DE102016005531A1

DE102016005531A1 - Low carbon steel

Info

Publication number: DE102016005531A1
Application number: DE102016005531.6A
Authority: DE
Inventors: Anmelder Gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2016-05-02
Filing date: 2016-05-02
Publication date: 2017-11-02

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf niedriglegierte Stähle für hochfeste Teile: Schrauben, Trieb- und Fahrwerkteile usw. Die Besonderheit des vorgeschlagenen Stahls ist ein hoher Widerstand gegen Ermüdungsbruch/Wasserstoffversprödung/Spannungsrißkorrosion bei Mindestzugfestigkeit. Der Stahl lässt die Abschreckung in Wasser zu. Der Stahl enthält Silizium, Mangan, Chrom, Aluminium, Titan und mindestens ein Element der Erdalkalimetalle und dadurch gekennzeichnet ist, dass die Gehalte dieser Legierungselemente folgende sind C = 0,15–0,6 Si = 0,25–6 Mn = 0,2–2 Cr = 0,15–1 Al = 0,05–0,3 Ti = 0,015–0,1 Ca = 0,005–0,03 oder/und (Ba + Sr) = 0,008–0,08 oder/und Mg = 0,002–0,02 wobei Verhältnis zwischen summarischem minimalem Gehalt an Kohlenstoff und an Silizium zu summarischem maximalem Gehalt an Mangan und an Chrom, das besprochene absolute Beständigkeit gegen Wasserstoffversprödung gewährleistet, in Abhängigkeit von Mindestzugfestigkeit folgendes ist: (Mnmax + 2 × Crmax) ≤ 1,0 × (Simin + 4 × Cmin) bei Festigkeit ≥ 1400 MPa (Mnmax + 2 × Crmax) ≤ 1,3 × (Simin + 4 × Cmin) bei Festigkeit ≥ 1300 MPa (Mnmax + 2 × Crmax) ≤ 1,8 × (Simin + 4 × Cmin) bei Festigkeit ≥ 1200 MPa (Mnmax + 2 × Crmax) ≤ 2,4 × (Simin + 4 × Cmin) bei Festigkeit ≥ 1100 MPa (Mnmax + 2 × Crmax) ≤ 3,2 × (Simin + 4 × Cmin) bei Festigkeit ≥ 1000 MPa (Mnmax + 2 × Crmax) ≤ 5,0 × (Simin + 4 × Cmin) bei Festigkeit ≥ 800 MPaDer Stahl kann zusätzlich beinhalten B = 0,001–0,01%, Zr oder/und Seltenerdelemente = 0,01–0,15% oder/und Stickstoff = 0,01–0,05% oder/und P = 0,04–0,15.The invention relates to low-alloyed steels for high-strength parts: screws, drive and chassis parts etc. The peculiarity of the proposed steel is a high resistance to fatigue fracture / hydrogen embrittlement / stress corrosion cracking at minimum tensile strength. The steel allows quenching in water. The steel contains silicon, manganese, chromium, aluminum, titanium and at least one element of the alkaline earth metals and is characterized in that the contents of these alloying elements are C = 0.15-0.6 Si = 0.25-6 Mn = 0, 2-2 Cr = 0.15-1 Al = 0.05-0.3 Ti = 0.015-0.1 Ca = 0.005-0.03 or / and (Ba + Sr) = 0.008-0.08 or / and Mg = 0.002-0.02 where ratio between total minimum content of carbon and silicon to total maximum content of manganese and chromium, which ensures absolute resistance to hydrogen embrittlement discussed, depending on minimum tensile strength is: (Mnmax + 2 × Crmax) ≤ 1.0 × (Simin + 4 × Cmin) at strength ≥ 1400 MPa (Mnmax + 2 × Crmax) ≤ 1.3 × (Simin + 4 × Cmin) at strength ≥ 1300 MPa (Mnmax + 2 × Crmax) ≤ 1 , 8 × (Simin + 4 × Cmin) at strength ≥ 1200 MPa (Mnmax + 2 × Crmax) ≤ 2.4 × (Simin + 4 × Cmin) at strength ≥ 1100 MPa (Mnmax + 2 × Crmax) ≤ 3 , 2 × (Simin + 4 × Cmin) at strength ≥ 1000 MPa (Mnmax + 2 × Crmax) ≤ 5.0 × (Simin + 4 × Cmin) at strength ≥ 800 MPa The steel may additionally contain B = 0.001-0.01 %, Zr or / and rare earth elements = 0.01-0.15% or / and nitrogen = 0.01-0.05% or / and P = 0.04-0.15.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf niedriglegierte Stähle für hochfeste Teile.The invention relates to low alloy steels for high strength parts.

Der verzögerte Bruch (Ermüdungsbruch) wird von Forschern ausschließlich mit Wasserstoffversprödung in Verbindung gebracht, die durch Fähigkeit der Wasserstoffionen bestimmt wird, in die Zugspannungsbereiche durchzudringen (Gorsky-Effekt). Die dort nachfolgende Bildung der Moleküle vom Wasserstoff ereignet sich mit sprengendem Volumeneffekt.The delayed fracture (fatigue failure) is associated with hydrogen embrittlement by researchers, which is determined by the ability of hydrogen ions to penetrate the tensile stress regions (Gorsky effect). The subsequent formation of molecules from hydrogen occurs with an explosive volume effect.

Es sind folgende Stähle bekannt, die für Herstellung hochfester Teile verwendet werden: 16MnCr5, 20MnB4, 21CrMoV57.The following steels are known which are used for the production of high-strength parts: 16MnCr5, 20MnB4, 21CrMoV57.

Es sind zwei Stähle mit erhöhter Beständigkeit gegen Wasserstoffversprödung bekannt, die bei der Zusammensetzung des vorgeschlagenen Stahls am nähesten sind: nach Patent EP 1 783 239 und EP 2 628 807 .Two steels with increased resistance to hydrogen embrittlement are known, which are the closest in the composition of the proposed steel: according to patent EP 1 783 239 and EP 2 628 807 ,

Nachteile dieser Stähle: bei Festigkeit von mehr als 1300 MPa sind sie gegen Wasserstoffversprödung unbeständig und lassen sich wegen der Gefahr von Härterißbildung in Wasser nicht abschrecken.Disadvantages of these steels: with strength of more than 1300 MPa, they are unstable to hydrogen embrittlement and can not be deterred by the risk of water cracking in water.

Das Ziel vorgeschlagener Erfindung ist das Erschaffen eines Stahls, der absolute Beständigkeit gegen Wasserstoffversprödung hat, Abschreckung in Wasser zulässt und gute Deformierbarkeit aufweist. Unter der absoluten Beständigkeit des Stahls gegen Wasserstoffversprödung ist dessen Fähigkeit gemeint, solchen Widerstand gegen Wasserstoffversprödung aufzuweisen, dass sowohl transkristalline (durch das Gefügekorn) als auch interkristalline (entlang der Korngrenzen des Gefüges) Diffusion der Wasserstoffionen im Stahl vollständig unterdrückt ist. Dabei kann die Wasserstoffversprödung bei jeglichen Umgebungsbedingungen, in jeglichen Medien und bei jeglichen Stärken vom wandernden (und vagabundierten) Strom (Streu-/Erdschlussstrom Strom) nicht auftreten. Hauptsächlich wegen diesem Strom ereignet sich die Polarisation des Wassers von Atmosphäre mit der Bildung der Wasserstoffionen. Die größte Intensität des Wasserstoffionenstroms findet während des Elektroplattierens, Beizens und in der Nähe von elektrifizierten Eisenbahnstrecken statt.The object of the proposed invention is to create a steel having absolute resistance to hydrogen embrittlement, allowing quenching in water and having good deformability. Among the absolute resistance of the steel to hydrogen embrittlement is its ability to exhibit such resistance to hydrogen embrittlement that both transcrystalline (through the structural grain) and intergranular (along the grain boundaries of the microstructure) diffusion of hydrogen ions in the steel is completely suppressed. Hydrogen embrittlement can not occur under any environmental conditions, in any media and at any strengths from the traveling (and stray) current (stray / ground fault current). Mainly because of this current, the polarization of water from atmosphere occurs with the formation of hydrogen ions. The greatest intensity of hydrogen ion flux occurs during electroplating, pickling and in the vicinity of electrified railway lines.

