WO2021084025A1 - Corrosion-resistant and precipitation-hardening steel, method for producing a steel component, and steel component - Google Patents

Corrosion-resistant and precipitation-hardening steel, method for producing a steel component, and steel component Download PDF

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Horst HILL
André VAN BENNEKOM
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Deutsche Edelstahlwerke Specialty Steel Gmbh & Co. Kg
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Definitions

  • Corrosion-resistant and precipitation hardening steel method of manufacturing a steel component and steel component
  • the invention relates to a steel which, in particular, has corrosion-resistant properties and enables precipitation hardening to achieve high hardnesses.
  • the invention also relates to a method for producing a steel component, the method comprising melting a steel melt from the steel according to the invention.
  • the invention also relates to a component which is produced from a steel made according to the invention and to advantageous uses of the steel.
  • Steel materials are often characterized either by high corrosion resistance or by high hardness or wear resistance. According to the respective field of application, steel materials are selected based on this division, depending on which of the properties is in the foreground in the application.
  • Typical examples of these steels are standardized under the material numbers 1.4542 and 1.4545 in the steel-iron list.
  • the structure of corresponding steels can be converted into a predominantly martensitic structure via heat treatment and, if necessary, via quenching. Due to the low carbon content of these steels, high hardness is not initially achieved, but the steels can be hardened by a subsequent precipitation heat treatment with the formation of intermetallic phases. As a result, the corrosion resistance of these materials after the precipitation heat treatment is comparable to the corrosion resistance of conventional stainless austenitic materials, although a higher hardness and strength can be achieved overall.
  • WO 2017/198530 A1 discloses a steel material which is said to be particularly suitable for pumps and the like, which consists of, in% by mass, C: ⁇ 0.050%, Si: ⁇ 0.70 %, Mn: ⁇ 1.00%, P: ⁇ 0.030%, S: ⁇ 0.010%, Cr: 14-15.50%, Mo: 0.30-0.60%, Ni; 4.50-5.50%, V: ⁇ 0.20%, W: ⁇ 0.20%, Cu: 2.50-4.00%, Co: ⁇ 0.30%, Ti: ⁇ 0.05 %, AI: ⁇ 0.05%, Nb: ⁇ 0.05%, Ta: ⁇ 0.05%, N: ⁇ 0.05%.
  • the alloy of the steel material is designed here in such a way that Nb stabilization and the formation of hard phases are avoided, which from the point of view of the prior art would reduce the toughness. Furthermore, from WO 00/53821 A1 a precipitation-hardenable, martensitic, stainless steel alloy is known, which consists of, in% by mass,
  • the alloy should offer superior machining properties and at the same time meet the requirements for strength, ductility and hardness specified in AMS 5659 for critical applications.
  • the steel alloy includes a steel made of, in% by mass, 0.022% C, 0.23% Si, 0.44% Mn, 15.29% Cr, 4.73% Ni, 3.79% Cu, 0.25% Mo, 0.45% Nb, 0.028% P, 0.003% S, the remainder Fe and unavoidable impurities.
  • EP 3385403 A1 discloses a high-strength seamless stainless steel pipe which, even with great wall thicknesses, is said to have high strength, excellent low-temperature toughness and excellent corrosion resistance.
  • the stainless steel pipe consists of, in mass%, C: 0.05% or less, Si: 1.0% or less, Mn: 0.1 to 0.5%, P: 0.05% or less, S : less than 0.005%, Cr: more than 15.0% to 19.0% or less, Mo: more than 2.0% to 3.0% or less, Cu: 0.3 to 3.5%, Ni : 3.0% or more and less than 5.0%, W: 0.1 to 3.0%, Nb: 0.07 to 0.5%, V: 0.01 to 0.5%, AI: 0.001 to 0.1%,
  • N 0.010 to 0.100%
  • O 0.01% or less
  • Fe and unavoidable impurities as the balance.
  • the contents of Nb, Ta, C, N and Cu should be 5.1 ⁇ Nb + 0.5 ⁇ Ta - 10 - 2.2 / C + 1.2 N + Cu ⁇ 1.0.
  • the steel pipe has a microstructure composed of 45% or more of an annealed martensite phase, 20 to 40% of a ferrite phase and more than 10% and 25% or less of a retained austenite phase in terms of volume ratio is formed.
  • the structure of the cast stainless steel having Cu precipitates with an average particle size of 0.1-0.4 ⁇ m, which are dispersed in a tempered martensite-based matrix .
  • a refiner disk for treating paper pulp fibers is known, which is made of a stainless steel alloy, which consists of, in mass%, 0.2-0.4% C, 0.5-1.5% Mn, 0.5 - 1.5% Si, ⁇ 0.05% S, 0.05% P, 14 - 18% Cr, 2 - 5% Ni, 2 - 5% Cu, ⁇ 1%
  • Niobium forms carbides at high temperatures during the melting process. When cooling down, these carbides are evenly distributed in the structure.
  • a stainless steel powder is known from EP 3 117934 A1, which is processed into a component or semi-finished product by pressing.
  • the particles of the stainless steel powder consist of a steel which, in mass%, consists of C: ⁇ 0.05%, Si: ⁇ 1.0%, Mn: ⁇ 1.8%, Ni: 3.0 to 8.5%, Cr: 12.0 to 20.0%, Mo: 0.1 to 2.5%, Mo: 0.1 to 2.5%, Cu: 1.0 to 5.0% and / or Ti + Al: 1.0 to 5.0%, Nb + Ta ⁇ 5 C or Nb ⁇ 5 C, N ⁇ 350 ppm; Remainder Fe and Impurities.
  • a sintered compact made from the steel powder should have a martensite content of 90% or more.
  • a steel for oil drilling applications is known from EP 2 832 881 A1, which has excellent high-temperature corrosion resistance and is said to stably achieve a strength of not less than 758 MPa.
  • the steel consists of, in mass%, C: ⁇ 0.05%, Si: ⁇ 1.0%, Mn: 0.01 - 1.0%, P: ⁇
  • JP 2015 147975 A also discloses a variant of a precipitation hardening stainless steel. This contains, in% by mass, 0.02
  • a high-strength martensitic stainless steel consists, in mass%, of 0.06% or less C, 12 to 16% Cr,
  • the steel has Al contents of less than 0.03 mass% in each case and has an area ratio of the delta ferrite Phase of at most 10% as well as fine copper precipitates that are dispersed in a matrix.
  • Mn ⁇ (N - 0, 0045) ⁇ 0.001
  • the structure of the tube mainly consists of a martensitic phase and 10 to 40% by volume of the structure of ferritic phase and up to 10% of the structure of retained austenite.
  • CN 107 385 144 A describes a process for producing a high-grade steel which belongs to the class of steels known under the designation 17-4PH. Typical representatives of this type are the steels that have been given the material numbers 1.4548 and 1.4542 in the StahlEisen list.
  • the structure of the steel contains a martensitic phase and a ferritic phase with a volume ratio of 10 to 40%, while the distribution ratio of the ferritic phase is higher than 85%.
  • EP 1 992709 A1 discloses a metal powder for use in an additive manufacturing process for producing three-dimensional objects, the powder being solidified by means of a laser or electron beam or another heat source.
  • the particles of the powder contain, in% by mass, ⁇ 0.07% C, 14.00 - 15.50% Cr, 3.5 - 5.0%
  • the steel that meets this requirement consists of 0.02 (max. 0.04)% C, 0.01 (max. 0.02)% P, 0.4 (max. 0.6%) Si, 4.2 ⁇ 0.2% Ni, 3.6 ⁇ 0.2% Cu, 0.1 (max. 0.2)% Mn, 0.01% S, 14.3 ⁇ 0.2% Cr, 0 - 0.2% Mo, 0.3 ⁇ 0.02% Nb, 0.04 (max.0.08%) N, remainder Fe.
  • DE 10 2016 202 885 A1 discloses a steel powder with high S content for an additive manufacturing process, the particles of which consist of, in mass%, C: ⁇ 0.10%, Si: 2.0 - 9.0%, Mn: 0.05 - 6.0% , Cu: 0.5 - 4.0%, Ni: 1.0 - 24.0%, Cr: 6.0 - 28.0%, Mo: 0.2 - 4.0%,
  • Nb 0.03 - 2.0% and the remainder of Fe and unavoidable impurities.
  • the invention proposes a composition according to claim 1.
  • the invention therefore proposes a steel that consists of, in% by mass,
  • Cu 2.0 - 4.0%, optional Co: ⁇ 6.0%, Nb: 1.0 - 5.0%, optional W: 0.45 - 5.0%, where the sum of the Nb and W contents is at least 1.0% and at most 5%, optionally Mo: 0.25-6.0%, optionally AI: 0.25-6.0%, optionally Ti: 0.25 - 6.0%, the sum of the Al and Ti contents in the case of their presence being 0.25 - 6.0%,
  • the remainder consists of iron and impurities that are unavoidable due to production.
  • the alloy specification that the invention has provided for the steel according to the invention is coordinated in such a way that the possibility of effective precipitation hardening is opened up.
  • the steel according to the invention is composed in such a way that in cases in which particularly high hardnesses and strengths are required of those components made from the steel according to the invention, these hardnesses and strengths can be set by a heat treatment to which the steel component is subjected after its manufacture.
  • the steel according to the invention is here in the technical sense in particular free of C and / or free of N, in the sense that C and / or N are only present in the steel as unavoidable impurities and are not added to the alloy.
  • the coordination of the alloy components for precipitation hardening and in particular with the specific Cr content also provides good corrosion resistance even in the heat-treated state, especially since setting of the Cr content is essentially avoided.
  • a method according to the invention for producing a steel component consequently comprises the following work steps: a) Providing a steel material consisting of, in mass%,
  • Nb 1.0 - 5.0%
  • W 0.45 - 5.0%
  • Mo 0.25 - 6.0%
  • AI 0.25-6.0%
  • Ti 0.25-6.0%
  • the sum of the contents of AI and Ti in the case of their presence being 0.25-6.0% amounts to
  • carbon is not added in a targeted manner in the steel according to the invention, but can be present as an impurity in contents of up to 0.02% by mass.
  • carbon is inevitably introduced into the metallurgical process as an impurity via other alloying elements Content limited according to the invention to a maximum of 0.02 mass% in order to prevent the formation of Cr-containing carbides as precipitates and an associated reduction in corrosion resistance.
  • silicon "Si" can be used for deoxidation during the melting of starting materials and can be provided for this purpose in the levels customary in the prior art.
  • the presence of silicon can lower the melting temperature and reduce the viscosity of the melt. This results in a simplified production of components from the steel.
  • a targeted addition for this purpose to a content of at least 0.3 mass% Si can therefore be advantageous.
  • ferrite is stabilized in the structure, which is why the Si content is limited to a maximum of 1.0% by mass, in particular less than 1.0% by mass or at most 0.8% by mass.
  • Manganese "Mn” is provided in the steel according to the invention with a maximum content of 2.0% by mass, in particular less than 2.0% by mass.
  • Mn binds sulfur by forming MnS.
  • the dissolved fraction of Mn helps stabilize austenite, which means that the fraction of ⁇ -ferrite in the structure can be reduced.
  • an Mn content of at least 0.1% by mass, in particular at least 0.3% by mass or at least 0.5% by mass can be provided.
  • the Mn content is limited to a maximum of 2.0 mass% in order to prevent undesired stabilization of retained austenite. Negative influences of the presence of Mn can be further reduced by limiting the Mn content to less than 2.0 mass%, in particular at most 1.0 mass% or at most 0.8 mass%.
  • Chromium "Cr” is required in the steel according to the invention in order to provide corrosion resistance for components made from the steel.
  • a Cr content of at least 14.0% by mass is provided in order to achieve the high corrosion resistance required for the respective application. So that this effect is reliably achieved, the Cr content can be increased to at least 14.5% by mass, in particular to at least 15.0% by mass.
  • excessively high Cr contents also stabilize the ferritic structure and thus increase the proportion of remaining ⁇ -ferrite in the steel matrix, so that Cr contents above 18.0% by mass should be avoided.
  • the Cr content can be 14.50-18.0 mass%, in particular 15.00-17.50 mass -%.
  • Nickel “Ni” is present in the steel according to the invention, among other things, in order to ensure the hardenability of the steel which is necessary for the strength required in each case. Furthermore, Ni can increase the corrosion resistance and bring about an increase in toughness.
  • the improvement in hardenability through the contribution of Ni is due both to the stabilization of the austenite during solution annealing, which enables diffusion-free lattice folding during quenching, and to the formation of intermetallic phases during precipitation hardening such as, for example, intermetallic phases of the Ni 3 Ti and type Ni 3 AI. Nickel effectively stabilizes the austenitic phase and thus reduces the proportion of ⁇ -ferrite in the structure of a component made from steel.
  • a minimum Ni content of 3.0% by mass is therefore provided, with Ni contents of at least 3.5% by mass, in particular more than 3.5% by mass, having proven to be particularly favorable.
  • the positive influences of Ni can be used advantageously up to a content of 6.0 mass% Ni, with contents of up to 5.5 mass%, in particular less than 5.5 mass% or up to 5.0 % By mass, prove to be particularly advantageous in practice. If the Ni content is less than 5.0% by mass, the ferrite content in the structure can be further reduced without significantly reducing the hardenability of the steel.
  • Copper “Cu” is present in the steel according to the invention in a content of at least 2.0% by mass as a mandatory element in order to support precipitation hardening. Copper can accelerate precipitation hardening, especially since copper can serve as a nucleus for the precipitation of intermetallic phases. Furthermore, copper phases such as ⁇ -Cu can be precipitated, which themselves contribute to the increase in hardness. By providing a minimum Cu content of 2.5 mass%, the effect of Cu on precipitation hardening can be enhanced. At the same time, however, too high a Cu content would stabilize the austenitic phase and could cause retained austenite to remain. To avoid this, the Cu content is limited to a maximum of 4.0% by mass. Adverse effects of the presence of Cu can thereby be avoided with particular certainty that the Cu content is at most 3.5% by mass.
  • Co is provided as an optional additional element in order, on the one hand, to obtain austenite stabilization and an associated reduction in the ⁇ -ferrite content.
  • Co can also contribute indirectly to the precipitation hardening in that the solubility of other alloying elements and in particular of Mo can be reduced, which promotes the formation of intermetallic phases.
  • at least 1.5% by mass of Co are provided in the steel according to the invention, this minimum content being combined in particular with the addition of Mo as an alloy. If the Co content exceeds 6% by mass, no further economically sensible increase in the positive effects of Co is achieved. In particular, the Co content is limited to less than 5.0 mass% for this purpose.
  • Nb, W, Mo, Al, Ti "provided, Nb of these elements being present as a mandatory component.
  • the elements of the group” Nb, W, Mo, Al, Ti “contribute to precipitation hardening.
  • only Nb of the elements from the group "Nb, W, Mo, Al, Ti” is provided, ie only Nb is added, while the other elements of the group are present as unavoidable impurities.
  • Mo in particular can be provided as an additional element, Mo in particular also being able to be added in combination with Co.
  • two or more elements of the group “Nb, W, Mo, Al, Ti” can be present in combination in the alloy of a steel according to the invention.
  • Molybdenum “Mo” can optionally be present in the steel according to the invention in contents of up to 6.0% by mass in order to contribute to precipitation hardening through the precipitation of Mo-containing intermetallic phases such as Fe 2 Mo.
  • the Mo content can also promote the formation of other intermetallic phases.
  • a minimum content of 0.25% by mass can be provided in order to promote the precipitation of intermetallic phases.
  • the positive influences on the properties of the steel according to the invention can be used particularly reliably by reducing the Mo content to at least 1.0% by mass.
