DE1458330B2

DE1458330B2 - Verwendung einer zaehen, ausscheidungshaertbaren, rostfreien, chrom-, nickel- und aluminiumhaltigen stahllegierung

Info

Publication number: DE1458330B2
Application number: DE1964A0046759
Authority: DE
Inventors: William Charles Dundalk Maryland; Perry D. Cameron Middletown; Ohio Clarke jun. (V.St. A.)
Original assignee: Armco Steel Co LP
Current assignee: Armco Steel Co LP
Priority date: 1963-08-02
Filing date: 1964-08-03
Publication date: 1977-02-24
Also published as: BE651249A; SE316023B; DE1458330A1; DE1458330C3; DE1608097C3; US3556776A; GB1077979A; GB1138098A; BE697441A; DE1608097A1; DE1608097B2

Description

Die Erfindung betrifft die Verwendung einer zähen, ausscheidungshärtbaren, rostfreien, chrom-, nickel- und aluminiumhaltigen Stahllegierung als Werkstoff für bestimmte Gegenstände, wie zusammengesetzte maschinenverarbeitete, geschweißte oder gelötete Teile von Druckkesseln oder Flugkörpern.

In dem eigenen älteren, nicht zum Stand der Technik gehörenden Vorschlag gemäß DT-AS 14 58 323 ist die Verwendung einer ausscheidungshärtbaren, rostfreien, chrom-, nickel- und aluminiumhaltigen Stahllegierung, bestehend aus 7 bis 18% Chrom, 6 bis 12% Nickel, 0,5 bis 2,5% Aluminium, bis zu 1,0% Mangan, 0,002 bis 0,050% Kohlenstoff, bis zu 1,0% Silizium, 2,0 bis 6,5% Molybdän, bis zu 0,05% Stickstoff, bis zu 0,010% Schwefel, bis zu 0,015% Phosphor, Rest Eisen mit erschmelzungsbedingten Verunreinigungen, als Werkstoff im ausgehärteten Zustand mit einer Mindestzugfestigkeit von 140,6 kg/mm² und einer Zähigkeit, die 0,5 Allison-Parameter übersteigt, für Gegenstände wie Gestelle, Verkleidungen sowie andere Teile von Flugzeugen, Gehäuse für Motoren von Flugkörpern, Gehäuse von Raketen sowie anderer Druckgefäße, bei deren Verwendung Spannungen längs aller drei Achsen auftreten, Befestigungseinrichtungen, Flüssigkeitsventile und Ventilteile sowie Stahlgehäuse beschrieben.

Die vorliegende Erfindung stellt nun eine weitere Ausgestaltung dieses Gegenstandes dar und betrifft die Verwendung einer zähen, ausscheidungshärtbaren, rostfreien, chrom-, nickel- und aluminiumhaltigen Stahllegierung des in dem Hauptpatent beschriebenen Typs, die 11,5 bis 13,5% Chrom, 7,0 bis 10,0% Nickel, 0,5 bis 1,5% Aluminium, 1,75 bis 2,50% Molybdän, bis zu 0,05% Kohlenstoff, bis zu 0,50% Mangan, bis zu 0,60% Silizium, bis zu 0,020% Schwefel, bis zu 0,05% Stickstoff, Rest Eisen einschließlich erschmelzungsbedingter Verunreinigungen enthält, als Werkstoff für Gegenstände, die bei Raumtemperatur in ausgehärtetem Zustand eine Mindestzugfestigkeit von 149,0 kg/mm² in der Längsund Querrichtung, eine Dehnung innerhalb 50,8 mm Meßlänge von mindestens 8% und eine Einschnürung von mindestens 29,3% aufweisen, wie zusammengesetzte maschinenverarbeitete, geschweißte oder gelötete Teile von Druckkesseln oder Flugkörpern.

In der österreichischen Patentschrift 1 46 720 wird die Herstellung von Gefäßen aus rostfreiem Stahl, die der Einwirkung von Wasserstoff unter Druck bei erhöhter Temperatur ausgesetzt werden, beschrieben. Der Stahl, aus dem die Gefäße hergestellt werden, ist auf eine Höchstmenge von 0,2% der Summe von Kohlenstoff, Sauerstoff, Phosphor und Schwefel beschränkt. Vorzugsweise soll der Phosphorgehalt 0,025%, der Schwefelgehalt 0,07% und der Kohlenstoffgehalt 0,09% nicht übersteigen. Ein Aluminiumgehalt wird zwar in Betracht m gezogen, es wird jedoch festgestellt, daß dieser unter 0,5%, vorzugsweise unter 0,02%, liegen sollte. Der in dieser österreichischen Patentschrift beschriebene Stahl ist besonders durch eine nichtmetallische Korngrenzensubstanz ausgezeichnet, die von den im Gefäß behandelten Gasen nicht angegriffen wird und daher auch die Auflösung der Korngrenzensubstanzen und damit eine Lockerung des Gefüges der Metallmasse verhindert. Der genannten österreichischen Patentschrift ist jedoch nicht zu entnehmen, daß der in ihr beschriebene Stahl durch eine Ausscheidungshärtungbehandlung härtbar ist.

