DE1558519A1 - Steel with a maximum of 0.08 percent carbon - Google Patents
Steel with a maximum of 0.08 percent carbonInfo
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Description
ιν Ί ι υ e I J 4 Dösseidorf,den.. .1.4....ιν Ί ι υ e I J 4 Doleidorf, the .. .1.4 ....
Dipl.-lng. H. Sauerland ceciiienoiiee ?& Dipl.-Ing. H. Sauerland ceciiienoiiee ? &
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International Nickel Limited, Thames House, Millbank,International Nickel Limited, Thames House, Millbank,
London, S. W. 1, EnglandLondon, S.W. 1, England
"Stahl mit höchstens 0t08 Prozent Kohlenstoff""Steel with a maximum of 0 t 08 percent carbon"
Die Erfindung bezieht sich auf Stähle mit bemerkenswert großer Plastizität bei hohen Temperaturen und guten Warmbearbeitungseigenschaften.The invention relates to steels with remarkably great plasticity at high temperatures and good Hot working properties.
Untersuchungen an verschiedenen Legierungssystemen haben kürzlich ein neues metallurgisches Phänomen aufgedeckt, das "Superplastizität" genannt wird. Man kann dies als die Fähigkeit eines Materials definieren, eine ungewöhnlich große Dehnung aufzuweisen, wenn es auf Zug beansprucht wird. Eine Legierung, die im superplastischen Zustand einer Zugbeanspruchung bei gesteuertem Spannungsanstieg unterworfen wird, kann um das Zwei-, Drei- oder selbst Zehnfache ihrer normalen Länge gedehnt werden, bevor sie reißt.Investigations on different alloy systems recently uncovered a new metallurgical phenomenon, which is called "superplasticity". This can be defined as the ability of a material to be an unusual one exhibit great elongation when subjected to tensile stress. An alloy that, in its superplastic state, is a Tensile stress is subjected to a controlled increase in tension, can be two, three or even tenfold stretched to their normal length before breaking.
Bisher wurde Superplastizität bei Stählen nicht beobachtet, und die Erfindung beruht auf der Entdeckung, daß bei Stählen niedrigen Kohlenstoffgehalts geeigneter Zu-So far, superplasticity has not been observed in steels and the invention is based on the discovery that in the case of steels with a low carbon content,
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Zum Schreiben vom ....14-.J-UILL 1967· an ...!.'Stahl-jni±... JlQ Cu ;\ _ „13 Ü,.Q8#. C". BlattFor the letter of .... 14-.J-UILL 1967 · to ...!. 'Stahl-jni ± ... JlQ Cu; \ _ "13 Ü, .Q8 #. C ". Sheet
sammensetzung, die bei Raumtemperatur eine Zweiphasen-Mikrostruktur aufweisen, die aus Austenit oder Martensit in einer ferritischen Grundmasse bestehen, die Plastizität bei hoher Temperatur in bemerkenswertem Umfang durch die Erzeugung eines äußerst feinen Korngefüges im geschmiedeten oder sonstwie bearbeiteten Zustand gesteigert werden kann. Ganz allgemein sind Gegenstand der Erfindung Stähle dieser Struktur, in der der Kohlenstoffgehalt den Wert von 0,08$ nicht überschreitet und das Korngefüge so klein ist, daß der Stahl superplastisch ist. In dieser Beschreibung und den Patentansprüchen wird ein Stahl als superplastisch bezeichnet, der, wenn er bei gleichförmig ansteigender Spannung von 0,16 bis 0,26 cm/cm anfänglicher Länge und bei einer Temperatur im Gebiet von 870 bis 9800O beansprucht wird, eine Dehnung von mindestens 150$ aufweist. Um diese Wirkung zu erzielen, muß die Korngröße einer jeden Phase j so klein wie möglich sein, und sie soll vorteilhafterweise so sein, daß der freie Weg zwischen den aus Austenit und Martensit bestehenden Teilchen 8 Mikron nicht überschreitet. Vorteilhafterweise ist dieser Weg aber niedriger und überschreitet 6 Mikron nicht. Am besten überschreitet er sogar nicht mehr als 3 Mikron.Composition which have a two-phase microstructure at room temperature, which consist of austenite or martensite in a ferritic matrix, the plasticity at high temperature can be increased to a remarkable extent by the generation of an extremely fine grain structure in the forged or otherwise machined state. In general, the invention relates to steels of this structure in which the carbon content does not exceed $ 0.08 and the grain structure is so small that the steel is superplastic. In this specification and claims, a steel is referred to as superplastic if it is stressed with a uniformly increasing stress of 0.16 to 0.26 cm / cm of initial length and at a temperature in the range of 870 to 980 0 O, a Has an elongation of at least $ 150. In order to achieve this effect, the grain size of each phase j must be as small as possible, and it should advantageously be such that the free path between the austenite and martensite particles does not exceed 8 microns. Advantageously, however, this path is lower and does not exceed 6 microns. In fact, it is best not to exceed 3 microns.
Eine Gruppe von Stählen, in denen die ultrafeine Mikrostruktur mit superplastischen Eigenschaften vorteilhafterweise durch mechanische oder thermische Behandlung erzielbar ist, sind nichtrostende Nickel-Chrom-Stähle, dieA group of steels in which the ultrafine microstructure with superplastic properties is advantageous can be achieved by mechanical or thermal treatment are stainless nickel-chromium steels that
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einen verhältnismäßig geringen Gehalt an nickel und verhältnismäßig hohe Gehalte an Chrom aufweisen, bei hohen Temperaturen ferritisch sind und eine zweiphasige Ferrit-Austenit-Struktur bei niedrigen Temperaturen oberhalb der HS-Temperatür haben. Die Erfindung umfaßt solche Chrom-Nickel-Stähle, falls sie eine ultrafeine Duplex-Mikrostruktur aufweisen, bo daß der Stahl superplastisch ist, und 18 bis 35?6 Chrom, 2 bis 12ji Nickel, nicht mehr als 0,08^ Kohlenstoff, 0 bis 1,5-/* Titan und 0 bis 1>* Vanadium enthalten, wobei der Gesamtgehait an Titan und Vanadium mindestens das Vierfache des Gehaltes an Kohlenstoff über 0,03>o, aber nicht mehr als 1,5?» beträgt, ferner 0 bis 1/ί Mangan, 0 bis 1$ Silizium, 0 bis 3A Molybdän, 0 bis 2% Kobalt, C bis 2,5^ Kupfer, Rest ini weseixtlichen Eisen. TJm sicherzustellen, daß die Stähle eine Duplex-Mikrostruktur aufweisen, muß der Gesanitgehalt an Chrom und Molybdän der Beziehunghave a relatively low content of nickel and a relatively high content of chromium, are ferritic at high temperatures and have a two-phase ferrite-austenite structure at low temperatures above the HS temperature. The invention includes such chromium-nickel steels if they have an ultra-fine duplex microstructure, such that the steel is superplastic, and 18 to 35? 6 chromium, 2 to 12? Nickel, not more than 0.08? Carbon, 0 to 1.5 - / * titanium and 0 to 1> * vanadium, with the total titanium and vanadium content at least four times the carbon content above 0.03> 0, but not more than 1.5? » is further 0 to 1 / ί manganese, 0 to 1 $ silicon, 0 to 3A molybdenum, 0 to 2% cobalt, up to 2.5 C ^ copper, radical ini weseixtlichen iron. To ensure that the steels have a duplex microstructure, the total content of chromium and molybdenum must have the relationship
1,17 (#ii) + 13,3 ^ 5$Cr + 5&I0 <. 5,5 ("SKi) + 111.17 (#ii) + 13.3 ^ 5 $ Cr + 5 & I0 <. 5.5 ("SKi) + 11
genügen. Die außerordentlich hohe Zähigkeit dieser Stähle, wenn sie mit gesteuerter Geschwindigkeit in Temperaturgebiet von 870 bis 93C^"C unter ansteigende Spannung gesetzt werden, gibt ihnen die Fähigkeit, in bemerkenswert hohem Grade unter Anwendung nur geringer Last deformiert zu werden. Außerdem können diese Stähle leicht mit üblichen Mitteln varä verarbeitet werden, beispielsweise durch Warmwalzen oder-Strangpressen-bei Temperaturen in diesem Bereichsuffice. The extraordinarily high toughness of these steels, when they are at a controlled speed in temperature area from 870 to 93C ^ "C under increasing voltage gives them the ability to be deformed to a remarkably high degree under the application of little load. In addition, these steels can easily be made by conventional means varä be processed, for example by hot rolling or extrusion at temperatures in this range
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oder selbst darunter, und zwar unter Anwendung von Kräften, die vergleichbar sind mit denjenigen, die zur Bearbeitung ferritischer rostfreier Stähle angewendet werden.or even below, using forces comparable to those used for processing ferritic stainless steels are used.
Ein weiteres Merkmal der Erfindung beruht auf der Beobachtung, daß neue Stähle von sorgfältig eingehaltener Zusammensetzung innerhalb der oben angegebenen Bereiche eine bemerkenswerte Kombination von Eigenschaften haben, insbesondere nach vorangegangener Behandlung, mittels deren eine extrem feinkörnige Duplex-Ferrit-Austenit- oder Austenit-Martensit-Mikrostruktur erzeugt v/ird. Die Eigenschaften der neuen Stähle nach einer derartigen Behandlung bestehen neben vergrößerter Plastizität und V/armbearbeitbarkeit bei höheren Temperaturen in hoher Festigkeit, Bildsamkeit und Widerstandsfähigkeit gegen Ermüdung und Korrosion bei gewöhnlichen Temperaturen.Another feature of the invention is based on the observation that new steels of carefully observed Composition have a remarkable combination of properties within the ranges given above, especially after previous treatment, by means of which an extremely fine-grained duplex ferrite austenite or austenite martensite microstructure generated v / ird. The properties of the new steels persist after such treatment in addition to increased plasticity and V / arm machinability higher temperatures in high strength, malleability and resistance to fatigue and corrosion at ordinary Temperatures.
Die neuen Stähle bieten somit Vorteile gegenüber bekannten Sorten sowohl austenitischer als auch ferritischer rostfreier Stähle, die sämtlich Eigenschaften haben, welche sie nur begrenzt anwendbar machen.The new steels thus offer advantages over known types, both austenitic and ferritic stainless steels, all of which have properties that make them only applicable to a limited extent.
Bekannte Sorten von austenitisehen rostfreien Stählen sind steif bei der Warmbearbeitung, erfordern erhebliche Kräfte bei der Bearbeitung und müssen bei der Verarbeitung vielfach erneut erwärmt werden. Im verarbeiteten Zustand zeigen sie eine verhältnismäßig niedrige Festigkeit im gewöhnliehen Sinne als auch geringe Dauerstandsfestig-Well-known varieties of austenite stainless steel Steels are stiff during hot working, require considerable forces during processing and have to be used during processing often be reheated. In the processed state, they show a relatively low strength in the usual sense as well as low endurance strength
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kelt, neigen zur Lochbildung und versagen unter Spannungskorrosion, insbesondere in Chloridlösungen. Ferritische rostfreie Stähle haben im allgemeinen eine größere Festigkeit als äustenitische Stähle, obwohl sie nicht besonders fest sind, und sie haben eine größere Dauerstandsfestigkeit, sind jedoch gegen lochkorrosion anfällig und ebenso gegen Spannungskorrosion unter bestimmten äußeren Umständen, beispielsweise in brodelnden Wasserstoff-Sulfidlösungen„kelt, tend to form holes and fail under stress corrosion, especially in chloride solutions. Ferritic stainless steels generally have greater strength than austenitic steels, although they are not particularly are solid, and they have a greater fatigue strength, but are prone to pitting corrosion and also to Stress corrosion under certain external circumstances, for example in bubbling hydrogen sulfide solutions "
Die neuen Stähle nach der Erfindung enthalten 23 bis 35$ Chrom und 4,5 bis 12$ Nickel. Im übrigen sind sie in der oben angegebenen Weise zusammengesetzt.The new steels according to the invention contain $ 23 to $ 35 chromium and $ 4.5 to $ 12 nickel. Otherwise are put them together in the manner given above.
