CH369481A - Verfahren zur Erhöhung der Kriechfestigkeit von Chromstahl - Google Patents
Verfahren zur Erhöhung der Kriechfestigkeit von ChromstahlInfo
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Description
Verfahren zur Erhöhung der Kriechfestigkeit von Chromstahl Chromstahl wird seit einigen Jahren in grosser Menge als kriechfester Stahl z. B. für Kompressor- und Turbinenscheiben in Gasturbinen verwendet. Die normale Behandlung war bisher das Härten und An lassen der Legierung. Es wurde von vielen Verarbei tern nachgewiesen, dass dabei die Zusammensetzung des Stahles wichtig ist, wenn optimale Eigenschaften erhalten werden sollen. Wenn nämlich die Zusam- mensetzung des Stahles so ist, dass derselbe bei der Härtungs- oder Lösungsglühtemperatur nicht gänz lich au.stenitisch ist, dann entspricht die Endstruktur des Stahles derjenigen von .angelassenem Martensit mit Feldern von Ferrit, und wenn diese Ferritfelde-r ausgedehnt sind, haben sie einen ungünstigen Einfluss auf die Kriechfestigkeit und Duktilität des Materials. Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, die Notwendigkeit einer genauen Kontrolle der Zusam mensetzung zu vermeiden. Die Erfindung betrifft des halb ein Verfahren zur Erhöhung der Kriechfestigkeit von Chromstahl, der bei 1000 bis 1300 C min destens 60 0/0 Ferrit enthält. Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass der Chromstahl, der zur Ermöglichung einer Lösungs härtung mindestens einen der folgenden Bestandteile, nämlich 0,5 bis 6 % Wolfram, 0,25 bis 6 oh, Molyb- dän oder 0, 1 bis 2 % Vanadium, und zwar in einer Gesamtmenge von wenigstens 1,5 %" aufweist, zwecks Lösungshärtung bei einer Temperatur im Bereiche von 1000 bis 1300 C lösungsgeglüht und ab geschreckt wird, worauf der Stahl bei einer Tempera tur im Bereiche von 20 bis 700 C verformt wird, um die Materialdicke um 1 bis 10 %, zu verringern. Die Lösungshärtung besteht dabei darin, dass die erwähnten Bestandteile (Wolfram, Molybdän, Vana- dium) beim Erhitzen oder Lösungsglühen des Chrom stahles in Lösung gehen und beim Abschrecken im Stahl gelöst bleiben. Das Verformen kann z. B. durch Walzen, Prägen oder Pressen durchgeführt werden. Wenn es erwünscht ist, kann zusätzlich zur erfin- dungsgemässen Lösungshärtung eine Ausscheidungs härtung bewirkt werden, indem ein Stahl verwendet wird, der mindestens eines der Elemente Niob, Tan- tal oder Titan enthält, und indem der Stahl nach dem Abschrecken und vor oder nach dem Verformen in einem Temperaturbereich von 500 bis 700 C ge altert wird. Ein Stahl, der bei 1000 bis 1300 C mindestens 60% Ferrit enthält und der sich für die angegebene Behandlung durch Lösungsglühen, Abschrecken und Verformen eignet, kann z. B. folgende Bestandteile in den angegebenen Bereichen enthalten: EMI0002.0001 Kohlenstoff <SEP> 0,05 <SEP> bis <SEP> 0,3 <SEP> % <tb> Mangan <SEP> 0,05 <SEP> bis <SEP> 2,0 <SEP> 0/0 <tb> Nickel <SEP> bis <SEP> 4 <SEP> % <tb> Silizium <SEP> 0,05 <SEP> bis <SEP> 1,0 <SEP> 0/0 <tb> Kobalt <SEP> bis <SEP> 4 <SEP> % <tb> Chrom <SEP> 9 <SEP> bis <SEP> 20 <SEP> % <tb> Wolfram <SEP> 0,5 <SEP> bis <SEP> 3 <SEP> 0/0 <tb> Molybdän <SEP> 0,25 <SEP> bis <SEP> 3 <SEP> 0/0 <tb> Vanadium <SEP> 0,1 <SEP> bis <SEP> 2 <SEP> % <tb> Niob <SEP> und <SEP> Tantal <SEP> bis <SEP> 2 <SEP> 0/a <tb> Titan <SEP> bis <SEP> 2 <SEP> % <tb> Stickstoff <SEP> 0,001 <SEP> bis <SEP> 0,2 <SEP> 0/0 <tb> Bor <SEP> bis <SEP> 0,05% Im weitem kann, wenn gewünscht, insgesamt bis zu 0, 5 % irgendeines der stärkeren Desoxydations- mittel, wie Aluminium, Cer oder Magnesium, vor handen sein, dies ist aber nicht wesentlich. <I>Beispiel 1</I> Eine Legierung mit Bestandteilen innerhalb der obigen Bereiche ist der Chromstahl W 354 , welcher bei 1000 bis 1300 C mehr als 60 % Ferrit enthält und folgende Gehalte aufweist: Nb: 1,5 %, V: 0,25 %, N: 0,10/a, B: 0,013 0/0, W:10/0. C: 0,05 0/0, Mn: 0,8 0/0, Si: 0,40/a, Cr: 13 %, Mo: 1%, Diese Legierung wird zwecks Lösungshärtung bei 1200 C lösungsgeglüht !und in Öl abgeschreckt, wor- EMI0002.0050 C <SEP> % <SEP> Mn <SEP> % <SEP> Si <SEP> % <SEP> Cr <SEP> % <SEP> Mo <SEP> % <SEP> W <SEP> % <SEP> V <SEP> % <SEP> Nb <SEP> % <SEP> N <SEP> % <SEP> B <SEP> 0/0 <tb> WEx352 <SEP> 0,05 <SEP> 0,8 <SEP> 0,3 <SEP> 13 <SEP> 1 <SEP> 1 <SEP> 0,2 <SEP> 0,5 <SEP> 0,1 <SEP> 0,01 <tb> WEx409 <SEP> 0,05 <SEP> 0,8 <SEP> 0,3 <SEP> 13 <SEP> 2 <SEP> 2 <SEP> 0,2 <SEP> 0,5 <SEP> 0,1 <SEP> 0,01 <tb> WEx651 <SEP> 0,05 <SEP> 0,8 <SEP> 0,3 <SEP> 13 <SEP> 2 <SEP> 2 <SEP> 0,2 <SEP> 0,25 <SEP> 0,1 <SEP> 0, 01 Diese Legierungen werden zwecks Lösungshär tung bei 1000 bis 1300 C lösungsgeglüht und in Luft, Öl oder Wasser abgeschreckt, worauf man bei 20 bis 700 C verformt, um die Dicke um 1 bis 10,1/o, zu ver ringern, und den Stahl im Temperaturbereich von 500 bis 700 C altert. Wenn nach dieser Ausführungsaxt die Stähle bei 1200 C in Öl abgeschreckt, während 20 Stunden bei 650 C gealtert und dann mit 4725 kg/cm2 bei 500 C geprüft wurden, ergaben sich folgende Resultate: EMI0002.0058 Material <SEP> % <SEP> Ferrit <SEP> bei <SEP> Dehnung <tb> 1200 <SEP> C <SEP> nach <tb> 100 <SEP> Stunden <tb> WEx352 <SEP> <B>8011/0</B> <SEP> 0,065 <SEP> % <tb> WEx409 <SEP> <B>950/0</B> <SEP> 0,035 <SEP> % <tb> WEx651 <SEP> 65 <SEP> % <SEP> 0,09611/o Diese Elemente müssen in einer Gesamtmenge von wenig- stens 1,5 % vorhanden sein. auf bei 500 C warm verformt wird, um die Dicke um 5 % zu vermindern. Bei Belastung mit 4725 kg;cm= bei 500 C zeigte die Legierung nach hundert Stunden eine Dehnung von 0,05 %. Zum Vergleich sei angegeben, dass dieselbe Legie rung, zwecks Lösungshärtung, gleicherweise lösungs geglüht und abgeschreckt, aber nicht warm verformt, sondern nur bei 500 C getempert, unter denselben Prüfbedingungen eine Dehnung von mehr als 1% aufweist. <I>Beispiel 11</I> Mit folgenden Legierungen, welche ebenfalls bei 1000 bis 1300 C mehr als 60% Ferrit enthalten, wird zusätzlich zur Lösungshärtung noch eine Aus scheidungshärtung erreicht:
