DE2219079A1

DE2219079A1 - Austenitic iron-nickel-chromium alloys - with niobium or tungsten-contg phase which takes up phosphide etc

Info

Publication number: DE2219079A1
Application number: DE19722219079
Authority: DE
Inventors: Jun Elbert Edwin Denhard; Ronald Harry Espy
Original assignee: Armco Inc
Current assignee: Armco Inc
Priority date: 1972-04-19
Filing date: 1972-04-19
Publication date: 1973-10-31

Abstract

General compsn of the alloys is 12-27% Cr; 11-45% Ni; 5-13% Mn; 0.03-0.15% C; 0.03-0.30% N; 1.0-4.0% Nb; and/or 3-7% W; 0-3% Mo, bal Fe. The alloys may be used for general stainless steel application e.g. a certain compsn gives a good combination of corrosion resistance, strength and toughness over the range -196 to 816 degrees C or esp. as a filter for arc welding of alloys such as 21-6-9 and 20-45-5 Cr-Ni-Mn alloys. e.g. another compsn is used for welding 21-6-9 stainless steels.

Description

Austenitische Legierung Die Erfindung betrifft eine vollständig austenitische, korrosionsbeständige Legierung mit einer hohen Festigkeit und guten Duktilität über einen breiten Arbeitstemperaturbereich. Der erfindungsgemäße Stahl weist insbesondere eine gute Verarbeitbarkeit auf, ist leicht schweißbar und besitzt im geschweißten Zustand eine gute Zugfestigkeit bzw. Austenitic alloy The invention relates to a completely austenitic, corrosion-resistant alloy with high strength and good ductility over a wide working temperature range. The steel according to the invention has in particular good processability, is easy to weld and possesses in the welded Condition good tensile strength or

Zerreißfestigkeit, Duktilität und Schlagbeständigkeit, alles über einen breiten Temperaturbereich von -196 bis +816°C (-320 bis 15oo0F).Tensile strength, ductility and impact resistance, all about a wide temperature range from -196 to + 816 ° C (-320 to 15oo0F).

Die Erfindung betrifft ferner die Bereitstellung eines Schweißmetalls und einer Schweißnaht, die gesund und frei von Defekten, stark und duktil sind und eine gute Schlagfestigkeit aufweisen.The invention also relates to the provision of a weld metal and a weld that is healthy and free from defects, strong and ductile and have good impact resistance.

Um ein besseres Verständnis bestimmter Merkmale der Erfindung zu vermitteln, sei bemerkt, daß die meisten der bisher bekannten Eisen-Chrom-Nickel-Legierungen, die vollständig austenitisch sind, insbesondere die vollständig austenitischen rostfreien Chrom-Nickel-Ståhle, die Neigung haben, beim Schweißen Risse zu bilden. Wärmerisse entstehen dann, wenn diese Legierungen auf einer Temperatur von etwa 12600C (23000F) erhitzt werden, insbesondere wenn diese Legierungen in Form von schwerem Formstahl (heavy section) vorliegen. Selbst bei leichteren Profilen (lighter sections), bei denen das Biegen oder eine anderweitige Entspannung beschränkt ist, treten ebenfalls leicht Risse auf. Wenn diese Legierungen geschweißt oder als Schweißmaterial verwendet werden, steht die Oberfläche der Schweißraupe (Sicke) unter Spannung, da die Sicke beim Abkühlen schrumpSt und es treten gewöhnlich Risse auf.To provide a better understanding of certain features of the invention, it should be noted that most of the previously known iron-chromium-nickel alloys, which are completely austenitic, especially those which are completely austenitic stainless chrome-nickel steels, which have a tendency to crack when welding. Heat cracks occur when these alloys are at a temperature of about 12600C (23000F), especially when these alloys are in the form of heavy section steel. Even with lighter profiles (lighter sections) where bending or other relaxation is limited, cracks also occur easily. When these alloys are welded or used as welding material are used, the surface of the weld bead (bead) is under tension, since the bead shrinks as it cools and cracks tend to appear.

Nach der bisherigen Praxis wird in solche Legierungen und Stähle eine geringe Menge g Ferrit eingeführt. 6-Ferrit ist zwar akzeptabel, wenn die Legierungen für bestimmte Zwecke verwendet werden, dieser Bestandteil ist jedoch bei anderen Anwendungszwecken keineswegs akzeptabel. So sind beispielsweise Ferrit enthaltende Legierungen nicht geeignet für Anwendungszwecke, bei denen o'dierende Säuren oder die Chloride in wesentlichen Mengen auftreten. Darüber hinaus kann bei Anwendungszwecken, in denen eine vollstandig nicht-magnetische Struktur erforderlich ist, wie in elektrischen Instrumenten, Instrumententafeln und dgl., selbst eine geringe Menge an i-Ferrit nicht geduldet werden wegen der damit verbundenen magnetischen Effekte. Vielleicht noch wichtiger ist, daß eine Ferrit enthaltende Legierung bei erhöhten Temperaturen eine Sigma-Phase bildet, was zu einer Verschlechterung der mechanischen Eigenscliaften und sogar beim Warmbearbeiten zu Schwierigkeiten führt.According to previous practice, in such alloys and steels a small amount of ferrite introduced. 6-ferrite is acceptable though the alloys may be used for certain purposes, but this component is with others Applications by no means acceptable. For example, ferrite-containing Alloys not suitable for applications in which o'dating acids or the chlorides occur in substantial quantities. In addition, for purposes of application, where a completely non-magnetic structure is required, as in electrical Instruments, instrument panels and the like, even a small amount of i-ferrite are not tolerated because of the associated magnetic effects. Maybe more importantly, an alloy containing ferrite is at elevated temperatures forms a sigma phase, which leads to a deterioration in mechanical properties and leads to difficulties even in hot working.

Obwohl nun die bekannten Legierungen auf Nickelbasis und viele der bekannten Legierungen auf Chrom-Nickel-Basis vollständig austenitisch und frei von S-Ferrit sind, haben auch diese Legierungen die Neigung, beim Schweißen Risse zu bilden.Although now the well-known nickel-based alloys and many of the known alloys based on chromium-nickel are completely austenitic and free from S ferrite, these alloys also have a tendency to crack when welding form.

Dies ist auf das Auftreten von niedrig-schmelzenden Verbindungen entlang der Korngrenzen zurückzuführen. Das Auftreten dieser Verbindungen ist besonders ausgeprägt in Schweißnähten oder Schweißablagerungen, wenn sich das geschweißte Metall während des Verlaufs des Schweißens verfestigt und abkühlt. Es wurde gefunden, daß es sich bei den dabei auftretenden niedrig-schmelzenden Verbindungen insbesondere um Phosphide, Silicide und Boride und, in einem geringeren Ausmaß, um Sulfide handelt. Diese sich an den Korngrenzen bildenden Verbindungen schwächen das Metall, sie führen insbesondere zu einer Verschlechterung der Warmzugfestigkeit, was zum Auftreten von Wärmerißdefekten führt.This is due to the occurrence of low-melting joints attributed to the grain boundaries. The occurrence of these compounds is special pronounced in welds or sweat deposits if the welded Metal solidifies and cools during the course of welding. It was found, that it is particularly the case with the low-melting compounds that occur phosphides, silicides and borides and, to a lesser extent, sulphides. These compounds that form at the grain boundaries weaken the metal, they lead in particular, a deterioration in hot tensile strength, leading to the occurrence of heat crack defects.

Für viele Schweißanwendungszwecke existiert eine Reihe von Legierungen auf Nickelbasis, welche die Bestandteile Chrom und Mangan enthalten (vgl. z.B. die in der US-Patentschrift 3 113 021 beschriebene Legierung, deren-typische Zusammensetzung lautet: 18,5 bis 21,5 % O/o Chrom, 2,75 bis 3,25% Mangan, 2,25 bis 2,75 % Niob, 0,2 bis 0,5 % Titan, bis zu 2 % Eisen, bis zu 0,08 % Kohlenstoff, weniger als 0,3 % Silicium, weniger als 0,08 % Aluminium und zum Rest Nickel, das in einer Menge von etwa 69,5 % vorliegt. Wegen des hohen Nickelgehaltes ist diese Legierung teuer und wegen des hohen Nickelgehaltes ist sie auch im Walzwerk schwierig zu bearbeiten. Darüber hinaus wurde gefunden, daß die Begierung in vielen Fällen gegenüber der Wärmerißbildung in dem Schweißmetall empfindlich ist.A variety of alloys exist for many welding applications based on nickel, which contain the components chromium and manganese (see e.g. the alloy described in US Pat. No. 3,113,021, its typical composition reads: 18.5 to 21.5% O / o chromium, 2.75 to 3.25% manganese, 2.25 to 2.75% niobium, 0.2 to 0.5% titanium, up to 2% iron, up to 0.08% carbon, less than 0.3 % Silicon, less than 0.08% aluminum and the balance nickel, in an amount of about 69.5% is present. Because of the high nickel content, this alloy is expensive and because of the high nickel content, it is difficult to machine even in the rolling mill. In addition, it has been found that in many cases the desire is opposite to the Heat cracking in the weld metal is sensitive.

Ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine vollständig austenitische Eisen-Chrom-Nickel-Mangan-Legierung anzugeben, die eine gute Kombination von Pestigkeit, Duktilität und Schlagbeständigkeit aufweist, die über einen weiten Temperaturbereich angewendet werden kann und die sich zum Schweißen nach bekannten und anerkannten Verfahren einschließlich des elektrischen Lichtbogenschweißens in einer kontrollierten Atmosphäre gut eignet und die selbst auch sowohl für die Verwendung als Schweißmetall als auch beim Schweißen von hbch legierten rostfreien Stählen und anderen Legierungen, wie z.B. der bekannten 20-45-5-Legierung (etwa 20 % Chrom, etwa 45 % Nickel, etwa 5 D Mangan und Rest Eisen) und der bekannten 21-6-9-Legierung (etwa 21 O/o Chrom, etwa 6 % Nickel, etwa 9 % Mangan und Rest Eisen) geeignet ist, wobei die Legierung und die Schweißnaht gesund und frei von Defekten sind und Eigenschaften aufweisen, die mit denjenigen des nicht-geschweißen Grundmetalls kompatibel sind.It is therefore an object of the present invention to complete one Austenitic iron-chromium-nickel-manganese alloy indicate that a good combination of pugacity, ductility and impact resistance over a wide area Temperature range can be applied and used for welding according to known and recognized practices including electric arc welding in one A controlled atmosphere works well and the self as well as both for use as weld metal as well as in welding of hbch alloyed stainless steels and other alloys, such as the well-known 20-45-5 alloy (about 20% chromium, about 45% nickel, about 5 D manganese and the remainder iron) and the known 21-6-9 alloy (about 21% chromium, about 6% nickel, about 9% manganese and the remainder iron) is suitable, with the alloy and the weld seam sound and free from defects and have properties similar to those of the non-welded base metal are compatible.

Gegenstand der Erfindung ist demgemäß eine austenitische Legierung, die dadurch gekennzeichnet ist, daß sie im wesentlichen aus etwa 12 bis etwa 27 % Chrom, etwa 11 bis etwa 45 % Nickel, etwa 5 bis etwa 13 % Mangan, etwa 0,03 bis etwa 0,15 % Kohlenstoff, etwa 0,03 bis etwa 0,30 % Stickstoff, mindestens einem Element aus der Gruppe Niob in einer Menge von etwa 1,0 bis etwa 4,0 % und Wolfram in einer Menge von etwa 3 bis etwa 7 %, O bis 3 % Molybdän und zum Rest aus Eisen besteht mit zufälligen Verunreinigungen. Die Summe der Bestandteile Kohlenstoff und Stickstoff beträgt mindestens 0,10 %, wenn der Niobgehalt 1 % beträgt. Die Bestandteile Phosphor und Schwefel sind als Verunreinigungen in der Restmenge vorhanden, während Phosphor in Mengen bis zu 0,020 % und Schwefel in Mengen bis zu 0,020 % oder sogar bis zu 0,035 % vorhanden sein können. Der Borgehalt ist gewöhnlich auf weniger als 0,001 % begrenzt, obwohl dann, wenn der Gehalt an Niob und/oder Wolfram im oberen Bereich liegt, absichtlich Bor zugesetzt werden kann, um die Warmbearbeitbarkeit des Metalls zu verbessern, jedoch in einer Menge von nicht mehr als 0,007 ,0. Der restliche Siliciumgehalt (das als Verunreinigung vorhanden ist) sollte 0,?5 ,§ nicht übersteigen und zur Erzielung bester Ergebnisse wird er auf einem Wert von weniger als 0,65 o gehalten, gewöhnlich liegt dieses in einer Menge innerhalb des Bereiches von 0,30 bis 0,60 % Vor, Erwünschtenfalls kann Molybdän in Mengen bis zu 3 % verwendet werden.The invention accordingly relates to an austenitic alloy, which is characterized in that it consists essentially of about 12 to about 27 % Chromium, about 11 to about 45% nickel, about 5 to about 13% manganese, about 0.03 to about 0.15% carbon, about 0.03 to about 0.30% nitrogen, at least one Element selected from the group consisting of niobium in an amount of about 1.0 to about 4.0% and tungsten in an amount of about 3 to about 7%, 0 to 3% molybdenum and the balance iron consists with random impurities. The sum of the components carbon and nitrogen is at least 0.10% when the niobium content is 1%. The parts Phosphorus and sulfur are present as impurities in the remainder while Phosphorus in amounts up to 0.020% and sulfur in amounts up to 0.020% or even up to 0.035% can be present. The boron content is usually less than 0.001% limited, although if the content of niobium and / or tungsten is in the upper Range, boron can be intentionally added to improve hot workability of the metal, but in an amount not more than 0.007.0. Of the residual silicon content (which is present as an impurity) should not be 0,? 5, § exceed and for best results it is set to a value of less held as 0.65 o, usually this lies in an amount within of the range 0.30 to 0.60%, if desired, molybdenum can be used in amounts up to 3% can be used.

Die Legierung ist austenitisch, es wurde jedoch gefunden, daß dann, wenn Niob und/oder Wolfram in einer großen Menge eingeführt werden, an Niob oder Wolfram reiche Verbindungen gebildet werden, wie das der Fall sein kann, wenn Eisen, Kohlenstoff und Stickstoff vorhanden sind. Die Niobverbindung oder Wolframverbindung liegt in Form einer zweiten Phase vor, die zusammen mit der primären Austenitphase existiert.The alloy is austenitic, but it has been found that then when niobium and / or tungsten are introduced in a large amount, niobium or Tungsten-rich compounds are formed, as can be the case when iron, Carbon and nitrogen are present. The niobium compound or tungsten compound is in the form of a second phase that coexists with the primary austenite phase exists.

Diese zweite Phase dient dazu, die Kornstruktur aufzubrechen und die Phosphide, Sulfide, Boride und Silicide, die sich beim Schmelzen und Abstechen bzw. Vergießen des Metalls bilden, eher innerhalb des Korns als an den Korngrenzen zu verteilen. Die mikroskopische Untersuchung zeigt klar eine Verteilung dieser Verbindungen innerhalb der zweiten Phase; die Korngrenzen der Legierung bleiben damit praktisch' nichtverunreinigt. Dadurch werden eine gute Festigkeit, Duktilität und eine hohe Schlagbeständigkeit gewährleistet. Darüber hinaus wurde gefunden, daß mit der gewährleisteten Freiheit von Phosphid-, Sulfid-, Borid- und Silicidniederschlägen in den austenitischen Xorngrenzen diese eine geringe Neigung haben, Keime zu bilden und den korrosiven Angriff zu begünstigen. Ohne an eine theoretische Erklärung gebunden zu sein, wird angenommen, daß dann, wenn Niob verwendet wird, die zweite Phase ein Niobcarbid oder vielleicht Niobnitrid oder sogar eine Niob-Eisen-Kohlenstoff-Stickstoff-Verbindung ist. Wenn Wolfram verwendet wird, wird angenommen, daß die zweite Phase ein Wolframcarbid oder ein Wolframnitrid oder sogar eine Wolfram-Eisen-Kohlenstoff-Stickstoff-Verbindung ist.This second phase serves to break up the grain structure and the Phosphides, sulfides, borides and silicides, which are formed during melting and tapping or tapping. Potting of the metal will form within the grain rather than at the grain boundaries to distribute. Microscopic examination clearly shows a distribution of these compounds within the second phase; the grain boundaries of the alloy thus remain practically ' uncontaminated. This results in good strength, ductility and high Impact resistance guaranteed. In addition, it was found that with the guaranteed Freedom from phosphide, sulfide, boride and silicide deposits in the austenitic Xorn limits these have a low tendency to form germs and are corrosive Favor attack. Without being bound by a theoretical explanation, will if niobium is used, it is believed that the second phase is a niobium carbide or maybe niobium nitride or even a niobium-iron-carbon-nitrogen compound is. If tungsten is used, the second phase is believed to be tungsten carbide or a tungsten nitride or even a tungsten-iron-carbon-nitrogen compound is.

In der Eisen-Chrom-Nickel-Mangan-Niob/Wolfram-Legierung ist die Zusammensetzung in jeder Hinsicht kritisch. Wenn einer oder mehrere der Bestandteile eliminiert werden oder wenn von den angegebenen Minimalwerten oder, den erforderlichen Maximalwerten beträchtlich abgewichen wird, so wird nicht die gewünschte Kombination von Eigenschaften erzielt.In the iron-chromium-nickel-manganese-niobium / tungsten alloy the composition is critical in every way. If someone or more of the components be eliminated or if different from the specified minimum values or, the required If the maximum values deviate considerably, the desired combination will not be obtained of properties achieved.

Das Chrom wird insbesondere in einer Menge von 12 bis 27, vorzugsweise von 13 bis 25 % verwendet. Bei einen Chromgehalt von weniger als 12 % verschlechtert sich die Eorrosionsbeständigkeit. Wenn der Chromgehalt 25 % übersteigt und insbesondere dann, wenn er 27 % übersteigt, wird die Warmverarbeitbarkeit direkt beeinträchtigt. Darüber hinaus hat das Metall mit einem übermäßigen Chromgehalt die Neigung, ferritisch zu werden, insbesondere wenn sich der Nickelgehalt der unteren Grenze des erlaubten Bereiches nähert.The chromium is particularly used in an amount of 12 to 27, preferably used from 13 to 25%. If the chromium content is less than 12%, it deteriorates the erosion resistance. When the chromium content exceeds 25% and especially if it exceeds 27%, the hot workability is directly impaired. In addition, the metal with an excessive chromium content has a tendency to be ferritic to become, especially if the nickel content is the lower limit of what is allowed Area approaches.