Der Gehalt an Chrom und Nickel in den Stählen ist von großer Bedeutung. Ist der Ghromgehalt niedriger als 23$, so sind die Stähle nicht genügend zäh. TJm den Stählen hohe Widerstandsfähigkeit gegen Rißbildung unter Spannungskorrosionsbedingungen zu geben, soll der Chromgehalt 24$ übersteigen. Es ist im allgemeinen nicht nötig, den Chromgehalt größer als 28$ zu machen, um die gewünschte Kombination von Eigenschaften zu erkalten, und Chromgehalte oberhalb von 35$ führen zu ernsten kommerziellen Nachteilen, unter anderem mangelhafte Blpckoberflache, Bildung von Oxydschaum in Luft, erhöhte Kosten und die Möglichkeit der Versprödung während des Erwärmens auf Warmbearbeitungstemperaturen» Mindestens 4?5$ Nickel müssen vorhanden sei», um angemessene Zähigkeit zn -erhalten^ und .mit Vorteil beträgt der JfickeX-gehalt mindestens 5r2$f us das spontane Auftreten vonThe chromium and nickel content in the steels is of great importance. If the chromium content is less than $ 23, the steels are not tough enough. In order to give the steels high resistance to cracking under stress corrosion conditions, the chromium content should exceed $ 24. It is generally not necessary to make the chromium content greater than $ 28 to cool the desired combination of properties, and chromium levels above $ 35 lead to serious commercial disadvantages including poor block surface, formation of oxide foam in air, increased costs and the possibility of embrittlement during heating to hot working temperatures »at least 4? 5 $ nickel must be present is" to provide adequate strength zn -Get ^ and is .with advantage of JfickeX-content at least 5 r 2 $ f us the spontaneous occurrence of
tensit beim Abkühlen von erhöhter Temperatur auf Raumtemperatur zu verhindern. Mit Vorteil übersteigt der Nickelgehalt 8$ nicht.To prevent tensite when cooling from elevated temperature to room temperature. The nickel content advantageously exceeds this $ 8 no.
Die Festigkeit und Zähigkeit der Stähle werden durch die Proportionen des Ferrits und des Austenits oder Martensits beeinflußt, und die Zusammensetzung muß die folgenden Bedingungen erfüllen:The strength and toughness of steels are determined by the proportions of ferrite and austenite or Martensite affects, and the composition must be as follows Satisfy conditions:
und °/oCr + "Mio ? 1,17($Ki) + 13,3.and ° / oCr + "million? 1.17 ($ Ki) + 13.3.
Ist der Nickelgehalt niedriger, als die erste dieser beiden Bedingungen fordert, so ist der Stahl nicht genügend zäh, und ist der Nickelgehalt größer, als die zweite Bedingung fordert, so ist der Stahl nicht hinreichend fest»If the nickel content is lower than the first of these two conditions requires, the steel is not sufficiently tough, and if the nickel content is higher than the second condition requires, the steel is not sufficiently strong »
Steuerung des Kohlenstoffgehalts ist von großer Bedeutung, und der Kohlenstoffgehalt darf 0,08$ nicht überschreiten, um angemessene Zähigkeit bei Raumtemperatur sicherzustellen. Vorzugsweise übersteigt der Kohlenstoffgehalt 0,05$ nicht, um bei Raumtemperatur optimale Zähigkeit sicherzustellen, und um gute Warmverarbeitbarkeit zu gewährleisten, soll der Kohlenstoffgehalt 0,03$ nicht überschreiten. Ist der Kohlenstoffgehalt größer als 0;03$? d&:in muß der Stahl Titan oder Vanadium enthalten und die Zusammensetzung muß demgemäß die weitere Bedingung erfüllt»?Control of the carbon content is of great importance and the carbon content must not exceed $ 0.08 to ensure adequate toughness at room temperature. Preferably, the carbon content does not exceed $ 0.05 in order to ensure optimum toughness at room temperature, and in order to ensure good hot workability, the carbon content should not exceed $ 0.03. If the carbon content is greater than 0 ; 03 $ ? d &: in must the steel contain titanium or vanadium and the composition must accordingly meet the further condition »?
$Ti + $V ^ 4{$0) - 0,03. 009815/0763$ Ti + $ V ^ 4 {$ 0) - 0.03. 009815/0763
. Titan liat einen nachteiligen Einfluß auf die Zähigkeit. Der Titangekalt sollte daher, obwohl Titan und Vanadium in einer Gesamtmenge bis zu 1,57° anwesend sein dürfen, sofern der Kohlenstoffgehalt 0,03$ oder weniger beträgt, 0,3;' bei der oberen Kohlenstoffgrenze von 0,08$ nicht überschreiten, wobei proportional größere Mengen von Titan bei niedrigeren Kohlenstoffgehalten zulässig sind. Pur allgemeine Zwecke braucht der Titangehalt 0,7$ nicht zu überschreiten und beträgt vorzugsweise nicht mehr als 0,3$ bei jedem-Kohlenstoffgehalt. Der Vanadiumgehalt braucht 0,5$ nicht su überschreiten und beträgt vorzugsweise nicht mehr als 0,25$.. Titanium has an adverse effect on toughness. The titanium cold should therefore, although titanium and vanadium may be present in a total amount of up to 1.57 °, provided the carbon content is $ 0.03 or less, 0.3; ' at the upper carbon limit of $ 0.08, proportionally larger amounts of titanium are permitted with lower carbon contents. Purely general purpose the titanium content does not need to exceed $ 0.7 and is preferably no more than $ 0.3 for each carbon content. The vanadium content need not exceed $ 0.5 and is preferably no more than $ 0.25.
Silizium und Mangan haben eine unerwünschte Wirkung auf die. Zähigkeit, und v/eia 2;i oder m»i.r Kupfer anwesend ist, dürfen die Gehalte an Silicium und Mangan 0,4;» bzw, 0,3$ nicht überschreiten, weil andernfalls der Stahl beim Warmwalzen sur Rißbildung neijt.Silicon and manganese have an undesirable effect on the. Toughness, and v / eia 2; i or m »i.r copper present the silicon and manganese content may be 0.4; » or, do not exceed $ 0.3, otherwise the steel no crack formation during hot rolling.
Der Stahl kann Restmengen von deoxydierenden Mitteln und anderen Zusatzstoffen enthalten, beispielsweise Magnesium, Zirkonium, Aluminium,- Ger, Bor und Hafnium, die der Schmelze in Mengen bis zu 1fi beigegeben werden/ Der Stahl kann auch' die üblichen Verunreinigungen enthalten, obwohl die Gehalte an Phosphor, Stickstoff und Schwefel so niedrig wie möglich gehalten werden sollen, wie dies guter Stahlerzeugungspraxis entspricht. Die Anwesenheit solcher restlicher Behandlungsmittel und Verunreinigungen soll durch die oben gemachte Angabe, daß der Rest im wesentlichen EisenThe steel can contain residual amounts of deoxidizing agents and other additives such as magnesium, zirconium, aluminum, - ger, boron and hafnium, the can be added to the melt in quantities of up to 1fi / The Steel can also contain the usual impurities, although the contents of phosphorus, nitrogen and sulfur are so should be kept as low as possible, as is good steelmaking practice. The presence of such residual treatment agent and impurities should by the statement made above that the remainder is essentially iron
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ist, nicht ausgeschlossen werden.is not to be excluded.
Was Verunreinigungen betrifft, so sei hervorgehoben, daß Niob ein schädliches Element darstellt und so weit wie nur möglich ausgeschlossen werden soll.As for impurities, note that niobium is a noxious element, and so on should be excluded as much as possible.
Beim Abkühlen der erfindungsgemäß zusammengesetzten oder gefertigten -Siiähle von einer Temperatur, bei der ihre Struktur im wesentlichen ferritisch ist, beispielsweise 12000C, auf eine Temperatur im Zweiphasenbereich oberhalb der MS-Temperatur wird Gleichgewicht zwischen Austenit und Ferrit nur zögernd hergestellt, so daß beim Abschrecken oder normalen Abkühlen auf solche Temperatur die Struktur im wesentlichen ferritisch bleibt. Ausscheidung von Austenit wird dadurch erhalten, daß der Stahl mäßig hohen Temperaturen im Zweiphasen-Temperaturbereich ausgesetzt wird, beispielsweise 760 bis 10100C und vorzugsweise mindestens 815°C, und zwar für eine Zeit von 20 bis 30 Minuten oder mehr, oder auch dadurch, daß der Stahl diesen Temperaturen ausgesetzt und zugleich bearbeitet wird. Werden die Stähle längere Zeit solchen Temperaturen in dem genannten Bereich ausgesetzt, so haben sie im allgemeinen eine Struktur, die 20 bis 80$ Austenit enthält, wobei der Rest im wesentlichen ganz aus Ferrit besteht. Bei niedrigen Temperaturen kann der Austenit ganz oder im wesentlichen zu Martensit zersetzt werden. Upon cooling of the inventive composite or made -Siiähle from a temperature at which its structure is essentially ferritic, for example 1200 0 C, to a temperature in the two phase region above the MS temperature balance between austenite and ferrite is produced only slowly, so that when Quenching or normal cooling to such a temperature the structure remains essentially ferritic. Precipitation of austenite is obtained by the fact that the steel excessively exposed to high temperatures in the two phase temperature range, for example, 760 to 1010 0 C and preferably at least 815 ° C, and for a time of 20 to 30 minutes or more, or else by that the steel is exposed to these temperatures and processed at the same time. If the steels are exposed to such temperatures in the range mentioned for a prolonged period, they generally have a structure which contains 20 to 80% austenite, the remainder being essentially entirely composed of ferrite. At low temperatures, the austenite can be completely or substantially decomposed into martensite.
Durch geeignete Behandlung ist es möglich, die Zweiphasen-Struktur derart zu entwickeln, daß die Austenit-By appropriate treatment, it is possible to develop the two-phase structure in such a way that the austenite
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Partikel ultrafein werden und die transversale mittlere freie Weglänge (nachstehend kurz Weg genannt) zwischen den Austenit- (oder Martensi-t-) Partikeln vorzugsweise 8 Mikron nicht überschreitet ο Es wurde "bereits angedeutet, daß der Stahl, wenn er sich in diesem Zustand "befindet, eine einzigartige Kombination höchst nützlicher Eigenschaften hat, einschließlich verbesserter Plastizität bei höheren Temperaturen, ausgezeichnete Festigkeit "bei Raumtemperatur, Bildsamkeit, Zähigkeit, Widerstandsfähigkeit gegen Ermüdung und Korrosion und gute Warm- und Kaltbearbeitbarkeit. (Tatsächlich sind die zur Warmbearbeitung der Stähle nötigen Kräfte vergleichbar denen, die für die plastische Verformung ferritischer rostfreier Stähle benötigt werden, und erheblich niedriger als diejenigen, welche bei austenitischen rostfreien Stählen nötig sind. Die Stähle sind außerdem ohne weiteres kaltverformbar und können altersgehärtet werden.Particles are ultrafine and the transverse mean free path (hereinafter referred to as path) between the Austenite (or Martensi-t) particles preferably not exceeding 8 microns ο It has already been indicated that the Steel, when in this state, "is unique Has a combination of highly useful properties, including improved plasticity at elevated temperatures, excellent strength "at room temperature, malleability, Toughness, resistance to fatigue and corrosion, and good hot and cold workability. (Indeed the forces required for hot machining of steels are comparable to those required for plastic deformation of ferritic stainless steels are needed, and considerably lower than those used in austenitic stainless steels Steels are necessary. The steels are also readily cold-deformable and age-hardened.
