DE3038193A1

DE3038193A1 - Unmagnetischer stahl fuer geraete, die bei extrem tiefen temperaturen und in hohen magnetischen feldrn verwendet werden

Info

Publication number: DE3038193A1
Application number: DE19803038193
Authority: DE
Inventors: Ritsu Miura; Keizo Ohnishi; Kunio Hokkaido Teshirogi
Original assignee: Japan Steel Works Ltd
Current assignee: Japan Steel Works Ltd
Priority date: 1979-12-10
Filing date: 1980-10-09
Publication date: 1981-06-11
Also published as: FR2471420A1; JPS5681656A; JPS5753428B2

Description

Dr. rer. nah Horst Schüler PATENTANWALT

6000 Frankfurt/Main 1 8.10.198ο Kafoerstrqsse 41 Dr.HS/ki Telefon (0611) 235555 Telex: 04-16759 mapat d

Postscheck-Konto ι 282420-602 Frankfurt/M.

Bankkonto« 225/0389

Deutsche Bank AG, Frankfurt/M.

J / 2152

Beanspruchte Priorität

10. Dezember 1979, Japan, Patentanmeldung No. 1 59109/1

Anmelder : THE JAPAN STEEL WORKS, LTD. No. 1-2, Yurakucho 1-chome, Chiyoda-ku, Tokyo, Japan

Unmagnetischer Stahl für Geräte, die bei extrem tiefen Temperaturen und in hohen magnetischen Feldern verwendet werden.

Die vorliegende Erfindung betrifft unmagnetischen Stahl mit guter Austenit-Stabilität, hervorragender Festigkeit, Zähigkeit und Verformbarkeit oder Dehnbarkeit bei extrem tiefer Temperatur ohne Zugabe von Nickel.

Die jüngste technologische Entwicklung auf dem Gebiet der Kern-

130024/0691

fusionsreaktoren, der magnetisch aufgehängten oder levitierten Fahrzeuge, der supraleitenden Generatoren oder supraleitenden Motoren ist ganz bemerkenswert. Bei diesen Geräten müssen die supraleitenden Leiter auf eine extrem niedrige Temperatur nahe der des flüssigen Heliums (4,2°K) gekühlt werden, um den Supraleitungseffekt zu erzeugen, und ihre peripheren Halterungsaufbauten werden notwendigerweise bei extrem tiefen Temperaturen verwendet. Die Materialien für diese Geräte müssen unmagnetisch sein, da sie in einem hohen magnetischen Feld verwendet werden, und ihre unmagnetische Eigenschaft sollte nicht durch

athermale Martensitumwandlung oder durch Verformungsspannung induzierte Martensitumwandlung, die durch plastische Deformation während der Herstellung oder während des Gebrauchs verursacht wird, verloren gehen.

Obgleich austenitische rostbeständige Stähle wie SUS 304 und SUS 316 der japanischen Industrie-Standards, die herkömmlicherweise verwendet werden, hervorragende Zähigkeit und Verformbarkeit oder Dehnbarkeit bei tiefen Temperaturen aufweisen, ist Austenit unstabil und unterliegt leicht durch Verformung induzierter Martensitumwandlung, wenn es plastischer Deformation bei tiefen Temperaturen unterworfen wird, und verliert seine Eigenschaft, unmagnetisch zu sein. Zusätzlich enthalten diese austenitischen rostbeständigen Stähle einen großen Teil teures Nickel, und ihre Fließ- oder Dehngrenze steigt nur leicht selbst dann an, wenn sie auf eine extrem tiefe Temperatur abgekühlt werden, was ihre Nachteile sowohl in wirtschaftlicher als auch technischer Hinsicht anzeigt.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen wirtschaftlichen und neuen unmagnetischen Stahl für Geräte, die bei extrem tiefen Temperaturen und in hohen Magnetfeldern verwendet werden sollen, mit hoher Leistungsfähigkeit bezüglich der Festigkeit, der Tieftemperaturzähigkeit und der Austenit-Stabilität zu schaffen, der hauptsächlich als Legierungselemente Mangan, Chrom und Stickstoff enthält.

130024/0691

Die weiteren Eigenschaften und Gegenstände der vorliegenden Erfindung ergeben sich besser durch die detaillierte Beschreibung, die nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen gegeben wird.