Der Nickelgehalt der Legierung beträgt mindestens 11 % und höchstens 45 %. Bei einem Nickelgehalt von weniger als 11 % wird die Stabilität des Metalls nachteilig beeinflußt, die Legierung hat die Neigung, ferritisch zu werden. Bei einem Nickelgehalt von mehr als 45 % wird die Warmverarbeitbarkeit nachteilig beeinflußt. Was noch wichtiger ist, ist die Tatsache, daß angenommen wird, daß die Löslichkeit von Xohlenstoff und Stickstoff, zwei wesentlichen Komponenten, in dem Metall nachteilig beeinflußt wird, wobei Nickel die Löslichkeit beider Komponenten in dem Metall in nachteiliger Weise herabsetzt. Der Nickelgehalt sollte zur Erzielung bester Ergebnisse 15 bis 40 % betragen.The nickel content of the alloy is at least 11% and at most 45%. If the nickel content is less than 11%, the stability of the metal is reduced adversely affected, the alloy has a tendency to become ferritic. at a nickel content of more than 45% adversely affects the hot workability. What is more important is the fact that it is believed to be solubility of carbon and nitrogen, two essential components, in the metal detrimental is influenced, with nickel the solubility of both components in the metal in disadvantageously lowers. The nickel content should be used for best results 15 to 40%.

Es ist ein Mangangehalt von 5 bis etwa 13 % erforderlich, denn ein Mangangehalt von weniger als 5 % ist eine ungenügende Unterlage für den erforderlichen Stickstoffgehalt.A manganese content of 5 to about 13% is required for a Manganese content of less than 5% is an insufficient basis for the required Nitrogen content.

Wenn der Mangangehalt 13 % übersteigt, so wird angenommen, daß bei erhöhten Temperaturen Ferrit eingeführt wird. Darüber hinaus wird die Korrosionsbeständigkeit beeinträchtigt. zur Erzielung bester Ergebnisse wird das Mangan in einer Menge von 9 bis 13 % verwendet.If the manganese content exceeds 13%, it is considered that at elevated temperatures ferrite is introduced. It also increases corrosion resistance impaired. for best results, add the manganese in an amount from 9 to 13% used.

Eisen ist ein notwendiger und wesentlicher Bestandteil und seine Menge beträgt 22 bis 72 %. Das Eisen dient als Träger für den vorhandenen Kohlenstoff und den vorhandenen Stickstoff und darüber hinaus wird angenommen, daß Eisen einer der Bestandteile ist, die in der zweiten Niob/-Wolfram-Phase vorliegen. Für die angegebenen Zwecke sind mindestens 22 % Eisen erforderlich, der Eisengehalt sollte ,jedoch im Hinblick auf die notwendigen Anforderungen in Bezug auf Chrom, Nickel, Mangan und Niob/Wolfram 72 % nicht übersteigen. Im allgemeinen liegt der Eisengehalt innerhalb des Bereic-hes von 22 bis 55 %.Iron is a necessary and essential component and its amount is 22 to 72%. The iron serves as a carrier for the existing carbon and the nitrogen present and beyond, iron is believed to be a of the constituents present in the second niobium / tungsten phase. For the stated purposes, at least 22% iron is required, the iron content should , but with regard to the necessary requirements with regard to chromium, nickel, Manganese and niobium / tungsten do not exceed 72%. In general, the iron content lies within the range of 22 to 55%.

Wie oben angegeben, ist mindestens einer der Bestandteile Niob in einer Menge von 1,0 bis 4,0 % oder Wolfram in einer Menge von 3 bis 7 % erforderlich, um als Basis für die geforderte zweite Phase (sekundäre Phase)- zu dienen. Ein Niobgehalt von weniger als 1,0 % ist für diesen Zweck unzureichend. Ein Niobgehalt von mehr als 4,0 % beeinflußt nachteilig die Warmbearbeitbarkeit des Metalls. Ein übermäßiger Niobgehalt führt darüber hinaus zu einer unerwünschten Härtung, d.h. einer Alterungshärtung oder Ausfällungshärtung, wenn das Metall von erhöhten Temperaturen abgekühlt wird. Obwohl ein übermäßiger Niobgehalt die Zugfestigkeit erhöht, beeinträchtigt er nachteilig die Duktilität und die SchlagbeständigkeitO Im allgemeinen gilt das gleiche bezüglich des Wolframgehaltes. Weniger als 3 % Wolfram sind unzureichend und ein Wolframgehalt von mehr als 7 % schafft unerwünschte Probleme bei der Bearbeitung bzw.As stated above, at least one of the components is niobium in an amount of 1.0 to 4.0% or tungsten in an amount of 3 to 7% required, to serve as the basis for the required second phase (secondary phase). A niobium content less than 1.0% is insufficient for this purpose. A niobium content of more than 4.0% adversely affects the hot workability of the metal. An excessive one The niobium content also leads to undesired hardening, i.e. aging hardening or precipitation hardening when the metal is cooled from elevated temperatures. Although excessive niobium content increases tensile strength, it adversely affects the ductility and the impact resistance ○ In general, the same applies with regard to the tungsten content. Less than 3% tungsten is insufficient and a tungsten content of more than 7% creates undesirable problems during processing or

Verarbeitung des Metalls und ergibt eine unerwünschte Härtung-beim Abkühlen von einer hohen Temperatur und führt zu einer Verringerung der Korrosionsbeständigkeit.Processing of the metal and results in an undesirable hardening-during Cooling from a high temperature and leads to a decrease in corrosion resistance.

Obwohl der Kohlenstoffgehalt der Legierung innerhalb des Bereiches von 0,03 bis 0,15 % liegt, wird zur Erzielung bester Ergebnisse ein Kohlenstoffgehalt von 0,04 bis 0,12 % verwendet. Ein Kohlenstoffgehalt von weniger als 0,04 % und insbesondere ein solcher von weniger als 0,03 % liefert zu wenig Kohlenstoff für die angegebene geforderte zweite Phase. Ein Kohlenstoffgehalt von mehr als 0,12 % und insbesondere ein solcher von mehr als 0,15 % beeinflußt nachteilig die Korrosionsbeständigkeit. Im allgemeinen gilt das gleiche bezüglich des Bestandteils Stickstoff, der in einer Menge von mindestens 0,03 % und vorzugsweise von 0,06 % erforderlich ist, um zu der angegebenen zweiten Phase beizutragen, jedoch werden durch einen Stickstoffgehalt von mehr als 0,25 ° und insbesondere einen solchen von mehr als 0,30 % die Duktilität und die Schlagbeständigkeit nachteilig beeinflußt.Although the carbon content of the alloy is within the range from 0.03 to 0.15% is used to achieve best results a carbon content of 0.04 to 0.12% is used. A carbon content of less than 0.04% and in particular one of less than 0.03% provides too little Carbon for the specified required second phase. A carbon content of more than 0.12% and in particular that of more than 0.15% has an adverse effect the corrosion resistance. In general, the same applies to the constituent Nitrogen, which is present in an amount of at least 0.03% and preferably 0.06% will be required to contribute to the specified second phase, however by a nitrogen content of more than 0.25 ° and in particular such more than 0.30% adversely affects ductility and impact resistance.

Während vorstehend die erfindungsgemäße Legierung allgemein beschrieben wurde, gibt es eine Reihe von speziellen Zusammensetzungen, in denen eine beste Kombination von Eigenschaften erzielt wird. In allen diesen ist die Legierung jedoch vollständig austenitisch, stark, zäh und duktil.While the alloy according to the invention is generally described above there are a number of special compositions in which one is best Combination of properties is achieved. In all of these, however, the alloy is completely austenitic, strong, tough and ductile.

Darüber hinaus ist die Legierung über einen breiten Temperaturbereich anwendbar. Die Legierung ist leicht schweißbar und in der Tat besonders gut geeignet für die verwendung als Schweißfüllmaterial, wobei sie eine gesundeSchweißnaht liefert, die im geschweißten Zustand eine gute Kombination von Eigenschaften aufweist.In addition, the alloy is over a wide temperature range applicable. The alloy is easy to weld and in fact particularly well suited for use as welding filler material, providing a healthy weld seam, which has a good combination of properties when welded.

Eine der bevorzugten erfindungsgemäßen Legierungen ist dadurch gekennzeichnet, daß sie im wesentlichen besteht aus 12 bis'15 % Chrom, 18 bis 24 % Nickel, 9 bis 13 % Mangan, 0,06 bis 0,15 % Kohlenstoff, 0,03 bis 0,20 % Stickstoff,1,5 bis 3,5 vv Niob, nicht mehr als 0,020 C/o Phosphor und zum Rest aus Eisen. Diese Legierung ist insbesondere dadurch gekennzeichnet, daß sie im wesentlichen besteht aus 13 bis 14 % Chrom, 18 bis 22 % Nickel, 10 bis 11 % Mangan, 0,03 bis 0,11 % Kohlenstoff, 0,06 bis 0,20 % Stickstoff, 1,5 bis 3,5 %Niob und 49 bis 57 % Eisen. Sowohl die bevorzugte Legierung als auch die besonders bevorzugte Legierung (spezifische Legierung) sind als rostfreie, vollständig austenitische Stähle anzusehen, die für die meisten Anwendungszwecke ausreichend korrosionsbeständig sind. Sie sind für die verschiedensten Schweißanwendungen, insbesondere als Füllmaterial (filler material)>geeignet. Im geschweißten Zustand sind sie stark, zäh und duktil.One of the preferred alloys according to the invention is characterized in that that it consists essentially of 12 to 15% chromium, 18 to 24% nickel, 9 to 13% manganese, 0.06 to 0.15% carbon, 0.03 to 0.20% nitrogen, 1.5 to 3.5 vv niobium, not more than 0.020 C / o phosphorus and the remainder of iron. This alloy is particularly characterized in that it consists essentially of 13 up to 14% chromium, 18 to 22% nickel, 10 to 11% manganese, 0.03 to 0.11 % Carbon, 0.06 to 0.20% nitrogen, 1.5 to 3.5% niobium, and 49 to 57% iron. Both the preferred alloy and the particularly preferred alloy (specific Alloy) are to be regarded as stainless, completely austenitic steels which are used for most applications are sufficiently resistant to corrosion. You are for a wide variety of welding applications, particularly suitable as filler material. When welded, they are strong, tough and ductile.