Die Eigenschaften werden umso besser, je kürzer der mittlere freie Weg wird. Vorzugsweise ist dieser nicht größer als 6 Mikron und noch besser nicht größer als 3 Mikron„The shorter the shorter, the better the properties the middle free path becomes. Preferably this is not larger than 6 microns and even better not larger than 3 microns "
Der kleine Abstand zwischen den Partikeln und die ultrafeine Korngröße der Stähle nach der Erfindung können mit Vorteil durch ein Verfahren erzeugt werden, das eine Kombination von Warmbehandlung und plastischer Verformung darstellt. Dieses Verfahren ist Gegenstand einer anderenThe small distance between the particles and the ultrafine grain size of the steels according to the invention can can advantageously be produced by a process that combines heat treatment and plastic deformation represents. This procedure is the subject of another
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Patentanmeldung der gleichen Anmelderin. Es bedient sich der bekannten Tatsache, daß ein Stahl, der plastisch verformt wird, rekristallisiert, wenn er bis auf eine bestimmte Temperatur oder über diese Temperatur hinaus erhitzt wird, wobei der V/ert dieser Temperatur von der Zusammensetzung und bis zu einem gewissen G-rade auch von* dem Ausmaß der plastischen Verformung abhängt. Die niedrigste Temperatur, bei der Rekristallisation beginnt, wird allgemein als Rekristallisatiünstemperatur bezeichnet. Bei der Behandlung der Stähle nach der Erfindung wird die Ausscheidung des Austenits in dem plastisch verformten Stahl oberhalb der Rekristallisationstemperatur verursacht, co daß Rekristallisation des Ferrits verbunden mit Ausscheidung des Austenits erfolgt. Allgemein gesprochen besteht die Behandlung in der plastischen Verformung innerhalb des Zweiphasen-Temperaturbereichs von Stählen, die eine ferritische Struktur in fester Lösung auf v/eisen und ausscheidbaren Austenit enthalten, wobei diese Stähle innerhalb des Zweiphasen-Temperaturbereichs während oder nach der Verformung erhitzt v/erden, um Rekristallisation des Ferrits und Ausscheidung des Austenits herbeizuführen. Es wurde gefunden, daß die Rekristallisation des plastisch deformierten Materials die Bildung feinen Kornes gewährleistet, während die Ausscheidung des Austenits das Kornwachstum bei der Ausscheidungstemperatur blockiert, Wirkungen, die zusammen zur Erzeugung und Aufrechterhaltung einer feinen Duplex-Struktur beitragen, Die Dauer der Er-Patent application by the same applicant. It avails itself the well-known fact that a steel that is plastically deformed, recrystallises when it is down to a certain Temperature or above this temperature is heated, the V / ert of this temperature from the composition and to a certain extent also depends on the extent of the plastic deformation. The lowest temperature begins when recrystallization is generally referred to as the recrystallization temperature. In the treatment the steels according to the invention is the precipitation of the Austenite in the plastically deformed steel above the recrystallization temperature causes recrystallization of the ferrite combined with precipitation of the austenite takes place. Generally speaking, the treatment consists of the plastic deformation within the two-phase temperature range of steels that have a ferritic structure in solid Solution on iron and contain austenite, these steels being heated within the two-phase temperature range during or after deformation to To bring about recrystallization of the ferrite and precipitation of the austenite. It was found that the recrystallization of the plastically deformed material ensures the formation of fine grains, while the precipitation of austenite the grain growth is blocked at the precipitation temperature, effects that work together to create and maintain contribute to a fine duplex structure, The duration of the
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hitzung in dem Zweiphasen-Bereich, die nötig ist, um den Austenit auszuscheiden, ändert sich mit der Yorgeschichte des Materials in thermischer und verformungstechnischer Hinsicht und liegt im allgemeinen zwischen wenigen Minuten und einer Anzahl von Stunden.heating in the two-phase range, which is necessary for the Precipitating austenite changes with the history of the Material in terms of thermal and deformation technology and is generally between a few minutes and a number of hours.
Die Behandlung kann auf verschiedene Arten durchgeführt werdene So kann nach Erhitzung des Stahls zwedks Auflösung eines Teiles des Austenits zur Bildung einer festen Ferritlösung der Stahl, ausgehend vun der Lösungstemperatur, hinreichend s elin eil abgekühlt .werden, um den aufgelösten Austenit in Lösung su halten, worauf der Stahl kalt bearbeitet wird, um plastische Verformung herbeizuführen, und sodann erneJt erhitzt vird, um ihn su rekristallisieren und den Austenit auszuscheiden.The treatment can be carried out in various ways e Thus, after heating of the steel zwedks resolution of a portion of the austenite to form a solid Ferritlösung of steel, starting vun the dissolution temperature, keeping adequately s elin eil cooled .werden to the dissolved austenite in solution su whereupon the steel is cold worked to bring about plastic deformation and then heated again to recrystallize it and precipitate the austenite.
Bei den Stählen nach der Erfindung, die nicht zuvor im Zweiphasenbereich bearbeitet worden sind, geht die Annäherung an das Phasengleichgewicht se langsam vor sich, da3 wenig oder überhaupt kein Austenit ausgeschieden wird-, ■ während dar Staiii nach den Lösungsglühen, abgekühlt wird, sofern die Abkühlungsgeschwindigkeit nicht extrem niedrig istc In the case of steels according to the invention that have not previously been machined in the two-phase range, the approach to phase equilibrium is slow since little or no austenite is precipitated, while the steel is cooled after the solution heat treatment, provided that the Cooling rate is not extremely slow c
Das Abkühlen mit der Lösungstenperatur als Aus— gangstemperatur kann von plastischer Verformung begleitet sein, beispielsweise dadurch, daß der Stahl, beginnend bei der Losungεtemperatur, wannbearbeitet wird, bis eine Tempe-The cooling with the solution temperature as the starting temperature can be accompanied by plastic deformation , for example by the fact that the steel is worked, starting at the solution temperature, until a temperature
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ratur im Zweiphasenbereich erreicht ist, worauf der Stahl weiter in diesem Bereich plastisch verformt und erhitzt wird, um Rekristallisation und Ausscheidung von Austenit herbeizuführen.temperature in the two-phase range is reached, whereupon the steel continues to be plastically deformed and heated in this area to induce recrystallization and precipitation of austenite.
Es wird einzusehen sein, daß obwohl hohe Temperaturen, oberhalb des ZweiphaBenbereichs, beispielsweise 12000G, vorzugsweise be^ der Erhitzung von Stahlblöcken verwendet werden, bevor sie zum erstenmal vorgestreckt werden, die Blöcke nicht auf solche Temperaturen erneut erhitzt werden sollten, nachdem sie, ausgehend von der zum Lösungsglühen nötigen Temperatur abgekühlt oder anschließend zur Erzeugung einer feinen Kornstruktur behandelt worden sind, da dies zur Folge hätte, daii der ausgeschiedene Austenit zum Teil oder vollständig wieder aufgelöst v/ird und den Ferrit gröber macht. Allgemein gesprochen sollen die neuen Stähle nach der Erfindung während oder nach der Behandlung, die dem Schritt der Abkühlung folgt, nicht auf eine Temperatur oberhalb von 10100O erneut erhitzt werden.It will be appreciated that although high temperatures, preferably be ^ of heating are above the ZweiphaBenbereichs, for example 1200 0 G used by steel blocks, before they are pre-stretched for the first time, which blocks should not be re-heated to such temperatures after it, starting from the temperature required for solution annealing, or have been subsequently treated to produce a fine grain structure, as this would result in the precipitated austenite being partially or completely dissolved again and making the ferrite coarser. Generally speaking, the new steels according to the invention should not be reheated to a temperature above 1010 0 O during or after the treatment which follows the cooling step.
Um die feinste Mikrostruktur der Stähle zu erhalten, soll das Lösungsglühen so ausgeführt werden, daß von dem anfänglich in dem Stahl anwesenden Austenit möglichst viel unc. vorzugsweise alles oder im wesentlichen alles gelöst wird, da ungelöste Austenit-Partikel die Tendenz haben, relativ grob auszufallen. Die Kikrοstruktur, die erhalten wird, wenn der Austenit aufgelöst und während der Rekristallisation wieder ausgeschieden wird, ist im wesentlichenTo get the finest microstructure of the steels, the solution annealing should be carried out in such a way that as much as possible of the austenite initially present in the steel much unc. preferably all or substantially all of it is dissolved, since undissolved austenite particles have the tendency to be relatively rough. The Kikrο structure that received becomes when the austenite is dissolved and during recrystallization is excreted again is essentially
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'. BAD '. BATH
axial gleichgerichtet, und die Eigenschaften des geschmiedeten Stahles sind isotrop. Die Feinheit der erhaltenen Struktur hängt auch von dem Grad der plastischen Verformung ab, und diese soll mindestens einer'20$igen Reduzierung und vorzugsweise einer 50$igen Reduzierung oder mehr im Querschnitt entsprechen. Von Reduzierung wird hier somit im Sinne einer Verminderung in der Querschnittsfläche, also im mechanischen, nicht im metallurgischen Sinne, gesprochen.axially rectified, and the properties of the forged Steels are isotropic. The fineness of the structure obtained also depends on the degree of plastic deformation and this should be at least a $ 20 reduction and preferably correspond to a 50% reduction or more in cross-section. Reduction is used here in the sense a reduction in the cross-sectional area, i.e. in the mechanical, not in the metallurgical sense.
Es ist auch von Vorteil, die Deformation durch Kaltbearbeitung zu bewirken. Extrem feine Mikrostrukturen, beispielsweise mit einem Abstand zwischen benachbarten Austenit-Partikeln von 3 Mikron oder weniger, kann durch eine Kombination aus Erwärmung, Warmbearbeitung innerhalb des Zweiphasen-Temperaturbereichs, Querschnittsreduktion in kaltem Zustande, erneute Erhitzung und Warmbearbeitung innerhalb des Zweiphasenbereichs erhalten werden.It is also advantageous to apply the deformation by cold working. Extremely fine microstructures, for example with a gap between neighboring austenite particles of 3 microns or less, can be achieved by a combination of heating, hot working within the two-phase temperature range, Cross-section reduction in the cold state, reheating and hot working within the Two-phase range can be obtained.
Vorzugsweise werden die neuen Stähle durch Erschmelzen im Vakuum erzeugt, weil es dann unnötig ist, Silizium und Mangan zwecks Deoxydation beizugeben, und weil die Gehalte an Kohlenstoff, Sauerstoff, Stickstoff, Wasserstoff, Schwefel, Phosphor und anderen Elementen, die die Schlagfestigkeit des Stahls heruntersetzen, sehr niedrig gehalten werden können. Doch können auch die wirtschaftlich vorteilhafteren Methoden des Schmelzens in luft angewendet werden, um Stähle mit ausgezeichneten Eigenschaften zu erzeugen,The new steels are preferably produced by melting in a vacuum, because silicon is then unnecessary and manganese for the purpose of deoxidation, and because the contents of carbon, oxygen, nitrogen, hydrogen, Sulfur, phosphorus and other elements that reduce the steel's impact resistance are kept very low can be. But the economically more advantageous ones can also be used Melting in air methods are used to produce steels with excellent properties,
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selbst mit Kohlenstoffgehalten von 0,05$ und darunter, wenn Titan oder Vanadium oder beide Stoffe beigefügt werden, um sich mit dem Kohlenstoff zu verbinden.even with carbon levels of $ 0.05 and below, if Titanium or vanadium or both substances are added in order to combine with the carbon.
