DE69412797T2 - Hochfester austenitischer rostfreier Stahl mit hoher Beständigkeit gegen Festfressverschleiss - Google Patents

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
• Diese Erfindung betrifft nichtmagnetische, austenitische, rostfreie Stähle, die in ihrer Zusammensetzung ausgeglichen sind, um eine hohe Streckgrenze im heißverformten, geschmiedeten oder kaltverformten Zustand, eine verbesserte Beständigkeit gegen Festfreßverschleiß, eine gute Beständigkeit gegen Korngrenzen-Spannungskorrosionsrisse und eine gute allgemeine Korrosionsbeständigkeit zu ergeben. Die Stähle eignen sich besonders zur Herstellung von daraus gefertigten Bohrlochstabilisatoren und Bohr-Schwerstangen.
• Unter Berücksichtigung der erheblichen Tiefen, bis zu denen die Durchschnittsölfelder gebohrt werden, änderten sich über die Jahre dramatisch die Anforderungen an die rohrförmigen Legierungen. Die Materialien müssen stärkere Belastungen aushalten und höhere Festigkeitsniveaus haben. Das tiefere Bohren erforderte die Verwendung einer empfindlichen Meßeinrichtung um zu sichern, daß die gewünschte Bohrrichtung beibehalten wird. Dies erfordert, daß die Legierung völlig unmagnetisch ist, um irgendeine Störung mit den Instrumenten zu vermeiden. In diesen größeren Tiefen trafen die Stähle auf sehr aggressive Chlorid- und Sulfidumgebungen, die Legierungsveränderungen erforderten, um die Beständigkeit gegen Spannungskorrosionsrisse zu verbessern. Die Schwerstangen haben Gewindeverbindungen und müssen auch eine vernünftig gute Zerspanbarkeit besitzen. Schwerstangenlegierungen wurden ständig für verschiedene Eigenschaften verbessert, wobei versucht wurde, die vorherige Kombination von Eigenschaften aufrechtzuerhalten, da der Verlust einer Eigenschaft die Schwerstange zur Verwendung in der Industrie unannehmbar machen würde.
• Während des Bohrens muß die gesamte Länge des Bohrrohres bis hinab zur Bohrerspitze regelmäßig zurückgezogen werden, um die verschlissenen Teile durch neue Bohrerspitzen zu ersetzen. Alle Rohr- und Schwerstangenverbindungen müssen über die gesamte Bohrtiefe viele Male verschraubt und gelöst werden. Die Verbindungen sind strengen Bedingungen ausgesetzt, die zum Festfressen und Verschleiß beitragen. Die Aufbautorsionskräfte an den Bohrstellen sind in den meisten Fällen übermäßig und verursachen einen vorzeitigen Festfreßschaden an den Verbindungen. Wenn diese Schwerstangen nach einem Einsatz oder zwei im Loch (kurze Verwendung) zurückgezogen werden, müssen sie ausgiebig repariert oder die beschädigten Verbindungen entfernt und neue auf den verkürzten Stangen spanabhebend erzeugt werden. Viele Benutzer verwenden kurze Stücke von festfreßbeständigem Beryllium-Kupfer, um den Verbindungsschaden zu minimieren. Jedoch ist diese Alternative sehr teuer. Um zu sichern, daß die verhältnismäßig aufwendigen Gewindeschwerstangen vor einem Ersatz viele Male verwendet werden können, und um jede zum Herstellen und Trennen der Verbindungen erforderliche Ausfallzeit zu minimieren, muß das Material geeignet sein, gegen ein Festfressen und einen Verschleiß beständig zu sein.
• Das Festfressen kann als der Zustand definiert werden, wo die zwischen den reibenden Oberflächen entwickelte Reibung zu örtlichem Verschweißen an den heißen Punkten auf den Oberflächen führt. Da ein stärkeres örtliches Verschweißen während der Herstellung und Trennung der Verbindungen auftritt, führt der Metall/Metall-Kontakt zur Zerstörung der Gewinde, die dann neu geschnitten werden müssen.
• Die für Schwerstangen verwendeten Materialien wurden nicht merklich für den Zweck der Verbesserung der Beständigkeit gegen Verschleiß und Festfressen verändert. Dies kann ziemlich überraschend erscheinen, wenn man verweilt um zu betrachten, daß es einen großen Umfang von Legierungsentwicklung bei austenitischen rostfreien Stählen gab, um diese Eigenschaften zu verbessern. Die Haupterklärung für den Mangel an Entwicklungsarbeit auf diesem Gebiet ist der Einfluß der Legierungsveränderungen auf die anderen für diese Produkte erforderlichen Eigenschaften.
• Die Festfreßverschleißbeständigkeit austenitischer rostfreier Stähle wurde zu vielen Theorien in Beziehung gebracht. Patente, wie z.B. US-Patent 3 912 503, veränderten das Oberflächenoxid und steigerten den Verformungsverfestigungsgrad mit einem typischen Stahl, der eine Zusammensetzung von 16% Cr, 8% Ni, 8% Mn, 4% Si, 0,08% C, 0,15% N und Rest im wesentlichen Eisen aufweist. Diese Legierung mit guter Festfreßverschleißbeständigkeit wurde auch zum Vorsehen einer guten Korrosionsbeständigkeit als Ersatz für den rostfreien Stahltyp 304 angegeben. Ni auf diesen Niveaus kann die Spannungskorrosionsrißbeständigkeit beeinträchtigen.
• US 3 663 215 verwendet harte Silizide von Mo, Ti, V oder W, die in der Matrix fein dispergiert sind, um die Verschleiß- und Festfreßeigenschaften zu verbessern. Diese Stähle haben 5-12% Si, 10-22% Cr, von etwa 5% bis zu etwa 10% des Silizidbildners, 14-25% Ni, bis zu 0,15% C, weniger als 0,05% N und Rest Eisen. Jedoch haben diese Stähle keine geeignete Festigkeit für Schwerstangen. Sie verwenden auch hohe Niveaus teuerer Elemente wie Ni, Mo und W.