Eine weitere bevorzugte Legierung, die ebenfalls als rostfreier Stahl angesehen wird, ist dadurch gekennzeichnet, daß sie im wesentlichen besteht aus 15 bis 22 % Chrom, 10 bis 22 % Nickel, 7 bis 13 % Mangan, 0,05 bis 0,12 % Kohlenstoff, 0,03 bis 0,20 % Stickstoff, 1,5 bis 2,5 % Niob, zum Rest im wesentlichen aus Eisen. Wegen des erhöhten Chromgehaltes weist diese Legierung eine ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit zusammen mit einer guten Festigkeit, Duktilität und Zähigkeit im geschweißten Zustand auf. Darüber hinaus ist die Legierung geeignet für Anwendungszwecke, in denen ein ziemlich breiter Bereich von Arbeitstemperaturen auftritt.Another preferred alloy, also called stainless steel is considered to be characterized in that it consists essentially of 15 to 22% chromium, 10 to 22% nickel, 7 to 13% manganese, 0.05 to 0.12% carbon, 0.03 to 0.20% nitrogen, 1.5 to 2.5% niobium, the remainder being essentially iron. Due to the increased chromium content, this alloy has excellent corrosion resistance along with good strength, ductility and toughness when welded on. In addition, the alloy is suitable for applications in which a fairly wide range of working temperatures occurs.

Eine andere bevorzugte Legierung ist dadurch gekennzeichnet, daß sie im wesentlichen besteht aus 16 bis 21 % Chrom, 35 bis 45% Nickel, 9 bis 13 % Mangan,,nicht mehr alls 0,020 % Phosphor, 0,06 bis 0,12 O/o Kohlenstoff, 0,06 bis 0,20 % Stickstoff, 1 bis 4 % Niob und zum Rest im wesentlichen aus Eisen, das in einer Menge von mindestens 22 % vorliegt.Another preferred alloy is characterized in that it consists essentially of 16 to 21% chromium, 35 to 45% nickel, 9 to 13% manganese, not more than 0.020% phosphorus, 0.06 to 0.12 O / o carbon, 0.06 to 0.20% nitrogen, 1 to 4% niobium and the remainder essentially of iron, which is in an amount of at least 22% is available.

Diese Legierung weist eine gute Spannungskorrosionsrißbeständigkeit in Kombination mit einer guten Schweißbarkeit auf. Gewünschtenfalls kann Molybdän in Mengen bis zu 3 % zugegeben werden.This alloy has good stress corrosion cracking resistance in combination with good weldability. If desired, molybdenum can be used can be added in amounts up to 3%.

Eine weitere bevorzugte Legierung ist dadurch gekennzeichnet, daß sie im wesentlichen besteht aus 22 bis 27 % Chrom, 18 bis 23 % Nickel, 9 bis 13 % Mangan, 0,06 bis 0,10 % Kohlenstoff, 0,06 bis 0,20 % Stickstoff, 1 bis 2 % Niob und zum Rest im wesentlichen aus Eisen. Die herausragende Eigenschaft dieser Legierung ist vielleicht ihre Kombination von Korrosionsbeständigkeit, Festigkeit und Zähigkeit über einen breiten Temperaturbereich von -196 bis +8160C (-320 bis 15000F).Another preferred alloy is characterized by that it essentially consists of 22 to 27% chromium, 18 to 23% nickel, 9 to 13% % Manganese, 0.06 to 0.10% carbon, 0.06 to 0.20% nitrogen, 1 to 2% niobium and the remainder essentially made of iron. The outstanding property of this alloy is perhaps their combination of corrosion resistance, strength and toughness over a wide temperature range from -196 to + 8160C (-320 to 15000F).

Beim Schweißen (Verschweißen) eines rostfreien 21-6-9-Stahls (etwa 21,Yó Chrom, etwa 6 % Nickel, etwa 9 C/o Mangan und zum Rest Eisen) ist eine Legierung bevorzugt, die im wesentlichen besteht aus 12 bis 27 % (insbesondere 24 bis 26 %) Chrom, 17 bis 24 % (insbesondere 20 bis 22 %) Nickel, 9 oder 10 bis 12 % Mangan, 0,03 bis 0,12 % (insbesondere 0,06 bis 0,10 %) Kohlenstoff, 0,03 bis 0,30 % (insbesonderc 0,06 bis 0,20 %) Stickstoff, 1,5 bis 3 % (oder sogar 1 bis 2 %) Niob und zum Rest im wesentlichen aus Eisen, wobei gegebenenfalls Molybdän in Mengen bis zu 2 % vorhanden sein kann.When welding (welding) a 21-6-9 stainless steel (approx 21, Yó chromium, about 6% nickel, about 9 C / o manganese and the remainder iron) is an alloy preferred, which consists essentially of 12 to 27% (especially 24 to 26%) Chromium, 17 to 24% (especially 20 to 22%) nickel, 9 or 10 to 12% manganese, 0.03 to 0.12% (especially 0.06 to 0.10%) carbon, 0.03 to 0.30% (especially 0.06 to 0.20%) nitrogen, 1.5 to 3% (or even 1 to 2%) niobium and the rest essentially of iron, with molybdenum optionally being present in amounts of up to 2% can be.

Eine weitere bevorzugte, Wolfram enthaltende Legierung besteht im wesentlichen aus 12 bis 25 % Chrom, 12 bis 45 % Nickel, 9 bis 13 % Mangan, 0,03 bis 0,15 % Kohlenstoff, 0,03 bis 0,30 % Stickstoff, 3 bis 7 % Wolfram und 22 bis 72 % Eisen.Another preferred alloy containing tungsten is essentially of 12 to 25% chromium, 12 to 45% nickel, 9 to 13% manganese, 0.03 up to 0.15% carbon, 0.03 to 0.30% nitrogen, 3 to 7% tungsten and 22 to 72% iron.

Eine weitere bevorzugte Legierung besteht im wesentlichen aus 12 bis 25 % Chrom, 20 bis 45 % Nickel, 9 bis 13 % Mangan, nicht mehr als 0,75 % Silicium, 0,04 bis 0,12 % Kohlenstoff, 0,06 bis 0,25 % Stickstoff, 1 bis 4 % Niob und zum Rest aus Eisen, dessen Menge mindestens 22 % beträgt.Another preferred alloy consists essentially of 12 to 25% chromium, 20 to 45% nickel, 9 to 13% manganese, not more than 0.75% silicon, 0.04 to 0.12% carbon, 0.06 to 0.25% nitrogen, 1 to 4% niobium and the The remainder of iron, the amount of which is at least 22%.

Zur Erläuterung der erfindungsgemäßen Legierung sind in der nachfolgenden Tabelle I(a) die chemischen Zusammensetzungen von neun Legierungen, vier erfindungsgemäßen Legierungen und fünf Legierungen mit einer Zusammensetzung außerhalb der Erfindung, angegeben, in denen die Effekte von Mangan, Niob und Kohlenstoff bei der Herstellung von rißfreien Verschweißungen (Schweißnähten) eindrucksvoll dargestellt sind. Bei den angegebenen Zusammensetzungen handelt es sich in jedem. Falle um diejenigen des abgelagerten Schweißen metalls. Die Festigkeitseigenschaften (tensile properties) und eine Beurteilung bezüglich des Aussehens der Zugbruchproben sowie die Menge an in einer in der Legierung vorhandenen zweiten Phase sind in der folgenden Tabelle I(b) angegeben.The following are to explain the alloy according to the invention Table I (a) the chemical compositions of nine alloys, four according to the invention Alloys and five alloys with a composition outside the invention, in which the effects of manganese, Niobium and carbon impressive in the production of crack-free welds (weld seams) are shown. The specified compositions are in each case. Trap around those of the deposited welding metal. The strength properties (tensile properties) and an assessment of the appearance of the tensile fracture specimens as well as the amount of a second phase present in the alloy are in Table I (b) below.