Dieses Ziel wird damit erreicht, dass der Stahl Silizium, Mangan, Chrom, Aluminium, Titan und mindestens ein Element der Erdalkalimetalle enthält und dadurch gekennzeichnet ist, dass die Gehalte dieser Legierungselemente folgende sind (hier und weiterhin – Masseprozente)
C = 0,01–0,2
Si = 0,25–6
Mn = 0,2–2
Cr = 0,15–1
Al = 0,05–0,3
Ti = 0,015–0,1
Ca = 0,005–0,03 oder/und (Ba + Sr) = 0,008–0,08 oder/und Mg = 0,002–0,02
wobei Verhältnis zwischen summarischem minimalem Gehalt an Kohlenstoff und an Silizium zu summarischem maximalem Gehalt an Mangan und an Chrom, das besprochene absolute Beständigkeit gegen Wasserstoffversprödung gewährleistet, in Abhängigkeit von Mindestzugfestigkeit folgendes ist: (Mn_max + 2 × Cr_max) ≤ 1,0 × (Si_min, + 4 × C_min) bei Festigkeit ≥ 1400 MPa (Mn_max + 2 × Cr_max) ≤ 1,3 × (Si_min + 4 × C_min) bei Festigkeit ≥ 1300 MPa (Mn_max + 2 × Cr_max) ≤ 1,8 × (Si_min + 4 × C_min) bei Festigkeit ≥ 1200 MPa (Mn_max + 2 × Cr_max) ≤ 2,4 × (Si_min + 4 × C_min) bei Festigkeit ≥ 1100 MPa (Mn_max + 2 × Cr_max) ≤ 3,2 × (Si_min + 4 × C_min) bei Festigkeit ≥ 1000 MPa (Mn_max + 2 × Cr_max) ≤ 5,0 × (Si_min + 4 × C_min) bei Festigkeit ≥ 800 MPa This object is achieved by the steel containing silicon, manganese, chromium, aluminum, titanium and at least one element of the alkaline earth metals and characterized in that the contents of these alloying elements are the following (here and further - mass percentages)
C = 0.01-0.2
Si = 0.25-6
Mn = 0.2-2
Cr = 0.15-1
Al = 0.05-0.3
Ti = 0.015-0.1
Ca = 0.005-0.03 or / and (Ba + Sr) = 0.008-0.08 or / and Mg = 0.002-0.02
wherein the ratio between total minimum content of carbon and of silicon to maximum total content of manganese and chromium, the absolute resistance to hydrogen embrittlement discussed above, depending on minimum tensile strength, is the following: (Mn _max + 2 × Cr _max ) ≤ 1.0 × (Si _min , + 4 × C _min ) at strength ≥ 1400 MPa (Mn _max + 2 × Cr _max ) ≤ 1.3 × (Si _min + 4 × C _min ) at strength ≥ 1300 MPa (Mn _max + 2 × Cr _max ) ≤ 1.8 × (Si _min + 4 × C _min ) at strength ≥ 1200 MPa (Mn _max + 2 × Cr _max ) ≤ 2.4 × (Si _min + 4 × C _min ) at strength ≥ 1100 MPa (Mn _max + 2 × Cr _max ) ≤ 3.2 × (Si _min + 4 × C _min ) at strength ≥ 1000 MPa (Mn _max + 2 × Cr _max ) ≤ 5.0 × (Si _min + 4 × C _min ) at strength ≥ 800 MPa

Die Beständigkeit/Widerstandsfähigkeit gegen Wasserstoffversprödung wird vom Autor hauptsächlich durch Einfluss der Legierungselemente auf Gitterparameter/Gitterkonstante vom α-Fe des (mit Kohlenstoff übersättigten) Ferrits und des angelassenen Martensits bestimmt.The resistance / resistance to hydrogen embrittlement is determined by the author mainly by the influence of the alloying elements on lattice parameter / lattice constant of the α-Fe of the (carbon-supersaturated) ferrite and the annealed martensite.

Unter allen Legierungselementen nur zwei Elemente – Silizium und Beryllium (sowie Bor falls es sich im α-Fe befindet) – das α-Fe-Gitter verdichten, damit sie das Eindringen der Wasserstoffionen in das Gitter verhindern.Of all the alloying elements, only two elements - silicon and beryllium (and boron if it is in α-Fe) - compress the α-Fe lattice to prevent the hydrogen ions from entering the lattice.

Alle andere Legierungselemente (außer Kobalt, es ändert Gitterparameter/Gitterkonstante vom α-Fe nicht), falls sich ihre Atome im α-Fe-Gitter befinden, tragen zum Eindringen der Wasserstoffionen in das Gitter bei, weil sie das α-Fe-Gitter ausweiten (somit in ihm die Zugspannungen prägend). Damit diese Elemente den Eingang/Durchgang der Wasserstoffionen in/durch das α-Fe-Gitter/Korn – somit ihre transkristalline Bewegung, d. h. transkristalline Spannungsrisskorrosion, – ermöglichen/erleichtern.All other alloying elements (except cobalt, it does not change lattice parameter / lattice constant of α-Fe), if their atoms are in the α-Fe lattice, contribute to the penetration of hydrogen ions into the lattice because they expand the α-Fe lattice (thus defining the tensile stresses in it). For these elements, the entrance / passage of the hydrogen ions into / through the α-Fe lattice / grain - thus their trans-crystalline motion, i. H. transcrystalline stress corrosion cracking, - enable / facilitate.

Was den Kohlenstoffgehalt betrifft, kann man behaupten, dass je größer ist im Stahl der Kohlenstoffgehalt desto höher ist seine mögliche Ermüdungsfestigkeit. Das lässt sich in folgender Weise erklären: für jeden unlegierten Stahl besteht solche Anlasstemperatur, bei welcher der angelassene Martensit soweit an Kohlenstoff verarmt ist, dass er die Zusammensetzung des Ferrits erreicht. Bei dieser Anlasstemperatur wird das α-Fe-Gitter keinen Verzerrungen/Zugspannungen ausgesetzt, weil sich zwangsgelöste Einlagerungsatome vom Kohlenstoff ganz in den Zementit ausgeschieden haben. Zwecks Nichtzulassung der Wasserstoffversprödung soll man diese Temperatur als minimale Anlasstemperatur annehmen. Somit kann man die Ermüdungsfestigkeit nur mit der Erhöhung der Gehalte vom Kohlenstoff und vom Silizium (und vom Beryllium) erheben (abgesehen von der Verfestigung des Stahls dank der Mikrolegierung und der Verformung).As far as the carbon content is concerned, it can be argued that the greater the carbon content in steel, the higher its possible fatigue resistance. This can be explained in the following way: exists for every unalloyed steel such tempering temperature at which the tempered martensite is so depleted of carbon that it reaches the composition of the ferrite. At this tempering temperature, the α-Fe lattice is not subjected to any distortions / tensile stresses, because positively-released intercalating atoms have completely precipitated from the carbon into the cementite. For the purpose of not allowing hydrogen embrittlement, this temperature should be assumed to be the minimum tempering temperature. Thus, the fatigue strength can only be increased by increasing the contents of carbon and silicon (and beryllium) (besides solidifying the steel thanks to microalloying and deformation).

Untere Grenze des Kohlenstoffgehalts wird mit Erreichen nötiger Mindestzugfestigkeit und, in geringerem Maße, nötiger Durchhärtbarkeit bestimmt.Lower limit of carbon content is determined by achieving the minimum tensile strength required and, to a lesser extent, the necessary through-hardenability.

