EP0005439A1 - Verwendung eines ferritisch-austenitischen Chrom-Nickel-Stahles - Google Patents
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- C22C38/58—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with more than 1.5% by weight of manganese
Definitions
- the invention accordingly consists in the use of a ferritic-austenitic Cr-Ni steel which contains 30 to 70% austenite and which has a max. 0.1% C, max. 1.0% Si, 4.0 to 6.0% Mn, 22.0 to 28.0% Cr, 3.5 to 5.5% Ni, 1.0 to 3.0% Mo, 0.35 to Contains 0.6% N, remainder iron and unavoidable impurities, for forgings that have a notched impact strength (according to ISO-V) of more than 35 joules with a minimum yield strength of already at twice the degree of deformation Must have 600 N / mm 2 .
- a ferritic-austenitic Cr-Ni steel which contains 30 to 70% austenite and which has a max. 0.1% C, max. 1.0% Si, 4.0 to 6.0% Mn, 22.0 to 28.0% Cr, 3.5 to 5.5% Ni, 1.0 to 3.0% Mo, 0.35 to Contains 0.6% N, remainder iron and unavoidable impurities, for forgings that have a notched
- a steel is used for the purpose mentioned, the max 0.1% C, max. 1.0% Si, 4.5 to 5.5% Mn, 25.0 to 27.5% Cr, 3.5 to 5.0% Ni, 1.3 to 2.5% Mo, 0.35 to 0.45% N, balance iron and inevitable impurities.
- the C content of the alloy preferably being at most 0 , 07%.
- a steel is preferably used for the stated purpose, with the proviso that the Mn content of the alloy is 4.5 to 6.0%.
- a steel is used for the above-mentioned purpose with the proviso that its alloy preferably has a Cr content of 24.0 to 27.5%.
- a particular advantage of the steels to be used according to the invention is that the forging temperatures up to 100 ° C higher than the standard steel mentioned in the introduction can be used in the manufacture of the forgings, whereby the forging is made considerably easier without impairing the quality of the forgings.
- Spherical bodies for separators were made from pieces of the same block weighing 200 kg. In the zones of the spherical bodies deformed to different degrees due to the production, notched impact tests were carried out in an analogous manner. Values between 53 and 90 J at yield strengths between 620 and 630 N / mm 2 .
- a piece of the other block was deformed under the forging press at forging temperatures of the same application onto a 3.6 m long shaft with a raw diameter of 320 mm.
- At the quenched end-product could despite the low applied strain of 2.5 yield limit of 640 N / mm 2 in the longitudinal b zw. 630 N / mm 2 in the transverse direction and in the notch impact test even values of 200 J in the longitudinal and 70 J in the transverse direction.
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Abstract
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 5,5% 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.
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; 1,3/2,0 % Mo; 4,0/5,0 % Ni; (Werkstoff-Nr. 1.4460) bzw. der weitgehend analoge schwedische Normstahl SIS 2324, der auch mit Stickstoffgehalten bis 0,2 % N erschmolzen wird, den Anforderungen an Festigkeit und Kerbschlagzähigkeit in bestimmten Anwendungsfällen, insbesondere bei der Herstellung von Schmiedestücken, nicht genügt. Durch Erhöhung des Stickstoffgehaltes bis 0,4 % N konnten die mechanischen Gütewerte teilweise verbessert werden; es zeigt sich aber beim Schmieden eine starke Anfälligkeit zur Rißbildung.
- Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, für Schmiedestücke, bei denen einzelne Zonen nur gering warmverformt 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 28,0 % 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 Kerbschlagzähigkeit (nach ISO-V) von mehr als 35 Joule bei einer Mindeststreckgrenze von 600 N/mm2 besitzen müssen.
- 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, 1,3 bis 2,5 % Mo, 0,35 bis 0,45 % N, Rest Eisen und unvermeidliche Verunreinigungen enthält.
