DE2755537A1

DE2755537A1 - Austenitischer rostfreier stahl

Info

Publication number: DE2755537A1
Application number: DE19772755537
Authority: DE
Inventors: William Joseph Schumacher; Harry Tanczyn
Original assignee: Armco Inc
Current assignee: Armco Inc
Priority date: 1976-12-14
Filing date: 1977-12-13
Publication date: 1978-06-15
Also published as: SE7714115L; US4099967A; JPS5734338B2; IT1090740B; FR2374431B1; FR2374431A1; JPS53104515A; US4146412A

Description

Pat 3ntar walte

Dipl.-Ing Dtpl-Chem Dipl.-Ing

E. Prinz - Dr. G. Hauser - G. Leiser

Fi nr>t>ei gersl rasse 19

8 München 6O

ARMCO STEEL CORPORATION 13. Dezember 1977

703 Curtis Street
Middletown. Ohio/V.St.A.

Unser Zeichen: A 1795 Austenitischer rostfreier Stahl Die Erfindung betrifft einen austenitischen rostfreien Stahl,

der eine Kombination von ausgezeichneter Beständigkeit gegen Festfressen in der konventionellen geschmiedeten und geglühten Form, ausgezeichneter Spannungskorrosionsbeständigkeit in chloridhaltiger Umgebung, guter Beständigkeit gegen interkristalline Korrosion (Korngrenzenkorrosion), guter Hochtemperaturoxydationsbeständigkeit, guter Verschleißfestigkeit und hoher Kaltverfestigungsrate bzw. -geschwindigkeit aufweist. Die den

Dr.Hn/jυ

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Gegenstand der Erfindung bildende Legierung kann mit einer konventionellen Vorrichtung leicht zu einer Platte, einem Blech, einem Streifen, einem Strang, einem Stab bzw. einer Stange und dgl. verarbeitet werden und sie behält innerhalb eines breiten Temperaturbereiches eine im wesentlichen austenitische Struktur bei.

Der erfindungsgemäße Stahl eignet sich fUr solche Anwendungszwecke, bei denen ein sich bewegender Metall-Metall-Kontakt, ein Korrosionsangriff und/oder hohe Temperaturen in Kombination auftreten. Der erfindungsgemäße Stahl ist insbesondere verwendbar für die Herstellung von Rollenketten, Gliederbändern auf Fördereinrichtungen, Ventilen, die erhöhten Temperaturen ausgesetzt sind, gewebten Metallbändern für kontinuierliche Wärmebehandlungsöfen, Befestigungseinrichtungen, Nocken (Bolzen) und Laufbüchsen.

Obgleich das Festfressen und der Verschleiß unter ähnlichen Bedingungen auftreten können, sind die dabei auftretenden Typen der Beeinträchtigung (Verschlechterung) nicht ähnlich. Das Festfressen kann definiert werden als die Entwicklung eines ZuStandes auf einer reibenden Oberfläche des einen oder der beiden miteinander in Kontakt stehenden Metallteile, bei dem eine Übermäßige Reibung zwischen etwas erhöhten Punkten auf den Oberflächen zu einer lokalen Verschweißung der Metalle an diesen Punkten fuhrt. Bei fortgesetzter Bewegung der Oberfläche fuhrt dies zur Bildung von noch weiteren Verschweißungsverbindungen, die sich gegebenenfalls von einer der Grundmetalloberflächen ablösen. Dies fuhrt zu einer Anreicherung von Metall auf einer Oberfläche, in der Regel am Ende einer tiefen Oberflächenrille. Das Festfressen steht somit

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in erster Linie im Zusammenhang mit einem sich bewegenden Metall-Metall-Kontakt und führt zu einem plötzlichen vollständigen Versagen durch Festfressen der Metallteile.

Andererseits ist Verschleiß synonym mit Abrieb und kann eine Folge eines Metall-Metall-Kontakts oder eines Metall-Nichtmetall-Kontakts sein, wie z.B. der Abrieb einer Stahlgrubenvorrichtung durch Felsen und ähnliche Minerallager. Ein solcher Verschleiß ist durch verhältnismäßig gleichmäßige Verluste an Metall von der Oberfläche charakterisiert im Gegensatz zu der lokalen Rillenbildung mit der nachfolgenden Metallanreicherung, die eine Folge des Reibens einer viel härteren Metalloberfläche an einer weicheren Metalloberfläche ist. Der Unterschied zwischen Festfressen und Verschleiß kann am besten durch die Tatsache erläutert werden, daß das Festfressen dadurch eliminiert werden kann, daß man eine sehr harte Metalloberfläche zusammenbringt oder kuppelt mit einer viel weicheren Metalloberfläche, während der Verschleiß oder der Abrieb an dem Metall-Metall-Kontakt durch Zusammenbringen einer sehr harten Oberfläche mit einer viel weicheren Oberfläche erhöht wurde.

In dem Artikel von Harry Tanczyn, "Stainless Steel Galling Characteristics Checked" in "Steel", 20. April 1954, ist angegeben, daß bei einem rostfreien Stahl Abschnitte mit einer verhältnismäßig hohen Härte oder mit einem beträchtlichen Härteunterschied eine bessere Beständigkeit gegen Festfressen aufweisen als die Kombination von zwei weichen Teilen. Dies läßt sich erklären durch die Theorie, daß die gehärteten Abschnitte (Flächen) sich in der Nähe der Kontaktpunkte unter der Belastung elastisch verformen,

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während die weicteren Teile Über eine beträchtliche Strecke unterhalb der Kontaktpunkte plastisch nachgeben. Während der Bewegung tritt bei den gehärteten Oberflächen offensichtlich eine elastische Erholung bei Druckabnahme auf und diese Bewegung fuhrt ζυ einer Trennung einer eventuellen Metallverschweißung. In diesem Artikel ist auch angegeben, daß eine gute Beständigkeit gegen Festfressen zurückgeführt werden kann auf die Kombination aus einem geeigneten Oberflächenoxidfilm und einer harten Unterlage. Es wurde gefunden, daß Oxidfilme die Festfreßeigenschaften von Metallen beeinflussen, so erhöht beispielsweise ein Fe₃O₄-FiIm die Beständigkeit von Flußstahl gegen Festfressen, während ein Fe^O.-Film zu keiner Verbesserung der Beständigkeit gegen Festfressen fuhrt.

Unter den zahlreichen bekannten Stählen, die derzeit zur Verfugung stehen, eignet sich der oustenitische Stahl vom AISI-Typ 304 für die verschiedensten Verwendungszwecke, bei denen eine Verschweißung und Verformung auftritt, die Beständigkeit gegen Festfressen und die Verschleißfestigkeit dieses Stahls sind jedoch gering und das Metall versagt, wenn es solchen Bedingungen ausgesetzt wird.

