DE1245140B

DE1245140B - Use of a stainless steel alloy for items with high tensile strength

Info

Publication number: DE1245140B
Application number: DE1961U0008163
Authority: DE
Inventors: Richard Robinson Brady; Kenneth Gerard Brickner
Original assignee: United States Steel Corp
Current assignee: United States Steel Corp
Priority date: 1961-07-07
Filing date: 1961-07-07
Publication date: 1967-07-20

Description

Verwendung einer nichtrostenden Stahllegierung für Gegenstände mit hoher Zugfestigkeit Es ist bereits eine Stahllegierung bekannt, die aus 0 bis 0,250/0 Kohlenstoff, 0 bis 20/0 Silizium, 14 bis 24 0/0 Chrom, 6 bis 14 0/0 Nickel, 1 bis 3 0/0 Aluminium, 0,25 bis 2 % Titan und insgesamt bis zu 5 % Mangan, Wolfram, Vanadium und Molybdän besteht und die nach Glühen in Luft bei einer Temperatur von ungefähr 1050 bis 1150°C, bei Zimmertemperatur eine Zugfestigkeit zwischen 70 und 84 kg/mm' und eine Dehnbarkeit von über 15 % aufweist.Using a stainless steel alloy for items with high tensile strength A steel alloy is already known which consists of 0 to 0.250 / 0 Carbon, 0 to 20/0 silicon, 14 to 24 0/0 chromium, 6 to 14 0/0 nickel, 1 to 3 0/0 aluminum, 0.25 to 2% titanium and a total of up to 5% manganese, tungsten, vanadium and molybdenum and which after annealing in air at a temperature of about 1050 to 1150 ° C, at room temperature a tensile strength between 70 and 84 kg / mm ' and has an extensibility of over 15%.

Es hat sich nun herausgestellt, daß man eine Stahllegierung mit einer Zugfestigkeit von mindestens 160 kg/mm2 und von mindestens 130 kg/mm2 bei 427°C und mit guter Dehnbarkeit erhält, wenn die einzelnen Legierungsbestandteile innerhalb eng begrenzter Gehaltsgrenzen gehalten und eine spezielle Wärmebehandlung durchgeführt wird.It has now been found that a steel alloy with a Tensile strength of at least 160 kg / mm2 and of at least 130 kg / mm2 at 427 ° C and with good ductility when the individual alloy components are inside strictly limited content limits and carried out a special heat treatment will.

Gegenstand der Erfindung ist daher die Verwendung einer nichtrostenden Stahllegierung, bestehend aus 0,18 bis 0,30°/o Kohlenstoff, höchstens 1,0 0/0 Mangan, höchstens 0,10/0 Stickstoff; höchstens 0,04 0/0 Phosphor, höchstens 0,0040/O Schwefel, 0,25 bis 1,251)/o Silizium, 5,40 bis 7,5% Nickel, 14,25 bis 16,500/0 Chrom, 2,0 bis 3,001, Molybdän, 0,85 bis 1,750/, Aluminium, 0,05 bis 4,500/0 stärkere Carbidbildner als Molybdän, nämlich Vanadium, Wolfram, Tantal, Niob, Titan oder Zirkon oder Mischungen dieser Elemente, die in folgenden Mengen anwesend sein können bis zu 1,25 % Vanadium, bis zu 4,500/0 Wolfram, bis zu 4,40 0/0 Tantal, bis zu 2,25 % Niob, bis zu 1,25 % Titan, bis zu 2,25 % Zirkon, Rest Eisen mit erschmelzungsbedingten Verunreinigungen, in der die Austenitbildner und die Ferritbildner derart aufeinander abgestimmt sind, daß nach Glühen, Abkühlen und Erwärmen die Legierung einen Austenit-Martensit-Umwandlungspunkt von unter -45,6°C aufweist, und die bei 1066 bis 1121'C geglüht, nach Abkühlung auf eine Temperatur von 954 bis 1010°C erwärmt, zur Erzielung eines martensitischen Gefüges auf unter -45,6'C abgekühlt und durch Erwärmen auf über 427°C gealtert worden ist, als Werkstoff für Gegenstände, die bei Raumtemperatur eine Zugfestigkeit von mindestens 160 kg/mm2 und bei 427°C eine Zugfestigkeit von 130 kg/mm2 besitzen müssen.The invention therefore relates to the use of a stainless steel alloy consisting of 0.18 to 0.30% carbon, at most 1.0% manganese, at most 0.10 / 0 nitrogen; at most 0.04% phosphorus, at most 0.0040 / 0 sulfur, 0.25 to 1.251) / o silicon, 5.40 to 7.5% nickel, 14.25 to 16.500 / 0 chromium, 2.0 to 3.001, molybdenum, 0.85 to 1.750 /, aluminum, 0.05 to 4.500 / 0 stronger carbide formers than molybdenum, namely vanadium, tungsten, tantalum, niobium, titanium or zirconium or mixtures of these elements, which can be present in the following amounts up to up to 1.25% vanadium, up to 4,500 / 0 tungsten, up to 4.40 0/0 tantalum, up to 2.25% niobium, up to 1.25% titanium, up to 2.25% zirconium, remainder iron with impurities caused by the melting process, in which the austenite formers and the ferrite formers are matched to one another in such a way that after annealing, cooling and heating the alloy has an austenite-martensite transformation point of below -45.6 ° C, and the alloy is annealed at 1066 to 1121'C , after cooling to a temperature of 954 to 1010 ° C, cooled to below -45.6'C to achieve a martensitic structure and aged by heating to over 427 ° C i st, as a material for objects that must have a tensile strength of at least 160 kg / mm2 at room temperature and a tensile strength of 130 kg / mm2 at 427 ° C.

