DE2815439B2

DE2815439B2 - Verwendung eines ferriäsch-austenitischen Chrom-Nickel-Stahles

Info

Publication number: DE2815439B2
Application number: DE2815439A
Authority: DE
Inventors: Manfred Dipl.-Ing. Koren; Hermann Dipl.-Ing. Dr. Weingerl
Original assignee: Vereinigte Edelstahlwerke Ag (Vew), Wien Niederlassung Vereinigte Edelstahlwerke Ag (Vew) Verkaufsniederlassung Buederich, 4005 Meerbusch
Priority date: 1978-04-10
Filing date: 1978-04-10
Publication date: 1980-02-21
Also published as: JPS5814872B2; ATA232679A; EP0005439A1; AT360571B; CS216926B2; EP0005439B2; DE2815439A1; CA1127881A; US4272305A; DE2815439C3; EP0005439B1; DD142894A5; JPS54155115A

Description

Die Praxis hat gezeigt, daß der korrosionsbeständige Stahl der Zusammensetzung: max. 0,1% C; max. 1,0% Si; max. 2,0% Mn; max. 0,045% P; max. 0,030% S; 26,0/28,0% Cr; U/2,0% Mo; 4,0/5,0% Ni; (Werkstoff-Nr. 1.4460) bzw. der weitgehend analoge schwedische Normstahl SIS 2324, der auch irii Stickstoffgehalten bis 0,2% N erschmolzen wird, den Anforderungen an Festigkeit und Kerbschlagzähigkeit in bestimmten Anwendungsfällen, insbesondere bei der Herstellung von Schmiedest 'cken nicht genügt Durch Erhöhung des Stickstoffgehaltes bis 0,4% N konnten die mechanischen Gütewerte teilweise vprbesse^rt werden: es zeigt sich aber beim Schmieden eine starke Anfälligkeit zur Rißbildung.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung is*, es daher, für Schmiedestücke, bei denen einzelne Zonen nur gering warmverfonnt werden, einen korrosionsbeständigen ferritisch-austenitischen Cr-Ni-Stahl anzugeben, der auch in diesen Zonen eine Kerbschlagzähigkeit von mehr als 35 J (nach ISO-V) zu erreichen erlaubt.

Die Erfindung besteht demgemäß in der Verwendung eines ferritisch-austenitischen Cr-Ni-Stahles, der 30 bis 70% Austenit enthält und der max. 0,1% C, max. 1,0% Si, 4,0 bis 6,0% Mn, 22,0 bis 23,0% Cr, 3,5 bis 5,5% Ni, 1,0 bis 3,0% Mo, 0,35 bis 0,6% N, Rest Eisen und unvermeidliche Verunreinigungen enthält, für Schmiedestücke, die bereits bei zweifachem Verformungsgrad eine Kxibschlagzähigkeit (nach ISO-V) von mehr als 35 Joule bei einer Mindeststreckgrenze von 600 N/mm² besitzen, rnüssen.

Gemäß einer bevorzugten Ausführung wird für den genannten Zweck ein Stahl verwendet, der max. 0,1 % C, max. 1,0% Si, 4,5 bis 5,5% Mn, 25,0 bis 27,5% Cr, 3,5 bis 5,0% Ni, U bis 2,5% Mo, 035 bis 0,45% N, Rest Eisen

UIIU UIITCI IICIUtIVIIC T Ct UIII CIIIl

Es hat sich dabei als vorteilhaft gezeigt, den C-Gehalt ir.i Bereich von 0,01 bis 0,1% und den Si-Gehalt von 0,1 bis 1,0% zu halten.

An dieser Stelle sei erwähnt, daß in der deutschen Offenlegungsschrift 24 57089 ein austenitisch-ferritischer Chrom-Nickel-Stickstoffstahl beschrieben ist, der 0,005 bis 0,065% C, 0,1 bis 1,0% Si, 0,5 bis 4,0% Mn, 22,5 bis 28,0% Cr, 3,5 bis 8,0% Ni, 0,08 bis 0,4% N, Rest Eisen, enthält und der durch eine Primärverformung bei Temperaturen über 1155°C und eine Weiterverformung bei Temperaturen unter 1000 bis 800⁰C auf eine 0,2% Dehngrenze von mindestens 75 kp/mm² bei gleichzeitig guter Kerbzähigkeit gebracht wird. Zusätze von 0 bis 1,25% Mo, 0 bis 1,0% Nb/Ta und 0 bis 0,80% Ti sind einzeln oder gemeinsam auch noch in Betracht gezogen, aber — was für hochbeanspruchte SehmiedesLücke ausscheidet — nur dann, wenn eine Verminderung der Zähigkeit bzw. Kerbzähigkeit in Kauf genommen wird. Aus der Offenbarung dieser Offenlegungsschrift geht klar hervor, daß die genannte 2stufige Verformung für