Ein ausscheidungshärtbarer rostfreier Stahl, der unter dem eingetragenen Warenzeichen Armco 17-4 PH vertrieben wird (mit etwa 15,4 % Chrom, etwa 4,0 % Nickel, etwa 4,0 % Kupfer, etwa 1,0 % Mangan, etwa 1,0 % Silicium, bis zu 0,07 % Kohlenstoff, 0,35 % Niob und Rest Eisen) weist zwar im gehärteten Zustand eine hohe Festigkeit und Härte auf, er besitzt jedoch nur eine mäßige Beständigkeit gegen Festfressen und Verschleiß.

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-R-

In der US-Patentschrift 3 663 215 ist ein Stahl mit einer verbesserten Verschleißfestigkeit beschrieben, der gleichzeitig schweißbar, bearbeitbar und/oder verarbeitbar (zerspanbar) und ausscheidungshärtbar durch Wärmebehandlung bis zu einer großen Härte ist. Es wurde auch gefunden, daß dieser Stahl eine gute Beständigkeit gegen Festfressen aufweist. Er enthält jedoch große Mengen an teuren Legierungselementen und es ist schwierig, ihn unter Verwendung einer üblichen Stahlwalzwerks zu bearbeiten bzw. verarbeiten. Die breiten Zusammensetzungsbereiche betragen etwa 10 bis etwa 22 % Chrom, etwa 14 bis etwa 26 % Nickel, etwa 5 bis etwa 12 % Silicium, eines oder mehrere der Elemente Molybdän bis zu etwa 10 %, Wolfram bis zu etwa 8 %, Vanadin bis zu etwa 5 %, Niob bis ζυ etwa 5 % und Titan bis zu etwa 5 %, wobei die Gesamtmenge dieser zusätzlichen Elemente insgesamt etwa 3 bis etwa 12 % beträgt. Kohlenstoff ist in einer Menge von bis zu etwa 0,15 % und Stickstoff in einer Menge von bis zu etwa 0,05 % vorhanden. Es ist angegeben, daß in dieser Legierung das Silicium Silicide von Molybdän, Wolfram und dgl. in fein dispergierter Form in der Matrix des ausscheidungsgehärteten Stahls bildet. Diese Silicide weisen eine extreme rfcfrte auf, so daß sie dem Stahl eine gute Verschleißfestigkeit verleihen.

Ein bekannter Stahl, von dem man bisher annahm, daß er die beste Beständigkeit gegen Verschleiß und Festfressen aufweist, ist der reine Chromstahl vom AISI-Typ 440 C, der etwa 16 bis 18 % Chrom, höchstensetwa 1 % Mangan, höchstens etwa 1 # Silicium, höchstens etwa 0,75 % Molybdän, etwa 0,95 bis 1,20 % Kohlenstoff und als Rest Eisen enthält. Dieser Stahl ist durch Wärmebehandlung härtbar, er hat jedoch eine geringe Korrosionsbeständigkeit und eine

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schlechte Formbarkeit. Es ist schwierig, ihn ζυ einer Platte, einem Streifen, einem Blech, einem Stab bzw. Strang oder einer Stange auszuwalzen,und gebrauchsfertige Formkörper können nicht leicht aus solchen Platten-, Blech-, Streifen-, Stab- oder Stangenformen hergestellt werden.

In der US-Patentschrift 2 177 454 ist ein Ventilstahl für die Verwendung in Verbrennungsmotoren beschrieben, der vorzugsweise 0,10 bis 1,0 % Kohlenstoff, mehr als 10 % und weniger als 20 % Chrom, 5 bis 13 % Mangan plus Nickel, wobei die Manganmenge mehr als 3 % und weniger als 10,25 % und die Nickelmenge mehr als 1,75 % und nicht mehr als 3,5 % betragen und der Mangangehalt den Nickelgehalt beträchtlich Übersteigt, 2,5 bis 4,5 % Silicium oder Aluminium, wobei der SiIieiumgehalt mehr als 1,25 % beträgt, und als Rest im wesentlichen Eisen enthält.

In der US-Patentschrift 3 615 368 ist ein austenitischer Stahl beschrieben, von dem angegeben wird, daß er eine hohe Beständigkeit gegen Spannungsrißkorrosion und gegenüber Salpetersäurelösungen aufweist, der enthält bis zu 0,25 % Kohlenstoff, 1,5 bis 10 % Silicium, bis zu 10 % Mangan, 13 bis 30 % Chrom, 4 bis 30 % Nickel, bis zu 10 % Molybdän, 0,04 bis 0,3 % Stickstoff und als Rest Eisen und unvermeidliche Verunreinigungen. Die Zugabe von Stickstoff in einer Menge von 0,04 bis 0,3 %, vorzugsweise von 0,08 bis 0,2 %, dient dazu, wie darin angegeben ist, die Bildung von intermetallischen Ablagerungen an den Korngrenzen der durch Wärme beeinflußten Zone einer Verschweißung minimal zu halten.

Außerdem sei auf die US-Patentschrift 3 912 503 hingewiesen, in der

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ein oustenitischer rostfreier Stahl mit einer ausgezeichneten Beständigkeit gegen Festfressen in der konventionellen geschnmedeten Form, einer guten Verschleißfestigkeit, einer guten Korrosionsbeständigkeit in chloridhaltiger Umgebung und einer hohen Kaltverfestigungsrate bzw. -geschwindigkeit beschrieben ist. Der in dieser Patentschrift beschriebene Stahl besteht im wesentlichen aus etwa 10 bis etwa 25 %, vorzugsweise etwa 12 bis etwa 19 %, Chrom, etwa 3 bis etwa 15 %, vorzugsweise etwa 4 bis etwa 12 %, Nickel, etwa 6 bis etwa 16 %, vorzugsweise etwa 7 bis etwa 13 %, Mangan, etwa 2 bis etwa 7 %, vorzugsweise 3 bis 5 %, Silicium, etwa 0,001 bis etwa 0,25 %, vorzugsweise etwa 0,01 bis etwa 0,12 %, Kohlenstoff, etwa 0,001 bis etwa 0,4 %, vorzugsweise etwa 0,03 bis etwa 0,3 %, Stickstoff, bis zu etwa 4 %, vorzugsweise höchstens etwa 0,75 %, Molybdän, bis zu etwa 4 %, vorzugsweise höchstens etwa 0,75 %, Kupfer, höchstens etwa 0,09 % Phosphor, höchstens 0,25 % Schwefel, höchstens 0,50 % Selen und zum Rest im wesentlichen aus Eisen mit zufälligen Verunreinigungen.

Es wird angenommen, daß in der oben genannten US-Patentschrift 3 912 503 durch die Siliciumzugobe die Zusammensetzung des Oberflächenoxidf ilmes des Stahls modifiziert wird, wodurch dieser stabiler und besser haftend gemacht wird. Das Silicium wird in einer austenitischen Matrix gelöst. Darüber hinaus führt die Siliciumzugabe zu einer beträchtlichen Erhöhung der Kaltverfestigungsrate bzw. -geschwindigkeit des Stahls. Im Gegensatz zu dem in der oben genannten US-Patentschrift 3 663 215 beschriebenen Stahl bildet das Silicium kein Silicid von Molybdän, Wolfram,

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Vanadin, Niob und/oder Titan.

Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, einen austenitischen rostfreien Stahl zu schaffen, der eine Kombination der folgenden Eigenschaften aufweist: eine ausgezeichnete Beständigkeit gegen Festfressen in geschmiedeter oder gegossener Form, eine ausgezeichnete Spannungskorrosionsbeständigkeit in chloridhaltiger Umgebung, eine ausgezeichnete Beständigkeit gegen interkristalline Korrosion (Korngrenzenkorrosion), eine gute Hochtemperaturoxydationsbeständigkeit, eine gute Verschleißfestigkeit und eine hohe Kaltverfestigungsrate bzw. -geschwindigkeit, der gleichzeitig leicht zu Platten, Blechen, Streifen, Stäben, Stangen, Rohren, Rohrleitungen und ähnlichen geschmiedeten Produkten verarbeitet werden kann. Der Stahl eignet sich auch für pulvermetallurgische Anwendungszwecke und fUr die Herstellung von OberflächenUberzUgen einschließlich solcher, die nach dem mit einem Pulver gefüllten Rohrformen-und Plasmalichtbogenverfahren hergestellt werden.

Ein Stahl mit der vorstehend angegebenen Kombination von Eigenschaften besteht im wesentlichen innerhalb weiter Bereiche aus 13 bis 19 Gew.-96 Chrom, 13 bis 19 Gew.-% Nickel, 0,5 bis 4 Gew.-Jt Mangan, 3,5 bis 7 Gew.-jC Silicium, bis zu 0,15 Gew.-Ji Kohlenstoff, weniger als 0,04 Gew.-% Stickstoff,höchstens etwa 0,05 Gew.-Jt Phosphor,höchstens etwa 0,05 Gev.-% Schwefel und zum Rest aus Eisen mit Ausnahme von zufälligen Verunreinigungen. Genauer gesagt sind Verunreinigungen, wie Molybdän, Kupfer, Wolfram, Niob, Vanadin und Titan, auf Spurenmengen beschrankt.

Die Elemente Silicium, Chrom, Nickel, Mangan und Stickstoff und

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das Gleichgewicht zwischen diesen sind in jedem Sinne kritisch. Das Weglassen eines der wesentlichen Elemente oder die Abweichung von den oben angegebenen Bereichen fuhrt zu einem Verlust an einer oder mehreren der gewünschten Eigenschaften.

Der Siliciumgehalt des erfindungsgemäßen Stahls ist besonders kritisch. Ohne an eine Theorie gebunden zu sein, wird angenommen, daß das Silicium (innerhalb des Bereiches von 3,5 bis 7 Gew.-%, vorzugsweise von 4 bis 5,5 Gew.-?£) die gleiche Doppelfunktion in dem erfindungsgemäßen Stahl ausübt, wie sie vorstehend in bezug auf den Stahl gemäß der US-Patentschrift 3 912 503 beschrieben worden ist. Insbesondere hängt der Einfluß des Siliciums in bezug auf die Erzielung einer Beständigkeit gegen Festfressen und in bezug auf die innere Kaltverfestigung oder Kalthärtung von dem in einer austenitischen Matrix gelästen Silicium ab. Dieser Effekt wird in einer ferritischen Phase nicht erzielt.

Zur Erzielung dieses Effektes sind mindestens 3,5 % und vorzugsweise etwa 4,0 % Silicium erforderlich. Zur Erzielung einer guten Verarbeitbarkeit und Formbarkeit und auch um eine austenitische Struktur zu gewährleisten darf der Siliciumgehalt höchstens 7 % und vorzugsweise höchstens etwa 5,5 ?ί (die vorstehenden und nachfolgenden Mengenangaben in % beziehen sich stets auf Gew.-jC) betragen.

Zur Erzielung einer guten Korrosionsbeständigkeit und Hochtemperaturoxydationsbeständigkeit sind mindestens 13 % Chrom erforderlich. Der Chromgehalt darf jedoch höchstens 19 % betragen,

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2 7 5 b 5 3

um eine austenitische Struktur bei einem minimalen Nickelwert zu gewährleisten. Chrom hat einen geringen Einfluß auf die Kaltverfestigungsrate bzw. -geschwindigkeit. Nickel ist erforderlich in einer Menge von mindestens 13 %, um eine austenitische Struktur zu erzielen. Da Silicium ein kräftiger Ferritbildner ist, sind mindestens etwa 13 % Nickel erforderlich, um diesen Effekt aufzuwiegen. Der Nickelgehalt darf jedoch höchstens etwa 19 % betragen, da größere Mengen die Beständigkeit gegen Festfressen nachteilig beeinflussen und die Kaltverfestigungsoder KalthUrtungsrate bzw. -geschwindigkeit vermindern.

Es sind mindestens 0,5 % Mangan erforderlich, um die austenitische Struktur zu stabilisieren und eine hohe Kaltverfestigungsrate zu erzielen. Mehr als 4 % Mangan ergeben keinen zusätzlichen Effekt in bezug auf diese Funktionen.

Zur Erzielung einer besten Beständigkeit gegen Festfressen und Beständigkeit gegen interkristalline Korrosion (Korngrenzenkorrosion), d.h. einer niedrigen Huey-Rate, im wiedererhitzten Zustand, wie nachfolgend erläutert, muß der Stickstoffgehalt auf weniger als 0,04 Gew.-X beschränkt werden. Der verhältnismäßig große Siliciumbereich des erfindungsgemäßen Stahls schränkt die Stickstoffläslichkeit stark ein. Eine absichtliche Zugabe von Stickstoff wurde somit dazu führen, daß die Gefahr besteht, daß der Stahl porös wird, d.h. daß beim gegossenen Stahl gashaltige Chargen auftreten. Der Stickstoffgehalt ist vorzugsweise auf höchstens etwa 0,03 % beschränkt.

Im Gegensatz zu dem in der oben genannten US-Patentschrift 3 663

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beschriebenen Stahl verläßt man sich erfindungsgemäß nicht darauf, daß die Silicide von Molybdän, Wolfram, Vanadin, Niob und/oder Titan den Stahl verschleißfest machen. Überraschenderweise fuhrt die Eliminierung dieser Elemente aus dem erfindungsgemäßen Stahl (d.h. die Beschränkung auf Spurenmcngen) zu einer ausgeprägten Verbesserung der Beständigkeit gegen Festfressen, deren theoretische Grundlage weiter oben erläutert worden ist. Darüber hinaus fuhrt das Weglassen von Molybdän, Wolfram, Vanadin und ähnlichen Elementen zu einer Verbesserung der Warm- und Kaltverformbarkeit des erfindungsgemäßen Stahls in einem Üblichen Stahlwalzwerk. Da diese Elemente Ferritbildner darstellen, wurde ihre Einführung die Verwendung von zusätzlichem Nickel erforderlich machen, wodurch die Kosten erhöht wurden.