Die erfindungsgemäß verwendete Stahllegierung weist nach der Abkühlung an der Luft im Anschluß an das Glühen ein austenitisches Gefüge auf und ist daher sehr dehnbar und läßt sich leicht in herkömmlicher Weise in die gewünschte Form bringen. Die Stahllegierung ist so zusammengesetzt, daß sie durch entsprechende Wärmebehandlung in ein martensitisches Gefüge umgewandelt und durch Alterung einer Ausscheidungshärtung unterzogen werden kann. Die Austenitbildner Kohlenstoff und Nickel sind in bezug auf die Ferritbildner Chrom, Molybdän, Silizium, Aluminium und Vanadium und/oder einem anderen starken Carbidbildner derart abgestimmt, daß die Legierung nach Glühen, Abkühlen und Erwärmen einen Austenit-Martensit-Umwundlungspunkt von unter -45,6°C aufweist. Der hohe Kohlenstoffgehalt ermöglicht eine Ausscheidungshärtung durch Altern.The steel alloy used according to the invention exhibits after cooling in the air after annealing an austenitic structure and is therefore very elastic and can easily be converted into the desired shape in a conventional manner bring. The steel alloy is composed in such a way that it can be replaced by appropriate Heat treatment converted into a martensitic structure and, through aging, a Can be subjected to precipitation hardening. The austenite formers carbon and With regard to the ferrite formers, nickel is chromium, molybdenum, silicon and aluminum and vanadium and / or another strong carbide former so matched that the alloy has an austenite-martensite transition point after annealing, cooling and heating below -45.6 ° C. The high carbon content enables precipitation hardening through aging.

Erfindungsgemäß wird insbesondere eine Stahllegierung verwendet, die aus 0,20 bis 0,280/0 Kohlenstoff, 0,50 bis 0,800/0 Mangan, höchstens 0,040/0 Stickstoff, höchstens 0,040/0 Phosphor, höchstens 0,040/0 Schwefel, 0,60 bis 1,00% Silizium, 6;00 bis 7,250/, Nickel, 14,50 bis 16,000/0 Chrom, 2,25 bis 2,750/, Molybdän, 1,00 bis 1,600/, Aluminium, 0,10 bis 1,400/, stärkere Carbidbildner als Molybdän, nämlich Vanadium, Wolfram, Tantal, Niob, Titan oder Zirkon oder Mischungen dieser Elemente, die in folgenden Mengen anwesend sein können: bis zu 0,300/, Vanadium, bis zu 1,400/, Wolfram, bis zu 1,300/, Tantal, bis zu 0,55 °/o Niob, bis zu 0,30°/o Titan, bis zu 0,55 °/o Zirkon, Rest Eisen mit erschmelzungsbedingten Verunreinigungen, besteht.According to the invention, a steel alloy is used in particular, which is composed of 0.20 to 0.280 / 0 carbon, 0.50 to 0.800 / 0 manganese, at most 0.040 / 0 nitrogen, at most 0.040 / 0 phosphorus, at most 0.040 / 0 sulfur, 0.60 to 1 .00% silicon, 6; 00 to 7.250 /, nickel, 14.50 to 16.000 / 0 chromium, 2.25 to 2.750 /, molybdenum, 1.00 to 1.600 /, aluminum, 0.10 to 1.400 /, stronger carbide formers as molybdenum, namely vanadium, tungsten, tantalum, niobium, titanium or zirconium or mixtures of these elements, which can be present in the following amounts: up to 0.300 /, vanadium, up to 1.400 /, tungsten, up to 1.300 /, tantalum, up to 0.55% niobium, up to 0.30% titanium, up to 0.55% zirconium, the remainder being iron with impurities from the melting process.

Innerhalb dieser Bereiche ist die Abstimmung von Ferritbildner zu Austenitbildnern von selbst gewährleistet.The coordination of ferrite formers is also necessary within these areas Austenite formers guaranteed by themselves.