• US-Patent 4 146 412 hat eine ausgezeichnete Festfreßverschleißbeständigkeit und hat eine breite chemische Zusammensetzung von 13-19% Cr, 13-19% Ni, bis zu 4% Mn, 3,5- 7% Si, bis zu 0,15% C, weniger als 0,04% N und Rest im wesentlichen Eisen. Diese Stähle haben auch eine gute Beständigkeit gegenüber Spannungskorrosionsrissen und Chloridumgebungen, doch haben sie keine geeignete Festigkeit für Schwerstangen. Vanadin ist wegen seiner starken Ferritbildungseigenschaften und der zusätzlichen Kosten zum Ausgleich der Legierung mit mehr Nickel auf Restmengen beschränkt. Man nahm an, daß Silizium und Mangan die Stapelfehlerenergie an den Ebenen einer Atomfehlordnung innerhalb der Matrix des Stahls senken. Unter Belastungsbedingungen förderte die niedrigere Stapelfehlerenergie die Entwicklung zahlreicher Stapelfehler, was viel höhere Belastungsverfestigungsgrade im Material erzeugte. Man nahm an, daß Silizium schnell zu Belastungspunkten oder -ebenen diffundierte und dadurch eine ausgezeichnete Festfreßverschleißbeständigkeit förderte.
• Ein Standardtyp, von dem eine verbesserte Festfreßbeständigkeit angenommen wird, ist der als A1S1-Typ 440C bekannte direkte Chromtyp, der etwa 16-18% Cr, maximal 1% Mn, maximal 1% Si, maximal 0,75% Mo, etwa 0,95-1,20% C und Rest Eisen enthält. Dieser Stahl ist wärmehärtbar, hat jedoch eine schlechte Korrosionsbeständigkeit, ist magnetisch und hat eine schlechte Formbarkeit.
• Von den bisher durchgeführten Arbeiten wird klar, daß der Ausgleich zwischen den Niveaus von Chrom, Mangan, Nickel, Kohlenstoff, Stickstoff, Silizium und anderen Elementen erheblich variierte.
• Die Festfreßverschleißbeständigkeit in austenitischen rostfreien Stählen wurde häufig durch den Zusatz von Silizium in Mengen bis zu 5% oder mehr verbessert. Jedoch verdeutlicht eine nahe Betrachtung der Legierungsdiskussion für Schwerstangenverwendungen, daß Silizium ein sehr starker Ferritbildner ist und dieses Element typisch bei Niveaus unter 1% gehalten wurde. Der gewünschte Zusammensetzungsausgleich zum Aufrechterhalten eines nichtmagnetischen Zustands (einer magnetischen Permeabilität unter 1,02 und vorzugsweise unter 1,004) erfordert, daß irgendwelche Zuwächse an Silizium durch den Zusatz von Austenitstabilisierungselementen (Kohlenstoff, Mangan, Stickstoff oder Nickel) und/oder die Verringerung des Chroms ausgeglichen werden. Dies ist keine leichte Angelegenheit zu lösen, da der Kohlenstoff zu einem sehr niedrigen Niveau gesteuert wird, um eine Korngrenzenkorrosion zu vermeiden. Mangan ist ein schwacher Austenitbildner, erhöht jedoch die Löslichkeitsgrenze der Legierung für Stickstoff. Stickstoff ist schon auf dem höchsten Niveau, das in Lösung gehalten werden kann. Nickel ist sehr teuer und wird auf dem niedrigstmöglichen Niveau gehalten, das eine niedrige Stapelfehlerenergie bewahrt und eine gute Beständigkeit gegen Spannungskorrosionsrisse ergibt. Eine Verringerung des Chromgehalts senkt die Korrosionsbeständigkeit. Alle diese Elemente werden ausgeglichen, um die erforderlichen Niveaus der Festigkeit, der magnetischen Permeabilität, der Korrosionsbeständigkeit und der Korngrenzenkorrosionsbeständigkeit zu liefern. Bei all diesen Anforderungen unternahm die Industrie nicht viel zur Änderung des chemischen Ausgleichs, um die das Festfressen und den Verschleiß in den Gewindeverbindungen betreffenden Probleme zu verbessern.
• Die Anmelder kennen nur zwei Patente, die auf das Problem des Festfressens und des Verschleißes in Bohr-Schwerstangenlegierungen eingehen. Das eine ist das US-Patent 4 337 088, das einfach lehrte, daß jeder austenitische rostfreie Stahl mit guter Festfreßbeständigkeit (US-Patent 3 912 503) eine gute Schwerstangenlegierung darstellen würde, und es nahm keine Änderungen bei der Zusammensetzung einer vorhandenen Legierung vor. Dieser Stahl ergibt nicht das gewünschte, für diese Verwendungen erforderliche Fe stigkeitsniveau. Der andere austenitische rostfreie Stahl, der mit guten Festfreßbeständigkeitseigenschaften für die Ölbohrverwendungen entwickelt wurde, wird im US-Patent 4 840 768 offenbart. Dieses Patent betrifft eine teuere Hochnickellegierung (27-32%) mit hohem Chromgehalt (24- 28%), niedrigem Stickstoffgehalt (maximal 0,015%) und niedrigem Mangangehalt (maximal 2%). Dem Stahl werden 1,5- 2,75% Silizium für eine verbesserte Beständigkeit gegenüber Spannungskorrosionsrissen zugesetzt, jedoch wird keine Beziehung zwischen dem Siliziumgehalt und der Festfreßverschleißbeständigkeit angegeben, und es gibt keine Erläuterung, welche Merkmale des Zusammensetzungsausgleichs die verbesserte Festfreßverschleißbeständigkeit ergeben. Es fehlt eine Lehre, die eine Niedrignickel-, Hochmangan- und Hochstickstofflegierung mit für diese Verwendungen typischen Chromgehalten betrifft, und es fehlt eine Anregung, wie diese Elemente ausgeglichen werden sollten.
• Somit besteht ein Bedarf im Ölbohrgeschäft an einem austenitischen rostfreien Stahl, der hohe Festigkeit, eine niedrige magnetische Permeabilität, eine gute Korrosionsbeständigkeit, eine gute Beständigkeit gegen Korngrenzenkorrosion und eine verbesserte Beständigkeit gegen Festfressen und Verschleiß besitzt. Die Stähle der Erfindung sind ebenfalls für andere Verwendungen gut geeignet.