In den Zeichnungen zeigen:

Figur 1 eine Kurvendarstellung, die den Einfluß des Kohlenstoffgehaltes auf die Zugfestigkeitseigenschaften bei Raumtemperatur und bei -196°C von 35%Mn-7%Cr-O,1%N-Stahl zeigt, der nach dem Warmwalzen einer Lösungsglühbehandlung unterworfen worden ist;

Figur 2 eine Kurvendarstellung, die den Einfluss des Mangangehalts auf die Zugfestigkeitseigenschaften bei Raumtemperatur und bei -196°C von 0,1%O7%Cr-0,16%N-Stahl zeigt, der nach dem Warmwalzen einer Lösungsglühbehandlung unterworfen worden ist;

Figur 3 den Einfluß des Chromgehalts auf die Zugfestigkeitseigenschaften bei Raumtemperatur und bei -196°C von O,1%C-3O%Mn-O,16%N-Stahl, der nach dem Warmwalzen einer Lösungsglühbehandlung unterworfen worden ist;

Figur 4 den Einfluß des Chromgehalts auf die bei 2 mm V-Kerbung einer Charpy-Probe mit Spitzkerb absorbierte Energie bei O⁰C und -196°C von O,1%C-3O%Mn-O,16%N Stahl, der nach dem Warmwalzen einer Lösungsglühbehandlung unterworfen worden ist;

Figur 5 den Einfluß des Stickstoffgehalts auf die Zugfestigkeitseigenschaften bei Raumtemperatur und bei -196°C von 0,1%C-35%Mn-7%Cr - Stahl, der nach dem Warmwalzen einer Lösungsglübehandlung unterworfen worden ist, und

Figur 6 den Einfluß des Stickstoffgehalts auf die bei 2 mm V-Kerbung einer Charpy-Probe mit Spitzkerb absorbierte Energie bei O⁰C und -196°C von (0,1-0,3)%C-35%Mn-7%-Cr

130024/0691

Stählen, die nach dem Warmwalzen einer Lösungsglühbehandlung unterworfen worden sind.

Durch viele verschiedene Experimente und Untersuchungen haben die Erfinder die vorliegende Erfindung fertiggestellt. Die Erfindung wird nun im folgenden in näheren Einzelheiten erklärt. Nickel, Mangan, Kupfer, Kohlenstoff und Stickstoff sind als Austenit bildende Elemente bekannt; von diesen Elementen besitzen Nickel und Kupfer den Nachteil, daß das erstere sehr teuer ist und das letztere merklich nachteilige Einflüsse auf die Heißverarbeitbarkeit ausübt. Chrom ist ein Ferrit bildendes Element, ist jedoch durch seine Wirkung der Stabilisierung von Austenit bekannt.

Deshalb wurde der chemische Zusammensetzungsbereich, in dem kein delta-Ferrit in der Stufe der Erstarrung gebildet wird und stabiles Austenit liefert, zuerst für den Stahl gesucht, der Mangan, Kohlenstoff, Stickstoff und Chrom, aber kein Nickel enthält. Und dann wurden die Einflüsse dieser Elemente auf die mechanischen Eigenschaften bei tiefen Temperaturen innerhalb dieses Bereichs untersucht. Als Folge dieser Untersuchungen haben die Erfinder einen unmagnetischen Stahl gefunden, der gute Austenit-Stabilität, hervorragende Zähigkeit, Verformbarkeit und Dehnbarkeit und Festigkeit bei tiefer Temperatur besitzt.

Der chemische Zusammensetzungsbereich für den unmagnetischen Stahl gemäß der vorliegenden Erfindung ist der folgende:

C 0,08 - 0,45 % N 0,08 - 0,30 %

Si 1,0 % oder weniger Ni 0,5 % oder weniger

Mn 27 - 45 % Mo 0,5 % oder weniger

Cr 4 - 13 %

Rest Fe und unvermeidbare Verunreinigungen.

130024/0691

Die angegebenen Prozentsätze sind alle Gewichts-%, und dies gilt auch in der ganzen folgenden Beschreibung.

Die Gründe für eine derartige Begrenzung des Bereiches bei dem erfindungsgemäßen Stahl werden nachfolgend diskutiert.

(1) Kohlenstoff : 0,08 bis 0,45 %

Kohlenstoff ist ein stark austenitbildendes Element und festigt den Stahl merklich. Eine überschüssige Zugabe sollte jedoch wegen der Verschlechterung der Zähigkeit und Verformbarkeit bzw. Dehnbarkeit bei tiefen Temperaturen vermieden werden.

