DE2417632A1 - Ferritisch-austenitischer, nichtrostender stahl - Google Patents

Description

• Ferritisch-austenitischer, nichtrostender Stahl Die Erfindung betrifft einen ferritisch-austenitischen, nichtrostenden Stahl, der sich insbesondere durch eine hohe Prüfdehngrenze, hohe Korrosionsbeständigkeit und ausgezeichnete Warmverformbarkeit auszeichnet.
• Die bekannten austenitischen nichtrostenden Stähle SUS 304 (18 Cr, 8% Ni) und SUS 316 (18% Or, 12mio Ni, 2,5 Mo) werden in großen Mengen als Baustähle für verschiedene chemische und andere Geräte verwendet. Diese Stähle sind zwar sehr korrosionsbeständig, hab-en aber nur eine niedrige Prüfdehngrenze, da ihre 0,2-Dehngrenze nicht über 30 kp/mm2 liegt.
• Dagegen haben ausscheidungshärtbare nichtrostende Stähle, wie SUS 630 (17-4 PH) oder SUS 631 (17-7 PH) zwar eine hohe Prüfdehngrenze, d.h., eine 0,2-Dehngrenze über etwa 120 kp/mm2, aber eine viel geringere Kossosionsbeständigkeit als der SUS 304 oder SUS 316.
• Bisher ist noch kein nichtrostender Stahl entwickelt worden, der einerseits eine ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit und andererseits eine 0,2-Dehngrenze von etwa 50 kp/mm2 besitzt.
• Der SUS 329 JI (25% Cr, 5% Ni, 20 Mo) ist ein nicht rostender Stahl mit einer ferritischen und einer austenitischen Phase und infolge seiner ausgezeichneten Körrosionsbeständigkeit, insbesondere gegen Grübchenbildung, für die Verwendung in Seewasser geeignet. Er hat außerdem eine relativ hohe 0,2-Dehngrenze von etwa 50 kp/ mm2, Dieser Stahl hat jedoch den schwerwiegenden Nachteil, daß er nur bei hohen Temperaturen verformbar ist und daß dabei eine Kornvergröberung eintritt und die Zähigkeit und Bildsamkeit des Stahls herabgesetzt werden. Außerdem sinkt die Korrosionsbeständigkeit des Stahls ebenso wie bei dem SUS 304 oder SUS 316, wenn der Stahl auf Temperaturen von etwa 6000 C erhitzt wird. Beispielsweise wird die Korrosionsbeständigkeit des beim Schweißen erhitzten Teils des Stahls stark herabgesetzt. Ferner neigt der Stahl beim Abschrecken nach dem Lösungsglühen zur Bildung von Warmrissen.
• Es besteht daher ein Bedürfnis nach einem neuartigen Werkstoff, der hinsichtlich seiner Korrosionsbeständigkeit den üblichen nichtrostenden Stählen, wie SUS 316, gleichwertig oder sogar überlegen ist, aber eine 0,2-Dehngrenze von mindestens 50 kp/mm2 und vorzugsweise über 60 kp/mm2 hat.
• Es ist bekannt, daß die Bauelemente für verschiedenartige chemische Geräte nach vejschiedenen Verfahren hergestellt werden, beispielsweise im Schleuderguß, durch spanende Bearbeitung oder durch Schmieden. Von diesen Verfahren findet vor allem das Warmschmieden Anwendung, weil es hinsichtlich der Gesamtherstellungskosten der Bauelemente und der physikalischen Eigenschften der Werkstoffe am vorteilhaftesten ist. Infolgedessen muß der für die Eerstellung der verschiedenartigen Geräte, z.B. der Trommel einer Zentrifuge, verwendete Werkstoff die richtige Warmverformbarkeit besitzen.
• Die Erfinder sind davon ausgegangen, daß der SUS 329 JI eine ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit und eine relativ hohe Prüfdehngrenze besitzt und einen ferritischaustenitischen Stahl darstellt, der zeigt, daß die Warmverformbarkeit eines ferritisch-austenitischen nichtrostenden Stahls verbessert und dabei die Korrosionsbeständigkeit aufrechterhalten oder ebenfalls verbessert werden kann.
• Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Schaffung eines ferritisch-austenitischen, nichtrostenden Stahls, der sich durch eine erhöhte Korrosionsbeständigkeit, ausgezeichnete Warmverformbarkeit und erhöhte Prüfdehngrenze auszeichnet.
• Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht in der Schaffung eines ferritisch-austenitischen, nichtrostenden Stahls, der für die Herstellung von verschiedenartigen chemischen und anderen Geräten verwendet werden kann.
• Ferner besteht eine Aufgabe der Erfindung in der Schaffung eines ferritisch-austenitischen, nichtrostenden Stahls, der besonders gut als Werkstoff für die Trommel und andere Teile einer Zentrifuge geeignet ist.
