledge that austenitic chromium-nickel and chromium-manganese alloys increase austenite stability by nitrogen and that in semi-ferritic and ferritic chromium steels with more than 18% chromium nitrogen occur of austenite or 4ur increases the part of the structure that can be converted, whereby 0.1% nitrogen can replace 2% nickel for austenite stabilization (see E. Houdremont, Handbuch der Sonderstahlischen constitution, 1956, pages 1327 to 1331).
  • the chromium steels with a ferromagnetic structure are characterized by higher strength properties and very good resistance to stress corrosion cracking. Even in the temperature range up to 400 ° C, the strength properties of ferritic chromium steels, which have a ferromagnetic structure, are far above the values of austenitic chromium-nickel steels, while the deformation parameters are clearly below the values of austenitic steels. However, the heat resistance of the ferritic chrome steels drops considerably by 450 ° C as a result of the embrittlement phenomena that begin in this temperature range. The use of these steels for continuous operation is therefore restricted to temperatures below 300 ° C (see Materials Science of Common Steels, Part 2, Verlag Stahleisen mbH, Düsseldorf, 1977, page 165).
  • the corrosion-resistant chromium steels with a ferromagnetic structure have 12 to 18% chromium, 0.5 to 1% manganese, 0.05 to 1.2% carbon, 0 to 1% silicon, 0 to 2.5% nickel, 0 up to 1.3% molybdenum, 0 to 2% vanadium, 0 to 0.3% aluminum and the rest iron, in the annealed or tempered state the following material properties:
  • the ferromagnetic structure of these corrosion-resistant steels consists of ferrite or of ferrite and pearlite in the annealed state and of ferrite and transformation structure or transformation structure or martensite in the tempered state.
  • DD-PS 115 508 discloses a corrosion and heat-resistant chrome-nickel steel which contains 0.005 to 0.065% carbon, 0.1 to 1.0% silicon, 0.5 to 4.0% manganese, 22 , 5 to 28.0% chromium, 3.5 to 8.0% nickel, 0.08 to 0.40% nitrogen and the rest iron, which at a ferrite content of 30 to 70% by primary deformation at temperatures above 1 155 ° C and a further deformation at temperatures below 1,000 to 800 ° C to a 0.2% proof stress of at least 75 kp / mm 2 with good notch toughness and for the manufacture of objects in the chemical industry, especially in fermentation technology as well as food and paper industry is used.
  • the invention is therefore based on the object of providing a corrosion-resistant chromium steel which, even at temperatures above 400 ° C., has the favorable strength properties Chromium steels with ferromagnetic structure has, without the appearance of embrittlement. Furthermore, the invention is intended to provide a method for producing this steel.
  • the chromium steel of the type mentioned at the outset has a nitrogen content which is between 0.2 and 5% and is at least 10% greater than the nitrogen solubility limit at 1 bar and 20 ° C., which is at 400 ° C has a yield strength R p0.2 > 400 N / mm 2 and at 600 ° C a yield strength R p0.2 > 250 N / mm 2 and which can be magnetized.
  • a corrosion-resistant chrome steel with predominantly ferromagnetic microstructure components would have a high heat resistance at temperatures of more than 400 ° C.
  • the corrosion-resistant chrome steel according to the invention also has a high heat resistance at temperatures above 400 ° C.
  • the components made from the steel according to the invention can be dimensioned smaller because of the favorable relationship between tribochemical resistance and high heat resistance.
  • the good heat resistance of the chrome steel according to the invention is attributed to the high nitrogen content, which must be considerably greater than the nitrogen solubility limit at 1 bar and 20 ° C. Since the nitrogen content of the steels known from the two DD patents 115 508 and 142 894 is far below the nitrogen solubility limit at 1 bar and 20 ° C., the person skilled in the art was not encouraged by this prior art to exceed the nitrogen solubility limit and he was able to also do not expect this measure to result in a significant improvement in properties.
  • the object is also achieved by the creation of a method for producing a corrosion-resistant chromium steel, in which a master alloy consisting of 3 to 45% chromium, 0.001 to 0.5% carbon, 0 to 10% nickel, 0 to 10% manganese, 0 to 10% molybdenum, 0 to 5% vanadium, 0 to 2% silicon, 0 to 2% titanium, niobium and / or tantalum, 0 to 1% cerium, 0 to 0.3% aluminum and the rest iron and a structure with at least 50% ferromagnetic microstructure, nitrogen is introduced by nitrogen pressure, which is between 0.2 and 5% and must be at least 10% greater than the nitrogen solubility limit of the master alloy at 1 bar and 20 ° C, at which the embroidered Alloy is thermoformed, in which the embroidered thermoformed alloy is annealed at 800 to 1 250 ° C and then cooled to room temperature.