Obere Grenze des Kohlenstoffgehalts wird mit erforderter Deformierbarkeit, Schweißbarkeit und etwaiger anderen Eigenschaften begrenzt.Upper limit of carbon content is limited with required deformability, weldability and any other properties.

Untere Grenze des Gehalts an Silizium wird hauptsächlich mit nötiger Festigkeit und nötiger Beständigkeit gegen Wasserstoffversprödung bestimmt, weil es diese Beständigkeit sehr effektiv erhöht (dank der erwähnten Verdichtung des α-Fe-Gitters). Laut Ausgaben: positiver Einfluss vom Silizium auf die Widerstandsfähigkeit gegen Wasserstoffversprödung wurde von vielen Forschern festgestellt: C. B. Gilpin & N. A. Tiner, Corrosion 22, 271–79, 1966 ; W. W. Gerberich, in Hydrogen in Metals/I. M. Bernstein & A. W. Thompson, eds/pp. 115–47, ASM, Metals Park, Ohio, 1974 ; A. S. Tetelman, in Fundamental Aspects of Stress Corrosion Cracking/R. W. Staehle, ed/pp. 446–60, NACE; Houston, 1969 ; C. S. Carter, Corrosion 25, 423–31, 1969 ; Erdmann-Jesnutzer F., Sabath H. Einfluss der chemischen Zusammensetzung und des Gefügenaufbaus auf das Wasserstofferhalten in Eisen u. Stahl. – Arch. Eisenhüttenwes, 1957, Bd. 28, S. 345–58 ; Geller W., Tak-Ho-Sun. Der Einfluss der Bestandteile d. Legierung auf die Wasserstoffdiffusion in Eisen. – Arch. Eisenhüttenwesen, 1950, Bd. 21, S. 423 . Untere Grenze des Gehalts an Silizium wird auch mit Gewährleistung der Wasserhärtung bestimmt, weil es das α-Fe-Gitter komprimiert und somit Härterißbildung unterdrückt, und mit erforderter Durchhärtbarkeit bestimmt.Lower limit of the content of silicon is determined mainly with necessary strength and necessary resistance to hydrogen embrittlement, because it very effectively increases this resistance (thanks to the mentioned densification of the α-Fe lattice). According to reports: positive influence of silicon on the resistance to hydrogen embrittlement was noted by many researchers: CB Gilpin & NA Tiner, Corrosion 22, 271-79, 1966 ; WW Gerberich, in Hydrogen in Metals / IM Amber & AW Thompson, eds / pp. 115-47, ASM, Metals Park, Ohio, 1974 ; AS Tetelman, in Fundamental Aspects of Stress Corrosion Cracking / RW Staehle, ed / pp. 446-60, NACE; Houston, 1969 ; CS Carter, Corrosion 25, 423-31, 1969 ; Erdmann-Jesnutzer F., Sabath H. Influence of chemical composition and structure on the hydrogen content in iron a. Stole. - Arch. Eisenhüttenwes, 1957, Vol. 28, pp. 345-58 ; Geller W., Tak-Ho-Sun. The influence of the components d. Alloy on the hydrogen diffusion in iron. - Arch. Eisenhüttenwesen, 1950, Vol. 21, p. 423 , Lower limit of the content of silicon is also determined with ensuring water-hardening, because it compresses the α-Fe lattice and thus suppresses hardness formation, and determines with required through-hardenability.

Obere Grenze des Gehalts an Silizium wird hauptsächlich mit erforderter Deformierbarkeit bestimmt.The upper limit of the content of silicon is determined mainly with required deformability.

Untere Grenze summarischen Gehalts an Mangan und an Chrom wird mit erforderter Durchhärtbarkeit und (bei oberem Kohlenstoffgehalt) mit der Unterdrückung der Graphitisierung bestimmt.Lower limit of total manganese and chromium content is determined with required through-hardenability and (at upper carbon content) suppression of graphitization.

Obere Grenze des summarischen Gehalts an Mangan und Chrom wird mit Gewährleistung der Beständigkeit gegen Wasserstoffversprödung bestimmt, weil beide Elemente, wie als andere Karbidbilder, sie wesentlich herabsetzen falls sie sich nicht in Karbidphase, sondern sich im α-Fe-Gitter als Austauschatome befinden.The upper limit of the total content of manganese and chromium is determined by ensuring resistance to hydrogen embrittlement because both elements, as with other carbide images, significantly reduce them if they are not in the carbide phase but in the α-Fe lattice as exchange atoms.

Mangan verkleinert die Beständigkeit gegen Wasserstoffversprödung laut Ausgaben: J. K. Hoke, Corrosion 26, 396–97, 1970 ; J. B. Greer, Corrosion/73 preprint N°55, NACE, Houston, 1973 W. W. Gerberich, in Hydrogen in Metals/I. M. Bernstein & A. W. Thompson, eds/pp. 115–47, ASM, Metals Park, Ohio, 1974 ; G. Sandoz, Met. Trans. 2, 1055–63, 1971 ; G. Sandoz, Met. Trans. 3, 1169–76, 1972 ; G. Sandoz, in Stress Corrosion Cracking in High Strength Steels & in Aluminium & Titanium Alloys/B. F. Brown, ed/pp. 79–133, Naval Research Laboratory, Washington, D. C., 1972 ; R. R. Fessler, Applications of Stress-Corrosion Cracking Research to the Pipeline Problem, 5th Symposium on Line Pipe Research, Amer. Gas Assoc., Nov., 1974 .Manganese reduces the resistance to hydrogen embrittlement according to editions: JK Hoke, Corrosion 26, 396-97, 1970 ; JB Greer, Corrosion / 73 preprint N ° 55, NACE, Houston, 1973 WW Gerberich, in Hydrogen in Metals / IM Amber & AW Thompson, eds / pp. 115-47, ASM, Metals Park, Ohio, 1974 ; G. Sandoz, Met. Trans. 2, 1055-63, 1971 ; G. Sandoz, Met. Trans. 3, 1169-76, 1972 ; G. Sandoz, Stress Corrosion Cracking High Strength Steels & Aluminum & Titanium Alloys / BF Brown, ed / pp. 79-133, Naval Research Laboratory, Washington, DC, 1972 ; RR Fessler, Applications of Stress Corrosion Cracking Research to the Pipeline Problem, 5th Symposium on Line Pipe Research, Amer. Gas Assoc., Nov., 1974 ,

