DE1958550A1 - Austenitischer hitzebestaendiger Stahl - Google Patents
Austenitischer hitzebestaendiger StahlInfo
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
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Description
Patentanwälte
8 Mönchen 2, Bräuhaus.traß· 4/IH
P-2025, 43-94592
Nippon Kokan Kabushikikaisha, Tokyo / Japan Austenitischer hitzebeständiger Stahl
Die Erfindung betrifft austenitische, hitzebeständige Stähle, insbesondere austenitische, nicht rostende Cr-Ni-Ti-Nb-Stähle
zum Einsatz bei erhöhten Temperaturen,
In manchen Anwendungsgebieten werden Stähle mit höherer Festigkeit
und Oxydationsbeständigkeit bei erhöhten Temperaturen benötigt, beispielsweise für Rohre für Dampfkessel, Chemieanlagen
und Kernreaktoren. Wird beispielsweise der Boiler größer
und bei überkritischem Druck betrieben, so werden dafür Stähle mit höherer Festigkeit verlangt·
Derzeit werden bei erhöhten Temperaturen und hohen Drücken austenitische nicht-rostende 18 Cr-8Ni-Stähle verwendet, nach
der japanischen industrienorm beispielsweise Stähle wie SUS-29,
SUS-43 und dergleichen (AISI-321 und dergleichen als ähnliche
009886/1282
.Stähle). Beim SUS-29-Stahl (AISI 321) wird Ti in Verbindung
mit einem C-Gehalt zugefügt, bei SUS-43-Stahl (AISI-347) in
der gleichen V/eise Nb. Diese Stähle werden bei Temperaturen von über 600 C verwendet. Bei verschiedenen Untersuchungen
ist jedoch festgestellt worden, daß die Festigkeit der obigen Stähle, d.h. SUS-29 und SUS-43 geringer ist als die des SUS-27-Stahls
(AISI-304), der kein. Ti oder Nb enthält. D.h., es ist
festgestellt worden, daß die Zeitstandfestigkeit der Stähle SUS-29 und SUS-43 mit höher werdenden Temperaturen und längerer
Einwirkungszeit der Temperatur stark abfällt. Beispielsweise
beträgt die Zeitstandfestigkeit von SUS-27-Stahl bei 7000C
und 10 Stunden 4,3 kg/mm, während bei den Stählen SUS-29 und SUS-43 die Zeitstandfestigkeit bei den gleichen Bedingungen
2
4 kg/mm beträgt. Diese Verschlechterung dürfte daran liegen, daß die Ti- oder Nb-Karbide bei höheren Temperaturen und längerer Einwirkungszeit sich zusammenballen und an den Korngrenzen ausgefällt werden.
4 kg/mm beträgt. Diese Verschlechterung dürfte daran liegen, daß die Ti- oder Nb-Karbide bei höheren Temperaturen und längerer Einwirkungszeit sich zusammenballen und an den Korngrenzen ausgefällt werden.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, einen billigen hitzebeständigen Stahl anzugeben, der bei erhöhten Temperaturen
eine höhere Festigkeit und Hitzebeständigkeit aufweist als die japanischen Normstähle wie SUS-29 (AISI-321) oder SUS-43-Stahl
(AISI 347). Er soll ferner aufgrund der vervielfältigten Wirkung
von Ti und Nb eine höhere Festigkeit und Hitzebeständigkeit bei höheren Temperaturen aufweisen als normale nicht-rostende
Stähle.
Bei dem erfindungsgemäßen Stahl werden nicht mehr als 1,0% Ti und nicht mehr als 1,5% (Ta enthaltendes) Nb zugefügt, so daß
das Atomverhältnis von Ti/(Ti + Nb) zwischen 0,15 und 0,85
liegt.
Anhand der in der beigefügten Zeichnung und im folgenden beschriebenen
beispielsweisen Ausführungsformen wird die Erfindung
näher erläutert· Es zeigen:
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Fig. 1 in einem Diagramm die Zeitstandfestigkeit erfindungsgemäßer
Stähle und
Fig. 2 in einem Diagramm die Zeitstandfestigkeit erfindungs-Stähle
in Abhängigkeit vom Atomverhältnis von Ti/(Ti+Nb)
Der erfindungsgemäße Stahl hat die folgende Zusammensetzung:·
C 0,03 bis 0,30 Gew.-%
Mn 2,00 Gew.-% - "
Ni 7,0 bis 22,0 Gew.-%
Si bis zu 1,0 Gew.-% Cr 15,0 bis 26,0 Gew.-%
Ti nicht mehr als 1,0 Gew.-%
Nb + Ta nicht mehr als 1,5 Gew.-%
Rest unvermeidbare Verunreinigungen und Fe,
wobei das Atomverhältnis von Ti /(Ti + Np)innerhalb des Bereiches
von 0,15 bis 0,85 liegt.
