DE1208502B - Austenitic steel containing nitrogen - Google Patents
Austenitic steel containing nitrogenInfo
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Description
DEUTSCHESGERMAN
PATENTAMTPATENT OFFICE
AUSLEGESCHRIFTEDITORIAL
Int. α.:Int. α .:
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Deutsche Kl.: 40 b-39/14 German class: 40 b -39/14
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19, Mai 1964
5. Januar 19661 208 502
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5th January 1966
Es ist bekannt, daß die Streckgrenze austenitischer Stähle im abgelöschten Zustand verhältnismäßig niedrig ist. Sie liegt für den 18/8-Cr-Ni-Stahl im Bereich Von 25 bis 35 kp/mm2 und erreicht bei Cr-Mn-Stählen selbst bei höherem Kohlenstoffgehalt kaum mehr als 45 kp/mm2. Für viele Verwendungszwecke sind jedoch austenitische Stähle mit möglichst hoher Streckgrenze erforderlich.It is known that the yield strength of austenitic steels is relatively low in the quenched state. For 18/8 Cr-Ni steel it is in the range from 25 to 35 kp / mm 2 and in Cr-Mn steels, even with a higher carbon content, it hardly reaches more than 45 kp / mm 2 . For many purposes, however, austenitic steels with the highest possible yield strength are required.
Zur Erhöhung der Streckgrenze sind verschiedene Maßnahmen bekannt. So wird beispielsweise häufig eine Ausscheidungshärtung vorgesehen, wodurch Streckgrenzen bis zu 100 kp/mm2 erreicht werden könneü. Ausseheidungsgehärtete, austenitische Stähle haben jedoch den Nachteil geringer Zähigkeit und verminderter Korrosionsbeständigkeit. Insbesondere sind derartige Stähle gegenüber Spannungskorrosion sehr empfindlich.' .;■ ,■ '.! . . ' "Various measures are known to increase the yield strength. For example, precipitation hardening is often provided so that yield strengths of up to 100 kp / mm 2 can be achieved. However, precipitation-hardened austenitic steels have the disadvantage of poor toughness and reduced corrosion resistance. In particular, such steels are very sensitive to stress corrosion. '.; ■, ■ '. ! . . '"
Als weitere Maßnahme· zur Erhöhung der Festigkeit und insbesondere der Streckgrenze wird auch die hohe Verfestigungsfähigkeit der austenitischen Stähle bei der Kaltverformung ausgenutzt. Leider ist eine Kaltverformung in vielen Fällen nicht anwendbar.As a further measure to increase the strength and, in particular, the yield point, the the high workability of austenitic steels used in cold forming. Unfortunately one is Cold deformation not applicable in many cases.
Die festigkeitserhöhende Wirkung des Stickstoffes ist gleichfalls schon lange bekannt. Mit den üblichen Stickstoffgehalten von ungefähr 0,25 °/o ist eine Erhöhung der Streckgrenze um ungefähr 10 bis 15 kp/mm2 erreichbar, so daß durch Zulegieren von Stickstoff Streckgrenzen von etwa 50 kp/mm2 erzielt werden können. Es ist auch möglich, bei stickstofflegierten, austenitischen Stählen die Streckgrenze durch Kaltverformung noch weiter zu erhöhen, wobei die Zähigkeitseigenschaften in ausreichendem Maße erhalten bleiben. Beispielsweise werden bei Kappenringen aus stickstofflegierten, austenitischen Mn-Cr-Stählen nach dem Ablöschen, und Kaltverformen Streckgrenzen bis zu 110 kp/mm2 erzielt.The strength-increasing effect of nitrogen has also been known for a long time. With the usual nitrogen contents of about 0.25%, an increase in the yield strength of about 10 to 15 kp / mm 2 can be achieved, so that yield strengths of about 50 kp / mm 2 can be achieved by adding nitrogen. In nitrogen-alloyed, austenitic steels, it is also possible to further increase the yield strength by cold working, with the toughness properties being sufficiently retained. For example, with cap rings made of nitrogen-alloyed, austenitic Mn-Cr steels, yield strengths of up to 110 kp / mm 2 are achieved after quenching and cold forming.