  • a master alloy consisting of 3 to 45% chromium, 0.001 to 0.5% carbon,
  • the master alloy is embroidered under pressure and can be carried out, in particular, by electroslag remelting.
  • the glow time can be, for example, 0.5 to 10 hours.
  • a corrosion-resistant chromium steel with predominantly ferromagnetic structure components is produced, which can also be used at temperatures above 400 ° C, since it contains no brittle phases.
  • the steel after it has been cooled at 450 to 750 ° C., is subjected to a tempering treatment and then cooled to room temperature.
  • the duration of the tempering treatment is, for example, 1 to 10 hours.
  • the tempering treatment advantageously achieves an additional improvement in the strength properties, in particular the deformation parameters.
  • the corrosion-resistant chrome steel is used for the production of parts for steam and gas turbines, since particularly high demands must be made on these parts with regard to their heat resistance.
  • the ferritic chromium steel 1.400 2 which consists of 0.06% carbon, 0.5% silicon, 1% manganese, 13 % chromium, 0.01% nitrogen, 0.1% aluminum, the rest iron and has a ferromagnetic structure after annealing at 800 ° C the following mechanical properties:
  • the structure of the chrome steel consists of ferrite. At a test temperature of 400 ° C, the yield strength of the steel is approximately 200 N / mm 2.
  • the steel After annealing at 950 to 1,000 ° C and cooling in oil or air and after tempering at 700 to 750 ° C and cooling in air, the steel has the following mechanical characteristics:
  • a nitrogen content of 0.51% was introduced into a master alloy with a composition that corresponds to the composition of the material 1,400 2 by means of electroslag remelting under pressure.
  • the embroidered master alloy was hot worked by forging at 1,180 ° C and then subjected to various heat treatments. It was found that three significantly different strength levels can be set by slightly changing the heat treatment, especially at room temperature. It was also found that at a test temperature of over 400 ° C there is no sudden drop in the heat resistance properties. The results of these tests are summarized in Table 1.
  • the materials characterized in Table 1 have an extremely fine-grained structure.
  • Annealing at temperatures above 800 ° C with subsequent cooling in air without tempering treatment cause the formation of a nitrogen-induced martensitic structure, which, in contrast to carbon martensite, has a higher ductility with significantly higher strength properties.
  • Tempering treatments following the annealing in turn cause a regression to a ferritic structure with simultaneous formation of the finest precipitates, primarily chromium nitride.
  • the composition of the material 1.4002 was changed by adding 2.9% nickel and 3.5 % molybdenum and by reducing the carbon content to 0.03%.
  • the structure of this starting alloy was largely ferritic.
  • a nitrogen content of 0.51% was introduced into this predominantly ferritic master alloy by electroslag remelting under pressure.
  • the embroidered alloy was hot worked by forging at 1 180 ° C and then subjected to different heat treatments.
  • Table 2 shows that the materials characterized there have strength properties that are far above those of conventional corrosion-resistant ferritic chromium steels.
  • the different heat treatments result, among other things, in a change in the R p0.2 / R m ratio.
  • the strength level of the steels according to the invention characterized in Table 2 is far above the strength level that the austenitic chromium-nickel steels have.
  • Metallographic investigations have shown that the materials characterized in Table 2 are mainly composed of ferrite, transformation structure and chromium nitride precipitates.

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Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf einen korrosionsbeständigen Chromstahl, der aus 3 bis 45 % Chrom, 0,001 bis 0,5 % Kohlenstoff, 0 bis 10 % Nickel, 0 bis 10 % Mangan, 0 bis 10 % Molybdän, 0 bis 5 % Vanadium, 0 bis 2 % Silicium, 0 bis 2 % Titan, Niob und/oder Tantal, 0 bis 1 % Cer, 0 bis 0,3 % Aluminium und Rest Eisen besteht und dessen Gefüge mindestens 50 % ferromagnetische Gefügeanteile enthält. Die Erfindung bezieht sich ferner auf ein Verfahren zur Herstellung dieses Stahls.