Figur 1 ist eine Kurvendarstellung, die den Einfluß des Kohlenstoffgehalts auf die Zugfestigkeitseigenschaften bei Raumtemperatur und bei -196°C von 35%Mn-7%Cr-O,1O%N - Stahl zeigt, der nach dem Warmwalzen einer Lösungsglühbehandlung unterworfen worden ist. Sowohl bei Raumtemperatur als auch bei -196°C steigen die 0,2% Prüfdehngrenze als auch die Zugfestigkeit, wenn der Kohlenstoffgehalt erhöht wird. Andererseits neigt die Bruchdehnung zum gleichzeitigen Ansteigen mit wachsendem Kohlenstoffgehalt bei Raumtemperatur, wohingegen bei -196 C die Verformbarkeit und Zähigkeit deutlich sichtbar aufgrund von Korngrenzen-Ausscheidung von Chromcarbid (Cr,, C_ß) verringert werden, wenn der Kohlenstoffgehalt 0,45% übersteigt.

Aus diesen angegebenen Gründen wurde die obere Grenze des Kohlenstoff gehaltes bei 0,45% angegeben. Die untere Grenze des Kohlenstoffgehaltes wurde andererseits im Hinblick auf die Erfordernisse bezüglich der Festigkeit und des Gleichgewichtes mit dem N-Gehalt, auf den später noch Bezug genommen wird, bei 0,08% festgesetzt.

130024/0691

(2) Silizium : 1,0% oder weniger

Silizium ist notwendig als ein Desoxydationselement zuffl Raffinieren von Stahl. Da seine Zugabe im Überschuß von 1 ,0% die Zähigkeit und Verformbarkeit bzw. Dehnbarkeit des Stahls und Stabilität von Austenit verschlechtert, wurde die obere Grenze auf 1,0 % gesetzt. Es ist keine untere Grenze speziell angegeben.

(3) Mangan : 27 - 45%

Mangan ist ein typisches Austenit bildendes Element zusammen mit Nickel. Eines der Merkmale des erfindungsgemäßen Stahls ist, daß er nicht das teure Nickel enthält und Austenit völlig durch Zugabe einer großen Menge Mangan stabilisiert und wird daß der Kohlenstoffgehalt und der Stickstoffgehalt, die die Zähigkeit und Verformbarkeit bzw. Dehnbarkeit bei tiefen Temperaturen verschlechtern, auf die tiefstmöglichen Werte eingestellt werden. Figur 2 ist eine Kurvendarstellung, die den Einfluß des Mn-Gehalts auf die Zugfestigkeitseigenschaften bei Raumtemperatur und bei -196°C von 0,10%C-7%Cr-0,16%N - Stahl zeigt, der nach dem Warmwalzen einer Lösungsglühbehandlung unterworfen worden ist. Bei Raumtemperatur verändert sich die 0,2% Prüfdehnungsgrenze kaum mit dem Mn-Gehalt, wohingegen die Zugfestigkeit verringert wird, wenn der Mn-Gehalt ansteigt. Die Bruchdehnung wird maximal in der Nähe eines 30%-Mn-Gehalts. Bei -196°C verbessert sich die 0,2% Prüfdehngrenze gleichzeitig mit dem Mn-Gehalt und erreicht ein Plateau bei 25%. Die Zugfestigkeit steigt in ähnlicher Weise bis zu 25% Mn-Gehalt an, neigt jedoch zur Abnahme, wenn der Mn-Gehalt 25% überschreitet. Die Bruchdehnung bei -196°C steigt innerhalb des Bereiches von 25% bis 30% Mn-Gehalt an und fällt leicht ab, wenn der Mn-Gehalt über 30% ansteigt. Bezüglich der Stabilität für Austenit steigt die Permeabilität μ der Stähle mit Mn-Gehalten von 20% und 25% durch die magnetische Martensitumwandlung während der Zugdeformation bei -196°C an. Es wird jedoch kein Anstieg der Permeabilität an der Bruchoberfläche der Dehnungs-

130024/0691

_ 9 proben bei -196°C mit einem Mn-Gehalt von über 30% beobachtet.

Aufgrund dieser angegebenen Gründe wurde der Mn-Gehaltsbereich mit 27 bis 45% angegeben.