Chrom auch verkleinert diese Widerstandsfähigkeit laut Ausgaben: E. Snape, Corrosion 24, 261–82, 1968 ; R. P. M. Proctor and H. W. Paxton, Trans. ASM 62, 989–99, 1969 ; Baukloh W., Kayser H. Wasserstoffdurchlässigkeit und Wasserstoffentkohlung von Stählen, Armco-Eisen, Kukfer, Nickel und Aluminium bei höherem Drücken. – Z. Metallkunde, 1936, Bd. 28, S. 34–40 ; Geller W., Tak-Ho-Sun. Der Einfluss der Bestandteile d. Legierung auf die Wasserstoffdiffusion in Eisen. – Arch. Eisenhüttenwes, 1950, Bd. 21, S. 423 ; Chang P. L., Bennet W. D. Diffusion of hydrogene in iron and iron alloys at elevated tmperatures. – J. Iron Steel Inst., 1952, v. 170, pp. 205–13 ; Naumann F. K. Der Einfluss von Legierungszusätzen auf die Beständigkeit von Stahl gegen Wasserstoff unter hohen Druck. – Stahl u. Eisen, 1938, Bd. 58, S. 1239 ; Bennek H., Klotzbach G./Einfluss von Wasserstoffgehalt, -durchlässigkeit und -löslichkeit auf die Flockenbildung im Stahl. u. Eisen, 1941, Bd. 61, S. 597–606, 624–30 ; Hobson J. D. The Diffusion of hydrogen in steel of temperature of –78° to 200°C. J. Iron Steel Inst., 1958, v. 189, pp. 315–21 . Chrom nimmt den Widerstand gegen Wasserstoffversprödung vielmehr als Mangan ab, weil sich seine Austauschatome bei weitaus höheren Temperaturen aus dem α-Fe-Gitter in die Karbidphase ausscheiden.Chrome also reduces this resilience according to editions: E. Snape, Corrosion 24, 261-82, 1968 ; RPM Proctor and HW Paxton, Trans. ASM 62, 989-99, 1969 ; Baukloh W., Kayser H. Hydrogen permeability and hydrogen decarburization of steels, Armco-iron, Kukfer, nickel and aluminum at higher pressures. - Z. Metallkunde, 1936, Vol. 28, pp. 34-40 ; Geller W., Tak-Ho-Sun. The influence of the components d. Alloy on the hydrogen diffusion in iron. - Arch. Eisenhüttenwes, 1950, Vol. 21, p. 423 ; Chang PL, Bennet WD Diffusion of hydrogen in iron and iron alloys at elevated temperatures. - J. Iron Steel Inst., 1952, v. 170, pp. 205-13 ; Naumann FK The influence of alloying additives on the resistance of steel to hydrogen under high pressure. - Steel u. Eisen, 1938, Vol. 58, p. 1239 ; Bennek H., Klotzbach G./Influence of hydrogen content, permeability and solubility on flocculation in steel. u. Eisen, 1941, Vol. 61, pp. 597-606, 624-30 ; Hobson JD The Diffusion of hydrogen in steel of temperature from -78 ° to 200 ° CJ Iron Steel Inst., 1958, v. Chr. 189, pp. 315-21 , Instead, chromium removes the resistance to hydrogen embrittlement as manganese, because its exchange atoms precipitate out of the α-Fe lattice into the carbide phase at much higher temperatures.

Das zweite Legierungselement, das die Beständigkeit gegen Wasserstoffversprödung erhöht, ist Aluminium.The second alloying element that increases resistance to hydrogen embrittlement is aluminum.

Die Hauptursache der Verwendung erhöhten Aluminiumgehaltes ist die Notwendigkeit der Verhinderung der Bildung eutektischer Sulfide vom Typ-2, die sich an/auf Korngrenzen primärer Körner in Form ununterbrochen verzweigten Knochengerüstes niederlassen. Durch diese Sulfide, wie durch Tunnels, strömen sich die Wasserstoffionen. Dabei findet die interkristalline Korrosion statt, bei der die Zerstörung entlang der Korngrenzen verläuft. Beim Aluminiumgehalt von 0,02–0,04% – solche. Menge gibt es bei seiner Mikrolegierung zwecks tiefer Desoxidation – befinden sich neben körnigen Sulfiden Typ-1 auch eutektische Sulfide Typ-2. Ein minimaler, „überkritischer” Aluminiumgehalt, bei dem sich diese Sulfide mehr nicht bilden, hängt von vielen Faktoren ab, aber er ist nicht kleiner als 0,05%. Bei diesem „überkritischen” Aluminiumgehalt gibt es nur Sulfide Typ-3. In vielen Werken ist es gezeigt, dass Sulfide Typ-3, im Unterschied zu den Sulfiden Typ-1 und Typ-2, zur Wasserstoffversprödung nicht beitragen. Die Sulfide vom Typ-3 finden nur beim hohen Al-Gehalt statt; weil sogar „bleibt auch bei 5% Silizium die Sulfidform des Typs-2 bestimmend” – siehe „Bildung, Zusammensetzung und Morphologie oxidischer und sulfidischer Einschlüsse in legierten Stählen”, Dipl.-Ing. Franz-Josef Wahlers, Dissertation 1985/1637, S. 45 . Im Werk „Zur Morfologie und Morphogenese von Oxiden und Sulfiden in Stählen”, Dipl.-Ing. Hans-Ulrich Lindenberg, Dissertation 1976/5803, S. 77, Bilder 100 und 101 ist dargestellt, dass nur bei hohem Al-Gehalt der Übergang von den Sulfiden vom Typ-2 zu den Sulfiden vom Typ-3 erfolgt. Im Werk „Der Einfluss von Sulfideinschlüssen auf ...”, Dipl.-Ing. Gerhard Wellnitz, Dissertation 1975/3814, S. 13 ist dargestellt, wie mit der Erhöhung des Al-Gehaltes der Übergang vom Typ-1 zum Typ-3 vorgeht. Verbesserung der Eigenschaften bei diesem Übergang ist im einzelnen damit erklärt, dass „Während die Sulfide des Typs-3 reine Mangansulfide sind, kann es sich bei den anderen beiden Typen je nach Sauerstoffgehalt und Anteilen an Verunreinigungen um Mischeinschlüsse wie Oxisulfide handeln.”The main cause of the use of increased aluminum content is the need to prevent the formation of eutectic sulphides of type-2, which are at / on grain boundaries of primary grains in the form of continuously branched skeleton settle. Through these sulphides, as through tunnels, the hydrogen ions flow. In the process, the intercrystalline corrosion takes place, during which the destruction proceeds along the grain boundaries. At the aluminum content of 0,02-0,04% - such. There is a lot of micro-alloying for the purpose of deep deoxidation - in addition to granular type-1 sulfides, eutectic type-2 sulfides are also found. A minimum, "supercritical" aluminum content, at which these sulfides do not form more, depends on many factors, but it is not less than 0.05%. In this "supercritical" aluminum content, there are only sulfides type-3. In many plants, it is shown that sulfides type-3, unlike the sulfides type-1 and type-2, do not contribute to hydrogen embrittlement. The sulfides of type-3 take place only at the high Al content; because even "at 5% silicon, the type 2 sulphide form remains dominant" - see "Formation, Composition and Morphology of Oxidic and Sulphidic inclusions in Alloyed Steels", Dipl.-Ing. Franz-Josef Wahlers, Dissertation 1985/1637, p. 45 , In the factory "On Morfology and Morphogenesis of Oxides and Sulfides in Steels", Dipl.-Ing. Hans-Ulrich Lindenberg, dissertation 1976/5803, p. 77, pictures 100 and 101 is shown that only at high Al content, the transition from the sulfides of type-2 to the sulfides of type-3 occurs. In the factory "The influence of sulphide inclusions on ...", Dipl.-Ing. Gerhard Wellnitz, dissertation 1975/3814, p. 13 It is shown how the increase of the Al content of the transition from type-1 to type-3 proceeds. Improving the properties of this transition is explained in detail by saying that "While the Type-3 sulfides are pure manganese sulfides, the other two types may be mixed inclusions, such as oxysulfides, depending on the oxygen content and impurities."

Der erhöhte Al-Gehalt lässt sich auch im Folgenden erklären: wichtige angewandte Bedeutung hat Bor als Element für Erhöhung der Durchhärtigkeit, weil die dafür angewandten Elemente – Mn und Cr – den Widerstand gegen Wasserstoffversprödung senken, und deswegen sie bei möglichst kleinerer Menge vorkommen sollen. Aus diesem Grund soll man die Bildung von Bornitriden und Boroxiden verhindern. Im Werk „Untersuchungen zur Wirkungsweise der Elemente Bor ...”, Technische Forschung Stahl, U. Schriever, Thyssen Stahl AG, 1991, S. 4 ist der erhöhte Al-Gehalt angewiesen, weil die Bornitridbildung „erst bei relativ hohen Al-Gehalten von 0,06–0,08%” verhindert wird.The increased Al content can also be explained below: Boron has an important applied meaning as an element for increasing the through-hardening, because the elements used for it - Mn and Cr - reduce the resistance to hydrogen embrittlement, and therefore they should occur in the smallest possible amount. For this reason, one should prevent the formation of boron nitrides and boron oxides. In the factory "Investigations on the mode of action of the elements boron ...", Technical Research Stahl, U. Schriever, Thyssen Stahl AG, 1991, p. 4 The increased Al content is dependent because the boron nitride "only at relatively high Al contents of 0.06-0.08%" is prevented.