KURZER ÜBERBLICK ÜBER DIE ERFINDUNG
• Die vorliegende Erfindung fand den Zusammensetzungsausgleich innerhalb kritischer Bereiche der wesentlichen Elemente Chrom, Mangan, Nickel, Kohlenstoff, Stickstoff, Vanadin und Silizium in einer eisenhaltigen Legierung, der eine besonders für Bohr-Schwerstangen geeignete Stahllegierung entwickelt. Der nichtmagnetische austenitische Stahl im heißverformten oder geschmiedeten Zustand hat eine 0,2%- Streckgrenze von wenigstens 690 N/mm² (100 ksi) und typisch über 760 N/mm² (110 ksi), eine Korngrenzenkorrosionsbeständigkeit für wenigstens 24 h beim ASTM A262E-Test, eine magnetische Permeabilität von nicht über 1,004 bei 39789 A/m (500 Oe) und eine Beständigkeit gegen Festfreßverschleiß bis zu einem Belastungsniveau von wenigstens 138 N/mm² (20 ksi) und vorzugsweise von wenigstens 170 N/mm² (25 ksi), wenn mit sich im Eingriff. Die Stähle kennzeichnen sich vorzugsweise weiter durch eine Flächenreduktion von wenigstens 40%, eine Dehnung in 5 cm (2 Inch) von wenigstens 25%, eine Mindesthärte von 290 HBN und eine Mindestzugfestigkeit von wenigstens 895 N/mm² (130 ksi). Man fand, daß die Stähle der Erfindung eine Festfreßbeständigkeit bis zu einem Belastungsniveau von wenigstens 138 N/mm² (20 ksi) ergeben, wenn sie im Eingriff mit anderen Legierungen geprüft werden.
• Die Stähle der Erfindung bestehen in Gew.-% aus mehr als 0,05% bis 0,10% Kohlenstoff, mehr als 16 bis 22% Mangan, 12,5 bis 17% Chrom, 0,2 bis 0,4% Stickstoff, 1,5 bis 5% Nickel, 0,2 bis 0,7% Vanadin, maximal 1% Kupfer, maximal 1% Molybdän, 2% bis 4% Silizium, maximal 0,05% Phosphor, maximal 0,03% Schwefel und Rest Eisen mit geringen Mengen unvermeidlicher Verunreinigungen.
• Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Festfreßbeständigkeit eines austenitischen rostfreien Stahls unter Beibehaltung der Festigkeit, Korrosionsbeständigkeit, Korngrenzenkorrösionsbeständigkeit und magnetischen Permeabilität zu steigern, die für Gegenstände, wie z.B. beim Öl- bohren verwendete Schwerstangen, benötigt werden.
• Es ist ein Merkmal der vorliegenden Erfindung, die Festfreßbeständigkeit eines austenitischen rostfreien Stahls durch Erhöhung des Siliziumgehalts zu verbessern und doch einen Zusammensetzungsausgleich zu erzielen, der die anderen für Schwerstangen benötigten Eigenschaften beibehält.
• Es ist ein Vorteil der vorliegenden Erfindung, daß, wenn die Gewindeverbindungen der aus dem Stahl der vorliegenden Erfindung hergestellten Schwerstangen während des Betriebs hergestellt und getrennt werden, der an den Gewinden der Schwerstangen durch Festfressen verursachte Schaden erheblich verringert wird.
• Es ist ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung, daß der Zusammensetzungsausgleich für den Stahl der vorliegenden Erfindung ohne die Notwendigkeit großer Nickelmengen, was die Kosten erheblich steigern würde, erzielt wird.
• Noch ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung ist, daß, wenn der Zusammensetzungsausgleich des Stahls der vorliegenden Erfindung vorgesehen wird, das Material mit der gewünschten Kombination von Eigenschaften erzeugt und zu Bohr-Schwerstangen verarbeitet werden kann.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
• Die meisten austenitischen rostfreien Stähle, die für eine verbesserte Festfreßbeständigkeit entwickelt wurden, waren nicht für Hochfestigkeitsverwendungsfälle ausgelegt, die auch die kritische Steuerung der magnetischen Permeabilität der aus dem Stahl hergestellten Gegenstände, wie z.B. bei Schwerstangen, erfordern.
• Die Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung ist ausgeglichen, um ein stabiles austenitisches Gefüge mit einer merklich verbesserten Festfreßbeständigkeit zu ergeben. Das austenitische Gefüge wird während aller Herstellungs- und Verwendungsbedingungen beibehalten. Die Verwendung von Vanadin und eine gesteuerte Kombination von Kohlenstoff und Stickstoff führen zu einer verbesserten Beständigkeit gegenüber Korngrenzenangriff und einer Sensibilisierung, wobei eine ausgezeichnete Festigkeit und ein nichtmagnetisches Gefüge aufrechterhalten werden. Die gewünschte Kombination von Eigenschaften für den Stahl der vorliegenden Erfindung wird mit dem Zusatz von etwa 2% bis etwa 4% Silizium erhalten, was zu einer Festfreßbeständigkeit führte, die typisch wenigstens 50% gegenüber bisherigen Schwerstangeniveaus verbessert ist.
• Blöcke oder Barren mit einer Zusammensetzung gemäß der vorliegenden Erfindung können auf eine Temperatur über 1 095ºC (2 000ºF) erhitzt und durch Schmieden zum gewünschten Außendurchmesser, der typisch im Bereich bis zu etwa 0,3 m (1 Fuß) Durchmesser reicht, und zu Längen von etwa 4,5 m (15 Fuß) bis über 9 m (30 Fuß) warmreduziert werden. Das geschmiedete Material wird dann hohlgebohrt, um den gewünschten Bohrungsdurchmesser zu bilden. Bohr-Schwerstangen können auch in ihren Eigenschaften in Abhängigkeit vom Durchmesser, von der Verarbeitung und von den Stellen, wo die Eigenschaften gemessen werden, variieren. Spannungskorrosionsrisse werden verringert, wenn die sich aus der Verarbeitung ergebende Spannung in den Schwerstangen minimiert wird.
• Der Stahl der Erfindung besteht in Gew.-% aus über 0,05% bis 0,10% Kohlenstoff, über 16% bis 22% Mangan, 12,5% bis 17% Chrom, 0,2% bis 0,4% Stickstoff, 1,5% bis 5% Nickel, 0,2% bis 0,7% Vanadin, maximal 1% Kupfer, maximal 1% Molybdän, 2% bis 4% Silizium, maximal 0,05% Phosphor, maximal 0,03% Schwefel und Rest Eisen mit geringeren Mengen unvermeidlicher Verunreinigungen, die die Ei genschaften nicht ungünstig beeinflussen. Eine noch mehr bevorzugte chemische Zusammensetzung besteht in Gew.-% aus 0,06% bis 0,10% Kohlenstoff, mehr als 18% bis 21% Mangan, 14,5% bis 16,5% Chrom, 0,22% bis 0,4% Stickstoff, 2% bis 4,6% Nickel, 0,2% bis 0,6% Vanadin, bis zu 1% Kupfer, maximal 0,5% Molybdän, 2,5% bis 3,5% Silizium, maximal 0,05% Phosphor, maximal 0,03% Schwefel und Rest Eisen mit geringen Mengen unvermeidlicher Verunreinigungen, die die Eigenschaften nicht ungünstig beeinflussen.
