EP0773307A1 - Hochfeste korrosionsbeständige Maraging-Legierung - Google Patents

Abstract

Insbesondere zur Herstellung von Federelementen hoher Korrosionsbeständigkeit und hoher Härte lassen sich FeNiCr-Legierungen nach Aushärtung verwenden, wenn man diesen neben anderen Elementen eine Kombination von Mo + ½ W im Bereich von 0,5 bis 6 Gew.-% und Beryllium im Bereich von 0,1 bis 0,5 Gew.-% zusetzt. Die Legierung enthält auch von 6 bis 9 Gew.-% Ni, von 11 bis 15 Gew.-% Cr, je von 0 bis 6 Gew,-% Co und Cu, je von 0 bis 1 Gew.-% Ti, Nb, Al, Si, Mn, V von 0 bis 0,1 Gew.-% eines oder mehrerer der seltenen Erden bzw. Mischmetall, von 0 bis 0,1% C+N und den Rest Fe.

Description

• Die Neuerung betrifft eine durch Wärmebehandlung aushärtbare korrosionsbeständige Maraging-Legierung, die außer Eisen zur Erzielung hoher Festigkeit, hoher Härte, hoher Biegewechselfestigkeit, hoher Wärme- und Relaxationsbeständigkeit Nickel, Chrom und Molybdän und/oder Wolfram enthält und zusätzlich weitere, die Aushärtung verbessernde Elemente enthalten kann.
• Derartige korrosionsbeständige Maraging-Legierungen sind beispielsweise in der Zeitschrift DEW Techn. Berichte 1973, S. 157 beschrieben. Es werden hier Legierungen mit 11,4 Gew.-% Chrom, 2,0 Gew.-% Molybdän, 7,9 Gew.-% Nickel, 5,3 Gew.-% Kobalt, 1,07 Gew.-% Titan, 0,007 Gew.-% Kohlenstoff, Rest Eisen verwendet und durch eine Wärmebehandlung gehärtet. Die Gehalte an Nickel, Kobalt, Chrom und Molybdän sind so abgestimmt, daß bei der Abkühlung von hohen Temperaturen eine Martensitumwandlung erfolgt, so daß ein sogenannter korrosionsbeständiger Maraging-Stahl entsteht.
• Aufgabe der Neuerung ist es, eine Legierung vorzuschlagen, die gleichzeitig eine hohe Korrosionsbeständigkeit, eine hohe Festigkeit und eine Härte über 550 HV aufweist. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Legierung entsprechend dem Kennzeichen des Schutzanspruchs 1 gelöst. Insbesondere hat sich herausgestellt, daß man nach dem Aushärten eine hohe Härte über 550 HV bei bestehender Korrosionsbeständigkeit erhält, wenn man als Zusätze die Kombination von Molybdän bzw. Wolfram und Beryllium in bestimmten Mengen vorsieht.
• Es ist zwar bereits bekannt, daß bei martensitisch aushärtbaren Stählen eine Verbesserung der Härte nach der Aushärtung erzielt werden kann. Dies geht beispielsweise aus der Zeitschrift METALS and MATERIALS, 1971, S. 99-105 hervor. Hier wird bei Stählen, die Chrom und Nickel enthalten, Beryllium allein oder in Kombination mit Titan hinzugesetzt. Diese bekannten Legierungen erreichen jedoch nach Aushärtung nur eine maximale Vickershärte von ca. 510 bzw. 51 HRC nach Rockwell.
• Eine höhere Härte läßt sich aber überraschenderweise erreichen, wenn man eine FeNiCr(Mo, W) - Legierung mit gegebenenfalls weiteren Elementen, wie Co, Ti, Nb, Cu, Al, Mn, Si, V sowie Seltenen Erden oder Mischmetall verwendet und zusätzlich zu dem vorhandenen Molybdän bzw. Wolfram, Be mit 0,1 bis 0,5 Gew.-% zusetzt. Hier wird nach Aushärtung aus dem lösungsgeglühten Zustand eine Vickershärte von größer als 550 HV erreicht.
Beispielsweise wurde die Legierung
• Fe-8Ni-12Cr-5Mo-0,25Be-0.25Ti folgendermaßen behandelt: Nach dem Warmwalzen im Bereich 1000 - 1100 °C und Lösungsglühen im Bereich 1000 - 1100 °C, gefolgt von Abschrecken auf Raumtemperatur bzw. Ofenabkühlung auf Raumtemperautr erreicht sie folgende Eigenschaften:

  Härte	350 HV
  Festigkeit Rm =	1100 MPa
  Bruchgrenze Rpo =	750 MPa
  Bruchdehnung (50 mm Meßlänge) =	9 %.