  • Aus der AT-PS 277 301 ist ein stickstoffhaltiger Stahl mit hoher Streckgrenze und guten Zähigkeitseigenschaften bekannt, der bis zu 0,6 % Kohlenstoff, 5 bis 40 % Chrom, bis zu 30 % Mangan, bis zu 5 % Molybdän, bis zu 20 % Nickel, 1,5 bis 5 % Stickstoff und Rest Eisen enthält und ein austenitisches Gefüge aufweist. Der Stickstoffgehalt wird in den Stahl dadurch eingebracht, daß der Schmelze zunächst stickstoffhaltige Eisen-Chrom- bzw. Eisen-Mangan-Legierungen zugegeben werden und daß dann gasförmiger Stickstoff in die Schmelze oder in die Schlacke eingeleitet wird. Die Lehre der AT-PS 277 301 beruht auf der seit langem bekannten Erkenntnis, daß in austenitischen Chrom-Nickel- und Chrom-Mangan-Legierungen durch Stickstoff die Austenitstabilität erhöht wird und daß in halbferritischen und ferritischen Chromstählen mit über 18 % Chrom Stickstoff zum Auftreten von Austenit bzw. 4ur Vergrößerung des umwandlungsfähigen Gefügeanteils führt, wobei bezüglich einer Austenitstabilisierung 0,1 % Stickstoff 2 % Nickel ersetzen können (siehe E. Houdremont, Handbuch der Sonderstahlkunde, 1956, Seiten 1327 bis 1331).
  • Gegenüber den austenitischen Chrom-Nickel-Stählen zeichnen sich die Chromstähle mit ferromagnetischem Gefüge durch höhere Festigkeitseigenschaften und durch eine sehr gute Spannungsrißkorrosionsbeständigkeit aus. Auch im Temperaturbereich bis 400 °C liegen die Festigkeitseigenschaften ferritischer Chromstähle, die ein ferromagnetisches Gefüge besitzen, weit oberhalb der Werte von austenitischen Chrom-Nickel-Stählen, die Verformungskennwerte liegen dagegen deutlich unterhalb der Werte von austenitischen Stählen. Um 450 °C fällt die Warmfestigkeit der ferritischen Chromstähle als Folge der in diesem Temperaturbereich beginnenden Versprödungserscheinungen allerdings erheblich ab. Die Anwendung dieser Stähle für den Dauerbetrieb wird daher auf Temperaturen unterhalb 300 °C eingeschränkt (siehe Werkstoffkunde der gebräuchlichen Stähle, Teil 2, Verlag Stahleisen mbH, Düsseldorf, 1977, Seite 165).
  • Beispielsweise weisen die korrosionsbeständigen Chromstähle mit ferromagnetischem Gefüge, die aus 12 bis 18 % Chrom, 0,5 bis 1 % Mangan, 0,05 bis 1,2 % Kohlenstoff, 0 bis 1 % Silicium, 0 bis 2,5 % Nickel, 0 bis 1,3 % Molybdän, 0 bis 2 % Vanadium, 0 bis 0,3 % Aluminium und Rest Eisen bestehen, im geglühten bzw. vergüteten Zustand folgende Werkstoffeigenschaften auf :
    Figure imgb0001
  • Das ferromagnetische Gefüge dieser korrosionsbeständigen Stähle besteht im geglühten Zustand aus Ferrit oder aus Ferrit und Perlit und im vergüteten Zustand aus Ferrit und Umwandlungsgefüge oder aus Umwandlungsgefüge oder aus Martensit.