(4) Chrom : 4 bis 13 %

Chrom ist ein Ferrit bildendes Element, aber es wirkt auch zur Stabilisierung und Härtung von Austenit, wenn eine geeignete Menge zu einem Stahl hinzugegeben wird, der einen großen Teil Mangan enthält. Figur 3 zeigt den Einfluß des Cr-Gehalts auf die Zugfestigkeitseigenschaften bei Raumtemperatur und bei. -196°C von 0,10%C-30%Mn-0,16%N - Stahl, der nach dem Warmwalzen einer Lösungsglühbehandlung unterworfen worden war. Die 0,2% Prüfdehngrenze steigt leicht mit dem Cr bei Raumtemperatur und bei -196°C an. Der Cr-Gehalt beeinflußt kaum die Zugfestigkeit bei Raumtemperatur, aber bei -196°C steigt die Zugfestigkeit steil mit dem Anwachsen von Cr bis zu 5% an, wonach der Kurvenanstieg kleiner wird.

Obgleich sich die Bruchdehnung bei Raumtemperatur kaum durch die Änderung des Cr-Gehalts bis zu 10% ändert, beginnt sie mit einem Cr-Gehalt, der 10% überschreitet, abzufallen.Im Gegensatz dazu steigt die Bruchdehnung bei -196°C steil dem Anstieg des Cr-Gehalts von 0 bis 5% an und neigt dazu, sich leicht mit einem Cr-Gehalt von 5% oder mehr zu senken.

Figur 4 zeigt den Einfluß des Cr-Gehalts auf die bei 2 mm V-Kerbung einer Charpy-Probe mit Spitzkerb absorbierte Energie bei O⁰C und -196°C von 0,10%C-30%Mn-0,16%N - Stahl, der nach dem Warmwalzen einer Lösungsglühbehandlung unterworfen worden ist. Bei 0OC sinkt die Charpy-absorbierte Energie, wenn der Cr-Gehalt ansteigt, während die Charpy-absorbierte Energie bei -196°C im Bereich von 5 bis 10% Chrom ein Maximum erreicht.

Diese Trends ändern sich jedoch in Abhängigkeit vom Mn-Gehalt, und Tieftemperatur-Zähigkeit des Stahls mit einem Mn-Gehalt im Bereich von 27 bis 45 % fällt schnell ab, wenn der Cr-Gehalt

130024/0691

- 10 13% übersteigt.

Aus den angegebenen Gründen wird der Cr-Gehalt bei dem erfindungsgemäßen Stahl auf 4 bis 13 % eingestellt.

(b) Stickstoff : 0,08 bis 0,30 %

Stickstoff ist sowohl ein stark austenitbildendes Element als auch ein stark festigendes Element. Im Vergleich zu Kohlenstoff treten unerwünschte Einflüsse auf mechanische Eigenschaften wie Ausscheidung von Carbid an Korngrenzen viel weniger auf. Wie sich weiterhin deutlich aus dem Vergleich von Figur 1 und Figur 5 ergibt, ist der Beitrag zur Festigkeit pro identischer Zugabemenge (Gew.-%), insbesondere zur 0,2% Prüfdehngrenze, etwa der gleiche wie von Kohlenstoff bei Raumtemperatur, er ist jedoch dreimal größer als von Kohlenstoff bei -196°C. Daher ist die Zugabe von Stickstoff recht wirksam zur Festigung des Stahles ohne Verschlechterung der Zähigkeit. Übermäßige Zugabe wird jedoch zur Verschlechterung der Zähigkeit und Verformbarkeit oder Dehnbarkeit, insbesondere be^/tiefer Temperatur, führen und sollte daher vermieden werden.

Figur 5 zeigt den Einfluß des Stickstoffgehalts auf die Zugfestigkeitseigenschaften bei Raumtemperatur und bei -196°C von 0,iO%C-35%Mn-7%Cr - Stahl, der nach dem Warmwalzen einer Lösungsglühbehandlung unterworfen worden ist. Die Änderungen der Zugfestigkeitseigenschaften, die durch N-Anstieg verursacht werden, zeigen die gleichen Neigungen bei Raumtemperatur und bei -196 C. Mit anderen Worten wird der Anstieg des N-Gehalts von einem Anstieg der 0,2% Prüfdehngrenze und der Zugfestigkeit begleitet, während die Bruchdehnung gesenkt wird. Wenn die Einflüsse von Stickstoff auf die Festigkeit bei Raumtemperatur und bei -196°C verglichen werden, wird man feststellen, daß Stickstoff eine Festigungswirkung ausübt, die bei -196°C drei- bis viermal größer als bei Raumtemperatur ist.