• Kohlenstoff wird wegen seiner Funktion als starker Austenitbildner und seines Beitrags zur Festigkeit benötigt. Um auch eine gute Beständigkeit gegenüber Korngrenzenkorrosion vorzusehen, muß das Kohlenstoffniveau ausgeglichen werden, um übermäßige Mengen von Korngrenzenkarbiden zu vermeiden. Während Kohlenstoff in vielen austenitischen rostfreien Stählen normalerweise unter 0,03% wegen ausgezeichneter Beständigkeit gegenüber Korngrenzenangriff gehalten wird, ergibt das vorliegende Kohlenstoffniveau von über 0,05 bis etwa 0,10% und vorzugsweise 0,06% bis 0,10% eine gute Beständigkeit gegenüber Korngrenzenkorrosion und Sensibilisierung, wobei gleichzeitig eine hohe Festigkeit und eine Austenitistabilität vorgesehen werden. Ein stärker bevorzugtes Kohlenstoffniveau ist von 0,065% bis 0,085%. Der Zusatz von Vanadin zu den Stählen der vorliegenden Erfindung bildet feine Ausscheidungen mit dem Kohlenstoff unter Verhinderung eines Versetzungsgleitens und Steigerung der Festigkeit. Es muß auch beim Ausgleichen der Zusammensetzung berücksichtigt werden, daß jede Entfernung des Kohlenstoffs (und Stickstoffs) durch den Vanadinzusatz den starken Austenitbildungs- und Stabilisierungseffekt des Kohlenstoffs beseitigt, der vorliegen würde, wenn der Kohlenstoff in fester Lösung vorläge. Vanadin ist auch ein sehr starker Ferritbildner.
• Mehrere Patente, wie z.B. U.S. 4 341 555, U.S.-Patent 4 502 886, U.S. 3 645 725 und U.S. 3 926 629 lehrten, daß Mangan auf Niveaus unter dem gegenwärtigen Bereich beschränkt werden sollte, um eine Legierung mit guter Korngrenzenkorrosionsbeständigkeit vorzusehen. U.S.-Patent 4 822 556 lehrte, daß Manganniveaus auf eine Menge unter etwa 18% beschränkt werden sollten, um eine Warmrissigkeit zu vermeiden, wenn Kupfer anwesend ist, und um die Bildung von Ausscheidungen zu vermeiden, die die Korngrenzenkorrosionsbeständigkeit senken. Es gibt viele Patente einschließlich des U.S.-Patents 4 822 556, die lehrten, daß hohe Manganniveaus zur Bildung von Ferrit beitragen, was ein ernstliches Problem für die Stähle der vorliegenden Erfindung ist. Entgegen dieser Lehre wird von den Anmeldern angenommen, daß Mangan etwas Austenit bildet, jedoch hauptsächlich zugesetzt wird, um den Austenit zu stabilisieren und die Basis zum Halten großer Stickstoffmengen in Lösung vorzusehen. Mangan über 16% und typisch über 18% wird in den Stählen der vorliegenden Erfindung benötigt, um Stickstoff in Lösung zu halten und den Austenit zu stabilisieren. Die Obergrenze für Mangan ist etwa 22% und vorzugsweise etwa 21%. Entgegen den Lehren von U.S. 4 502 886 beeinträchtigt Mangan über 14% die mechanischen Eigenschaften nicht ungünstig, sondern ermöglicht eine Verbesserung der Festigkeitsniveaus, da höhere Stickstoffgehalte in Lösung gehalten werden können. U.S.-Patent 3 912 503 gibt an, daß Mangan über 16% dem Zusammensetzungsausgleich schadet und die allgemeine Korrosionsbeständigkeit senkt. Vorzugsweise wird Mangan in diesem Patent auf ein Niveau unter 8,5% beschränkt und dies in Kombination mit einer Legierung, die einen doppelt so hohen Nickelgehalt wie die der vorliegenden Erfindung hat. Die Obergrenze des Mangans bei der vorliegenden Erfindung wird auf etwa 22% beschränkt, um die Gefahr einer Warmrissigkeit, wenn ein hoher Kupferrestgehalt vorliegt, zu minimieren. Höhere Mangangehalte neigen auch zur Bildung unerwünschter Ausscheidungen, die die Korngrenzenkorrosionsbeständigkeit senken. Höhere Manganniveaus können auch zur Anwesenheit von Ferrit beitragen. Ein bevorzugter Manganbereich ist von 18,5% bis 21% und noch bevorzugter von etwa 19,5% bis 20,5%. Es ist auch wichtig festzustellen, daß die hohen Manganniveaus im Stahl der vorliegenden Erfindung auch in Beziehung zu den verwendeten Siliziumzusätzen stehen, da Silizium die Stickstofflöslichkeit senkt und Manganzusätze heranzuziehen sind, um den Stickstoff in Lösung zu halten. Frühere Mangenniveaus, die den Stickstoff in Lösung hielten, sind mit Siliziumgehalten von 2% bis 4% nicht annehmbar. Im U.S.- Patent 3 912 503 entwickelte Stähle wurden auf Stickstoffgehalte unter etwa 0,2% mit dem hohen Niveau vorliegenden Siliziums beschränkt. Die vorliegende Erfindung steigerte die Stickstoffmenge in Lösung durch Steigerung der Manganmenge auf höhere Niveaus als die im U.S.-Patent 3 912 503 verwendeten.
• Chrom ist von etwa 12,5% bis 17% anwesend, um eine gute allgemeine Korrosionsbeständigkeit zu sichern. Ein bevorzugter Chrombereich von 13% bis weniger als 16% liefert die optimalen Eigenschaften, wenn mit den anderen Elementen in der Zusammensetzung und insbesondere den höheren Stickstoffniveaus ausgeglichen. Ein stärker bevorzugter Bereich von Chrom ist von 13% bis 14,5%. Der Chromgehalt ist in den Stählen der vorliegenden Erfindung im Vergleich mit einigen Schwerstangenlegierungen niedriger, um das gewünschte austenitische Gefüge aufrechtzuerhalten und die gesteigerten Siliziumgehalte zu kompensieren. Die niedrigeren Chrommengen in den Stählen der vorliegenden Erfindung müssen mit den höheren Manganniveaus ergänzt werden um zu sichern, daß eine brauchbare Löslichkeit für Stickstoff erreicht wird.