Vorzugsweise wird eine Stahllegierung verwendet, die aus 0,20 bis 0,28 °/o Kohlenstoff, 0,50 bis 0,800/0 Mangan, höchstens 0,04 °/o Stickstoff, Tabelle I Zusammensetzung der geprüften Stähle in °/o Stahllegierung I C I Mn P - S Si I Ni I Cr I Mo I V Al I N 1* 0,22 0,62 0,009 0,026 0,70 5,93 15,0 2,58 0,22 0,95 0,051 2* 0,25 0,58 -0,009 0,027 0,75 6,08 15,2 2,60 0,55 1,08 0,063 3* 0,26 0,56 0,016 0,029 0,77 6,72 15,38 2,59 1,07 1,12 0,054 4 0,20 0,62 0,010 0,024 0,80 5,23 15,8 2,51 0,23 0,55 0,055 5 0,25 0,66 0,004 0,023 0,93 6,78 15,8 2,56 0,17 0,64 0,038 6 0,25 0,65 0,004 0,022 0,80 5,47 15,4 2,43 0,29 1,49 0,04 7* 0,24 0,63 0,008 0,021 0,80 6,17 15,7 2,43 0,17 1,18 0,078 8* 0,24 0,64 0,007 0,020 0,80 6,91 14,4 2,48 0,29 1,57 0,050 9* 0,18 0,68 0,008 0,020 0,79 5,43 14,3 2,38 0,28 1,44 0,016 10 0,24 0,66 0,009 0,020 0,86 6,88 14,8 2,44 0,09 0,69 0,034 11* 0,23 0,58 0,008 0,018 0,79 6,27 15,9 2,43 0,20 1,10 0,026 12 0,19 0,58 0,008 0,030 0,79 7,02 14,8 2,48 0,30 0,62 0,092 13 0,19 0,63 0,005 0,024 0,83 7,00 16,7 2,47 0,10 0,72 0,047 14 0,24 0,62 0,010 0,022 0,74 5,47 16,6 2,48 0,10 0,70 0,008 15* 0,22 0,61 0,013 0,022 0,79 6,23 15,9 2,43 0,21 1,09 0,040 16 0,23 0,58 0,012 0,023 0,76 5,46 15,7 2,42 0,10 1,40 0,026 17* 0,21 0,62 0,011 0,023 0,79 7,08 14,8 2,43 0,10 1,49 0,049 18* 0,21 0,60 0,012 0,023 0,80 6,30 15,8 2,48 0,23 1,11 0,044 19 0,19 0,61 0,013 0,018 0,78 7,10 16,5 2,39 0,31 1,48 0,051 20* 0,21 0,59 0,015 0,021 0,81 6,39 15,7 2,46 0,23 1,11 0,044 * = Stähle nach der Erfindung. Tabelle I (Fortsetzung) Stahl- C Mn P S Si Ni Cr Mo V A1 N Ti Nb-Ta** W Zr legierung 21* 0,24 0,62 0,010 0,024 0,80 7,11 16,5 2,42 0,10 1,50 0,027 22* 0,21 0,59 0,011 0,023 0,80 6,28 15,8 2,45 0,22 1,11 0,038 23 0,20 0,65 0,008 0,012 0,90 5,50 14,7 2,42 0,11 0,68 0,022 24 0,19 0,63 0,012 0,021 0,81 5,53 16,6 2,41 0,11 1,43 0,13 25 0,23 0,63 0,008 0,012 0,88 5,45 15,9 2,47 0,30 0,66 0,029 26 0,092 0,67 0,009 0,010 0,49 6,82 15,3 2,21 0,22 1,06 0,023 27 0,23 0,67 0,007 0,024 0,46 7,03 15,3 2,20 1,03 0,033 28 0,22 0,63 0,008 0,023 0,78 6,00 15,1 2,40 0,88 0,049 Fußnoten siehe am Schluß der Tabelle höchstens 0,04°/a Phosphor, höchstens 0,04°/o Schwefel, 0,60 bis 1,000/, Silizium, 6,00 bis 7,250/, Nickel, 14,50 bis 16,000/, Chrom, 2,25 bis 2,750/, Molybdän, 1,00 bis 1,600/, Aluminium, 0,10 bis 0,30"/, Vanadium, Rest Eisen und erschmelzungsbedingten Verunreinigungen, besteht.A steel alloy is preferably used which consists of 0.20 to 0.28% carbon, 0.50 to 0.800 / 0 manganese, at most 0.04% nitrogen, Table I Composition of the steels tested in% Steel alloy ICI Mn P - S Si I Ni I Cr I Mo IV Al IN 1 * 0.22 0.62 0.009 0.026 0.70 5.93 15.0 2.58 0.22 0.95 0.051 2 * 0.25 0.58 -0.009 0.027 0.75 6.08 15.2 2.60 0.55 1.08 0.063 3 * 0.26 0.56 0.016 0.029 0.77 6.72 15.38 2.59 1.07 1.12 0.054 4 0.20 0.62 0.010 0.024 0.80 5.23 15.8 2.51 0.23 0.55 0.055 5 0.25 0.66 0.004 0.023 0.93 6.78 15.8 2.56 0.17 0.64 0.038 6 0.25 0.65 0.004 0.022 0.80 5.47 15.4 2.43 0.29 1.49 0.04 7 * 0.24 0.63 0.008 0.021 0.80 6.17 15.7 2.43 0.17 1.18 0.078 8 * 0.24 0.64 0.007 0.020 0.80 6.91 14.4 2.48 0.29 1.57 0.050 9 * 0.18 0.68 0.008 0.020 0.79 5.43 14.3 2.38 0.28 1.44 0.016 10 0.24 0.66 0.009 0.020 0.86 6.88 14.8 2.44 0.09 0.69 0.034 11 * 0.23 0.58 0.008 0.0 1 8 0.79 6.27 15.9 2.43 0.20 1.10 0.026 12 0.19 0.58 0.008 0.030 0.79 7.02 14.8 2.48 0.30 0.62 0.092 13 0.19 0.63 0.005 0.024 0.83 7.00 16.7 2.47 0.10 0.72 0.047 14 0.24 0.62 0.010 0.022 0.74 5.47 16.6 2.48 0.10 0.70 0.008 15 * 0.22 0.61 0.013 0.022 0.79 6.23 15.9 2.43 0.21 1.09 0.040 16 0.23 0.58 0.012 0.023 0.76 5.46 15.7 2.42 0.10 1.40 0.026 17 * 0.21 0.62 0.011 0.023 0.79 7.08 14.8 2.43 0.10 1.49 0.049 18 * 0.21 0.60 0.012 0.023 0.80 6.30 15.8 2.48 0.23 1 , 11 0.044 19 0.19 0.61 0.013 0.018 0.78 7.10 16.5 2.39 0.31 1.48 0.051 20 * 0.21 0.59 0.015 0.021 0.81 6.39 15.7 2.46 0.23 1.11 0.044 * = Steels according to the invention. Table I (continued) Steel- C Mn PS Si Ni Cr Mo V A1 N Ti Nb-Ta ** W Zr alloy 21 * 0.24 0.62 0.010 0.024 0.80 7.11 16.5 2.42 0.10 1.50 0.027 22 * 0.21 0.59 0.011 0.023 0.80 6.28 15.8 2.45 0.22 1.11 0.038 23 0.20 0.65 0.008 0.012 0.90 5.50 14.7 2.42 0.11 0.68 0.022 24 0.19 0.63 0.012 0.021 0.81 5.53 16.6 2.41 0.11 1.43 0.13 25 0.23 0.63 0.008 0.012 0.88 5.45 15.9 2.47 0.30 0.66 0.029 26 0.092 0.67 0.009 0.0 1 0 0.49 6.82 15.3 2.21 0.22 1.06 0.023 27 0.23 0.67 0.007 0.024 0.46 7.03 15.3 2.20 1.03 0.033 28 0.22 0.63 0.008 0.023 0.78 6.00 15.1 2.40 0.88 0.049 See footnotes at the end of the table at most 0.04% phosphorus, at most 0.04 % sulfur, 0.60 to 1,000 /, silicon, 6.00 to 7.250 /, nickel, 14.50 to 16,000 /, chromium, 2.25 to 2.750 /, Molybdenum, 1.00 to 1.600 /, aluminum, 0.10 to 0.30 "/, vanadium, the remainder iron and impurities from the melting process.

Es ist wesentlich, daß der Kohlenstoffgehalt mehr als 0,180/, und vorzugsweise mehr als 0,200/, beträgt und daß die Stahllegierung wenigstens 0,05 °/o und vorzugsweise mehr als etwa 0,100/, eines Carbidbildners (stärker als Molybdän) enthält, daß der Aluminiumgehalt mehr als 0,85°/o und vorzugsweise mehr als 1,00/, beträgt und daß die austenitbildenden Elemente die ferritbildenden Elemente ausgleichen, d. h., daß ein hoher Prozentsatz von ferritbildenden Elementen (Chrom und Molybdän) einen hoben Prozentsatz an austenitbildenden Elementen (Kohlenstoff und Nickel) erfordert.It is essential that the carbon content is more than 0.180 /, and preferably more than 0.200 /, and that the steel alloy contains at least 0.05 %, and preferably more than about 0.100 /, of a carbide former (stronger than molybdenum) that the Aluminum content is more than 0.85% and preferably more than 1.00 / o, and that the austenite-forming elements balance the ferrite-forming elements, i.e. that a high percentage of ferrite-forming elements (chromium and molybdenum) has a high percentage of austenite-forming elements ( Carbon and nickel).