Aus der US-Patentschrift 25 05 763 ist ein chrom-, nickel- und aluminiumhaltiger Stahl bekannt, der sich hinsichtlich seiner Legierungsbestandteile mit dem erfindungsgemäß zu verwendenden Stahl geringfügig überschneidet. Er besteht in der Hauptsache aus 12 bis 19% Chrom und 5 bis 10% Nickel, das einzige Beispiel dieser Patentschrift enthält 0,07% Kohlenstoff, 16,7% Chrom, 7,3% Nickel, 1,0% Aluminium, 0,6% Silizium, 0,4% Mangan, 0,015% Schwefel und Phosphor, Rest Eisen. Der bekannte Stahl kann Molybdän in einer Menge von bis zu etwa 3,0% enthalten, wenn die Korrosionsbeständigkeit des Stahles erhöht werden soll, wenn Molybdän zugegeben wird, so ersetzt es das Chrom in einem Verhältnis von 1:1. Von besonders ausgeprägten Zähigkeits- und Duktilitätseigenschaften des in dieser Patentschrift beschriebenen Stahls ist darin nicht die Rede. Der einzige darin angegebene Wert für die prozentuale Dehnung innerhalb 50,8 mm Meßlänge liegt bei nur 6%, die einzige Angabe über die prozentuale Einschnürung bei dem bekannten Stahl zeigt einen Wert von nur 21%, während in bezug auf die Zähigkeit in dieser Patentschrift überhaupt keine Angaben zu finden sind.

Das gleiche gilt für die US-Patentschriften 29 58 617 und 29 58 618, aus denen Verfahren zur Härtung von chrom-, nickel- und aluminiumhaltigen Stählen bekannt sind. Das Konditionieren erfolgt bei diesen bekannten Verfahren bei verhältnismäßig niedrigen Temperaturen. Die aus der nachveröffentlichten US-Patentschrift 31 51 978 bekannten aushärtbaren, chrom-, nickel- und aluminiumhaltigen rostfreien Stähle enthalten beträchtliche Mengen an Kohlenstoff neben Schwefel und Stickstoff und sind aus diesem Grunde für die Lösung der der vorliegenden Erfindung zugrunde liegenden Aufgabe, bei der es auf eine große Zähigkeit neben einer großen Festigkeit ankommt, nicht geeignet. Bei den aus der im Prioritätsintervall veröffentlichten US-Patentschrift 3131055 bekannten chrom-, nickel- und aluminiumhaltigen, rostfreien Stählen fehlt jeder Hinweis auf einen etwaigen Stickstoffgehalt. Über den Schwefelgehalt dieser bekannten Stähle werden nur unklare Angaben gemacht. Auch ist dieser Patentschrift nicht zu entnehmen, daß die bekannten Stähle die an sich ungewöhnliche Kombination von guter Zähigkeit und Festigkeit aufweisen. Die aus der ebenfalls im Prioritätsintervall veröffentlichten US-Patentschrift 31 17 861 bekannten aushärtbaren, chrom-, nickel- und aluminiumhaltigen, rostfreien Stähle enthalten neben Schwefel und Stickstoff eine beträchtliche Menge an Kohlenstoff, so daß aus der Zusammensetzung der bekannten Stähle nicht darauf geschlossen werden kann, daß man Stähle des beschriebenen Typs dann erhält, wenn man den Kohlenstoff-, Schwefel- und Stickstoffgehalt auf einem jeweils kritisch niedrigen Wert hält.