• Zur Lösung dieser Aufgaben schafft die Erfindung einen ferritisch-austenitischen, nichtrostenden Stahl, der auf Gewichtsbasis folgende Zusammensetzung hat: (a) Als Grundlegierungselemente bis zu 0,06% Kohlenstoff, bis zu 1,0% Silicium, bis zu 2,0% Mangan, bis zu 0,10% Stickstoff, 3,0-7,0 Nickel, 18,0-30,0% Chrom, bis zu 3,0Wo Kupfer, 0,5-6,0% Molybdän, sowie im wesentlichen Eisen und (b) als Zusatzlegierungselemente 0,Q008-0,00800 Bor und mindestens einen metallischen Bestandteil aus der Gruppe 0,08-1,2% Niob, 0,05-0,8% Titan, 0,1-2,0% Tantal, 0,03-0,50% Zirkon und 0,05-1,5% Aluminium, wobei das Nickeläquivalent = 40 (C ffi + Ni %) + 3 (Ni %) + (Cu %) + 2 (Mg %) = 15 bis 30 und das Ghromäquivalent = (Cr 7o) + 5,2 (Si %) + 4,2 (Mo %) + 4,5 (Nb %) + 7,0 (Ti %) + 3,0 (Ta %) + 13,0 (Zr %) + 2,0 (Al %) = 28 bis 50 beträgt.
• Durch diese Zusammensetzung werden die Eigenschaften des ferritisch-austenitischen, nichtrostenden Stahls stark verbessert.
• Der erfindungsgemäße Stahl hat eine 0,2-Dehngrenze von mindestens 50 kp/mm2 und normalerweise über 60 kp/mm2.
• Der erfindungsgemaße Stahl hat ferner eine ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit, die ebenso gut oder besser ist als die des SUS 329 JI.
• Der erfindungsgemäße Stahl ist außerdem viel besser warmverformbar als der übliche ferritisch-austenitische, nichtrostende Stahl.
• Der erfindungsgemäße Stahl eignet sich insbesondere als Werkstoff für die Trommel und andere Teile einer Zentrifuge sowie für andere Geräte für zahlreiche Zwecke.
• Weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung gehen aus der nachstehenden Beschreibung hervor.
• In den Zeichnungen ist-in Fig. 1 die Beziehung zwischen dem Chromäquivalent und dem Nickeläquivalent der ferritisch-austenitischen, nichtrostenden Stähle gemäß der Erfindung dargestellt, in Fig. 2 die Beziehung zwischen der 0,2-Dehngrenze der erfindungsgemäßen Stähle und dem Wert, der durch die Subtraktion des Nickeläquivalents von dem Chromäquivalent erhalten wird, in SigÆ 3 die Abhangigkeit der o,2-Dehngrenze der erfindungsgemäßen Stähle von ihrem Kupfer- und Molybdängehalt und in Big. 4 die Abhängigkeit der Warmverformbarkeit der erfindungsgemäßen Stähle von ihrem Borgehalt.
• Nachstehend wird der Grund für die Wahl der erfindungsgemäßen Legierungszusammensetzung angegeben. Dabei sind die Prozentsätze auf Gewichtsbasis angegeben: Kohlenstoff: Bis zu 0,06% (vorzugsweise bis zu 0,03%) Kohlenstoff hat zwar eine stark austenitisierende Wirkung, doch setzt sein Zusatz in großen Mengen die Korrosionsbestndigkeit und Warmverformbarkeit herab. Daher darf der Kohlenstoffgehalt nicht höher sein als 0,06% und soll er-vorzugsweise 0,03% nicht übersteigen.
• Silicium: Bis zu 1,0%.
• Silicium fördert die Ferritbildung. Es erhöht die Oxidationsbeständigkeit und wirkt ferner beim Feinen als Desoxidationsmittel. . Dieses Element darf jedoch nicht in Mengen über 1,0ffi-zugesetzt werden, weil es sonst die Zähigkeit und Bildsamkeit der Legierung herabsetzt.
• Mangan: Bis zu 2,0%, vorzugsweise bis zu 1,0% Mangan reagiert mit Schwefel unter Bildung von Mangansulfid, welches die Rotbrüchigkeit verhindert, und wirkt als Desoxidationsmittel. Ferner fördert Mangan die Austenitbildung. Daher soll es zum Abstimmen der Mengen der Xegierungsphasen in Mengen bis zu 2,0%, vorzugsweise bis zu 1,0%, zugesetzt werden.
• Stickstoff: Bis zu 0,10% Stickstoff fördert zwar die Austenitbildung sehr stark, doch führt sein Zusatz in großen Mengen zur Herabsetzung der Kerbschlagzähigkeit im Bereich des Steilabfalls.
• Bei einem Zusatz bis zu 0,1 treten jedoch in der Praxis keine Schwierigkeiten auf.
• Nickel: 3,0-7,0 Die Legierung soll mindestens ),00 Nickel enthalten, weil er die Austenitbildung stark fördert und die Korrosionsbeständigkeit verbessert. Andererseits müssen die Gehalte an Nickel, Chrom, Kupfer und Molybdän so aufeinander abgestimmt werden, daß ein nichtrostender Stahl erhalten wird, der zwei Phasen, und zwar eine Austenit- und eine Ferrit-Phase besitzt. bus diesem Grunde darf der Nickelgehalt 7,0% nicht übersteigen.