• Stickstoff ist ein Schlüsselelement beim Entwickeln des hohen Festigkeitsniveaus dieser Legierung bei gleichzeitiger Stabilisierung des Austenitgefüges. Stickstoff liegt von über etwa 0,2% bis etwa 0,4% vor. Der Stickstoffgehalt ist typisch von 0,22% bis 0,4% und vorzugsweise von 0,25% bis 0,35%. Das Stickstoffniveau darf nicht die Löslichkeitsgrenzen der Legierung überschreiten. Die über dem Normalen liegenden höheren Niveaus an Mangan ermöglichen, daß diese höheren Stickstoffniveaus bei den verringerten Chromgehalten in Lösung sind. Da Silizium die Stickstofflöslichkeit senkt, muß das Manganniveau sogar noch höher als die Menge sein, die zum Ersatz von Chrom zur Aufrechterhaltung des Stickstoffs in Lösung verwendet wird. Die Stickstofflöslichkeitsgrenze für festfreßbeständige Stähle, wie im U.S.-Patent 3 912 503 offenbart, ist etwa 0,2%. Frühere Schwerstangenlegierungen mit hohen Stickstoffgehalten, jedoch niedrigen Siliziumgehalten waren nicht von dem Einfluß des Siliziums auf die Stickstofflöslichkeit betroffen. Stickstoff ist auch ein Korngrenzenkorrosions-Sensibilisierungselement, obwohl nicht so aggressiv wie Kohlenstoff. Die Erzielung einer vollständigen Stabilisierung für die Steuerung von Korngrenzenkorrosion benötigt die Berücksichtigung der hohen Niveaus von Stickstoff sowie Kohlenstoff. Die hohen Stickstoffniveaus ermöglichen eine Steigerung des Siliziumgehalts unter Beibehaltung eines Austenitgefüges.
• Vanadin wurde mit Niob und Titan als ein Verfestigungselement betrachtet, jedoch nicht viel verwendet, da es kein so starker Karbidbildner wie die anderen Elemente ist. Niob wird allgemein als ein besseres Verfestigungsmittel betrachtet. Verfestigungselemente müssen in Schwerstangenlegierungen aus mehreren Gründen mit Vorsicht verwendet werden. Niob, Titan, Vanadin, Tantal, Zirkonium und andere sind sehr starke Ferritbildner und werden üblicherweise in einer nichtmagnetischen Legierung vermieden. Zusätzlich entfernen diese Elemente, wenn sie sich mit Kohlenstoff oder Stickstoff verbinden, diese starken Austenitbildner und -stabilisierer aus dem System, die zur Sicherung eines nichtmagnetischen Gefüges erneut ausgeglichen werden müssen. Die Bildung von Karbiden und Nitriden entfernt auch den Ferritbildner (Nb, Ti, V, Ta und Zr). Der Zusatz von etwa 0,2% bis etwa 0,7% Vanadin, vorzugsweise 0,2% bis 0,6% und noch bevorzugter etwa 0,25% bis etwa 0,5% ergibt verbesserte Festigkeitseigenschaften bei geeignetem Ausgleich mit Mangan- und Stickstoffzusätzen. Vanadin verhilft zum Vorsehen einer Korngröße von ASTM 6 oder darunter, wodurch die Festigkeit verbessert und die Korngrenzenspannungskorrosion verringert werden. Vanadinkarbide und -nitride sind sehr fein und gleichmäßig verteilt, wenn man sie mit Niobkarbiden vergleicht, die massiv und nicht gleichmäßig verteilt sind. Der Vanadinzusatz für Optimalergebnisse ist 0,25% bis 0,4%, um den besten Ausgleich der Korngröße, Ausscheidungsverfestigung, Beständigkeit gegenüber Korngrenzenspannungskorrosion, eines stabilen Austenitgefüges und guter Schmiedeeigenschaften zu erzielen.
• Das U.S.-Patent 4 822 556 betrifft Schwerstangen mit einem Vanadinzusatz und wird hierin als Bezugnahme eingefügt.
• Nickel ist ein Element, das normalerweise zum Vorsehen eines Austenitgefüges stark berücksichtigt wird. Die Nickel- Obergrenze in dieser Erfindung ist etwa 5%, um eine ausreichende Spannungskorrosionsrißbeständigkeit aufrechtzuerhalten. Ein Minimalniveau von etwa 1,5% wird zum Vorsehen eines Austenitgefüges benötigt. Ein bevorzugter Bereich für Nickel ist etwa 2,5% bis 4,5%. Für die Zwecke der Festfreßbeständigkeit steigert Nickel die Stapelfehlerenergie und sollte minimiert werden. Silizium senkt die Stapelfehlerenergie, was für die Festfreßbeständigkeit günstig ist.
• Ein kritischer Ausgleich von Silizium und Nickel ist erforderlich, um die Austenitbildungsstabilität und die Festfreßbeständigkeit zu maximieren. Ein niedrigerer Nickelgehalt verhilft zum Niedrighalten der Gesamtkosten der Legierung. Beim Stickstoffzusatz bis zur Löslichkeitsgrenze der Legierung wird das Nickel in einer Menge zugesetzt, die gerade ausreicht, um die Legierung völlig austenitisch beizubehalten.
• Molybdän und Kupfer sind gewöhnlich als Verunreinigungen anwesend und werden auf ein Maximum von 1,0% und vorzugsweise ein Maximum von 0,75% beschränkt. Molybdän kann zugesetzt werden, um eine zusätzliche Verfestigung zu erzeugen, doch seine Verwendung erfordert den Zusatz von Austenitbildnern, um den nichtmagnetischen Ausgleich der Legierung aufrechtzuerhalten, da Molybdän ein Ferritbildner ist und auch zur Entfernung von Kohlenstoff aus der Lösung neigt. Während Kupfer günstig bei der Austenitbildung, Austenitstabilisierung, um einer Martensitumwandlung zu widerstehen, und einer Senkung des Verformungsverfestigungsgrades ist, könnte es ein Problem mit einer Warmrissigkeit aufgrund der hohen Niveaus von Mangan verursachen, und wird daher auf maximal 1% begrenzt.
• Das kritische magnetische Permeabilitätserfordernis für Stähle der vorliegenden Erfindung macht den Zusatz von Silizium zu einem ernstlichen Problem. Silizium hat ein sehr hohes Ferritbildungsvermögen und erfordert den Zusatz von Austenitbildnern über den gegenwärtigen für Schwerstangen verwendeten Niveaus. Man setzt Silizium bei der vorliegenden Erfindung ein, um die verbesserte Festfreßbeständigkeit zu erzielen, doch erfordert der Siliziumzusatz einen Wiederausgleich der Legierungszusammensetzung. Silizium ist für die vorliegende Erfindung kritisch und muß in einer Menge von über etwa 2% bis etwa 4% vorliegen. Vorzugswei se liegt das Silizium in einer Menge im Bereich von 2,25% bis 3,75% und noch bevorzugter von 2,5% bis 3,5% vor. Mit Siliziumgehalten unter 2% besitzt die Legierung keine gute Festfreßbeständigkeit, und bei Niveaus über 4% hat die Legierung keine erwünschte Kombination von Eigenschaften, die für Schwerstangen und andere Gegenstände benötigt werden.