ίο die Erzielung der guten mechanischen Eigenschiften ausschlaggebend ist Der Umstand, daß beim Vergleich mit der vorliegenden Erfindung den resultierenden Eigenschaften der Stähle trotz der ähnlichen Zusammensetzung ein grundve-schiedenes Prinzip zugrundeliegt, kann am besten an Hand von Gefügebildern nachgewiesen werden. Die F i g. 1 bis 3 zeigen Gefügebilder eines Stahles gemäß der Offenlegungsschrift mit 0,03% C, 0,5% Si, 1,5% Mn, 24,2% Cr, 4,1% Ni, 1^% Mo, 0^% N, Rest Eisen. Die Zusammer>Setzung muß so abgestimmt sein, daß das Gefüge bei Temperaturen über 1155° möglichst rein ferritisch ist Die Fig. 1 und 2 zeigen das ferritische Gefüge (ferritische Matrix, Austenit an den Korngrenzen) nach Glühung bei 1250⁰C (Fi g. 1) bzw. nach der Primärverformung (Fj g. 2), jeweils in lOOfacher Vergrößerung von V 2 Α-Ätzung. Während der zweiten Verformung im Temperaturbereich 1000 bis 800° scheidet sich aus dem Ferrit der Austenit in fein verteilter Form aus; es entsteht das sogenannte »Mikrc-duplexgefüge« mit seinen besonders guten mechanischen Eigenschaften (Fig.3; χ 100).

im Gegensatz dazu hat der für die erfindungsgemäße Verwendung bestimmte Stahl die angegebenen guten mechanischen Eigenschaften (02-Dehngrenze > 600

J5 N/mm²; Kerbschlagzähigkeit > 35 J) schon nach einer (beliebigen) Warmverformung mit nur 2fachem Verformungsgrad. Hier muß die chemische Zusammensetzung so abgestimmt sein, daß das 2phasige Gefüge mit 30—70% Austenit auch bei hohen Temperaturen erhalten bleibt Dies zeigen die F i g. *. bis 7 mit durch Murakami-Ätzung erhaltenen GofügebWdern eines der Erfindungsdefinition entsprechenden Stahles mit 0,025% C, 0,4% Si, 4,81% Mn, 25,4% Cr, 3,94% Ni, 2,40% Mo, 0,40% N, Rest Eisen, usw. die F i g. 4 (χ 50)

4^r> und F i g. 5 (χ 500) das Gefüge (Ferrit dunkel; Austenit heu) nach einer Wärmebehandlung 105O¹ZSo min/Wasser und die F i g. 6 (χ 50) bzw. F i g. 7 (χ 500) nach einer Wärmebehandlung 1300°/30 min/Wasser. Man sieht, daß selbst bei 1300° ein Austenitanteil von etwa 50%

w erhalten bleibt

Es ist bekannt, daß die Ergebnisse des Warmtorsionsversuches als Maßstab für die kritische Primärverformnng von Schmiedeblöcken herangezogen werden können. Es werden deshalb Vergleichsergebnisse solcher Untersuchungen wie folgt angegeben.

bf) -

Slam	ITUI-	/.am Her Ver
	temper.ilur	drehungen his
		/um Bruch
(.4460	1050 C	10-JO
	1150 C	>30
1.4460	1050 C	2,5-5
+ 0,4% N	1150C	3-9
Erfindungs	1050C	5-10
gemäßer Stahl	1150 C	>I5
(It. Beispiel)

IJren-

moment

(Nm)

3,9

2,7

3,5
2,5
2,5
1,3

Als besonderer Vorteil der erftndirngsgemäß anzuwendenden Stähle ist hervorzuheben, daß bei der Herstellung der Schmiedestücke um bis 100° C höhere Schmiedeanfangsternperaturen angewendet werden können als bei dem einleitend genannten Normstahl, wodurch die Schmiedung wesentlich erleichtert wird.

ohne die Qualität der Schmiedestücke zu beeinträchtigen.