• Chroms 18,0-30,0s, vorzugsweise 21,0-28,0% Chrom fördert die Ferritbildung. Ferner verbessert es stark die Korrosionsbeständigkeit und die Oxidationsbeständigkeit des Stahls. Da die Erfindung eine Legierung mit einem Mikroduplexgefüge schaffen soll, müssen die Gehalte an Nickel, Chrom, Molybdän und Kupfer gut aufeinander abgestimmt werden. Daher soll der Chromgehalt mindestens 18,0% und vorzugsweise mindestens 21,0 betragen.
• Andererseits soll zur Einhaltung des gewünschten Verhältnisses zwischen der Austenit- und der Ferrit-Phase und zum Herabsetzen der Kosten und der Versprödungsneigung der Chromgehalt 30,0%, vorzugsweise 28,0%, nicht übersteigen.
• Kupfer: Bis zu 3,0%, insbesondere 0,8-2,0% Der Kupfergehalt beträgt vorzugsweise mindestens 0,8%, weil Kupfer die Austenitbildung stark fördert und die Festigkeit der Grundmasse und damit der Legierung erhöht.
• Da ein hoher Kupfergehalt jedoch die Warmverformbarkeit herabsetzt, soll der Gehalt an diesem Element 3,0, vorzugsweise 2,0X, nicht übersteigen.
• Molybdän: 0,5-6,0%, vorzugsweise 2,0-4,0 Die Säurebeständigkeit und die Grübchenkorrosionsbeständigkeit des nichtrostenden Mikroduplexstahls sind vor allem von seinem Gehalt an Nickel, Chrom und Molybdän abhängig. Daher soll er mindestens 0,5%, vorzugsweise mindestens 2,0%, Molybdän enthalten. Da aber Molybdän die Versprödung begünstigt, soll der Molybdängehalt 6,0%, vorzugsweise 4,0%, nicht übersteigen.
• Bor: 0,0008-0,0080%, vorzugsweise 0,008-0,0060% Zum Verbessern der KorrosionsbeständiFkeit und der Warmverformbarkeit soll Bor in einer Menge von mindestens 0,0008%, vorzugsweise mindestens 0,0010, zugesetzt werden. Ein Zusatz von mehr als 0,0080% Bor führt jedoch zur Bildung von niedrigschmelzenden Verbindungen und zu einer Versprödungsneigung. Der Borgehalt soll vorzugsweise 0,0060% nicht übersteigen.
• Niob: 0,08-1,2%, vorzugsweise 0,08-0,50% Titan: 0,05-2,0X, vorzugsweise 0,1-0,50% Tantal: 0,1-2,0%, vorzugsweise 0,1-0,5% Zirkon: 0,03-0,50% Aluminium: 0,5-1,5% Diese Elemente binden Kohlenstoff oder Stickstoff in der Legierung. Sie wirken kornverfeinernd und erhöhen die Beständigkeit gegen Korngrenzen- und Grübchenkorrosion und gegen Schwefelsäure. Außerdem verbessern diese Metalle die Warmverformbarkeit der Legierung. Zum Erzielen der genannten Wirkungen soll man der Legierung eins oder mehrere dieser Metalle zusetzen. Besonders gute Wirkungen erzielt man, wenn man 0,08-0,50% Niob, und/oder 0,1-0,50% Titan und/oder 0,1-0,50% Tantal zusetzt.
• Die Zusammensetzung des ferritisch-austenitischen, nichtrostenden Stahls gemäß der Erfindung erfüllt ferner folgende Bedingung: Nickeläquivalent (nachstehend als Ni-Äa. bezeichnet) t 40 (C % + Ni /°) + 3 (Ni %) + (Cu %) + 2 (Mg %) = 15 bis 30; Chromäquivalent (nachstehend als Cr-Äg. bezeichnet) = (Cr %) + 5,2 (Si %) + 4,2 (Mo %) + 4,5 (Nb %) + 7,0 (Ti %0) + 3,0 (Ta °ß) + 13,0 (Zr %) + 2,0 (Al %) - 28 bis 50; und vorzugsweise Cr-Äq - Ni-Äq. = 8 bis 27.
• Diese Bedingung ist für den ferritisch-austenitischen, nichtrostenden Stahl gemäß der Erfindung wesentlich, weil zum Erzielen einer Legierung mit dem gewünschten Mikroduplexgefüge die Gehalte an Nickel, Chrom, Kupfer und Molybdän gut abgestimmt sein müssen.
• Die bemerkenswerte Verbesserung der physikalischen Eigenschaften wird erzielt, wenn in der Legierung die Werte für das Ni-Äq. und das Cr-Äg. die vorstehende Bedingung erfüllen.
• Nachstehend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels erläutert, ohne auf dieses eingeschränkt zu sein.
• Beispiel Legierungsproben mit den in der Tabelle 1 angegebenen Zusammensetzungen wurden lösungsgeglüht und dann auf mechanische Eigenschaften, Korrosionsbeständigkeit (JIS G0591) und Warmverformbarkeit (Anzahl der Xorsions-Umdrehungen bis zum Bruch) geprüft.
• Tabelle 1 TEIL 1 = ZUSAMMENSETZUNG DER PROBEN (Gew.-%) Anschluß Teil 2 (Probe Nr. 1-20)