  • a minimum Mo content of more than 2.0% by mass can bring about a further improvement in precipitation hardening become.
  • increasing Mo contents can stabilize the ferrite in the structure, so that the upper limit of the Mo content of 6.0 mass% must be observed.
  • Optimal use of Mo can be achieved with Mo contents of at most 5.0 mass%, in particular at most 4.0 mass% or at most 3.5 mass%, with Mo contents of up to 3.0 Mass% have proven to be particularly effective.
  • Niobium "Nb” is added to the steel according to the invention in order to stabilize the steel structure by binding unavoidable carbon impurities.
  • the formation of niobium carbides prevents the precipitation of chromium carbides, which would be very detrimental to the corrosion resistance of components made from steel.
  • the Nb content can be based on the content of carbon impurities. For example, an Nb content corresponding to five times the C content can be provided in order to ensure that C is reliably set.
  • the invention also found that Nb also participates very effectively in precipitation hardening, so that a significantly higher Nb content can be set to improve the hardness that can be achieved; in one embodiment, Nb has contents of at least 1.0 mass- % intended to improve precipitation hardening.
  • Nb contents of more than 5.0% by mass there is no further increase in the positive effects of the presence of Nb. Rather, higher Nb contents can also promote the formation of ⁇ -ferrite.
  • the Nb content can be limited to a maximum of 3.0% by mass.
  • tungsten “W” can have a similar function to Nb and, from contents of 0.45% by mass, in particular at least 1.0% by mass, can lead to a significant improvement in precipitation hardening.
  • the W content is limited to a maximum of 5.0% by mass and in particular a maximum of 3.0% by mass, since higher contents would not lead to any further increase in hardness and at the same time the ⁇ -ferrite content could increase.
  • the contents of the elements Nb and W are interchangeable.
  • the effects of the elements Nb and W in the steel according to the invention can therefore be used particularly effectively if Nb and W are present at the same time in effective percentages by mass.
  • the sum of the contents of Nb and the optionally present W is accordingly 1.0-5.0% by mass, being 1.45-5.0% by mass in the case of the presence of W.
  • the total content of Nb and W can in particular be limited to a maximum of 3.0% by mass in order to use the effect of Nb and the optionally added W particularly effectively.
  • Aluminum “AI” can be used in the steel according to the invention in contents of
  • Al content is limited to a maximum of 6.0 mass%.
  • the Al content is limited to a maximum of 3.0% by mass, in particular a maximum of 2.0% by mass, adverse effects of the presence of Al in the steel according to the invention can be prevented particularly reliably.
  • Titanium "Ti” has a similar effect in the steel according to the invention . like aluminum and can be used to support precipitation hardening through the formation of intermetallic phases.
  • a minimum content of 0.25% by mass Ti, in particular 1.0% by mass Ti can be provided.
  • the Ti content is limited to a maximum of 6.0 mass%. Disadvantageous effects of the presence of Ti in the steel according to the invention can be avoided particularly reliably by reducing the Ti content to a maximum of 3.0% by mass, in particular a maximum of 2.0% by mass.
  • Al or Ti can each be present alone in the steel according to the invention. Due to their similar effect, however, Ti and Al are interchangeable with one another or complement one another, so that a combination of Al and Ti contents can also be provided. It has proven possible in principle for Al and Ti to be present in contents of 0.45-6.0 mass%. However, it proves to be particularly economical if the sum of the contents of Al and Ti is 0.45-6.0 mass%, in which case both elements are each in effective contents of, for example, at least 0.05 mass%, in particular at least 0.1 mass% or at least 0.2 mass%, and where the sum of the contents of Nb and W is 0.45 - 5.0 mass%, in particular 0.45 - 3.0 mass% or 1.0-3.0 mass%.
  • Sulfur "S” and phosphorus “P” are undesirable components in the steel according to the invention, but can get into the steel as unavoidable impurities due to the manufacturing process. Their contents must in any case be limited so that they have no influence on the properties of the steel according to the invention .
  • the invention provides for the S content and the P content to be limited to a maximum of 0.035% by mass in each case.
  • composition of a steel according to the invention which is not covered by the alloy elements explained above, is occupied by iron and the impurities unavoidable due to the production process, which also include the contents of S and P, in each case the contents of the impurities are in such a low range to keep that they have no influence with regard to the desired properties of the steel according to the invention and the components made from it.
  • the preparation of one component of the invention from the steel of this invention is made by a molding process, wherein this includes according to the understanding of the present invention casting process, methods of powder metallurgy, additive manufacturing processes, such as 3D-printing techniques, or any other method in which a molten or powdered steel material in a solid shape depicting the respective component is brought into being.
  • a steel assembled and provided according to the invention (step a) of the method according to the invention can be cast in step b) of the method according to the invention, for example, as molten steel to form a steel component or as steel powder or wire using powder metallurgy or additive manufacturing processes to form the respective steel component be shaped
  • a steel powder composed according to the invention can be produced in a conventional manner, for example by gas atomization or any other method suitable methods are carried out, a steel melt composed according to the invention being atomized into a steel powder, for example by gas or water atomization or a combination of these two atomization methods. If necessary, those powder particles obtained in this way are selected for further processing according to the invention by sieving which have a suitable grain size.
  • the steel component can then be produced by powder metallurgy, for example, by sintering and / or hot isostatic pressing (HIP) of the steel powder.
  • powder metallurgy for example, by sintering and / or hot isostatic pressing (HIP) of the steel powder.
  • HIP hot isostatic pressing
  • additive manufacturing is understood to mean manufacturing processes in which a material is added to produce a component. This is usually done in layers.
  • “Additive manufacturing processes”, which are often referred to as “generative processes” or also generally as “3D printing”, are in contrast to the classic subtractive manufacturing processes such as machining processes (e.g. milling, drilling and turning) , in which material is removed in order to give the component to be manufactured its shape.
  • the additive manufacturing principle makes it possible to manufacture geometrically complex structures that cannot be implemented or can only be implemented at great expense using conventional manufacturing processes, such as the machining processes, primary forming processes or forming processes already mentioned (see VDI status report "Additive Manufacturing Processes", September 2014, published by verierir Ingenieure eV, Department of Production Technology and Manufacturing Processes, www.vdi.de/statusadditiv).
  • additive processes can be carried out using laser radiation and selective laser melting and / or laser sintering.
  • the steel powder can also be selectively joined under the action of electrons in electron beam melting or sintering.
  • additive manufacturing methods include 3D printing, where a binding agent is applied to the powder via a print head, as well as laser deposition welding.
  • the steel component can also be shaped using suitable forming processes (e.g. rolling and forging) and / or material-removing processes such as machining processes (e.g. milling, drilling and turning). Shaping is carried out, in particular, at least partially before the heat treatment.
  • suitable forming processes e.g. rolling and forging
  • material-removing processes such as machining processes (e.g. milling, drilling and turning). Shaping is carried out, in particular, at least partially before the heat treatment.
  • the steel component can undergo a solution heat treatment (step c) of the method), in which the component is brought to a solution heat treatment temperature of 900-1200 ° C, in particular 1000-1100 ° C or 1020-1080 ° C, for example.
  • the component can be kept at these temperatures for a solution annealing period of 1-5 hours, the steel material typically being heated to the respective solution annealing temperature at heating rates of 1-20 K / min.
  • the steel component is quenched with known quenching agents, such as water, oil, polymers, emulsion or inert gas, with cooling rates of 1 - 200 K / min, in particular of at least 5 K / min or at least 20 K / min Can apply.
  • Cooling rates of 30-200 K / min have proven to be particularly advantageous for quenching.
  • the structure of the steel in the component can be adjusted with a transition to the austenitic phase and a diffusion-free lattice flap during quenching.
  • the further heat treatment of the steel component (step d) of the method) forms strength-increasing precipitates in the structure of the steel component, so that a hardening heat treatment is carried out and the hardness of the steel component is increased. This is possible in particular, as explained above, by coordinating the alloy components of the steel according to the invention.
  • the heat treatment (step d) of the method) is carried out in particular as artificial aging, in which, for example, the steel component over a period of 0.5-80 hours, in particular 2-10 hours, at a temperature of 400-700 ° C, in particular 450 - 550 ° C. Heating rates and / or cooling rates of 1-20 K / min, in particular 5-15 K / min, can be used, for example, in connection with the aging process.
  • the heat treatment (step d) of the method according to the invention can increase the hardness ⁇ HRC by at least 5 HRC, in particular at least 10 HRC or at least 13 HRC, with increases of at least 16 HRC even being achieved in practice. That is, the heat treatment carried out according to the invention makes it possible to obtain a component whose hardness after the heat treatment is higher by the amount ⁇ HRC than before the heat treatment.
  • ⁇ HRC is the difference between the hardness of the steel component after the heat treatment and the hardness of the steel component before the heat treatment, each specified in "HRC" (HRC hardness determined in accordance with the currently applicable DIN EN ISO 6508).
  • the heat treatment typically includes a solution heat treatment with subsequent aging.
  • the heat treatment is carried out at elevated temperatures until the specified increase in hardness is achieved.
  • the corresponding increases in hardness can be significantly higher than those obtained from standard materials with material number 1.4542
  • the hardness increases achieved are, in particular, due to the composition of the steel according to the invention.
  • components made from the steel according to the invention have good corrosion resistance due to the coordination of the alloy components.
  • the structure of the component produced according to the invention can be determined by setting the alloy of the steel according to the invention.
  • the structure here is predominantly martensitic.
  • the structural fraction of (residual) austenite in the steel component produced is preferably reduced to less than 20% by volume in order to obtain a martensitic structure that is as complete as possible.
  • melt S1 - S4 were melted, the composition of which is given in Table 1.
  • the composition of the melt S1 corresponds to the nominal composition of the standard material 1.4542 (17-4 PH) and serves as a comparative example.
  • Samples were produced from the melts S1-S4 by casting. All samples were first brought to a temperature of 1050 ° C. at a heating rate of 10 K / min and solution annealed at this temperature for 2 h in a vacuum. At the end of the solution heat treatment the Samples were quenched with nitrogen gas at a pressure of 3.5 bar, the cooling rates being in a range of 30 - 50 K / min.
  • the samples were brought to 480 ° C at a heating rate of 10 K / min and aged at this temperature for 5 h to form strength-increasing precipitates in the structure of the steel. After the holding time, the samples were cooled at a cooling rate of 10 K / min.
  • the samples made of the steel according to the invention corresponding to the melts S2 to S4, allow a very large increase in hardness through a heat treatment, in particular due to the composition of the alloy with the specific contents of the elements from the group "Nb, W, Mo , AI, Ti ".
  • the samples according to the invention show significant increases in hardness, in particular due to the additional content of Mo, which contributes to the formation of intermetallic phases.
  • Samples S2, S3 and S4 also show that a targeted increase in the Nb content contributes to the increase in hardness.
  • an increase in hardness of ⁇ HRC 16 HRC occurred.
  • a final hardness of at least 40 HRC is achieved for all samples according to the invention.
  • the samples made from the steel S2, S3 and S4 according to the invention also have high corrosion resistance and are therefore advantageous for use in medical technology or in aerospace.
  • the steel according to the invention is also particularly suitable for powder-metallurgical processing, in particular by means of additive manufacturing.

Abstract

According to the invention, a steel, which is characterized by high hardness and strength together with good corrosion resistance, consists of the following in mass percent: C: < 0.02%, Si: < 2.0%, Mn: < 2.0%, Cr: 14.0-18.0%, Ni: 3.0-6.0%, Cu: 2.0-4.0%, optionally Co: < 6.0%, Nb: 1.0-5.0%, optionally W: 0.45-5.0%, the sum of the concentrations of Nb and W being at least 1.0% and at most 5%, optionally Mo: 0.25-6.0%, optionally Al: 0.25-6.0%, optionally Ti: 0.25-6.0%, the sum of the concentrations of Al and Ti, if they are present, being 0.25-6.0%, P: < 0.035%, S: < 0.035%, the remainder iron and unavoidable impurities. The invention further relates to a method for producing a component, said method being based on a steel of this type, to a component produced from the steel according to the invention and to advantageous uses of the steel.

Description

Korrosionsbeständiger und ausscheidungshärtender Stahl, Verfahren zur Herstellung eines Stahlbauteils und Stahlbauteil Corrosion-resistant and precipitation hardening steel, method of manufacturing a steel component and steel component
Die Erfindung betrifft einen Stahl, welcher insbesondere korrosionsbeständige Eigenschaften aufweist und eine Ausscheidungshärtung zum Erzielen hoher Härten ermöglicht. The invention relates to a steel which, in particular, has corrosion-resistant properties and enables precipitation hardening to achieve high hardnesses.
Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Stahlbauteils, das Verfahren umfassend ein Erschmelzen einer Stahlschmelze aus dem erfindungsgemäßen Stahl. The invention also relates to a method for producing a steel component, the method comprising melting a steel melt from the steel according to the invention.
Schließlich betrifft die Erfindung auch ein Bauteil, das aus einem erfindungsgemäß beschaffenen Stahl hergestellt ist sowie vorteilhafte Verwendungen des Stahls. Finally, the invention also relates to a component which is produced from a steel made according to the invention and to advantageous uses of the steel.
Stahlwerkstoffe sind häufig entweder durch eine hohe Korrosionsbeständigkeit oder durch eine hohe Härte bzw. Verschleißbeständigkeit gekennzeichnet. Entsprechend dem jeweiligen Anwendungsgebiet werden Stahlwerkstoffe anhand dieser Aufteilung ausgewählt, abhängig davon, welche der Eigenschaften bei den Anwendungen im Vordergrund steht. Steel materials are often characterized either by high corrosion resistance or by high hardness or wear resistance. According to the respective field of application, steel materials are selected based on this division, depending on which of the properties is in the foreground in the application.
Für einige Anwendungsgebiete ergibt sich jedoch das Erfordernis, sowohl korrosions- als auch verschleißbeständige Werkstoffe bereitzustellen. Beispiele für solche Gebiete sind Spezialanwendungen in der Luft-, Schiffs- und Raumfahrt sowie in der chemischen Industrie, wobei Verschleiß unterliegende Oberflächen gleichzeitig korrosiven Medien ausgesetzt werden. For some areas of application, however, there is a need to provide both corrosion-resistant and wear-resistant materials. Examples of such areas are specialty applications in the aerospace industry, as well as in the chemical industry, with wear and tear underlying surfaces are exposed to corrosive media at the same time.
Im Stand der Technik ist die Verwendung von martensitischen Stählen mit vergleichsweise geringen Kohlenstofgehalten zur Erzielung eines Kompromisses aus Korrosions- und Verschleißbeständigkeit bekannt. In the prior art, the use of martensitic steels with comparatively low carbon contents to achieve a compromise between corrosion and wear resistance is known.
Typische Exemplare dieser Stähle sind unter den Werkstoffnummern 1.4542 und 1.4545 in der Stahl-Eisen-Liste genormt. Das Gefüge entsprechender Stähle kann über eine Wärmebehandlung und ggf. über ein Abschrecken in ein überwiegend martensitisches Gefüge umgewandelt werden. Aufgrund des geringen Kohlenstoffgehalts dieser Stähle wird dabei zwar zunächst keine hohe Härte erzielt, die Stähle sind jedoch über eine anschließende Ausscheidungswärmebehandlung unter Bildung intermetallischer Phasen aushirtbar. Hierdurch ist die Korrosionsbeständigkeit dieser Werkstoffe nach der Ausscheidungswärmebehandlung vergleichbar mit der Korrosionsbeständigkeit von konventionellen rostfreien austenitischen Werkstoffen, wobei jedoch insgesamt eine höhere Härte und Festigkeit erzielt werden kann. Typical examples of these steels are standardized under the material numbers 1.4542 and 1.4545 in the steel-iron list. The structure of corresponding steels can be converted into a predominantly martensitic structure via heat treatment and, if necessary, via quenching. Due to the low carbon content of these steels, high hardness is not initially achieved, but the steels can be hardened by a subsequent precipitation heat treatment with the formation of intermetallic phases. As a result, the corrosion resistance of these materials after the precipitation heat treatment is comparable to the corrosion resistance of conventional stainless austenitic materials, although a higher hardness and strength can be achieved overall.