• Phosphor und Schwefel sind gewöhnlich als Verunreinigungen anwesend, Phosphor wird auf etwa maximal 0,05% beschränkt, und Schwefel wird auf etwa maximal 0,03% beschränkt.
• Irgendeiner oder mehrere der bevorzugten oder stärker bevorzugten oben angegebenen Bereiche können mit irgendeinem oder mehreren der weiteren Bereiche für die übrigen Elemente in dieser Eisenbasislegierung verwendet werden.
• Bohr-Schwerstangen, die gemäß der Erfindung erzeugt wurden, haben die folgenden, in der 75%-Radiuslage bestimmten Eigenschaften:
• 1) Magnetische Permeabilität von maximal 1,004.
• 2) 0,2%-Streckgrenze von mindestens 690 N/mm² (100 ksi).
• 3) Beständigkeit gegen Korngrenzenangriff (wie mittels des ASTM A262E-Tests gemessen) für wenigstens 24 h.
• 4) % Dehnung in 5 cm (2 Inch) von wenigstens 25%.
• 5) % Flächenreduktion von wenigstens 40%.
• 6) Festfreßbeständigkeit bis zu einem Belastungsniveau von wenigstens 138 MN/m² (20 ksi) auf der Oberfläche.
• Die nichtmagnetische Legierung der vorliegenden Erfindung eignet sich besonders für eine Bohrlochausrüstung, wie z.B. Schwerstangen oder Stabilisatoren, kann jedoch zu verschiedenen Produktformen, wie z.B. Platte, Blech, Band, Barren, Stange, Draht und Gußteile, verarbeitet werden. Verwendungsfälle umfassen, obwohl nicht beschränkend, Bootwellen und andere Marineprodukte, wie z.B. Ruder, Pumpenwellen und Kolbenstangen. Die rostfreien Stahlgegenstände haben eine besondere Brauchbarkeit bei Verwendungen, die eine hohe Festigkeit, eine Austenitstabilität unter allen Bedingungen und eine gute Beständigkeit gegen Korngrenzen- und Spannungskorrosionsrisse erfordern. Die Legierung eignet sich auch gut für die Herstellung nichtmagnetischer Generatorringe.
• Eine Gruppe von Chargen wurde verarbeitet und geprüft. Die Zusammensetzungen für diese Chargen sind in der TABELLE 1 aufgeführt, und die Eigenschaften sind in den TABELLEN 2 und 3 aufgeführt. Die Eigenschaften ergaben sich an einer Laborplatte von 1,6 cm (5/8 Inch) Dicke, die Schwerstangen nach Herstellung unter Anwendung der vorher erläuterten Schmiedepraxis simulierte. Die Ergebnisse veranschaulichen ein verzögertes Abkühlen vor der letzten Querschnittsreduktion. Sämtliches Material wurde im Wasser abgeschreckt. Die Stähle der Erfindung erfüllten die gewünschte Kombination von Eigenschaften für die Streckgrenze, die Festfreßbeständigkeit, die nichtmagnetische Permeabilität und die Beständigkeit gegen Korngrenzenkorrosion. Die Zusammensetzung ergab auch ausgezeichnete Eigenschaften für das Schmieden, wie durch Ergebnisse der Flächenreduktion und Dehnung gemessen wurde.
• Die ASTM A-262-Praxis E ist ein Prüfverfahren, das angewandt wird, um eine Anfälligkeit gegen Korngrenzenkorrosion zu erfassen. Es ist empfindlicher als der früher verwendete Strauss-Test. Der Test erfordert, daß das Material für 24 h in eine kochende Lösung von 10% Schwefelsäure-10% Kupfersulfat-Lösung eingetaucht wird, während die Testprobe im Kontakt mit metallischem Kupfer ist. Nach dem Aussetzen für 24 h werden die Proben um 180º gebogen und visuell auf Korngrenzenrisse untersucht. Sämtliche Stähle der Erfindung, die Vanadin innerhalb des Bereichs der vorliegenden Erfindung und Kohlenstoff unter 0,11% enthielten, bestanden den ASTM A262E-Test für gute Beständigkeit gegen Korngrenzenkorrosion. TABELLE 1 ROSTFREISTAHLZUSAMMENSETZUNGEN (Gew.-%)
• * = Stähle der Erfindung
• RES. = Residuell
• # = Stahl von US 4 822 556
• = Stahl von US 3 912 503
• REST = Rest außer normalen residuellen Elementen
• Die Stähle der TABELLE 1 wurden auf mechanische Eigenschaften, Korrosionsbeständigkeit, Härte und magnetische Permeabilität untersucht. Die Fehlerfreiheit des gegossenen Materials wurde auch auf Stickstoffporosität überprüft um zu sehen, ob die Legierung auch ausgeglichen war, um ein Verbleiben des Stickstoffs in Lösung zu ermöglichen. Die Ergebnisse dieser Eigenschaften sind in TABELLE 2 und TABELLE 3 gezeigt. Die Chargen 1-3, 8-10 und 26 waren gashaltig und wurden nicht weiterverarbeitet. Die Charge 16 war etwas gashaltig. TABELLE 2 MECHANISCHE EIGENSCHAFTEN
• L80 ist ein in der Ölindustrie für Gehäuse und Rohre verwendeter Kohlenstoffstahl. Er weist typisch etwa 0,2% - 0,25% Kohlenstoff auf und hat im abgeschreckten und getemperten Zustand eine Steckgrenze von etwa 550 N/m² (80 ksi).
• Die Wichtigkeit des Vanadinzusatzes zeigt sich klar durch Vergleich der Charge 13 mit der Charge 12. Der Zusatz von 0,30% Vanadin bei der Charge 13 lieferte eine merkliche Verbesserung der Streckgrenze, wodurch ermöglicht wurde, daß der Stahl der Erfindung das mindestens erforderte Streckgrenzenniveau von 690 MN/m² (100 ksi) überschritt, während die Charge 12 mit 0,01% Vanadin eine merklich niedrigere minimale Streckgrenze ergab. Die Charge 12 wurde nicht als Stahl der Erfindung betrachtet, da die Eigenschaften auf Plattenproben entwickelt wurden und angenommen wird, daß der Zusatz von wenigstens 0,2% Vanadin benötigt wird, um verläßlich die erforderten Minimaleigenschaften zu entwickeln.