  Cr-
  Cr- Ni- Äq
  C Si Mn P S N Ni Cr Cu Mo B Nb Ti Ta Zr Al
  Äq Äq Ni-
  Äq
  1 0.02 0.48 0.83 0.015 0.009 0.03 5.1 22.0 2.0 3.0 0.0015 0.38 - - - - 38.8 21.0 17.8
  2 0.01 0.45 0.74 0.017 0.013 0.03 5.3 24.5 1.0 2.7 0.0023 0.45 - - - - 40.1 28.0 20.1
  3 0.02 0.53 0.48 0.016 0.013 0.02 4.9 21.3 1.9 3.8 0.0026 - 0.26 - - - 41.9 19.2 22.7
  4 0.02 0.50 0.76 0.013 0.013 0.04 5.0 21.9 2.0 4.0 0.0017 0.36 - - - - 43.0 20.9 22.1
  5 0.01 0.42 0.77 0.018 0.007 0.02 6.2 23.7 1.5 2.5 0.0019 0.33 - - - - 37.9 22.8 15.1
  6 0.01 0.52 0.64 0.016 0.014 0.02 4.2 22.3 1.3 3.8 0.021 0.48 - - - - 43.2 15.4 26.8
  7 0.01 0.53 0.46 0.014 0.012 0.04 3.9 21.9 1.6 2.8 0.0014 - 0.16 - - - 37.6 16.2 21.4
  8 0.02 0.51 0.81 0.015 0.014 0.04 5.4 21.7 0.9 3.1 0.0022 0.47 - - - - 39.5 21.1 18.4
  9 0.03 0.53 0.82 0.018 0.015 0.05 5.6 23.5 1.3 3.1 0.0021 - - 0.33 - - 40.3 22.9 17.4
  10 0.03 0.55 0.56 0.017 0.014 0.02 4.9 25.4 1.9 3.2 0.0024 - 0.48 - - - 45.2 19.7 25.5
  11 0.02 0.45 0.77 0.013 0.013 0.03 4.7 19.6 1.9 3.1 0.0018 0.34 - - - - 36.6 19.5 17.1
  12 0.02 0.72 0.46 0.015 0.015 0.02 4.9 21.2 3.0 2.9 0.0022 0.38 - - - - 38.8 20.2 18.6
  13 0.02 0.47 0.81 0.014 0.014 0.03 5.0 21.9 2.1 5.1 0.0012 0.36 - - - - 47.4 20.7 26.7
  14 0.03 0.47 0.88 0.016 0.013 0.03 6.1 23.2 2.6 3.6 0.0019 - 0.24 - - - 42.4 25.1 17.3
  15 0.03 0.53 0.86 0.013 0.015 0.03 5.7 28.5 1.9 2.8 0.0022 0.38 - - - - 44.8 23.1 21.7
  16 0.02 0.43 0.78 0.014 0.012 0.02 5.6 21.8 0.5 3.1 0.0021 0.36 - - - - 38.6 20.5 18.1
  17 0.02 0.54 0.66 0.014 0.007 0.03 5.2 22.1 1.6 3.1 0.0016 - 0.59 - - - 42.1 20.5 21.6
  18 0.02 0.53 0.63 0.013 0.013 0.03 5.1 21.7 2.0 0.9 0.0028 - 0.31 - - - 30.6 20.4 10.2
  19 0.02 0.53 0.57 0.014 0.012 0.03 5.0 22.0 1.0 2.3 0.0018 - - 0.62 - - 36.5 19.1 17.4
  20 0.03 0.56 0.48 0.018 0.016 0.02 5.1 24.0 1.9 2.1 0.0017 - - - 0.12 - 37.3 20.2 17.1

