DE1758819A1 - Spannungskorrosionsriss-resistente Staehle - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Stähle mit einem 12 bis 20%-igem Chromgehalt, welche gegenüber der Spannungskorrosionsrißbildung resistent sind.

Unter bestimmten Bedingungen neigen 18/8 austenitische Stähle stark zur Spannungskorrosionsrißbildung, insbesondere dort, wo chloridhaltige Umgebungsbedingungen angetroffen werden und wo die Betriebstemperaturen die Umgebungstemperatur in hohem Maße übersteigen. Die Resistenz dieses Typs von austenitischem Stahl gegenüber Spannungskorrosionsrißbildung kann durch Erhöhung des Nickelgehaltes gesteigert werden, jedoch werden dadurch gleichzeitig auch die Herstellungspreise beträchtlich erhöht.

Eisen mit einem Gehalt von 17 bis 20% an Chrom entfaltet eine ausgezeichnete Resistenz gegenüber Spannungskorrosionsrißbildung. Jedoch entwickeln derartige Chromeisen ein grobes Gefüge, welches beim Erhitzen auf Temperaturen von oberhalb etwa 900°C, wie sie bei einem Schweißvorgang auftreten, einen Anstieg in der Sprödigkeit. Darüberhinaus verringert Schweißen die Korrosionsresistenz und als Folge hiervon ist nach dem Schweißvorgang eine weitere Wärmebehandlung notwendig.

Die vorliegende Erfindung schafft einen Stahl mit einem Gehalt von 0,01 bis 0,2 Gew.-% Kohlenstoff, von 0,01 bis 2,0 Gew.-% Silizium, von 0,01 bis 4,0 Gew.-% Mangan, von 1,0 bis 5,0 Gew.-% Nickel, von 12,0 bis 20,0 Gew.-% Chrom, von 0,5 bis 2,5 Gew.-% Molybdän, von 0,1 bis 2,0 Gew.-% Niob, von 0,01 bis 0,1 Gew.-% Stickstoff.

Bevorzugte Gewichtsverhältnisse der Nicht-Eisen-Komponenten der Legierung sind von 0,02 bis 0,06 Gew.-% Kohlenstoff, von 0,25 bis 0,7 Gew.-% Silizium, von 0,3 bis 1,0 Gew.-% Mangan, von 2,0 bis 3,0 Gew.-% Nickel, von 15,0 bis 17,0 Gew.-% Chrom, von 0,8 bis 1,2 Gew.-% Molybdän, von 0,4 bis 0,7 Gew.-% Niob und von 0,02 bis 0,04 Gew.-% Stickstoff.

Es wurde gefunden, dass die Stähle der vorliegenden Erfindung im Vergleich mit 18/8 austenitischen Stählen und herkömmlichem 17-20%-Chromeisen verbesserte Eigenschaften aufweisen. Die Stähle der vorliegenden Erfindung behalten die sehr hohe Resistenz von 17-20% Chromeisen gegenüber der Spannungskorrosionsrißbildung bei, können jedoch auch bei nur unbedeutendem Kornwachstum geschweißt werden und machen somit eine Wärmebehandlung nach dem Schweißen nicht notwendig. Zusätzlich hierzu ist die allgemeine Korrosionsresistenz in chloridhaltiger Umgebung bis angenähert auf die von 18/8 - Stählen verbessert.

Die Eigenschaften der Stähle der vorliegenden Erfindung sind durch die nachfolgenden Beispiele erläutert.

Beispiel 1

Drei Stahlproben in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung hatten die folgenden Gewichtsbereiche, ausgedrückt als Gewichtsprozente an Kohlenstoff, Silizium, Mangan, Chrom, Nickel, Molybdän und Niob.

Tabelle I

Die Resistenz gegenüber Spannungskorrosionsrißbildung wurde nachgewiesen durch die folgenden Versuchsergebnisse in als Reagens oft verwendeter 42%-iger Magnesiumchlorid-Lösung beim Siedepunkt.

Es wurden einachsig belastete Prüfkörper mit einer Belastung von 20 Tons/square inch (3150 kg/cm[hoch]2) verwendet.

Tabelle II

Der Stahl "17% Cr" ist ein 17%-Chromeisen, und der Stahl "en58E" ist ein Beispiel eines 18/8 austenitischen Stahls.

Beispiel 2

Proben von Formstück B der Zusammensetzung wie in Beispiel 1 angegeben, wurden während drei Monaten bei Raumtemperatur in 3%-ige und 10%-ige Natriumchloridlösungen eingetaucht. Zum Vergleich wurden unter den gleichen Bedingungen während der gleichen Zeitdauer Proben von 17%-Chromeisen und En58E-Stahl exponiert.

Die Ergebnisse des Korrosionstestes waren folgende:

Tabelle III

Beispiel 3

Die Schweißbarkeit des Stahls wurde durch Schweißen von Stäben mit 3/4" (1,905cm) Durchmessern unter Verwendung von Elektroden auf Nickellegierungsbasis nachgewiesen. Ebenso wurden Schweißungen in 10 Normblechen unter Verwendung von Elektroden auf Nickelbasis und des elektrischen Lichtbogenverfahrens, sowie autogen nach dem Verfahren des inertgasgeschützten elektrischen Wolframlichtbogens durchgeführt. In beiden Fällen wurden Biegeproben von 180° über einen Radius von 1 1/2 t durchgeführt, wobei t die Dicke der Probe bedeutet, ohne irgendeine Rißbildung am ursprünglichem Metall, der Schweiße oder der wärmebeeinflußten Zone. Proben von Formstück C von der Zusammensetzung wie in Beispiel 1 wurden mit einer mittparallelen Schweißraupe hergestellt. Zugprüfungen dieser Proben ergaben die folgenden Ergebnisse:

Tabelle IV

Keine der geschweißten Proben zeigte irgendein Zeichen von Korngrenzen-Korrosion nach drei Tagen beim Siedepunkt im Standardtestreagens Schwefelsäure/Kupfersulfat.

Die Erfindung schafft ebenso Erzeugnisse, soweit sie aus den oben beschriebenen Legierungen hergestellt sind.

Claims (4)

1. Legierung auf Basis Eisen-Chrom, enthaltend die folgenden Elemente in den angegebenen Gewichtsprozent-Sätzen:

Kohlenstoff 0,01 bis 0,2%

Silizium 0,01 bis 2,0%

Mangan 0,01 bis 4,0%

Nickel 1,0 bis 5,0%

Chrom 12,0 bis 20,0%

Molybdän 0,5 bis 2,5%

Niob 0,1 bis 2,0%

Eisen restlicher Anteil, abgesehen von normalen Verunreinigungen.

2. Legierung auf Basis Eisen-Chrom gemäß Anspruch 1, enthaltend die folgenden Elemente in den angegebenen Gewichtsprozent-Sätzen:

Kohlenstoff 0,02 bis 0,06 %

Silizium 0,25 bis 0,7 %

Mangan 0,3 bis 1,0 %

Nickel 2,0 bis 3,0 %

Chrom 15,0 bis 17,0 %

Molybdän 0,8 bis 1,2 %

Niob 0,4 bis 0,7%

Eisen restliche Anteile, abgesehen von normalen Verunreinigungen.

3. Legierung wie in einem der vorhergehenden Ansprüche und im wesentlichen wie vorstehend in irgendeinem der Beispiele beschrieben.

4. Bearbeiteter Gegenstand, sofern aus einer Legierung gemäß irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche hergestellt.