  • Aus der DD-PS 115 508 ist ein korrosions- und hitzebeständiger Chrom-Nickel-Stahl bekannt, der 0,005 bis 0;065 % Kohlenstoff, 0,1 bis 1,0 % Silicium, 0,5 bis 4,0 % Mangan, 22,5 bis 28,0 % Chrom, 3,5 bis 8,0 % Nickel, 0,08 bis 0,40 % Stickstoff und Rest Eisen enthält, der bei einem Ferritanteil von 30 bis 70 % durch eine Primärverformung bei Temperaturen über 1 155 °C und einer Weiterverformung bei Temperaturen unter 1 000 bis 800 °C auf eine 0,2 %-Dehngrenze von mindestens 75 kp/mm2 bei gleichzeitiger guter Kerbzähigkeit gebracht wird und der zur Herstellung von Gegenständen in der chemischen Industrie, insbesondere in der Gährungstechnik sowie Lebensmittel- und Papierindustrie verwendet wird. Obwohl die aus der DD-PS 115 508 bekannten Stähle bei Raumtemperatur eine recht hohe Streckgrenze RP0.2 besitzen (der Höchstwert wird mit 865 N/mm2 angegeben), haben sie bei höheren Temperaturen nur geringe Festigkeitswerte. Dies gilt auch für die Chrom-Nickel-Stähle, die in der DD-PS 142 894 beschrieben werden und bis zu 0,1 % Kohlenstoff, bis zu 1 % Silicium, 4 bis 6 % Mangan, 22 bis 28 % Chrom, 3,5 bis 5,5 % Nickel, 1 bis 3 % Molybdän, 0,35 bis 0,6 % Stickstoff und Rest Eisen enthalten sowie zu 30 bis 70 % aus Austenit bestehen. Auch diese Stähle besitzen bei Raumtemperatur eine Mindeststreckgrenze von mehr als 600 N/mm2 ; bei höheren Temperaturen ist ihre Festigkeit für viele Anwendungszwecke aber zu gering.
  • Bisher ist es also nicht gelungen, aus einem Chromstahl mit überwiegend ferromagnetischem Gefüge einen warmfesten, korrosionsbeständigen, stickstoffhaltigen Chromstahl mit überwiegend ferromagnetischem Gefüge herzustellen, obwohl es von technischem Interesse wäre, die Chromstähle mit ferromagnetischem Gefüge wegen ihrer guten Eigenschaften auch bei höheren Temperaturen einsetzen zu können.
  • Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen korrosionsbeständigen Chromstahl zu schaffen, der auch bei Temperaturen oberhalb von 400 °C die günstigen Festigkeitseigenschaften der Chromstähle mit ferromagnetischem Gefüge aufweist, ohne daß Versprödungserscheinungen auftreten. Ferner soll mit der Erfindung ein Verfahren zur Herstellung dieses Stahls geschaffen werden.
  • Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird dadurch gelöst, daß der Chromstahl der eingangs genannten Art einen Stickstoffgehalt aufweist, der zwischen 0,2 und 5 % liegt und mindestens 10% größer als die Stickstofflöslichkeitsgrenze bei 1 bar und 20 °C ist, der bei 400 °C eine Streckgrenze Rp0,2 > 400 N/mm2 sowie bei 600 °C eine Streckgrenze Rp0,2 > 250 N/mm2 hat und der magnetisierbar ist. Obwohl nicht zu erwarten war, daß ein korrosionsbeständiger Chromstahl mit vorwiegend ferromagnetischen Gefügeanteilen bei Temperaturen von mehr als 400 °C eine hohe Warmfestigkeit besitzt, wurde überraschenderweise gefunden, daß der erfindungsgemäße korrosionsbeständige Chromstahl auch bei Temperaturen oberhalb von 400 °C eine hohe Warmfestigkeit aufweist, ohne daß Sprödphasen auftreten. Daraus ergibt sich in vorteilhafter Weise, daß die aus dem erfindungsgemäßen Stahl hergestellten Bauteile wegen der günstigen Relation zwischen tribo-chemischer Beständigkeit und hoher Warmfestigkeit kleiner dimensioniert werden können. Die gute Warmfestigkeit des erfindungsgemäßen Chromstahls wird auf den hohen Stickstoffgehalt zurückgeführt, der erheblich größer sein muß als die Stickstofflöslichkeitsgrenze bei 1 bar und 20 °C. Da der Stickstoffgehalt der aus den beiden DD-Patentschriften 115 508 und 142 894 bekannten Stähle weit unterhalb der Stickstofflöslichkeitsgrenze bei 1 bar und 20 °C liegt, wurde der Fachmann durch diesen Stand der Technik nicht dazu angeregt, die Stickstofflöslichkeitsgrenze zu überschreiten, und er konnte auch nicht erwarten, daß durch diese Maßnahme eine signifikante Eigenschaftsverbesserung einstritt.
