DE1957421B2

DE1957421B2 - Korrosionsbeständige nichtrostende Stahllegierung

Info

Publication number: DE1957421B2
Application number: DE1957421A
Authority: DE
Inventors: Kermit John Leesport Pa. Goda jun.; Lewis Pomeroy Mt. Penn Reading Pa. Myers
Original assignee: Carpenter Technology Corp
Current assignee: Carpenter Technology Corp
Priority date: 1968-11-27
Filing date: 1969-11-14
Publication date: 1981-05-14
Also published as: FR2024325A1; DE1957421A1; JPS5411245B1; GB1294336A; CA917964A; US3574601A

Description

0,0! bis 1%

Kohlenstoff,

Mangan,

Silizium,

Phosphor,

Selen,

Schwefel,

Chrom,

Nickel,

Molybdän,

Kupfer,

Niob,

Titan,

Kobalt,

Bor,
I Zirkon,

Vanadium,
!Tantal,

Rest Eisen und Verunreinigungen besteht, wobei Molybdän ganz oder teilweise durch Wolfram im w Verhältnis von 1,2 bis 1,6% Wolfram für je 1% Molybdän ersetzt werden kann, und die Elemente so ausgewogen sind, daß die Legierung im vergüteten und abgeschreckten Zustand ein Gefüge aus Martensit mit nicht mehr als 1 bis 2% Deltaferrit r> aufweist.

2. Stahllegierung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus

0,02	bis	0,2%	5x<i	OC	bis	t, daß sie	Kohlenstoff.
0,35	bis	3,5%	bis	6%	bis	0,1%	Mangan,
0,25	bis	2,5%	bis	0,01%	bis	0,75%	Silizium,
0,005	bis	0,05%			bis	0,5%	Phosphor,
0,05	bis	0,5%	bis	1%	bis	0,03%	Selen,
0,05	bis	0,5%			bis	0,03%	Schwefel,
13,5	bis	17%			16.25%	Chrom,
4	bis	9%			Nickel,
0,5	bis	3%			Molybdän,
0,75	bis	3%	3. Stahllegierung nach	Kupfer,
bis 10x%C	gekennzeichnet	Niob,
bis !	0,01	Titan,
0,6	0,075	Kobalt,
, 0,001	0,05	Bor,
	0,003	[Zirkon,
0,1	0,003	\ Vanadium,
	14.75	[Tantal,
Rest	Eisen und
	Verunreinigungen
besteht.
Anspruch 1, dac

Kohlenstoff,
Mangan,
Silizium,
Phosphor,
Schwefel,
Chrom,

5 bis 7%

0,75 bis 2%

1 bis 2%
Rest

Nickel.

Molybdän,

Kupfer,

Eisen und

Verunreinigungen

enthält, und daß sie in 65gew.-°/oiger siedender Salpetersäure nicht mehr als 0,127 cm pro Jahr Metall verliert.

4. Verwendung einer korrosionsbeständigen, nichtrostenden Stahllegierung, die im vergüteten und abgeschreckten Zustand eine 0,2%-Dehngrenze bei Raumtemperatur von wenigstens 66,8 kg/mm², eine gute Beständigkeit gegen Korrosion in Salpetersäure, Schwefelsäure und gegen Wasserstoff-Versprödung besitzt, bestehend aus

maximal	0,2%	6%	17%	Kohlenstoff,
maximal	3,5%	0,01%	9%	Mangan,
maximal	2,5%		30/0	Silizium,
maximal	0,05%		3%	Phosphor,
maximal	0,5%			Schwefel,
maximal	0,5%			Selen,
	13,5 bis			Chrom,
	4 bis			Nicke!,
	0,5 bis			Molybdän,
	0,75 bis			Kupfer,
bis 10x%C			Niob,
bis 5x%C			Titan,
maximal	Kobalt,
maximal	Bor,
	1 Zirkon,
bis 1%	·:' Vanadium,
	I Tantal
Rest	Eisen und Ver

unreinigungen,

wobei Molybdän ganz oder teilweise durch Wolfram im Verhältnis von 1,2 bis 1,6% Wolfram für je 1% Molybdän ersetzt werden kann, und die Elemente so ausgewogen sind, daß die Legierung im vergüteten und abgeschreckten Zustand ein Gefüge aus Martensit mit nicht mehr als 1 bis 2% Deltaferrit aufweist als Werkstoff zur Herstellung von gegen Salpeter- und Schwefelsäure sowie gegen Wasserstoffversprödung beständigen Gegenständen, die eine 0,2%-Dehngrenze bei Zimmertemperatur von wenigstens 65 kg/mm² haben.