Tabelle I(a) Chemische Zusammensetzung von neun austenitischen rostfreien Stahlschweißablagerungen Probe Nr. C Mn P S Si Cr Ni Nb N 774 0,038 9,35 0,009 0,005 0,40 20,20 11,90 - 0,31 815 0,050 1,90 0,012 0,011 0,40 13,46 20,69 - 0,05 809 0,058 9,71 0,008 0,011 0,45 13,79 19,19 - 0,04 807 0,047 9,63 0,007 0,013 0,19 13,28 19,83 - 0,14 *839 0,060 11,88 0,001 0,010 0,64 13,90 19,70 3,17 0,22 816 0,056 1,31 0,005 0,014 0,52 13,84 20,27 1,94 0,01 **813 0,077 11,19 0,012 0,007 0,38 13,11 21,25 2,08 0,03 *805 0,066 11,31 0,013 0,009 0,37 24,55 21,24 1,50 0,05 **806 0,100 11,88 0,012 0,013 0,67 17,93 37,98 1,10 0,05 *erfindungsgemäße Legierungen **erfindungsgemäße Legierungen mit einer besten Kombination von Eigenschaften Die Festigkeitseigenschaften der Schweißmassen der Tabelle I(a) in Form von Schweißproben mit einem Durchmesser von 1,28 cm sind in der folgenden Tabelle I(b) angegeben. Dort sind die spezifische Zugfestigkeit (ultimate tensile strength) in Meganewton pro m2 (MN/m2), die Streckfestigkeit in MN/m2, die prozentuale Dehnung über 50 mm und die prozentuale Einschnürung angegeben. Auch das Aussehen der Zugprobenbrüche (fractured tensile specimens) ist angegeben zusammen mit der prozentualen Angabe der Anzahl der Mikrorisse oder Wärmerisse, die zum Zeitpunkt des Schweißens jeder Probe auftraten und die sich später als Defekte auf der Oberfläche der Bruchprobe außen. Außerdem sind die Volumenprozente einer zweiten Phase angegeben, die in der Mikrostruktur jeder Probe, die bei 300-facher Vergrößerung visuell beurteilt wurde, festgestellt wurde.Table I (a) Chemical composition of nine austenitic stainless steels Steel weld deposits Sample No. C Mn P S Si Cr Ni Nb N 774 0.038 9.35 0.009 0.005 0.40 20.20 11.90 - 0.31 815 0.050 1.90 0.012 0.011 0.40 13.46 20.69 - 0.05 809 0.058 9.71 0.008 0.011 0.45 13.79 19.19 - 0.04 807 0.047 9.63 0.007 0.013 0.19 13.28 19.83 - 0.14 * 839 0.060 11.88 0.001 0.010 0.64 13.90 19.70 3.17 0.22 816 0.056 1.31 0.005 0.014 0.52 13.84 20.27 1.94 0.01 ** 813 0.077 11.19 0.012 0.007 0.38 13.11 21.25 2.08 0.03 * 805 0.066 11.31 0.013 0.009 0.37 24.55 21.24 1.50 0.05 ** 806 0.100 11.88 0.012 0.013 0.67 17.93 37.98 1.10 0.05 * alloys according to the invention ** according to the invention Alloys with the best combination of properties the Strength properties of the weld masses of Table I (a) in the form of weld samples 1.28 cm in diameter are shown in Table I (b) below. There the specific tensile strength (ultimate tensile strength) is in meganewtons per m2 (MN / m2), the tensile strength in MN / m2, the percentage elongation over 50 mm and the percentage necking indicated. Also the appearance of the tensile specimen breaks (fractured tensile specimens) is given together with the percentage the number of micro cracks or heat cracks that exist at the time of welding each Specimen appeared and which later turned out to be defects on the surface of the fracture specimen Outside. In addition, the volume percentages of a second phase are given, which in the Microstructure of each sample visually assessed at 300x magnification, was established.

Tabelle I(b) Festigkeitseigenschaften, Aussehen des Bruches und Mikrostruktur der Legierungen der Tabelle I(a) Aussehen der Bruchzugproben Probe Festigkeitseigenschaften %MF auf Brüche² auf durchschnitt-Nr. spez. Zug- Streck- Dehnung Einschnü- der Bruch- der Seite liche % der festigkeit festigkeit in %, 50mm rung in % oberfläche der Probe zweiten Phase in der Mikrostruktur 774 676 497 34 42 10 einige 0 815 490 372 30 29 30 " 0 809 517 386 38 62 5 " 0 807 580 - 31 39 10 viele 0 *839 647 490 22 37 0 1 5 816 503 393 13 16 80³ einige³ 5 **813 572 435 31 39 0 keine 5 *805 586 435 33 48 0 1 1 **806 627 455 31 44 0 keine 1 *erfindungsgemäße Legierungen **erfindungsgemäße Legierungen mit der besten Kombination von Eigenschaften 1MF = Mikrorisse oder Wärmerisse, die zum Zeitpunkt des Schweißens auftraten und sich als Defekte auf der Oberfläche der Bruchprobe zeigten der 2 Brüche auf/Seite der Probe sind ein gutes Maß für die Unversehrtheit der Schweißablagerung 3 dabei handelte es sich meist um die "Mikrobedingung", eine Bedingung, bei der ein Bruch entlang der Korngrenze bei Zugbelastung auftritt Die in der obigen Tabelle I(b) für die rostfreien austenitischen Stahlschweißablagerungen der Zusammensetzung gemäß Tabelle I(a) angegebenen Ergebnisse zeigen, daß die ersten vier Proben auf der Oberfläche des Zugprobenbruchs viele Mikrorisse sowie zahlreiche Brüche auf der Seite der Proben aufweisen. Darüber hinaus ist daraus zu ersehen, däß alle singulär von einer zweiten Phase frei sind. Dabei handelt es sich um Legierungen, die von dem Bestandteil Niob frei sind. Sie liegen deutlich außerhalb der Zusammensetzung der erfindungsgemäßen Legierungen. Table I (b) strength properties, fracture appearance and microstructure of the alloys of Table I (a) Appearance of the tensile specimens Sample strength properties % MF on fractions² on average no. spec. Tensile elongation constriction fracture the side liche% of the strength strength in%, 50mm tion in% surface of the Sample second phase in the microstructure 774 676 497 34 42 10 some 0 815 490 372 30 29 30 "0 809 517 386 38 62 5" 0 807 580 - 31 39 10 many 0 * 839 647 490 22 37 0 1 5 816 503 393 13 16 80³ some³ 5 ** 813 572 435 31 39 0 none 5 * 805 586 435 33 48 0 1 1 ** 806 627 455 31 44 0 none 1 * alloys according to the invention ** according to the invention Alloys with the best combination of properties 1MF = micro cracks or heat cracks, which appeared at the time of welding and manifested themselves as defects on the surface the fracture specimen showed the 2 fractures on / side of the specimen are a good measure of that Intactness of the sweat deposit 3 it was mostly a matter of the "microcondition", a condition in which a break occurs along the grain boundary under tensile load the in Table I (b) above for the austenitic stainless steel weld deposits the results given in Table I (a) show that the first four specimens on the surface of the tensile specimen fracture, many microcracks as well as numerous Have breaks on the side of the specimens. In addition, it can be seen from this that all are singularly free from a second phase. These are alloys, which are free from the constituent niobium. They are clearly outside the composition of the alloys according to the invention.

Die Legierungen Nr. 839, 813, 805 und 806 der Tabellen I(a) und~I(b), welche die erforderliche kritische Menge an dem Bestandteil Niob enthalten, entsprechen vollständig dan erfindungsgemäßen Anforderungen. Alle vier Proben sind frei von Bruchdefekten auf der Oberfläche des Zugbruches und alle vier Proben enthalten die geforderte zweite-Phase.The alloys No. 839, 813, 805 and 806 of Tables I (a) and ~ I (b), which contain the required critical amount of the constituent niobium completely dan requirements according to the invention. All four samples are free from Fracture defects on the surface of the tensile fracture and all four samples contain the required second phase.

Obwohl zwei der Proben (Nr. 839 und 805) mit einem Kohlenstoffgehalt von 0,060 bzw. 0,066 % und mit einem jeweiligen Niobgehalt von 3,17 % und 1,50 % einen einzelnen Bruch auf der Seite in der Nähe der Fraktur aufweisen, was einen Mikroriß oder einen Wärmeriß beim Schweißen anzeigt-, ist das Auftreten dieses einzelnen Bruches akzeptabel. Die Proben Nr. 813 und 806 mit etwas höheren Kohlenstoffgehalten (Nr.Although two of the samples (No. 839 and 805) had a carbon content of 0.060 or 0.066% and with a respective niobium content of 3.17% and 1.50% have a single fracture on the side near the fracture, resulting in a Microcrack or a heat crack when welding- is the occurrence of this individual Breakage acceptable. Samples No. 813 and 806 with slightly higher carbon contents (No.

813 mit 0,77 % Kohlenstoff und 2,08 % Niob und Nr. 806 mit 0,100 % Kohlenstoff und 1,10 % Niob) sind singulär frei von Defekten. In den Legierungszusammensetzungen dieser Proben liegt die beste Kombination von Eigenschaften vor.813 with 0.77% carbon and 2.08% niobium and No. 806 with 0.100% Carbon and 1.10% niobium) are singularly free from defects. In the alloy compositions these samples have the best combination of properties.