In der nachstehenden Tabelle I ist die Zusammensetzung einer Reihe von Stahllegierungen aufgeführt: Tabelle I (Fortsetzung) Stahl- C 1 Mn 1 p S Si Ni Cr Mo V Al N Ti Nb-Ta** W Zr legierung 29 0,26 0,64 0,011 0,026 0,87 6,45 15,15 2,57 0,74 0,57 30* 0,24 0,67 0,008 0,030 0,91 5,99 15,14 2,44 1,18 0,60 31* 0,23 0,62 0,007 0,010 0,86 6,25 14,8 2,39 0,89 0,022 0,48 32* 0,26 0,61 0,007 0,007 0,92 6,30 15,2 2,40 0,09 0,98 0,023 0,28 33* 0,25 0,59 0,005 0,009 0,87 6,81 14,5 2,37 0,89 0,025 1,05 34* 0,25 0,59 0,005 0,010 0,86 6,52 14,7 2,40 0,097 0,92 0,022 0,51 35* 0,25 0,63 0,006 0,006 0,90 6,58 15,3 2,45 1,05 0,016 0,53 36* 0,26 0,65 0,006 0,008 0,99 6,31 15,4 2,36 0,091 1,01 0,030 0,23 37* 0,26 0,64 0,008 0,011 0,97 6,00 15,3 2,43 0,91 0,020 0,30 * = Stahllegierung nach der Erfindung. ** = etwa 10°/o der angegebenen Niobmenge bestand aus Tantal. Für die meisten rostfreien Stahllegierungen ist ein Stickstoffgehalt von 0,040/, typisch und kann ein Stickstoffgehalt von 0,10/, zugelassen werden.Table I below lists the composition of a number of steel alloys: Table I (continued) Steel- C 1 Mn 1 p S Si Ni Cr Mo V Al N Ti Nb-Ta ** W Zr alloy 29 0.26 0.64 0.011 0.026 0.87 6.45 15.15 2.57 0.74 0.57 30 * 0.24 0.67 0.008 0.030 0.91 5.99 15.14 2.44 1.18 0.60 31 * 0.23 0.62 0.007 0.010 0.86 6.25 14.8 2.39 0.89 0.022 0.48 32 * 0.26 0.61 0.007 0.007 0.92 6.30 15.2 2.40 0.09 0.98 0.023 0.28 33 * 0.25 0.59 0.005 0.009 0.87 6.81 14.5 2.37 0.89 0.025 1.05 34 * 0.25 0.59 0.005 0.010 0.86 6.52 14.7 2.40 0.097 0.92 0.022 0.51 35 * 0.25 0.63 0.006 0.006 0.90 6.58 15.3 2.45 1.05 0.016 0.53 36 * 0.26 0.65 0.006 0.008 0.99 6.31 15.4 2.36 0.091 1.01 0.030 0.23 37 * 0.26 0.64 0.008 0.011 0.97 6.00 15.3 2.43 0.91 0.020 0.30 * = Steel alloy according to the invention. ** = about 10% of the specified amount of niobium consisted of tantalum. For most stainless steel alloys, a nitrogen content of 0.040 /, is typical and a nitrogen content of 0.10 /, can be allowed.

Die Eigenschaften von gehärteten (gealterten) Proben einiger der Stahllegierungen von Tabelle I bei ; Zimmertemperatur werden in den Tabellen II und III angegeben: Tabelle 1I Eigenschaften bei Zimmertemperatur nach Alterung bei 510°C Stahl- 0,2-Dehngrenze Zugfestigkeit Dehnung auf leg ierung in kg/mm$ in kg/mrn2 50 mm in °/o 1* 161 177 6,5 2* 160 173 6,2 3 * 147 161 7,0 4 141 149 4,5 5 173 130 3,0 6 146 164 4,5 7 * 162 174 3,0 8* 175 190 3,5 9* 142 164 4,5 10 167 173 4,8 11 * 165 176 4,0 12 161 169 3,3 13 156 164 4,5 14 152 156 5,3 15* 148 157 5,5 16 146 164 6,8 17* 169 184 4,3 18* 159 169 5,3 19 152 169 5,3 20* 157 169 4,5 21* 161 178 6,5 22* 155 167 4,3 23 159 168 4,8 24 137 156 5,5 25 151 159 6,0 26 148 163 5,8 27 177 186 3,5 28 172 182 4,3 29 150 168 6,3 30* 153 169 5,8 31* 168 180 5,5 32* 165 173 5,0 33* 167 174 6,2 34* 164 173 5,8 35* 160 168 5,8 36* 165 174 5,0 37* 163 171 4,0 * = Stahllegierung nach der Erfindung. Die angegebenen Werte sind der Mittelwert von zwei Messungen an länglichen Proben, die 5 Minuten bei 1066 austenitisiert, 15 Minuten bei 982 wärmebehandelt, 15 Stunden bei -73,3'C gekühlt und 60 Minuten bei 538°C gealtert worden waren.The properties of hardened (aged) samples of some of the steel alloys of Table I at; Room temperature are given in Tables II and III: Table 1I Properties at room temperature after aging at 510 ° C Steel 0.2 proof stress tensile strength elongation on leg ation in kg / mm in $ kg / 50 mm in MRN2 ° / o 1 * 161 177 6.5 2 * 160 173 6.2 3 * 147 161 7.0 4,141 149 4.5 5 173 130 3.0 6 146 164 4.5 7 * 162 174 3.0 8 * 175 190 3.5 9 * 142 164 4.5 10 167 173 4.8 11 * 165 176 4.0 12 161 169 3.3 13 156 164 4.5 14 152 156 5.3 15 * 148 157 5.5 16 146 164 6.8 17 * 169 184 4.3 18 * 159 169 5.3 19 152 169 5.3 20 * 157 169 4.5 21 * 161 178 6.5 22 * 155 167 4.3 23 159 168 4.8 24 137 156 5.5 25 151 159 6.0 26 148 163 5.8 27 177 186 3.5 28 172 182 4.3 29 150 168 6.3 30 * 153 169 5.8 31 * 168 180 5.5 32 * 165 173 5.0 33 * 167 174 6.2 34 * 164 173 5.8 35 * 160 168 5.8 36 * 165 174 5.0 37 * 163 171 4.0 * = Steel alloy according to the invention. The values given are the mean of two measurements on elongated samples which had been austenitized at 1066 for 5 minutes, heat-treated at 982 for 15 minutes, cooled at -73.3 ° C. for 15 hours and aged at 538 ° C. for 60 minutes.