  • Die Aufgabe wird ferner durch die Schaffung eines Verfahrens zur Herstellung eines korrosionsbeständigen Chromstahls gelöst, bei dem in eine Vorlegierung, die aus 3 bis 45 % Chrom, 0,001 bis 0,5 % Kohlenstoff, 0 bis 10 % Nickel, 0 bis 10 % Mangan, 0 bis 10 % Molybdän, 0 bis 5 % Vanadium, 0 bis 2 % Silicium, 0 bis 2 % Titan, Niob und/oder Tantal, 0 bis 1 % Cer, 0 bis 0,3 % Aluminium und Rest Eisen besteht sowie ein Gefüge mit mindestens 50% ferromagnetischen Gefügeanteilen aufweist, durch Aufstickung unter Druck ein Stickstoffgehalt eingebracht wird, der zwischen 0,2 und 5 % liegt sowie mindestens 10 % größer sein muß als die Stickstofflöslichkeitsgrenze der Vorlegierung bei 1 bar und 20°C, bei dem die aufgestickte Legierung warmverformt wird, bei dem die aufgestickte warmverformte Legierung bei 800 bis 1 250 °C geglüht und anschließend auf Raumtemperatur abgekühlt wird. Die Aufstickung der Vorlegierung erfolgt unter Druck und kann insbesondere durch Elektroschlackeumschmelzen durchgeführt werden. Die Glühzeit kann beispielsweise 0,5 bis 10 Stunden betragen. Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren wird ein korrosionsbeständiger Chromstahl mit überwiegend ferromagnetischen Gefügeanteilen hergestellt, der auch bei Temperaturen oberhalb 400 °C eingesetzt werden kann, da er keine Sprödphasen enthält.
  • In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß der Stahl nach seiner Abkühlung bei 450 bis 750 °C einer Anlaßbehandlung unterworfen und anschließend auf Raumtemperatur abgekühlt wird. Die Dauer der Anlaßbehandlung beträgt beispielsweise 1 bis 10 Stunden. Durch die Anlaßbehandlung wird in vorteilhafter Weise eine zusätzliche Verbesserung der Festigkeitseigenschaften, insbesondere der Verformungskennwerte, erreicht.
  • Schließlich ist es nach der Erfindung besonders vorteilhaft, wenn der korrosionsbeständige Chromstahl zur Herstellung von Teilen für Dampf- und Gasturbinen verwendet wird, da an diese Teile hinsichtlich ihrer Warmfestigkeit besonders hohe Anforderungen gestellt werden müssen.
  • Der Gegenstand der Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Der ferritische Chromstahl 1.400 2, der aus 0,06 % Kohlenstoff, 0,5 % Silicium, 1 % Mangan, 13 % Chrom, 0,01 % Stickstoff, 0,1 % Aluminium, Rest Eisen besteht und ein ferromagnetisches Gefüge besitzt, weist nach seiner Glühung bei 800 °C folgende mechanische Eigenschaften auf :
    Figure imgb0002
  • Das Gefüge des Chromstahls besteht aus Ferrit. Bei einer Prüftemperatur von 400 °C beträgt die Streckgrenze des Stahls ca. 200 N/mm2.
  • Nach einer Glühung bei 950 bis 1 000 °C und einer Abkühlung in Öl oder Luft sowie nach einer Anlaßbehandlung bei 700 bis 750 °C und einer Abkühlung in Luft hat der Stahl folgende mechanische Kennwerte :
    Figure imgb0003
  • Bei einer Prüftemperatur von 400 °C hatte dieser Stahl eine Streckgrenze Rpo.2 = 280 N/mm2. Das Gefüge des Stahls besteht aus Ferrit und Umwandlungsgefüge.