Die einzige restliche Probe (Nr. 816) ist nicht akzeptabel, obwohl eine zweite Phase vorhanden ist; die Anzahl der Mikrorisse auf der Bruchoberfläche ist groß und die Angel der Brüche auf der Seite der Zugprobe ist zu groß. Daß die Begierung nicht akzeptabel ist, ist auf den zu niedrigen Mangangehalt von 1,31 % zurückzuführen, in anderer Hinsicht stimmt diese Zusammensetzung mit den akzeptablen Begierungen über ein, In der nachfolgenden Tabelle II(a) ist eine weitere Reihe von Schweißablagerungen verschiedener Zusammensetzungen angegeben. In diesen Legierungen liegt der Chromgehalt innerhalb des Bereiches von etwa 13 bis 20 % bei einem Nickelgehalt von etwa 11 bis 21 %. Zum Zwecke des Vergleichs ist außerdem eine Legierung des Standard-AISI-Typs 310 angegeben (etwa 25 % Chrom, etwa 20 % Nickel, maximal 2 % Mangan, maximal 1,5 Vo Silicium, maximal 0,25 Vo Kohlenstoff und Rest Eisen).The only remaining sample (# 816) is not acceptable, though there is a second phase; the number of microcracks on the fracture surface is large and the tang of the breaks on the tensile specimen side is too large. That the Desire is not acceptable, is due to the low manganese content of 1.31% due, in other respects this composition agrees with the acceptable ones Desires over a, In Table II (a) below is a another set of perspiration deposits of various compositions indicated. In these alloys, the chromium content is within the range of about 13 up to 20% with a nickel content of about 11 to 21%. For the purpose of comparison an alloy of the standard AISI type 310 is also specified (approx. 25% chromium, about 20% nickel, a maximum of 2% manganese, a maximum of 1.5 vol silicon, a maximum of 0.25 vol carbon and remainder iron).

Tabelle II (a) Chemische Zusammensetzung von neun weiteren rostfreien austenitischen Stahlschweißablagerungen Probe Nr. C Mn P S Si Cr Ni B¹ Nb W N *789 0,041 9,33 0,012 0,004 0,18 19,38 11,52 X - 3,50 0,24 **833 0,047 9,28 0,018 0,012 0,51 19,08 11,65 X 2,28 - 0,18 **844 0,110 7,53 0,020 0,020 0,77 17,16 13,68 X 3,12 - 0,03 802 0,110 10,47 0,016 0,012 0,75 18,73 19,07 X 0,48 Ta/0,85 0,28 *803 0,110 9,98 0,008 0,007 0,64 18,27 20,92 X 2,46 - 0,28 843 0,053 7,00 0,029 0,010 0,75 13,30 18,44 Y 2,56 - 0,02 851 0,060 7,90 0,021 0,009 0,45 13,30 19,40 Y 1,6 - 0,03 **852 0,069 11,50 0,011 0,010 0,50 16,89 19,10 X 2,23 No/1,82 0,04 Typ 310 0,095 1,85 0,028 0,018 0,55 25,17 21,33 - - - 0,08 *erfindungsgemäße Legierungen **erfindungsgemäße Legierungen mit der besten Kombination von Eigenschaften 1 das Bor wurde im Draht als Schweißfüllung verwendet X = nicht zugegeben, allgemeiner Gehalt 0,001 % Y = zugegeben, Gehalt kann variieren von etwa 0,002 bis 0,007 % Die Festigkeitseigenschaften der neun rostfreien austenitis chen Stahlschweißablagerungszusammens etzungen der Tabelle Il(a) sind in der Tabelle II(b) angegeben. Dort sind die spezifische Zugfestigkeit in MN/m2, die Streckfestigkeit in MN/m2, die prozentuale Dehnung über 50 mm und die prozentuale Einschnürung angegeben. Außerdem ist das Aussehen der Zugbruchproben sowohl auf der Bruchoberfläche als auch auf der Seite der Probe angegeben. Es sind auch die Volumenprosenk der in der Mikrostruktur auftretenden zweiten Phase bei Untersuchung bei 300-facher Vergrößerung angegeben. Außerdem sind die Eigenschaften für die Schweißablagerungsproben mit einem Durchmesser von 1,28 cm angegeben. Table II (a) Chemical composition of nine additional stainless steel Austenitic steel weld deposits Sample No. C Mn P S Si Cr Ni B 1 Nb W N * 789 0.041 9.33 0.012 0.004 0.18 19.38 11.52 X - 3.50 0.24 ** 833 0.047 9.28 0.018 0.012 0.51 19.08 11.65 X 2.28 - 0.18 ** 844 0.110 7.53 0.020 0.020 0.77 17.16 13.68 X 3.12 - 0.03 802 0.110 10.47 0.016 0.012 0.75 18.73 19.07 X 0.48 Ta / 0.85 0.28 * 803 0.110 9.98 0.008 0.007 0.64 18.27 20.92 X 2.46 - 0.28 843 0.053 7.00 0.029 0.010 0.75 13.30 18.44 Y 2.56 - 0.02 851 0.060 7.90 0.021 0.009 0.45 13.30 19.40 Y 1.6 - 0.03 ** 852 0.069 11.50 0.011 0.010 0.50 16.89 19.10 X 2.23 No / 1.82 0.04 Type 310 0.095 1.85 0.028 0.018 0.55 25.17 21.33 - - - 0.08 * alloys according to the invention ** according to the invention Alloys with the best combination of properties 1 the boron was in the wire used as welding filling X = not added, general content 0.001% Y = added, content can vary from about 0.002 to 0.007% the Strength properties of the nine stainless austenitic steel weld deposit compositions Changes to Table II (a) are given in Table II (b). There are the specific ones Tensile strength in MN / m2, the yield strength in MN / m2, the percentage elongation over 50 mm and the percentage constriction indicated. Also, the look of the Tensile fracture specimens indicated on both the fracture surface and on the side of the specimen. It is also the volume growth of the second phase occurring in the microstructure indicated when examined at 300x magnification. Also are the properties reported for the 1.28 cm diameter sweat deposit samples.

Tabelle II(b) Festigkeitseigenschaften, Aussehen der Zugbruchproben und Volumenprozenteder zweiten Phase für die neun Schweißablagerungen der Tabelle II(a) Probe Festigkeitseigenschaften Aussehen der Zugbruchproben Nr. spez. Zug- Streck- Dehnung Einschnürung %MF¹ auf Brüche² auf durchschnittfestigkeit festigkeit in %, 50 mm in % der Bruch- der Seite liche % der oberfläche der Probe zweiten Phase in der Mikrostruktur *789 683 483 33 46 2 Spuren 1 **833 662 531 26 38 0 0 7 **844 668 545 11 11 0 0 7 802 724 566 26 25 0 2 1 *803 648 503 26 34 0 1 7 843 600 483 18 19 0 3 5 851 565 434 24 30 15 einige 1 **852 600 476 25 33 0 0 4 Typ 310 593 421 22 31 10 viele 0 * erfindungsgemäße Legierungen ** erfindungsgemäße Legierungen mit der besten Kombination von Eigenschaften 1 MF = Mikrorisse oder Wärmerisse, die beim Schweißen auftraten und sich als Defekte auf der Oberfläche der Bruchprobe zeigten 2 Brüche auf der Seite der Probe sind ein gutes Maß für die Unversehrtheit der Schweißablagerung Eine Untersuchung der in der Tabelle II(b) bezüglich der Zusammensetzungen gemäß der Tabelle tI(a) angegebenen Ergebnisse zeigt klar, daß eine Zusammensetzung gemäß dem Standard-AISI-Typ 310 auf der Bruchoberfläche der Zugprobe viele Mikrorisse und viele Brüche auf der Seite der Probe aufweist. Es gibt keinen Beweis für die Anwesenheit einer zweiten Phase. Die Legierung liegt natürlich außerhalb der Zusammensetzung der erfindungsgemäßen Legierungen insofern, als Niob fehlt und Mangan in einer völlig ungenügenden Menge vorhanden ist. Darüber hinaus ist der Phosphorgehalt zu hoch. Table II (b) Strength Properties, Appearance of Tensile Break Samples and volume percent of the second phase for the nine sweat deposits of the table II (a) Specimen Strength Properties Appearance of Tensile Rupture Specimens No. spec. Train- Stretch-Elongation Constriction% MF¹ on fractures² on average strength strength in%, 50 mm in% of the broken side% of the surface of the sample second phase in the microstructure * 789 683 483 33 46 2 tracks 1 ** 833 662 531 26 38 0 0 7 ** 844 668 545 11 11 0 0 7 802 724 566 26 25 0 2 1 * 803 648 503 26 34 0 1 7 843 600 483 18 19 0 3 5 851 565 434 24 30 15 some 1 ** 852 600 476 25 33 0 0 4 type 310 593 421 22 31 10 many 0 * alloys according to the invention ** alloys according to the invention with the best combination of properties 1 MF = micro cracks or heat cracks, which occurred during welding and manifested themselves as defects on the surface of the broken specimen showed 2 breaks on the side of the sample are a good measure of integrity the sweat build-up An examination of the in Table II (b) shows the results given with respect to the compositions according to Table tI (a) clear that a composition according to the standard AISI type 310 on the fracture surface the tensile specimen has many microcracks and many cracks on the side of the specimen. There is no evidence of the presence of a second phase. The alloy lies naturally outside of the composition of the alloys according to the invention, as niobium is absent and manganese is completely insufficient. About that In addition, the phosphorus content is too high.

Auch zwei weitere Proben (Nr. 843 und 851) sind nicht altzeptabel, obwohl sie genügend Niob und ausreichend Mangan enthalten. Auf der Bruchoberfläche sind Defekte fest zustellen, welche Mikrorisse oder Brüche anzeigen, die beim Schweißen auftreten und beide weise eine übermäßig große Anzahl von Brüchen auf der Seite der Probe auf. In beiden Proben ist Bor in einer beachtlichen Menge zugesetzt worden in der Größenordnung von etwa 0,002 bis 0,007 %. In beiden Proben ist der Stickstoffgehalt zu niedrig und der Phosphorgehalt zu hoch, letzterer beträgt 0,029 % für die eine Probe und 0,021 % für die andere Probe.Two other samples (No. 843 and 851) are also unacceptable, although they contain enough niobium and enough manganese. On the fracture surface Defects are to be determined, which indicate micro-cracks or breaks that occur during welding occur and both exhibit an excessive number of breaks on the page the sample. A significant amount of boron was added to both samples on the order of about 0.002 to 0.007%. In both samples is the nitrogen content too low and the phosphorus content too high, the latter is 0.029% for one Sample and 0.021% for the other sample.