Tabelle III Eigenschaften bei Zimmertemperatur nach Altern bei 538'C Stahl- 0,2-Dehngrenze Zugfestigkeit Dehnung auf legierung in kg/mm2 in kg/mm2 50 mm in °/o 1 * 163 171 7,0 2* 159 168 5,2 3* 151 161 5,8 7* 158 165 3,3 8* 175 187 4,8 9* 146 161 6,5 11 * 159 165 4,8 17* 174 183 3,0 18* 155 161 4,0 20* 160 165 4,5 21* 161 170 4,3 22* 157 162 3,8 * = Stahllegierung nach der Erfindung. Anmerkung: Die Werte sind der Mittelwert von zwei Messungen an länglichen Proben, die 5 Minuten bei 1066°C austenitisiert, 15 Minuten bei 982°C wärmebehandelt, 16 Stunden bei -73,3'C gekühlt und 60 Minuten bei 538°C gealtert worden waren.Table III Room temperature properties after aging at 538 ° C Steel 0.2 proof stress tensile strength elongation on leg ation in kg / mm2 kg / mm2 50 mm in ° / o 1 * 163 171 7.0 2 * 159 168 5.2 3 * 151 161 5.8 7 * 158 165 3.3 8 * 175 187 4.8 9 * 146 161 6.5 11 * 159 165 4.8 17 * 174 183 3.0 18 * 155 161 4.0 20 * 160 165 4.5 21 * 161 170 4.3 22 * 157 162 3.8 * = Steel alloy according to the invention. Note: The values are the mean of two measurements on elongated samples which were austenitized for 5 minutes at 1066 ° C, heat-treated at 982 ° C for 15 minutes, cooled at -73.3 ° C for 16 hours and aged at 538 ° C for 60 minutes was.

Die Eigenschaften der Stahllegierung bei Zimmertemperatur im geglühten Zustand werden in der Tabelle IV angegeben: Tabelle IV Eigenschaften bei Zimmertemperatur im geglühten Zustand Stahl- 0,2-Dehngrenze Zugfestigkeit Dehnung auf legietvng in kg/mma in kg/mm' 50 mm in °/o 1* 36 113 25,2 2* 34 125 19,5 3* 38 108 21,3 4 37 125 30,5 5 41 90 40,5 6 70 133 7,5 7* 34 108 27,5 8* 36 102 34,0 9* 38 116 19,8 Fußnoten siehe am Schluß der Tabelle Tabelle IV (Fortsetzung) Stahl- 0,2-Dehngrenze Zugfestigkeit Dehnung auf Legierung in kg/mmE in kg/m:$ 50 mm in °/o 10 38 84 46,3 11* 40 103 29,5 12 36 82 46,8 13 38 85 40,8 14 39 117 24,5 15* 40 118 24,8 16 59 121 11,5 17* 35 93 34,3 18* 36 109 25,5 19 50 101 21,3 20* 39 103 28,3 21* 48 108 21,3 22* 39 104 28,5 23 37 110 40,0 24 44 110 13,0 25 37 116 25,5 26 35 84 36,8 27 39 84 43,5 28 38 101 42,0 29 36 81 19,5 30* 38 81 26,2 31* 41 109 19,0 32* 41 112 21,5 33* 43 100 25,8 34* 39 99 23,5 35* 39 103 27,0 36* 38 113 23,8 37* 42 101 26,0 * = Stahllegierung nach der Erfindung. Anmerkung: Die Werte sind der Mittelwert von zwei Messungen an länglichen Proben, die 5 Minuten bei 1066 bis 1080'C austen:tisiert wurden.The properties of the steel alloy at room temperature in the annealed condition are given in Table IV: TABLE IV Properties at room temperature in the annealed condition Steel 0.2 proof stress tensile strength elongation on alloy in kg / mma in kg / mm '50 mm in ° / o 1 * 36 113 25.2 2 * 34 125 19.5 3 * 38 108 21.3 4 37 125 30.5 5 41 90 40.5 6 70 133 7.5 7 * 34 108 27.5 8 * 36 102 34.0 9 * 38 116 19.8 See footnotes at the end of the table Table IV (continued) Steel 0.2 proof stress tensile strength elongation on Alloy in kg / mmE in kg / m: $ 50 mm in ° / o 10 38 84 46.3 11 * 40 103 29.5 12 36 82 46.8 13 38 85 40.8 14 39 117 24.5 15 * 40 118 24.8 16 59 121 11.5 17 * 35 93 34.3 18 * 36 109 25.5 19 50 101 21.3 20 * 39 103 28.3 21 * 48 108 21.3 22 * 39 104 28.5 23 37 110 40.0 24 44 110 13.0 25 37 116 25.5 26 35 84 36.8 27 39 84 43.5 28 38 101 42.0 29 36 81 19.5 30 * 38 81 26.2 31 * 41 109 19.0 32 * 41 112 21.5 33 * 43 100 25.8 34 * 39 99 23.5 35 * 39 103 27.0 36 * 38 113 23.8 37 * 42 101 26.0 * = Steel alloy according to the invention. Note: The values are the mean of two measurements on elongated samples which were austenitated for 5 minutes at 1066 to 1080 ° C.