Es hat sich nun gezeigt, daß eine Stahllegierung der eingangs angegebenen Zusammensetzung sich besonders gut eignet als Werkstoff für die Herstellung von Gegenständen, bei denen es entweder beim Gebrauch oder bei ihrer Weiterverarbeitung auf große Zähigkeit bei gleichzeitig großer Festigkeit ankommt. Dies gilt insbesondere für die hartgelöteten oder geschweißten Teile von Druckkesseln oder Flugkörpern, die im ausgehärteten Zustand bei Raumtemperatur eine Mindestzugfestigkeit von 149,0 kg/mm² in der Längsund Querrichtung, eine Dehnung innerhalb 50,8 mm Meßlänge von mindestens 8% und eine Einschnürung von mindestens 29,3% aufweisen müssen. Der erfindungsgemäß zu verwendende Stahl ist leicht walzbar und zu vielen flachgewalzten und anderen Erzeugnissen, insbesondere zu Grobblech, Blech, Band, Stäben, Stangen und Draht verarbeitbar. Er besitzt eine derart ausgewogene Zusammensetzung, daß er sogar bei extrem kaltem Wetter ohne vorzeitige Härtung über weite Strecken versandt werden kann; ferner läßt er sich sehr leicht unter Biegen, Pressen, Strecken, Schneiden, Bohren u. dgl. und unter Nieten, Hartlöten, Schweißen u. dgl. verarbeiten. Der Stahl und die daraus gefertigten Erzeugnisse können durch Ausfällungshärtung bei mäßigen Temperaturen zu einer gewünschten Kombination mechanische Eigenschaften, insbesondere hoher Festigkeit zusammen mit guter Duktilität und Zähigkeit und guter Kerbschlagzähigkeit, ausgehärtet werden.

Ein erfindungsgemäß bevorzugt zu verwendender Stahl besteht aus 11,5 bis 13,5% Chrom, 7,0 bis 10,0% Nickel, 0,5 bis 1,5% Aluminium, 1,75 bis 2,50% Molybdän, bis zu 0,05% Kohlenstoff, bis zu 0,50% Mangan, bis zu 0,60% Silizium, bis zu 0,040% Phosphor, bis zu 0,010% Schwefel, bis zu 0,05% Stickstoff, bis zu 0,005% Bor, bis zu 0,10% Titan und zum Rest aus Eisen.

Ein weiterer erfindungsgemäß bevorzugt zu verwendender Stahl besteht aus 11,5 bis 13,5% Chrom, 7,0 bis 10,0% Nickel, 0,5 bis 1,5% Aluminium, 1,75 bis 2,50% Molybdän, 0,02 bis 0,05% Kohlenstoff, bis zu 0,40% Mangan, bis zu 0,50% Silizium, bis zu 0,040% Phosphor, bis zu 0,005% Schwefel, bis zu 0,01% Stickstoff und zum Rest aus Eisen.

Ein weiterer erfindungsgemäß bevorzugt zu verwendender Stahl besteht aus 11,5 bis 13% Chrom, 7,5 bis 9,0% Nickel, 1% Aluminium, 2 bis 2,5% Molybdän, bis zu 0,04% Kohlenstoff, bis zu 0,50% Mangan, bis zu 0,50% Silizium, bis zu 0,015% Schwefel, bis zu 0,05% Stickstoff, und zum Rest aus Eisen.

Ein weiterer erfindungsgemäß bevorzugt zu verwendender Stahl besteht aus 12,5 bis 13,5% Chrom, 7,5 bis 9,0% Nickel, 1 % Aluminium, 2,0 bis 2,5% Molybdän, bis zu 0,04% Kohlenstoff, bis zu 0,50% Mangan, bis zu 0,50% Silizium, bis zu 0,015% Schwefel, bis zu 0,04% Stickstoff und zum Rest aus Eisen.

Ein weiterer erfindungsgemäß bevorzugt zu verwendender Stahl besteht aus 12,5 bis 13,5% Chrom, 7,5 bis 9,0% Nickel, 1% Aluminium, 2,0 bis 2,5% Molybdän, 0,02 bis 0,04% Kohlenstoff, bis zu 0,50% Mangan, bis zu

0,50% Silizium, bis zu 0,010% Schwefel, bis zu 0,03% Stickstoff und zum Rest aus Eisen.

Ein weiterer erfindungsgemäß bevorzugt zu verwendender Stahl besteht aus 11,5 bis 13,5% Chrom, 7,0 bis 10,0% Nickel, 0,5 bis 1,5% Aluminium, 1,75 bis 2,5% Molybdän, bis zu 0,04% Kohlenstoff, bis zu 0,10% Mangan, bis zu 0,10% Silizium, bis zu 0,015% Schwefel, bis zu 0,010% Stickstoff und zum Rest aus Eisen.

Ein weiterer erfindungsgemäß bevorzugt zu verwendender Stahl besteht aus 11,5 bis 13,5% Chrom, 7,0 bis ,₀ 10,0% Nickel, 0,5 bis 1,5% Aluminium, 1,75 bis 2,50% Molybdän, bis zu 0,05% Kohlenstoff, bis zu 0,040% Phosphor, bis zu 0,010% Schwefel, bis zu 0,05% Stickstoff und zum Rest aus Eisen.