130024/0691

Figur 6 zeigt den Einfluß des N-Gehalts auf die bei 2 mm V-Kerbung einer Charpy-Probe mit Spitzkerb absorbierte Energie bei O⁰C und -196°C von (0,1 bis 0,3)%C-35%Mn-7%Cr - Stählen, die nach dem Warmwalzen einer Lösungsglühbehandlung unterworfen worden sind. Bei O⁰C ist der Einfluß des N-Gehalts auf die Charpy-absorbierte Energie nicht so ausgeprägt, während sich die Charpy-absorbierte Energie bei -196°C mit dem N-Gehalt bis zu 0,15% kaum ändert, die Kurve jedoch nach unten geneigt ist, wenn der N-Gehalt 0,15% übersteigt.

Auf diese Weise wurde beschlossen, daß der N-Gehalt in den Bereich von 0,08 bis 0,30% für den erfindungsgemäßen Stahl im Hinblick auf sein Gleichgewicht mit dem Kohlenstoffgehalt und der Festigkeit und Zähigkeit eingestellt werden sollte.

(6) Nickel : 0,5% oder weniger

Nickel ist ein stark Austenit bildendes Element, aber es ist sehr teuer. Da bei dem erfindungsgemäßen Stahl die Zugabe von Ni bis zu 10% keine merklichen Einflüsse zeigt, wird keine Ni-Zugabe vorgenommen. Die obere Grenze wurde jedoch auf 0,5% eingestellt, wobei die Möglichkeiten in Betracht gezogen wurden, daß Nickel aus Schrott oder Abfall in den Stahl hineinkommen könnte.

(7) Molybdän : weniger als 0,5%

Molybdän wirkt so, daß es die austenitische Phase stabilisiert und festigt, jedoch Zähigkeit und Verformbarkeit bzw. Dehnbarkeit verschlechtert. Es ist noch teurer als Nickel. Obgleich in der Regel Mo nicht zu dem erfindungsgemäßen Stahl hinzugegeben wird, da eine ausreichend stabile austenitische Phase und ausreichende Festigkeit durch die Kombination der anderen Elemente erzielt werden kann, wurde die obere Grenze aus Gründen, die ähnlich den für Nickel angegebenen Gründen sind, mit 0,5% angegeben.

130024/0691

Die chemische Zusammensetzung des erfindungsgemäßen Stahls wurde auf der Basis der Gesamtbewertung der Testergebnisse und aus den angegebenen Gründen bestimmt.

Die Eigenschaften des erfindungsgemäßen Stahles werden nun in weiteren Einzelheiten durch Bezugnahme auf Beispiele erläutert. Tabelle 1 zeigt die chemischen Zusammensetzungen der getesteten Materialien. Die für den Vergleich verwendeten Materialien sind austenitische rostbeständige Stähle SUS 304 und 316 und austenitischer Stahl ASTM A-240 Typ xM31 Mn-Cr-N.

Tabelle 2 zeigt die Zugfestigkeitseigenschaften bei Raumtemperatur, -196°C und -269°C (4°K) und die magnetische Permeabilität nahe der gebrochenen Teile der Dehnungs- oder Zerreißproben. Die Zugfestigkeitseigenschaften bei Raumtemperatur des erfindungsgemäßen Stahles sind etwa die gleichen wie diejenigen des austenitischen rostbeständigen Stahles. A-240 Typ xM31 Stahl weist eine extrem hohe 0,2% Prüfdehngrenze auf, die etwa zweimal so groß wie die anderer Materialien ist. Bei -196°C steigt die 0,2% Prüfdehngrenze des erfindungsgemäßen Stahles auf etwa

