Stahllegierung für Gegenstände, die eine große Dauerstandfestigkeit
haben müssen Es sind bereits chromhaltige Stahllegierungen bekannt, denen zur Verringerung
der Korngröße oder zur Verbesserung der Zähigkeitseigenschaften Stickstoff zugesetzt
worden ist oder bei denen durch einen Stickstoffzusatz die Härtbarkeit oder der
austenitische Zustand gefördert werden sollte. Es ist ferner schon vorgeschlagen
worden, in chromhaltigen Stählen durch Zusatz von Vanadin, Wolfram oder anderen
Metallen die Korngröße zu verkleinern und so die Zähigkeitseigenschaften zu verbessern.Steel alloy for items that have a great creep strength
There are already chromium-containing steel alloys known to reduce
the grain size or to improve the toughness properties nitrogen added
has been or where the hardenability or the
austenitic condition should be encouraged. It has also already been proposed
in steels containing chromium by adding vanadium, tungsten or others
To reduce the grain size of metals and thus to improve the toughness properties.
Es wurde nun gefunden, daß durch einen gleichzeitigen Zusatz von Vanadin
einerseits und Stickstoff andererseits bei chromhaltigen Stahllegierungen mit o,oz
bis z °/o Kohlenstoff und 6 bis 35 °/o Chrom eine beträchtliche Verbesserung der
Dauerstandfestigkeit erzielt werden kann, die bei Zusatz von Vanadin bzw. Stickstoff
allein nicht zu beobachten ist. Diese Feststellung ist um so überraschender, als
im allgemeinen die Dauerstandfestigkeit mit sinkender Korngröße abnimmt. Die besten
Kohlenstoffgehalte liegen zwischen o,oz und o,6 °/o, die besten Chromgehalte zwischen
8 und 25 °/o. Der Gehalt an Vanadin soll nach Möglichkeit o,2 bis q °,!o,
insbesondere 0,4 bis 2°/o, und der Gehalt an Stickstoff o,o@@ bis r,o °,/o, insbesondere
0,05 bis 0,5 °/o betragen. Außerdem kann den Legierungen bis zu 35
°,!o Nickel undIoder
Kobalt und bis zu 25 % Mangan, insgesamt
jedoch höchstens 40 °% an diesen Metallen zugefügt werden, wenn ein austenitisches
oder vorwiegend austenitisches Gefüge erwünscht ist. Fernei hat sich ein Zusatz
von bis zu 2 % Wolfram, bis zu 3 % Silicium, Molybdän oder anderen
die Hitzebeständigkeit oder Dauerstandfestigkeit erhöhenden Elementen als vorteilhaft
erwiesen. Hiervon ausgenommen sind jedoch solche Elemente, die, wie Aluminium, Titan,
Zirkon, Nitride bilden, die bei hohen Temperaturen im festen Zustand in den Legierungen
praktisch unlöslich sind. Es ist daher ratsam, von der 'Verwendung solcher Elemente
ganz abzusehen oder sie höchstens in nur sehr geringen Mengen zuzugeben.It has now been found that the simultaneous addition of vanadium on the one hand and nitrogen on the other hand in chromium-containing steel alloys with o.oz to z% carbon and 6 to 35% chromium can achieve a considerable improvement in the fatigue strength Vanadium or nitrogen alone cannot be observed. This finding is all the more surprising since, in general, the creep strength decreases with decreasing grain size. The best carbon contents are between 0.2 and 0.6 per cent, the best chromium contents between 8 and 25 per cent. The vanadium content should, if possible, be 0.2 to 2%, in particular 0.4 to 2%, and the nitrogen content should be 0.2 to 0.2%, in particular 0.05 up to 0.5% . In addition, up to 35% nickel and / or cobalt and up to 25% manganese, but not more than 40% in total, of these metals can be added if an austenitic or predominantly austenitic structure is desired. Furthermore, an addition of up to 2 % tungsten, up to 3 % silicon, molybdenum or other elements that increase the heat resistance or creep strength has proven to be advantageous. Excluded from this, however, are those elements which, such as aluminum, titanium, zirconium, form nitrides, which are practically insoluble in the alloys in the solid state at high temperatures. It is therefore advisable to refrain from using such elements altogether or to only add them in very small quantities.
Aus der nachstehenden Zahlentafel ist der durch den gleichzeitigen
Zusatz von Vanadin einerseits und Stickstoff andererseits in bezug äuf die Dauerstandfestigkeit
gegebene technische Vorteil zu ersehen. Als Dauerstandfestigkeit ist dabei die Last
in kg/mm2 zu, verstehen, die in der 25. bis 35. Belastungsstunde eine Dehngeschwindigkeit
von weniger als 1o X z0-'4 °/o/Std. und eine bleibende Dehnung nach 45 Stunden von
weniger als o,2 °/o ergibt.