Die Erfindung betrifft eine korrosionsbeständige nichtrostende Stahllegierung, die im vergüteten und abgeschreckten Zustand eine 0,2%-Dehnungsgrenze bei Raumtemperatur von wenigstens 66,8 kg/mm² und eine gute Beständigkeit gegen Korrosion in Salpetersäure, Schwefelsäure und gegen Wasserstoffversprödung besitzt. Die Erfindung betrifft ferner die Verwendung einer solchen Legierung.

In der Chemie- und Erdölindustrie gibt es viele Fälle, in denen die Kombination der erforderlichen Festigkeit und Korrosionsbeständigkeit nicht von zur Zeit erhältlichen Legierungen erfüllt werden kann, ohne Zuflucht zu Legierungen zu nehmen, die so teuer sind, daß ihr Gebrauch untragbar wird. Soweit bekannt, steht

eine brauchbare Kombination von hoher Festigkeit mit guter Korrosionsbeständigkeit gegenüber oxydierendem und reduzierendem saurem Medium derzeit nur in Legierungen zur Verfügung, wie A.I.S.I.-Typ 660, die sehr teuer im Vergleich zu den Legierungen der 300er und 400er Reihe sind. Von den preiswerteren Legierungen kann der Typ A.LS.I.410 eine mindest 0,2%-Streckgenze von etwa 7030 kg/cm² besitzen, hat aber praktisch keine Beständigkeit gegenüber dem Angriff von Säuren. Obwohl nur wenig teurer als der Typ 410, besitzt der A.I5.I.-Typ 304 ausgezeichnete Beständigkeit gegenüber oxydierender Säure, wie Salpetersäure, unglücklicherweise macht ihn jedoch seine unter 3520 kg/cm² 0,2%-Streckgrenze völlig ungeeignet für Verwendungszwecke, wo hohe Festigkeit und Korrosionsbeständigkeit erforderlich sind. Obwohl A.I.S.I.-Typ 316 sogar wesentlich teuer ist als der Typ 304 (etwa 20% oder mehr), besitzt er keine größere Festigkeit, er widersteht jedoch dem Angriff eines reduzierenden sauren Mediums, wie Schwefelsäure. In Anbetracht des oben gesagten hat sich die Erfindung die Aufgabe gestellt, eine nichtrostende Stahllegierung zu schaffen, die im vergüteten Zustand eine 0,2%-Streckgrenze von etwa 6680 kg/cm² oder mehr bei Raumtemperatur besitzt, nicht mehr als 0,254 cm pro Jahr und vorzugsweise nicht mehr als 0,127 cm pro Jahr in siede.ider 65gew.-%iger Salpetersäure verliert und gute Beständigkeit gegenüber 5gew.-%iger Schwefelsäure zwischen Raumtemperatur und 50⁰C und eine gute Beständigkeit gegenüber der Versprödung durch Wasserstoff besitzt.

Es wurde gefunden, daß die oben erwähnten Resultate mit einer Legierung erreichi werden können, die so zusammengesetzt ist, wie es im Anspruch I angegeben ist.

Mit der im Anspruch 3 angegebenen bevorzugten Zusammensetzung verliert sie in 65gew.-%iger siedender Salpetersäure nicht mehr als 0,127 cm Metall pro |ahr.

Stickstoff sollte nur als Verunreinigung anwesend sein, da er ein starker Austenitbildner ist (etwa 30ma! so wirksam wie eine gleiche Gew.-%-Menge Nickel) und auch wegen seines Härtungseffektes, und er sollte jedenfalls nicht in einer Menge von mehr als 0,1% vorhanden sein.