  Anschluß Teil 1 (Probe Nr. 21 - 43) Anschluß Teil 1 (Probe Nr. 1-20) Anschluß Teil 2 (Probe Nr. 21-43)

  21 0.05 0.65 0.98 0.017 0.016 0.03 5.8 21.9 1.1 2.2 0.0029 0.31 - - - - 35.9 23.7 12.2
  22 0.02 0.32 0.93 0.013 0.010 0.02 4.8 27.2 1.3 2.3 0.0021 - - - - 0.40 39.4 19.2 20.2
  23 0.02 0.75 0.78 0.014 0.009 0.02 5.6 22.7 1.4 3.4 0.0035 0.34 - - - - 42.1 21.4 20.6
  24 0.02 0.68 0.91 0.014 0.010 0.03 6.1 23.0 1.0 2.0 0.0009 0.33 - - - - 36.4 23.1 13.3
  25 0.03 0.33 1.41 0.017 0.014 0.03 6.1 21.2 1.9 2.1 0.0028 0.23 - - - - 32.8 25.4 7.4
  26 0.05 0.72 1.28 0.018 0.015 0.05 6.0 20.8 0.6 1.8 0.0009 - 0.20 - 0.10 - 34.8 25.2 9.6
  27 0.03 0.45 0.82 0.017 0.009 0.04 6.0 22.1 1.2 2.9 0.0025 0.60 - - - - 39.3 23.6 15.7
  28 0.05 0.78 1.23 0.016 0.010 0.06 6.8 20.2 0.7 1.8 0.0008 - - - 0.25 - 35.1 27.9 7.2
  29 0.05 0.81 1.59 0.012 0.010 0.06 5.5 19.2 0.4 0.8 0.0041 - - - 0.21 - 29.5 24.5 5.0
  30 0.03 0.78 0.68 0.013 0.012 0.04 5.3 23.3 1.2 3.2 0.0076 0.33 - - - - 41.8 21.3 20.6
  31 0.02 0.56 0.54 0.016 0.014 0.03 5.1 21.6 2.0 - 0.0022 - 0.23 - - - 26.1 20.4 5.7
  32 0.02 0.43 0.85 0.014 0.014 0.02 5.4 22.3 1.3 2.8 - 0.34 - - - - 37.8 20.8 17.0
  33 0.03 0.54 1.11 0.021 0.017 0.03 3.4 27.1 0.6 4.9 0.0018 - 0.32 - - - 52.6 15.4 37.2
  34 0.03 0.88 0.48 0.016 0.015 0.85 4.9 17.4 1.0 3.2 0.0016 0.32 - - - - 36.9 19.9 17.0
  35 0.03 0.44 0.92 0.018 0.019 0.02 5.0 22.8 - 2.9 0.0021 0.28 - - - - 38.5 18.8 19.7
  36 0.03 0.33 0.31 0.017 0.012 0.03 2.2 22.0 1.2 2.7 0.0028 0.31 - - - - 36.5 10.8 25.7
  37 0.02 0.41 0.72 0.014 0.017 0.04 5.1 23.6 1.2 3.1 0.0020 - - - - - 38.7 20.3 18.4
  38 0.03 0.56 1.39 0.019 0.013 0.04 5.4 22.8 - 1.9 - - 0.35 - 0.05 - 36.8 21.9 14.9
  39 0.03 0.81 1.11 0.011 0.009 0.08 2.8 28.3 0.6 3.7 0.0018 - 0.32 0.12 0.11 - 52.2 15.6 36.6
  40 0.09 0.28 0.52 0.011 0.019 0.08 6.8 21.2 2.0 2.2 0.0026 0.24 - - - - 33.0 30.2 2.8
  41 0.05 0.46 0.97 0.017 0.015 0.03 5.7 24.3 - 1.2 - - - - - - 31.7 22.2 9.5
  42 0.05 0.47 1.10 0.015 0.018 0.03 11.9 16.6 - 2.4 - - - - - - 29.1 41.1 12.0
  43 0.05 0.35 0.45 0.012 0.013 0.03 4.1 16.9 4.2 - - 0.31 - - - - 20.1 20.6 0.5