Die restlichen Begierungen sind alle akzeptabel mit Ausnahme von Nr. 802, obwohl festzustellen ist, daß die beste Kombination von Eigenschaften ohne Bildung von Mikrorissen auf der Bruchoberfläche und ohne Bildung von Brüchen auf der Seite der Probe mit Legierungen mit höheren Niobgehalten und höheren Kohlenstoff- oder Eohlenstoff- plus Stickstoffgehalten erhalten wurde (Nr. 833, 844 und 852). Die Probe Nr. 833 hat, obwohl sie einen Kohlenstoffgehalt von 0,047 % aufweist, einen Stickstoffgehalt von 0,18 % bei einem Niobgehalt von 2,28 °b, was die gewünschte beträchtliche Menge an zweiter Phase liefert, etwa 5 bis 10 Volumenprozent. Die Legierungen mit noch höherem Kohlenstoff- plus Stickstoffgehalt (Nr. 789 und 803) sind zwar akzeptabel, aber nicht absolut frei von Defekten. Zum Beispiel weist die Probe Nr. 789, die Wolfram in einer Menge von 3,5 % als Ersatz für Niob, 0,041 % Kohlenstoff und 0,24 % Stickstoff enthält, eine geringe Menge an der zweiten Phase und zwei Brüche auf der Bruchoberfläche und eine Spur eines Bruches auf der Seite der Probe auf. Wegen der minimalen Anzahl der Brüche ist die Legierung akzeptabel. Die Probe Nr. 802 mit 0,48 % Niob und 0,85 % Tantal zusammen mit O,110 % Kohlenstoff und 0,28 % Stickstoff erreicht nicht die Kombination von Eigenschaften, die mit den besten Zusammensetzungen (Nr. 833, 844 und 852) erhalten wurde. Es scheint, daß obwohl Tantal als teilweiserErsatz für 1Niob akzeptabel ist, die erhaltenen Ergebnisse etwas zu wünschen übrig lassen.The rest of the desires are all acceptable with the exception of No. 802, although it should be noted that the best combination of properties without Formation of microcracks on the fracture surface and without formation of fractures the side of the sample with alloys with higher niobium contents and higher carbon or carbon plus nitrogen levels were obtained (Nos. 833, 844 and 852). Sample No. 833, although it has a carbon content of 0.047%, a nitrogen content of 0.18% with a niobium content of 2.28 ° b, which is the desired provides a substantial amount of the second phase, about 5 to 10 percent by volume. the Alloys with an even higher carbon plus nitrogen content (No. 789 and 803) are acceptable, but not absolutely free from defects. For example assigns sample No. 789, which contains tungsten in an amount of 3.5% as a substitute for niobium, Contains 0.041% carbon and 0.24% nitrogen, a small amount of the second Phase and two fractures on the fracture surface and a trace of a fracture on the Side of the sample. The alloy is acceptable because of the minimal number of fractures. Sample No. 802 with 0.48% niobium and 0.85% tantalum along with 0.110% carbon and 0.28% nitrogen does not achieve the combination of properties that come with the best compositions (Nos. 833, 844 and 852) was obtained. It seems, that although tantalum is acceptable as a partial substitute for 1Niobium, those obtained Results leave something to be desired.

Bei Zugabe von Niob wird eine beste Kombination von Eisen schaften erhalten.When adding niobium, the best combination of iron is created obtain.

Eine weitere Reihe von austenitischen Schweißablagerungen (weld deposits) mit etwa 17 bis 21 % Chrom, etwa 30 bis 45 96 Nickel, etwa 4- bis 12 96 Mangan, die alle Niob mit oder ohne den weiteren Bestandteil Molybdän und zum Rest Eisen enthielten, wurden einem mechanischen Test und einer Untersuchung unterzogen. Die chemische Zusammensetzung dieser Legierungen, 12 an der Zahl einschließlich einer Legierung des Standard-AISI-Uyps 330, die frei von Niob war, ist in der folgenden Tabelle III(a) angegeben. Die Festigkeitseigenschaften der Schweißablagerungen mit einem Durchmesser von 1,28 cm sowie das Aussehen der Zugbruchproben und die Menge der in der Mikrostruktur vorhandenen zweiten Phase bei der Untersuchung bei 300-facher Vergrößerung sind in der folgenden Tabelle III(b) angegeben.Another series of austenitic weld deposits with about 17 to 21% chromium, about 30 to 45 96 nickel, about 4 to 12 96 manganese, all of which are niobium with or without the further component molybdenum and the remainder iron were subjected to a mechanical test and examination. the chemical composition of these alloys, 12 in number including one Standard AISI Type 330 alloy that was free of niobium is in the following Table III (a). The strength properties of the sweat deposits with 1.28 cm in diameter and the appearance of the tensile break specimens and the amount the second phase present in the microstructure when examined at 300 times Magnifications are given in Table III (b) below.

Tabelle III (a) Chemische Zusammensetzung von zwölf austenitischen Schweißablagerungen Probe Nr. C Mn P S Si Cr Ni B¹ Nb Mo N *B 0,061 12,19 0,010 0,008 0,60 17,83 38,50 Y 1,13 - 0,03 812 0,101 4,42 0,010 0,013 0,73 16,40 38,70 X 3,00 - 0,02 **823 0,084 5,48 0,009 0,005 0,63 18,93 35,60 X 1,99 2,64 0,03 *826 0,11 11,16 0,008 0,017 0,51 20,25 32,25 Y 1,38 2,79 0,04 827 0,11 10,81 0,008 0,016 0,57 19,89 36,54 Y 3,04 2,77 0,02 829 0,19 10,87 0,007 0,017 0,52 19,98 35,90 Y 2,18 2,74 0,02 831 0,065 5,42 0,020 0,012 0,75 19,48 41,64 X 2,32 2,39 0,04 834 0,120 9,70 0,012 0,012 1,15 18,49 37,50 Y 2,85 - 0,01 835 0,180 5,17 0,019 0,017 0,85 19,52 43,14 X 2,13 2,19 0,02 **845 0,056 5,23 0,008 0,020 0,47 20,24 44,99 X 1,58 2,61 0,03 849 0,072 4,02 0,013 0,011 0,60 19,69 44,70 Y 1,72 2,29 0,03 Typ 330 0,120 1,72 0,021 0,008 0,42 15,88 35,33 Y - - 0,05 *erfindungsgemäße Legierungen **erfindungsgemäße Legierungen mit der besten Kombination von Eigenschaften 1 Bor wurde in dem Draht als Schweißfüller verwendet X nicht zugegeben, Gehalt im allgemeinen 0,001 % Y zugegeben, der Gehalt kann variieren zwischen etwa 0,002 und 0,007% Die mechanischen Eigenschaften der Schweißablagerungen der Tabelle III(a) sind in der folgenden Tabelle III(b) angegeben. Dort sind die spezifische Zugfestigkeit in MN/m2, die Streckfestigkeit in Mli/m2, die prozentuale Dehnung~über 50 mm und die prozentuale Einschnürung angegeben. Darüber hinaus ist das Aussehen der Zugbruchoberfläche, d.h. der Prozentsatz der Mikrorissesauf der Oberfläche des Bruchs und die Anzahl der Brüche auf der Seite der Zugproben'angegeben. Außerdem sind die Volumenprozente einer zweiten Phase bei der mikroskopischen Untersuchung bei 300-facher Vergrößerung angegeben. Die Eigenschaften beziehen sich auf Schweißablagerungen mit einem Durchmesser von 1,28 cm. Table III (a) Chemical composition of twelve austenitic Sweat deposits Sample No. C Mn P S Si Cr Ni B 1 Nb Mo N * B 0.061 12.19 0.010 0.008 0.60 17.83 38.50 Y 1.13 - 0.03 812 0.101 4.42 0.010 0.013 0.73 16.40 38.70 X 3.00 - 0.02 ** 823 0.084 5.48 0.009 0.005 0.63 18.93 35.60 X 1.99 2.64 0.03 * 826 0.11 11.16 0.008 0.017 0.51 20.25 32.25 Y 1.38 2.79 0.04 827 0.11 10.81 0.008 0.016 0.57 19.89 36.54 Y 3.04 2.77 0.02 829 0.19 10.87 0.007 0.017 0.52 19.98 35.90 Y 2.18 2.74 0.02 831 0.065 5.42 0.020 0.012 0.75 19.48 41.64 X 2.32 2.39 0.04 834 0.120 9.70 0.012 0.012 1.15 18.49 37.50 Y 2.85 - 0.01 835 0.180 5.17 0.019 0.017 0.85 19.52 43.14 X 2.13 2.19 0.02 ** 845 0.056 5.23 0.008 0.020 0.47 20.24 44.99 X 1.58 2.61 0.03 849 0.072 4.02 0.013 0.011 0.60 19.69 44.70 Y 1.72 2.29 0.03 Typ 330 0.120 1.72 0.021 0.008 0.42 15.88 35.33 Y - - 0.05 * alloys according to the invention ** Alloys according to the invention with the best combination of properties 1 boron was used in the wire as a welding filler X not added, content in general 0.001% Y added, the content can vary between about 0.002 and 0.007% the mechanical properties of the weld deposits of Table III (a) are shown in FIG Table III (b) below. There are the specific tensile strength in MN / m2, the yield strength in Mli / m2, the percentage elongation ~ over 50 mm and the percentage Constriction indicated. In addition, the appearance of the tensile fracture surface, i.e. the percentage of microcracks on the surface of the fracture and the number of the fractures on the side of the tensile specimens'. In addition, the volume percentages are a second phase of microscopic examination at 300x magnification specified. The properties relate to sweat deposits with a diameter of 1.28 cm.