Der Grund für den Zusatz der Elemente Ti and Nb + Ta besteht, wie oben erwähnt, darin, daß beim gleichzeitigen Vorhandensein
dieser Elemente die Zusammenballung der gebildeten Karbide gestoppt und dieselben gleichmäßig verteilt werden. Dies führt
zu der hohen Temperaturfestigkeit. Wird jedoch, wie bei verschiedenen
Versuchen festgestellt wurde, nur Ti und Nb zu einem normalen hitzebeständigen Cr-Ni-Stahl, wie beispielsweise
SUS-27, zugegeben, so reicht dies für eine Erhöhung der Festigkeit nicht aus· Diese Einzelheiten werden anhand der fol
.gehden Beispiele erläutert.
Die chemischen Zusammensetzungen der untersuchten Stähle sind folgendermaßen:
009886/1282
BAD ORIGINAL
| C | Si | Mn | Ni f Cr | Ti | 0,04 | 0,01 | Nb | Atomv. C/ Ti+Nb |
Atomv.· Ti/ Ti+Nb |
Bemerkg. | |
| Nr.1 | 0,16 | 0,58 | 1,47 | 9.86-18,29Ό,09 | 10,16|18,19j0,02 | 1,42 ;10, 4il8,87|0,09 t ! i |
0,13 | 4,1 | 0,57 | erfgem. Stahl ■ |
|
| Nr. 2 | 0,13 | 0,39 | 1,35 | 10,07^17,75 i |
ΙΟ,Ιθί.17,66 | 1,38 ilO,04:18,84.0,10 ί ί .1 i ·■ |
0,14 | 4,6 | 0,35 | Il | |
| Nr. 3 | 0,15 | 0,43 | 1,42 | 0,23 | 4,3| | 0,14 | Vergleich s- stähl |
||||
| Nr. 4 | 0,13 | 0,43 | 1,45 | 0,23 | 4,0] | 0,08 | it | ||||
| Nr. 5 | 0,14 | 0,44 | 0,07 | 4,1 | 0,71 | erfgem. Stahl |
|||||
| Nr.6 | 0,15 | 0,46 | 0,03 I |
5,2 ) \ |
0,83 | Il |
Die Ergebnisse des Zeitstandversuchs mit den obigen Stählen
sind in Fig. 1 dargestellt. Fig. 2 zeigt die Zeitstandfestigkeit in Abhängigkeit vom Atomverhältnis von Ti / (Ti+Nb)
0 3
(bei 7000C und 103 Stunden).
Aus Fig. 2 ist zu ersehen, daß die höchste Festigkeit bei einem Atomverhältnis von etwa 0,50 erreicht wird. D.h., der Zusatzgehalt
an Ti und Nb, bei dem der Bereich des Atomverhältnisses
.von Ti/ (Ti+Nb) zwischen 0,15 und 0,85 liegt, bringt die vervielfachte
Wirkung voll zur Geltung. Ein Atomverhältnis von
weniger als 0,15% oder mehr als 0,85% hat nur geringe Auswirkungen.
Der C-Gehalt des erfindungsgemäßen Stahls, der zwischen 0,03
und 0,30% liegt, wird auf einen Wert gewählt, bei dem die Cr-Karbide
ausfällen und sich um die Ti- und (Nb+Ta) - Karbide verteilen. Dies führt zu einer erhöhten Hochtemperaturfestigkeit.
Bei weniger als 15,0% Cr wird die Oxydationsbeständigkeit schlechter, während der Stahl bei mehr als 26,0% zu hart
. 009886/1282
wird, um in die stabilisierte austenitische Phase, zu gelangen.
Auch der Ni-Gehalt von 7,0 bis 22,0% ist im Zusammenhang mit dem obigen Cr-Gehalt t wichtig. Der Si- und Mn-Gehalt liegt im
normalen Bereich von nicht-rostendem Stahl.
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Claims (5)
1. Austenitischer hitzebestandiger Stahl, gekennzeichnet
durch folgende Zusammensetzung:
C . 0,03 bis 0,30%
Si bis zu 1,0%
Mn bis zu 2,0%
Cr 15,0 bis 26,0%
Ni 7,0 bis 22,0%
Ti nicht mehr als 1,0%
Nb haltend) nicht mehr als 1,5%
Rest:
Unvermeidliche Verunreinigungen und Fe,
wobei das Atomverhältnis von Ti / (Ti+Nb)
innerhalb des Bereiches von o,15 bis 0,85 liegt.
2. Austenitischer hitzebeständiger Stahl nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Gehalt an Si mindestens
0,1% beträgt.
3. Austenitischer hitzebeständiger Stahl nach Anspruch 1, dadurch* gekennzeichnet, daß der Gehalt an Mn mindestens
0,2% beträgt.
4. Austenitischer hitzebeständiger Stahl nach Anspruch 1,
dadurch gdeennzeichnet, daß der Gehalt an Ti mindestens
0,1% beträgt»
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5. Austenitischer hitzebeständiger Stahl nach Anspruch Ij
dadurch gekennzeichnet, daß der Gehalt an Nb (Ta enthaltend) mindestens 0,1% beträgt.
009886/1282
8AO
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|---|---|---|---|
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