  Tabelle 1 TEIL 2 = MECHANISCHE EIGENSCHAFTEN

  0,2 Dehngrenze Zugfestigkeit Dehnung Kerbschlag- Korrisionsbe- Warmver-
  zähigkeit ständigkeit formbarkeit
  Probe ( Charpi ) (5%H2SO4)
  Nr. Zahl der Torsions-
  kp/mm² kp/mm² % mkp/cm² g/m²/h Umdrehungen
  bis zum Bruch
  1 63 78 31 15 0.9 7.4
  2 62 75 28 28 0.8 10.5
  3 66 79 18 18 1.2 12.2
  4 74 85 26 15 0.8 10.9
  5 63 74 29 19 0.7 6.1
  6 74 81 22 15 1.0 23.8
  7 68 80 26 17 2.4 8.2
  8 59 74 30 20 1.3 9.1
  9 68 81 24 21 0.8 7.7
  10 70 84 26 12 1.0 19.8
  11 63 74 28 18 2.4 6.0
  12 71 79 26 17 2.9 4.8
  13 79 89 25 13 0.8 18.9
  14 64 78 24 20 1.4 4.4
  15 71 82 20 14 0.7 12.5
  16 55 78 36 21 2.3 10.2
  17 61 76 29 16 1.0 15.8
  18 54 71 33 25 2.6 4.8
  19 58 76 32 20 1.1 9.6
  20 66 79 27 19 3.6 6.0

  Anschluß Teil 1 (Probe Nr. 1-20) Anschluß Teil 2 (Probe Nr. 21 - 43) Anschluß Teil 2 (Probe Nr. 1 - 20)

  21 50 70 34 29 4.0 3.5
  22 62 77 28 8 2.8 7.5
  23 63 80 24 17 1.2 14.4
  24 56 73 36 29 3.4 3.8
  25 50 69 35 30 4.5 2.8
  26 51 69 38 27 2.3 2.5
  27 58 76 29 19 0.8 8.9
  28 51 72 37 27 3.9 2.5
  29 52 69 38 24 3.1 4.0
  30 66 81 21 13 0.9 33.2
  31 46 65 37 23 3.2 3.6
  32 64 80 24 21 5.5 2.2
  33 72 84 14 2 - 28.0
  34 61 79 33 17 3.7 6.7
  35 49 65 25 23 1.9 12.1
  36 73 86 17 2 12.2 25.0
  37 61 71 41 27 8.5 5.2
  38 51 65 40 29 4.0 3.5
  39 75 88 10 2 - 32.1
  40 33 58 60 35 15.3 1.0
  41 47 66 38 28 4.8 2.0
  42 28 67 58 32 5.2 -
  43 123 134 14 7 262.0 -

  Anschluß Teil 1 (Probe Nr. 21-43)

  «uhanlsche Elgensenatten

  0,2- Zug- Deh- Kerb- Korrosions- War er-

  Dehn- fe- nung schlag- beständig- ff mbar-

  gren- stig- sähig- keSt teit

  ze keit keit (50 H2S04)