• Nach einer Wärmebehandlung von 4 h bei 470 ° wurden folgende Werte gemessen:

  Härte	610 HV
  Festigkeit Rm =	1960 MPa
  Streckgrenze Rpo =	1850 MPa
  Bruchdehnung =	3 % .

• Noch höhere Festigkeiten lassen sich erzielen, wenn man den Werkstoff nach der Lösungsglühung und Abkühlung auf Raumtemperatur kaltverformt. Nach 95 %iger Kaltverformung erhält man folgendes:

  Härte =	480 HV
  Festigkeit Rm =	1800 MPa
  Streckgrenze Rpo =	1720 MPa
  Bruchdehnung =	1 % .

• Nach einer daran anschließenden Wärmebehandlung von 4 h bei 470 °C ergibt sich:

  Härte =	690 HV
  Festigkeit =	2350 MPa
  Bruchdehnung =	0.2 %.

Claims (6)

1. Durch Wärmebehandlung aushärtbare korrosionsbeständige Maraging-Legierung, die außer Eisen zur Erzielung hoher Festigkeit, hoher Härte, hoher Biegewechselfestigkeit, hoher Wärme- und Relaxationsbeständigkeit Nickel, Chrom und Molybdän und/oder Wolfram enthält und zusätzlich weitere, die Aushärtung verbessernde Elemente enthalten kann, dadurch gekennzeichnet , daß die Legierung neben üblichen schmelzbedingten Verunreinigungen anteilig folgende Elemente enthält:

   Fe mit 47,4 - 82,4 Gew.-%,

   Ni mit 6 - 9 Gew.-%

   Cr mit 11 - 15 Gew.-%

   Mo + ½ W mit 0,5 - 6 % Gew.-%

   je 0 - 6 Gew.-% eines oder mehrerer der Elemente Co, Cu

   je 0 - 1 Gew.-% eines oder mehrerer der Elemente Ti,Nb,Al,Si,Mn, V

   0 - 0,1 Gew.-% eines oder mehrerer der Seltenen Erden bzw. Mischmetall,

   C und N mit 0 - 0.1 %

   und daß zusätzlich zur Erzielung einer besonders hohen Härte sowohl Be mit 0,1 bis 0,5 Gew.-% in der Legierung enthalten ist.
2. Legierung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet ,daß die Legierung außer Fe anteilig folgende Elemente enthält:

   Ni 6 - 9 Gew.-%

   Cr 11 - 15 Gew.-%

   Mo + ½ W 0.5 - 6 Gew.-%

   Co 0 - 5 Gew.-%

   Ti, Nb, Al, Si, V, Mn mit je 0 - 0,5 Gew.-%

   Cu mit 0 - 4 Gew.-%

   C und N mit 0 - 0.05 Gew.-%

   sowie eines oder mehrere der Seltenen Erden bzw. Mischmetallen Bit 0 bis 0,05 Gew.-% und

   Be mit 0,1 bis 0,5 Gew.-% einschließlich üblicher Verunreinigungen.
3. Verfahren zur Herstellung einer Legierung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Aushärtung durch eine Wärmebehandlung im Temperaturbereich von 400 bis 550 °C während 0,25 bis 10 h vorgenommen wird.
4. Verfahren zur Herstellung einer Legierung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Legierung im Temperaturbereich von 850 bis 1100 °C lösungsgeglüht wird und zur Aushärtung langsam auf Raumtemperatur abgekühlt bzw. abgeschreckt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß die Legierung nach der Lösungsglühung kaltverformt wird.
6. Verwendung einer Legierung nach Anspruch 1 oder 2 als Federwerkstoff ohne korrosionshemmende Beschichtung in korrosionsanfälliger Umgebung.