Untere Grenze des Aluminiumgehalts beträgt 0,05%, weil ab diesem „überkritischen” Gehalt keine interkristalline (entlang der Korngrenzen) Diffusion der Wasserstoffionen stattfindet.The lower limit of the aluminum content is 0.05%, because from this "supercritical" content no intercrystalline (along the grain boundaries) diffusion of the hydrogen ions takes place.

Wie bekannt, versprödet Silizium die Stähle infolge traumatischer Einwirkung seiner nadelförmigen Oxide, die sich an/auf den Korngrenzen befinden. Die Beseitigung dieser Oxide wird mit der Zugabe des erhöhten Aluminiumgehalts erreicht. Mit Vergrößerung des Al-Gehalts zu einem gewissen Wert (er befindet sich im Bereich 0,17–0,35%) wächst die Plastizität. Diese Wirkung wird damit erklärt, dass sich bei seinem erhöhten Vorhandensein keine „Cottrell-Wolken” (die aus Stickstoffatomen, Eisennitriden und Eisenkarbonitriden bestehen) an/auf den Korngrenzen/Versetzungslinien bilden, dank Übergang vom Stickstoff in das Aluminiumnitrid.As is known, silicon embrittles the steels due to the traumatic action of its needle-shaped oxides located at / on the grain boundaries. The elimination of these oxides is achieved with the addition of the increased aluminum content. Increasing the Al content to a certain value (it is in the 0.17-0.35% range) increases the plasticity. This effect is explained by the fact that in its increased presence no "Cottrell clouds" (consisting of nitrogen atoms, iron nitrides and iron carbonitrides) form on / at the grain boundaries / dislocation lines, thanks to the transition from nitrogen to aluminum nitride.

Der obere Aluminiumgehalt ist mit Wert von 0,3% begrenzt, weil sich bei größerem Gehalt die Vergießbarkeit und Beständigkeit gegen Wasserstoffversprödung herabsetzen.The upper aluminum content is limited to 0.3%, because the higher the content, the lower the castability and resistance to hydrogen embrittlement.

Weitere Gründe der Anwesenheit vom Aluminium im Stahl: es erhöht den Bereich von Martensitumwandlung und verkleinert das Ferritkorn, das zum Härten in schroffen Medien beiträgt; dadurch kann man den Gehalt an Legierungselemente (Mn, Cr u. a.) reduzieren und ökologische Lage im Betrieb wesentlich verbessern.Other reasons for the presence of aluminum in the steel: it increases the range of martensitic transformation and reduces the ferrite grain, which contributes to hardening in harsh media; This can reduce the content of alloying elements (Mn, Cr and others) and significantly improve the ecological situation during operation.

Jedoch bei erhöhtem Gehalt an Aluminium bilden sich an/auf den Korngrenzen die Steppnähte seines Nitrids, die die Schlagbiegezähigkeit verkleinern. Das wird mit Zugabe vom Titan, dessen Nitride sich bei höheren Temperaturen bilden, beseitigt. Zwecks Unterdrückens der Bildung der Aluminiumnitride soll größerem Al-Gehalt größerer Ti-Gehalt entsprechen; davon wird unterer Ti-Gehalt bestimmt. Somit ist Titan drittes Legierungselement, das die Beständigkeit gegen Wasserstoffversprödung im vorgeschlagenen Stahl erhöht. Sein oberer Gehalt ist mit Wert von 0,10% begrenzt, weil sich bei größerem Gehalt spitzeckige Titancarbide bilden. Der positive Einfluss vom Titan auf die Beständigkeit gegen Wasserstoffversprödung ist in folgenden Werken angeführt: E. Snape, Corrosion 24, 261–82, 1968 ; J. A. Markuez, I. Matsushima & H. H. Uhlig, Corrosion, 26, 215–22, 1970 ; I. M. Bernstein & A. W. Tompson, Int. Met. Rev. (Rev. 212) 21, 269–87, 1976 ; A. E. Scheutz & W. D. Robertson, Corrosion 13, 437–58, 1957 ; L. W. Vollmer, Corrosion 8, 326–32, 1952 ; NACE Tech. Pract. Comm. 1-G, Corrosion 8, 351–54, 1952 .However, with an increased content of aluminum, the quilting seams of its nitride are formed at the grain boundaries and reduce the impact resistance. This is eliminated with the addition of titanium, the nitrides of which form at higher temperatures. In order to suppress the formation of aluminum nitride, larger Al content should correspond to a larger Ti content; of which lower Ti content is determined. Thus, titanium is the third alloying element that increases the resistance to hydrogen embrittlement in the proposed steel. Its upper content is limited to a value of 0.10%, because with larger contents form acicular titanium carbides. The positive influence of titanium on the resistance to hydrogen embrittlement is given in the following works: E. Snape, Corrosion 24, 261-82, 1968 ; JA Markuez, I. Matsushima & HH Uhlig, Corrosion, 26, 215-22, 1970 ; Amber & AW Tompson, Int. Met. Rev. (Rev. 212) 21, 269-87, 1976 ; AE Scheutz & WD Robertson, Corrosion 13, 437-58, 1957 ; LW Vollmer, Corrosion 8, 326-32, 1952 ; NACE Tech. Pract. Comm. 1-G, Corrosion 8, 351-54, 1952 ,

Darüber hinaus zerstückelt Titan die Sulfide und gewährleistet die Bildung feindisperser Ferritkörner, das für die Beständigkeit gegen Wasserstoffversprödung, für die Verformbarkeit und zum Härten in schroffen Medien von großer Bedeutung ist.In addition, titanium disintegrates the sulfides and ensures the formation of finely dispersed ferrite grains, which is of great importance for resistance to hydrogen embrittlement, for ductility, and for curing in harsh media.

Nach Literaturangaben ist Bor ein Element, das die Widerstandsfähigkeit gegen Wasserstoffversprödung wesentlich erhöht. Da es die Durchhärtbarkeit sehr effektiv vergrößert, ist seine Anwesenheit für die Erhöhung der Beständigkeit gegen Wasserstoffversprödung sehr erwünscht. Damit kann man die Gehalte an Mangan und an Chrom (die die Beständigkeit gegen Wasserstoffversprödung herabsetzen) verkleinern.According to literature, boron is an element that substantially increases the resistance to hydrogen embrittlement. As it very effectively enhances through-cure, its presence is very desirable for increasing resistance to hydrogen embrittlement. So you can the Contents of manganese and chrome (which reduce the resistance to hydrogen embrittlement) reduce.

Zwecks der Vergrößerung von Durchhärtbarkeit beinhaltet der Stahl zusätzlich Bor bis 0,01%.For the purpose of increasing through hardenability, the steel additionally contains boron up to 0.01%.

Zwecks der Entschwefelung und der Entphosphorung sowie der Verbindung des Schwefels und des Phosphors in stabile Sulfide und Phosphide beinhaltet der Stahl Calcium und/oder Elemente seiner Gruppe vom Periodensystem: Barium und/oder Strontium und/oder Magnesium:
Ca = 0,004–0,025 oder/und (Ba + Sr) = 0,008–0,08 oder/und Mg = 0,002–0,02.For the purposes of desulfurization and dephosphorization, as well as the combination of sulfur and phosphorus into stable sulfides and phosphides, the steel contains calcium and / or elements of its group from the periodic table: barium and / or strontium and / or magnesium:
Ca = 0.004-0.025 or / and (Ba + Sr) = 0.008-0.08 or / and Mg = 0.002-0.02.