Prinzipiell ist jedoch eine weitere Steigerung der Härte und Festigkeit vonStahlwerkstoffen wünschenswert, wobei jedoch die Korrosionsbeständigkeit nicht beeinträchtigt werden sollte. In principle, however, a further increase in the hardness and strength of steel materials is desirable, but the corrosion resistance should not be impaired.
Neben dem voranstehend erläuterten Stand der Technik ist aus der WO 2017/198530 A1 ein Stahlwerkstoff, der insbesondere für Pumpen und desgleichen geeignet sein soll, bekannt, der aus, in Masse-%, C: < 0,050 %, Si: < 0,70 %, Mn: < 1,00 %, P: < 0,030 %, S: < 0,010 %, Cr: 14 - 15,50 %, Mo: 0,30-0,60 %, Ni; 4,50 - 5,50 %, V: < 0,20 %, W: < 0,20 %, Cu: 2,50 - 4,00 %, Co: < 0,30 %, Ti: < 0,05 %, AI: < 0,05 %, Nb: < 0,05 %, Ta: < 0,05 %, N: < 0,05 % besteht. Die Legierung des Stahlwerkstoffs ist hier so ausgelegt, dass eine Nb-Stabilisierung und die Entstehung von Hartphasen vermieden wird, die aus Sicht des Standes der Technik die Zähigkeit vermindern würden. Des Weiteren ist aus der WO 00/53821 A1 eine ausscheidungshirtbare, martensitische, rostfreie Stahllegierung bekannt, die aus, in Masse-%,In addition to the prior art explained above, WO 2017/198530 A1 discloses a steel material which is said to be particularly suitable for pumps and the like, which consists of, in% by mass, C: <0.050%, Si: <0.70 %, Mn: <1.00%, P: <0.030%, S: <0.010%, Cr: 14-15.50%, Mo: 0.30-0.60%, Ni; 4.50-5.50%, V: <0.20%, W: <0.20%, Cu: 2.50-4.00%, Co: <0.30%, Ti: <0.05 %, AI: <0.05%, Nb: <0.05%, Ta: <0.05%, N: <0.05%. The alloy of the steel material is designed here in such a way that Nb stabilization and the formation of hard phases are avoided, which from the point of view of the prior art would reduce the toughness. Furthermore, from WO 00/53821 A1 a precipitation-hardenable, martensitic, stainless steel alloy is known, which consists of, in% by mass,
≤ 0,030 % C, ≤ 1,00 % Mn, ≤ 1,00 % Si, ≤ 0,030 % P, 0,005 - 0,015 % S, 14,00 -15,50 % Cr, 3,50 - 5,50 % Ni, ≤ 1,00 % Mo, 2,50 - 4,50 %Cu, einem Nb- und Ta-Gehalt, die bei einem Nb-Gehalt von höchstens 0,3 % und einem Ta-Gehalt von höchstens 0,05 % in Summe die Anforderung (5 × C) - 0,30 % erfüllen, ≤ 0,05 AI, ≤ 0,010 % B, ≤ 0,030 N und als Rest aus Fe und üblichen Verunreinigungen besteht. Die Legierung soll gegenüber bekannten hochfesten ausscheidungshärtbaren 15Cr-5Ni- Edelstahllegierungen überlegene Bearbeitungseigenschaften bieten und gleichzeitig die in AMS 5659 für kritische Anwendungen spezifizierten Anforderungen an Festigkeit, Duktilität und Härte erfüllen. Beispielhaft umfasst die Stahllegierung dabei ein Stahl, der aus, in Masse-%, 0,022 C %, 0,23 % Si, 0,44 % Mn, 15,29 % Cr, 4,73 % Ni, 3,79 % Cu, 0,25 % Mo, 0,45 % Nb, 0,028 % P, 0,003 % S, Rest Fe und unvermeidbare Verunreinigungen besteht. ≤ 0.030% C, ≤ 1.00% Mn, ≤ 1.00% Si, ≤ 0.030% P, 0.005-0.015% S, 14.00-15.50% Cr, 3.50-5.50% Ni, ≤ 1.00% Mo, 2.50 - 4.50% Cu, an Nb and Ta content, with an Nb content of at most 0.3% and a Ta content of at most 0.05% in total meet the requirement (5 × C) - 0.30%, ≤ 0.05 AI, ≤ 0.010% B, ≤ 0.030 N and the remainder consists of Fe and common impurities. Compared to known high-strength precipitation-hardenable 15Cr-5Ni stainless steel alloys, the alloy should offer superior machining properties and at the same time meet the requirements for strength, ductility and hardness specified in AMS 5659 for critical applications. For example, the steel alloy includes a steel made of, in% by mass, 0.022% C, 0.23% Si, 0.44% Mn, 15.29% Cr, 4.73% Ni, 3.79% Cu, 0.25% Mo, 0.45% Nb, 0.028% P, 0.003% S, the remainder Fe and unavoidable impurities.
Aus der EP 3385403 A1 ist darüber hinaus ein hochfestes nahtloses Edelstahlrohr bekannt, das auch bei großen Wanddicken eine hohe Festigkeit, eine ausgezeichnete Tieftemperaturzähigkeit und eine ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit besitzen soll. Hierzu besteht das Edelstahlrohr aus, in Masse-%, C: 0,05 % oder weniger, Si: 1,0 % oder weniger, Mn: 0,1 bis 0,5 %, P: 0,05 % oder weniger, S: weniger als 0,005 %, Cr: mehr als 15,0 % bis 19,0 % oder weniger, Mo: mehr als 2,0 % bis 3,0 % oder weniger, Cu: 0,3 bis 3,5 %, Ni: 3,0 % oder mehr und weniger als 5,0 %, W: 0,1 bis 3,0 %, Nb: 0,07 bis 0,5 %, V: 0,01 bis 0,5 %, AI: 0,001 bis 0,1 %,In addition, EP 3385403 A1 discloses a high-strength seamless stainless steel pipe which, even with great wall thicknesses, is said to have high strength, excellent low-temperature toughness and excellent corrosion resistance. For this purpose, the stainless steel pipe consists of, in mass%, C: 0.05% or less, Si: 1.0% or less, Mn: 0.1 to 0.5%, P: 0.05% or less, S : less than 0.005%, Cr: more than 15.0% to 19.0% or less, Mo: more than 2.0% to 3.0% or less, Cu: 0.3 to 3.5%, Ni : 3.0% or more and less than 5.0%, W: 0.1 to 3.0%, Nb: 0.07 to 0.5%, V: 0.01 to 0.5%, AI: 0.001 to 0.1%,
N: 0,010 bis 0,100 %, O: 0,01 % oder weniger, und Fe und unvermeidbaren Verunreinigungen als Rest. Dabei sollen die Gehalte an Nb, Ta, C, N und Cu die Bedingung 5,1 × Nb + 0,5 × Ta - 10 - 2,2 / C + 1,2 N + Cu ≥ 1,0 erfüllen. Das Stahlrohr hat eine Mikrostruktur, die aus 45% oder mehr einer getemperten Martensitphase, 20 bis 40 % einer Ferritphase und mehr als 10 % und 25 % oder weniger einer Restaustenitphase, ausgedrückt als Volumenverhältnis, gebildet wird. N: 0.010 to 0.100%, O: 0.01% or less, and Fe and unavoidable impurities as the balance. Here, the contents of Nb, Ta, C, N and Cu should be 5.1 × Nb + 0.5 × Ta - 10 - 2.2 / C + 1.2 N + Cu ≥ 1.0. The steel pipe has a microstructure composed of 45% or more of an annealed martensite phase, 20 to 40% of a ferrite phase and more than 10% and 25% or less of a retained austenite phase in terms of volume ratio is formed.
Gemäß der EP 2 145970 A1 soll ein ausscheidungshärtender, martensitischer, rostfreier Stahlgussstahl mit guter Gießbarkeit und hoher Festigkeit sowie ausgezeichneter Zerspanbarkeit im angelassenen Zustand, der für Maschinen- und Konstruktionsteile geeignet ist, aus, in Masse-%,According to EP 2 145970 A1, a precipitation hardening, martensitic, stainless steel cast steel with good castability and high strength as well as excellent machinability in the tempered state, which is suitable for machine and structural parts, is made of, in mass%,
0,08 - 0,18 % C, ≤ 1,5 % Si, ≤ 2,0 % Mn, 0,005 - 0,4 % S, 13,5 - 16,5 % Cr, 3,0 - 5,5 % Ni, 0,5 - 2,8 % Cu, 1,0 - 2,0 % Nb und ≤ 0.12 % N, wobei die Mengen an C, N und Nb die Bedingung -0,2 ≤ 9 (C% + 0,86 N%) - Nb% ≤0.08 - 0.18% C, ≤ 1.5% Si, ≤ 2.0% Mn, 0.005 - 0.4% S, 13.5 - 16.5% Cr, 3.0 - 5.5% Ni, 0.5 - 2.8% Cu, 1.0 - 2.0% Nb and ≤ 0.12% N, where the quantities of C, N and Nb meet the condition -0.2 ≤ 9 (C% + 0, 86 N%) - Nb% ≤
1,0 erfüllen, und als Rest aus Fe und unvermeidbaren Verunreinigungen bestehen, wobei die Struktur des gegossenen rostfreien Stahls Cu- Ausscheidungen mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von 0,1 - 0,4 μm aufweist, die in einer auf angelassenem Martensit basierenden Matrix dispergiert sind. 1.0, and the remainder of Fe and unavoidable impurities, the structure of the cast stainless steel having Cu precipitates with an average particle size of 0.1-0.4 μm, which are dispersed in a tempered martensite-based matrix .
In der WO 97/40204 A1 ist eine Refinerscheibe zur Behandlung von Papierzellstofffasern bekannt, die aus einer rostfreien Stahllegierung hergestellt ist, die aus, in Masse-%, 0,2 - 0,4 % C, 0,5 - 1,5 % Mn, 0,5 - 1,5 % Si, ≤ 0,05 % S, 0, 05 % P, 14 - 18 % Cr, 2 - 5 % Ni, 2 - 5 % Cu, ≤ 1 %In WO 97/40204 A1 a refiner disk for treating paper pulp fibers is known, which is made of a stainless steel alloy, which consists of, in mass%, 0.2-0.4% C, 0.5-1.5% Mn, 0.5 - 1.5% Si, ≤ 0.05% S, 0.05% P, 14 - 18% Cr, 2 - 5% Ni, 2 - 5% Cu, ≤ 1%
Mo, 1 ,5 - 2,5 % Nb und als Rest aus Fe und unvermeidbaren Verunreinigungen besteht. Niob bildet während des Schmelzprozesses bei hohen Temperaturen Karbide. Beim Abkühlen werden diese Karbide gleichmäßig im Gefüge verteilt. Mo, 1.5 - 2.5% Nb and the remainder of Fe and unavoidable impurities. Niobium forms carbides at high temperatures during the melting process. When cooling down, these carbides are evenly distributed in the structure.
Aus der EP 3 117934 A1 ist ein Edelstahlpulver bekannt, das durch Verpressen zu einem Bauteil oder Halbzeug verarbeitet wird. Die Partikel des Edelstahlpulvers bestehen aus einem Stahl, der, in Masse-%, aus C: ≤ 0.05 %, Si: ≤ 1,0 %, Mn: ≤ 1,8 %, Ni: 3,0 bis 8,5 %, Cr: 12,0 bis 20,0 %, Mo: 0,1 bis 2,5 %, Mo: 0,1 bis 2,5 %, Cu: 1,0 bis 5,0 % und/oder Ti + AI: 1,0 bis 5,0 %, Nb + Ta ≥ 5 C oder Nb ≥ 5 C, N ≤ 350 ppm; Rest Fe und Verunreinigungen besteht. Ein aus dem Stahlpulver hergestellter gesinterter Kompaktkörper soll einen Martensitgehalt von 90% oder mehr aufweisen. A stainless steel powder is known from EP 3 117934 A1, which is processed into a component or semi-finished product by pressing. The particles of the stainless steel powder consist of a steel which, in mass%, consists of C: ≤ 0.05%, Si: ≤ 1.0%, Mn: ≤ 1.8%, Ni: 3.0 to 8.5%, Cr: 12.0 to 20.0%, Mo: 0.1 to 2.5%, Mo: 0.1 to 2.5%, Cu: 1.0 to 5.0% and / or Ti + Al: 1.0 to 5.0%, Nb + Ta ≥ 5 C or Nb ≥ 5 C, N ≤ 350 ppm; Remainder Fe and Impurities. A sintered compact made from the steel powder should have a martensite content of 90% or more.
Aus der EP 2 832 881 A1 ist ein Stahl für Ölbohranwendungen bekannt, der eine ausgezeichnete Hochtemperaturkorrosionsbeständigkeit aufweist und stabil eine Festigkeit von nicht weniger als 758 MPa erreichen soll. Der Stahl besteht aus, in Masse-%, C: ≤ 0,05 %, Si: ≤ 1 ,0 %, Mn: 0,01 - 1 ,0%, P: ≤A steel for oil drilling applications is known from EP 2 832 881 A1, which has excellent high-temperature corrosion resistance and is said to stably achieve a strength of not less than 758 MPa. The steel consists of, in mass%, C: ≤ 0.05%, Si: ≤ 1.0%, Mn: 0.01 - 1.0%, P: ≤
0,05 %, S: < 0,002 %, Cr: 16 - 18 %, Mo: 1,8 - 3 %, Cu: 1 ,0 - 3,5 %, Ni: 3,0 - 5,5 %, Co: 0,01 - 1 ,0 %, AI: 0,001 - 0,1 %, O: ≤ 0,05 % und N: ≤ 0,05 %, . optional Nb ≤ 0,3 % wobei der Rest aus Fe und Verunreinigungen besteht. Dabei erfüllen die Gehalte an Cr, Ni, Mo und Cu die Bedingung Cr + 4 Ni + 3 Mo + 2 Cu ≥ 44 und Cr + 3 Ni + 4 Mo + 2 Cu / 3 ≤ 46. 0.05%, S: <0.002%, Cr: 16-18%, Mo: 1.8-3%, Cu: 1.0-3.5%, Ni: 3.0-5.5%, Co 0,01 - 1, 0%, Al: 0.001 to 0.1%, O: ≤ 0.05%, and N: ≤ 0.05%. optionally Nb ≤ 0.3% with the remainder consisting of Fe and impurities. The contents of Cr, Ni, Mo and Cu fulfill the condition Cr + 4 Ni + 3 Mo + 2 Cu ≥ 44 and Cr + 3 Ni + 4 Mo + 2 Cu / 3 ≤ 46.