Die Zugfestigkeit der Stahllegierungen in Längsrichtung bei 427°C werden in der nachstehenden Tabelle V aufgeführt: Tabelle V Zugfestigkeit bei 427°C Stahl- 0,2-Dehngrenze Zugfestigkeit Dehnung auf Legierung in kg/mm2 in kg/m:2 50 mm in °/o 1* 111 139 7,0 2* 110 137 6,5 3* 102 132 6,7 4 107 129 6,3 5 105 131 5,0 7* 112 136 8,0 8* 122 152 7,2 9* 102 132 9,0 10 118 140 5,3 11 * 111 137 7,0 12 99 125 4,0 13 88 118 5,8 14 102 125 8,5 15* 109 137 7,0 16 104 128 7,3 17* 119 145 7,8 18* 106 135 6,2 19 100 125 7,2 Fußnoten siehe am Schluß der Tabelle Tabelle V (Fortsetzung) Stahl- 0,2-Dehngrenze Zugfestigkeit Dehnung auf Legierung in kg/mma in kg/mm2 50 mm in °/a 20* 109 132 7,8 21* 115 140 8,0 22* 107 133 8,2 23 109 135 5,5 24 95 121 9,8 25 97 128 4,5 26 101 121 9,3 27 112 139 4,0 28 112 139 5,5 29 104 130 ** * = Stahllegierung nach der Erfindung. ** = Bruch außerhalb der Skala. Anmerkung: Die Werte sind der Mittelwert von zwei Messungen an Proben, die 5 Minuten lang bei 1066°C austenitisiert, 15 Minuten bei 982°C wärmebehandelt, 16 Stunden bei -73,3°C gekühlt und 2 Stunden bei 510°C gealtert worden waren.The longitudinal tensile strength of the steel alloys at 427 ° C is shown in Table V below: Table V Tensile strength at 427 ° C Steel 0.2 proof stress tensile strength elongation on Alloy in kg / mm2 in kg / m: 2 50 mm in ° / o 1 * 111 139 7.0 2 * 110 137 6.5 3 * 102 132 6.7 4 107 129 6.3 5 105 131 5.0 7 * 112 136 8.0 8 * 122 152 7.2 9 * 102 132 9.0 10 118 140 5.3 11 * 111 137 7.0 12 99 125 4.0 13 88 118 5.8 14 102 125 8.5 15 * 109 137 7.0 16 104 128 7.3 17 * 119 145 7.8 18 * 106 135 6.2 19 100 125 7.2 See footnotes at the end of the table Table V (continued) Steel 0.2 proof stress tensile strength elongation on alloy in kg / mma in kg / mm2 50 mm in ° / a 20 * 109 132 7.8 21 * 115 140 8.0 22 * 107 133 8.2 23 109 135 5.5 24 95 121 9.8 25 97 128 4.5 26 101 121 9.3 27 112 139 4.0 28 112 139 5.5 29 104 130 ** * = Steel alloy according to the invention. ** = fraction out of scale. Note: The values are the mean of two measurements on samples that were austenitized for 5 minutes at 1066 ° C, heat-treated at 982 ° C for 15 minutes, cooled at -73.3 ° C for 16 hours and aged at 510 ° C for 2 hours was.

Das Glühen erfolgt also bei 1066 bis 1121°C, vorzugsweise bei 1066 bis 1093'C, d: h. bei etwa 1080'C. Beim Abkühlen an der Luft ist die Stahllegierung überwiegend austenitisch, weich, dehnbar und leicht zu formen und zu bearbeiten. Erneute Erwärmung auf 954 bis 1010'C, vorzugsweise auf 954 bis 982'C, d. h. auf etwa 968'C, bewirkt, daß der Stahl bei Abkühlen auf weniger als -45,6°C, vorzugsweise auf etwa -73,3'C, ein überwiegend martensitisches Gefüge annehmen wird. Nachfolgend wird die Stahllegierung bei einer Temperatur von mehr als 427°C, vorzugsweise bei 482 bis 538°C, gealtert.The annealing is therefore carried out at 1066 to 1121 ° C., preferably at 1066 to 1093 ° C., i.e. at around 1080'C. When cooled in air, the steel alloy is predominantly austenitic, soft, ductile and easy to shape and work with. Renewed heating to 954 to 1010.degree. C., preferably to 954 to 982.degree. C., ie to about 968.degree. C., causes the steel to cool to less than -45.6.degree. C., preferably to about -73.3.degree , will assume a predominantly martensitic structure. The steel alloy is then aged at a temperature of more than 427 ° C, preferably at 482 to 538 ° C.

Die bevorzugte Wärmebehandlung der Stahllegierung ist die nachstehend angegebene: (1) 3 bis 5 Minuten langes Glühen bei 1066 bis 1093'C und Abkühlen auf Raumtemperatur (an der Luft); (2) 15 Minuten langes Härten bei 954 bis 982°C und Abkühlen auf Raumtemperatur (an der Luft); (3) 2 bis 24 Stunden langes Abkühlen auf -73,3'C und (4) 30 Minuten bis 4 Stunden langes Altern bei 482 bis 538'C (die Zeitdauer ist umgekehrt proportional der Alterungstemperatur).The preferred heat treatment of the steel alloy is as follows stated: (1) 3 to 5 minutes annealing at 1066 to 1093 ° C and cooling to Room temperature (in air); (2) Cure for 15 minutes at 954 to 982 ° C and Cooling to room temperature (in air); (3) Cool for 2 to 24 hours to -73.3'C and (4) aging for 30 minutes to 4 hours at 482 to 538'C (the Duration is inversely proportional to the aging temperature).