Eine optimale Kombination von ausgezeichneter Spannungskorrosionsbeständigkeit in chloridhaltiger Umgebung, Beständigkeit gegen Festfressen und Beständigkeit gegen interkristalline Korrosion (Korngrenzenkorrosion) wird erzielt, wenn man die oben angegebenen bevorzugten Bereiche einhält.

Gegenstand der Erfindung ist somit ein oustenitischer rostfreier Stahl, der im wesentlichen besteht aus (angegeben in Gew.-%)

14 bis 16 % Chrom

14 bis 17 % Nickel

0,5 bis 3,0 % Mangen

4,0 bis 5, 5 % Silicium

0,03 bis 0,10 % Kohlenstoff

höchstens etwa 0,03 % Stickstoff höchstens etwa 0,05 % Phosphor

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höchstens etwa 0,05 % Schwefel

Rest Eisen mit zufälligen Verunreinigungen.

Wie bei der breiten Zusammensetzung ist auch bei der bevorzugten Zusammensetzung der Gehalt an den Elementen Molybdän, Kupfer, Wolfram, Niob, Vanadin und Titan auf Spurenmengen (restliche Mengen) beschränkt.

Die Elemente Silicium und Mangan dienen dazu, die Stapelfehlerenergie an den Ebenen der Atom-Fehlanordnung innerhalb der geglühten austenitischen Matrix des erfindungsgemäßen Stahls herabzusetzen. Unter mechanischer Belastung fördert die verringerte Stapelfehlerenergie die Entwicklung von zahlreichen Stapelfehlern in der kubisch flächenzentrierten geglühten austenitischen MikroStruktur. Wenn ein Stapelfehler auftritt, entspricht er der lokalen Bildung von mehreren Schichten einer hexagonolen dicht gepackten Struktur. Die Kaltverfestigungsraten bzw. -geschwindigkeiten der fehlerhaften Strukturen sind viel größer als diejenigen der fehlerfreien Strukturen, d.h. es wird ein Multiplikationsfaktor eingeführt. Außerdem sind die Reibungskräfte an den Oberflächenkontaktpunkten bei hexagonal dicht gepackten Strukturen deutlich niedriger als diejenigen bei kubisch flächenzentrierten Strukturen. In dem erfindungsgemä-ßen Stahl diffundieren jedoch die Siliciumatome schnell zu Spannungspunkten oder -ebenen (d.h. zu den Kontaktoberflächen), wodurch eine ausgezeichnete Beständigkeit gegen Festfressen (galling resistance) erzielt wird.

Die Funktion des Siliciums, die Kaltverfestigungs- oder Reckalterungsrate bzw. -geschwindigkeit des erfindungsgemäßen Stahls zu erhöhen, wird durch die Nickelzugabe etwas aufgehoben, da eine

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Erhöhung des Nickelgehaltes dazu führt, daß die Kaltverfestigungsrate bzw. -geschwindigkeit des erfindungsgemäßen Stahls etwas abnimmt durch Erhöhung der Stapelfehlerenergie. Eine Erhöhung des Siliciumgehaltes innerhalb des oben angegebenen Bereiches fuhrt jedoch zu einer Gesamterhöhung der Kaltverfestigungsrate bzw. -geschwindigkeit. Der Nickelgehalt wird vorzugsweise direkt proportional zu dem Siliciumgehalt variiert, um die Ferritbildungsneigung von Silicium aufzuwiegen (auszugleichen), ohne die Kaltverfestigungsrate bzw. -geschwindigkeit des erfindungsgemäßen Stahls Übermäßig stark herabzusetzen.

Kohlenstoff ist natürlich zugegen und es sollte ein Maximalgehalt von 0,15 % eingehalten werden, da das Silicium die Löslichkeit des Kohlenstoffs in Eisenlegierungen direkt beschränkt. Die Ausscheidung von Kohlenstoff in Form von Carbiden führt zur Bildung eines ferromagnetischen Zustandes, der in dem erfindungsgemäßen Stahl vermieden werden sollte. Die Minimalmenge an darin enthaltenem Kohlenstoff beträgt vorzugsweise etwa 0,03 %, wenn damit eine Verfestigung des Stahls erzielt und ζυ einer austenitischen Struktur beigetragen werden soll. Fur die Erzielung einer besten Spannungskorrosionsbeständigkeit wird der Kohlenstoffgehalt vorzugsweise auf einen Maximalwert von etwa 0,10 % beschränkt.

Die Erfindung wird durch die folgenden Beispiele näher erläutert, ohne jedoch darauf beschränkt zv sein.

Beispiel 1

Es wurde eine Versuchsschmelze hergestellt,

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die in den oben angegebenen bevorzugten Zusammensetzungsbereich fällt, und diese wurde Tests zur Bestimmung der Spannungskorrosionsbeständigkeit, der Hochtemperaturoxydationsbeständigkeit und der Beständigkeit gegen Festfressen unterzogen. Die Charge wurde geschmolzen, auf Übliche Weise vergossen, ζυ 1,9 cm (3/4 inch)-Quadraten mit abgerundeten Ecken warm geschmiedet, eine halbe Stunde lang bei 1093 C geglüht und mit Wasser abgeschreckt. Diese Sbhroelze (nachfolgend als Beispiel 1 bezeichnet) hatte die nachfolgend angegebene Zusammensetzung (in Gew.-%):

Chrom 15,27 Ji

Nickel 15,69 %

Mangan 0,80Ji

Silicium 4,76 %

Kohlenstoff 0,063 % Stickstoff 0,03 % Phosphor Spuren Schwefel Spuren Eisen Rest mit Ausnahme von zufäl

ligen Verunreinigungen

In einer siedenden Magnesiumchloridlösung einer Konzentration von 42 % wurden bei variierenden Zugspannungen Spannungskorrosionstests mit Proben der vorstehend angegebenen Schmelze und Vergleichstests mit einer Probe aus einem Stahl vom AISI-Typ 304 (mit höchstens 0,08 % Kohlenstoff, höchstens 2,00 % Mangan, 18,00 bis 20,00 % Chrom, 8,00 bis 12,00 % Nickel) durchgeführt und die dabei erhaltenen Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle I angegeben.

Daraus geht hervor, daß der erfindungsgemäße Stahl in bezug auf die Spannungskorrosionsbeständigkeit in chloridhaltiger Umgebung dem Stahl vom Typ 304 weit Überlegen war trotz des unerklärlichen

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3 vorzeitigen Versagens der Probe des Beispiels 1 bei 3,16 χ 10

2 3 2

kg/cm (45 ksi). Die bei Spannungen von 3,52 χ 10 kg/cm (50

3 2
ksi) und 4,22 χ 10 kg/cm (60 ksi) erhaltenen Ergebnisse

3 2
zeigen, daß der bei 3,16 χ 10 kg/cm (45 ksi) durchgeführte Test nicht als typisch angesehen werden sollte.