Das Zulegieren des Stickstoffes erfolgt im allgemeinen durch stickstoffhaltige Cr- und Mn-Legierungen, doch ist auch schon vorgeschlagen worden, die Aufstickung des Stahles über die Gasphase vorzunehmen, wobei die Abhängigkeit der Stickstofflöslichkeit von Druck und Zusammensetzung der Gasatmosphäre und von der Zusammensetzung des Stahles berücksichtigt werden muß. Die Druckverhältnisse bei der Erstarrung des Stahles sind gleichfalls zu beachten, damit hinreichend porenfreie Blöcke erhalten werden. Auf diese Weise sind schon austenitische Stähle mit Stickstoffgehalten bis zu 0,6 % hergestellt worden, und es sind Vorschläge bekannt, Stickstoffgehalte bis zu 0,7 % bzw. bis zu 1 % anzuwenden, um die Vorzüge des Stickstoffes als Legierungselement auszunutzen. Neben der Ver-Stickstoffhaltiger, austenitischer StahlThe addition of nitrogen is generally carried out using nitrogen-containing Cr and Mn alloys, but it has also been proposed to carry out the nitrogenization of the steel via the gas phase, where the dependence of the nitrogen solubility on the pressure and composition of the gas atmosphere and must be taken into account by the composition of the steel. The pressure conditions When the steel solidifies, attention must also be paid to ensure that it is sufficiently pore-free Blocks are obtained. In this way, austenitic steels with nitrogen contents of up to 0.6% has been produced, and proposals are known, nitrogen levels up to 0.7% and up to, respectively Use 1% to take advantage of nitrogen as an alloying element. In addition to the nitrogenous, austenitic steel
Anmelder: .Applicant:.
Gebr. Böhler & Co. Aktiengesellschaft, Wien;
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Verkaufsniederlassung BüderichGebr. Böhler & Co. Aktiengesellschaft, Vienna;
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Als Erfinder benannt:
Dipl.-Ing. Dr. mont. Joseph Frehser,
. Dipl.-Ing. Christian Kubisch, 1-Kapf
enberg (Österreich) - -Named as inventor:
Dipl.-Ing. Dr. mont. Joseph Frehser,
. Dipl.-Ing. Christian Kubisch, 1-Kapf enberg (Austria) - -
Beanspruchte Priorität:. .Claimed priority: .
Österreich vom'24. Mai 1963 (A4193/63)Austria from '24. May 1963 (A4193 / 63)
besserung der Festigkeitseigenschaften bewirkt der Stickstoff nicht nur eine Stabilisierung des Austenits, sondern er verbessert auch die Festigkeitseigenschaften des Stahles bei erhöhten Temperaturen sowie seine Zähigkeitseigenschaften, wobei das gute Korrosionsverhalten im wesentlichen erhalten bleibt.improvement of the strength properties, nitrogen not only stabilizes the austenite, but it also improves the strength properties of the steel at elevated temperatures as well its toughness properties, the good corrosion behavior being essentially retained.
Die Begrenzung des maximalen Stickstoffgehaltes mit 0,7 bis 1% hatte zunächst ihre Ursache in den Schwierigkeiten, bei offener Erschmelzung des Stahles höhere Stickstoffgehalte zu erreichen. Ferner waren Versuchsergebnisse von Proben aus austenitischen Stählen bekannt, die im festen Zustand aufgestickt wurden. Dabei wurde aber festgestellt, daß bei Stickstoffgehalten von 0,7 bis 1,3% die Festigkeit wieder stark abzufallen beginnt und die Stähle ausgesprochen spröde werden.The limitation of the maximum nitrogen content to 0.7 to 1% was initially due to the Difficulties in achieving higher nitrogen contents with open melting of the steel. Furthermore were Test results of samples made of austenitic steels are known, which are embroidered in the solid state became. It was found, however, that the strength at nitrogen contents of 0.7 to 1.3% begins to fall sharply again and the steels become extremely brittle.