Die JP 2015 147975 A offenbart ebenfalls eine Variante eines ausscheidungshärtenden rostfreien Stahls. Dieser enthält, in Masse-%, 0,02JP 2015 147975 A also discloses a variant of a precipitation hardening stainless steel. This contains, in% by mass, 0.02
≤ C < 0,070 %, 0,05 ≤ Si < 0,50 %, 0,1 ≤ Mn ≤ 1.0 %, 0.003 ≤ P ≤ 0.050 %,≤ C <0.070%, 0.05 ≤ Si <0.50%, 0.1 ≤ Mn ≤ 1.0%, 0.003 ≤ P ≤ 0.050%,
S < 0.02 %, 2.0 < Cu ≤ 4.0 %, 2.0 < Ni < 4.0 %, 13.0 ≤ Cr < 17.0 %, 0.03 ≤ Mo < 1.00 %, 0.10 ≤ Nb ≤ 0.40 %, 0. 001 ≤ AI ≤ 0.030 %, 1.0 < Co < 3.0 %,S <0.02%, 2.0 <Cu ≤ 4.0%, 2.0 <Ni <4.0%, 13.0 ≤ Cr <17.0%, 0.03 ≤ Mo <1.00%, 0.10 ≤ Nb ≤ 0.40%, 0. 001 ≤ AI ≤ 0.030%, 1.0 <Co <3.0%,
O ≤ 0.020 %, und 0.025 < N ≤ 0.070 %, wobei der Rest aus Fe und unvermeidbaren Verunreinigungen besteht und die Gehalte an C und N die Bedingung 0,060 ≤ C+N ≤ 0,100 %, die Gehalte an Cu und Ni die Bedingung Cu/Ni ≤ 1 ,20 erfüllen. O ≤ 0.020%, and 0.025 <N ≤ 0.070%, the remainder consisting of Fe and unavoidable impurities and the contents of C and N the condition 0.060 ≤ C + N ≤ 0.100%, the contents of Cu and Ni the condition Cu / Ni ≤ 1.20.
Gemäß der EP 0 649 915 A1 besteht ein hochfester martensitischer rostfreier Stahl, in Masse-%, aus 0,06 % oder weniger C, 12 bis 16 % Cr,According to EP 0 649 915 A1, a high-strength martensitic stainless steel consists, in mass%, of 0.06% or less C, 12 to 16% Cr,
≤ 1 % Si, ≤ 2 % Mn, 0,5 bis 8 % Ni, 0,1 bis 2,5 % Mo, 0,3 bis 4 % Cu,≤ 1% Si, ≤ 2% Mn, 0.5 to 8% Ni, 0.1 to 2.5% Mo, 0.3 to 4% Cu,
≤ 0,05 % N, optional 0,01 - 0,1 % Nb und als Rest aus Fe und unvermeidlichen Verunreinigungen. Dabei weist der Stahl gemäß den in dieser Veröffentlichung enthaltenen Beispiele Al-Gehalte von jeweils weniger als 0,03 Masse-% auf und besitzt ein Flächenverhältnis der Delta-Ferrit- Phase von höchstens 10 % sowie feine Kupferausscheidungen, die in einer Matrix dispergiert sind. ≤ 0.05% N, optionally 0.01 - 0.1% Nb and the remainder of Fe and unavoidable impurities. According to the examples contained in this publication, the steel has Al contents of less than 0.03 mass% in each case and has an area ratio of the delta ferrite Phase of at most 10% as well as fine copper precipitates that are dispersed in a matrix.
Aus der EP 2 341 161 A1 ist ein hochfestes Rohr aus rostfreiem Stahl bekannt, der, in Masse-%, aus C: ≤ 0,05 %, Si: ≤ 1 ,0 %, P: ≤ 0,05 %, S:From EP 2 341 161 A1 a high-strength pipe made of stainless steel is known which, in mass%, consists of C: ≤ 0.05%, Si: ≤ 1.0%, P: ≤ 0.05%, S:
< 0,002 %, Cr: >16 - 18 %, Mo: >2 - 3 %, Cu: 1 - 3,5 %, Ni: 3 - < 5 %, AI: 0,001 - 0,1 % und O: ≤ 0,01 %, Mn: ≤ 1 % N: ≤ 0,05 % optional Nb: ≤ 0,3 % und als Rest aus Fe und unvermeidbaren Verunreinigungen besteht, wobei die Gehalte an Mn und N die Bedingung Mn × (N - 0,0045) ≤ 0,001 erfüllen und wobei das Gefüge des Rohrs hauptsächlich aus einer martensitischen Phase sowie 10 bis 40 Vol.-% des Gefüges aus ferritischer Phase und bis zu 10 Vol.-% des Gefüges aus Restaustenit besteht. <0.002%, Cr:> 16 - 18%, Mo:> 2 - 3%, Cu: 1 - 3.5%, Ni: 3 - <5%, AI: 0.001 - 0.1% and O: ≤ 0 , 01%, Mn: ≤ 1% N: ≤ 0.05% optionally Nb: ≤ 0.3% and the remainder consists of Fe and unavoidable impurities, whereby the Mn and N contents meet the condition Mn × (N - 0, 0045) ≤ 0.001 and the structure of the tube mainly consists of a martensitic phase and 10 to 40% by volume of the structure of ferritic phase and up to 10% of the structure of retained austenite.
In der CN 107 385 144 A ist ein Verfahren zur Erzeugung eines Edelstahls beschrieben, der zur Gattung der unter der Bezeichnung 17-4PH bekannten Stähle gehört. Typische Vertreter dieser Gattung sind die Stähle, die in der StahlEisen Liste die Werkstoffnummern 1.4548 und 1.4542 erhalten haben. CN 107 385 144 A describes a process for producing a high-grade steel which belongs to the class of steels known under the designation 17-4PH. Typical representatives of this type are the steels that have been given the material numbers 1.4548 and 1.4542 in the StahlEisen list.
Aus der EP 2 918697 A1 ist ein Stahl, für nahtlose Rohre für Ölbohranwendungen bekannt, der, in Masse-%, C: 0,05 % oder weniger, Si:From EP 2 918697 A1 a steel for seamless pipes for oil drilling applications is known which, in mass%, C: 0.05% or less, Si:
≤ 0,5 %, Mn: 0,15 - 1 ,0 %, P: ≤ 0,030 %, S: ≤ 0,005 %, Cr: 15,5 - 17,5%, Ni: 3,0 - 6,0%, Mo: 1,5 - 5,0%, Cu: ≤ 4,0 %, W: 0,1 - 2,5 % und N: ≤ 0,15 % so enthält, dass die Bedingung 5,9 x (7,82 + 27C - 0,91Si + 0,21 Mn - 0,9Cr + Ni - 1 ,1Mo + 0,2Cu + 11 N) ≥ 13,0 erfüllt ist. Optional zusätzlich können in dem Stahl unter anderem Gehalte an 0,02 - 0,5 % Nb und/oder 0,02 - 0,16 % Ti sowie bis zu 0,1 % AI vorhanden sein. ≤ 0.5%, Mn: 0.15 - 1.0%, P: ≤ 0.030%, S: ≤ 0.005%, Cr: 15.5 - 17.5%, Ni: 3.0 - 6.0% , Mo: 1.5 - 5.0%, Cu: ≤ 4.0%, W: 0.1 - 2.5% and N: ≤ 0.15% so that the condition contains 5.9 x (7 , 82 + 27C - 0.91Si + 0.21 Mn - 0.9Cr + Ni - 1.1Mo + 0.2Cu + 11 N) ≥ 13.0 is fulfilled. Optionally in addition, contents of 0.02-0.5% Nb and / or 0.02-0.16% Ti and up to 0.1% Al can be present in the steel.
Aus der US 2012/031530 A1 ist ein rostfreier Stahl bekannt, der aus C: ≤ 0,05%, Si: ≤ 0,5%, Mn: 0,01 - 0,5%, P: ≤ 0,04%, S: ≤ 0,01%, Cr: From US 2012/031530 A1 a stainless steel is known which is composed of C: ≤ 0.05%, Si: ≤ 0.5%, Mn: 0.01-0.5%, P: ≤ 0.04%, S: ≤ 0.01%, Cr:
>16,0 - 18,0%, Ni: > 4,0 und ≤ 5,6 %, Mo: 1 ,6 - 4,0 %, Cu: 1 ,5 - 3,0 %, AI: 0,001 - 0,10 % und N: ≤ 0,050 %, optional ≤ 0,25 % Nb, Rest Fe und Verunreinigungen besteht. Die Gehalte an Cr, Cu, Ni und Mo erfüllen dabei die Bedingungen Cr + Cu + Ni + Mo≥25.5 sowie -8 ≤ 30(C+N) + 0,5Mn +> 16.0-18.0%, Ni:> 4.0 and ≤ 5.6%, Mo: 1.6-4.0%, Cu: 1.5-3.0%, Al: 0.001-0 , 10% and N: ≤ 0.050%, optionally ≤ 0.25% Nb, remainder Fe and Impurities. The contents of Cr, Cu, Ni and Mo meet the conditions Cr + Cu + Ni + Mo≥25.5 and -8 ≤ 30 (C + N) + 0.5Mn +
Ni + Cu/2 + 8,2-1,1(Cr+Mo) ≤ -4. Gleichzeitig enthält das Gefüge des Stahls eine martensitische Phase und eine ferritische Phase mit einem Volumenverhältnis von 10 bis 40 %, während das Verteilungsverhältnis der ferritischen Phase höher als 85 % ist. Ni + Cu / 2 + 8.2-1.1 (Cr + Mo) ≤ -4. At the same time, the structure of the steel contains a martensitic phase and a ferritic phase with a volume ratio of 10 to 40%, while the distribution ratio of the ferritic phase is higher than 85%.
Die EP 1 992709 A1 offenbart ein Metallpulver zur Verwendung in einem additiven Herstellungsverfahren zur Erzeugung dreidimensionalerGegenstände, wobei das Pulver mittels eines Lasers oder Elektronenstrahls oder einer anderen Wärmequelle verfestigt wird. Die Partikel des Pulvers enthalten dabei, in Masse-%, ≤ 0,07 % C, 14,00 - 15,50 % Cr, 3,5 - 5,0 %EP 1 992709 A1 discloses a metal powder for use in an additive manufacturing process for producing three-dimensional objects, the powder being solidified by means of a laser or electron beam or another heat source. The particles of the powder contain, in% by mass, ≤ 0.07% C, 14.00 - 15.50% Cr, 3.5 - 5.0%
Ni und 3,0 - 4,5 % Cu, Rest Fe, und weisen eine mittlere Teilchengröße d50 von 20 μm bis 100 μm auf. Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung besteht der dieser Maßgabe genügende Stahl aus 0,02 (max. 0,04) % C, 0,01 (max. 0,02) % P, 0,4 (max. 0,6 %) Si, 4,2 ± 0,2 % Ni, 3,6 ± 0,2 % Cu, 0,1 (max. 0,2) % Mn, 0,01 % S, 14,3 ± 0,2 % Cr, 0 - 0,2 % Mo, 0,3 ± 0,02 % Nb, 0,04 (max. 0,08 %) N, Rest Fe. Ni and 3.0 - 4.5% Cu, remainder Fe, and have an average particle size d50 of 20 μm to 100 μm. According to a preferred embodiment, the steel that meets this requirement consists of 0.02 (max. 0.04)% C, 0.01 (max. 0.02)% P, 0.4 (max. 0.6%) Si, 4.2 ± 0.2% Ni, 3.6 ± 0.2% Cu, 0.1 (max. 0.2)% Mn, 0.01% S, 14.3 ± 0.2% Cr, 0 - 0.2% Mo, 0.3 ± 0.02% Nb, 0.04 (max.0.08%) N, remainder Fe.
Schließlich ist aus der DE 10 2016202 885 A1 ein hohe S-Gehalte aufweisendes Stahlpulver für ein additives Fertigungsverfahren bekannt, dessen Partikel aus, in Masse-%, C: < 0.10 %, Si: 2.0 - 9.0 %, Mn: 0.05 - 6.0 %, Cu: 0.5 - 4.0 %, Ni: 1.0 - 24.0 %, Cr: 6.0 - 28.0 %, Mo: 0.2 - 4.0 %,Finally, DE 10 2016 202 885 A1 discloses a steel powder with high S content for an additive manufacturing process, the particles of which consist of, in mass%, C: <0.10%, Si: 2.0 - 9.0%, Mn: 0.05 - 6.0% , Cu: 0.5 - 4.0%, Ni: 1.0 - 24.0%, Cr: 6.0 - 28.0%, Mo: 0.2 - 4.0%,
Nb: 0.03 - 2.0 % und als Rest aus Fe und unvermeidbaren Verunreinigungen besteht. Nb: 0.03 - 2.0% and the remainder of Fe and unavoidable impurities.
Vor dem Hintergrund des voranstehend aufgezählten Standes der Technik hat sich die Aufgabe ergeben, einen Stahl zu nennen, welcher sich durch hohe Härte und Festigkeit bei einer guten Korrosionsbeständigkeit auszeichnet. Des Weiteren sollteein auf einem solchen Stahl basierendes Verfahren genannt werden, dass die zuverlässige Herstellung von Bauteilen mit hoher Härte, Verschleißbeständigkeit und Korrosionsbeständigkeit erlaubt. Against the background of the prior art enumerated above, the task has arisen to name a steel which is characterized by high hardness and strength with good corrosion resistance. Furthermore, a method based on such a steel should be mentioned that allows the reliable production of components with high hardness, wear resistance and corrosion resistance.
Schließlich sollte auch noch ein Stahlbauteil sowie vorteilhafte Verwendungen des Stahls angegeben werden. Finally, a steel component and advantageous uses for the steel should also be specified.
In Bezug auf den Stahl schlägt die Erfindung eine Zusammensetzung gemäß Anspruch 1 vor. In relation to the steel, the invention proposes a composition according to claim 1.
Ein die voranstehend genannte Aufgabe erfindungsgemäß lösendes Verfahren ist in Anspruch 8 angegeben. A method according to the invention that achieves the above-mentioned object is specified in claim 8.
Schließlich wird die oben in Bezug auf das Bauteil genannte Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass ein Stahlbauteil aus einem erfindungsgemäß beschaffenen Stahl und insbesondere durch Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens hergestellt ist. Vorteilhafte Verwendungen des Stahls sind in Anspruch 14 genannt. Finally, the object mentioned above in relation to the component is achieved according to the invention in that a steel component is produced from a steel made according to the invention and in particular by using the method according to the invention. Advantageous uses of the steel are mentioned in claim 14.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben und werden nachfolgend im Einzelnen erläutert. Advantageous embodiments of the invention are specified in the dependent claims and are explained in detail below.
Die Erfindung schlägt demnach einen Stahl vor, der aus, in Masse-%, The invention therefore proposes a steel that consists of, in% by mass,
C: ≤ 0,02 %, C: ≤ 0.02%,
Si: ≤ 1,0 % Si: ≤ 1.0%
Mn: ≤ 2,0 %, Mn: ≤ 2.0%,
Cr: 14,0 - 18,0 %, Cr: 14.0-18.0%,
Ni: 3,0 - 6,0 %, Ni: 3.0 - 6.0%,
Cu: 2,0 - 4,0 %, optional Co: ≤ 6,0 %, Nb: 1 ,0 - 5,0 %, optional W: 0,45 - 5,0 %, wobei die Summe der Gehalte an Nb und W mindestens 1 ,0 % und höchstens 5 % beträgt, optional Mo: 0,25 - 6,0 %, optional AI: 0,25 - 6,0 %, optional Ti: 0,25 - 6,0 %, wobei die Summe der Gehalte an AI und Ti im Fall ihrer Anwesenheit 0,25 - 6,0 % beträgt, Cu: 2.0 - 4.0%, optional Co: ≤ 6.0%, Nb: 1.0 - 5.0%, optional W: 0.45 - 5.0%, where the sum of the Nb and W contents is at least 1.0% and at most 5%, optionally Mo: 0.25-6.0%, optionally AI: 0.25-6.0%, optionally Ti: 0.25 - 6.0%, the sum of the Al and Ti contents in the case of their presence being 0.25 - 6.0%,
P: ≤ 0,035 %, P: ≤ 0.035%,
S: ≤ 0,035 %, S: ≤ 0.035%,
Rest Eisen und herstellungsbedingt unvermeidbaren Verunreinigungen besteht. The remainder consists of iron and impurities that are unavoidable due to production.