Die Elemente Chrom, Nicke!, Molybdän (oder eine äquivalente Menge Wolfram) und Kupfer sind die einzigen unentbehrlichen Legierungselemente im vorliegenden Stahl. Wenn sie innerhalb der angegebenen Bereiche sorgfältig ausgewogen sind, so daß eine wesentliche Martensit-Mikrostruktur gewährleistet ist, bieten sie die Korrosionsbeständigkeitscharakteristik der vorliegenden Legierung und die Martensit-Reaktion liefert die Festigkeit. Deshalb wird beim Ausbalancieren der Legierung die Wirkung aller vorhandenen Elemente auf die MikroStruktur berücksichtigt, ob sie nun absichtlich zugefügt wurden oder nicht. Verbliebener Austenit, der gewöhnlich der Korrosionsbeständigkeit nicht abträglich ist, sollte in einer Menge nicht über etwa 10% bis 15% vorhanden sein, da die Martensit-Reaktion durchwegs nicht in der Lage ist, bei mehr als 10% bis 15% verbliebenem Austenit die gewünschte Festigkeit zu liefern. Andererseits beeinflußt die Anwesenheit geringer Mengen Deltaferrit die Festigkeit der vorliegenden Legierung nicht nachteilig, aber mehr als 1 bis 2% führt zu einem signifikanten Verlust an Säurebeständigkeit. Deltaferrit sollte daher auf einem Minimum gehalten werden und nicht mehr als I bis 2% sollten in der vorliegenden Legierung vorhanden sein. Für beste Resultate sollte die Legierung vollkommen frei von Deltaferrit sein.

Kohlenstoff ist wie Stickstoff ein starker Austenit-Bildner und wenn er nicht stabilisiert ist, — vorzugsweise durch eine passende Menge Niob oder Titan. — sollte er auch als 30mal so wirksam wie Nickel berücksichtigt werden. Kohlenstoff wird gewöhnlich nicht absichtlich zur vorliegenden Zusammensetzung hinzugefügt, er wird jedoch in Mengen von bis zu einem Maximum von

ίο etwa 0,2% als tolerierbar erachtet.

Vorzugsweise wird Kohlenstoff bei nicht mehr als etwa 0,1% gehalten. Wenn er in einer Menge von mehr als etwa 0,03% vorhanden ist, sollte er in % von dem Zehnfachen seines Gewichtes an Niob oder von dem Fünffachen seines Gewichtes an Titan begleitet sein. Niob und Titan wirken in den angegebenen Proportionen stabilisierend auf den Kohlenstoff, so daß er nicht !anger unter Austenit-Bildung wirksam ist. Zu anderen Kohlenstoff-Stabilisatoren, die verwendet werden können, gehören Zirkon, Vanadin und Tantal in einer Gesamtmenge von bis zu 1% entweder einzeln oder zusammen, wobei sie in der 5- bis lOfachen Menge des Kohlenstoffgehaltcs verwendet werden. Wenn der Kohlenstoff nicht stabilisiert ist, sollte beim Ausbalan-

2) eieren der vorliegenden Zusammensetzung sein Prozentsatz bei der Berechnung des Nickeläquivalentes mit 30 multipliziert werden. Auch neigt der in der vorliegenden Zusammensetzung vorhandene Kohlenstoff, wenn er nicht stabilisiert ist, dazu, den Martensit zu

«ι härten, der beim Abschrecken der Legierung von ihrer Anlaßtemperatur gebildet wird. Diese Härtung kann bis zu einem gewissen Grade den Schwächungseffekt ausgleichen, den ein Restaustenitgehalt von mehr als 10%-15% bewirken kann, der Härtungseffekt ist

r> jedoch nicht erwünscht, wenn er die Herstellung der Legierung stört. Wenn dieser Härtungseffekt nicht als hinderlich angesehen wird und die Anteile der verbliebenen Elemente so bemessen sind, daß der Kohlenstoff nicht stabilisiert werden muß, um das

-to Martensit-Gleichgewicht der vorliegenden Legierung zu gewährleisten, kann auf die Zugabe eines Kohlenstoff-Stabilisators verzichtet werden.

Weder Mangan noch Silizium ist ein erwünschter Legierungszusatz in der vorliegenden Legierung,

4^r> obwohl Mangan bis maximal etwa 2% tolerierbar ist, und wo gute Zerspanbarkeit gegenüber einem gewissen Verlust an Korrosionsbeständigkeit gegenüber oxydierenden Säuren bevorzugt sind, kann der Mangangehalt bis etwa 3,5% erhöht werden. Mangan ist als

">» Austenit-Bildner etwa halb so wirksam wie Nickel. Bei der Berechnung des Nickeläquivalentes sollte daher der Mangangehalt mit 0,5 multipliziert werden. Silizium scheint nichts zu den chemischen und physikalischen Eigenschaften der vorliegenden Legierung beizutragen

μ oder sie zu schmälern, mit der Ausnahme, daß es zur Fähigkeit der vorliegenden Legierung beitragen kann, der Oxydation zu widerstehen. Solange es jedoch das Martensit-Gleichgewicht der vorliegenden Legierung nicht nachteilig beeinflußt, kann Silizium in einer Menge

fco im Bereich von bis zu einem Maximum von etwa 2,5% anwesend sein. Silizium ist als Ferritbildner l,5mal so wirksam wie Chrom. Bei der Berechnung des Chromäquivalentgehaltes der vorliegenden Legierung sollte daher der Siliziumgehalt in Gew.-% mit 1,5 multipliziert

b5 werden.