2
70 kg/mm und die Bruchdehnung sinkt nur leicht. Selbst bei -269°C werden die Bruchdehnung und die Bruchquerschnittsverminderung von mehr als 45% beibehalten. SUS 304 zeigt andererseits nur einen sehr kleinen Anstieg der 0,2% Prüfdehngrenze mit sinkender Temperatur. Die 0,2% Prüfdehngrenze von SUS 316 Stahl liegt bei -196°C etwa in der Mitte zwischen derjenigen des erfindungsgemäßen Stahles und derjenigen von SUS 304 Stahl. Im Falle von A-240-Typ xM31 Stahl liegt die 0,2% Prüfdehngrenze extrem hoch, aber seine Bruchdehnung und Bruchquerschnittsverminderung sind bemerkenswert niedrig. Die magnetische Permeabilität der erfindungsgemäßen Stähle nahe der Bruchstelle der gebrochenen Dehnungs- oder Zerreißproben bei -269°C ist sehr niedrig, d.h. 1,001, und hieraus wird entnommen, daß das Austenit sehr stabil ist. Die Permeabilität von SUS 304 Stahl steigt selbst durch Deformation bei Raumtemperatur, während SUS 316

130024/0691

Stahl bei Raumtemperatur vergleichsweise stabil ist. Die magnetische Permeabilität des letzteren Stahles steigt jedoch, wenn er bei ~196°C deformiert wird. A-240-Typ xM31 Stahl besitzt vergleichsweise stabiles Austenit, aber er ist mangelhaft in der Beziehung, daß sich die Verformbarkeit oder Dehnbarkeit bei tiefen Temperaturen merklich absenkt, wie es bereits schon erwähnt wurde.

Tabelle 3 zeigt Testergebnisse von 2 mm V--Kerbung in Charpy-Spitzkerb-Schlagversuchen bei O bis -196°C. Ziffern in Klammern bezeichnen in dieser Tabelle magnetische Permeabilität nahe der Bruchoberfläche von Charpy-Proben. Die Tieftemperatur-Verformbarkeit oder Dehnbarkeit des erfindungsgemäßen Stahles ist etwa die gleiche wie diejenige von austenitischeri rostbeständigen Stählen SUS 304 und 316. A-240-Typ xM31 Stahl zeigt stabile Austenit-Struktur, aber die Schlagzähigkeit nimmt merklich ab, wenn die Temperatur sinkt.

130024/0691

Tabelle 1 : Chemische Zusammensetzung der getesteten Materialien.

Stahl

Si

Chemische Zusammensetzung (Gew.-%)

Mn

Ni

Cr

Cu

Mo

erf.gem. A 0,10 0,50 39,5 Stahl B 0,19 0,59 36,6 C 0,11 0,50 31,3

,020	o,	004
,018	o,	010
,019	o,	005

6,	79	,07	0,	155
6,	90	/12 -	ο.	103
6,	89	,11	0,	161

SUS 304 0,036 0,54 1,19 0,020 0,009 10,02 18,42

0,08

SUS

0,039 0,53 1,13 0,018

0,009 12,00 16,62 0,10 2,46

A24O Typ xM31

0,09 0,63 15,6 0,030

17,11 0,09

0,427

O OO CD

Tabelle 2 : Ergebnisse der Zugfestigkeitstests.

Stahl

Testtemperatur

Zugfestigkeitseigenschaften

0,2% Prüf- Zugfestig- Bruch- Querschnittsdehngrenze keit dehnung verringerung (kg/mm²) (kg/mm²) (%) (%)

Magnetische Permeabilität nahe Bruchstelle (bei 100 mOe)

erfin- , Raumtempedungs- ratur
gemä-

27,5

57,2

66,5

ßer

•196°C

69,4

113,7

_o Stahl Raumtemperatur 29,6

61,0

-196°C

72,0

117,2

-269°C

93,3

155,5

Raumtemper atur 26,6

59,8

-196°C

71,6

123,9

A 240 Raumtemperatur 48,5 Typ xM31

120,0

84,1

-196°C

155,7

57,2

77,4

65,1

57,6

73,1

53,3

69,4

6,2

1,001

1 ,001

1,001

	304	-269 C	95,4	159,1	51,7	49,5	1 ,001
SÜS		Raumtemperatur	20,7	57,1	65,2	72,4	1,28
	316	-196°C	31,5	145,5	41,2	51,6	3,60
SUS		Raumtemperatur	22,9	57,8	60,1	70,4	1,015
	-196°C	54,1	135,6	51,1	56,5	3,52