Die Legierungsvorschrift, die die Erfindung für den erfindungsgemäßen Stahl vorgesehen hat, ist so abgestimmt, dass die Möglichkeit einer effektiven Ausscheidungshärtung eröffnet wird. Der erfindungsgemäße Stahl ist dabei so zusammengesetzt, dass in Fällen, in denen besonders hohe Härten und Festigkeiten von denen aus dem erfindungsgemäß Stahl gefertigten Bauteilen gefordert werden, diese Härten und Festigkeiten durch eine Wärmebehandlung eingestellt werden können, der das Stahlbauteil nach seiner Herstellung unterzogen wird. The alloy specification that the invention has provided for the steel according to the invention is coordinated in such a way that the possibility of effective precipitation hardening is opened up. The steel according to the invention is composed in such a way that in cases in which particularly high hardnesses and strengths are required of those components made from the steel according to the invention, these hardnesses and strengths can be set by a heat treatment to which the steel component is subjected after its manufacture.
Gleichzeitig werden allerdings die Bildung von Karbiden und Nitriden und damit verbundene nachteilige Auswirkungen auf die Zähigkeit und Korrosionsbeständigkeit des Werkstoffs unterbunden. Der erfindungsgemäße Stahl ist hierbei im technischen Sinne insbesondere frei von C und/oder frei von N, in dem Sinne, dass C und/oder N lediglich als unvermeidbare Verunreinigungen im Stahl vorhanden sind und nicht hinzulegiert werden. At the same time, however, the formation of carbides and nitrides and the associated adverse effects on the toughness and corrosion resistance of the material are prevented. The steel according to the invention is here in the technical sense in particular free of C and / or free of N, in the sense that C and / or N are only present in the steel as unavoidable impurities and are not added to the alloy.
Durch die Abstimmung der Legierungskomponenten zur Ausscheidungshärtung und insbesondere mit dem spezifischen Cr-Gehalt wird zudem eine gute Korrosionsbeständigkeit auch im wärmebehandelten Zustand bereitgestellt, insbesondere da ein Abbinden des Cr-Gehalts im Wesentlichen vermieden wird. The coordination of the alloy components for precipitation hardening and in particular with the specific Cr content also provides good corrosion resistance even in the heat-treated state, especially since setting of the Cr content is essentially avoided.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Herstellung eines Stahlbauteils umfasst folglich folgende Arbeitsschritte: a) Bereitstellen eines Stahlwerkstoffs bestehend aus, in Masse-%, A method according to the invention for producing a steel component consequently comprises the following work steps: a) Providing a steel material consisting of, in mass%,
C: ≤ 0,02 % C: ≤ 0.02%
Si: ≤ 1,0 % Si: ≤ 1.0%
Mn: ≤ 2,0 %, Mn: ≤ 2.0%,
Cr: 14,0 - 18,0 %, Cr: 14.0-18.0%,
Ni: 3,0 - 6,0 %, Ni: 3.0 - 6.0%,
Cu: 2,0 - 4,0 %, optional Co: ≤ 6,0 %, Cu: 2.0 - 4.0%, optional Co: ≤ 6.0%,
Nb: 1 ,0 - 5,0 %, optional W:0,45 - 5,0 %, wobei die Summe der Gehalte an Nb und W mindestens 1 ,0 % und höchstens 5 % beträgt, optional Mo: 0,25 - 6,0 %, optional AI: 0,25 - 6,0 %, optional Ti: 0,25 - 6,0 %, wobei die Summe der Gehalte an AI und Ti im Fall ihrer Anwesenheit 0,25 - 6,0 % beträgt, Nb: 1.0 - 5.0%, optional W: 0.45 - 5.0%, whereby the sum of the Nb and W contents is at least 1.0% and at most 5%, optional Mo: 0.25 - 6.0%, optional AI: 0.25-6.0%, optional Ti: 0.25-6.0%, the sum of the contents of AI and Ti in the case of their presence being 0.25-6.0% amounts to
P: ≤ 0,035 %, P: ≤ 0.035%,
S: ≤ 0,035 %, S: ≤ 0.035%,
Rest Eisen und herstellungsbedingt unvermeidbare Verunreinigungen; b) Urformen des im Arbeitsschritt a) bereitgestellten Stahlwerkstoffs zu einem Stahlbauteil; c) optionales Lösungsglühen des im Arbeitsschritt b) erzeugten Stahlbauteils; und d) Wärmebehandeln des Stahlbauteils zur Bildung von festigkeitssteigernden Ausscheidungen im Gefüge des Stahlbauteils. Remainder iron and unavoidable impurities due to the manufacturing process; b) original shaping of the steel material provided in step a) into a steel component; c) optional solution annealing of the steel component produced in step b); and d) heat treatment of the steel component to form strength-increasing precipitates in the structure of the steel component.
Wenn im vorliegenden Text Angaben zu Legierungsgehalten von Stählen und Stahlwerkstoffen gemacht werden, beziehen sich diese jeweils auf die Masse (Angaben in Masse-%), sofern nicht anders ausdrücklich angegeben. * If information on the alloy content of steels and steel materials is given in this text, these refer to the mass (information in% by mass), unless expressly stated otherwise. *
Den einzelnen Legierungselementen des erfindungsgemäßen Stahls kommen dabei folgende Bedeutungen zu: The individual alloy elements of the steel according to the invention have the following meanings:
Kohlenstoffe" wird im erfindungsgemäßen Stahl insbesondere nicht gezielt zugegeben, kann aber als Verunreinigung in Gehalten von bis zu 0,02 Masse-% vorhanden sein. Kohlenstoff wird in der Regel über andere Legierungselemente unvermeidbar in den metallurgischen Prozess als Verunreinigung eingebracht. Dabei ist der C-Gehalt erfindungsgemäß auf höchstens 0,02 Masse-% beschränkt, um eine Bildung von Cr-haltigen Karbiden als Ausscheidungen und eine hiermit verbundene Reduzierung der Korrosionsbeständigkeit zu verhindern. In particular, carbon "is not added in a targeted manner in the steel according to the invention, but can be present as an impurity in contents of up to 0.02% by mass. As a rule, carbon is inevitably introduced into the metallurgical process as an impurity via other alloying elements Content limited according to the invention to a maximum of 0.02 mass% in order to prevent the formation of Cr-containing carbides as precipitates and an associated reduction in corrosion resistance.
Silizium "Si" kann im erfindungsgemäßen Stahl bei der Aufschmelzung von Ausgangsmaterialien zur Desoxidation dienen und kann hierzu in den im Stand der Technik üblichen Gehalten vorgesehen sein. Zudem kann durch die Anwesenheit von Silizium eine Senkung der Schmelztemperatur und eine Reduzierung der Viskosität der Schmelze erreicht werden. Hieraus erfolgt eine vereinfachte Herstellung von Bauteilen aus dem Stahl. Eine zu diesem Zweck gezielte Zugabe auf einen Gehalt von mindestens 0,3 Masse-% Si kann daher vorteilhaft sein. Mit steigendem Si-Gehalt wird jedoch Ferrit im Gefüge stabilisiert, weshalb der Si- Gehalt auf höchstens 1,0 Masse-%, insbesondere weniger als 1,0 Masse-% oder höchstens 0,8 Masse-%, beschränkt ist. Mangan "Mn" ist im erfindungsgemäßen Stahl mit einem Gehalt von maximal 2,0 Masse-%, insbesondere weniger als 2,0 Masse-%, vorgesehen. So werden durch die Anwesenheit ausreichender Gehalte an Mn ähnlich wie durch die Anwesenheit von Si der Schmelzpunkt des Stahls herabgesetzt und die Viskosität der Metallschmelze gesenkt, so dass auch die gezielte Zugabe von Mn zur Vereinfachung der Herstellung von Bauteilen aus dem Stahl beitragen kann. Zudem bindet Mn Schwefel durch Bildung von MnS ab. Gleichzeitig trägt der gelöste Anteil an Mn zur Stabilisierung von Austenit bei, wodurch der Anteil an δ- Ferrit am Gefüge reduziert werden kann. Um diese vorteilhaften Effekte der Anwesenheit von Mn nutzen zu können, kann ein Mn-Gehalt von mindestens 0,1 Masse-%, insbesondere mindestens 0,3 Masse-% oder mindestens 0,5 Masse-%, vorgesehen werden. Der Mn-Gehalt ist jedoch auf maximal 2,0 Masse-% begrenzt, um eine unerwünschte Stabilisierung von Restaustenit zu verhindern. Negative Einflüsse der Anwesenheit von Mn lassen sich weiter dadurch verringern, dass der Mn-Gehalt auf weniger als 2,0 Masse-%, insbesondere höchstens 1,0 Masse-% oder höchstens 0,8 Masse-%, beschränkt wird. In the steel according to the invention, silicon "Si" can be used for deoxidation during the melting of starting materials and can be provided for this purpose in the levels customary in the prior art. In addition, the presence of silicon can lower the melting temperature and reduce the viscosity of the melt. This results in a simplified production of components from the steel. A targeted addition for this purpose to a content of at least 0.3 mass% Si can therefore be advantageous. With increasing Si content, however, ferrite is stabilized in the structure, which is why the Si content is limited to a maximum of 1.0% by mass, in particular less than 1.0% by mass or at most 0.8% by mass. Manganese "Mn" is provided in the steel according to the invention with a maximum content of 2.0% by mass, in particular less than 2.0% by mass. The presence of sufficient Mn contents, similar to the presence of Si, lowers the melting point of the steel and lowers the viscosity of the metal melt, so that the targeted addition of Mn can also contribute to simplifying the manufacture of components from the steel. In addition, Mn binds sulfur by forming MnS. At the same time, the dissolved fraction of Mn helps stabilize austenite, which means that the fraction of δ-ferrite in the structure can be reduced. In order to be able to use these advantageous effects of the presence of Mn, an Mn content of at least 0.1% by mass, in particular at least 0.3% by mass or at least 0.5% by mass, can be provided. However, the Mn content is limited to a maximum of 2.0 mass% in order to prevent undesired stabilization of retained austenite. Negative influences of the presence of Mn can be further reduced by limiting the Mn content to less than 2.0 mass%, in particular at most 1.0 mass% or at most 0.8 mass%.
Chrom "Cr" wird im erfindungsgemäßen Stahl benötigt, um eine Korrosionsbeständigkeit für aus dem Stahl hergestellte Bauteile bereitzustellen. Hierbei ist ein Cr-Gehalt von mindestens 14,0 Masse-% vorgesehen, um eine für die jeweilige Anwendung geforderte hohe Korrosionsbeständigkeit zu erzielen. Damit diese Wirkung sicher erreicht wird, kann der Cr-Gehalt auf mindestens 14,5 Masse-%, insbesondere mindestens 15,0 Masse-%, angehoben werden. Zu hohe Gehalte an Cr stabilisieren jedoch auch das ferritische Gefüge und erhöhen damit den Anteil an verbleibendem δ-Ferrit in der Stahlmatrix, so dass Cr-Gehalte oberhalb von 18,0 Masse-% zu vermeiden sind. Um eine sehr hohe Korrosionsbeständigkeit bei einem gleichzeitig möglichst geringen Anteil an δ- Ferrit im Gefüge zu erhalten, kann in einer Ausgestaltung der Erfindung der Cr- Gehalt 14,50 - 18,0 Masse-%, insbesondere 15,00 - 17,50 Masse-%, betragen. Nickel "Ni" ist im erfindungsgemäßen Stahl unter anderem vorhanden, um die für die jeweils geforderte Festigkeit notwendige Aushärtbarkeit des Stahls zu gewährleisten. Weiter kann Ni die Korrosionsbeständigkeit erhöhen und eine Steigerung der Zähigkeit herbeiführen. Die Verbesserung der Aushärtbarkeit durch den Beitrag von Ni ist sowohl auf die Stabilisierung des Austenits bei einem Lösungsglühen zurückzuführen, wodurch eine diffusionslose Gitterumklappung beim Abschrecken ermöglicht wird, als auch auf die Ausbildung intermetallischer Phasen während einer Ausscheidungshärtung wie beispielsweise intermetallische Phasen vom Typ Ni3Ti und Ni3AI. Nickel stabilisiert dabei effektiv die austenitische Phase und reduziert somit die Anteile an δ-Ferrit im Gefüge eines aus dem Stahl hergestellten Bauteils. Erfindungsgemäß ist daher ein Mindestgehalt an Ni von 3,0 Masse-% vorgesehen, wobei sich Ni-Gehalte von mindestens 3,5 Masse-%, insbesondere mehr als 3,5 Masse-%, als besonders günstig erwiesen haben. Die positiven Einflüsse von Ni lassen sich bis zu einem Gehalt von 6,0 Masse-% Ni vorteilhaft nutzen, wobei sich Gehalte von bis zu 5,5 Masse-%, insbesondere weniger als 5,5 Masse-% oder bis zu 5,0 Masse-%, in der Praxis als besonders vorteilhaft erweisen. Bei Gehalten von weniger als 5,0 Masse-% Ni kann der Ferritgehalt im Gefüge weiter reduziert werden, ohne dass dadurch die Aushärtbarkeit des Stahls wesentlich vermindert wird. Chromium "Cr" is required in the steel according to the invention in order to provide corrosion resistance for components made from the steel. A Cr content of at least 14.0% by mass is provided in order to achieve the high corrosion resistance required for the respective application. So that this effect is reliably achieved, the Cr content can be increased to at least 14.5% by mass, in particular to at least 15.0% by mass. However, excessively high Cr contents also stabilize the ferritic structure and thus increase the proportion of remaining δ-ferrite in the steel matrix, so that Cr contents above 18.0% by mass should be avoided. In order to obtain a very high corrosion resistance with the lowest possible proportion of δ-ferrite in the structure, in one embodiment of the invention the Cr content can be 14.50-18.0 mass%, in particular 15.00-17.50 mass -%. Nickel "Ni" is present in the steel according to the invention, among other things, in order to ensure the hardenability of the steel which is necessary for the strength required in each case. Furthermore, Ni can increase the corrosion resistance and bring about an increase in toughness. The improvement in hardenability through the contribution of Ni is due both to the stabilization of the austenite during solution annealing, which enables diffusion-free lattice folding during quenching, and to the formation of intermetallic phases during precipitation hardening such as, for example, intermetallic phases of the Ni 3 Ti and type Ni 3 AI. Nickel effectively stabilizes the austenitic phase and thus reduces the proportion of δ-ferrite in the structure of a component made from steel. According to the invention, a minimum Ni content of 3.0% by mass is therefore provided, with Ni contents of at least 3.5% by mass, in particular more than 3.5% by mass, having proven to be particularly favorable. The positive influences of Ni can be used advantageously up to a content of 6.0 mass% Ni, with contents of up to 5.5 mass%, in particular less than 5.5 mass% or up to 5.0 % By mass, prove to be particularly advantageous in practice. If the Ni content is less than 5.0% by mass, the ferrite content in the structure can be further reduced without significantly reducing the hardenability of the steel.