Ein weiterer erfindungsgemäß bevorzugt zu verwendender Stahl besteht schließlich aus 11,5 bis 13,5% Chrom, 7,0 bis 9,0% Nickel, 0,5 bis 1,5% Aluminium, 1,75 bis 2,50% Molybdän, bis zu 0,05% Kohlenstoff, bis zu 0,50% Mangan, bis zu 0,50% Silizium, bis zu 0,040% Phosphor, bis zu 0,020% Schwefel, bis zu 0,04% Stickstoff und zum Rest aus Eisen. Ein derartiger, bevorzugt zu verwendender Stahl besitzt im ausgehärteten Zustand eine äußerst ausgeglichene Festigkeit in der Längsrichtung, in der kürzeren Querrichtung (Richtung der Dicke) und in der längeren Querrichtung (in Richtung der Breite), wie nachstehend näher ausgeführt wird.

Der erfindungsgemäß zu verwendende Stahl kann in üblicher Weise im elektrischen Lichtbogenofen oder im Induktionsofen hergestellt werden, wobei es sich um ein Schmelzen an der Luft oder Schmelzen bei Atmosphärendruck handelt. Gegebenenfalls kann der Stahl auch z. B. in einem elektrischen Induktionsofen unter Vakuum geschmolzen werden. Er kann auch nach einem Doppelschmelzverfahren hergestellt werden; hierbei wird der Stahl zunächst bei Atmosphärendruck im elektrischen Lichtbogenofen geschmolzen, worauf die Schmelze zu Elektroden vergossen wird und diese dann unter Vakuum umgeschmolzen werden. Ein weiteres Doppelschmelzverfahren besteht darin, daß man zuerst im Vakuuminduktionsofen schmilzt, die erhaltene Stahlschmelze zu Aufbrauchelektroden vergießt, die dann unter Vakuum erneut geschmolzen werden.

Der erfindungsgemäß zu verwendende Stahl wird zu Brammen, Blöcken und Barren vergossen und zu Platten, Blechen, Streifen, Stäben, Stangen, Draht u. dgl. warmgewalzt. Der Stahl läßt sich im Walzwerk gut verformen.

Der erfindungsgemäß zu verwendende Stahl in Form von Halbzeug wird zur Weiterverarbeitung in warmgewalztem und geglühtem Zustand, d. h. nach einer Glühung bei 816-1149° C, geliefert. In diesem Zustand ist der Stahl martensitisch. Die Härte liegt in der Größenordnung von Rockwell C27-35. Gegebenenfalls kann natürlich die Glühung oder Lösungsglühung auch vom Weiterverarbeiter durch Erhitzen auf etwa 816-1149° C durchgeführt werden. In der Regel ist eine Erhitzung auf etwa 927° C, wobei die Erhitzungsdauer von der Dicke abhängt, ausreichend.

Der erfindungsgemäß zu verwendende Stahl kann, falls gewünscht, in Form von Schmiedebarren oder warmgewalzten Platten geliefert werden. Er kann auch im kaltgewalzten Zustand, d. h. in Form kaltgewalzter und geglühter Bleche, Streifen, Stäbe, Stangen od. dgl. oder in Form von kaltgezogenem Draht geliefert werden. Auch hier liegt natürlich der Stahl in martensitischem Zustand vor. Die Härte des kaltgewalzten oder kaltgezogenen Metalls liegt in der Größenordnung von Rockwell C35-40. Der Stahl kann maschinell bearbeitet werden, z. B. durch Schneiden, Bohren, Gewindebohren und Gewindeschneiden. Der Stahl kann hartgelötet oder geschweißt werden. Er eignet sich besonders zur Herstellung von Teilen von Überschallflugzeugen, insbesondere für die Rippen, Gelenkstücke, Stützen od. dgl. Ebenso eignet er sich für die Verkleidung von Flugzeugen, als Gehäuse von Geschossen, Raketen, sowie zur Herstellung von Druckkesseln und Druckbehältern, wo Spannungen längs allen drei Hauptachsen auftreten.

Im Zuge seiner Verarbeitung wird der erfindungsgemäß zu verwendende Stahl einer Ausscheidungshärtung oder Härtung unterworfen. Eine bloße Erhitzung auf eine Temperatur von 482 — 621 ° C ergibt die gewünschte Aushärtung. In der Regel empfiehlt sich eine mehrstündige Erhitzung auf etwa 510 —566° C. Insbesondere ergibt eine lstündige oder längere Erhitzung auf 510°C und Abkühlung in Luft, Öl oder Wasser günstige Ergebnisse, wobei die erzielte Härte etwa Rockwell C40-50 beträgt.