• Es wurde eine Untersuchung durchgeführt, um die Stickstoffmenge zu bestimmen, die zur Steigerung der Festigkeit der Schwerstangenlegierung zugesetzt werden konnte. Bei dieser Untersuchung wurde das Nickel bei etwa 2% gehalten, und das Chrom wurde bei etwa 13,5% gehalten. Das Mangan wurde zwischen 10% und 21% eingestellt, um die Wirkung auf das Austenitgefüge und die Stickstofflöslichkeit zu bestimmen. Das Silizium wurde zwischen 2% und 4% gehalten, um die verbesserte Festfreßbeständigkeit zu erzielen. Die Chargen mit höheren Stickstoffgehalten (größer als etwa 0,4%) waren porös, insbesondere wenn die Mangangehalte unter etwa 19% waren. Bei niedrigen Manganniveaus (Charge 1) war die Porosität sogar bei 0,27% Stickstoff ein Problem. Wenn der Mangangehalt auf etwa 19% bis 21% gesteigert wurde, erhöhte sich die Stickstofflöslichkeit, und so hohe Stickstoffniveaus wie 0,38% (Charge 4) entwickelten keine Poro sitätsprobleme. Diese höheren Manganniveaus förderten auch sehr stabile Austenitgefüge mit magnetischen Permeabilitäten von etwa 1,002. Die Ergebnisse dieser Untersuchung machten klar, daß höhere Manganniveaus benötigt wurden, um das Austenitgefüge beizubehalten, und daß eine austenitische Legierung, die wirtschaftlich zu schmelzen und zu verarbeiten war, geeignete Eigenschaften für Schwerstangen ergeben würde. Eine verbesserte chemische Zusammensetzung mit etwas höherem Nickel- und Chromgehalt würde bessere Eigenschaften, jedoch höhere Schmelzkosten ergeben. Es ist zu erwähnen, daß die Ergebnisse von der Charge mit 3% Silizium (Charge 21) eine unannehmbare magnetische Permeabilität lieferten und zur Feststellung der kritischen Notwendigkeit von Mangangehalten über 16% verhalfen. Obwohl das Material 0,26% N und 3,97% Ni hatte, erzeugte der Ausgleich mit 16,46% Cr und 15% Mn eine Permeabilität von 1,03 bei 39789 A/m (500 Oe), was für Bohr-Schwerstangen unannehmbar ist. Aus diesen Daten kann man leicht ersehen, daß die Kombination von Eigenschaften kritisch zu steuern ist und daß man die Zusammensetzung mit der Absicht der Verbesserung einer einzelnen Eigenschaft, wie z.B. der Festfreßbeständigkeit (Charge 21) nicht ändern kann, ohne die Zusammensetzung mit Rücksicht auf die anderen benötigten Eigenschaften auszugleichen. Obwohl die magnetische Permeabilität für die Charge 14 nicht bestimmt wurde, nahm man an, daß sich das Material sehr ähnlich der Charge 15 verhalten und keine Permeabilität innerhalb des erforderlichen Bereichs haben würde.
• Die in der TABELLE 3 gezeigten Ergebnisse zeigen den erforderlichen kritischen Ausgleich um zu sichern, daß der vorhandene Stickstoff in Lösung bleibt und keinen gashaltigen Zustand aufgrund einer Stickstoffentwicklung verursacht. Die einzigen Chargen unter den oben angegebenen, die kein ernstliches Stickstoffporositätsproblem hatten, waren die Chargen 4, 5, 6, 7 und 17. Während es erwünscht ist, die Stickstoffmenge auf das höchstmögliche Niveau, ohne ein Porositätsproblem zu haben, zu steigern, zeigen die obigen Chargen, daß sehr hohe Manganniveaus für die bei den Stählen der vorliegenden Erfindung verwendeten niedrigen Chromniveaus benötigt werden, um den Stickstoff in Lösung zu halten. Höhere Chromniveaus fördern die Bildung von Chromnitriden und verursachen eine höhere Permeabilität. Die Unterschiede zwischen den Chargen 3 und 4 sind sehr gering und zeigen, daß für einen Stickstoffgehalt von 0,37% oder 0,38% ein Manganniveau über 17,7% benötigt wird, um den Stickstoff für Stähle mit 2,48% bis 2,60% Silizium in Lösung zu halten. Man kann auch aus einem Vergleich zwischen der Charge 8 und der Charge 4 ersehen, daß eine Verringerung des Siliziums von 3,02% auf 2,48% kritisch beim Halten des Stickstoffs in Lösung auch bei Mangangehalten über 20% bei den Chromniveaus der vorliegenden Erfindung für einen hohen Stickstoffgehalt nahe etwa 0,4% sein könnte. TABELLE 3 STICKSTOFFPOROSITÄT (Gew.-%)
• P = Porositätsprobleme;
• P* = nur wenig Porositätsproblem;
• OK = keine Porosität.
• Innerhalb der bevorzugten Bereiche der vorliegenden Erfindung wurden zwei Gruppen von Legierungen ermittelt, die ausgezeichnete Kombinationen von Eigenschaften für Bohr- Schwerstangen und andere zugehörige Gegenstände liefern. Eine bevorzugte chemische Zusammensetzung (Chargen 4-7) für weniger korrosive Umgebungen besteht in Gew.-% aus über 0,05% bis 0,10% Kohlenstoff, über 18% bis 22% Mangan, 12,5% bis 15% Chrom, 1,5% bis 3% Nickel, 0,2% bis 0,4% Stickstoff, 0,2% bis 0,7% Vanadin, maximal 1% Kupfer, maximal 1% Molybdän, 2% bis 3% Silizium, maximal 0,05% Phosphor, maximal 0,03% Schwefel und Rest Eisen. Dieser Stahl ist grundsätzlich eine Niedrignickelversion, die mit niedrigem Silizium- und niedrigem Chromgehalt ausgeglichen wird, um eine wirtschaftliche Legierung mit einem guten Ausgleich von Eigenschaften zugleich mit verbesserter Festfreß- und Verschleißbeständigkeit zu ergeben.