  Pro- (Charpy) 4 4 Zahl der Tor-

  be sions-Umdre-

  Nr. kp/mm2 kpmm ,o mkp/cm2 g/ X hungen bis

  2 /h zum Bruch

  25 50 69 35 30 / 4,5 2,8

  26 51 69 38 27 / 2,3 2,5

  27 58 76 . 29 1 0,8 8,9

  28 51 72 37 7 3,9 2,5

  29 52 69 38 / 24 3,1 4,0

  30 66 81 21 / 13 0,9 33,2

  31 46 65 / 23 3,2 3,6

  32 64 , 80 24 21 5,5 2,2

  33 72 84 / 14 2 - 28,0

  34 61 79 / 33 17 3,7 6,7

  35 49 6 25 23 1,9 12,1

  36 73 6 17 2 12,2 25,0

  37 61 / 71 41 27 8,5 5,2

  38 51 / 65 40 29 4,0 3,5

  39 7 88 10 2 - 32,1

  40 - / 58 60 35 15,3 1,0

  41 / 47 66 38 28 4,8 2,0

  42/ 28 67 58 32 5,2

  3 13 13t - 14 7

  In der Tabelle 1 bestehen die Proben Nr. 1 bis 30 aus erfindungsgemäßen Stählen und die Proben Nr. 31 bis 43 aus Vergleichslegierungen. Die Probe Nr. 41 besteht aus SUS 329 JI, die Probe Nr. 42 aus SUS 316 und die Probe Kr. 43 aus SUS 630.
• Die Probe Nr. 43 aus SUS 630 wurde 30 min lang bei 10500 C lösungsgeglüht, dann luftgekühlt, danach 4 Stunden lang bei 4800 C ausgehärtet und danach wieder luftgekühlt.
• Aus der Tabelle 1 geht hervor, daß alle nichtrostenden Stähle gemäß der Erfindung eine 0,2-Dehngrenze über 50 kp/mm2 haben.
• Man erkennt, daß der erfindungsgemäße Stahl hinsichtlich der mechanischen Eigenschaften, der Korrosionsbeständikeit und der Warmverformbarkeit dem SUS 329 JI überlegen ist. Der ferritisch-austenitische Stahl gemäß der Erfindung hat offenbar eine höhere Korrosionsbeständigkeit und ist besser warmverformbar als der übliche Austenitstahl SUS 316.
• Aus der Fig. 1 geht die Beziehung zwischen dem Or-Äq.
• und dem Ni-Äq. der in der Tabelle 1 angeführten Stähle gemß der Erfindung hervor Die erwünschten iigenschaften des erfindungsgemäßen Stahls sind darauf zurückzuführen, daß er eine Austenit- und eine Ferrit-Phase besitzt. Dies wird dadurch erzielt, daß das Ni-Äq. und das Cr-Äq. innerhalb der oder auf den Begrenzungslinien der Fläche GCDEFG in Fig. 1 liegen. Jeder Stahl, dessen Zusammensetzung außerhalb dieses Bereichs liegt, besitzt nicht die erfindungsgemäß erwünschten Eigenschaften, beispielsweise weil nur eine Ferrit-Phase yorhanden ist.
• Aus der Fig. 2 geht die Abhangigkeit der 0,2-Dehngrenze von den Werten für (Cr-Aq. - Ni-Äq.) bei den erfindungsgemäßen Stählen hervor, bei denen der Wert (Or-Äq. -Ni-Äq.) höher sein muß als etwa 8.
• Erfindungsgemäß werden zur Erhöhung der 0,2-Dehngrenze relativ große Mengen Molybdän und Kupfer zugesetzt. Durch den Molybdänzusatz wird die 0,2-Dehngrenze nicht nur durch Erhöhung des Wertes (Or-Äq. - Ni-Äq.), sondern auch durch Verfestigen der Grundmasse erhöht. Kupfer wirkt einerseits im Sinne einer Herabsetzung der 0,2-Dehngrenze, weil es den Wert (Cr-Äq. - Ni-Aq.) herabsetzt, andererseits aber auch im Sinne einer Erhöhung der 0,2-Dehngrenze, weil es die Grundmasse verfestigt. Die an zweiter Stelle genannte Wirkung ist stärker als die erstgenannte, so daß Kupfer insgesamt die 0,2-Dehngrenze erhöht. Dies ist in Fig. 3 dargestellt.
• Der erfindungsgemäße Stahl ist ausgezeichnet warmverformbar. Dies ist sowohl auf den hohen Wert (Cr-hq.
• - Ni-Äq.) als auch auf den Zusatz von Bor zurückzuführen, wie aus Fig. 4 hervorgeht. Diese stellt die Abhängigkeit der Warmverformbarkeit des erfindungsgemäßen Stahls von dem Borgehalt dar. Dabei ist die Warmverformbarkeit durch die Anzahl der Torsions-Umdrehungen bis zum Bruch bei 11500 C angegeben. Aus der Fig. 4 geht hervor, daß die Warmverformbarkeit mit zunehmendem Borgehalt verbessert wird.
• In dem erfindungsgemäßen Stahl beträgt der Wert (Cr-q. - Ni-sq.) vorzugsweise mindestens 8. Dieser Wert soll jedoch vorzugsweise nicht größer sein als 27, weil sonst infolge der Bildung nur einer Ferritphase die Zähigkeit und Bildsamkeit herabgesetzt werden.
• Wie vorstehend angegeben wurde, besitzt der nichtrostende Stahl gemäß der Erfindung eine hohe 0+2-Dehngrenze von mindestens 50 kp/mm2, eine ebensogute oder bessere Korrosionsbeständigkeit als der SUS 316 und eine ebensogute oder viel bessere Korrosionsbeständigkeit und Warmverformbarkeit als der SUS 329 JI. Dies ist auf das Vorhandensein der Legierungselemente in den angegebenen Gehaltsbereichen und auf die angegebenen Werte des Cr-Äq., des Ni-Äq. und für (Cr-Äq. - Ni-Äq.) zurückzuführen.
• Der ferritisch-austenitische Stahl gemäß der Erfindung ist besonders als Werkstoff für die Trommel von Zentrifugen geeignet.
• Der ferritisch-austenitische, nichtrostende Stahl gemäß der Erfindung kann ferner als Werkstoff für zahlreiche chemische Geräte oder dergleichen verwendet werden.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Ferritisch-austenitischer, nichtrostender Stahl, dadurch gekennzeichnet, daß er auf Gewichtsbasis folgende Zusammensetzung hat: (a) Als Grundlegierungselemente bis zu 0,06 Kohlenstoff, bis zu 1,0% Silicium, bis zu ?,0% Mangan, bis zu 1,10% Stickstoff, 3,0-7,0% Nickel, 18,0-30,0% Chrom, bis zu 3,0 Kupfer, 0,5-6,0% Molybdän, sowie im wesentlichen Eisen und (b) als Zusatzlegierungselemente 0,0008-0,0080% Bor, und mindestens einen metallischen Bestandteil aus der Gruppe 0,08-1,2% Niob, 0,05-0,8% Titan, 0,1-2,0% Tantal, 0,03-0,50% Zirkon und-0,05-1,5% Aluminium, wobei das Nickeläquivalent = 40 (0 % + Ni ) + 3 (Ni %) + (Cu %) + 2 (Mg %) = 15 bis 30 und das Chromäquivalent = (Cr %) + 5,2 (Si %) + 4,2 (Mo %) + 4,5 (Nb %) + 7,0 (Ti %) + 3,0 (Ta %) + 13,0 (Zr %) + 2,0 (Al %) = 28 bis 50 beträgt.