Kupfer "Cu" ist im erfindungsgemäßen Stahl in Gehalten von mindestens 2,0 Masse-% als Pflichtelement vorhanden, um die Ausscheidungshärtung zu unterstützen. Kupfer kann eine Beschleunigung der Ausscheidungshärtung bewirken, insbesondere da Kupfer als Nukleus für die Ausscheidung von intermetallischen Phasen dienen kann. Weiter können Kupferphasen wie ε-Cu ausgeschieden werden, welche selbst zur Härtesteigerung beitragen. Indem ein Mindestgehalt an Cu von 2,5 Masse-% vorgesehen wird, kann der Effekt von Cu auf die Ausscheidungshärtung verstärkt werden. Gleichzeitig würden jedoch zu hohe Cu-Anteile die austenitische Phase stabilisieren und könnten den Verbleib von Restaustenit verursachen. Um dies zu vermeiden, ist der Cu-Gehalt auf maximal 4,0 Masse-% beschränkt. Nachteilige Effekte der Anwesenheit von Cu lassen sich dabei dadurch besonders sicher vermeiden, dass der Cu-Gehalt höchstens 3,5 Masse-% beträgt. Copper "Cu" is present in the steel according to the invention in a content of at least 2.0% by mass as a mandatory element in order to support precipitation hardening. Copper can accelerate precipitation hardening, especially since copper can serve as a nucleus for the precipitation of intermetallic phases. Furthermore, copper phases such as ε-Cu can be precipitated, which themselves contribute to the increase in hardness. By providing a minimum Cu content of 2.5 mass%, the effect of Cu on precipitation hardening can be enhanced. At the same time, however, too high a Cu content would stabilize the austenitic phase and could cause retained austenite to remain. To avoid this, the Cu content is limited to a maximum of 4.0% by mass. Adverse effects of the presence of Cu can thereby be avoided with particular certainty that the Cu content is at most 3.5% by mass.
Kobalt "Co" ist als optionales zusätzliches Element vorgesehen, um einerseits eine Austenitstabilisierung und eine damit verbundene Reduzierung des Gehalts an δ-Ferrit zu erhalten. Andererseits hat sich herausgestellt, dass Co auch indirekt zu der Ausscheidungshärtung beitragen kann, indem die Löslichkeit anderer Legierungselemente und insbesondere von Mo herabgesetzt werden kann, womit eine Bildung intermetallischer Phasen gefördert wird. Zur Unterstützung der Ausscheidungshärtung sind insbesondere mindestens 1 ,5 Masse-% Co im erfindungsgemäßen Stahl vorgesehen, wobei dieser Mindestgehalt insbesondere mit einem Hinzulegieren von Mo kombiniert wird. Überschreitet der Co-Gehalt 6 Masse-%, wird keine weitere wirtschaftlich sinnvolle Steigerung der positiven Einflüsse von Co erzielt. Insbesondere wird der Co-Gehalt hierzu auf weniger als 5,0 Masse-% beschränkt. Cobalt "Co" is provided as an optional additional element in order, on the one hand, to obtain austenite stabilization and an associated reduction in the δ-ferrite content. On the other hand, it has been found that Co can also contribute indirectly to the precipitation hardening in that the solubility of other alloying elements and in particular of Mo can be reduced, which promotes the formation of intermetallic phases. To support precipitation hardening, in particular at least 1.5% by mass of Co are provided in the steel according to the invention, this minimum content being combined in particular with the addition of Mo as an alloy. If the Co content exceeds 6% by mass, no further economically sensible increase in the positive effects of Co is achieved. In particular, the Co content is limited to less than 5.0 mass% for this purpose.
Im erfindungsgemäßen Stahl sind zudem Elemente aus der Gruppe "Nb, W, Mo,In the steel according to the invention, elements from the group "Nb, W, Mo,
AI, Ti" vorgesehen, wobei Nb von diesen Elementen als Pflichtbestandteil vorhanden ist. Die Elemente der Gruppe "Nb, W, Mo, AI, Ti“ tragen zur Ausscheidungshärtung bei. In Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Stahls ist lediglich Nb von den Elementen aus der Gruppe "Nb, W, Mo, AI, Ti" vorgesehen, d.h. nur Nb ist hinzulegiert, während die anderen Elemente der Gruppe allenfalls als unvermeidbare Verunreinigungen vorliegen. Neben Nb kann insbesondere Mo als zusätzliches Element vorgesehen sein, wobei Mo insbesondere auch in Kombination mit Co zugegeben sein kann. In weiteren Ausgestaltungen können jeweils zwei oder mehr Elemente der Gruppe "Nb, W, Mo, AI, Ti" in Kombination in der Legierung eines erfindungsgemäßen Stahls vorhanden sein. Beispiele hierfür sind Kombinationen von gezielten Zugaben von "Nb, W" sowie Kombinationen von gezielten Zugaben von "AI, Ti". Ebenso können aber auch Kombinationen von gezielten Zugaben von Mo mit mindestens einem Element der Gruppe "Nb, W" und/oder von Mo mit mindestens einem Element der Gruppe "AI, Ti" vorgesehen sein. Gleichfalls vorteilhaft kann es sein, wenn Mo mit Nb und W gleichzeitig oder Ti mit Nb und W vorhanden ist. Dabei gelten für die Gehalte der einzelnen Elemente der Gruppe "Nb, W, Mo, AI, Ti", sofern das jeweilige Element vorhanden ist, folgende Maßgaben: Al, Ti "provided, Nb of these elements being present as a mandatory component. The elements of the group" Nb, W, Mo, Al, Ti "contribute to precipitation hardening. In embodiments of the steel according to the invention, only Nb of the elements from the group "Nb, W, Mo, Al, Ti" is provided, ie only Nb is added, while the other elements of the group are present as unavoidable impurities. In addition to Nb, Mo in particular can be provided as an additional element, Mo in particular also being able to be added in combination with Co. In further refinements, two or more elements of the group “Nb, W, Mo, Al, Ti” can be present in combination in the alloy of a steel according to the invention. Examples of this are combinations of specific additions of “Nb, W” and combinations of specific additions of “Al, Ti”. However, combinations of targeted additions of Mo with at least one element from the group “Nb, W” and / or of Mo with at least one element from the group “Al, Ti” can also be provided be. It can also be advantageous if Mo is present with Nb and W at the same time or Ti is present with Nb and W. The following criteria apply to the contents of the individual elements of the group "Nb, W, Mo, Al, Ti", provided that the respective element is present:
Molybdän "Mo" kann im erfindungsgemäßen Stahl optional in Gehalten von bis zu 6,0 Masse-% vorhanden sein, um durch Ausscheidung von Mo-haltigen intermetallischen Phasen wie Fe2Mo zur Ausscheidungshärtung beizutragen. Weiter kann durch den Mo-Gehalt die Bildung anderer intermetallischer Phasen begünstigt werden. Dabei kann ein Mindestgehalt von 0,25 Masse-% vorgesehen, um die Ausscheidung von intermetallischen Phasen zu begünstigen. Besonders sicher lassen sich die positiven Einflüsse auf die Eigenschaften des erfindungsgemäßen Stahls dadurch nutzen, dass der Mo-Gehalt auf mindestens 1,0 Masse-% Mit einem Mindestgehalt an Mo von mehr als 2,0 Masse-% kann eine weitere Verbesserung der Ausscheidungshärtung bewirkt werden. Steigende Mo- Gehalte können jedoch eine Stabilisierung des Ferrits im Gefüge bewirken, so dass die Obergrenze des Mo-Gehalts von 6,0 Masse-% einzuhalten ist. Ein optimaler Nutzen des Mo lässt sich bei Mo-Gehalten von höchstens 5,0 Masse-%, insbesondere höchstens 4,0 Masse-% oder höchstens 3,5 Masse-%, erzielen, wobei sich Mo-Gehalte von bis zu 3,0 Masse-% als besonders wirkungsvoll erwiesen haben. Molybdenum “Mo” can optionally be present in the steel according to the invention in contents of up to 6.0% by mass in order to contribute to precipitation hardening through the precipitation of Mo-containing intermetallic phases such as Fe 2 Mo. The Mo content can also promote the formation of other intermetallic phases. A minimum content of 0.25% by mass can be provided in order to promote the precipitation of intermetallic phases. The positive influences on the properties of the steel according to the invention can be used particularly reliably by reducing the Mo content to at least 1.0% by mass. A minimum Mo content of more than 2.0% by mass can bring about a further improvement in precipitation hardening become. However, increasing Mo contents can stabilize the ferrite in the structure, so that the upper limit of the Mo content of 6.0 mass% must be observed. Optimal use of Mo can be achieved with Mo contents of at most 5.0 mass%, in particular at most 4.0 mass% or at most 3.5 mass%, with Mo contents of up to 3.0 Mass% have proven to be particularly effective.
Niob "Nb" ist dem erfindungsgemäßen Stahl zugegeben, um durch Abbinden von unvermeidbaren Kohlenstoffverunreinigungen das Stahlgefüge zu stabilisieren. Durch die Bildung von Niobkarbiden wird eine Ausscheidung von Chromkarbiden vermieden, welche sehr nachteilig für die Korrosionsbeständigkeit von aus dem Stahl hergestellten Bauteilen wären. Der Nb-Gehalt kann hierbei an dem Gehalt der Kohlenstoffverunreinigungen orientiert werden. So kann beispielsweise ein dem Fünffachen des C-Gehalts entsprechender Nb-Gehalt vorgesehen sein, um eine sichere Abbindung von C zu gewährleisten. Mit der Erfindung wurde darüber hinaus festgestellt, dass Nb sich auch sehr effektiv an der Ausscheidungshärtung beteiligt, so dass ein deutlich höherer Nb- Gehalt zur Verbesserung der erzielbaren Härte eingestellt werden kann, in einer Ausgestaltung ist Nb in Gehalten von mindestens 1 ,0 Masse-% vorgesehen, um die Ausscheidungshärtung zu verbessern. Masse-% Bei Nb-Gehalten von mehr als5,0 Masse-% tritt keine weitere Steigerung der positiven Einflüsse der Anwesenheit von Nb ein. Vielmehr können höhere Nb-Gehalte auch die Bildung von δ-Ferrit fördern. Um nachteilige Effekte von Nb im erfindungsgemäßen Stahl sicher zu vermeiden, kann der Nb-Gehalt auf maximal 3,0 Masse-% beschränkt sein. Niobium "Nb" is added to the steel according to the invention in order to stabilize the steel structure by binding unavoidable carbon impurities. The formation of niobium carbides prevents the precipitation of chromium carbides, which would be very detrimental to the corrosion resistance of components made from steel. The Nb content can be based on the content of carbon impurities. For example, an Nb content corresponding to five times the C content can be provided in order to ensure that C is reliably set. The invention also found that Nb also participates very effectively in precipitation hardening, so that a significantly higher Nb content can be set to improve the hardness that can be achieved; in one embodiment, Nb has contents of at least 1.0 mass- % intended to improve precipitation hardening. % By mass With Nb contents of more than 5.0% by mass, there is no further increase in the positive effects of the presence of Nb. Rather, higher Nb contents can also promote the formation of δ-ferrite. In order to reliably avoid adverse effects of Nb in the steel according to the invention, the Nb content can be limited to a maximum of 3.0% by mass.
Wolfram "W" kann im erfindungsgemäßen Stahl eine ähnliche Funktion wie Nb haben und ab Gehalten von 0,45 Masse-%, insbesondere von mindestens 1 ,0 Masse-%, zu einer deutlichen Verbesserung der Ausscheidungshärtung führen. Der W-Gehalt ist hierbei auf maximal 5,0 Masse-% und insbesondere maximal 3,0 Masse-% beschränkt, da höhere Gehalte zu keiner weiteren Härtesteigerung führen würden und gleichzeitig der Gehalt an δ-Ferrit zunehmen könnte. In the steel according to the invention, tungsten “W” can have a similar function to Nb and, from contents of 0.45% by mass, in particular at least 1.0% by mass, can lead to a significant improvement in precipitation hardening. The W content is limited to a maximum of 5.0% by mass and in particular a maximum of 3.0% by mass, since higher contents would not lead to any further increase in hardness and at the same time the δ-ferrite content could increase.
Aufgrund der ähnlichen Wirkung sind die Gehalte an den Elementen Nb und W miteinander austauschbar. Besonders effektiv lassen sich die Wirkungen der Elemente Nb und W im erfindungsgemäßen Stahl daher dann nutzen, wenn Nb und W gleichzeitig in jeweils wirksamen Gehalten Masse-%vorhanden sind. Die Summe der Gehalte an Nb und dem optional vorhandenen W beträgt demnach 1 ,0 - 5,0 Masse-%, wobei sie im Fall der Anwesenheit von W 1,45 - 5,0 Masse-% beträgt. Gleichzeitig kann der Gesamtgehalt an Nb und W insbesondere auf höchstens 3,0 Masse-% beschränkt sein, um die Wirkung von Nb und dem optional zugegebenen W besonders effektiv zu nutzen. Due to the similar effect, the contents of the elements Nb and W are interchangeable. The effects of the elements Nb and W in the steel according to the invention can therefore be used particularly effectively if Nb and W are present at the same time in effective percentages by mass. The sum of the contents of Nb and the optionally present W is accordingly 1.0-5.0% by mass, being 1.45-5.0% by mass in the case of the presence of W. At the same time, the total content of Nb and W can in particular be limited to a maximum of 3.0% by mass in order to use the effect of Nb and the optionally added W particularly effectively.
Aluminium "AI" kann im erfindungsgemäßen Stahl in Gehalten von Aluminum "AI" can be used in the steel according to the invention in contents of
0,25 - 6,0 Masse-% vorhanden sein. Ein Mindestgehalt von 0,25 Masse-% AI trägt dabei zur Ausscheidungshärtung durch die Bildung von intermetallischen Phasen insbesondere in Verbindung mit Nickel bei. Dabei können zur besonders effektiven Härtesteigerung mindestens 1,0 Masse-% Al vorgesehen sein. Zu hohe Gehalte an AI sind jedoch aufgrund der ferritstablisierenden Wirkung von AI zu vermeiden. Daher ist der Al-Gehalt auf maximal 6,0 Masse-% beschränkt. Indem der Al-Gehalt auf maximal 3,0 Masse-%, insbesondere maximal 2,0 Masse-%, beschränkt wird, lassen sich nachteilige Wirkungen der Anwesenheit von AI im erfindungsgemäßen Stahl besonders sicher unterbinden. 0.25 - 6.0% by mass must be present. A minimum content of 0.25% by mass Al contributes to the precipitation hardening through the formation of intermetallic phases especially in connection with nickel. For a particularly effective increase in hardness, at least 1.0% by mass of Al can be provided. However, too high contents of Al should be avoided due to the ferrite-stabilizing effect of Al. Therefore, the Al content is limited to a maximum of 6.0 mass%. By limiting the Al content to a maximum of 3.0% by mass, in particular a maximum of 2.0% by mass, adverse effects of the presence of Al in the steel according to the invention can be prevented particularly reliably.
Titan "Ti" hat im erfindungsgemäßen Stahl eine ähnliche Wirkung .wie Aluminium und kann zur Unterstützung der Ausscheidungshärtung durch Ausbildung intermetallischer Phasen eingesetzt werden. Hierzu kann ebenfalls ein Mindestgehalt von 0,25 Masse-% Ti, Insbesondere von 1,0 Masse-% Ti, vorgesehen sein. Zur Vermeidung einer übermäßigen Stabilisierung von Ferrit ist der Ti-Gehalt jedoch auf maximal 6,0 Masse-% beschränkt. Nachteilige Effekte der Anwesenheit von Ti im erfindungsgemäßen Stahl lassen sich dabei durch eine Reduzierung des Ti-Gehalts auf maximal 3,0 Masse-%, insbesondere maximal 2,0 Masse-%, besonders sicher vermeiden. Titanium "Ti" has a similar effect in the steel according to the invention . like aluminum and can be used to support precipitation hardening through the formation of intermetallic phases. For this purpose, a minimum content of 0.25% by mass Ti, in particular 1.0% by mass Ti, can be provided. To avoid excessive stabilization of ferrite, however, the Ti content is limited to a maximum of 6.0 mass%. Disadvantageous effects of the presence of Ti in the steel according to the invention can be avoided particularly reliably by reducing the Ti content to a maximum of 3.0% by mass, in particular a maximum of 2.0% by mass.