Phosphor und Schwefel sind jeweils auf ein Maximum von nicht mehr als etwa 0,05%, vorzugsweise 0,03% beschränkt, mit der Ausnahme, daß, wenn gute

Zerspannungseigenschaften (gute maschinelle Verarbeitbarkeit) gewünscht werden und die begleitende Verminderung der Korrosionsbeständigkeit tolerierbar ist, dann 0,5% Schwefel zugesetzt werden können. Anstelle des gesamten oder eines Teiies des Schwefels kann auch Selen verwendet werden, um die gewünschte gute Zerspanbarkeit zu erhalten.

Um Rostfreiheit zu erzeugen und die andere Bedingung zu erfüllen, daß der maximale Verlust weniger als 0,254 cm pro Jahr in einer oxydierenden Säure, wie Salpetersäure, beträgt, müssen mindestens etwa 13,5% Chrom in der vorliegenden Legierung enthalten sein. Chrom ist ein Ferrit-b^;ldendes Element, die maximale Chrommenge, die in der vorliegenden Zusammensetzung tolerierbar ist, ist daher durch diesen Effekt festgelegt und beträgt etwa 17%. Wegen seiner Wirkung auf die Beständigkeit der Zusammensetzung gegenüber oxydierenden Säuren werden hier vorzugsweise wenigstens etwa 14,75% Chrom einverleibt, damit ein maximaler Metallverlust in siedender 65gew.-%iger Salpetersäure von weniger als 0,127 cm pro Jahr gewährleistet ist, besser noch, mit einem Minimum von 15% Chrom beträgt die maximale Geschwindigkeit, mit der Metall der vorliegenden Zusammensetzung in siedender Salpetersäure verloren geht, weniger als 0,076 cm pro Jahr. Wegen der Ferrit-bildenden Wirkung von Chrom wird es hier vorgezogen, die maximale Chrommenge auf nicht mehr als etwa 16,25% zu beschränken, wie nachfolgend noch ausführlicher dargelegt wird, muß jedoch jeweils bei dem Gehalt an Nickel und Chrom darauf geachtet werden, daß das Martensit-Gleichgewicht der Legierung gewahn bleibt.

Nickel ist für die Korrosionsbeständigkeit der vorliegenden Zusammensetzung wesentlich, und zu diesem Zweck ist ein Minimum von 4% Nickel erforderlich. Nickel wirkt auch ausgleichend auf die MikroStruktur und ist ein Austenit-Bildner. Für diesen Zweck werden 4 bis 9% und vorzugsweise 5 bis 7% Nickel der vorliegenden Zusammensetzung einverleibt. Beim Ausgleichen der Legierung begleiten die größeren Mengen an Nickel oder Nickeläquivalent die kleineren Mengen an Chrom oder Chromäquivalent, damit die Gegenwart von mehr als 10% verbliebenem Austenit vermieden wird. Während die Korrosionsbeständigkeitswirkung von Nickel in der vorliegenden Zusammensetzung, die durch das erforderliche Minimum von 4% verliehen wird, kein Äquivalent in anderen Elementen findet, können andere Austenit-bildende Elemente anstelle von Nickel in mehr als etwa 4% verwendet werden, solange die gewünschten Eigenschaften nicht beeinträchtigt werden. Mangan ist daher kein wünschenswerter Ersatz, aber Kobalt ist ein Ersatz. wie noch ausführlicher beschrieben wird.

Molybdän ist wie Chrom ein Ferrit-bildendes Element und seine Wirkung ist derart, daß bei der Berechnung des Chromäquivalentgehaltes der vorliegenden Zusammensetzung 1% Molybdän wie 1% Chrom berücksichtigt werden sollte. Molybdän trägt zur Korrosionsbeständigkeit der vorliegenden Legierung bei und ist zur Gewährleistung der gewünschten Beständigkeit gegenüber einem reduzierenden Säuremedium, wie Schwefelsäure, äußerst wichtig. Zu diesem Zweck wird ein Minimum von etwa 0.5% Molybdän benötigt. Molybdän ist auch gegen die Wasserstoff-Versprödung wirksam, insbesondere, wenn aus der vorliegenden Legierung gebildete Produkte einem uasserstoffhaltigen Medium in gealtertem Zustand ausgesetzt werden müssen. Molybdän-reicher Deltaferrit scheint sogar leichter angegriffen zu werden als Chrom-reicher Deltaferrit, daher muß dafür gesorgt werden, daß für ein gegebenes Gleichgewicht nicht so viel Molybdän vorhanden ist, daß es die Bildung von Fer.it verursacht. Deswegen wird in der vorliegenden Zusammensetzung Molybdän auf 3% beschränkt. Für beste Ergebnisse werden vorzugsweise 0,75 bis 2% Molybdän verwendet.