Tobelle I

Spannungskorrosionsbeständigkeit in siedendem MgCl« (42 #ig)

2
Spannung in kg/cm (ksi) Stunden bis zum Versagen

Beispiel 1

(erfindungsgem. Stahl) Sta hl vom Typ

2,81 χ 10³ (40) 285,6 0,9

3,16 χ 10³ (45) 40,7 0,8

3,52 χ 10³ (50) 99,2 0,6

(Durchschnitt von zwei Versuchen)

4,22 χ 10³ (60) 110,1 0,4

Statische und cyclische Hochtemperaturoxydationstests wurden mit dem erfindungsgemäßen Stahl des Beispiels 1 im Vergleich ζυ Proben aus Stählen vom AISI-Typ 304 und AISI-Typ 310 durchgeführt. Diese Tests sind in der folgenden Tabelle II beschrieben. Die cyclischen Testergebnisse werden als signifikanter als die statischen Testergebnisse angesehen und daraus geht hervor, daß der erfindungsgemäße Stahl eine weit höhere Oxydationsbeständigkeit als der Stahl vom Typ 304 aufwies, und daß er in bezug auf seine Oxydationsbeständigkeit dem hochlegierten Stahl vom Typ 310 (mit höchstens 0,25 % Kohlenstoff ,höchstens 2,00 % Mangan, 24,00 bis 26,00 % Chrom, 19,00 bis

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22,00 % Nickel) vergleichbar war. In diesem Zusammenhang sei darauf hingewiesen, daß der Stahl vom Typ 310 allgemein für Anwendungszwecke empfohlen wird, bei denen eine gute Hoahtemperoturfestigkeit und Hochtemperaturoxydationsbeständigkeit gefordert wird.

Tobelle II

Oxydations beständigkeit

2 Gewichtsverlust in mg/cm

	1O93°C	Beispiel 1	Stahl vom	Stahl vom
		(erfindungsgem.	Stahl) Typ 304	Typ 310
statisch	°C/RmT
240 Std. bei		158	2265	21
cyclisch	°C/R«.T
1288 bis 871
27 Cyclen	10	1064	21
1065 bis 830
55 Cyclen	14	361	10

Das geglühte Stabausgangsmaterial des Beispiels 1 wurde Tests zur Bestimmung der Beständigkeit gegen Festfressen gegenüber sich selbst und gegenüber einer Reihe von bekannten Legierungen unterworfen. Zu Vergleichszwecken wurde jede der vier bekannten Legierungen gegenüber sich selbst getestet und der Stahl vom AISI-Typ 304 wurde gegenüber den gleichen bekannten Legierungen wie in Beispiel 1 getestet. Die dabei erhaltenen Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle III angegeben.

Das zur Erzielung der Ergebnisse der Tabelle III angewendete Testverfahren bestand darin, daß man einen polierten zylindrischen

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Abschnitt oder Knopf (Blocktaste) in einer Standard-Brinellhärte-Meßvorrichtung drehte. Eine Knopf probe wurde hergestellt durch Ausbohren einer Lochvertiefung, die den größten Teil der freiliegenden Brinellhärte-Kugel aufnahm, wobei die Probe dann in Bakelite befestigt und in einer Buehler Automet Unit bis auf einen Oberflachenzustand von 600 Grit poliert wurde zur Erzielung einer verhältnismäßig ebenen Testoberfläche mit schwach abgerundeten Kanten. Der Knopf wurde dann aus dem Bakelite herausgebrochen und die Kanten wurden von Hand entgratet. Eine Blockprobe wurde auf beiden Seiten parallel geschliffen und von Hand poliert bis zur Erzielung eines Oberflächenzustandes von 3/OEmery Grit entsprechend einem Oberflächenzustand von 600 Grit. Sowohl die Knopfprobe als auch die Blockprobe wurden durch Benetzen mit Aceton entfettet und die Härtemeßkugel wurde unmittelbar vor dem Test mit einem Schmiermittel versehen. Der Knopf wurde bei einer vorher festgelegten Belastung langsam von Hand eine Umdrehung gedreht und das Festfressen wurde bei 10-facher-Vergrößerung untersucht. Wenn kein Festfressen (galling) beobachtet wurde (d.h. wenn die Anreicherung von Metall, in der Regel am Ende einer Rille, fehlte),wurde ein neues Paar aus Knopf- und Blockteil bei einer zunehmend höheren Belastung getestet, bis das erste Festfressen zu beobachten war. Durch Testen eines weiteren Paares oder einer weiteren Kombination bei einer höheren Belastung wurde dieses Ergebnis bestätigt. Da geringe Belastungen zu keinem vollständigen Flächenkontakt wegen der abgerundeten Knopfkanten führten, wurde die tatsächliche Kontaktfläche bei 10-facher Vergrößerung gemessen, um sie in die Festfreß-Belastung umzuwandeln.

In der folgenden Tabelle III ist die Knopfprobe die erste Legierung,

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2 7 5 5 b 3

die in iedem Paar genannt ist, und bei der zweiten Legierung handelt es sich um die Blockprobe. Es sei darauf hingewiesen, daß mehrere Paare aus dem Beispiel 1 und bekannten Legierungen die Grenzen der Testvorrichtung erreichten, ohne daß ein Festfressen auftrat, so daß die wirkliche Festfreß-Belastung dieser Proben nicht gemessen werden konnte.

Aus den Daten der Tabelle III geht hervor, daß der erfindungsgemäße Stahl eine ausgezeichnete Beständigkeit gegen Festfressen aufwies, wenn er gegen sich selbst gedreht wurde, und daß er ausnahmslos eine wesentlich höhere Beständigkeit gegen Festfressen aufwies als der Stahl vom AISI-Typ 304, wenn er gegen diesen bekannten Stahl gedreht wurde. Es ist wichtig darauf hinzuweisen, daß der Stahl vom AISI-Typ 440 C derzeit als derjenige mit der besten Beständigkeit gegen Festfressen und Verschleiß angesehen wird, der eine

3 2 Festfreß-Belastung von 0,77 χ 10 kg/cm (11 ksi) aufwies, wenn er gegen sich selbst gedreht wurde, und damit wesentlich schlechter war in bezug auf die Beständigkeit gegen Festfressen als der erfindungsgemäße Stahl, wenn er gegen sich selbst gedreht wurde.

Die Härtewerte für die verschiedenen Legierungen, die den Tests zur Bestimmung der Beständigkeit gegen Festfressen unterworfen wurden, wurden nicht ermittelt, sondern es wurde empirisch beobachtet, daß die Anfangshärte des Stahls des Beispiels 1 wesentlich geringer war als diejenige des Stahls vom Typ 440 C. Trotz der hohen Härte des Stahls vom Typ 440 C war seine Beständigkeit gegen Festfressen beim Drehen gegen sich selbst und gegen einen Stahl vom AISI-Typ 304 wesentlich geringer als bei dem erfindungsgemäßen Stahl.