Wie erläutert, können Al oder Ti jeweils alleine im erfindungsgemäßen Stahl vorhanden sein. Aufgrund ihrer ähnlichen Wirkung sind Ti und AI jedoch gegeneinander austauschbar oder ergänzen einander, so dass auch eine Kombination von Gehalten an Al und Ti vorgesehen sein kann. Zwar hat es sich als grundsätzlich möglich herausgestellt, dass Al und Ti jeweils in Gehalten von0,45 - 6,0 Masse-% vorhanden sind. Jedoch erweist es sich als besonders wirtschaftlich, wenn die Summe der Gehalte an AI und Ti 0,45 - 6,0 Masse-% beträgt, wobei in diesem Fall beide Elemente jeweils in wirksamen Gehalten von beispielsweise jeweils mindestens 0,05 Masse-%, insbesondere mindestens 0,1 Masse-% oder mindestens 0,2 Masse-%, vorliegen und wobei die Summe der Gehalte an Nb und W 0,45 - 5,0 Masse-%, insbesondere 0,45 - 3,0 Masse-% oder 1,0 - 3,0 Masse-%, beträgt. Schwefel "S" und Phosphor "P" sind an sich unerwünschte Bestandteile im erfindungsgemäßen Stahl, können aber herstellungsbedingt als unvermeidbare Verunreinigungen in den Stahl gelangen, Ihre Gehalte sind in jedem Fall so zu begrenzen, dass sie keinen Einfluss auf die Eigenschaften des erfindungsgemäßen Stahls haben. Hierzu sieht die Erfindung eine Begrenzung des S-Gehalts und des P-Gehalts auf jeweils höchstens 0,035 Masse-% vor. As explained, Al or Ti can each be present alone in the steel according to the invention. Due to their similar effect, however, Ti and Al are interchangeable with one another or complement one another, so that a combination of Al and Ti contents can also be provided. It has proven possible in principle for Al and Ti to be present in contents of 0.45-6.0 mass%. However, it proves to be particularly economical if the sum of the contents of Al and Ti is 0.45-6.0 mass%, in which case both elements are each in effective contents of, for example, at least 0.05 mass%, in particular at least 0.1 mass% or at least 0.2 mass%, and where the sum of the contents of Nb and W is 0.45 - 5.0 mass%, in particular 0.45 - 3.0 mass% or 1.0-3.0 mass%. Sulfur "S" and phosphorus "P" are undesirable components in the steel according to the invention, but can get into the steel as unavoidable impurities due to the manufacturing process. Their contents must in any case be limited so that they have no influence on the properties of the steel according to the invention . For this purpose, the invention provides for the S content and the P content to be limited to a maximum of 0.035% by mass in each case.
Der nicht von den voranstehend erläuterten Legierungselementen abgedeckte Rest der Zusammensetzung eines erfindungsgemäßen Stahls wird von Eisen und den herstellungsbedingt unvermeidbaren Verunreinigungen eingenommen, zu denen auch die Gehalte an S und P zählen, ln jedem Fall sind die Gehalte an den Verunreinigungen jeweils in einem so niedrigen Bereich zu halten, dass sie im Hinblick auf die angestrebten Eigenschaften des erfindungsgemäßen Stahls und der daraus hergestellten Bauteile keinen Einfluss haben. The remainder of the composition of a steel according to the invention, which is not covered by the alloy elements explained above, is occupied by iron and the impurities unavoidable due to the production process, which also include the contents of S and P, in each case the contents of the impurities are in such a low range to keep that they have no influence with regard to the desired properties of the steel according to the invention and the components made from it.
Die Herstellung eines, erfindungsgemäßen Bauteils aus dem erfindungsgemäßen Stahl erfolgt durch ein Urformverfahren, wobei hierzu nach dem Verständnis der Erfindung Gussverfahren, Verfahren der Pulvermetallurgie, additive Fertigungsverfahren, wie 3D-Drucktechniken, oder jedes andere Verfahren gehören, bei dem ein schmelzflüssiges oder pulverförmiges Stahlmaterial in eine das jeweilige Bauteil abbildende feste Form gebracht wird. The preparation of one component of the invention from the steel of this invention is made by a molding process, wherein this includes according to the understanding of the present invention casting process, methods of powder metallurgy, additive manufacturing processes, such as 3D-printing techniques, or any other method in which a molten or powdered steel material in a solid shape depicting the respective component is brought into being.
Hierzu kann ein nach Maßgabe der Erfindung zusammengesetzter und bereitgestellter Stahl (Arbeitsschritt a) des erfindungsgemäßen Verfahrens) im Arbeitsschritt b) des erfindungsgemäßen Verfahrens beispielsweise als Stahlschmelze zu einem Stahlbauteil vergossen oder als Stahlpulver oder Draht mit Verfahren der Pulvermetallurgie oder der additiven Fertigung zu dem jeweiligen Stahlbauteil geformt werden For this purpose, a steel assembled and provided according to the invention (step a) of the method according to the invention can be cast in step b) of the method according to the invention, for example, as molten steel to form a steel component or as steel powder or wire using powder metallurgy or additive manufacturing processes to form the respective steel component be shaped
Die Herstellung eines erfindungsgemäß zusammengesetzten Stahlpulvers kann in konventioneller Weise beispielsweise durch Gasverdüsen oder jedes andere geeignete Verfahren erfolgen, wobei eine erfindungsgemäß zusammengesetzte Stahlschmelze beispielsweise durch Gas- oder Wasserverdüsen oder eine Kombination aus diesen beiden Verdüsungsverfahren zu einem Stahlpulver zerstäubt wird. Erforderlichenfalls werden aus den so erhaltenen Pulverpartikeln für die erfindungsgemäße Weiterverarbeitung durch Sieben diejenigen selektiert, die eine geeignete Korngröße besitzen. A steel powder composed according to the invention can be produced in a conventional manner, for example by gas atomization or any other method suitable methods are carried out, a steel melt composed according to the invention being atomized into a steel powder, for example by gas or water atomization or a combination of these two atomization methods. If necessary, those powder particles obtained in this way are selected for further processing according to the invention by sieving which have a suitable grain size.
Eine pulvermetallurgische Erzeugung des Stahlbauteils kann dann beispielsweise durch Sintern und/oder heißisostatisches Pressen (HIP) des Stahlpulvers erfolgen. The steel component can then be produced by powder metallurgy, for example, by sintering and / or hot isostatic pressing (HIP) of the steel powder.
Ebenso ist eine Erzeugung des Bauteils über eine additive Fertigung möglich. Unter "additiver Fertigung" sind Herstellverfahren zu verstehen, bei denen ein Werkstoff zur Erzeugung eines Bauteils hinzugefügt wird. Dabei erfolgt dieses Hinzufügen in der Regel schichtweise. "Additive Herstellverfahren", die in der Fachsprache oft auch als "generative Verfahren" oder auch allgemein als "3D- Drucken" bezeichnet werden, stehen damit im Gegensatz zu den klassischen subtraktiven Fertigungsverfahren, wie den spanenden Verfahren (z.B. Fräsen, Bohren und Drehen), bei denen Material abgetragen wird, um dem jeweils herzustellenden Bauteil seine Form zu verleihen. It is also possible to create the component using additive manufacturing. "Additive manufacturing" is understood to mean manufacturing processes in which a material is added to produce a component. This is usually done in layers. "Additive manufacturing processes", which are often referred to as "generative processes" or also generally as "3D printing", are in contrast to the classic subtractive manufacturing processes such as machining processes (e.g. milling, drilling and turning) , in which material is removed in order to give the component to be manufactured its shape.
Das additive Fertigungsprinzip ermöglicht es, geometrisch komplexe Strukturen herzustellen, die mit konventionellen Fertigungsverfahren, wie den schon genannten spanabhebenden Verfahren, Urformverfahren oder Umformverfahren nicht oder nur aufwendig realisiert werden können (s. VDI Statusreport "Additive Fertigungsverfahren", September 2014, herausgegeben vom Verein Deutscher Ingenieure e.V., Fachbereich Produktionstechnik und Fertigungsverfahren, www. vdi.de/statusadditiv). The additive manufacturing principle makes it possible to manufacture geometrically complex structures that cannot be implemented or can only be implemented at great expense using conventional manufacturing processes, such as the machining processes, primary forming processes or forming processes already mentioned (see VDI status report "Additive Manufacturing Processes", September 2014, published by Verein Deutscher Ingenieure eV, Department of Production Technology and Manufacturing Processes, www.vdi.de/statusadditiv).
Nähere Definitionen der Verfahren, die unter dem Oberbegriff "Additive Verfahren" zusammengefasst sind, finden sich beispielsweise in den.VDI- Richtlinien 3404 und 3405. Dabei kann die additive Fertigung unter Einsatz von Laserstrahlung und ein selektives Laserschmelzen und/oder Lasersintern durchgeführt werden. Ebenfalls kann das Stahlpulver unter Einwirkung von Elektronen in einem Elektronenstrahlschmelzen bzw, -sintern selektiv gefügt werden. Weitere mögliche additive Fertigungsmethoden umfassen einen 3D-Druck, wobei ein Bindemittel über einen Druckkopf auf das Pulver appliziert wird, sowie das Laserauftragsschweißen . More detailed definitions of the processes, which are summarized under the generic term "additive processes", can be found in the VDI guidelines 3404 and 3405, for example. Additive manufacturing can be carried out using laser radiation and selective laser melting and / or laser sintering. The steel powder can also be selectively joined under the action of electrons in electron beam melting or sintering. Other possible additive manufacturing methods include 3D printing, where a binding agent is applied to the powder via a print head, as well as laser deposition welding.
Eine Formgebung des Stahlbauteils kann ebenso insbesondere durch geeignete Umformverfahren (z.B, Walzen und Schmieden) und/oder materialabtragende Verfahren wie beispielsweise spanende Verfahren (z.B. Fräsen, Bohren und Drehen) vorgenommen werden. Eine Formgebung wird insbesondere zumindest teilweise vor dem Wärmebehandeln vorgenommen. The steel component can also be shaped using suitable forming processes (e.g. rolling and forging) and / or material-removing processes such as machining processes (e.g. milling, drilling and turning). Shaping is carried out, in particular, at least partially before the heat treatment.
Optional kann das Stahlbauteil ein Lösungsglühen durchlaufen(Arbeitsschritt c) des Verfahrens), bei dem das Bauteil beispielsweise auf eine Lösungsglühtemperatur von 900 - 1200 °C, insbesondere 1000 - 1100 °C oder von 1020 - 1080 °C, gebracht wird. Das Bauteil kann insbesondere über eine Lösungsglühdauer von 1 - 5 h bei diesen Temperaturen gehalten werden, wobei der Stahlwerkstoff typischerweise mit Aufwärmraten von 1 - 20 K/min auf die Jeweilige Lösungsglühtemperatur erwärmt wird. Nach dem Lösungsglühen wird das Stahlbauteil mit hierzu bekannten Abschreckmitteln, wie Wasser, Öl, Polymeren, Emulsion oder inertes Gas, abgeschreckt, wobei Abkühlraten von 1 - 200 K/min, insbesondere von mindestens 5 K/min oder mindestens 20 K/min, zur Anwendung kommen können. So haben sich für das Abschrecken Abkühlraten von 30 - 200 K/min als besonders vorteilhaft herausgestellt. Neben einer Verbesserung der Korrosionsbeständigkeit durch das Lösungsglühen kann das Gefüge des Stahls im Bauteil mit einer Überführung in die austenitische Phase und einer diffusionslosen Gitterumklappung beim Abschrecken eingestellt werden. Durch eine Tiefkühlung in flüssigem Stickstoff kann der im Gefüge des lösungsgelühten Stahlbauteils noch vorhandene, unerwünschte Restaustenitanteil zusätzlich reduziert werden. Durch das weitere Wärmebehandeln des Stahlbauteils {Arbeitsschritt d) des Verfahrens) werden festigkeitssteigernde Ausscheidungen im Gefüge des Stahlbauteils gebildet, so dass eine Aushärtungswärmebehandlung vorgenommen und eine Härtesteigerung des Stahlbauteils erzielt wird. Dies ist insbesondere, wie voranstehend erläutert, durch die Abstimmung der Legierungsbestandteile des erfindungsgemäßen Stahls möglich. Optionally, the steel component can undergo a solution heat treatment (step c) of the method), in which the component is brought to a solution heat treatment temperature of 900-1200 ° C, in particular 1000-1100 ° C or 1020-1080 ° C, for example. In particular, the component can be kept at these temperatures for a solution annealing period of 1-5 hours, the steel material typically being heated to the respective solution annealing temperature at heating rates of 1-20 K / min. After the solution heat treatment, the steel component is quenched with known quenching agents, such as water, oil, polymers, emulsion or inert gas, with cooling rates of 1 - 200 K / min, in particular of at least 5 K / min or at least 20 K / min Can apply. Cooling rates of 30-200 K / min have proven to be particularly advantageous for quenching. In addition to improving the corrosion resistance through the solution heat treatment, the structure of the steel in the component can be adjusted with a transition to the austenitic phase and a diffusion-free lattice flap during quenching. By deep-cooling in liquid nitrogen, the unwanted residual austenite content still present in the structure of the solution-annealed steel component can be additionally reduced. The further heat treatment of the steel component (step d) of the method) forms strength-increasing precipitates in the structure of the steel component, so that a hardening heat treatment is carried out and the hardness of the steel component is increased. This is possible in particular, as explained above, by coordinating the alloy components of the steel according to the invention.
Das Wärmebehandeln (Arbeitsschritt d) des Verfahrens) wird insbesondere als Warmauslagerung durchgeführt, bei der beispielsweise das Stahlbauteil über eine Dauer von 0,5 - 80 Stunden, insbesondere von 2 - 10 h, bei einer Temperatur von 400 - 700 °C, insbesondere 450 - 550 °C, gehalten wird. Aufwärm raten und/oder Abkühlraten von 1 -20 K/min, insbesondere von 5 - 15 K/min können beispielsweise im Zusammenhang mit der Auslagerung verwendet werden. The heat treatment (step d) of the method) is carried out in particular as artificial aging, in which, for example, the steel component over a period of 0.5-80 hours, in particular 2-10 hours, at a temperature of 400-700 ° C, in particular 450 - 550 ° C. Heating rates and / or cooling rates of 1-20 K / min, in particular 5-15 K / min, can be used, for example, in connection with the aging process.
Durch die Wärmebehandlung (Arbeitsschritt d) des erfindungsgemäßen Verfahrens) kann eine Steigerung ΔHRC der Härte um mindestens 5 HRC, insbesondere mindestens 10 HRC oder mindestens 13 HRC, erreicht werden, wobei in der Praxis sogar Steigerungen um mindestens 16 HRC erzielt werden. D.h. durch die erfindungsgemäß durchgeführte Wärmebehandlung lässt sich ein Bauteil erhalten, dessen Härte nach der Wärmebehandlung um den Betrag ΔHRC höher ist als vor der Wärmebehandlung. Mit ΔHRC ist also die Differenz der Härte des Stahlbauteils nach der Wärmebehandlung und der Härte des Stahlbauteils vor der Wärmebehandlung, jeweils angegeben in "HRC", bezeichnet (Härte HRC bestimmt gemäß aktuell gültiger DIN EN ISO 6508). Die Wärmebehandlung umfasst dabei typischerweise ein Lösungsglühen mit anschließendem Auslagern. The heat treatment (step d) of the method according to the invention can increase the hardness ΔHRC by at least 5 HRC, in particular at least 10 HRC or at least 13 HRC, with increases of at least 16 HRC even being achieved in practice. That is, the heat treatment carried out according to the invention makes it possible to obtain a component whose hardness after the heat treatment is higher by the amount ΔHRC than before the heat treatment. ΔHRC is the difference between the hardness of the steel component after the heat treatment and the hardness of the steel component before the heat treatment, each specified in "HRC" (HRC hardness determined in accordance with the currently applicable DIN EN ISO 6508). The heat treatment typically includes a solution heat treatment with subsequent aging.