Tabelle III(b) Festigkeitseigenschaften, Aussehen des Bruchs und Prozentsatz der zweiten Phase für die Schweißproben der Zusammensetzung gemäß Tabelle III(a) Probe Festigkeitseigenschaften Aussehen der Zugbruchproben Nr. spez. Zug- Streck- Dehnung Einschnürung %MF¹ auf Brüche² auf durchschnittl. % festigkeit festigkeit in %, 5cm in % der Bruch- der Seite der zweiten Phase (2 inches) oberfläche der Probe in der Mikrostruktur *B 641 455 32 43 0 Spuren 1 812 620 462 17 20 2 0 4 **823 655 455 31 32 0 0 2 *826 675 462 32 42 0 1 3 827 710 503 18 20 0 1 5 829 704 497 20 20 0 1 4 831 634 448 16 19 0 viele 2 834 641 448 19 22 0 einige 3 835 710 497 19 19 0 4 1 **845 655 442 35 46 0 0 1 849 641 442 21 26 5 einige 1 Typ 330 580 421 34 46 50 viele 0 * erfindungsgemäße Legierungen ** erfindungsgemäße Legierungen mit der besten Kombination von Eigenschaften 1 MF = Mikrorisse oder Wärmerisse, die beim Schweißen auftraten und sich in Defekten auf der Oberfläche der Zugbruchprobe äußerten 2 Brüche auf der Seite der Zugprobe sind ein gutes Maß für die Unversehrtheit der Schweißablagerung Aus den in der obigen Tabelle III(b) für die Zusammensetzung der Proben gemäß Tabelle III(a) angegebenen Testergebnissen geht hervor, daß die Legierungen mit einem hohen Nickelgehalt und dem erforderlichen Chrom- und Mangangehalt sowie dem erforderlichen Niob- und Kohlenstoffgehalt durch die Anwesenheit einer zweiten Phase charakterisiert sind und frei von Defekten auf der Bruchoberfläche sind. Dieses Fehlen von Defekten zeigt, daß beim Schweißen keine Mikrorisse oder Wärmerisse auftraten. Table III (b) strength properties, fracture appearance and Percentage of the second phase for the weld samples of the composition according to the table III (a) Specimen Strength Properties Appearance of Tensile Rupture Specimens No. spec. Train- Stretch-elongation constriction% MF¹ on fractures² on avg. % strength strength in%, 5cm in% of the fracture of the side of the second phase (2 inches) surface of the Sample in the microstructure * B 641 455 32 43 0 Traces 1 812 620 462 17 20 2 0 4 ** 823 655 455 31 32 0 0 2 * 826 675 462 32 42 0 1 3 827 710 503 18 20 0 1 5 829 704 497 20 20 0 1 4 831 634 448 16 19 0 many 2 834 641 448 19 22 0 some 3 835 710 497 19 19 0 4 1 ** 845 655 442 35 46 0 0 1 849 641 442 21 26 5 some 1 type 330 580 421 34 46 50 many 0 * alloys according to the invention ** alloys according to the invention with the best combination of properties 1 MF = micro cracks or heat cracks, which occurred during welding and resulted in defects on the surface of the tensile fracture specimen Expressed 2 breaks on the tensile specimen side are a good measure of the integrity the sweat build-up From the table III (b) above for the composition of the samples according to the test results given in Table III (a) It can be seen that the alloys with a high nickel content and the required Chromium and manganese content as well as the required niobium and carbon content the presence of a second phase are characterized and free from defects the fracture surface are. This lack of defects shows that in welding none Micro cracks or heat cracks occurred.

Eine Untersuchung der Ergebnisse dieser Legierungen zeigt auch eine akzeptable minimale Anzahl von Brüchen auf der Seite der Proben. Die beste Kombination von Ergebnissen wurde natürlich in solchen Zusammensetzungen (Nr. 823 und 845) erhalten, die vollständig frei von Oberflächendefekten und Seitenbrüchen an den Bruchproben waren.Examination of the results of these alloys also reveals one acceptable minimum number of breaks on the side of the specimen. The best combination of results was obtained naturally in such compositions (nos. 823 and 845), which are completely free of surface defects and side breaks on the broken specimens was.

Zusammenfassend wird festgestellt, daß die vorliegende Erfindung eine Eisen-Chrom-Nickel-Mangan-Legierung und Verschweißungsstelle angibt, die austenitisch ist und die im geschweißten Zustand stark, gesund (unversehrt) und duktil ist. Die Legierung in Form eines Schweißdrahtes ist besonders geeignet zum Schweißen der bekannten 21-6-9- und 20-45-5-Chrom-Nickel-Mangan-Legierungen und anderer Legierungen unter Bildung von unversehrten, duktilen Verschweißungenmit einer hohen Festigkeit.In summary, it is stated that the present invention is a Iron-chromium-nickel-manganese alloy and weld point indicating the austenitic and which is strong, healthy (intact) and ductile when welded. the Alloy in the form of a welding wire is particularly suitable for welding the known 21-6-9 and 20-45-5 chromium-nickel-manganese alloys and other alloys forming intact, ductile welds with high strength.

Patentansprüche: Patent claims:

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e 1. Austenitic alloy, thereby characterized in that it consists essentially of about 12 to about 27% chromium, about 11 to about 45% nickel, about 5 to about 1396 manganese, about 0.03 to about 0.15 % Carbon, about 0.03 to about 0.30-96 nitrogen, at least one element the group niobium in an amount of about 1.0 to about 4.0%; and tungsten in one Amount from about 3 to about 7 96, 0 to 3 96 molybdenum and the remainder from iron with random Impurities.

2. Austenitic alloy according to claim 1, characterized by a d u r c h g, that it consists essentially of 12 to 15% chromium, 18 to 24,96 nickel, 9 to 13% manganese, 0.06 to 0.15 96 carbon, 0.03 to 0.20 96 nitrogen, 1.5 to 3.5% niobium, not more than 0.02096 phosphorus and the remainder essentially of iron.

3. Austenitic alloy according to claim 1, characterized in that that it consists essentially of 13 to 14% chromium, 18 to 22% nickel, 10 to 11 96 manganese, 0.03 to 0.11% carbon, 0.06 to 0.20% nitrogen, 1.5 to 3.5 96 niobium and 49 to 57 96 iron.

4. Austenitic alloy according to claim 1, characterized in that that it consists essentially of 15 to 22% chromium, 10 to 22% nickel, 7 to 13% manganese, 0.05 to 0.12% carbon, 0.03 to 0.20% nitrogen, 1.5 to 2.5 % Niobium and the remainder essentially of iron.

5. Austenitic alloy according to claim 1, characterized in that that it consists essentially of 17 to 21% chromium, 30 to 45 5 nickel, 5 to 12 96 Manganese, no longer all 0.75% silicon, 0.05 to 0.20% carbon, 0.06 up to 0.20% nitrogen, up to 0.007% boron, 1.5 to 3% niobium and to the The balance is essentially iron in an amount of at least 22%.

6. Austenitic alloy according to claim 1, characterized in that that it consists essentially of 16 to 21 96 chromium, 35 to 45 96 nickel, 9 to 13 96 Manganese, not more than 0.02 5 phosphorus, 0.06 to 0.12% carbon, 0.06 up to 0.20 96 nitrogen, 1 to 4 5 niobium, up to 3 5 molybdenum and the remainder essentially of iron in an amount of at least 22 5.

7. Austenitic alloy according to claim 1, characterized in that that it consists essentially of 22 to 27% chromium, 18 to 23% nickel, 9 to 13 96 manganese, 0.06 to 0.10% carbon, 0.06 to 0.20% nitrogen, 1 to 2 96 Niobium and the remainder essentially made of iron.

8. Austenitic alloy according to claim 1, characterized in that that it consists essentially of 24 to 26% chromium, 20 to 22% nickel, 10 to 12 96 manganese, 0.06 to 0.10 96 carbon, 0.06 to 0.20% nitrogen, 1 to 2 96 niobium and the remainder essentially from E5sene

9. Austenitic alloy according to Claim 1, characterized in that it consists essentially of 12 to 27 96 chromium, 17 to 24% nickel, 9 to 12% manganese, 0.03 to 0.12 96 carbon, 0.03 to 0.30 96 nitrogen, 1.5 to 3% niobium, up to 2 96 molybdenum and the rest essentially made of iron.

10. Austenitic alloy according to claim 1, characterized in that that it consists essentially of 12 to 25 96 chromium, 12 to 45% nickel, 9 to 13 96 manganese, 0.03 to 0.15 96 carbon, 0.03 to 0.30 96 nitrogen, 3 to 7 % Tungsten and 22 to 72% iron.

11. Completely austenitic alloy according to claim 1, characterized in that that it consists essentially of 12 to 25% chromium, 20 to 45% nickel, 9 to 13% manganese, no more than 0.75% silicon, 0.04 to 0.12% carbon, 0.06 to 0.25 96 nitrogen, 1 to 4 96 niobium and the remainder essentially of iron in one Quantity of at least 22 96.