Die Zeichnungen stellen sämtlich Mikrophotographien mit 750-facher Vergrößerung im Durchmesser dar. Fig. 1A und 1B veranschaulichen typische Duplex-Ferrit-Austenit-Strukturen, die in einem erfindungsgemäßen Stahl erzeugt worden sind, nämlich Stahl Nr. 2 in Tafel I, woraus der Vorteil der Kaltbearbeitung hervorgeht. Figa 2A und 2B veranschaulichen Duplex-Ferrit-Austenit-Strukturen, die in einem anderen Stahl, nämlich Stahl Nr. 27, erzeugt worden sind, in welchem der anfänglich anwesende Austenit nicht gelöst worden war. gig. 3A und 3B veranschaulichen Duplex-Ferrit-Austenit-Strukturen, die in zwei weiteren Stählen, nämlich den Stählen Nr. 43 und 54 erzeugt worden sind. Sie zeigen die Verfeinerung in der Struktur, die das Resultat der vollständigen Lösung des Austenits bildet.The drawings are all photomicrographs magnified 750 times in diameter. Figures 1A and 1B illustrate typical duplex ferrite-austenite structures produced in a steel of the present invention, namely Steel No. 2 in Table I, from which the benefit cold working emerges. Fig 2A and a 2B illustrate duplex ferrite-austenite structure, which have been generated in a different steel, namely steel no. 27, was initially present in which the austenite does not solved. gig. 3A and 3B illustrate duplex ferrite-austenite structures that have been produced in two other steels, namely steels # 43 and # 54. They show the refinement in structure that forms the result of complete dissolution of the austenite.
Die Stähle, auf die sich Fig. 1A und 1B beziehen, wurden als Blöcke auf 12050C erhitzt, um den Austenit zu lösen, so daß der Stahl im wesentlichen vollständig ferritisch wurde. Die Struktur nach Fig» 1A wurde durch anfängliches Vorstrecken des Blocks, ausgehend von der Temperatur von 12050C, durch Schmieden und darauf folgendes Warmwalzen mit einer Anfangstemperatur von 9250C im Zweiphasenbereich erzeugt. Die Stahlstruktur nach Fig. 1B wurde auf ähnlicheThe steels to which FIGS. 1A and 1B refer were heated as blocks to 1205 ° C. in order to dissolve the austenite so that the steel became essentially completely ferritic. The structure according to FIG. 1A was produced by initial stretching of the block, starting from the temperature of 1205 ° C., by forging and then hot rolling with an initial temperature of 925 ° C. in the two-phase range. The steel structure of Fig. 1B was similar
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Weise erzeugt, abgesehen davon, daß der Stahl zwischen dem Schmieden und dem Warmwalzen kalt "bearbeitet wurde. Beide Mikrostrukturen sind extrem fein, wobei der mittlere freie Weg beim Stahl noch Fig. 1A 3,8 Mikron und beim Stahl nach Fig. 1B 2,4 Mikron beträgt. Auch ist ersichtlich, daß der kalt bearbeitete Stahl eine ausgeprägt feine Mikrostruktur hat.Manner except that the steel was cold worked between forging and hot rolling. Both Microstructures are extremely fine, with the mean free path in the case of steel being 3.8 microns in the case of steel and 3.8 microns in the case of steel Fig. 1B is 2.4 microns. It can also be seen that the cold machined steel has a distinctly fine microstructure Has.
Fig. 2A zeigt die Struktur eines Stahls, bei dem die Erhitzung auf die anfängliche Schmiedetemperatur von 12O5°C nicht genügte, um den .Austenit zu lösen. Der Stahl wurde, beginnend bei dieser Temperatur, heruntergeschmiedet, bis er sich bei 9?-5°C im Zweiphasenbereich befand, hierauf erneut bis auf 1Ü4O"C erhitzt und bei dieser Temperatur beginnend im Zweipliasenbereich warmgewalzt und schließlich eine Stunde lang bei 925°C geglüht, also ebenfalls im Zweiphasenbereich. Fig. 2B zeigt die Struktur des gleichen Stahls nach ähnlicher Behandlung, abgesehen nur davon, da3 der Stahl nach dem Warmwalzen mit einer SOfSigen ^uerschnittsreduktion kaltbearbeitet und eine Stunde lang bei 925°0 geglüht wurde. Obwohl durch die Kaltbearbeitung eine gewisse Kornverfeinerimg erzielt wurde, erscheint der Austenit in jedem Falle fast ganz in Form von Schilfern aus nichtgelöstem primärem Austenit. Keine dieser Strukturen entspricht der Erfindung.Fig. 2A shows the structure of a steel in which heating to the initial forging temperature of 12O5 ° C was not sufficient to dissolve the austenite. The Steel was forged down, starting at this temperature, until it was in the two-phase range at 9? -5 ° C, then again heated to 1Ü4O "C and starting at this temperature hot-rolled in the two-phase area and finally annealed for one hour at 925 ° C, i.e. also in the two-phase area. Fig. 2B shows the structure of the same steel after similar treatment, except that the Steel after hot rolling with a slight reduction in cross-section cold worked and annealed at 925 ° 0 for one hour. Although a certain amount due to the cold working Grain refinement has been achieved, the austenite appears in each case almost entirely in the form of reeds from undissolved material primary austenite. None of these structures are in accordance with the invention.
Fig« 5A stellt ein Beispiel einer Struktur dar, 009815/076 3 BAD ORfGtNALFig. 5A shows an example of a structure 009815/076 3 BAD ORfGtNAL
die erhalten wird, wenn ein Teil des primären Austenits gelöst und wieder ausgeschieden wird, wobei der ausgeschiedene Austenit in Form von Inseln zwischen den länglich gedehnten Partikeln des primären Austenits erscheint. Diese Struktur wurde dadurch erzeugt, daß ein Stahlblock eine Stunde lang bei 12O5°C durchwärmt, hierauf warm zu einem Grobblech von 25 mm Dicke ausgewalzt, sodann erneut auf 925°C erhitzt, auf 16 mm Dicke warm heruntergewalzt und schließlich eine Stunde lang bei 925°C geglüht wurde. Das anfängliche Durchwärmen bei 1205°C war ungenügend, um den gesamten Austenit aufzulösen. Fig. 3B zeigt das Ergebnis der Erhitzung eines Stahls ähnlicher Zusammensetzung auf 12600C, so daß im wesentlichen der gesamte Austenit gelöst war, bevor der Block zu einem Bann von 8,5 mm Dicke durch Schmieden, beginnend bei einer Temperatur von 126O0C, und 7/armwalzen mit dazwischen vorgenommenem Glühen bei 925°C reduziert wurde. Der Austenit vrurde während des V/armv/alzens und Glühens ausgeschieden. Dabei beträgt der mittlere freie Weg der Struktur nach Figo 33 6,85 Mikron. Dieser Stahl hat eine Struktur, die im wesentlichen frei von länglich gedehnten Austenit-Partikeln ist.which is obtained when a part of the primary austenite is dissolved and precipitated again, the precipitated austenite appearing in the form of islands between the elongated particles of the primary austenite. This structure was created by soaking a steel block for one hour at 1205 ° C, then rolling it out to a heavy plate 25 mm thick, then reheating it to 925 ° C, rolling it down to 16 mm thick and finally at 925 for one hour ° C was annealed. The initial soak at 1205 ° C was insufficient to dissolve all of the austenite. Fig. 3B shows the result of heating a steel of similar composition at 1260 0 C, so that substantially all of the austenite was dissolved before the block to a spell of 8.5 mm thickness by forging, starting at a temperature of 126o C 0 , and 7 / arm rolling with intermediate annealing at 925 ° C. The austenite precipitated out during the tempering and annealing. The mean free path of the structure according to FIG. 33 is 6.85 microns. This steel has a structure that is essentially free from elongated austenite particles.
V/enn die Stähle eine sehr feinkörnige Zweiphasen-Mikrostruktur haben, in der der Abstand zwisehen zwei Partikeln 8 Mikron nicht übersteigt, so zeichnen sie sich durch ungewöhnlich hohe Plastizität bei Temperaturen von 87O0CV / hen the steel a very fine-grained two-phase microstructure have, in which the distance zwisehen two particles does not exceed 8 microns, so they are characterized by unusually high plasticity at temperatures of 87O 0 C
009815/0763009815/0763
BADBATH
Ms 98O0C aus, wie sich daraus ergibt, daß man eine Dehnbarkeit von 15C$ oder mehr bei einer Geschwindigkeit der Spannungserhöhung von 0,16 bis 0,26 cm/cm/min erhält, gemessen im kurzzeitigen Zugversuch, und daß sie bei diesen Temperatüren nur ungewöhnlich niedrige Kräfte benötigen, um große Deformationen herbeizuführen. Außerdem können die Stähle ohne weiteres warm verarbeitet werden, beispielsweise durch Walzen oder Strangpressen bei den gleichen oder niedrigeren Temperaturen. Im warmbearbeiteten Zustand zeigen sie außerdem ungewöhnliche Kombinationen weiterer Eigenschaften, nämlich in Bezug auf die Zugfestigkeit bei Raumtemperatur (63. bis 88 kg/mm ); in Bezug auf 0t2fo der Dehngrenze (40 bis 55 kg/mm2), in Bezug auf die Bildsamkeit (25 bis 45$ Deh-Ms 98O 0 C, as can be seen from the fact that an extensibility of 15C $ or more is obtained at a rate of stress increase of 0.16 to 0.26 cm / cm / min, measured in the short-term tensile test, and that it is at these Temperatures only need unusually low forces to cause large deformations. In addition, the steels can easily be processed hot, for example by rolling or extrusion at the same or lower temperatures. In the hot-worked state, they also show unusual combinations of other properties, namely with regard to tensile strength at room temperature (63 to 88 kg / mm); in relation to 0 t 2fo of the yield strength (40 to 55 kg / mm 2 ), in relation to the malleability (25 to 45 $
nung); in Bezug auf Zähigkeit (Energie bis zu 13 kgm/cm und mehr im Kerbschlagversueh nach Oharpy) und in Bezug auf Ermüdung (eine Dauerstandsgrenze von beispielsweise 40 bis 55 kg/mm bei 10' Zyklen). Kaltbearbeitung, beispielsweise durch Walzen oder Drahtziehen, läßt sich leicht durchführen und ergibt Zugfestigkeiten bis herauf zu 245 kg/mm oder mehr bei einem Drahtdurchmesser von 0,25 mm und bis herauf zu 130 kg/mm oder mehr bei einem 1,2 mm dicken Blech. Diese Stähle lassen sich außerdem durch Altershärten auf eine hohe Härte bringen, etwa 45 bis 50 .Rockwell 11C" und demgemäß zu entsprechend hoher Festigkeit, ohne daß nutzbare Bildsamkeit verlorengeht.tion); in relation to toughness (energy up to 13 kgm / cm and more in the notched impact test according to Oharpy) and in relation to fatigue (a durability limit of, for example, 40 to 55 kg / mm in 10 'cycles). Cold working such as rolling or wire drawing is easy to perform and gives tensile strengths up to 245 kg / mm or more for a wire diameter of 0.25 mm and up to 130 kg / mm or more for a 1.2 mm thick sheet . These steels can also be brought to a high hardness by age hardening, about 45 to 50 .Rockwell 11 C "and accordingly to a correspondingly high strength, without any loss of useful ductility.
009815/07 6 3009815/07 6 3
Beispiele für die Zusammensetzung von 52 Stählen, die der Erfindung entsprechen, sind in der nachstehenden Tafel I angegeben.Examples of the composition of 52 steels according to the invention are in the table below I stated.
Tafel 1Table 1
Nr.stole
No.
009815/0763009815/0763
Nr.stole
No.
t> Ni
t>
Ϊ* Ti
Ϊ *
1° miscellaneous
1 °
Alle Stähle in Tafel I enthielten kleine Restmengen von Aluminium (0,02 bis 0,06fb). Die Stähle 1 "bis 26 und 32 bis 35 wurden aus jungfräulichem Material im Vakuum er—All steels in Table I contained small residues of aluminum (0.02 to 0.06fb). Steels 1 "to 26 and 32 to 35 were made from virgin material in a vacuum.