Molybdän und Wolfram können einander stellvertretend in der vorliegenden Legierung verwendet werden.

ίο Um Molybdän mit einer äquivalenten Wirkung zu ersetzen, kann Wolfram im Anteil von etwa 1,2% bis 1,6% Wolfram für 1% Molybdän den gesamten oder einen Teil des Molybdängehaltes der vorliegenden Legierung ersetzen. Es ist daher selbstverständlich, daß, wenn in der vorliegenden Anmeldung auf Molybdän Bezug genommen wird, es bedeuten soll, daß Molybdän und Wolfram entweder zusammen oder einzeln damit erfaßt sein sollen, wobei auch Wolfram alles oder einen Teil des Molybdäns im angegebenen Verhältnis ersetzen kann.

Kupfer und Molybdän (oder die äquivalente Menge Wolfram) wirken zusammen in der vorliegenden Zusammensetzung, um eine erhöhte Beständigkeit gegenüber Schwefelsäure zu verleihen. Beispielsweise

2") wurde gefunden, daß 1,5% Kupfer mit 0,75% Molybdän eine gleich große oder größere Wirkung als entweder 3% Kupfer oder 3% Molybdän in Abwesenheit des anderen liefern. Auch Kupfer hilft bei der Beschaffung der erforderlichen Korrosionsbeständigkeit, insbeson

»ι dere der Beständigkeit gegenüber dem Angriff reduzierender saurer Medien, wie Schwefelsäure. Kupfer liefert auch einen Härtungseffekt, wenn die Legierung im vergüteten Zustand zu weich ist oder größere Festigkeit erforderlich ist. Wenn es in Mengen unter etwa 0,75%

Γ. vorhanden ist, ist Kupfer nicht wirksam und die Korrosionsbeständigkeit der vorliegenden Legierung kann nicht erreicht werden. Mehr als etwa 3% Kupferzusatz kann eine schädliche Wirkung auf die Legierung haben. Vorzugsweise ist Kupfer auf etwa 2% begrenzt. Als Austenit-Bildner ist Kupfer halb so wirksam wie Nickel, daher wird der Gewichtsprozentsatz Kupfer mit 0,5 multipliziert, wenn man den Nickeläquivalentgehalt der vorliegenden Legierung berechnet.

•r> Wie zu ersehen war, kann Kobalt einen Teil — aber nicht den gesamten Nickelgehalt der vorliegenden Legierung ersetzen. Bis zu etwa 6% Kobalt können im Verhältnis von 3% Kobalt für je 1% Nickel von dem Nickel, das in mehr als 4% in der vorliegenden

ίο Legierung vorhanden ist, verwendet werden. Kobalt ist als Austenit-Bildner in der vorliegenden Legierung etwa i/i so wirksam wie Nickel und schafft somit einen Weg, den Legierungsgehalt zu erhöhen, ohne die Zusammensetzung umzustoßen. Wenn Kobalt in der vorliegenden

V5 Zusammensetzung vorhanden ist, wird nur Ui seines Gewichtsprozentsatzes bei der Berechnung des Nickeläquivalentgehaltes der vorliegenden Zusammensetzung verwendet.
Der Wirkung wegen, die es auf die Eigenschaften bei

w) der vorliegenden Legierung bei höherer Temperatur haben kann, können bis zu etwa 0,01% Bor der vorliegenden Legierung zugesetzt werden, wenn jedoch beste Korrosionsbeständigkeit gegenüber saurem Medium, wie Salpetersäure, die d'e Korngrenzen angreift,

en gewünscht wird, sollte Bor nicht absichtlich zugefügt werden.

Zusammenfassend sei festgehalten, daß Nickel. Kupfer. Kohlenstoff. Stickstoff und Mangan als

Austenit-Bildner wirken. Ihr relativer Effekt wird annähernd wiedergegeben als:

Eq.=

%Cu + %Mn

+ 30 X % C + 30 x % N

Aber Kohlenstoff, der durch einen Stabilisator abgebunden ist, wird nicht als Austenit-Bildner gezählt. Die Elemente Chrom, Molybdän und Silizium neigen dazu, Deltaferrit in der vorliegenden Zusammensetzung zu bilden. Ihre relative Wirkung wird annähernd wiedergegeben als:

%CrEa.