1 ,001

1 ,016

ui I

Tabelle 3 : 2min V Charpy-Spitzkerb-Testergebnisse

	Stahl	SuS 304	2 mm	V-Charpy-absorbierte Energie	-50°C	-10O°C	(kg.m) 1)	-196°C
		SUS 316		Testtemperatur	17,8 001)	16,2 (1,001)		12,3 (1,001)
	erfin- _& dungs-	A24O- Typ XM31	O°C		19,6 001)	20,3 (1,001)	-150°C	14,4 (1,001)
—»	gemäßer Stahl ^B	17,4 (1,001)	(1,	20,1 001)	17,9 (1,001)	14,7 .(1,001)	14,3 (1,001)
3002	C	21,6 (1,001)	Π,	16,1 ,46)	15,4 (1,82)	16,9 (1,001)	14,3 (2,00)'
ο	21,8 (1,001)	(1,	16,4 016)	15,3 (1,18)	15,0' (1,001)	13,1 (1,44)
	16,8 (1,11)	(1	10,8 001)	6,9 (1,001)	16,2 (1,94)	1,9 (1,001)
	17,3 (1,003)	(1,	15,7 (1,30)
	14,2 (1,001)	(1,	4,0 (1,001)

Bemerkung: (1) Mittelwert von zwei Proben

(2) Ziffern in Klammern bezeichnen magnetische Permeabilität nahe der Bruchoberfläche (bei 100 mOe).

OD

CD

Wie bereits schon angegeben worden ist, zeigt sich ganz deutlich, daß der Stahl gemäß der vorliegenden Erfindung hervorragende Eigenschaften bezüglich (1) Festigkeit, (2) Tleftemperatur-Zähigkeit und (3) Austenit-Stabilität im Vergleich zu herkömmlichen austenitischen rostfreien Stählen und Mn-Cr-N austenitischem Stahl besitzt. Zusätzlich ist der Stahl gemäß der vorliegenden Erfindung schweißbar, und es ist nicht notwendig, teure Elemente wie Nickel, Molybdän usw. hinzuzugeben, und seine Verarbeitbarkeit ist bei der Herstellung ganz hervorragend.

Es ist möglich, den erfindungsgemäßen Stahl nicht nur für Geräte zu verwenden, die bei extrem tiefen Temperaturen und in hohen Magnetfeldern verwendet werden sollen, sondern auch ihn für viele Geräte einzusetzen, die bei niedrigen Temperaturen von Raumtemperatur bis zu einer extrem tiefen Temperatur verwendet werden sollen. Im Hinblick auf die zukünftigen Aussichten auf abnehmende Nickel- und Molybdänquellen und dem daraus folgenden Anstieg der Preise für diese Stoffe muß der Vorteil der vorliegenden Erfindung, bei der das in reichlichem Maße erhältliche, billige Mangan verwendet wird, gewürdigt werden.

130024/0691

Claims

Anmelder ; THE JAPAN STEEL WORKS, LTD. No. 1-2, Yurakucho 1-chome, Chiyoda-ku, Tokyo, Japan Patentansprüche

1.

ünmagnetischer Stahl für Geräte, die bei extrem tiefen Temperaturen und in hohen magnetischen Feldern verwendet werden sollen ,' dadurch gekennzeichnet, daß er, ausgedrückt in Gewichtsprozent, 0,08 bis 0,45 % Kohlenstoff, 1,0 % oder weniger Silizium, 27 bis 45 % Mangan, 4 bis 13 % Chrom, 0,08 bis 0,30 % Stickstoff, 0,5 % oder weniger Nickel, 0,5 % oder weniger Molybdän und der Rest Eisen Fe und unvermeidbare Verunreinigungen umfaßt und der Austenit äußerst stabil bei extrem Temperaturen bis herab zu 4 K ist, und daß er hervorragende Festigkeit, Zähigkeit und Verformbarkeit oder Dehnbarkeit bei tiefer Temperatur aufweist.

2.

Unmagnetischer Stahl für Geräte, die bei extrem tiefen Temperaturen und in hohen magnetischen Feldern verwen-

130024/0691

ORIGINAL INSPEClED

det werden sollen, nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet , daß er, ausgedrückt in Gewichtsprozent, 0,08 bis 0,25 % Kohlenstoff, 0,2 bis 0,8 % Silizium, 30,0 bis 40,0 .% Mangan, 5,0 bis 10,0 % Chrom, 0,08 bis 0,20 % Stickstoff und der Rest Eisen Fe und unvermeidbare Verunreinigungen umfaßt.

130024/0691