Gegebenenfalls, z. B. wenn der erfindungsgemäß zu verwendende Stahl den Teil eines Gegenstandes bildet und die anderen in diesem Gegenstand enthaltenen Metalle sich im austenitischen oder halbaustenitischen Zustand befinden und durch eine einzige Erhitzung nicht direkt aushärtbar sind, härtet der Stahl leicht aus, wenn der ganze Gegenstand einer Umwandlungsbehandlung und anschließend einer Härtungsbehandlung unterworfen wird. Die Umwandlungsbehandlung besteht in einer Erhitzung auf 704-954° C und anschließender Abkühlung auf eine Temperatur zwischen etwa 15,6 und -120°C. Die Dauer der Erhitzung und Abkühlung ist nicht kritisch. Wird bei der Herstellung eines Gegenstandes eine Hartlötung durchgeführt, so kann diese als Teil der Hitzebehandlung angesehen werden, wenn man eine Hartlötlegierung mit einem Fließpunkt von etwa 871-1093⁰C wählt und die Hartlötung vorzugsweise bei einer Temperatur von 982-1093°C durchführt. Anschließend an die Hartlötung wird der Gegenstand auf etwa 927°C abgekühlt und etwa 30 Minuten auf dieser Temperatur gehalten. Das gewährleistet die größere Zähigkeit, die eine Folge der Erhitzung des Stahls auf Temperaturen im oberen Teil des Bereiches von 704-954° C ist.

Unabhängig von der Herstellung des Stahls wird er durch erneutes Erhitzen auf etwa 482 —621°C und Abkühlung in Luft, öl oder Wasser auf seine endgültige Härte gebracht. In der Regel erzielt man durch 1 stündiges oder längeres Erhitzen auf 510°C und Abschrecken die gewünschten Ergebnisse. Auch hier beträgt die Rockwell-Härte etwa C40-50.

Im ausscheidungsgehärteten oder gehärteten Zustand zeichnet sich der Stahl durch eine Kombination von Festigkeit mit Duktilität aus. Diese Eigenschaften besitzt er sowohl längs als auch quer. Bei dem bevorzugten Stahl, d. h. bei dem Stahl mit besonders niedrigem Kohlenstoff-, Schwefel- und Stickstoffgehalt, sind die Werte für die Festigkeit und Duktilität entlang aller drei Achsen etwa gleichmäßig ausgeglichen.

Als typisches Beispiel für einen erfindungsgemäß zu verwendenden Stahl werden in den nachstehenden Tabellen I (a) und I (b) die chemische Zusammensetzung eines im elektrischen Lichtbogenofen erschmolzenen Stahls sowie dessen typische mechanische Eigenschaften in der Längsrichtung, der kurzen Querrichtung und der langen Querrichtung für zwei verschiedene Alterungszustände angegeben:

7 8

Tabelle l(a)

Typischer, an der Luft geschmolzener, erfindungsgemäß gehärtet zu verwendender Stahl: Chemische Analyse

Mn

Si

Cr

Ni

Ai

Mo

Fe

0,40

0,020

max. 0,020

max. 0,30

12,75

8,10

1,00

2,15

Rest

0,03

Die mechanischen Eigenschaften von zwei Stahlpro- Tabelle I (b) angegeben, und zwar für 2 verschiedene ben, d.h. die Zugfestigkeit, die Streckfestigkeit, die io Querschnitte (76 χ 102 mm und 25 χ 102 mm) bei verDehnung, die Einschnürung und die Härte, sind in schiedenen Wärmebehandlungsbedingungen.

Tabelle l(b)

Mechanische Eigenschaften des Stahls von Tabelle l(a)

Querschnitt Zustand

76 χ 102 mm RH-950*)

76 χ 102 mm RH-950

25 χ 102mm

25 χ 102 mm Hartlöt

zyklus*) H-900***)

*) RH-950 = 954°C während 10 Minuten, Luftkühlung, -73°C 8 Stunden, luftwarm; 510⁰C während 1 Stunde, Luftkühlung.
**) Zerreißproben an Unterlängen — 25 mm Länge.

***) Hartlötzyklus = langsame Erhitzung auf 885°C 10 Minuten, Abkühlung auf 538°C in 45 Minuten, Luftkühlung. Wiedererhitzung auf 482°C während 1 Stunde und Luftkühlung.