Die Anwesenheit der Erdalkalimetalle im Al-enthaltenen Stahl ist aus folgenden Gründen notwendig:

– Oxid CaO wirkt mit dem Oxid Al₂O₃ ineinander, demzufolge bilden sich die weniger hochschmelzbaren Einschlüsse. Beim Verhältnis Ca/Al < 0,1 überwiegen Einschlüsse CaO × 6·Al₂O₃, die sich bei Stahlgießtemperaturen im Festzustand auf den Gießhornwänden ablagern; beim Verhältnis Ca/Al > 0,1 überwiegen flüssige Einschlüsse CaO × 2·Al₂O₃, und der Stahl lässt sich gut auszufließen,
– Calcium verbindet Nichteisenmetalle in intermetallische Verbindungen: CaPb3, Ca2Pb, Ca11Sb10, Ca5Bi3, Ca2Sn usw., derer Schmelztemperaturpunkte sich bei weitem höher als Schmelztemperaturpunkte der Nichteisenmetalle befinden,
– Oxid CaO und Sulfid CaS, im Vergleich zu Oxiden und Sulfiden des Aluminiums und des Mangans, haben rundliche und sehr disperse Form; sie deformieren sich bei der Metallbearbeitung nicht; sie strecken sich in kettenartige spitzwinklige. Gruppen, was für Al₂O₃-Einschlüße charakterlich ist, nicht,
– zwecks Verkleinerung der Gehalte an Schwefel, Sauerstoff, Phosphor und Stickstoff,
– tiefe Desoxidation und tiefe Entschwefelung verhindern den Legierungselementen die Oxide und die Sulfide zu bilden, damit werden diese Legierungselemente für die Durchhärtbarkeit frei/aktiv. Somit vergrößert Calcium die Effektivität der Legierungselemente und lässt ihre Gehalte zu verkleinern.

The presence of the alkaline earth metals in the Al-containing steel is necessary for the following reasons:

- Oxide CaO interacts with the oxide Al ₂ O ₃ , as a result, the less refractory inclusions form. In the ratio Ca / Al <0.1 outweigh inclusions CaO x 6 · Al ₂ O ₃ that are deposited at Stahlgießtemperaturen in the solid state to the Gießhornwänden; at Ca / Al ratio> 0.1, liquid inclusions CaO × 2 · Al ₂ O ₃ predominate, and the steel flows well,
- Calcium combines non-ferrous metals into intermetallic compounds: CaPb3, Ca2Pb, Ca11Sb10, Ca5Bi3, Ca2Sn, etc., whose melting points are much higher than the melting temperature points of non-ferrous metals.
- Oxide CaO and sulfide CaS, in comparison to oxides and sulfides of aluminum and manganese, have roundish and very disperse form; they do not deform during metalworking; they stretch into chain-like acute-angled ones. Groups, which is characteristic of Al ₂ O ₃ inclusions, not
- in order to reduce the levels of sulfur, oxygen, phosphorus and nitrogen,
Deep deoxidation and deep desulfurization prevent the alloying elements from forming the oxides and sulfides, thus making these alloying elements free / active for through-hardenability. Thus, calcium increases the effectiveness of the alloying elements and makes their contents smaller.

Mit dem Wachstum des Verhältnisses Ca/S verkleinert sich gesamte Länge der Sulfid-Anschlüsse schnell, und schon beim Ca/S = 2 finden keine lang gestreckten Sulfide statt; die Kerbzähigkeit dabei erreicht einen maximalen Wert. Deshalb soll man untere Grenze des minimalen erwarteten Calciumgehalts als doppelter Wert (in Atomprozent) des maximalen erwarteten Schwefelgehalts nehmen. Die Einwirkung von erwähnten Erdalkalimetallen ist ähnlich der Einwirkung vom Calcium, obwohl ihre Einwirkung mitunter etliche Vorteile aufweist.As the Ca / S ratio increases, the total length of the sulfide ports decreases rapidly, and even at Ca / S = 2, no elongated sulfides occur; the notch toughness reaches a maximum value. Therefore, one should take the lower limit of the minimum expected calcium content as a double value (in atomic percent) of the maximum expected sulfur content. The action of mentioned alkaline earth metals is similar to the action of calcium, although their action sometimes has several advantages.

Die obere Grenze des summarischen Gehaltes der Erdalkalimetalle und das optimale Verhältnis zwischen Calcium und anderen Erdalkalimetallen hängen hauptsächlich von sekundärmetallurgischer Ausrüstung, von Gehalten an Kohlenstoff, Legierungs- und Verunreinigungselementen ab.The upper limit of the total content of the alkaline earth metals and the optimum ratio between calcium and other alkaline earth metals depend mainly on secondary metallurgical equipment, carbon contents, alloying and impurity elements.

4-malige Vergrößerung der Einwirkung vom Kohlenstoffgehalt zum Siliziumgehalt: (Si + 4 × C) auf die Beständigkeit gegen Wasserstoffversprödung und andere Verhältnisse, die im ersten Punkt der Patentansprüche angeführt sind, sind auf den Resultaten experimenteller Werke vom Autor begründet.Increasing the influence of carbon content to silicon content 4 times: (Si + 4 × C) on the resistance to hydrogen embrittlement and other ratios cited in the first part of the claims are based on the results of experimental works by the author.

Zwecks der Erhöhung von Ermüdungsfestigkeit, Kältefestigkeit und Kerbzähigkeit kann der Stahl Zirkonium (Zr) oder/und Seltenerdelemente (SEE) beinhaltet. Die Verbesserung der Eigenschaften wird wegen vollständiger Verbindung vom Stickstoff in die Nitride erlangt. Dank höheren Schmelztemperaturen der Bildung dieser Nitride ereignen sich disperse Primärkörner, das ab dem Gehalt an Zr oder/und an SEE von 0,01% merkbar wird, und beim Gehalt mehr als 0,15% findet Verkleinerung der Kerbzähigkeit wegen dem Wachstum der Zirkoniumkarbide oder der Zahl der Einschlüsse von SEE. Die Verbesserung der Eigenschaften wegen der Verwendung von Zr oder/und SEE ist bei der Zugabe vom Stickstoff noch deutlicher: dank zahlreicher Quantität der Nitride von Zr oder/und von SEE ereignen sich ultradisperses Gefüge.For the purpose of increasing fatigue strength, cold resistance and notched toughness, the steel may include zirconium (Zr) or / and rare earth elements (SEE). The improvement in properties is achieved because of complete connection of the nitrogen to the nitrides. Due to higher melting temperatures of the formation of these nitrides, disperse primary grains occur, which becomes noticeable from the content of Zr or / and SEE of 0.01%, and when content exceeds 0.15%, reduction of notch toughness due to growth of zirconium carbides or the number of inclusions of SEE. The improvement in properties due to the use of Zr or / and SEE is even more pronounced with the addition of nitrogen: owing to the abundant abundance of the nitrides of Zr or / and of SEE, ultradispersed microstructures occur.

Der optimale Gehalt an Stickstoff, bei dem maximale Kerbzähigkeit stattfindet, liegt im Bereich: 0,01–0,05%.The optimum content of nitrogen at which maximum notch toughness is in the range: 0.01-0.05%.

Zwecks der Erhöhung von Festigkeit kann der Stahl Phosphor beinhalten: P = 0,04–0,15.For the purpose of increasing strength, the steel may include phosphorus: P = 0.04-0.15.