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Tabelle III

Beständigkeit gegen Festfressen
Tests ohne Schmiermittel

Paar

Beispiel 1 ·/. Beispiel 1 AISI 304 Ά AISI 304 AISI 316.{. AISI 316 AISI 410.|. AISI 410 AISI 440C/. AISI 440C Beispiel 1 ·/ AISI AISI 304/. AISI 316 Beispiel 1 ·/■ AISI AISI 304./. AISI 410 Beispiel 1 ./.AISI AISI 304 -J. AISI 303 Beispiel 1 ./. AISI 304N AISI 304./. AISI 304N Beispiel 1 ./. AISI AISI 304.I AISI 201 Beispiel 1 ./, AISI 440C AISI 304 ./. AISI 440C

Festfreß-Belastung in

kg/cm (ksi)

> 2,81 χ 10³ (40+) 0,21 χ 10³ (3) 0,28 χ 10³ (4) 0,21 χ 10³ (3) 0,77 χ 10³ (11) 0,84 χ 10³ (12) 0,14 χ 10³ (2) 1,41 χ 10³ (20) 0,14 χ 10³ (2) 1,27 χ 10³ (18) 0,14 χ 10³ (2)

2,65 X 10³ (37,7+)

0,14 χ 10³ (2)

> 2,75 χ 10³ (39,2+) 0,14 χ 10³ (2)

>3,90 χ 10³ (55,6+) O,21xiO³ (3)

ieses Paar erreichte die in der Praxis anwendbare Belastungsgrenze der Testvorrichtung ohne Festfressen.

Es wurden weitere Tests zur Bestimmung der Beständigkeit gegen Festfressen mit verschiedenen experimentellen Legierungen durchgeführt, die in ihrer Zusammensetzung dem erfindungsgemäßen Stahl

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öhnelten, jedoch in einem oder mehreren der wesentlichen Elemente davon abwichen. Die Zusammensetzungen dieser Legierungen und die Festfreß-Beständigkeit jedes gegen sich selbst gedrehten Stahls bei Anwendung des vorstehend beschriebenen Testverfahrens sind in der folgenden Tabelle IV angegeben.

Ein Vergleich zwischen der Probe 2 und der Probe 3 (mit 3,3 % bzw. 4,2 % Silicium) zeigt, daß zur Erzielung einer ausgezeichneten Festfreß-Beständigkeit ein Siliciumgehalt von mindestens etwa 3,5 % erforderlich war.

Ein Vergleich der Proben 4 und 5 mit der Probe 3 zeigte, daß dann, wenn der Chrom- und Nickelgehalt jeweils 19 % Überstieg, die Festfreß-Beständigkeit unabhängig von dem Siliciumgehalt drastisch abnahm.

Die Probe 6 liegt innerhalb des breiten Bereiches des erfindungsgemäßen Stahls mit Ausnahme des Stickstoffgeholtes. Daraus geht hervor, daß der Stickstoffgehalt von 0,05 % die Festfreß-Beständigkeit nachteilig beeinflußte.

Daher müssen die Silicium-, Chrom-, Nickel- und Stickstoffgehaltsbereiche des erfindungsgemäßen Stahls vom Standpunkt der Festfreß-Beständigkeit aus betrachtet als kritisch angesehen werden. Die Gegenwart von Wolfram in den Proben 4 und 5 schien ebenfalls zu der schlechten Festfreß-Beständigkeit beizutragen, obgleich Wolfram im wesentlichen neutral ist gegenüber der austenitischen Stabilität, wenn die Legierung einer Kaltverfestigung unterliegt.

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Tabelle IV

	C	Zusammensetzung in	Si	Cr	Gew.-JC	N	W	Festfreßbelastung 2 in kg/cm (ksi) gegen sich selbst	(27)
Probe	0,078	Mn	3,3	16,2	Ni	0,03	0	1,90 χ ΙΟ³	(42+)
2	0,070	8,0	4,2	16,0	5,0	0,04	0	>2,95 χ IO³	(3)
3*	0,04	7,8	3,37	20,0	6,0	0,04	3,5	0,21 χ ΙΟ³	(3)
4	0,04	0,5	4,2	20,0	20,0	0,04	3,5	0,21 χ ΙΟ³	(25)
5	0,031	0,5	5,54	15,11	20,0	0,05	0	1,76 χ ΙΟ³
6	0,73	15,46

Diese Probe erreichte die Grenze der Testvorrichtung ohne Festfressen

* Stahl mit der bevorzugten Zusammensetzung gemäß der US-Patent« schrift 3 912 503

In den obigen Proben 2 bis 6 bestand der Rest aus Eisen und zufälligen Verunreinigungen.

Aus den obigen Daten geht daher hervor, daß die vorliegende Erfindung einen austenitischen rostfreien Stahl mit einer ausgezeichneten Beständigkeit gegen Festfressen, mit einer ausgezeichneten Spannungskorrosionsbeständigkeit in chloridhaltiger Umgebung und mit einer guten Hochtemperaturoxydationsbeständigkeit liefert.

In bezug auf die interkristalline Korrosionsbeständigkeit (Korngrenzenbeständigkeit), insbesondere bei erhöhter Temperatur, wurde gefunden, daß die Beschränkung des Stickstoffgehaltes auf weniger

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als 0,04 % kritisch ist. Obgleich in der oben genannten US-Patentschrift 3 615 368 behauptet wird, daß durch eine absichtliche Zugabe von Stickstoff innerhalb des Bereiches von 0,04 bis 0,3 %, vorzugsweise von 0,08 bis 0,2 %, die "Bildung von intermetallischen Abscheidungen an den Korngrenzen in Stöhlen dieses Typs bei einer Temperatur von etwa 850 C" verzögert und die "erhöhte Korrosion benachbart zu der Schweißnaht" vermindert oder vermieden wird, haben entsprechende Tests gezeigt, daß durch die Stickstoffzugabe, die das neue Merkmal dieser Patentschrift ist, tatsächlich der Grad der interkristallinen Abscheidungen erhöht wird,selbst bei einer nur 5-minütigen Wiedererhitzung auf etwa 850 C. Diese erhöhten Korngrenzenabscheidungen fuhren zu einer niedrigen Duktilität, zu einer niedrigeren Kerbschlagzähigkeit, zu einer Rißbildung während des Schweißens und während des Glühens von vorher kaltverfestigten Produkten sowie zu einer Abnahme der Festfreß-Beständigkeit, wie aus der Probe 5 in der obigen Tabelle IV hervorgeht. Von noch größerer Bedeutung ist, daß durch Erhöhung des Ausmaßes der Korngrenzenabscheidungen, die eine Folge der Zugabe von 0,04 % Stickstoff oder mehr sind, die Beständigkeit gegen interkristalline Korrosion (Korngrenzenkorrosion) nach der Einwirkung einer erhöhten Temperatur (insbesondere etwa 850 C) verringert wird.