0 0 9 815/0763 BAD ORIGIMAL0 0 9 815/0763 BAD ORIGIMAL
schmolzen, und die Gehalte an Silizium und Mangan lagen im Bereich von 0,01 Ms 0,04$. Die Stähle 27 bis 31 wurden in Luft erschmolzen. Keine beabsichtigten Zusätze von Mangan und Silizium wurden dem Stahl Nr. 27 beigegeben, aber die Stähle Nr. 28 bis 31 und 35 enthielten 0,3 bis 0,4% Mangan und 0,45 bis 0,6$ Silizium. Die-Stähle Nr. 36 bis 52 wurden im Vakuum erschmolzen uild enthielten 0,1 bis 0,35$ Mang'an und 0,15 bis 0,5% Silizium.melted and the levels of silicon and manganese were in the range of 0.01 Ms $ 0.04. Steels 27 to 31 were in Air melted. No intended additions of manganese and silicon were made to steel No. 27, but the Steels Nos. 28 to 31 and 35 contained 0.3 to 0.4 percent manganese and 0.45 to 0.6 percent silicon. Die-steels No. 36 to 52 were made Melted in a vacuum and contained 0.1 to 0.35 $ manganese and 0.15 to 0.5% silicon.
Es folgen einige Beispiele.Here are a few examples.
Dieses Beispiel veranschaulicht die bemerkenswerte superplastische Dehnung bei erhöhten Temperaturen von Stählen mit ultrafeiner Mikrostruktur. Proben von Stählen der Nr. 1, 2 und 12, die mit einer Anfangstemperatur von 12O5°C warmbearbeitet worden waren, wurden auf Zugspannung bei Temperaturen im Zweiphasenbereich untersucht, und zwar einige ohne weitere mechanische Behandlung und andere, nachdem sie durch Kaltbearbeitung weiterhin um 64% reduziert worden waren. In jedem Falle wurde die Probe ungefähr 20 Minuten auf der Testtemperatur gehalten, bevor mit dem Test begonnen wurde, und die Ausscheidung des Austenits aus dem Ferrit erfolgte während dieser Erhitzung. Die Ergebnisse sind in Tafel II wiedergegeben, die auch die erhöhte superplastische Dehnung zeigt, die durch das Kaltbearbeiten der Stähle vor der Rekristallisation und des Ausscheidens des Austenits resultiert.This example illustrates the remarkable superplastic elongation at elevated temperatures of Steels with an ultra-fine microstructure. Samples of steels of Nos. 1, 2 and 12, which had been hot worked with an initial temperature of 1205 ° C, were put on tension studied at two-phase temperatures, some without further mechanical treatment and others after they were further reduced by 64% through cold working had been. In each case, the sample was held at the test temperature for approximately 20 minutes before testing was started, and precipitation of austenite from the ferrite occurred during this heating. The results are reproduced in Table II, which also shows the increased superplastic elongation caused by cold working the Steels before recrystallization and precipitation of austenite results.
009815/0763009815/0763
digkeitExpansion speed
age
beginnend bei
12050O, dann
durch Kaltbear
beitung um 64$
reduziertWarm processed
starting at
1205 0 O, then
by Kaltbear
cost around $ 64
reduced
5.9
3.7
7.4
5o3
3.88.3
5.9
3.7
7.4
5o3
3.8
beginnend bei
12050OWarm processed
starting at
1205 0 O
Temp.test
Temp.
4.9
7.6
5o17.4
4.9
7.6
5o1
200
200
433
600
500300
200
200
433
600
500
19
19
19
19
1919th
19th
19th
19th
19th
19th
0.266
0.266
0.266
0.266
0.2660.266
0.266
0.266
0.266
0.266
0.266
beginnend bei
12050CWarm processed
starting at
1205 0 C
208
304
304160
208
304
304
32
32
3232
32
32
32
0.160
0.160
0.1600.160
0.160
0.160
0.160
1
1
2
2
21
1
1
2
2
2
925
1010
870
925
1010-870
925
1010
870
925
1010-
1
2
21
1
2
2
925
870
925870
925
870
925
* Ein Block der Abmessung 10 «: 10 cm aus dem Stahl Nr. 13 wurde 1 Stunde lang auf 1205;°0 gehalten und in eine Stange der Abmessungen 5 ·* 7 »5 cm umgeschmiedet. Die geschmiedete gtange -wurde auf 12Q5°G erhitzt und durch Warmwalpen in ein Grobblech von 2,5 cm Dicke umgewandelt. Das erhaltene Blech wurde erneut auf 925PQ erhitzt und in einem einzigen DiiPQliliäUf ?u. einem Blech von 16 mm Dicke reduziert, als.Q einer sehr fepgftigen plasfischen Deformation im phagenbereigh* A block measuring 10 ": 10 cm made of steel No. 13 was held at 1205; ° 0 for 1 hour and forged into a bar measuring 5 * 7" 5 cm. The forged gtange was heated to 125 ° G and converted into a heavy plate 2.5 cm thick by hot rolling. The sheet metal obtained was heated again to 925 P Q and in a single DiiPQliliäUf? U. a sheet of 16 mm thick, as a very good plasfic deformation in the phage area
Ein Block der Abmessungen 10 · 10 cm aus dem Stahl Nr. 3 wurde eine Stunde lang auf einer Temperatur von 12O5°C gehalten und durch V/armschmieden in eine Stange von 5 · 5 cm Querschnitt verwandelt. Die Stange wurde erneut auf 925°O erhitzt und durch V/armwalzen auf einen quadratischen Querschnitt von 16 mm Kantenlänge reduziert.A block measuring 10 x 10 cm from steel No. 3 was kept at a temperature of 1205 ° C for one hour held and transformed by V / arm forging into a rod 5 x 5 cm in cross-section. The rod was again at 925 ° E heated and reduced by V / arm rolling to a square cross-section with an edge length of 16 mm.
Stangen der Abmessungen 5 · 5 cm aus den Stählen Nr. 1 und 2, die durch V/armschmieden von Blöcken der Abmessungen 10 · 10 cm erzeugt worden waren, die eine Stunde lang auf 12O5°C gehalten worden waren, wurden auf 12O5°C erhitzt und auf einen quadratischen Querschnitt von 16 mm Kantenlänge reduziert, hierauf erneut auf 925°C erhitzt und durch Warmwalzen in ein Band von 6 mm Dicke umgewandelt. Schließlich wurde ein Teil des Bandes bis auf eine Dicke von 1,2 mm herunter kaltgewalzt.Bars of dimensions 5 x 5 cm from steels No. 1 and 2, which are made by V / arm forging blocks of the dimensions 10 x 10 cm that had been held at 1205 ° C for one hour were heated to 1205 ° C and reduced to a square cross-section of 16 mm edge length, then heated again to 925 ° C and converted into a strip 6 mm thick by hot rolling. Eventually part of the tape was cut down to a thickness cold rolled down from 1.2 mm.
Die mechanischen Eigenschaften der in den Bei-. spielen II bis IV angegebenen Erzeugnisse finden s4ch in Tafel III.The mechanical properties of the in both. games II to IV can be found in Plate III.
009815/0763009815/0763
KerbschlagCharpy
Notched impact
beginnend
bei 9250CHot rolled
beginning
at 925 0 C
in Querrich
tung16 mm sheet metal
in Querrich
tion
0,296
VersatzSF
0.296
Offset
beginnend
bei 9250CHot rolled
beginning
at 925 0 C
richtungin longitudinal
direction
Warmgewalzt 1,2 mm Band 122.1 129.0 beginnend bei 925°C, dann um 80<& kalt reduziert Hot rolled 1.2 mm strip 122.1 129.0 starting at 925 ° C, then reduced by 80 <& cold
Warmgewalzt 1,2 mm Band 124.0 130.0 5.5 — beginnend bei 925JG, dann um 80fi kalt reduziert Hot rolled 1.2 mm strip 124.0 130.0 5.5 - starting with 925 J G, then reduced by 80 fi cold
Warmgewalzt 1,2 mm Band 72.7 83.3 19.0 57,0 beginnend bei 9250C, dann um 80-1 kalt reduziert und 1/2 Std. bei 9250C geglühtHot rolled 1.2 mm strip 72.7 83.3 19.0 57.0 starting at 925 0 C, then reduced by 80-1 cold and annealed at 925 0 C for 1/2 hour
Warmgewalzt 1,2 mm Band 49-9 74.5 27.0 57.0 beginnend bei 9250C. dann um 80;j kalt reduziert und 1/2 Std. bei 9250CHot rolled 1.2 mm strip 49-9 74.5 27.0 57.0 starting at 925 0 C. then by 80; j cold reduced and 1/2 hour at 925 0 C.
geglüht 009815/07 63 BAD ORIGINALannealed 009815/07 63 BAD ORIGINAL
Stahl
N r. Behandlungstole
No. treatment
Porm des MaterialsPorm of the material
S.P. 0,2$ VersatzS.P. $ 0.2 offset
kg/mmkg / mm
kg/mmkg / mm
Charpy KerbschlagCharpy impact
kgm/cmkgm / cm
Warmgewalzt beginnend bei 9250C, dann um 80$ kalt reduziert und 8 Std. bei 4800C geglüht Hot-rolled starting at 925 0 C, then reduced by 80 $ and annealed at 480 0 C for 8 hours
Warmgewalzt beginnend bei 9250C, dann um 80^ kalt reduziert und 8 Std. bei 48O0C geglüht Hot-rolled starting at 925 0 C, then reduced by 80 ^ cold and annealed at 480 0 C for 8 hours
1,2 mm Band 177.0 180.2 7.0 15.51.2 mm tape 177.0 180.2 7.0 15.5
1,2 mm Band 167,11.2mm tape 167.1
171,2 6.0 22.5171.2 6.0 22.5
S.P. = StreckfestigkeitS.P. = Yield strength
Kz = ZugfestigkeitK z = tensile strength
D = DehnungD = elongation
Q = QuerschnittsverminderungQ = reduction in cross section
Die Pestigkeit der Stähle nach der vorstehenden Tafel war, soweit diese Stähle warmgewalzt waren, schon nach einer einfachen Bearbeitung und Warmbehandlung weit größer als diejenigen der meisten üblichen restfreien Stähle. Außerdem zeigen die Ergebnisse der Tests mit Stahl Nr. 13, der eine ultrafeine Kornstruktur ähnlich derjenigen nach Pig. 1A hatte, daß die Eigenschaften dieses Materials nach dem Warmwalzen im wesentlichen isotropisch sind.The pestilence of the steels according to the above table was, as far as these steels were hot-rolled, already after simple machining and heat treatment are far greater than those of most common residual steels. aside from that show the results of tests on No. 13 steel, which has an ultra-fine grain structure similar to that of Pig. 1A found that the properties of this material after hot rolling are essentially isotropic.
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Diese Tafel erläutert auch die Reaktion erfindungsgemaßer Stähle auf das Altershärten bei etwa 4800C.This panel also illustrates the reaction erfindungsgemaßer steels to age hardening at about 480 0 C.