Die Angaben der Tabellen II und 111 zeigen, daß die Stahllegierung nach dem Glühen, Abkühlen und Altern bei 482 bzw. 538'C die gewünschte Mindestzugfestigkeit bei Raumtemperatur besitzt. Tabelle IV gibt an, daß die Stahllegierung nach dem Glühen die gewünschte Dehnung von mindestens 15 % auf 50 mm besitzt. Tabelle V zeigt die Zugfestigkeit bei 427°C. Die Bedeutung der richtigen Abstimmung der austenitbildenden auf die ferritbildenden Elemente wird durch die Stahllegierungen 4, 6, 14, 16 und 24 aufgezeigt. Diese Stahllegierungen haben ein unausgewogenes Gefügebild, besitzen einen verhältnismäßig geringen Nickelgehalt (5,23 bis 5,53 °/o) bei einem verhältnismäßig hohen Chromgehalt (15,38 bis 16,60/,), einen Kohlenstoffgehalt von 0,19 bis 0,250/, und einen Aluminiumgehalt von 0,55 bis 1,490/,. Derartige Stahllegierungen besitzen mindestens eine oder mehrere der gewünschten Eigenschaften (etwa 200/, Dehnung im geglühten Zustand, eine Mindestzugfestigkeit von 160 kg/mm' bei Raumtemperatur nach dem Härten und eine Zugfestigkeit von wenigstens 130 kg/mnn2 bei 427°C) nach dem Härten nicht. Die Stahllegierungen 6, 16 und 24 verfügen beispielsweise nicht über die gewünschte Dehnbarkeit im geglühten Zustand. Die Stahllegierungen 4 und 14 besitzen nicht die geforderte Zugfestigkeit bei Raumtemperatur nach dein Härten und die Stahllegierungen 14 und 24 nicht die bei 427°C gewünschten Eigenschaften. Im Gegensatz hierzu weisen die besser abgestimmten Stahllegierungen wie 9 mit einem verhältnismäßig geringen Chromgehalt (14,3 °/o) und 21 mit einem verhältnismäßig hohen Chromgehalt (16,511/0) und einem verhältnismäßig hohen Nickelgehalt (7,110/0) die gewünschten Eigenschaften aui. Die Bedeutung des Kohlenstoff für den erforderlichen Ausgleich zwischen den austenitbildenden und den ferritbildenden Elementen wird durch die Stahllegierungen 19 und 21 gezeigt. Abgesehen vom Kohlenstoffgehalt besitzen beide Stahllegierungen annähernd die gleiche Zusammensetzung. Wie Tabelle V zeigt, besitzt die Stahllegierung 19 mit einem Kohlenstoffgehalt von 0,19 °/o eine Zugfestigkeit von nur 125 kg/mm' bei 427°C, während die Stahllegierung 21 mit einem Kohlenstoffgehalt von 0,24 °/o bei 427°C eine Zugfestigkeit von 140 kg/mm- aufweist. Diese Angaben zeigen, daß die beiden Stahllegierungen, die innerhalb der weiten Grenzen für die chemische Zusammensetzung der erfindungsgemäßen Stahllegierung liegen, nicht gleichwertig sind, da die Stahllegierung 19 nicht richtig in seiner Zusammensetzung abgestimmt ist und daher nicht die gewünschten Eigenschaften erhält.The data in Tables II and III show that the steel alloy has the desired minimum tensile strength at room temperature after annealing, cooling and aging at 482 and 538 ° C., respectively. Table IV indicates that the steel alloy after annealing has the desired elongation of at least 15 % to 50 mm. Table V shows the tensile strength at 427 ° C. The importance of the correct coordination of the austenite-forming to the ferrite-forming elements is demonstrated by the steel alloys 4, 6, 14, 16 and 24. These steel alloys have an unbalanced structure, have a relatively low nickel content (5.23 to 5.53%) with a relatively high chromium content (15.38 to 16.60 /,), a carbon content of 0.19 to 0.250 / , and an aluminum content of 0.55 to 1.490 / ,. Such steel alloys have at least one or more of the desired properties (about 200 /, elongation in the annealed state, a minimum tensile strength of 160 kg / mm 'at room temperature after hardening and a tensile strength of at least 130 kg / mnn2 at 427 ° C) after hardening not. The steel alloys 6, 16 and 24, for example, do not have the desired ductility in the annealed state. The steel alloys 4 and 14 do not have the required tensile strength at room temperature after hardening and the steel alloys 14 and 24 do not have the properties desired at 427 ° C. In contrast, the better matched steel alloys such as 9 with a relatively low chromium content (14.3%) and 21 with a relatively high chromium content (16.511 / 0) and a relatively high nickel content (7.110 / 0) have the desired properties. The importance of carbon for the necessary balance between the austenite-forming and the ferrite-forming elements is shown by the steel alloys 19 and 21. Apart from the carbon content, both steel alloys have approximately the same composition. As Table V shows, the steel alloy 19 with a carbon content of 0.19% has a tensile strength of only 125 kg / mm 'at 427 ° C, while the steel alloy 21 with a carbon content of 0.24% at 427 ° C has a tensile strength of 140 kg / mm-. These data show that the two steel alloys, which are within the wide limits for the chemical composition of the steel alloy according to the invention, are not equivalent, since the steel alloy 19 is not correctly matched in its composition and therefore does not receive the desired properties.

Die Bedeutung des Chromgehalts wird durch die Stahllegierung 13 mit einem Chromgehalt von 16,7 °/o aufgezeigt, der höher ist als angegeben. Diese Stahllegierung besitzt verhältnismäßig ungünstige Eigenschaften bei erhöhten Temperaturen, d. h. eine Zufestigkeit von nur 118 kg/mm2 bei 427'C. Die untere Grenze des Chromanteils wird durch die Widerstandsfähigkeit gegen atmosphärische Korrosion und Oxydation bei erhöhten Temperaturen bestimmt.The importance of the chromium content is emphasized by the steel alloy 13 a chromium content of 16.7%, which is higher than indicated. This steel alloy has relatively unfavorable properties at elevated temperatures; H. a strength of only 118 kg / mm2 at 427'C. The lower limit of the chromium content is due to its resistance to atmospheric corrosion and oxidation determined at elevated temperatures.

Die entscheidende Rolle des Aluminiumgehalts wird durch die Stahllegierung 12 mit einemAluminiumgehalt von 0,620/, demonstriert, die eine Zugfestigkeit von 125 kg/mm' bei 427'C besitzt, die nicht ganz der gewünschten entspricht, während die Stahllegierungen 5, 10 und 23 mit etwas höherem, jedoch noch unter der unteren Grenze von 0,85 % liegendem Aluminiumgehalt den gewünschten Anforderungen weitgehend entsprechen, aber eine ungeeignete Dehnbarkeit bei erhöhten Temperaturen besitzen. Die Stahllegierungen ; mit einem geringen Aluminiumgehalt besitzen gewöhnlich eine geringe Dehnung bei erhöhten Temperaturen. Es ist daher erforderlich, den Aluminiumgehalt nicht so zu wählen, daß die untere Grenze des angegebenen Bereichs erreicht wird. Die obere Grenze für den ; Aluminiumzusatz wird durch den Ausgleich in der Zusammensetzung gegeben.The crucial role of the aluminum content is demonstrated by the steel alloy 12 with an aluminum content of 0.620 /, which has a tensile strength of 125 kg / mm 'at 427'C, which is not quite what is desired, while the steel alloys 5, 10 and 23 with something higher, but still below the lower limit of 0.85 % aluminum content largely meet the desired requirements, but have unsuitable ductility at elevated temperatures. Steel alloys; with a low aluminum content usually have little elongation at elevated temperatures. It is therefore necessary not to choose the aluminum content so that the lower limit of the specified range is reached. The upper limit for the; Aluminum addition is given by the balance in the composition.