Die chemische Zusammensetzung und die mechani- erschmolzen wurden, sind in den Tabellen II (a), II (b)

sehen Eigenschaften in der langen Querrichtung (Breite) und II (c) angegeben, wobei die Tabelle II (c) nur einen

von zwei erfindungsgemäß zu verwendenden Stählen, .tjStahl mit etwas kleinerem Probenquerschnitt als

die im elektrischen Induktionsofen an der Luft diejenigen von Tabelle II (b) veranschaulicht.

Tabelle Il(a)

Zwei gehärtete, an der Luft erschmolzene Stähle: Chemische Zusammensetzung

Testrichtung	Zugfestigkeit
	kg/mm²
längs	161
	162
kurze Quer	162
richtung	163
lange Quer	155
richtung	155
lange Quer	159
richtung

0,2%-	% Dehnung	%	Rock
Streckgrenze	in 25 mm	Einschnürung	well-
kg/mm²			Härte
151	11,0	46,0	43
144	10,5	45,5	43
155	13,0	38,2	45
151	14,0	38,8	45
141	8,0	32,0	—
143	8,7	29,3	—
146	8,0	34,7

Schmelze	C	Mn	P	S	Si	Cr	Ni	Mo	Al	N	Fe
039043 039099	0,034 0,034	0,47 0,35	0,010 0,010	0,015 0,016	0,40 0,35	12,82 12,74	7,76 7,83	2,13 2.20	1,07 0,92	0,03 0,03	Rest

Tabelle II(b)

Mechanische Eigenschaften der Stähle von Tabelle II(a) mit mittlerem Querschnitt

Schmelze

Größe

Richtung

Zugfestigkeit kg/mm²

0,2%-

Streckgrenze

kg/mm²

% Dehnung
in 25 mm

% Einschnürung

039043	152 χ 152 mm	quer	161	154	9,5	31,0
039099	25 χ 102 mm	lange Querr.	154	—	10,0	37,2
			156	141	8,7	36,8

Zustand:

1 Stunde auf 1038⁰C - Wasserkühlung + 954°C während 30 Minuten, Luftkühlung + (innerhalb 24 Stunden) -73°C 8 Stunden

+ 510⁰C 1 Stunde, Luftkühlung.

Tabelle II(c)

Mechanische Eigenschaften eines Stahls von Tabelle II(a) mit kleinerem Probenquerschnitt

Schmelze

Größe

Richtung

Zugfestigkeit kg/mm²

0,2%-

Streckgrenze

kg/mm²

% Dehnung
in 25 mm

% Einschnürung

039099

Zustand: Genau wie in Tabelle II(b).

12 x 102 mm Längsr. 156,0

Querrichtung 158,0

140,0 140,0

11,0
11,0

37,8 39,0

709 508/149

Aus den Daten in den Tabellen II (b) und II (c) ergibt sich, daß die erfindungsgemäß zu verwendenden Stähle nicht nur Zugfestigkeiten von 154,0-161,0 kg/mm² aufweisen, sondern auch duktil sind, wobei die Dehnungswerte in Abschnitten von 25 mm etwa 8,7 — 11% und die Werte für die Einschnürung etwa 31 —39% betragen. Insbesondere sei bemerkt, daß der Stahl mit einem flacheren Querschnitt, wie er in Tabelle II (c) angegeben ist, eine etwas gleichmäßigere Festigkeit und Duktilität aufweist, wobei die Festigkeit in der

10

Querrichtung 156,8-158,2 kg/mm², die Dehnung 11% und die Einschnürung etwa 37,8 — 39% beträgt.

Der erfindungsgemäß zu verwendende Stahl besitzt ausgezeichneten Spannungsrißkorrosionswiderstand, sogar bei Einwirkung salzhaltiger Atmosphären. Proben des Stahls wurden direkt der Seeluft ausgesetzt und mit einem ähnlichen ausscheidungsgehärteten Stahl verglichen, dessen Spannungsrißkorrosionswiderstand als gut angesehen wurde. Die Ergebnisse sind in den nachstehenden Tabellen III (a) und III (b) angegeben:

Tabelle III(a)

Spannungsrißkorrosionsvergleiche — an der Luft geschmolzener erfindungsgemäß zu verwendender Stahl verglichen mit an der Luft geschmolzenem PH 15-7Mo Stahl (15% Chrom, 7% Nickel, 1% Aluminium, 2% Molybdän, Rest Eisen) — getestet wurden gebogene T-Träger, direkt der Seeluft ausgesetzt.