3 x%Si

Aus dem Vorstehenden ist ersichtlich, daß das in der vorliegenden Zusammensetzung mögliche Mindestnikkeläquivalent etwa 4,37% beträgt und das mögliche Mindestchromäquivalent etwa 14% beträgt. Diese Beziehung sorgt für eine völlige Martensitbildung. Als Richtwert beim Abstimmen der Legierungszusammensetzung ist zu beachten, daß beim Nickeläquivalent von 4,37% das Chromäquivalent bis zu etwa 16% betragen kann, ohne daß es zu mehr als 1 bis 2% Deltaferritbildung kommt. Wird das Chromäquivalent in der vorliegenden Legierung von etwa 16% auf etwa 18,5% erhöht, dann sollte das Nickeläquivalent von 4,37% auf etwa 8,6% erhöht werden. Obgleich die Beziehung nicht linear sein kann, ist sie hinreichend genau linear anwendbar. Es sollte auch erwähnt werden, daß beim Chromäquivalent von 14% das Nickeläquivalent der vorliegenden Legierung bis zu etwa 10% ausmachen kann. Wird das Chromäquivalent von 14% auf etwa 18,5% erhöht so muß das Nickeläquivalent von 10% um etwa 1,4% auf 8,6% herabgesetzt werden. Dies ist ebenfalls keine streng lineare Beziehung, es ist jedoch zweckmäßig, sie als solche zu behandeln, damit ein Rest-austenit von mehr als 10% vermieden wird.

Die vorliegende Legierung läßt sich leicht herstellen und nach technischen Standardverfahren verarbeiten. Die Wärmebehandlung ist nicht kritisch. Sie kann durch etwa '/2 bis 1 stündiges Erhitzen bei etwa 927 bis 1150°C vergütet werden. Vorzugsweise wird bei etwa 982 bis 1066° C vergütet. Ist eine größere Festigkeit als eine 0,2%-Dehngrenze von 7030 kg/cm² erforderlich, so kann die vorliegende Legierung durch etwa 2- bis 8stündiges Erhitzen auf etwa 427 bis 538"C gealtert werden.

Die folgenden Beispiele der vorliegenden Legierung wurden geschmolzen und zu Versuchsblöcken gegossen, die geschmiedet, vergütet und zu Teststücken geformt wurden. Wenn nichts anderes angegeben ist, wurde eine halbe Stunde lang bei 982° C vergütet und anschließend in Wasser abgeschreckt Die Probestücke für die Zugfestigkeit bei Raumtemperatur hatten einen Durchmesser von 0,640 cm und eine Länge von 2^54 cm. Die Proben für die Korrosionsbeständigkeit hatten die Abmessungen 3,81 cm χ 1,27 cm χ 3,175 mm und wurden vor und nach der Einwirkung des Testmediums sorgfältig auf 0,0001 g gewogen. Die Korrosionsgeschwindigkeit in cm pro Jahr wunde berechnet. Die benutzten Probestücke für die Wasserstoff-Versprödung waren 203 cm lange Stäbe, die einen Durchmesser von 0,635 cm und einen Durchmesser von 0318 cm besaßen. In allen Beispielen betrug der Phosphor- und Schwefelgehalt weniger als 0,01 %.

20

25

30

J5

45

50

Beispiel 1

Als spezifisches Beispiel für die vorliegende Zusammensetzung wurde eine Charge geschmolzen und ein Block gegossen, der

Kohlenstoff 0,010%

Mangan 0,38%

Silizium 0,32%

Chrom 14,83%

Nickel 5,77%

Molybdän 1,49%

Kupfer O,75O/o

Stickstoff 0,023% Eisen Rest außer

Begleitverunreinigüngcn enthielt.