• Die Eigenschaften weiterer Stähle sind in Tafel wiedergegeben,, Ays allen diesen Stählen wurden Blöcke der Abmessungen 10 * 10 cm im Querschnitt hergestellt, die auf 12Ö5ÖÖ erhitzt wurden (ausgenommen Stahl Nr. 35, der auf 126O0O erhitzt würde« Diese Blocke wurden hierauf auf 7#5 * 7*5 öm ausgewalzt und sodann in ein 2*5 ein dickes Groibbieeh Umgewalzt, Worauf eine Nachbehandlung bei einer Temperatur» von 98ÖÖ bis 10400O folgte« Diese Bleche wurden erneut auf 925°0 erhitzt und durch weiteres Auswalzen in einem einzigen Durchlauf auf eine Dicke von 16 mm gebracht* Das Blech wurde ohne weitere Behandlung getestet» Die weitgehende Übereinstimmung der Schlagfestigkeiten der in Quer- und Längsrichtung; untersuchten Proben zeigen, daß die in gewalztem Zustand befindliehen Bleche im wesentlichen isotrop! Söh warene• The properties of other steels are given in Table, "All of these steels were made into blocks with dimensions of 10 * 10 cm in cross-section, which were heated to 12Ö5 Ö Ö (except for steel no. 35, which would be heated to 126O 0 O." These Blocks were then rolled out to 7 * 5 * 7 * 5 µm and then rolled into a 2 * 5 thick coarse sheet, which was followed by an aftertreatment at a temperature "from 98 Ö to 1040 0 O." These sheets were heated again to 925 ° 0 and rolled to a thickness of 16 mm in a single pass ! Sons
15S851915S8519
kgm/GmQ «I». 2
kgm / Gm
kg/mm~ζ
kg / mm ~
kgm/cmL, Ρ « 2
kgm / cm
* 1 Std, lang geglüht hei 925°C, in Luft gekühlt ** 1 Std. lang geglüht hei 8150C, in Luft gekühlt* 1 hour, baked for hot, cooled 925 ° C in air ** 1 hr. Hei baked for 815 0 C, cooled in air
S4P, * StreckfestigkeitS 4 P, * yield strength
K2 = ZugfestigkeitK 2 = tensile strength
Q = Querschnittsvesmiiiderung I/«P« = LänggpröheatüükQ = cross-sectional reduction I / "P" = Länggpröheatüük
Qii". = QuerprobestüökQii ". = Cross-test piece ok
OJeile des aus den" Stählen Nr. 4 Ms 11 örobhleehes wurden durch Warmwalzen in Stäbe τοϊϊ 16 messer verwandelt, die 1>ei 925ö0 geglüht und däittf Kaltwalsien auf 2,8 tm Durchmeöser redttziiert yu^&mt OJeile des "Steels Nr. 4 Ms 11 örobhleehes were transformed by hot rolling into rods τοϊϊ 16 knives, the 1> ei 925 ö 0 annealed and then cold Walsia reduced to 2.8 tm diameter yu ^ & m t
009Ö1S/0783009Ö1S / 0783
ORSGUMAL INSPECTEDORSGUMAL INSPECTED
sie erneut "bei 925°C eine halbe Stunde lang geglüht wurden» Das Material hatte danach eine geschmiedete Duplex-Ferrit-Austenit-Mikrostruktur, die in feiner Verteilung feine Austenit-Partikel enthielt. Das Material wurde sodann durch Kaltziehen in Drähte von 0,5 mm und 0,25 mm Durchmesser ohne zwischenzeitliches Glühen verwandelt, was einer 99#igen kalten Reduktion entspricht. Die Ergebnisse der Zugversuche an Teilen der Drähte dieser Durchmesser sind in Tafel V angegeben.they were again "annealed at 925 ° C for half an hour" The material then had a forged duplex ferrite austenite microstructure, which contained fine austenite particles in fine distribution. The material was then through Cold drawing into wires with a diameter of 0.5 mm and 0.25 mm transformed without intermediate glow, which corresponds to a 99 # cold reduction. The results of the Tensile tests on parts of the wires of these diameters are given in Table V.
Tafel VPlate V
Die erhaltenen Drähte konnten um ihren eigenen Durchmesser gewunden und geschlungen werden, ohne zu brechen. Außerdem wurde eine beträchtliche Reduzierung im Querschnitt oder Einschnürung beim Bruch im Zugversuch beobachtet, ein Zeichen dafür, daß ein sogar noch größerer Grad der Kaltverarbeitüng dem Material ohne Schwierigkeit zugemutet werden könnte.The wires obtained could be of their own Diameter can be wound and looped without breaking. In addition, a considerable reduction in cross-section or necking at break was observed in the tensile test, a sign that an even greater degree of cold working can be expected of the material without difficulty could be.
BAD ORIGiNAL 009815/0763 ORIGINAL BATHROOM 009815/0763
Die sehr feine Mikrostruktur der Stähle hat eineThe very fine microstructure of the steels has a
sehr hohe Dauerstandsfestigkeit zur Folge, die 10' Zyklen im Enntidungstest mit rotierenden Stäben entspricht. Bekannte Stähle mit 15$ Chromgehalt oder 25$ Chrom- und 20$ Nickelgehalt oder 18$ Chrom- und 8$ Nickelgehalt, oder schließlich 18$ Chrom- und 10$ Nickelgehalt hatten wesentlich niedrigere Dauerstandsfestirgkeiten, sowohl absolut genommen als auch im Verhältnis zu ihrer Zugfestigkeit. Stähle nach der Erfindung, die weniger als 23$ Chrom enthalten, erweisen sich als gut widerstandsfähig gegen Korrosion und gegen Rißbildung unter Spannungskorrosion. Beispielsweise zeigten die Stähle Nr. 2, 4, 5 und 11, nachdem sie mit einer Ausgangstemperatur von 9250C warmgewalzt worden waren, in Form Ton U-förmig gebogenen Proben keine Rißbildung, nachdem sie 30 Tage lang in eine siedende wässerige Lösung gebracht worden waren, die 42 Gew.$ Magnesiumchlorid enthielt und ebensowenig, nachdem sie 45 Tage lang in eine wässerige Lösung mit 0,5$ Essigsäuregehalt und 3,5$ Kochsalzgehalt, gesättigt mit Wasserstoffsulfid bei 3O0C, gebracht worden waren. Die Stähle Nr. 1 und 2 zeigten keine Risse, wenn sie 28 Tage lang partiell in eine 20$ige Kochsalzlösung bei 820C eingelegt wurden. Gewöhnlicher rostfreier Stahl mit 18$ Chrom- und 10$ Nickelgehalt versagt bei dem letzteren Test schon nach wenigen Tagen.Very high fatigue strength, which corresponds to 10 'cycles in the detection test with rotating rods. Known steels with $ 15 chromium content or $ 25 chromium and $ 20 nickel content or $ 18 chromium and $ 8 nickel content, or finally $ 18 chromium and $ 10 nickel content, had much lower fatigue strengths, both in absolute terms and in relation to their tensile strength . Steels according to the invention which contain less than 23 $ chromium are found to have good resistance to corrosion and to cracking under stress corrosion. For example showed the steels Nos. 2, 4, 5 and 11, after they were hot rolled with a starting temperature of 925 0 C, in the form of tone U-bend samples no cracking after they have been placed in a boiling aqueous solution for 30 days were 42 wt. $ magnesium chloride contained nor, after they were long, placed in an aqueous solution with 0.5 $ 3.5 $ acetic acid content and salt content, saturated with hydrogen sulfide at 3O 0 C 45 days. Steels No. 1 and 2 showed no cracks when they were partially immersed in a 20% saline solution at 82 ° C. for 28 days. Ordinary stainless steel containing $ 18 chromium and $ 10 nickel fails the latter test after just a few days.
Grobbleche aus den Stählen Nr. 13 und 27, dieHeavy plates made from steels No. 13 and 27, the
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durch Warmwalzen mit Anfangstemperatur von 12O5°O und teilweisem Glühen bei 9250O sowie teilweisem Warmwalzen mit einer Anfangstemperatur Yon 9250O hergestellt worden waren, konnten mit zufriedenstellenden Ergebnissen bei Anwendung von mit Flußmittel überzogenen Elektroden lichtbogengeschweißt werden, und zwar mit einem dazu passenden Milldraht unter Anwendung der beiden Methoden, die mit metallinertem Gas oder mit wolframinertem Gas arbeiten.were produced by hot rolling with a starting temperature of 12O5 ° O and partial annealing at 925 0 O as well as partial hot rolling at an initial temperature Yon 925 0 O, were able to satisfactory results when using coated with flux electrode arc welded to, with a mating Milldraht using either of the two methods that work with metal-inert gas or with tungsten-inert gas.
Die Einflüsse einer Änderung der Gehalte an Nickel, Chrom und Titan in den neuen Stählen ergeben sich aus den Versuehsresultaten, die in Tafel VI wiedergegeben sind. Diese Tafel veranschaulicht auch die Bedeutung der anfänglichen Auflösung des gesamten oder im wesentlichen gesamten Austenits, um die feinstmögliche Mikrostruktur zu erzielen, wenn das Optimum der Eigenschaften erreicht werden soll. Blöcke aus jedem der Stähle wurden 1 Stunde lang bei 1205°C durchwärmt und mit dieser Temperatur als Anfangstemperatur zu Grobblechen von 25 nun Dicke ausgewalzt, die darin auf 925°0 erneut erhitzt und in einem Durchgang auf 16 mm dickes Blech reduziert wurden.The effects of a change in the contents of nickel, chromium and titanium in the new steels result from the test results given in Plate VI are. This table also illustrates the importance of all or substantial initial dissolution entire austenite to the finest possible microstructure to be achieved if the optimum of the properties is to be achieved. Blocks from each of the steels were made for 1 hour warmed through for a long time at 1205 ° C and rolled out with this temperature as the starting temperature to heavy plates of 25 now thickness, which is heated again to 925 ° 0 and in one pass were reduced to 16 mm thick sheet metal.
Die Versuche wurden an Proben ausgeführt, die aus lormlingen bestanden, welche q.uer aus diesem Blech geschnitten waren, und zwar mit Glühen über eine Stunde bei 925°0 und Abkühlen in luft. Die letzte Spalte der Tafel zeigt den Volumenprozentsatz des Austenits in den geglühten Stücken aus den Stählen Nr. 56 bis 47.The tests were carried out on samples that consisted of lormlings which were cut from this sheet were, namely with annealing for one hour at 925 ° 0 and cooling in air. The last column of the board shows the volume percentage of austenite in the annealed Pieces made from steel nos. 56 to 47.
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JOJO
Tafel VIPlate VI
Stahl
Nr.stole
No.
Zugeigenschaften
0,296 S.F. Tensile properties
0.296 SF
kg/mm'kg / mm '
CKP Da. bei Austenit-CKP There. in the case of austenite
Energie 1Q7 Zykls gehaltEnergy 1Q 7 cycle content
ρ ρρ ρ
kgm/cin kg/mm $kgm / cin kg / mm $
Ein Vergleich der Ergebnisse, die mit Stählen der Nr. 36 bis 39 erhalten wurden, mit den Ergebnissen der.A comparison of the results obtained with steels No. 36 to 39 with the results of.