Es wurden zwei Chargen hergestellt und einem Vergleichstest unterworfen. Die Zusammensetzungen dieser Chargen sind in der folgenden Tabelle V angegeben und die Wärmebehandlungs- und Korrosionstestergebnisse sind in der weiter unten folgenden Tabelle VI angegeben.

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Tabelle V
Zusammensetzung in Gew. -%

Probe C Mn Si Cr Ni _N

7 0,032 0,70 3,7 18,9 15,55 0,033

8 0,033 0,78 3,9 18,5 15,29 0,15

In den Proben 7 und 8 betrug der Phosphorgehalt 0,008 %, der Schwefelgehalt betrug nicht mehr als 0,025 % und der Rest bestand aus Eisen.

ο Das Stabausgangsmaterial aus den Proben 7 und 8 wurde bei 1100 C geglüht und anschließend (nach 30 Minuten) mit Wasser abgeschreckt und die einzelnen geglühten bzw. getemperten Proben, die rund waren mit einem Durchmesser von 1,59 cm (5/8 inch) und 1,59 cm (5/8 inch) lang waren, wurden für die in der folgenden Tabelle VI angegebenen Zeiträume erneut auf 850 C erwärmt. Diese Proben wurden dann dem Huey-Test-ASTM A-262,Ausführung C, und dem Salpetersäure/Fluorwosserstoffsäure-Test-ASTM A-262-68, Ausfuhrung D, unterworfen. Die in der folgenden Tabelle VI angegebenen Werte stellen Durchschnittswerte von jeweils zwei Tests dar. Die Huey-Werte wurden in 2,54 cm (inches) pro Monat gemessen

und die HNO_n-HF-Werte wurden gemessen durch den Gewichtsverlust 3

in Gew.-Ji.

Aus diesen Werten geht hervor, daß die Huey-Werte und die HNO.-

HF-Werte der Probe 7 (mit 0,033 % Stickstoff), einem erfindungsgemäßen Stahl, auch nach 4-stUndigem Wiedererwärmen gut waren, während diejenigen der Probe 8, die sich im wesentlichen

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nur in bezug auf den Stickstoffgehalt von 0,15 % davon unterschied, unannehmbar hoch waren. Die metallographische Untersuchung von geätzten, wärmebehaηdelten Proben (bei 500-fächer Vergrößerung) bestätigte, daß die Probe 7 dünne, diskontinuierliche, interkristalline Niederschläge aufwies, während die Probe 8
dicke, kontinuierliche Korngrenzenniederschläge aufwies. Dies ist zurückzuführen auf die ausgeprägten Unterschiede in bezug auf die interkristalline Korrosionsbeständigkeit (Korngrenzenkorrosionsbeständigkeit) und zeigt auch, daß der erfindungsgemäße Stahl ausgezeichnete Verschweißungseigenschaften aufweist.

Tabelle VI Interkristalline Korrosionsbeständigkeit Wärmebehandlung Probe 7 geglüht (getempert) bei 1100°C -

1/2 Std. - mit Wasser abgeschreckt

" geglüht (getempert) und wiedererwärmt auf 850°C - 1 Min. - mit Wasser abgeschreckt

" geglüht (getempert) und wiedererwärmt auf 850°C - 5 Min. - mit Wasser abgeschreckt

" geglüht (getempert) und wiedererwärmt auf 850°C - 30 Min. - mit Wasser abgeschreckt

" geglüht (getempert) und wiedererwärmt auf 850°C - 2 Std. - mit Wasser abgeschreckt

Huey-Test WO^-HF-Test

f™ J-²⁶² ASTM A-262 Ausfuhrung

C*

Ausfuhrung P»»(Gew.-?Q

0,0022 0,630

0,0041 0,563

0,0040 0,372

0,0045 0,476

0,0047 0,368

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Fortsetzung von Tobelle VI

Probe 7 geglüht (getempert) und wiedererwbrmt auf 850°C - 4 Std. - mit Wasser abgeschreckt 0,0047 0,396

Probe 8 geglüht (getempert) bei 1100 C -

1/2 Std. - mit Wasser abgeschreckt 0,0026 0,693

Probe 8 geglüht (getempert) und wiedererwärmt auf 85O°C - 1 Min. - mit Wasser abgeschreckt 0,0130 4,62

" geglüht (getempert) und wiedererwärmt auf 850 C » 5 Min. - mit Wasser ab

geschreckt

geglüht (g< auf 850°C geschreckt

geglüht (gt auf 850°C geschreckt

geglüht (g< auf 850 C geschreckt

geglüht (getempert) und wiedererwärmt auf 850°C - 30 Min. - mit Wasser ab-

gegluht (getempert) und wiedererwärmt auf 850°C - 2 Std. - mit Wasser abgeglüht (getempert) und wiedererwärmt auf 850°C - 4 Std. - mit Wasser ab-

0,0115	3,89
0,0143	3,08
0,0118	1,88
0,0148	2,25

* Durchschnitt von zwei 48 Stunden-Perioden ** eine 2 Stunden-Periode

In dem geglühten (getemperten) Zustand sind geschmiedete Produkte aus dem erfindungsgemäßen Stahl ausreichend duktil, um eine leichte Verarbeitung zu Ketten, Ventilen, gewebten Metallbändern, Befestigungseinrichtungen verschiedener Typen und anderen Formkörpern für Verwendungszwecke, bei denen ein Metall-Metall-Kontakt unter Belastung entweder bei Umgebungstemperatur oder bei erhöhten Temperaturen auftreten kann, zu erlauben. Der erfindungsgemäße Stahl kann leicht geschweißt oder hartgelötet werden und er kann

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geschnitten, (aus)gebohrt, eingeschnitten, mit einem Gewinde versehen und auf andere Weise bearbeitet werden zur Herstellung von gebrauchsfertigen Formkörpern.

Der erfindungsgemäße Stahl kann auf jede konventionelle Weise geschmolzen werden, beispielsweise in einem Induktionsofen, und er kann zu Blöcken oder kontinuierlich vergossen, in einem Standard-Walzwerk zu einem Streifen, Blech, Stab oder einer Stange warm ausgewalzt, geglüht (getempert) und gewUnschtenfalls kalt ausgewalzt werden. Durch Glühen bzw. Tempern des warm ausgewalzten und/oder kalt ausgewalzten Materials bei etwa 980 bis etwa 1095°C für einen Zeitraum von 1/2 Stunde wird eine ausreichende Duktilität wieder hergestellt, um die Weiterverarbeitung zu ermöglichen.

Alternativ kann der geschmolzene Stahl zu gebrauchsfertigen Formkörpern vergossen werden, wobei die einzige Beschränkung die ist, daß diese Formkörper eine solche Größe oder Masse haben, welche das Glühen bzw. Tempern derselben in einer konventionellen Vorrichtung erlaubt.