Im vergüteten Zustand besaß die Legierung eine Rockwell-Härte HRc = 31 und eine Raumtemperatur-Zugfestigkeit von etwa 7975 kg/cm² für die 0,2%-Dehngrenze, eine spezifische Zugfestigkeit von etwa 10 050 kg/cm² mit einer Dehnung von etwa 16.5% und einer Einschnürungsverminderung von etwa 63%. Um ihre Beständigkeit gegenüber Wasserstoff-Versprödung zu testen, wurden zwei Proben einer Spannung von 5620 kg/cm² in einer 5gew.-%igen Essigsäurelösung, die mit Schwefelwasserstoff bei Raumtemperatur gesättigt war, unterworfen. Nach 263 Stunden hatte keine der beiden Proben versagt und der Test wurde nicht mehr fortgesetzt. Zwei weitere Proben wurden im gleichen wasserstoffhaltigen Medium getestet nachdem sie vergütet worden waren und dann 4 Stunden lang bei 454° C gealtert und an der Luft abgekühlt worden waren. Nach 289 Stunden unter einer Spannung von 5620 kg/cm² hatte keine der beiden Proben versagt und der Test wurde beendet Nachdem man sie während fünf Perioden von je 48 Stunden in siedender 65gew.-%iger Salpetersäure getestet hatte, wurde die Durchschnittsgeschwindigkeit mit der das Metall abgetragen wurde, berechnet und bei etwa 0,84 mm bis 0,86 mm pro Jahr gefunden. Es wurden auch Teststücke in Testlösungen aus 5gew.-%iger Schwefelsäure bei Raumtemperatur eingetaucht. Dabei ging kein Metall verloren. Röntgenbeugungsanalyse der MikroStruktur der Legierung zeigte keinen Rest-austenit Die Legierung besaß kein Deltaferrit

Beispiel 2

Als anderes Beispiel für die vorliegende Legierung wurde eine Charge geschmolzen und ein Block gegossen, der

55

60

Kohlenstoff

Mangan

Silizium

Chrom

Nickel

Kupfer

Molybdän

Niob

Stickstoff

Eisen

0,016% 030% 0,26% 15,58% 534% 1,42% 0^0% 0,16% 0,024% Reste außer Begleitverunreinigungen

65 enthielt Im vergüteten Zustand besaß die Legierung eine Rockwell-Härte HRc=29 und eine Raumtemperaturzugfestigkeit von etwa 7975 kg/cm² bei der 0,2%-

Streckgrenze, eine spezifische Zugfestigkeit von etwa 10 435 kg/cm² mit einer Dehnung von etwa 16,5% und einer Einschnürung von etwa 67%. Teststücke dieser Legierung wurden in 65gew.-%ige siedende Salpetersäure eingetaucht und nach fünf Perioden von je 48 Stunden wurde die Geschwindigkeit berechnet, mit der das Metall abgetragen wird und im Durchschnitt mit etwa 0,66 mm bis 0,686 mm pro Jahr gefunden. Vier Teststücke dieser Legierung wurden auch in 5gew.-%ige Schwefelsäure bei 50°C eingetaucht und während 3 Perioden von je 48 Stunden diesen Bedingungen unterworfen. Dann wurde die Geschwindigkeit berechnet, mit der das Metall abgetragen wird und im Durchschnitt bei 0,218 cm pro Jahr für zwei Teststücke und für zwei andere Teststücke mit 0,282 cm und 0,295 cm pro Jahr gefunden. In 5gew.-%ige Schwefelsäure bei Raumtemperatur verloren die Teststücke kein Metall. Als Test für die Wasserstoff-Versprödung wurden Teststücke einer Spannung von 5620 kg/cm² in 5gew.-%iger Essigsäure, die bei Raumtemperatur mit Schwefelwasserstoff gesättigt worden war, unterworfen. Nach 260 Stunden versagten die Proben nicht und zeigten damit, daß die Legierung in bezug auf Wasserstoff-Versprödung nicht empfindlich war, der Test wurde beendet Röntgenbeugungsanalyse der MikroStruktur der Legierung im vergüteten Zustand zeigte, daß sie etwa 3% Austenit behalten hatte.

Beispiel 3

Als weiteres Beispiel für die vorliegende Zusammen- 3« setzung wurde eine Charge geschmolzen und ein Block gegossen, der

Kohlenstoff

Mangan

Chrom

Nickel

Kupfer

Molybdän

Niob

Eisen

0,062%
0^3%
15,60%
5,87%
1,40%
0,80%
0,53%
Rest außer
Begleitverunreinigungen

MikroStruktur wurde einer Röntgenbeugungsanalyse unterworfen, man fand, daß sie 8% Rest-austenit hatte.

Wegen ihrer hervorragenden Beständigkeit gegenüber dem Angriff von Säuren, wie siedender 65gew.-%iger Salpetersäure und 5gew.-%iger Schwefelsäure bei Raumtemperatur und auch bei einer Temperatur bis zu 50°C oder höher, kombiniert mit hoher Festigkeit und ohne jede Wasserstoff-Versprödung ist die vorliegende Legierung besonders gut für die Herstellung von Teilen geeignet, die in der Chemie- und Erdölindustrie verwendet werden sollen.