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suche mit den Stählen Nr. 40 bis 43 zeigt, daß der höhere Titangehalt der ersten Gruppe die Tendenz hat, die Schlagfestigkeit herunterzusetzen und die Streckfestigkeit heraufzusetzen, und daß dieser Wirkung des Titans durch Erhöhung des Nickelgehalts begegnet werden kann. Ein Vergleich der Eigenschaften, die mit den Stählen Nr. 44 bis 47 erhalten wurden," zeigt, daß höhere Streckfestigkeiten und geringere Schlagfestigkeiten bei größeren Chrom- und Nickelgehalten erzielt wurden. Trägt man die Streckfestigkeitswerte der Stähle 56 bis 44, 46 und 47 über den Austenitgehalten dieser Stähle auf, so ergibt sich ein Band von 4.9 kg/mm Breite in der Streckfestigkeit und 17 Vol.?» Breite im Austenitgehalt in Bezug auf das Verhältnis der Streckfestigkeit zum Austenitgehait. Die Streckfestigkeit des Stahls Ur. 45 lag unterhalb dieses Bandes. Es wurde gefunden, daß die Mikrostruktur dieses Bandes derjenigen nach Pig. 2A ähnlich war, wobei der Austenit in der Pona länglicher Schilfer auftrat. Dies war ein Anzeichen dafür, daß nicht hinreichend Austenit während der Erhitzung bei 12O5°C gelöst worden war. Der Austenit in den Stählen Nr. 36 bis 39, 44 und 46 befand sich in ausgeschiedener Porm, und derjenige in den Stählen Nr. 40 bis 43 und 47 war teilweise ungelöst und teilweise ausgeschieden. Alle diese Stähle hatten Strukturen, die erheblich feiner waren als diejenige des Stahls Nr. 45« Die Struktur des Stahls Nr. 43 ist in Pig. 3A wiedergegeben·searching with steels no. 40 to 43 shows that the higher one Titanium content of the first group has a tendency to impact resistance decrease and increase the yield strength, and that this effect of titanium by increasing it the nickel content can be countered. A comparison of the properties obtained with steels No. 44 to 47 "shows that higher yield strengths and lower impact strengths with higher chromium and nickel contents were achieved. If the yield strength values of steels 56 to 44, 46 and 47 are plotted against their austenite content Steels, the result is a band of 4.9 kg / mm width in the tensile strength and 17 vol.? » Width in austenite content in relation to the ratio of yield strength to austenite content. The yield strength of the steel Ur. 45 was below this band. The microstructure of this tape was found to be similar to that of Pig. 2A similar where the austenite occurred in the pona of elongated reeds. This was an indication that the austenite had not been sufficiently dissolved during the heating at 1205 ° C. The austenite was found in steels nos. 36 to 39, 44 and 46 was in precipitated porm, and that in Steels Nos. 40 to 43 and 47 was partially unsolved and partially eliminated. All of these steels had structures considerably finer than that of steel No. 45 «Die Structure of No. 43 steel is in Pig. 3A reproduced
0 0 9815/0 7630 0 9815/0 763
Die Stähle Nr. 48, 52 und 49 enthielten 0,006$ "bzw. 0,006 und 0,011$ Phosphor und die Stähle Nr. 50, 51 und 52 entsprechend 0,0076$ "bzw. 0,011$ bzw. 0,0095$ Schwefel. Die mit diesen Stählen erzielten Ergebnisse zeigen, daß diese Mengen von Schwefel und Phosphor ihre Eigenschaften nicht nachteilig beeinflußten.Steels # 48, 52, and 49 contained $ 0.006 "or $ 0.006 and $ 0.011 phosphorus and steels # 50, 51 and 52 corresponding to $ 0.0076 ", $ 0.011 and $ 0.0095, respectively. The results obtained with these steels show that these amounts of sulfur and phosphorus have their properties not adversely affected.
Um Beispiele für die Eigenschaften zu geben, die erzielt wurden, wenn eine bevorzugte Stahlzusammensetzung in größerem Maßstäbe hergestellt wurde, und um die Wirkungen verschiedener Verfahrensbedingungen zu illustrieren, wurden Schmelzen von 545 kg mit einer nominalen Zusammensetzung von 6,5$ Nickel, 26$ Chrom, 0,2$ Titan, bis zu C,05$ Kohlenstoff, Rest Eisen hergestellt, wobei die oberen Grenzen der Verunreinigungen nominell bei 0,5$ Silizium, C,5$ Mangan, 0,025$ Phosphor und 0,025$ Schwefel lagen. Die Herstellung erfolgte in Luft in einem Induktionsofen. Die Schmelzen waren gemäß der nachstehenden Tafel zusammengesetzt, wobei der Rest in jedem Falle aus Eisen bestand.To give examples of the properties achieved when a preferred steel composition was made on a larger scale, and to see the effects To illustrate various process conditions, melts of 545 kg with a nominal composition were made from $ 6.5 nickel, $ 26 chromium, $ 0.2 titanium, up to C, $ 05 carbon, the remainder being made of iron, with the top Impurity limits were nominally 0.5 $ silicon, C, 5 $ manganese, 0.025 $ phosphorus, and 0.025 $ sulfur. the Manufactured in air in an induction furnace. The melts were composed according to the table below, the remainder in each case consisted of iron.
Nr.stole
No.
$Mn
$
$Si
$
$Cr
$
$Ni
$
$Ti
$
$Al
$
$P.
$
$S.
$
Stahl Nr. 53 enthielt 73 Millionstel Sauerstoff, 2,5 Millionstel Wasserstoff und 125 Millionstel Stickstoff und Stahl Nr. 54 enthielt 198 Millionstel Sauerstoff,Steel # 53 contained 73 millionths of oxygen, 2.5 millionths of hydrogen and 125 millionths of nitrogen and steel # 54 contained 198 millionths of oxygen,
009815/0763009815/0763
4,4 Millionstel Wasserstoff und 189 Millionstel Stickstoff,4.4 millionths of hydrogen and 189 millionths of nitrogen,
Der Block aus Stan! Nr. 52 wurde auf 1175°0 erhitzt, auf 150 #.150 ium Abmessungen im Querschnitt durch Schmieden reduziert, erneut auf 126Q0Q erhitzt, auf einen Querschnitt von 100 9 25 mm heruntergewalzt, nochmals auf 9250O erhitzt und auf einen Querschnitt von 100 « 16 mm durch Walzen reduzierte Nachdem ein Teil des 16 mm starken Bleches bei °.25Q0 geglüht worden war, hatte es die folgenden Eigenschaften:The block from Stan! No. 52 was heated to 1175 ° 0, reduced to 150 # .150 ium dimensions in cross section by forging, heated again to 126Q 0 Q, rolled down to a cross section of 100 9 25 mm, heated again to 925 0 O and on a cross section reduced from 100 to 16 mm by rolling. After part of the 16 mm thick sheet had been annealed at ° .25 Q 0, it had the following properties:
Streckfestigkeit in Querrichtung mitYield strength in the transverse direction with
O12$ Versetzung 48,5 kg/mm2 O 1 2 $ displacement 48.5 kg / mm 2
Zugfestigkeit 70,3 kg/mm2 Tensile strength 70.3 kg / mm 2
Dehnungstrain
Quersohnittsverminderung 68$ Schlagfestigkeit (CVN) 11,6 kgm/cm2 Dauerstandsfestigkeit im Dreh-Cross-sonic reduction 68 $ Impact strength (CVN) 11.6 kgm / cm 2 Endurance strength in torsion
7 P7 P
stabversueh (10' Zyklen) 43,0 kg/mm .rod test (10 'cycles) 43.0 kg / mm.
Ein anderer Teil des Bleches wurde 30 Minuten lang bei 12300O geglüht und im Wasser abgeschreckt, als es eine grobkörnige, durchweg ferritiseiie Struktur hatte,. In diesem Zustand betrug seine .„festigkeit nur 63,6 kg/mm und seine Dauerstandsfestigkeit hatte einen Wert von 28 bis .32 kg/mm , also weniger als die Hälfte der Zugfestigkeit.Another part of the sheet was annealed for 30 minutes at 1230 0 O and quenched in water when it had a coarse-grained, consistently ferritiseiie structure. In this condition, its strength was only 63.6 kg / mm and its endurance strength was between 28 and 32 kg / mm, i.e. less than half the tensile strength.
Ein anderer Teil des 16 mm dicken Bleches wurde 1 Stunde lang bei 925°0 geglüht, in Luft abgekühlt und durch Kaltbearbeitung einer Dickenreduktion von 80$ unterworfen»Another part of the 16 mm thick sheet was annealed for 1 hour at 925 ° 0, cooled in air and thoroughly Cold working subjected to a thickness reduction of $ 80 »
■009016/0763■ 009016/0763
Teile des so erhaltenen Bleches wurden erneut 1 Stunde lang auf 925°C erhitzt und weiter kalt bearbeitet, um seine Dicke um 10 bis 40$ zu reduzieren. Die Eigenschaften aller dieser kaltgewalzten Stoffe nach den verschiedenen Wärmebehandlungen sind in Tafel VII angegeben.Parts of the sheet thus obtained were again heated to 925 ° C. for 1 hour and further cold worked to reduce its thickness by $ 10 to $ 40. The properties all of these cold rolled materials after the various heat treatments are given in Table VII.
LK = in Luft abgekühlt
S,F. β Streckfestigkeit
K = Zugfestigkeit
D = DehnungLK = cooled in air
S, F. β yield strength
K = tensile strength
D = elongation
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SSSS
Der JIock aus Stahl Nr. 54 wurde 1 Stunde lang bei 126O0G erhitzt und durch die Verfahrensschritte, die bei Stahl ilr.' 53 angewendet worden waren, auf eine Dicke von 16 mm reduziert, und ein Teil des erhaltenen Bleches wurde weiter auf ein 7,6 nun stances Band heruntergewalzt. Die Eigenschaften dieser Erzeugnisse, nachdem sie bei verschiedenen Temperaturen geglüht, in Luft abgekühlt (LrI) und in Wasser abgeschreckt (WA) worden waren, ergeben sich I1Uf! der na cn Erteilenden üufel VIII.The JIock steel no. 54 was heated for 1 hour at 126o 0 G and by the method steps, the ILR for steel. ' 53 had been used, reduced to a thickness of 16 mm, and part of the sheet obtained was further rolled down onto a 7.6 stance strip. The properties of these products after they have been annealed at different temperatures, cooled in air (LrI) and quenched in water (WA) result in I 1 Uf! of the na cn granting evil VIII.
Tafel VIIIPlate VIII
Glüh te m-^ peratur rc) Glow te m- ^ temperature rc)
Warmgewalztes 16 mm BlechHot-rolled 16 mm sheet
K.K.
Raumtemperatur Sehla«-:festi.-rkeitRoom temperature Sehla «-: firmness
615/LK 925/LK 1010/LK 1C40/LK615 / LK 925 / LK 1010 / LK 1C40 / LK
815/LK S15/WK 925/LK 925/WA815 / LK S15 / WK 925 / LK 925 / WA
51.951.9
43.9 5C.643.9 5C.6
70.5 09.7 68.1 66,870.5 09.7 68.1 66.8
63.-Ü63.-Ü
29.: 58
29.0 - 6229: 58
29.0 - 62
.5 .0.5 .0
11.2 11.511.2 11.5
.10.3 6.9.10.3 6.9
57.357.3
51.9-51.9-
53.053.0
-9.7-9.7
76.2 70.776.2 70.7
7;2.6-7; 2.6-
68.868.8
33.033.0
1 f— .-ν" /"" ■» 1 f—.-Ν "/"" ■»
.0 .0.0 .0
35.0 36.035.0 36.0
5858
LK S= in Luft abgekühltLK S = cooled in air
WK = in Wasser abgekühltWK = cooled in water
¥A s= in Wasser abgeschreckt¥ A s = quenched in water
S.F. s= StreckfestigkeitS.F. s = yield strength
K = ZugfestigkeitK = tensile strength
j)z = Dehnung j) z = elongation
Eg ■ = EinsciinürungEg ■ = containment
OVN = Kerbschlagprobe nach CharpyOVN = Charpy impact test
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ORIGINALORIGINAL
Der durchschnittliche Abstand zwischen den Austenit-Partikeln in dem warmgewalzten 16 mm dicken Band.betrug 10,4 Mikron, während sie in dem 7>6 nun dicken Band 6,85 Mikron betrug. Die Mikrostruktur ist in Fig. 3B wiedergegeben.The average distance between the austenite particles in the hot-rolled 16 mm thick strip 10.4 microns, while in the 7> 6 now thick band they are 6.85 microns fraud. The microstructure is shown in Fig. 3B.
Stahl Nr. 54 in Form eines warmgewalzten Stabes von 16 mm Durchmesser, der bei 925°C geglüht worden, war, hatte eine Schlagfestigkeit (Kerbschlagprobe nach Charpy) bei Raumtemperatur von 41,5 kgm/cm und bei -75°C eine solehe von 26,8 kgm/cm .Steel No. 54 in the form of a hot-rolled bar 16 mm in diameter, which had been annealed at 925 ° C, had an impact strength (Charpy notched impact test) at room temperature of 41.5 kgm / cm and at -75 ° C of 26.8 kgm / cm.