Ein Beispiel. Ein Stahl wurde im Laborofen erschmolzt, %:
C = 0,18 Mn = 0,9 Cr = 0,2 Si = 2 Al = 0,07 Ti = 0,02 B = 0,004 Ca = 0,01An example. A steel was melted in a laboratory furnace,%:
C = 0.18 Mn = 0.9 Cr = 0.2 Si = 2 Al = 0.07 Ti = 0.02 B = 0.004 Ca = 0.01

Dann wurde der Stahl beim Laborwalzwerk auf D = 25 mm gewalzt. Die Stäbe wurden geglüht und auf D = 23,3 mm gezogen, danach wurden aus ihnen die Schrauben M24 (S = 41) kaltgestaucht und auf Mindestzugfestigkeit 1200 MPa mit Abschreckung in wässrige Lösung vergütet. Die Schrauben wurden mit Vorspannkraft von 25,5 Tonnen angezogen und kathodischer Polarisation bei Stromdichte von 10 mA/cm² in 0,05 H-Lösung der Schwefelsäure mit Zusatz von 20 mg/l CH₄N₂S (Korrosionsinhibitor und Promotor der Wasserstoffinduzierung) im Laufe von 5 Stunden ausgesetzt. Alle Schrauben haben Prüfung mit verächtlich geringem Verlust der Vorspannkraft bestanden.Then the steel was rolled at the laboratory mill to D = 25 mm. The rods were annealed and drawn to D = 23.3 mm, then the screws M24 (S = 41) were cold-dipped from them and annealed to minimum tensile strength 1200 MPa with quenching in aqueous solution. The screws were tightened with biasing force of 25.5 tons and cathodic polarization at current density of 10 mA / cm ² in 0.05 H solution of sulfuric acid with the addition of 20 mg / l CH ₄ N ₂ S (corrosion inhibitor and promoter hydrogen abstraction) suspended in the course of 5 hours. All screws have passed examination with contemptible low loss of pretensioning force.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of the documents listed by the applicant has been generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.

Zitierte PatentliteraturCited patent literature

EP 1783239 [0004] EP 1783239 [0004]
EP 2628807 [0004] EP 2628807 [0004]

Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

C. B. Gilpin & N. A. Tiner, Corrosion 22, 271–79, 1966 [0014] CB Gilpin & NA Tiner, Corrosion 22, 271-79, 1966 [0014]
W. W. Gerberich, in Hydrogen in Metals/I. M. Bernstein & A. W. Thompson, eds/pp. 115–47, ASM, Metals Park, Ohio, 1974 [0014] WW Gerberich, in Hydrogen in Metals / IM Amber & AW Thompson, eds / pp. 115-47, ASM, Metals Park, Ohio, 1974 [0014]
A. S. Tetelman, in Fundamental Aspects of Stress Corrosion Cracking/R. W. Staehle, ed/pp. 446–60, NACE; Houston, 1969 [0014] AS Tetelman, in Fundamental Aspects of Stress Corrosion Cracking / RW Staehle, ed / pp. 446-60, NACE; Houston, 1969 [0014]
C. S. Carter, Corrosion 25, 423–31, 1969 [0014] CS Carter, Corrosion 25, 423-31, 1969. [0014]
Erdmann-Jesnutzer F., Sabath H. Einfluss der chemischen Zusammensetzung und des Gefügenaufbaus auf das Wasserstofferhalten in Eisen u. Stahl. – Arch. Eisenhüttenwes, 1957, Bd. 28, S. 345–58 [0014] Erdmann-Jesnutzer F., Sabath H. Influence of chemical composition and structure on the hydrogen content in iron a. Stole. - Arch. Eisenhüttenwes, 1957, Vol. 28, pp. 345-58 [0014]
Geller W., Tak-Ho-Sun. Der Einfluss der Bestandteile d. Legierung auf die Wasserstoffdiffusion in Eisen. – Arch. Eisenhüttenwesen, 1950, Bd. 21, S. 423 [0014] Geller W., Tak-Ho-Sun. The influence of the components d. Alloy on the hydrogen diffusion in iron. - Arch. Eisenhüttenwesen, 1950, Vol. 21, p. 423 [0014]
J. K. Hoke, Corrosion 26, 396–97, 1970 [0018] JK Hoke, Corrosion 26, 396-97, 1970. [0018]
J. B. Greer, Corrosion/73 preprint N°55, NACE, Houston, 1973 W. W. Gerberich, in Hydrogen in Metals/I. M. Bernstein & A. W. Thompson, eds/pp. 115–47, ASM, Metals Park, Ohio, 1974 [0018] JB Greer, Corrosion / 73 preprint N ° 55, NACE, Houston, 1973 WW Gerberich, in Hydrogen in Metals / IM Amber & AW Thompson, eds / pp. 115-47, ASM, Metals Park, Ohio, 1974 [0018]
G. Sandoz, Met. Trans. 2, 1055–63, 1971 [0018] G. Sandoz, Met. Trans. 2, 1055-63, 1971. [0018]
G. Sandoz, Met. Trans. 3, 1169–76, 1972 [0018] G. Sandoz, Met. Trans. 3, 1169-76, 1972 [0018]
G. Sandoz, in Stress Corrosion Cracking in High Strength Steels & in Aluminium & Titanium Alloys/B. F. Brown, ed/pp. 79–133, Naval Research Laboratory, Washington, D. C., 1972 [0018] G. Sandoz, Stress Corrosion Cracking High Strength Steels & Aluminum & Titanium Alloys / BF Brown, ed / pp. 79-133, Naval Research Laboratory, Washington, DC, 1972. [0018]
R. R. Fessler, Applications of Stress-Corrosion Cracking Research to the Pipeline Problem, 5th Symposium on Line Pipe Research, Amer. Gas Assoc., Nov., 1974 [0018] RR Fessler, Applications of Stress Corrosion Cracking Research to the Pipeline Problem, 5th Symposium on Line Pipe Research, Amer. Gas Assoc., Nov., 1974 [0018]
E. Snape, Corrosion 24, 261–82, 1968 [0019] E. Snape, Corrosion 24, 261-82, 1968. [0019]
R. P. M. Proctor and H. W. Paxton, Trans. ASM 62, 989–99, 1969 [0019] RPM Proctor and HW Paxton, Trans. ASM 62, 989-99, 1969. [0019]
Baukloh W., Kayser H. Wasserstoffdurchlässigkeit und Wasserstoffentkohlung von Stählen, Armco-Eisen, Kukfer, Nickel und Aluminium bei höherem Drücken. – Z. Metallkunde, 1936, Bd. 28, S. 34–40 [0019] Baukloh W., Kayser H. Hydrogen permeability and hydrogen decarburization of steels, Armco-iron, Kukfer, nickel and aluminum at higher pressures. - Z. Metallkunde, 1936, Vol. 28, pp. 34-40 [0019]
Geller W., Tak-Ho-Sun. Der Einfluss der Bestandteile d. Legierung auf die Wasserstoffdiffusion in Eisen. – Arch. Eisenhüttenwes, 1950, Bd. 21, S. 423 [0019] Geller W., Tak-Ho-Sun. The influence of the components d. Alloy on the hydrogen diffusion in iron. - Arch. Eisenhüttenwes, 1950, Vol. 21, p. 423 [0019]
Chang P. L., Bennet W. D. Diffusion of hydrogene in iron and iron alloys at elevated tmperatures. – J. Iron Steel Inst., 1952, v. 170, pp. 205–13 [0019] Chang PL, Bennet WD Diffusion of hydrogen in iron and iron alloys at elevated temperatures. - J. Iron Steel Inst., 1952, v. 170, pp. 205-13 [0019]
Naumann F. K. Der Einfluss von Legierungszusätzen auf die Beständigkeit von Stahl gegen Wasserstoff unter hohen Druck. – Stahl u. Eisen, 1938, Bd. 58, S. 1239 [0019] Naumann FK The influence of alloying additives on the resistance of steel to hydrogen under high pressure. - Steel u. Eisen, 1938, Vol. 58, p. 1239 [0019]
Bennek H., Klotzbach G./Einfluss von Wasserstoffgehalt, -durchlässigkeit und -löslichkeit auf die Flockenbildung im Stahl. u. Eisen, 1941, Bd. 61, S. 597–606, 624–30 [0019] Bennek H., Klotzbach G./Influence of hydrogen content, permeability and solubility on flocculation in steel. u. Eisen, 1941, Vol. 61, pp. 597-606, 624-30 [0019]
Hobson J. D. The Diffusion of hydrogen in steel of temperature of –78° to 200°C. J. Iron Steel Inst., 1958, v. 189, pp. 315–21 [0019] Hobson JD The Diffusion of hydrogen in steel of temperature from -78 ° to 200 ° CJ Iron Steel Inst., 1958, v. Chr. 189, pp. 315-21 [0019]
„Bildung, Zusammensetzung und Morphologie oxidischer und sulfidischer Einschlüsse in legierten Stählen”, Dipl.-Ing. Franz-Josef Wahlers, Dissertation 1985/1637, S. 45 [0021] "Formation, Composition and Morphology of Oxidic and Sulphidic inclusions in Alloyed Steels", Dipl.-Ing. Franz-Josef Wahlers, Dissertation 1985/1637, p. 45 [0021]
„Zur Morfologie und Morphogenese von Oxiden und Sulfiden in Stählen”, Dipl.-Ing. Hans-Ulrich Lindenberg, Dissertation 1976/5803, S. 77, Bilder 100 und 101 [0021] "On Morfology and Morphogenesis of Oxides and Sulfides in Steels", Dipl.-Ing. Hans-Ulrich Lindenberg, dissertation 1976/5803, p. 77, pictures 100 and 101 [0021]
„Der Einfluss von Sulfideinschlüssen auf ...”, Dipl.-Ing. Gerhard Wellnitz, Dissertation 1975/3814, S. 13 [0021] "The influence of sulphide inclusions on ...", Dipl.-Ing. Gerhard Wellnitz, Dissertation 1975/3814, p. 13 [0021]
„Untersuchungen zur Wirkungsweise der Elemente Bor ...”, Technische Forschung Stahl, U. Schriever, Thyssen Stahl AG, 1991, S. 4 [0022] "Investigations on the mode of action of the elements boron", Technical Research Stahl, U. Schriever, Thyssen Stahl AG, 1991, p. 4 [0022]
E. Snape, Corrosion 24, 261–82, 1968 [0027] E. Snape, Corrosion 24, 261-82, 1968 [0027]
J. A. Markuez, I. Matsushima & H. H. Uhlig, Corrosion, 26, 215–22, 1970 [0027] JA Markuez, I. Matsushima & HH Uhlig, Corrosion, 26, 215-22, 1970. [0027]
I. M. Bernstein & A. W. Tompson, Int. Met. Rev. (Rev. 212) 21, 269–87, 1976 [0027] Amber & AW Tompson, Int. Met. Rev. (Rev. 212) 21, 269-87, 1976 [0027]
A. E. Scheutz & W. D. Robertson, Corrosion 13, 437–58, 1957 [0027] AE Scheutz & WD Robertson, Corrosion 13, 437-58, 1957 [0027]
L. W. Vollmer, Corrosion 8, 326–32, 1952 [0027] LW Vollmer, Corrosion 8, 326-32, 1952 [0027]
NACE Tech. Pract. Comm. 1-G, Corrosion 8, 351–54, 1952 [0027] NACE Tech. Pract. Comm. 1-G, Corrosion 8, 351-54, 1952 [0027]