  • In eine Vorlegierung mit einer Zusammensetzung, die der Zusammensetzung des Werkstoffs 1.400 2 entspricht, wurde durch Elektroschlackeumschmelzen unter Druck ein Stickstoffgehalt von 0.51 % eingebracht. Die aufgestickte Vorlegierung wurde durch Schmieden bei 1 180 °C warmverformt und danach verschiedenen Wärmebehandlungen unterworfen. Dabei wurde gefunden, daß sich durch geringfügige Änderung der Wärmebehandlung insbesondere bei Raumtemperatur drei deutlich unterschiedliche Festigkeitsniveaus einstellen lassen. Weiter wurde gefunden, daß bei einer Prüftemperatur von über 400 °C kein sprunghafter Abfall der Warmfestigkeitseigenschaften eintritt. In der Tabelle 1 sind die Ergebnisse dieser Untersuchungen zusammengestellt. Die in der Tabelle 1 charakterisierten Werkstoffe weisen ein extrem feinkörniges Gefüge auf. Glühungen bei Temperaturen oberhalb von 800 °C mit nachfolgender Abkühlung an Luft ohne Anlaßbehandlung (siehe Tabelle 1, Querspalte 3) bewirken die Bildung eines durch Stickstoff induzierten martensitischen Gefüges, welches im Gegensatz zum Kohlenstoff-Martensit eine höhere Duktilität bei deutlich höheren Festigkeitseigenschaften aufweist. Den Glühungen nachgeschaltete Anlaßbehandlungen (siehe Tabelle 1, Querspalten 1 und 2) bewirken wiederum eine Rückbildung zu einem ferritischen Gefüge bei gleichzeitiger Ausbildung von feinsten Ausscheidungen, vornehmlich Chromnitrid. Daß die Warmfestigkeit der aufgestickten Stähle bei 400 °C weit oberhalb der Werte der bekannten nichtrostenden ferritischen Chromstähle mit ferromagnetischem Gefüge liegt und oberhalb dieser Temperatur keinen Einbruch erleidet, ist vermutlich auf die Einschränkung der für hochlegierte Chromstähle typischen Atombeweglichkeit im Gitter bei Temperaturerhöhung zurückzuführen.
  • Die Zusammensetzung des Werkstoffs 1.4002 wurde durch Zusatz von 2,9 % Nickel und 3.5% Molybdän sowie durch Absenkung des Kohlenstoffgehalts auf 0,03% geändert. Das Gefüge dieser Ausgangslegierung war weitgehend ferritisch. In diese vorwiegend ferritische Vorlegierung wurde durch Elektroschlackeumschmelzen unter Druck ein Stickstoffgehalt von 0,51 % eingebracht. Die aufgestickte Legierung wurde durch Schmieden bei 1 180 °C warmverformt und anschließend unterschiedlichen Wärmebehandlungen unterworfen. Die Eigenschaften der so hergestellten Werkstoffe sind in Tabelle 2 zusammengestellt. Die Tabelle 2 zeigt, daß die dort charakterisierten Werkstoffe Festigkeitseigenschaften besitzen, die weit oberhalb jener herkömmlicher korrosionsbeständiger ferritischer Chromstähle liegen. Durch die unterschiedlichen Wärmebehandlungen wird unter anderem eine Änderung des Rp0.2/Rm-Verhältnisses erreicht. Wird die Homogenisierungglühung unterhalb von 1 000 °C durchgeführt, beträgt dieses Verhältnis ca. 0.7. Bei Glühungen oberhalb 1 000 °C ergibt sich für dieses Verhältnis ein Wert von ca. 0,5. Das Festigkeitsniveau der in Tabelle 2 charakterisierten erfindungsgemäßen Stähle liegt bei den höheren Prüftemperaturen weit oberhalb des Festigkeitsniveaus, welches die austenitischen Chrom-Nickel-Stähle besitzen. Metallographische Untersuchungen haben gezeigt, daß die in Tabelle 2 charakterisierten Werkstoffe vorwiegend aus Ferrit, Umwandlungsgefüge und Chromnitridausscheidungen zusammengesetzt sind.
  • Die Möglichkeit des Einsatzes der in den Tabellen 1 und 2 charakterisierten Werkstoffe bei Temperaturen oberhalb von 400 °C wurde durch die Untersuchung der Zeitstandsfestigkeit bei 400 bis 750 °C über einen Zeitraum von mehr als 1 000 Stunden bestätigt.
  • . Bei allen Prozentzahlen, die sich auf die Zusammensetzung der Werkstoffe und Legierungen beziehen, handelt es sich um Gew.-%. Bei den Prozentzahlen, die sich auf die einzelnen Gefügeanteile beziehen, handelt es sich um Vol.-%. Die Gefügeanteile können elektronenmikroskopisch oder durch Röntgenbeugung bestimmt werden. Unter dem Begriff Raumtemperatur ist eine Temperatur von 20 °C zu verstehen.
    (Siehe Tabellen 1 und 2 Seite 5 f.)