- Es hat sich dabei als vorteilhaft gezeigt, den C-Gehalt im Bereich von 0,01 bis 0,1 % und den Si-Gehalt von 0,1 bis 1,0 % zu halten, wobei der C-Gehalt der Legierung vorzugsweise maximal 0,07 % beträgt.
- Für den genannten Zweck wird vorzugsweise ein Stahl mit der Maßgabe verwendet, daß der Mn-Gehalt der Legierung 4,5 bis 6,o % beträgt. Desgleichen wird ein Stahl für obgenannten Zweck mit der Maßgabe verwendet, daß dessen Legierung vorzugsweise einen Cr-Gehalt von 24,0 bis 27,5 % aufweist.
- Es ist bekannt, daß die Ergebnisse des Warmtorsionsversuches als Maßstab für die kritische Primärverformung von Schmiedeblöcken herangezogen werden können. Es werden deshalb Vergleichsergebnisse solcher Untersuchungen wie folgt angegeben:
- Als besonderer Vorteil der erfindungsgemäß anzuwendenden Stähle ist hervorzuheben, daß bei der Herstellung der Schmiedestücke um bis 100°C höhere Schmiedeanfangstemperaturen angewendet werden können als bei dem einleitend genannten Normstahl, wodurch die Schmiedung wesentlich erleichtert wird, ohne die Qualität der Schmiedestücke zu beeinträchtigen.
- Die Erfindung wird nachstehend anhand 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 2,5 t schweren ESU-Blöcken umgeschmolzen. Von einem Block wurden 200 kg schwere Stücke abgesägt und die Schmiedung von 1,6 m langen Turbinenschaufeln bei Temperaturen zwischen 1220°C und 10500C durchgeführt. Die fertigen Schaufeln wurden zwei Stunden bei 1080°C lösungsgeglüht und im Wasser abgeschreckt. Eine Schaufel wurde zerteilt und die mechanischen Gütewerte bestimmt; Streckgrenze im Fußteil 620 N pro mm2, in der 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 wurden 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/mm2 in der Querrichtung und im Kerbschlagversuch noch Werte von 200 J in der Längs- und 70 J in der Querrichtung festgestellt werden.
- Alle Produkte wurden auf ihre Beständigkeit gegen interkristalline Korrosion geprüft, wozu die für diesen Stahltyp übliche chloridhaltige Kalziumhydroxidlösung 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 schlechtertes Ergebnis auftrat.
Claims (6)
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 5,5 % 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 Mindesstreckgrenze 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, 1,3 bis 2,5 % Mo, 0,35 bis 0,45 % N, Fest Eisen und unvermeidliche Verunreinigungen enthält, für den Zweck nach Anspruch 1.
3. Die Verwendung eines ferritisch-austenitischen Cr-Ni-Stahles, der 30 bis 70 % Austenit enthält, für den Zweck nach Anspruch 1 mit der Maßgabe, daß der C-Gehalt der Legierung max. 0,07 % beträgt.
4. Die Verwendung eines ferritisch-austenitischen Cr-Ni-Stahles, der 30 bis 70 % Austenit enthält, für den Zweck nach Anspruch 1 mit der Maßgabe, daß der Mn-Gehalt der Legierung 4,5 bis 6,0 % beträgt.
5. Die Verwendung eines ferritisch-austenitischen Cr-Ni-Stahles, der 30 bis 70 % Austenit enthält, für den Zweck nach Anspruch 1 mit der Maßgabe, daß der Cr-Gehalt der Legierung 24,0 bis 27,5 % beträgt.
6. Die Verwendung eines ferritisch-austenitischen Cr-Ni-Stahles, der 30 bis 70 % Austenit enthält, für den Zweck nach Anspruch 1 mit der Maßgabe, daß der zulässige Phosphorgehalt der Legierung max. 0,045 % und der zulässige Schwefelgehalt max. 0,030 % beträgt.
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