Claims

Stahl enthält Silizium, Mangan, Chrom, Aluminium, Titan und mindestens ein Element der Erdalkalimetalle und dadurch gekennzeichnet, dass die Gehalte dieser Legierungselemente folgende sind (hier und weiterhin – Masseprozente) C = 0,01–0,2 Si = 0,25–6 Mn = 0,2–2 Cr = 0,15–1 Al = 0,05–0,3 Ti = 0,015–0,1 Ca = 0,005–0,03 oder/und (Ba + Sr) = 0,008–0,08 oder/und Mg = 0,002–0,02 wobei Verhältnis zwischen summarischem minimalem Gehalt an Kohlenstoff und an Silizium zu summarischem maximalem Gehalt an Mangan und an Chrom, das besprochene absolute Beständigkeit gegen Wasserstoffversprödung gewährleistet, in Abhängigkeit von Mindestzugfestigkeit folgendes ist:

(Mn_max + 2 × Cr_max) ≤ 1,0 × (Si_min + 4 × C_min) bei Festigkeit ≥ 1400 MPa

(Mn_max + 2 × Cr_max) ≤ 1,3 × (Si_min + 4 × C_min) bei Festigkeit ≥ 1300 MPa

(Mn_max + 2 × Cr_max) ≤ 1,8 × (Si_min + 4 × C_min) bei Festigkeit ≥ 1200 MPa

(Mn_max + 2 × Cr_max) ≤ 2,4 × (Si_min + 4 × C_min) bei Festigkeit ≥ 1100 MPa

(Mn_max + 2 × Cr_max) ≤ 3,2 × (Si_min + 4 × C_min) bei Festigkeit ≥ 1000 MPa

(Mn_max + 2 × Cr_max) ≤ 5,0 × (Si_min + 4 × C_min) bei Festigkeit ≥ 800 MPa

Steel contains silicon, manganese, chromium, aluminum, titanium and at least one element of the alkaline earth metals and characterized in that the contents of these alloying elements are (here and further - mass percentages) C = 0.01-0.2 Si = 0.25- 6 Mn = 0.2-2 Cr = 0.15-1 Al = 0.05-0.3 Ti = 0.015-0.1 Ca = 0.005-0.03 or / and (Ba + Sr) = 0.008-0 , 08 or / and Mg = 0.002-0.02 where the ratio between total minimum content of carbon and of silicon to total maximum content of manganese and of chromium, which ensures absolute resistance to hydrogen embrittlement discussed, is dependent on minimum tensile strength:

(Mn _max + 2 × Cr _max ) ≤ 1.0 × (Si _min + 4 × C _min ) at strength ≥ 1400 MPa

(Mn _max + 2 × Cr _max ) ≤ 1.3 × (Si _min + 4 × C _min ) at strength ≥ 1300 MPa

(Mn _max + 2 × Cr _max ) ≤ 1.8 × (Si _min + 4 × C _min ) at strength ≥ 1200 MPa

(Mn _max + 2 × Cr _max ) ≤ 2.4 × (Si _min + 4 × C _min ) at strength ≥ 1100 MPa

(Mn _max + 2 × Cr _max ) ≤ 3.2 × (Si _min + 4 × C _min ) at strength ≥ 1000 MPa

(Mn _max + 2 × Cr _max ) ≤ 5.0 × (Si _min + 4 × C _min ) at strength ≥ 800 MPa

Stahl nach Anspruch 1 ist dadurch gekennzeichnet, dass er zusätzlich Bor hat: B = 0,001–0,01.Steel according to claim 1, characterized in that it additionally has boron: B = 0.001-0.01.

Stahl nach einem der Ansprüche 1 oder 2 ist dadurch gekennzeichnet, dass er zusätzlich Zr oder/und Seltenerdelemente (SEE) hat: Zr oder/und SEE = 0,01–0,15.Steel according to one of claims 1 or 2, characterized in that it additionally has Zr and / or rare earth elements (SEE): Zr or / and SEE = 0.01-0.15.

Stahl nach einem der Ansprüche 1 oder 2 oder 3 ist dadurch gekennzeichnet, dass er zusätzlich Stickstoff hat: N = 0,01–0,05.Steel according to one of claims 1 or 2 or 3, characterized in that it additionally has nitrogen: N = 0.01-0.05.

Stahl nach einem der Ansprüche 1 oder 2 oder 3 oder 4 ist dadurch gekennzeichnet, dass er zusätzlich Phosphor hat: P = 0,04–0,15.Steel according to one of claims 1 or 2 or 3 or 4, characterized in that it additionally has phosphorus: P = 0.04-0.15.