Claims (1)
- PATENTANSPRUCH Verfahren zur Erhöhung der Kriechfestigkeit von Chromstahl, der bei 1000 bis 1300 C mindestens 60 % Ferrit enthält, dadurch gekennzeichnet, dass der Chromstahl, der zur Ermöglichung einer Lösungshär tung mindestens einen der folgenden Bestandteile, nämlich 0,5 bis 6 % Wolfram, 0,25 bis 6 0/a Molyb- dän oder 0,1 bis 211/o Vanadium, und zwar in einer Gesamtmenge von wenigstens 1,5 %, aufweist, zwecks Lösungshärtung bei einer Temperatur im Bereiche von 1000 bis 1300 C lösungsgeglüht und ab geschreckt wird, worauf der Stahl bei einer Tempera tur im Bereiche von 20 bis 700 C verformt wird,um die Materialdicke um 1 bis 10 % zu verringern. UNTERANSPRÜCHE 1.Verfahren nach Patentanspruch, dadurch ge- kennzeichnet, dass der Stahl ausserdem mindestens eines der Elemente Niob, Tantal oder Titan in solcher Menge enthält, dass zusätzlich zur Lösungshärtung eine Ausscheidungshärtung erreicht wird, indem der Stahl in einem Temperaturbereich von 500 bis 700 C gealtert wird. 2.Verfahren nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass der Stahl, der bei 1000 bis 1300 C mindestens 60 % Ferrit enthält, folgende Bestandteile in den angegebenen Bereichen aufweist:EMI0003.0012 Kohlenstoff <SEP> 0,05 <SEP> bis <SEP> 0,3 <SEP> 0/0 <tb> Mangan <SEP> 0,05 <SEP> bis <SEP> 2,0 <SEP> % <tb> Silizium <SEP> 0,05 <SEP> bis <SEP> 1 <SEP> 0/0 <tb> Nickel <SEP> bis <SEP> 4 <SEP> 0/0 <tb> Chrom <SEP> 9 <SEP> bis <SEP> 20 <SEP> 0/0 <tb> Wolfram <SEP> 0,5 <SEP> bis <SEP> 3 <SEP> 0/0 <tb> Molybdän <SEP> 0,25 <SEP> bis <SEP> 3 <SEP> 0/0 EMI0003.0013 Vanadium <SEP> 0,1 <SEP> bis <SEP> 2 <SEP> 0/a <tb> Niob <SEP> und <SEP> Tantal <SEP> 0,1 <SEP> bis <SEP> 2 <SEP> % <tb> Titan <SEP> 0,001 <SEP> bis <SEP> 2 <SEP> 0/0 <tb> Stickstoff <SEP> 0,001 <SEP> bis <SEP> 0,2 <SEP> % Bor <SEP> 0,001 <SEP> bis <SEP> 0,05% zusammen mit insgesamt 0,001 bis 0,5 % mindestens eines der Desoxydationsmittel Aluminium, Cer oder Magnesium. 3. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch ge- kennzeichnet, dass der Stahl folgende Elemente ent- EMI0003.0030 hält:<tb> Kohlenstoff <SEP> <B><I>0,05,91u</I></B> <SEP> Wolfram <SEP> 2 <SEP> 0/0 <tb> Mangan <SEP> 0,8 <SEP> % <SEP> Vauadium <SEP> 0,2 <SEP> 0/0 <tb> Silizium <SEP> 0,3 <SEP> % <SEP> Niob <SEP> <B>0,25%.</B> <tb> Chrom <SEP> 13 <SEP> '9/o. <SEP> Stickstoff <SEP> 0,1 <SEP> 0/a <tb> Molybdän <SEP> 2 <SEP> % <SEP> Bor <SEP> 0,010/0
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