Die Erfiiidung wird nachstehend zn Hand von Beispielen näher erläutert

Aus einem 48% Austenit enthaltenden Stahl der Zusammensetzung:

0,064% C; 0,66% Si; 4,66% Mn; 0,019% P; 0,014% S; 25,67% Cr, 1,58% Mo; 4,12% Ni; 0,38% N; Rest Eisen

wurden 2700 kg schwere Blöcke abgegossen und diese zu zwei 2£ t schweren ESU-Blöcken umgeschmolzen. Von einem Block wurden 200 kg schwere Stücke abgesägt und die Schmiedung von 1,6 m .^igen Turbinenschaufeln bei Temperaturen zwischen «220° C und 1050°C durchgeführt Die fertigen Schaufeln wurden zwei Stunden oei 1080° C !ös'-n^geglüht und im Wasser abgeschreckt Eine Schaufe' -/»rde zerteilt und die mechanischen Gütewerte testinifnt; Streckgrenze im Fußteil 620 N pro mm^? _r in cL/ oberen Hälfte 660 N/mm². Kerbschlagzähigkeit nach ISO-V im Fußteil 90 J, in der oberen Hälfte des Blattes 130 J.

Aus 200 kg schweren Stücken desselben Blockes wurden Kugelkörper für Separatoren hergestellt In den herstellungsbedingt unterschiedlich stark verformten Zonen der Kugelkörper warden im analog durchgeführten Kerbschlagversuch Werte zwischen 53 und 90 J bei Streckgrenzen zwischen 620 und 630 N/mm² festgestellt

Ein Stück des anderen Blockes wurde unter der Schmiedepresse bei anwendungsgleichen Schmiedetemperaturen auf eine 3,6 m lange Welle mit 320 mm Rohdurchmesser verformt Am abgeschreckten Endprodukt konnten trotz der geringen angewandten Verformung von 2,5 Streckgrenzwerte von 640 N/mm² in der Längs- bzw. 630 N/rnnt² in der Querrichtung und im Kerbschlagversuch noch Werte von 200J in der Längs- und 70 J in der Querrichtung festgestellt werden.

Alle Produkte wurden auf ihre Bestä; «gkeit gegen interkristalline Korrosion geprüft, wozu die 'Hr diesen Stahltyp übnche chloridhaltige Kaiziumhydroxidlö.mng mit Silberchloridzusatz verwendet wurde. Diese Beständigkeit war nicht nur im lösungsgeglühten Zustand gegeben, sondern die Produkte konnten auch 20 Minuten lang bei 600° C geglüht werden, ohne daß bei dieser Prüfung ein schlechteres Ergebnis auftrat

Hier/u 4 Blau Zeichnungen

Claims

28 15 43«? Patentansprüche:

1. Die Verwendung eines ferritisch-austenitischen Cr-Ni-Stahles, der 30 bis 70% Austenit enthält und der max. 0,1% C, max. 1,0% Si, 4,0 bis 6,0% Mn, 22,0 bis 28,0% Cr, 3,5 bis 5£% Ni, 1,0 bis 3.0% Mo, 0,35 bis 0,6% N, Rest Eisen und unvermeidliche Verunreinigungen enthält, für Schmiedestücke, die bereits bei zweifachem Verformungsgrad eine Kerbschlagzähigkeit (nach ISO-V) von mehr als 35 Joule bei einer Mindeststreckgrenze von 600 N/mm² besitzen müssen.

2. Die Verwendung eines ferritisch-austenitischen Cr-Ni-Stahles, der 30 bis 70% Austenit enthält und der max. 0,1% C, max. 1,0% Si, 4,5 bis 5,5% Mn, 25,0 bis 27,5% Cr, 3,5 bis 5,0% Ni, U bis 2£% Mo, 0,35 bis 0,45% N, Rest Eisen und unvermeidliche Verunreinigungen enthält, für den Zweck nach Anspruch 1.