Chemische Zusammensetzung

Schmelze	C	Mn	P	S	Si	Cr	Ni	Mo	Al	N	Fe
Erfindungs
gemäß zu ver
wendender Stahl
039033*)	0,034	0,35	0,010	0,016	0,35	12,74	7,83	2,20	0,92	0,03	Rest
PH 15-7Mo
57885**)	0,072	0,69	0,018	0,012	0,26	15,04	7,18	2,28	1,18	0,03	Rest
56254**)	0,075	0,60	0,021	0,006	0,26	15,14	7,20	2,22	1,25	0,03	Rest

Schmelze im Induktionsofen.

Schmelze im elektrischen Lichtbogenofen.

Tabelle Hl(b)

Spannungsrißkorrosionsvergleiche der Stähle von Tabelle Iü(a). Durchschnitte von jeweils 5 Tests

Schmelze	Richtung	quer	Zustand	Zugfestigkeit	0,2%-	Dehnungs	Durchschnitt —
		längs			Streckgrenze	belastung	Tage bis Bruch
				kg/mm²	kg/mm²	kg/mm²
Erfindungsgemäßer Stahl	quer
039099*)	quer	BCHT 900**)	172	155	140	517
039099	quer	BCHT 900	163	150	135	354
PH15-7MO	quer
57885	längs	RH 950***)	172	155	139	9
56254	längs	RH 950	173	155	140	12
57885	BCHT 900	171	156	142	12
56254	BCHT 900	172	157	144	2
57885	BCHT 900	167	155	139	159
56254	BCHT 900	169	155	139	61

*) 0,63 mm dick — alle anderen Proben 1,27 mm dick.

*) BCHT 900 = Erhitzung auf 913°C - 15 Minuten Verweilzeit. Abkühlung auf 538°C in 30 Minuten, Luftkühlung auf Raumtemperatur. — 73° C während 8 Stunden, Luft warm. 482" C während 8 Stunden, Luftkühlung.

*) RH 950 = 954⁰C während 10 Minuten, Luftkühlung. -73°C während 8 Stunden, Luft warm. 51O⁰C während 1 Stunde, Luftkühlung.

Aus den in Tabelle III (b) angegebenen Korrosionstests geht deutlich hervor, daß der Spannungsrißkorrosionswiderstand des erfindungsgemäß zu verwendenden Stahls wesentlich besser ist als die des bekannten PH15-7Mo-Stahls, dessen entsprechende Eigenschaften allgemein als gut angesehen werden. Es sei besonders darauf hingewiesen, daß der erfindungsgemäß verwendbare Stahl, verglichen mit dem bekannten Stahl, eine größere Gleichmäßigkeit des Spannungskorrosionsverhaltens in den beiden getesteten Richtungen zeigte.

Bei den erfindungsgemäß zu verwendenden Stählen erzielt man in ausscheidungsgehärtetem Zustand deshalb eine außergewöhnliche Verbesserung der Duktilität nebst einer großen Festigkeit, weil die Mangan-, Silicium-, Schwefel- und Stickstoffgehalte auf kritisch niedrigen Werten gehalten werden; hierbei soll der Mangangehalt 0,10%, der Siliciumgehalt 0,10% und der Schwefel- und der Stickstoffgehalt jeweils 0,005% nicht übersteigen. Auch der Kohlenstoffgehalt ist in diesem verbesserten Stahl niedrig und übersteigt 0,04% nicht.

Claims

14 58 33U Patentansprüche:

1. Verwendung einer zähen, ausscheidungshärtbaren, rostfreien chrom-, nickel- und aluminiumhaltigen Stahllegierung, bestehend aus 11,5 bis 13,5% Chrom, 7,0 bis 10,0% Nickel, 0,5 bis 1,5% Aluminium, 1,75 bis 2,50% Molybdän, bis zu 0,05% Kohlenstoff, bis zu 0,50% Mangan, bis zu 0,60% Silizium, bis zu 0,020% Schwefel, bis zu 0,05% Stickstoff, Rest Eisen einschließlich erschmelzungsbedingter Verunreinigungen, als Werkstoff für Gegenstände, die bei Raumtemperatur in ausgehärtetem Zustand eine Mindestzugfestigkeit von 149,0 kg/mm² in der Längs- und Querrichtung, eine Dehnung innerhalb 50,8 mm Meßlänge von mindestens 8% und eine Einschnürung von mindestens 29,3% aufweisen, wie zusammengesetzte maschinenverarbeitete, geschweißte oder gelötete Teile von Druckkesseln oder Flugkörpern.