• Eine zweite Legierung (Chargen 13 und 24) zur Verwendung in stärker korrosiven Umgebungen hat eine chemische Zusammensetzung, die in Gew.-% aus über 0,05% bis 0,10% Kohlenstoff, über 18% bis 22% Mangan, 15% bis 17% Chrom, 3% bis 5% Nickel, 0,2% bis 0,4% Stickstoff, 0,2% bis 0,7% Vanadin, maximal 1% Kupfer, maximal 1% Molybdän, 3% bis 4% Silizium, maximal 0,05% Phosphor, maximal 0,03 Schwefel und Rest Eisen besteht. Diese Legierung ist eine Legierung mit höherem Chrom- und Siliziumgehalt, die mit einem höheren Nickelgehalt ausgeglichen wird, um eine gute Kombination von Eigenschaften einschließlich verbesserter Festfreß- und Verschleißbeständigkeit zu ergeben.
• Während die Erfindung hauptsächlich in bezug auf die Herstellung nichtmagnetischer Bohr-Schwerstangen beschrieben wurde, versteht es sich, daß die Erfindung eine Brauchbarkeit für andere Verwendungen aufweist, die eine Kombination von Festigkeit, Beständigkeit gegenüber Korngrenzenspan nungskorrosion, Freiheit von magnetischen Wirkungen und eine gute Festfreßbeständigkeit erfordern.

Claims (9)

1. Austenitischer rostfreier Stahl mit einer 0,2% -Streckgrenze von wenigstens 690 N/mm² (100 ksi), einer magnetischen Permeabilität von nicht über 1004 bei 39789 A/m (500 Oe), einer annehmbaren, nach ASTM A-262 Practice E gemessenen Korngrenzenkorrosionsbeständigkeit und einer Beständigkeit gegen Festfreßverschleiß bis zu einem Belastungsniveau von wenigstens 138 N/mm² (20 ksi), wenn mit sich im Eingriff, welcher Stahl in Gewichtsprozent aus mehr als 0,05% bis 0,10% Kohlenstoff, mehr als 16% bis 22% Mangan, 12,5% bis 17% Chrom, 1,5% bis 5% Nickel, 0,2% bis 0,4% Stickstoff, 0,2% bis 0,7% Vanadin, maximal 1% Kupfer, maximal 1% Molybdän, 2% bis 4% Silizium, maximal 0,05% Phosphor, maximal 0,03% Schwefel und Rest Eisen und unvermeidlichen Verunreinigungen besteht.

2. Stahl nach Anspruch 1, der aus mehr als 0,05% bis 0,10% Kohlenstoff, mehr als 18% bis 21% Mangan, 14,5% bis 16,5% Chrom, 0,22% bis 0,4% Stickstoff, 2% bis 4,6% Ni, 0,2% bis 0,6% Vanadin, maximal 1% Kupfer, maximal 1% Molybdän, 2,5% bis 3,5% Silizium, maximal 0,05% Phosphor, maximal 0,03% Schwefel und Rest Eisen mit geringen Mengen unvermeidlicher Verunreinigungen besteht.

3. Stahl nach Anspruch 1, der 2% bis 3% Silizium, 12,5% bis 15% Chrom und 1,5% bis 3% Nickel enthält.

4. Stahl nach Anspruch 1, der 3% bis 4% Silizium, 15% bis 17% Chrom und 3% bis 5% Nickel enthält.

5. Nichtmagnetischer Bohrkragen, hergestellt durch Heißschmieden eines austenitischen rostfreien Stahls, der in Gewichtsprozent aus mehr als 0,05% bis 0,10% Kohlenstoff, mehr als 16% bis 22% Mangan, 12,5% bis 17% Chrom, 1,5% bis 5% Nickel, 0,2% bis 0,4% Stickstoff, 0,2% bis 0,7% Vanadin, maximal 1% Kupfer, maximal 1% Molybdän, 2% bis 4% Silizium, maximal 0,05% Phosphor, maximal 0,03% Schwefel und Rest Eisen und unvermeidlicher Verunreinigungen besteht, wobei der Kragen eine 0,2%-Streckgrenze von wenigstens 690 N/mm² (100 ksi), eine magnetische Permeabilität von nicht über 1004 bei 39789 A/m (500 Oe), eine Beständigkeit gegen Festfreßverschleiß bis zu einem Belastungsniveau von wenigstens 138 N/mm² (20 ksi), wenn mit sich im Eingriff, und eine annehmbare, nach dem ASTM A-262 Practice E-Test gemessene Korngrenzenkorrosionsbeständigkeit hat.

6. Nichtmagnetischer Bohrkragen nach Anspruch 5, der in Gewichtsprozent aus mehr als 0,05% bis 0,10% Kohlenstoff, mehr als 18% bis 21% Mangan, 14,5% bis 16,5 Chrom, 0,22% bis 0,4% Stickstoff, 2% bis 4,6% Nickel, 0,2% bis 0,6% Vanadin, maximal 1% Kupfer, maximal 1% Molybdän, 2,5% bis 3,5% Silizium, maximal 0,05% Phosphor, maximal 0,03% Schwefel und Rest Eisen mit geringen Mengen unvermeidlicher Verunreinigungen besteht.

7. Nichtmagnetischer Bohrkragen nach Anspruch 5, der 2% bis 3% Silizium, 12,5% bis 15% Chrom und 1,5% bis 3% Nickel enthält.

8. Bohrkragen nach Anspruch 5, der 3% bis 4% Silizium, 15% bis 17% Chrom und 3% bis 5% Nickel enthält.

9. Platte, Blech, Band, Barren, Stange, Draht und Schmiedestücke aus rostfreiem Stahl, die eine annehmbare, nach dem ASTM A-262 Practice E-Test gemessene Korngrenzenkorrosionsbeständigkeit aufweisen, eine magnetische Permeabilität von weniger als 1004 bei 39789 A/m (500 Oe), eine 0,2%-Streckgrenze von wenigstens 690 N/mm² (100 ksi), keine schädlichen Karbide und Nitride an den Korngrenzen und eine Beständigkeit gegen Festfreßverschleiß bis zu einem Belastungsniveau von wenigstens 138 N/mm² (20 ksi), wenn mit sich im Eingriff, haben, wobei der rostfreie Stahl in Gewichtsprozent aus mehr als 0,05% bis 0,10% Kohlenstoff, mehr als 16% bis 22% Mangan, 12,5% bis 17% Chrom, 1,5% bis 5% Nickel, 0,2% bis 0,4% Stickstoff, 0,2% bis 0,7% Vanadin, maximal 1% Kupfer, maximal 1% Molybdän, 2% bis 4% Silizium, maximal 0,05% Phosphor, maximal 0,03% Schwefel und Rest Eisen mit unvermeidlichen Verunreinigungen besteht.