    Figure imgb0004

Claims (4)

1. Korrosionsbeständiger Chromstahl, der aus 3 bis 45 % Chrom, 0,001 bis 0,5 % Kohlenstoff, 0 bis 10 % Nickel, 0 bis 10 % Mangan, 0 bis 10 % Molybdän, 0 bis 5 % Vanadium, 0 bis 2 % Silicium, 0 bis 2 % Titan, Niob und/oder Tantal, 0 bis 1 % Cer, 0 bis 0,3 % Aluminium, einem erhöhten Stickstoffgehalt und Rest Eisen besteht und dessen Gefüge mindestens 50 % ferromagnetische Gefügeanteile enthält, dadurch gekennzeichnet, daß der Stickstoffgehalt zwischen 0,2 und 5% liegt und mindestens 10% größer als die Stickstofflöslichkeitsgrenze bei 1 bar und 200C ist, daß oder Stahl bei 400 °C eine Streckgrenze Rp0,2 > 400 N/mm2 sowie bei 600 °C eine Streckgrenze RP0,2 > 250 N/mm2 hat und daß er magnetisierbar ist.
2. Verfahren zur Herstellung des korrosionsbeständigen Chromstahls nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in eine Vorlegierung, die aus 3 bis 45 % Chrom, 0,001 bis 0,5 % Kohlenstoff, 0 bis 10 % Nickel, 0 bis 10 % Mangan, 0 bis 10 % Molybdän, 0 bis 5 % Vanadium, 0 bis 2 % Silicium, 0 bis 2 % Titan, Niob und/oder Tantal, 0 bis 1 % Cer, 0 bis 0,3 % Aluminium und Rest Eisen besteht sowie ein Gefüge mit mindestens 50 % ferromagnetischen Gefügeanteilen aufweist, durch Aufstickung unter Druck ein Stickstoffgehalt eingebracht wird, der zwischen 0,2 und 5 % liegt sowie mindestens 10 % größer sein muß als die Stickstofflöskeitsgrenze der Vorlegierung bei 1 bar und 20 °C, daß die aufgestickte Legierung warmverformt wird, daß die aufgestickte warmverformte Legierung bei 800 bis 1 250 °C geglüht und anschließend auf Raumtemperatur abgekühlt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Stahl nach seiner Abkühlung bei 450 bis 750 °C einer Anlaßbehandlung unterworfen und anschließend auf Raumtemperatur abgekühlt wird.
4. Verwendung des korrosionsbeständigen Chromstahls nach Anspruch 1 zur Herstellung von Teilen für Dampf- und Gasturbinen.
EP84101992A 1983-03-24 1984-02-25 Korrosionsbeständiger Chromstahl und Verfahren zu seiner Herstellung Expired EP0123054B1 (de)

Priority Applications (1)

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Families Citing this family (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61564A (ja) * 1984-06-13 1986-01-06 Nippon Kokan Kk <Nkk> 衝撃特性の優れた２相ステンレス鋼
DE3736965A1 (de) * 1987-10-31 1989-05-11 Krupp Gmbh Hochfeste stickstoffhaltige vollaustenitische cobalstaehle mit 0,2-dehngrenzen oberhalb 600 n/mm(pfeil hoch)2(pfeil hoch)
JP2639849B2 (ja) * 1990-02-19 1997-08-13 新日本製鐵株式会社 高窒素フェライト系耐熱鋼の製造方法
CH683640A5 (fr) * 1990-07-13 1994-04-15 Vibro Meter Ag Dispositif de mesure sans contact de déplacement et/ou de la position d'une pièce mobile et procédé de fabrication de ce dispositif.