2. Verwendung einer ausscheidungshärtbaren rostfreien Stahllegierung nach Anspruch 1, bestehend aus 11,5 bis 13,5% Chrom, 7,0 bis 10,0% Nickel, 0,5 bis 1,5% Aluminium, 1,75 bis 2,50% Molybdän, bis zu 0,05% Kohlenstoff, bis zu 0,50% Mangan, bis zu 0,60% Silizium, bis zu 0,040% Phosphor, bis zu 0,010% Schwefel, bis zu 0,05% Stickstoff, bis zu 0,005% Bor, bis zu 0,10% Titan, Rest Eisen, für den Zweck nach Anspruch 1.

3. Verwendung einer ausscheidungshärtbaren rostfreien Stahllegierung nach Anspruch 1, bestehend aus 11,5 bis 13,5% Chrom, 7,0 bis 10,0% Nickel, 0,5 bis 1,5% Aluminium, 1,75 bis 2,50% Molybdän, 0,02 bis 0,05% Kohlenstoff, bis zu 0,40% Mangan, bis zu 0,50% Silizium, bis zu 0,040% Phosphor, bis zu 0,005% Schwefel, bis zu 0,01% Stickstoff, Rest Eisen, für den Zweck nach Anspruch 1.

4. Verwendung einer ausscheidungshärtbaren rostfreien Stahllegierung nach Anspruch 1, bestehend aus 11,5 bis 13% Chrom, 7,5 bis 9,0% Nickel, 1% Aluminium, 2 bis 2,5% Molybdän, bis zu 0,04% Kohlenstoff, bis zu 0,50% Mangan, bis zu 0,50% Silizium, bis zu 0,015% Schwefel, bis zu 0,05% Stickstoff, Rest Eisen, für den Zweck nach Anspruch 1.

5. Verwendung einer ausscheidungshärtbaren rostfreien Stahllegierung nach Anspruch 1, bestehend aus 12,5 bis 13,5% Chrom, 7,5 bis 9,0% Nickel, 1 % Aluminium, 2,0 bis 2,5% Molybdän, bis zu 0,04% Kohlenstoff, bis zu 0,50% Mangan, bis zu 0,50% Silizium, bis zu 0,015% Schwefel, bis zu 0,04% Stickstoff, Rest Eisen, für den Zweck nach Anspruch 1.

6. Verwendung einer ausscheidungshärtbaren rostfreien Stahllegierung nach Anspruch 1, bestehend aus 12,5 bis 13,5% Chrom, 7,5 bis 9,0% Nickel, 1% Aluminium, 2,0 bis 2,5% Molybdän, 0,02 bis 0,04% Kohlenstoff, bis zu 0,50% Mangan, bis zu 0,50% Silizium, bis zu 0,010% Schwefel, bis zu 0,03% Stickstoff, Rest Eisen, für den Zweck nach Anspruch 1.

7. Verwendung einer ausscheidungshärtbaren rostfreien Stahllegierung nach Anspruch 1, bestehend aus 11 ,5 bis 13,5% Chrom, 7,0 bis 10,0% Nickel, 0,5 bis 1,5% Aluminium, 1,75 bis 2,5% Molybdän, bis zu 0,04% Kohlenstoff, bis zu 0,10% Mangan, bis zu 0,10% Silizium, bis zu 0,015% Schwefel, bis zu 0,010% Stickstoff, Rest Eisen, für den Zweck nach Anspruch 1.

8. Verwendung einer ausscheidungshärtbaren rostfreien Stahllegierung nach Anspruch 1, bestehend aus 11,5 bis 13,5% Chrom, 7,0 bis 10,0% Nickel, 0,5 bis 1,5% Aluminium, 1,75 bis 2,50% Molybdän, bis zu 0,05% Kohlenstoff, bis zu 0,040% Phosphor, bis zu 0,010% Schwefel, bis zu 0,05% Stickstoff, Rest Eisen, für den Zweck nach Anspruch 1.

9. Verwendung einer ausscheidungshärtbaren rostfreien Stahllegierung nach Anspruch 1, bestehend aus 11,5 bis 13,5% Chrom, 7,0 bis 9,0% Nickel, 0,5 bis 1,5% Aluminium, 1,75 bis 2,50% Molybdän, bis zu 0,05% Kohlenstoff, bis zu 0,50% Mangan, bis zu 0,50% Silizium, bis zu 0,040% Phosphor, bis zu 0,020% Schwefel, bis zu 0,04% Stickstoff, Rest Eisen, für den Zweck nach Anspruch 1.