Überraschenderweise haben nun Versuche mit austenitischen Stählen, die unter erhöhtem Stickstoffdruck erschmolzen und abgegossen wurden, wobei auch die Erstarrung der Blöcke unter erhöhtem Atmosphärendruck erfolgte, ergeben, daß jedoch bei noch höheren Stickstoffgehalten kein Abfall der Festigkeit und keine plötzliche Versprödung eintritt. Vielmehr steigen sowohl Festigkeit wie auch Streckgrenze bis zu Stickstoffgehalten von 3% stetig an, während die Zähigkeit, wie sie in den Dehnungs- und Einschnürungswerten zum Ausdruck kommt, bei hohen Stickstoffgehalten nur langsam abfällt und auch bei 3 % Stickstoff noch so hoch ist, daß die Verwendbarkeit solcher Stähle gesichert ist. Beispielsweise bewirkt die Erhöhung des Stickstoffgehaltes von 1 auf 3% in einem Stahl mit etwa 0,04% C,Surprisingly, experiments with austenitic steels have now been carried out under increased nitrogen pressure melted and poured off, with also the solidification of the blocks under increased Atmospheric pressure, show that, however, at even higher nitrogen contents no drop in the Strength and no sudden embrittlement occurs. Rather, both strength and yield strength increase up to nitrogen contents of 3% steadily, while the toughness as it is in the elongation and Constriction values are expressed, drops only slowly at high nitrogen contents and even with 3% nitrogen is still so high that the usability of such steels is ensured. For example causes the nitrogen content to increase from 1 to 3% in a steel with about 0.04% C,
S «■ ι-;λ " ·:.\·Λν fw'i 509 777/359 S «■ ι-; λ " · :. \ · Λν fw'i 509 777/359
Claims (1)
nicht näher erläutert werden. _ ...The specified "compositions therefore represent the field of application of the invention framework values, and the respective combination of steel is very wide. It can always be offset wherever it is corrosion resistance and / or austenitic, This means that the austenite-forming iron non-magnetizability in the cold or in the heat, such as C, nitrogen, Mn, Ni, and the ferrite-forming elements such as Cr , Si, Mo, W, is borrowed against each other, such as for cap rings, must be weighed against each other.
not be explained in more detail. _ ...
es sich gezeigt, daß es zur Vermeidung zu langer 1.; Stickstoffhaltiger, austenitischer Stahl mit Schmelzzeiten am günstigten ist, einen möglichst hoher Streckgrenze und guten Zähigkeitseigenhohen Stickstoffgehalt zunächst mit Hufe von stick- schäften, bestehend aus bis zu 0,6% C, 5 bis. stoffhaltigen F-Cr- bzw, Fe-Mn-Legierungen in die 40% Cr, bis zu 30% Mn, bis zu 5% Mo, bis zu Schmelze einzubringen und erst den darüber hinaus- 30 20% Ni, 1,3 bis 5% Stickstoff, Rest im wesentgehenden Anteil mittels gasförmigen Stickstoffs züzu-~ _- . liehen Eisen und übliche Verunreinigungen,
führen, wobei die bekannten Gesetze über die Ab- 2. Stahl nach Anspruch 1, wobei dieser zusätzhängigkeit der Löslichkeit des Stickstoffes in Stahl- lieh noch bis zu 1,5% Si, Co, Cu, W5 V, Ti, Ta, schmelzen vom Partialdruck des Stickstoffes über der Nb einzeln oder zu mehreren enthält.In the manufacture of steels according to the invention, 25.
it has been shown that in order to avoid too long the 1st; Nitrogen-containing, austenitic steel with melting times is most favorable, the highest possible yield strength and good toughness inherent high nitrogen content initially with hooves of stick shafts, consisting of up to 0.6% C, 5 to. Substance-containing F-Cr or Fe-Mn alloys in the 40% Cr, up to 30% Mn, up to 5% Mo, up to the melt and only the 30 20% Ni, 1.3 to 5 % Nitrogen, the remainder essentially being added by means of gaseous nitrogen ~ _-. borrowed iron and common impurities,
2. Steel according to claim 1, this additional dependence of the solubility of nitrogen in steel borrowed up to 1.5% Si, Co, Cu, W 5 V, Ti, Ta, melt on the partial pressure of nitrogen above which Nb contains individually or in groups.
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