Die Bedeutung der Steuerung der Zusammensetzung der neuen Stähle nach der Erfindung innerhalb der vorstehend angegebenen Bereiche ist· durch die Ergebnisse von Versuchen an 15 Stählen anderer Zusammensetzungen veranschaulicht, die in Tafel IX wiedergegeben sind.The importance of controlling the composition of the new steels according to the invention within the above indicated ranges is illustrated by the results of tests on 15 steels of other compositions, which are reproduced in Table IX.
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$äfel.apples.
Stahl O Or 3Ji 9?i ' AlSteel O Or 3Ji 9? I 'Al
A 0*084 25*7 6*1 <0.01 0.055 A 0 * 084 25 * 7 6 * 1 <0.01 0.055
B 0*14 25*7 6*0 <0*01 0*036B 0 * 14 25 * 7 6 * 0 <0 * 01 0 * 036
Ö 0*078 25*6 5*8 0*65 0Ö 0 * 078 25 * 6 5 * 8 0 * 65 0
L 0*007 1% 4 0*6 0*03L 0 * 007 1% 4 0 * 6 0 * 03
M O612 25 6 0*68 0*03MO 6 12 25 6 0 * 68 0 * 03
AA 0*046 25.7 6.0 40*01 0*034AA 0 * 046 25.7 6.0 40 * 01 0 * 034
BB 0*056 2.5*5 6*1 0,04 0*037BB 0 * 056 2.5 * 5 6 * 1 0.04 0 * 037
Alle diese Stähle würden zu örotJlileöh von 16 mm Dicke heruntergewalkt, und zwar dtiröh ein Verfahren ahnliöh demjenigeni das zur JJrzeuguilg der Stoffe in einer der vor*-1 hergehenden Safeln angewendet Worden war* Die in Bezug auf die" Zugfestigkeit und die SöhlagfestigJcöit erhaltenen sind in Safe! X wiedergegeiDeh»All of these steels would shut flexed to örotJlileöh of 16 mm thickness, namely dtiröh a method ahnliöh demjenigeni the to JJrzeuguilg of the substances in one of the front * - been applied reciprocating 1 Safeln was * The are obtained in terms of "tensile strength and SöhlagfestigJcöit in Safe! X against »
OödetS/0763Oödet S / 0763
!Üafel! Üafel
0,2$ Versatz
(kg/mm2)Sf
$ 0.2 offset
(kg / mm 2 )
■ (GVN) kgm/cm2
längs querImpact test
■ (GVN) kgm / cm 2
lengthways across
Nr.stole
No.
D = DehnungD = elongation
Eg = EinschnürungEg = constriction
CVi = Kerbechlagprobe nach CharpyCVi = Charpy notch impact test
Material aus den Stählen D, E, 1 und L wurde in derselben Weise gezogen, wie dies in Verbindung mit iafel V zur Erzeugung von Drähten von 0,5 und 0,2.5 nun Dicke beschrieben worden ist. Die Ergebnisse der Zugversuche an diesen Drähten Bind in !Tafel ti wiedergegeben. -^a"Material from steels D, E, 1 and L was drawn in the same manner as has now been described in connection with iafel V to produce wires of 0.5 and 0.2.5 thickness. The results of the tensile tests on these wires are reproduced in! Table ti. - ^ a "
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Tafel XIPlate XI
-■'--■■" ■ Zugfestigkeit Zugfestigkeit- ■ '- ■■ "■ Tensile strength Tensile strength
2 22 2
Stahl· ' kg/mm - 0,5 mm kg/mm - 0,25 mmSteel kg / mm - 0.5 mm kg / mm - 0.25 mm
Nr. Durchmesser DurchmesserNo. diameter diameter
D 108 142D 108 142
E - - 159 . 188E - - 159. 188
F - 159 ■ 210F - 159 ■ 210
L 133 184 · -L 133 184 -
Alle Stähle nach Tafel IX mit Ausnahme der Stähle A und B haben niedrige Schlagfestigkeiten. Die Stähle A und B zeigten ernste Kanfenrisse "beim Warmwalzen. Auch die Stähle AA und BB zeigten Rißbiläung. Lie Stähle H, I und K fielen- nach 17 Stunden und - die- Stähle J und L-nach nur 4 Stun- den in einem Spannungskorrosionstest in siedender, wässeriger Magnesiumchloridlösung aus. Nach 4-0 Stunden fielen die- ' se Stähle ebenfalls in einem Spannungskorrosionstest aus, der in einer wässerigen Lösung durchgeführt wurde, die aus 0,5# Essigsäure und 3»5$ Kochsalz, gesättigt mit Y/asserstoffsulfid bei 300C bestand. Stahl M, der O,12$ Kohlenstoff und C,68'- Titan enthielt, zeigte Rißbildung nach 2 Stunden in einem in Magnesiumchlorid durchgeführten Spannungskorrosionstest und nach 17. Stunden in einem Test in Wasserstoffsulfid. Die niedrige Schlagfestigkeit von 3,1 kgm/cm2 des Stahls K, der 22# Chrom und 4,3^ Nickel enthielt, sollte verglichen werden mit der weitaus höherenAll steels according to Table IX with the exception of steels A and B have low impact strengths. The steels A and B showed serious cannon cracks "during hot rolling. The steels AA and BB also showed crack formation. Lie steels H, I and K fell - after 17 hours and - steels J and L - after only 4 hours Stress corrosion test in boiling, aqueous magnesium chloride solution After 4-0 hours these steels also failed in a stress corrosion test, which was carried out in an aqueous solution made from 0.5 # acetic acid and 3.5% sodium chloride saturated with Y. / asserstoffsulfid at 30 0 C was. steel M, O, $ 12 carbon and C containing 68'- titanium, showed cracks after 2 hours in a test conducted in magnesium chloride stress corrosion test and after 17 hours in a test in hydrogen sulfide. the low Impact strength of 3.1 kgm / cm 2 of steel K containing 22 # chromium and 4.3 ^ nickel should be compared with the much higher one
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Schlagfestigkeit von 6,0 kgm/cm des Stahls Nr. 25, der 23$ Chrom und 5»2$ Nickel enthielt, und derjenigen von 8,5 kgm/cm2 des Stahls Nr. 26, der 24$ Chrom und 5,6$ Nickel enthielt, wenn diese Stähle unter den gleichen Bedingungen getestet wurden.Impact strength of 6.0 kgm / cm of the No. 25 steel containing $ 23 chromium and $ 5 »2 nickel and that of 8.5 kgm / cm 2 of the No. 26 steel containing $ 24 chromium and 5.6 $ Contained nickel when these steels were tested under the same conditions.
Es sei darauf hingewiesen, daß die Stähle D und L, obwohl sie Zusammensetzungen außerhalb des Bereiches der neuen Stähle nach der Erfindung aufweisen, nichtsdestoweniger auf die spezielle Behandlung reagieren, die hier beschrieben worden ist, um eine ultrafeine Mikrostruktur zu erzeugen, und in diesem Zustand superplastisch sind. So zeigte Stahl D in dem Zustand, in dem er sich nach Warmbehandlung beginnend bei 925 C und erneuter Erhitzung auf 9250C für die Dauer von 20 Minuten vor dem Test befand, eine superplastische Dehnung von 210$, wenn er bei einer Steigerungsgeschwindigkeit der Spannung von 0,16 cm/cm/ min gedehnt wurde.It should be noted that steels D and L, although having compositions outside the scope of the novel steels of the invention, nonetheless respond to the special treatment described herein to produce an ultra-fine microstructure, and in that condition are superplastic. Thus steel showed D in the state that it was in after heat treatment beginning at 925 C and again heated to 925 0 C for a period of 20 minutes before the test, a superplastic elongation of 210 $, when at an increase speed of the voltage was stretched at 0.16 cm / cm / min.
Es ist wesentlich, daß die neuen Stähle nach der Erfindung kein lliob enthalten, weil dieses Element die Eigenschaften der Stähle erheblich beeinträchtigt. So ergab sich bei einer Legierung in der Zusammensetzung ähnlich dem Stahl Nr. 4, jedoch mit einem Gehalt von 0,6$ Niob anstelle von Titan, die in der in Verbindung mit Tafel V beschriebenen Weise behandelt worden war, eine Schlagfestigkeit von nur 5,35 bis 3,80 kgm/cm bei Proben, die in LängsrichtungIt is essential that the new steels according to the invention contain no lliob because this element has the properties the steels are significantly impaired. Thus, in the case of an alloy, the composition was similar to that Steel No. 4 but containing $ 0.6 niobium in place of titanium as described in that described in connection with Table V. Wise treated had an impact strength of only 5.35 to 3.80 kgm / cm for samples that were in the longitudinal direction
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bzw. Querrichtung untersucht wurden* Mob beeinträchtigt auch die Eigenschaften von Material, das starker Kaltbearbeitung unterzogen worden ist, wie sich aus der Tatsache ergibt, daß Draht, der aus diesem Stahl in der gleichen Weise gezogen worden ist wie aus Stahl Fr» 4> eine Zugfestig-or transverse direction were investigated * Mob also affects the properties of material that is subjected to severe cold working has been subjected, as is evident from the fact that wire made from this steel in the same way has been drawn as if from steel Fr »4> a tensile strength
22
keit von nur 162 kg/mm bei 0,5 mm !Durchmesser und 183 kg/mm bei Ö,25 min Durchmesser zeigte, Wobei die Dehnung vernäohlässigbär war»of only 162 kg / mm at 0.5 mm! diameter and 183 kg / mm at 0.55 min diameter showed, whereby the elongation was negligible was »
Die gute Verarbeitbarkeit sowohl in warmem als in kaltem Zustande der neuen Stähle nach der Erfindung ermöglichen es» sie ohne weiteres zur Herstellung von Produkten aller üblichen formen zu verwenden, einschließlich Rohr, Blech, land, Grobblech, Stäben, Stangen, Draht und stranggepreßten Erzeugnissen, Dabei sind keine komplizierten und teuren Zwischenschritte der Wärmebehandlung notwendig, um gute mechanisehe Eigenschaften zu gewährleisten* Die bemerkenswerte Kombination von Eigenschaften der Stähle, Wie sie oben erläutert worden ist, und -ihre relativ geringen Kosten erlauben es, sie als Bauglieder bei Gegenständen wie gedeckten MüldenWagen, Öltänkern, Behältern für zu transportierendes Gut, chemischen Geräten, Kästenanhängern, leichten Masten, StraSenbrucken, lasttragertden Elementen in Gebäuden, Fenstermittelkreuzen, Eisenbahnwagen und Iiokomotiven, Ausrüstung für gewisse Ölquellen einschließlich Röhren für Ölquellen und Angelseilen für die Wiedergewinnung von Bohr-The good machinability both in the hot and in the cold state of the new steels according to the invention enable them to be readily used in the manufacture of products of all common shapes to use, including pipe, sheet metal, land, plate, rods, rods, wire and extruded products, there are no complicated and expensive intermediate steps the heat treatment necessary for good mechanisehe Properties to ensure * The remarkable combination of properties of the steels, As explained above and allow their relatively low cost it, as structural elements in objects such as covered garbage wagons, oil drenchers, containers for things to be transported Good, chemical devices, box trailers, light masts, road bridges, load-bearing elements in buildings, window center crosses, Railroad cars and locomotives, equipment for certain oil wells including pipes for oil wells and fishing ropes for the recovery of drilling
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werkzeugen und schließlich für Drahtseile zur Benutzung in Seev/asser zu verwenden.tools and finally for wire ropes for use in Seev / water.
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