Auch wegen der einzigartigen Kombination von Korrosionsbeständigkeit und Festigkeit und im Hinblick auf ihren relativ niedrigen Preis ist die erfindungsgemäße Legierung besonders gut für Anwendungszwecke, wie Pumpenstangen. Ventilstangen und -gehäuse. Rohrleitungen, Verschlußvorrichtungen und zur Herstellung wabenförmiger Bauelemente für die Flugzeugindustrie geeignet.

Im übrigen kann die erfindungsgemäße Legierung noch wie folgt zusammengesetzt sein:

enthielt

In diesem Beispiel waren die Elemente Silizium und Stickstoff praktisch gleich stark vertreten wie in Beispiel 2.

Im vergüteten Zustand besaß diese Legierung eine Rockwell-Härte HRc=32, eine 0,2%-Streckgrenze von etwa 8475 kg/cm² und eine spezifische Zugfestigkeit von etwa 10 675 kg/cm² mit einer Dehnung von etwa 184% und einer Einschnürung von etwa 65,5%. Teststücke dieser Legierung wurden in Testlösungen von 65gew.-%iger siedender Salpetersäure eingetaucht Nach fünf Perioden von je 48 Stunden wurde die Durchschnittsge schwindigkeit errechnet, mit der das Metall verloren geht und mit 0,61 mm pro Jahr gefunden. Teststücke dieser Legierung worden in 5gew.-%ige Schwefelsäure bei einer Temperatur von 50⁰C eingetaucht Nach drei Perioden von je 48 Stunden wurde die Durchschnittsgeschwindigkeit errechnet, mit der das Metall abgetragen wird und mit 25xl0-³ram pro Jahr gefunden. Unterwirft man sie einer Spannung von 5620 kg/cm² in 5gew.-%iger Essigsäure, die bei Raumtemperatur mit Schweferwasserstoff gesättigt ist, so trat nach 260 Stunden kein Versagen ein, womit gezeigt wurde, daß die Legierung gegenüber Wasserstoff-Versprödnng nicht empfindlich war, der Test wurde beendet Die

es

a) Kohlenstoff	bis zu	0,02-0,2 %
Mangan	bis zu	0,35-3,5%
Silizium		0,25-2,5 %
Phosphor		0,005-0,05 %
Selen		0,05-0,5 %
Schwefel		0,05-0,5 %
Chrom		13,5-17%
Nickel		4-9 %
Molybdän		0,5-3 %
Kupfer		0,75-3 %
Niob		i0 χ C
Titan		5 xC
Kobalt		0,6-6%
Bor		0,001-0,01%
Zirkon I
Vanadium V		0,001-0,01%
Tantal )
Eisen		Rest
b) Kohlenstoff	bis zu	0,002-0,2 %
Mangan	bis zu	0,035-3,5 %
Silizium		0,025-2,5%
Phosphor		0,001-0,05%
Selen		0,005-0,5 %
Schwefel		0,005-0,5 %
Chrom		13,5-17%
Nickel		4-9%
Molybdän		0,5-3%
Kupfer		0,75-3%
Niob		10 χ C
Titan		5xC
Kobalt		0,06-6%
Bor		0,001-0,01%
Zirkon 1
Vanadium \		0,01-1 %
Tantal j
Eisen		Rest
c) Kohlenstoff	0,01-0,1 %
Mangan	0,075-0,75%
Silizium	0,05-0,5%
Phosphor	Ο,αη-0,03%
Schwefel	0,003-0,03%
Chrom	14,75-16,25%
Nickel	5-7%
Molybdän	0,75-2%
Kupfer	1-2%
Eisen	Rest

Claims

Patentansprüche:

1. Korrosionsbeständige nichtrostende Stahllegierung, die im vergüteten und abgeschreckten Zustand eine 0^%-Dehngren^e bei Raumtemperatur von wenigstens 66,8 kg/mm², eine gute Beständigkeit gegen Korrosion in Salpetersäure, Schwefelsäure und gegen Wasserstoff-Versprödung besitzt, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus in

0,002 bis

0,035 bis

0,025 bis

0,001 bis

0,005 bis

13,5 bis

bis

0,5 bis

0,75 bis

0,2%
3,5%
2,5%
0,05%
0.5%
0,5%
17%
9%
3%
3%

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