DE19628350B4 (de) * 1996-07-13 2004-04-15 Schmidt & Clemens Gmbh & Co Verwendung einer rostfreien ferritisch-austenitischen Stahllegierung
AUPP042597A0 (en) 1997-11-17 1997-12-11 Ceramic Fuel Cells Limited A heat resistant steel
RU2158319C1 (ru) * 2000-04-25 2000-10-27 Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова РАН Высокопрочная коррозионно- и износостойкая аустенитная сталь
FR2808807B1 (fr) * 2000-05-10 2002-07-19 Metallurg Avancee Soc Ind De Composition d'acier, procede de fabrication et pieces formees dans ces compositions, en particulier soupapes
RU2212991C2 (ru) * 2001-09-19 2003-09-27 ООО "Композит" Проволока для наплавки
RU2205889C1 (ru) * 2002-03-06 2003-06-10 Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова РАН Высокопрочная немагнитная коррозионно-стойкая свариваемая сталь
RU2293640C2 (ru) * 2004-03-26 2007-02-20 ООО "Композит" Проволока для наплавки
DE102008005803A1 (de) * 2008-01-17 2009-07-23 Technische Universität Bergakademie Freiberg Bauteil aus höher kohlnstoffhaltigem austenitischem Stahlformguss, Verfahren zu deren Herstellung und deren Verwendung
US20090286107A1 (en) * 2008-05-13 2009-11-19 Ut-Battelle, Llc Ferritic Alloy Compositions
DE102010045221B4 (de) * 2010-09-13 2017-10-05 Daimler Ag Stahlkolben für Verbrennungsmotoren
CN102330036B (zh) * 2011-09-02 2013-04-24 华南理工大学 一种耐热耐磨耐腐蚀大型机械往复炉炉排的制造方法
DE102016102770B4 (de) * 2016-02-17 2024-12-05 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Verfahren zur Herstellung eines Bauteils, insbesondere eines Fahrwerksbauteils, eines Kraftfahrzeugs
RU2638873C1 (ru) * 2016-12-26 2017-12-18 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова Российской академии наук (ИМЕТ РАН) Высокопрочная низколегированная азотосодержащая мартенситная сталь
DE102018202351A1 (de) * 2018-02-15 2019-08-22 Siemens Aktiengesellschaft Wärmebehandlung für einen NiCrMoV-Stahl und martensitischer Stahl
RU2704703C1 (ru) * 2018-11-28 2019-10-30 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова Российской академии наук (ИМЕТ РАН) Высокопрочная дисперсионно-твердеющая азотосодержащая коррозионно-стойкая аустенитная сталь
DE102020128884A1 (de) 2020-11-03 2022-05-05 BMTS Technology GmbH & Co. KG Austenitische Stahllegierung und Turbinengehäuse oder Turbinengehäusebauteil für einen Abgasturbolader
CN113549742B (zh) * 2021-07-23 2023-06-16 攀钢集团江油长城特殊钢有限公司 一种3Cr17NiMo电渣锭的退火方法

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DD40683A (de) *
US2865736A (en) * 1956-02-08 1958-12-23 Carpenter Steel Co Method of alloying gaseous materials with metals
AT277301B (de) * 1963-05-24 1969-12-29 Boehler & Co Ag Geb Stickstoffhältiger, austenitischer Stahl
AT266899B (de) * 1963-05-24 1968-12-10 Boehler & Co Ag Geb Austenitische Stahllegierung
GB1158614A (en) * 1967-03-16 1969-07-16 Langley Alloys Ltd Improvement in Stainless Steels
SU293872A1 (ru) * 1969-05-27 1971-01-26 Нержавеющая сталь
SU451786A1 (ru) * 1973-01-18 1974-11-30 Центральный Ордена Трудового Красного Знамени Научно-Исследовательский Институт Черной Металлургии Им.И.П.Бардина Коррозионностойка сталь
US3836406A (en) * 1973-01-22 1974-09-17 Director Of Nat Res Inst For M PERMANENT MAGNETIC Fe-Mn-Cr ALLOY CONTAINING NITROGEN
BG18721A1 (de) * 1973-04-11 1975-03-20
AT333819B (de) * 1973-12-10 1976-12-10 Ver Edelstahlwerke Ag Austenitisch-ferritischer chrom-nickel-stickstoff-stahl
US3943010A (en) * 1974-06-12 1976-03-09 Allegheny Ludlum Industries, Inc. Process for producing austenitic ferrous alloys
DE2528588C2 (de) * 1974-06-27 1990-05-10 Inteco Internationale Technische Beratung GmbH, Bruck an der Mur Verfahren zur großtechnischen Herstellung von austenitischen Stählen oder Legierungen mit über der maximalen Löslichkeit bei Atmosphärendruck liegenden Stickstoffgehalten
US4047981A (en) * 1976-06-30 1977-09-13 Armco Steel Corporation Internally nitrided ferritic stainless steel strip, sheet and fabricated products and method therefor
DE2815439C3 (de) * 1978-04-10 1980-10-09 Vereinigte Edelstahlwerke Ag (Vew), Wien Niederlassung Vereinigte Edelstahlwerke Ag (Vew) Verkaufsniederlassung Buederich, 4005 Meerbusch Verwendung eines ferritisch-austenitischen Chrom-Nickel-Stahles

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