Die Stahllegierungen 26, 27 und 28 beweisen, daß ein verhältnismäßig hoher Kohlenstoffgehalt und ein Carbidbildner erforderlich sind. Die Stahllegierung 26 i besitzt einen geringen Kohlenstoffgehalt, aber enthält Vanadium, und die Stahllegierung 28 enthält keinen Carbidbildner, obwohl sie sonst der Erfindung entspricht. Die Stahllegierung 26 weist eine Zugfestigkeit bei erhöhten Temperaturen auf, die weit unter der geforderten liegt. Die Anwesenheit eines Carbidbildners verbessert also die Festigkeit bei erhöhten Temperaturen nicht, wenn es sich um eine Stahllegierung mit zu geringen Kohlenstoffgehalt handelt. Die Stahllegierung 28, die eine gute Festigkeit bei Zimmertemperatur und bei erhöhten Temperaturen zeigt, besitzt andererseits eine unzureichende Biegsamkeit oder Dehnbarkeit bei erhöhten Temperaturen. Diese ist ein Anzeichen dafür, daß derartige Stahllegierungen eine ungenügende Temperaturbeständigkeit besitzen.The steel alloys 26, 27 and 28 prove that a relatively high carbon content and a carbide former are required. The steel alloy 26 i is low in carbon but contains vanadium and the steel alloy 28 does not contain any carbide former, although otherwise it corresponds to the invention. the Steel alloy 26 has a tensile strength at elevated temperatures that is far below what is required. The presence of a carbide former therefore improves the strength at elevated temperatures does not apply if it is a steel alloy acts with too low a carbon content. The steel alloy 28, which is a good Shows strength at room temperature and at elevated temperatures, on the other hand insufficient flexibility or ductility at elevated temperatures. These is an indication that such steel alloys have insufficient temperature resistance own.

Man kann also erkennen, daß die Stahllegierung nach der Erfindung die folgenden Eigenschaften vereinigt: (1) eine Mindestzugfestigkeit bei Zimmertemperatur von 160 kg/mm' und eine Mindestzugfestigkeit von 130 kg/mm2 bei 427 C; (2) eine Mindestdehnbarkeit von etwa 15 °/o auf 50 mm nach dem Glühen bei 1066 bis 1121-'C; (3) Beständigkeit gegen Sprädewerden während der Wärmebehandlung und bei Verwendung bei erhöhten Temperaturen; (4) Beständigkeit beim Vergüten (Altern), so daß die Stahllegierung bei Temperaturen bis zu 538°C vergütet werden kann und doch den gewünschten Anforderungen entspricht; (5) Bruchdehnung bei 427°C von mindestens 6 °/o auf 50 mm.It can thus be seen that the steel alloy according to the invention combines the following properties: (1) a minimum tensile strength at room temperature of 160 kg / mm 'and a minimum tensile strength of 130 kg / mm2 at 427 C; (2) one Minimum ductility of about 15% to 50 mm after annealing at 1066 to 1121 ° C; (3) Resistance to cracking during heat treatment and when in use at elevated temperatures; (4) Resistance to tempering (aging) so that the Steel alloy can be tempered at temperatures up to 538 ° C and yet the desired Meets requirements; (5) Elongation at break at 427 ° C of at least 6 ° / o to 50 mm.

Claims

Claims: 1. Use of a stainless steel alloy, consisting of 0.18 to 0.301) /, carbon, at most 1.0% manganese, at most 0.10 /, nitrogen, at most 0.041) /, phosphorus, at most 0.040 /, sulfur , 0.25 to 1.25 % silicon, 5.40 to 7.5 % nickel, 14.25 to 16.50% chromium, 2.0 to 3.0% molybdenum, 0.85 to 1.750 /, Aluminum, carbide formers 0.05 to 4.500 / 0 stronger than molybdenum, namely vanadium, tungsten, tantalum, niobium, titanium or zirconium or mixtures of these elements, which can be present in the following amounts: up to 1.25% vanadium , up to 4.50 % tungsten, up to 4.40 % tantalum, up to 2.25% niobium, up to 1.25% titanium, up to 2.25% zircon, the remainder iron with Melting-related impurities in which the austenite formers and the ferrite formers are matched to one another in such a way that after annealing, cooling and heating the alloy has an austenite-martensite transformation point of -45.6'C, and the alloy has an annealed at 1066 to 1121'C Cooling down to e a temperature of 954 to 1010 ° C, cooled to below -45.6 ° C to achieve a martensitic structure and aged by heating to over 427 ° C, as a material for objects that have a tensile strength of at least 160kg / mm2 and must have a tensile strength of 130 kg / mm2 at 427 ° C. 2. Use according to claim 1, characterized in that the steel alloy consists of 0.20 to 0.280 / o carbon, 0.50 to 0.80% manganese, at most 0.04% nitrogen; not more than 0.040% phosphorus, not more than 0.04% sulfur, 0.60 to 1.00% silicon, 6.00 to 7.25% nickel, 14.50 to 16.00% chromium , 2.25 to 2.75 ° /, molybdenum, 1.00 to 1.60 ° / o aluminum, 0.10 to 1.40 ° / ,, stronger carbide formers than molybdenum, namely vanadium, tungsten, tantalum, niobium, Titanium or zirconium or mixtures of these elements, which can be present in the following amounts: up to 0.30 ° /, vanadium, up to 1.400 /, tungsten, up to 1.30 ° (o tantalum, up to 0.55 ° / o Niobium, up to 0.300 /, titanium, up to 0.55% zirconium, the remainder being iron with impurities caused by the melting process, the adjustment and heat treatment according to claim 1 being adhered to, for the purpose according to claim 1. 3. Use according to Claim 2, characterized in that the steel alloy contains 0.10 to 0.300 /, vanadium as carbide former for the purpose of claim 1. 4. Use according to any one of the preceding claims, characterized in that the steel alloy for 3 to 5 minutes at 1066 b annealed to 1093'C, after cooling heated to 954 to 982 ° C for 15 minutes, cooled to approximately -73.3 ° C for 2 to 24 hours and aged at 482 to 538 ° C for 30 minutes to 4 hours, for the purpose of claim 1. Documents considered: British Patent Specification No. 465,916.