2. Ferritisch-austenitischer, nichtrostender Stahl nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Wert (Chromäquivalent - Nickeläquivalent) 8 bis 27 beträgt.

3. Ferritisch-austenitischer, nichtrostender Stahl, dadurch gekennzeichnet, daß er auf Gewichtsbasis folgende Zusammensetzung hat: (a) Als Grundlegierungselemente bis zu 0,06% Kohlenstoff, bis zu 1,0% Silicium, bis zu 1,5% Mangan, bis zu 0,10% Stickstoff, 3,0-7,0% Nickel, 20,0-28,0% Chrom, 0,5-2,5% Kupfer, 1,0-5,0% Molybdän, sowie im wesentlichen Eisen und (b) als Zusatzlegierungselemente 0,0008-0,0080% Bor und mindestens einen metallischen Bestandteil aus der Gruppe 0,08-0,5% Niob, 0,05-0,5% Titan und 0,1-0,5% Tantal, wobei das Nickeläquivalent = 40 (C % + Ni %) + 3 (Ni %) + (Ou %) + 2 (Mg j = 15 bis 30, das Chromäquivalent = (Cr %) + 5,2 (Si %) + 4,2 (Mo %) + 4,5 (Nb %) + 7,0 (Ti %) 4 3,0 (Ta %) + 13,0 (Zr %) + 2,0 (Al %) = 28 bis 50 und der Wert Chromäquivalent - Nickeläquivalent 8 bis 27 beträgt.

4. Ferritisch-austenitischer, nichtrostender Stahl, dadurch gekennzeichnet, daß er auf Gewichtsbasis folgende Zusammensetzung hat: (a) Als Grundlegierungselemente bis zu 0,03% Kohlenstoff, bis zu 1,0% Silicium, bis zu 1,0 Mangan, bis zu 0,10% Stickstoff, 3,0-7,0% Nickel, 21,0-28,0% Chrom, 0,8-2,0 Kupfer, 2,0-4,0% Molybdän, sowie im wesentlichen Eisen und (b) als Zusatzlegierungselemente 0,0008-0,0080% Bor und mindestens einen metallischen Bestandteil aus der Gruppe 0,08-0,5% Niob, 0,05-0,5% Titan und 0,1-0,5% Tantal, wobei das Nickeläquivalent = 40 (C % + Ni %) + 3 (Ni %) + (Cu %) + 2 (Mg %) = 15 bis 30, das Chromäquivalent = (Or %) + 5,2 (Si %) + 4,2 (Mo %) + 4,5 (Nb %) + 7,0 (Ti %) + 3,0 (Ta %) + 13,0 (Zr %) + 2,0 (Al %) = 28 bis 50 und der Wert Chromäquivalent - Nickeläquivalent 8 bis 27 beträgt.

L e e r s e i t e