Stahl-
legierung ° / ° C °% Cr °/° Si ° / °
Mn °/ö Ni °% V °% N2 p/° Mo Dauerstandfestigkeit
Nr. kgimm2
1 .... 0,12 13,2 o,63 0,42 - - - - 12,2 bei 500° C
2 .... 0,09 11,6 0,48 0,32 - - 0,21 -
7,5 - 500° C
3 .... o,fo 12,5 0,46 0,32 - 0,59 - - 11,5 _ 500° C
4 .... 0,09 12,2 0,54 0,30 - 0,54 0,13 - 17,8
- 500° C
5 .... 0,22 13;9 o;89 o,66 - - - 1,99 25,5 - 500° C
6 .... 0,23 11,7 0,24 ö,26 - 0,55 0;o6 1,96 34,8
- 500° C
7 .... 0,12 20,4 1,67 1,07 9,2 - - - 14,5 bei 60o° C
8 o,ig 19,8 1,93 1,29 7,9 1,07 - - 15,2 - 60o° C
9 . . . . 0,21 20,7 1,49 1,15 9,0 - 0,21 - 18
- 60o° C
10 .... o,fo 20,0 1,96 131 10,0 1,13 0,17 - 28 - 60o°
C
11 .... 0,12 17,7 1,15 7,0 2,01 _ -- - 9,5 -
60o° C
12 .... 0,i8 17,6 1,37 6,7 1,71 1,04 - - 4,6 - 60o°
C
13 .... 0,14 17,8 1,25 6,1 2,1 - 0,22 - 15 - 60o° C
14 .... o,18 17,6 1,30 7,0 1,73 1,04 o,rg - 21 - 60ö°
C
Die Wärmebehandlung der gemäß der Erfindung zu benutzenden Legierungen besteht vorteilhafterweise
in einer Abkühlung von hohen Temperaturen (oberhalb 75o° C), die bei nicht zu großen
Abmessungen auch mit dem Schmieden vereinigt werden kann, und einem darauffolgenden
Anlassen auf Temperaturen von weniger als 70o° C, das gegebenenfalls auch erst bei
der Verwendung der Legierungen bei hohen Temperaturen erfolgen kann.The following table of figures shows the technical advantage given by the simultaneous addition of vanadium on the one hand and nitrogen on the other hand with regard to creep strength. The fatigue strength is to be understood as the load in kg / mm2 which, in the 25th to 35th hour of loading, has a strain rate of less than 1o X z0-'4 ° / o / hour. and gives a permanent elongation after 45 hours of less than 0.2%. Stole-
alloy ° / ° C °% Cr ° / ° Si ° / ° Mn ° / ö Ni °% V °% N2 p / ° Mo creep strength
No. kgimm2
1 .... 0.12 13.2 o, 63 0.42 - - - - 12.2 at 500 ° C
2 .... 0 09 11.6 0.48 0 32 - - 0.21 to 7.5 - 500 ° C
3 .... o, fo 12.5 0.46 0.32 - 0.59 - - 11.5 _ 500 ° C
4 .... 0.09 12.2 0.54 0.30 - 0.54 0.13 - 17.8 - 500 ° C
5 .... 0.22 13; 9 o; 89 o, 66 - - - 1.99 25.5 - 500 ° C
6 .... 0.23 1 1 , 7 0.24 ö, 26 - 0.55 0; o6 1.96 34.8 - 500 ° C
7 .... 0.12 20.4 1.67 1.07 9.2 - - - 14.5 at 60o ° C
8 o, ig 19.8 1.93 1.29 7.9 1.07 - - 15.2 - 60o ° C
9 . . . . 0.21 2 0 7 1.49 1.15 9.0 to 0.21 - 18 - 60o C.
10 .... o, fo 20.0 1.96 131 10.0 1.13 0.17 - 28 - 60o ° C
11 .... 0.12 17.7 1.15 7.0 2.01 _ - - 9.5 - 60o ° C
12 .... 0, i8 17.6 1.37 6.7 1.71 1.04 - - 4.6 - 60o ° C
13 .... 0.14 17.8 1.25 6.1 2.1 - 0.22 - 15 - 60o ° C
14 .... o, 18 17.6 1.30 7.0 1.73 1.04 o, rg - 21 - 60 ° C
The heat treatment of the alloys to be used according to the invention advantageously consists of cooling from high temperatures (above 75 ° C.), which, if the dimensions are not too large, can also be combined with forging, and subsequent tempering to temperatures below 70 ° C. , which may also only take place when the alloys are used at high temperatures.
Die genannten Legierungen haben neben einer ausgezeichneten Dauerstandfestigkeit
eine gute Widerstandsfähigkeit gegen Rosten, Säuren und chemische Angriffe bei erhöhten
Temperaturen sowie günstige mechanische Eigenschäften, insbesondere gute Zähigkeitseigenschaften
bei Raumtemperatur. Sie eignen sich daher für alle Verwendungszwecke, für die neben
den angegebenen Eigenschaften eine große Dauerstandfestigkeit verlangt wird, also
z. B. für den Turbinenbau, Dampfkesselbau, für Apparateteile zum Cracken und Hydrieren
von Erdöl und zur Synthese von Ammoniak, Benzin u. dgl.The alloys mentioned have excellent fatigue strength as well as excellent fatigue strength
good resistance to rusting, acids and chemical attack at elevated levels
Temperatures and favorable mechanical properties, especially good toughness properties
at room temperature. They are therefore suitable for all purposes for which besides
the specified properties a high fatigue strength is required, so
z. B. for turbine construction, steam boiler construction, for apparatus parts for cracking and hydrogenation
of petroleum and for the synthesis of ammonia, gasoline and the like.