Beispielsweise wird das Wärmebehandeln bei erhöhten Temperaturen solange vorgenommen, bis die angegebene Härtesteigerung erreicht wird. Die entsprechenden Härtesteigerungen können hierbei deutlich über denen liegen, die bei aus den Standardwerkstoffen mit der Werkstoffnummer 1.4542 zu erzielenden Härtesteigerungen liegen, was insbesondere auf die erfindungsgemäße Zusammensetzung des Stahls zurückzuführen ist. Gleichzeitig weisen aus dem erfindungsgemäßen Stahl hergestellte Bauteile aufgrund der Abstimmung der Legierungsbestandteile eine gute Korrosionsbeständigkeit auf. For example, the heat treatment is carried out at elevated temperatures until the specified increase in hardness is achieved. The corresponding increases in hardness can be significantly higher than those obtained from standard materials with material number 1.4542 The hardness increases achieved are, in particular, due to the composition of the steel according to the invention. At the same time, components made from the steel according to the invention have good corrosion resistance due to the coordination of the alloy components.
Wie voranstehend erläutert, kann durch die Einstellung der Legierung des erfindungsgemäßen Stahls das Gefüge des erfindungsgemäß erzeugten Bauteils bestimmt werden. Das Gefüge ist hierbei überwiegend martensitisch. Insbesondere gelingt es, den Anteil von δ-Ferrit im Gefüge des erfindungsgemäßen Stahls auf bis zu 20 Vol.-%, insbesondere bis zu 10 Vol.-% oder bis zu 5 Vol.-%, zu begrenzen, wobei sich eine Grenze von weniger als 20 Vol.-%, insbesondere weniger als 15 Vol.-% oder weniger als 10 Vol-%, als besonders praxisgerecht herausgestellt haben. As explained above, the structure of the component produced according to the invention can be determined by setting the alloy of the steel according to the invention. The structure here is predominantly martensitic. In particular, it is possible to limit the proportion of δ-ferrite in the structure of the steel according to the invention to up to 20% by volume, in particular up to 10% by volume or up to 5% by volume, with a limit of less than 20% by volume, in particular less than 15% by volume or less than 10% by volume, have been shown to be particularly practical.
Der Gefügeanteil an (Rest-)Austenit im erzeugten Stahlbauteil wird vorzugsweise auf weniger als 20 Vol.-% reduziert, um ein möglichst vollständiges martensitisches Gefüge zu erhalten. The structural fraction of (residual) austenite in the steel component produced is preferably reduced to less than 20% by volume in order to obtain a martensitic structure that is as complete as possible.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. The invention is explained in more detail below on the basis of exemplary embodiments.
Es sind neun Schmelzen S1 - S4 erschmolzen worden, deren Zusammensetzung in Tabelle 1 angegeben ist. Hierbei entspricht die Zusammensetzung der Schmelze S1 der Nominalzusammensetzung des Standardwerkstoffs 1.4542 (17-4 PH) und dient als Vergleichsbeispiel. Nine melts S1 - S4 were melted, the composition of which is given in Table 1. The composition of the melt S1 corresponds to the nominal composition of the standard material 1.4542 (17-4 PH) and serves as a comparative example.
Aus den Schmelzen S1 - S4 wurden gießtechnisch Proben erzeugt. Alle Proben wurden zunächst mit einer Aufheizrate von 10 K/min auf eine Temperatur von 1050 °C gebracht und auf dieser Temperatur für 2 h im Vakuum lösungsgeglüht. Zum Abschluss des Lösungsglühens wurden die Proben mit Stickstoffgas unter einem Druck von 3,5 bar abgeschreckt, wobei die Abkühlraten in einem Bereich von 30 - 50 K/min lagen. Samples were produced from the melts S1-S4 by casting. All samples were first brought to a temperature of 1050 ° C. at a heating rate of 10 K / min and solution annealed at this temperature for 2 h in a vacuum. At the end of the solution heat treatment the Samples were quenched with nitrogen gas at a pressure of 3.5 bar, the cooling rates being in a range of 30 - 50 K / min.
Im Anschluss an das Lösungsglühen wurden die Proben mit einer Aufheizrate von 10 K/min auf 480 °C gebracht und für 5 h bei dieser Temperatur zur Bildung von festigkeitssteigernden Ausscheidungen im Gefüge des Stahls ausgelagert. Nach der Haltezeit wurden die Proben mit einer Abkühlrate von 10 K/min abgekühlt. After the solution heat treatment, the samples were brought to 480 ° C at a heating rate of 10 K / min and aged at this temperature for 5 h to form strength-increasing precipitates in the structure of the steel. After the holding time, the samples were cooled at a cooling rate of 10 K / min.
Nach dem Lösungsglühen (bzw. vor dem Auslagern) und nach dem Auslagern wurden jeweils die Härte in HRC nach der aktuell gültigen Norm DIN EN ISO 6508-1 bestimmt. Der Mittelwert aus jeweils fünf Einzelmessungen ist ebenfalls in der Tab. 1 wiedergegeben. After the solution heat treatment (or before the aging process) and after the aging process, the hardness in HRC was determined in accordance with the currently applicable standard DIN EN ISO 6508-1. The mean value from each of five individual measurements is also shown in Table 1.
Wie den Ergebnissen der Härtemessungen zu entnehmen ist, erlauben die Proben aus dem erfindungsgemäßen Stahl entsprechend der Schmelzen S2 bis S4 eine sehr große Härtesteigerung durch eine Wärmebehandlung insbesondere aufgrund der Zusammensetzung der Legierung mit den spezifischen Gehalten der Elemente aus der Gruppe "Nb, W, Mo, AI, Ti". As can be seen from the results of the hardness measurements, the samples made of the steel according to the invention, corresponding to the melts S2 to S4, allow a very large increase in hardness through a heat treatment, in particular due to the composition of the alloy with the specific contents of the elements from the group "Nb, W, Mo , AI, Ti ".
Die erfindungsgemäßen Proben zeigen hierbei deutliche Härtesteigerungen insbesondere aufgrund des zusätzlichen Gehalts an Mo, welcher zur Bildung von intermetallischen Phasen beiträgt. The samples according to the invention show significant increases in hardness, in particular due to the additional content of Mo, which contributes to the formation of intermetallic phases.
Die Proben S2, S3 und S4 zeigen zudem, dass eine gezielte Erhöhung des Nb-Gehalts zur Härtesteigerung beiträgt. So ist bei jeder der Proben S2, S3 und S4 eine Härtesteigerung von ΔHRC ≥ 16 HRC eingetreten. Eine Endhärte von mindestens 40 HRC wird für alle erfindungsgemäßen Proben erreicht. Die Proben aus dem erfindungsgemäßen Stahl S2, S3 und S4 weisen zudem eine hohe Korrosionsbeständigkeit auf und sind daher vorteilhaft zur Verwendung in der Medizintechnik oder in der Luft- und Raumfahrt. Samples S2, S3 and S4 also show that a targeted increase in the Nb content contributes to the increase in hardness. In each of the samples S2, S3 and S4 an increase in hardness of ΔHRC 16 HRC occurred. A final hardness of at least 40 HRC is achieved for all samples according to the invention. The samples made from the steel S2, S3 and S4 according to the invention also have high corrosion resistance and are therefore advantageous for use in medical technology or in aerospace.
Dabei ist der erfindungsgemäße Stahl insbesondere auch für eine pulvermetallurgische Verarbeitung geeignet, insbesondere mittels additiver Fertigung. The steel according to the invention is also particularly suitable for powder-metallurgical processing, in particular by means of additive manufacturing.
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Legierungsangaben in Masse-%, Rest Eisen und unvermeidbare Verunreinigungen; Angaben zur Härte und zur Härtesteigerung in HRCAlloy information in% by mass, remainder iron and unavoidable impurities; Information on hardness and hardness increase in HRC
Tabelle 1 Table 1

Claims

PATENTANSPRÜCHE PATENT CLAIMS
1. Stahl bestehend aus, in Masse-%, 1. Steel consisting of, in mass%,
C: ≤ 0,02 %, C: ≤ 0.02%,
Si: ≤ 1,0% Si: ≤ 1.0%
Mn: ≤ 2,0 %, Mn: ≤ 2.0%,
Cr: 14,0 - 18,0%, Cr: 14.0-18.0%,
Ni: 3,0 - 6,0 %, Ni: 3.0 - 6.0%,
Cu: 2,0 - 4,0 %, optional Co: ≤ 6,0 %, Nb: 1,0 - 5,0 %, optional W: 0,45 - 5,0 %, wobei die Summe der Gehalte an Nb und W mindestens 1,0 % und höchstens 5 % beträgt, optional Mo: 0,25 - 6,0 %, optional AI: 0,25 - 6,0 %, optional Ti: 0,25 - 6,0 %, wobei die Summe der Gehalte an AI und Ti im Fall ihrer Anwesenheit 0,25 - 6,0 % beträgt, Cu: 2.0-4.0%, optional Co: ≤ 6.0%, Nb: 1.0-5.0%, optional W: 0.45-5.0%, whereby the sum of the Nb and W is at least 1.0% and at most 5%, optionally Mo: 0.25-6.0%, optionally AI: 0.25-6.0%, optionally Ti: 0.25-6.0%, where the sum of the Al and Ti contents in the case of their presence is 0.25 - 6.0%,
P: ≤ 0,035 %, P: ≤ 0.035%,
S: ≤ 0,035 %, und als Rest aus Eisen und herstellungsbedingt unvermeidbaren Verunreinigungen. S: ≤ 0.035%, and the remainder of iron and impurities that are unavoidable due to production.
2. Stahl nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Cr-Gehalt 14,5 - 17,5 Masse-% beträgt. 2. Steel according to claim 1, characterized in that the Cr content is 14.5-17.5% by mass.
3. Stahl nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ni-Gehalt 3,5 - 5,5 Masse-% beträgt. 3. Steel according to one of the preceding claims, characterized in that the Ni content is 3.5-5.5 mass%.
4. Stahl nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Cu-Gehalt 2,5 - 4 Masse-% beträgt. 4. Steel according to one of the preceding claims, characterized in that the Cu content is 2.5-4% by mass.
5. Stahl nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Gehalt an Nb und/oder W einzeln oder in Summe 1,0 - 3,0 Masse-% beträgt. 5. Steel according to one of the preceding claims, characterized in that the content of Nb and / or W individually or in total is 1.0-3.0% by mass.
6. Stahl nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Gehalt an AI und/oder Ti einzeln oder in Summe 0,25-2,0 Masse-% beträgt. 6. Steel according to one of the preceding claims, characterized in that the Al and / or Ti content, individually or in total, is 0.25-2.0% by mass.
7. Stahl nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Co-Gehalt 1 ,0 - 5,5 Masse-% beträgt. 7. Steel according to one of the preceding claims, characterized in that the Co content is 1.0-5.5 mass%.
8. Verfahren zur Herstellung eines Stahlbauteils, das Verfahren umfassend folgende Arbeitsschritte: a) Bereitstellen eines Stahlwerkstoffs bestehend aus, in Masse-%, 8. A method for producing a steel component, the method comprising the following work steps: a) Providing a steel material consisting of, in% by mass,
C: ≤ 0,02 %, C: ≤ 0.02%,
Si: ≤ 1,0% Si: ≤ 1.0%
Mn: ≤ 2,0 %, Mn: ≤ 2.0%,
Cr: 14,0 - 18,0 %, Cr: 14.0-18.0%,
Ni: 3,0 - 6,0 %, Cu: 2,0 - 4,0 %, optional Co: ≤ 6,0 %, Ni: 3.0 - 6.0%, Cu: 2.0 - 4.0%, optional Co: ≤ 6.0%,
Nb: 1 ,0 - 5,0 %, optional W: 0,45- 5,0 %, wobei die Summe der Gehalte an Nb und W mindestens 1,0 % und höchstens 5 % beträgt, optional Mo: 0,25 - 6,0 %, optional AI: 0,25- 6,0 %, optional Ti: 0,25- 6,0 %, wobei die Summe der Gehalte an AI und Ti im Fall ihrer Anwesenheit 0,25 - 6,0 % beträgt, Nb: 1.0 - 5.0%, optional W: 0.45-5.0%, whereby the sum of the Nb and W contents is at least 1.0% and at most 5%, optional Mo: 0.25 - 6.0%, optional AI: 0.25-6.0%, optional Ti: 0.25-6.0%, the sum of the contents of AI and Ti in the case of their presence being 0.25-6.0% amounts to
P: ≤ 0,035 %, P: ≤ 0.035%,
S: ≤ 0,035 %, S: ≤ 0.035%,
Rest Eisen und herstellungsbedingt unvermeidbaren Verunreinigungen; b) Urformen des im Arbeitsschritt a) bereitgestellten Stahlwerkstoffs zu einem Stahlbauteil; c) optionales Lösungsglühen des im Arbeitsschritt b) erzeugten Stahlbauteils; und d) Wärmebehandeln des Stahlbauteils zur Bildung von festigkeitssteigernden Ausscheidungen im Gefüge des Stahlbauteils. The remainder is iron and impurities that are unavoidable due to the manufacturing process; b) original shaping of the steel material provided in step a) into a steel component; c) optional solution annealing of the steel component produced in step b); and d) heat treatment of the steel component to form strength-increasing precipitates in the structure of the steel component.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Wärmebehandeln (Arbeitsschritt d)) als Auslagerung durchgeführt wird, bei der das Stahlbauteil über eine Dauer von 0,5 - 60 Stunden bei einer Temperatur von 400 - 700 °C gehalten wird. 9. The method according to claim 8, characterized in that the heat treatment (step d)) is carried out as an aging process in which the steel component is held at a temperature of 400-700 ° C for a period of 0.5-60 hours.
10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass mit dem Wärmebehandeln (Arbeitsschritt d)) eine Härtesteigerung von ΔHRC ≥ 5 HRC, insbesondere ΔHRC ≥ 10 HRC oder insbesondere von ΔHRG ≥ 13 HRC, im Stahlbauteil eingestellt wird. 10. The method according to claim 8 or 9, characterized in that with the heat treatment (step d)) a hardness increase of ΔHRC ≥ 5 HRC, in particular ΔHRC ≥ 10 HRC or in particular of ΔHRG ≥ 13 HRC, is set in the steel component.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 1, d a d u r c h gekennzeichnet, dass das Urformen des Stahlwerkstoffs zu dem Stahlbauteil (Arbeitsschritt b)) eine additive Fertigungsmethode umfasst. 11. The method according to any one of claims 8 to 1, characterized in that the primary shaping of the steel material to the steel component (step b)) comprises an additive manufacturing method.
12. Stahlbauteil hergestellt aus einem gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8 beschaffenen Stahl, d a d u rc h gekennzeichnet, dass das Gefüge des Stahls einen Gefügeanteil an δ-Ferrit von weniger als 20 Vol.-% und/oder einen Gefügeanteil für Austenit von weniger als 20 Vol.-% aufweist. 12. Steel component made from a steel procured according to one of claims 1 to 8, characterized in that the structure of the steel has a structural proportion of δ-ferrite of less than 20% by volume and / or a structural proportion for austenite of less than Has 20 vol .-%.
13. Verwendung eines Stahls gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8 im Werkzeugbau, in der Medizintechnik oder in der Luft- und Raumfahrt. 13. Use of a steel according to one of claims 1 to 8 in tool making, in medical technology or in aerospace.
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