Der Stahl kann auch zu Teilchen zerkleinert werden, die sich für die pulvermetallurgische Verarbeitung zu verdichteten, gepreßten und/oder gesinterten Produkten nach Üblichen Verfahren, wie z.B. durch Zerstäuben einer Schmelze, eignen.

Der Stahl mit der erfindungsgemäßen breiten Zusammensetzung kann zum Schweißen, zum Beschichten von Metalloberflächen und für ähnliche Zwecke verwendet werden. Fur diese Verwendungszwecke kann der Stahl zu einem Draht oder zu einem Blech oder zu einem mit einem PuJver gefüllten rohrförmigen Formkörper verarbeitet werden. Im Falle

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von mit einem Puker gefüllten rohrförmigen Formkörpern kann ein Teil der Legierungselemente in dem rohrförmigen Überzug anstatt in dem gepulverten Metall enthalten sein und die Zusammensetzungen und die Mengenanteile werden so ausgewählt, daß beim Schmelzen ebenso wie beim Schweißen oder beim Beschichten eine Zusammensetzung erhalten wird, die innerhalb der breiten Grenzen der Erfindung liegt und die nach dem Erstarren im wesentlichen vollständig austenitisch ist. Als Schweißfüllstoffmaterial kann der Stahl zum Verbinden von rostfreien Stählen verschiedener oder ähnlicher Zusammensetzungen verwendet werden.

Platten, Blech-, Streifen-, Stab-, Stangen-, Rohr-, Rohrleitungsund ähnliche geschmiedete Produkte, Metallpulver und mit einem Pulver gefüllte rohrförmige Formkörper sowie geschmiedete oder gegossene gebrauchsfertige Formkörper, welche die bevorzugte Zusammensetzung der Erfindung haben, weisen im geglühten Zustand eine Festfreß-Beständigkeit bis zu einer Belastung von mindestens

3 2

2,81 χ 10 kg/cm (40 ksi) auf, wenn sie in dem vorstehend beschriebenen Test gegen sich selbst gedreht werden, sie haben eine Spannungskorrosionsbeständigkeit von mehr als etwa 90 Stunden bis zum Versagen (Bruch) bei einer Belastung von 3,52 χ 10 bis

3 2

4,22 χ 10 kg/cm (50 bis 60 ksi) in einer siedenden MgCl^-Lösung

(Konzentration 42 %), bestimmt nach dem vorstehend beschriebenen Testverfahren, und sie weisen einen Gewichtsverlust von

nicht mehr als etwa 20 mg/cm auf bei dem vorstehend beschriebenen cyclischen Oxydationsbeständigkeits-Testverfahren. Darüber hinaus weist der Stahl mit der breiten und mit der bevorzugten Zusammensetzung der Erfindung im geglühten Zustand einen Verlust von nicht mehr als 0,127 mm (0,005 inches) pro Monat nach dem

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Wiedererhitzen auf 850 C für Zeiträume von bis zu 4 Stunden bei Anwendung des Huey-Tests auf. Unabhängig von jedem der anerkannten Standards, die bereits vorliegen, können mit keiner der bekannten Legierungen bisher alle oben genannten Testergebnisse erzielt werden.

Die Erfindung wurde zwar vorstehend unter Bezugnahme auf spezifische, bevorzugte Ausfuhrungsformen näher erläutert, es ist jedoch für den Fachmann selbstverständlich, daß sie darauf keineswegs beschränkt ist, sondern daß diese in vielfacher Hinsicht abgeändert und modifiziert werden können, ohne daß dadurch der Rahmen der vorliegenden Erfindung verlassen wird.

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Claims

Patentanwälte Dtp)-Ing Dipl-Chem. Dtp)-liHI E.Prinz - Dr. G. Hauser - G. Leiser Frnsbergersliasse 19 8 München 60 ARMCO STEEL CORPORATION 13. Dezember 1977 703 Curtis Street Middletown. Qhio/V.St.A. Unser Zeichen: A 1795 Patentansprüche

1. Austenitischer rostfreier Stahl mit einer ausgezeichneten Beständigkeit gegen Festfressen in geschmiedeter oder gegossener und geglühter Form, einer ausgezeichneten Spannungskorrosionsbeständigkeit in einer chloridhaltigen Umgebung und einer guten Beständigkeit gegen interkristalline Korrosion (Korngrenzenkorrosion), dadurch gekennzeichnet , daß er im wesentlichen besteht aus 14 bis 16 Gew.-X Chrom, 14 bis 17 Gew.-* Nickel, 0,5 bis 3,0 Gew.-% Mangan, 4,0 bis 5,5 Gew.-Jt Silicium, 0,03 bis 0,10 Gew.-JC Kohlenstoff, höchtens etwa 0,03 Gew.-jC Stickstoff, höchtens etwa 0,05 Gew.-JC Phosphor, etwa 0,05 Gew.-JC Schwefel und zum Rest aus Eisen und zufälligen Verunreinigungen.

2. Stahl nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er im wesentlichen besteht aus etwa 15,27 Gew.-jC Chrom, etwa 15,69 Gew.-JC

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Nickel, etwa 0,80 Gew.-# Mangan, etwa 4,76 Gew.% Silicium, etwa 0,063 Gew.-# Kohlenstoff, etwa 0,03 Gew.-% Stickstoff, Spuren Phosphor und Schwefel und zum Rest aus Eisen und zufälligen Verunreinigungen.

3. Verwendung des Stahls nach Anspruch 1 oder 2 zur Herstellung einer geschmiedeten und geglühten Platte eines geschmiedeten und geglühten Bleches, Streifens, Stranges, Stabes oder dergleichen.

4. Verwendung des Stahls nach Anspruch 1 oder 2 zur Herstellung gebrauchsfertiger Formkörper.

5. Verwendung des Stahls nach Anspruch 1 oder 2 zur Herstellung gebrauchsfertiger gegossener und geglühter Formkörper.

6. Verwendung des Stahls nach Anspruch 1 oder 2 zur Herstellung gebrauchsfertiger geschweißter und geglühter Formkörper.

7. Verwendung des Stahls nach Anspruch 1 oder 2 zur Herstellung von Teilchen, die sich für die Herstellung von gepreßten, verdichteten und/oder gesinterten Produkten eignen.

8. Stahl nach einem der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet durch eine Beständigkeit gegen Festfressen von mindestens 2,81 χ 10^ kg/cm (40 ksi) Belastung beim Drehen im Kontakt mit sich selbst, eine Spannungskorrosionsbeständigkeit von

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mehr als 90 Stunden bis zum Bruch bei 3,52 χ 10^ bis 4,22 x 10 ^J kg/cm (50 bis 60 ksi) Belastung in siedendem Magnesiumchlorid (Konzentration 42 %) und eine Huey-Rate von nicht mehr als 0,127 mm (0,005 inches) pro Monat^nach dem Wiedererhitzen auf 850°C für einen Zeltraum von bis zu A Stunden.

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