AUSTENITIC STEEL WITH RESISTANCE TO NEUTRON INDUCED SWELLING

Abstract: 1. Austenitic steel having a content (in percent by weight) of chromium and nickel of in each case 14.5 to 15.5%, a carbon content of 0.08 to 0.12%, a titanium content of 0.33 to 0.55%, a manganese content of at most 2% and admixtures of silicon and molybdenum, residual iron and impurities, characterised in that the silicon content is 0.55 to 1.0% and the molybdenum content is 1.4 to 1.5%.

Description: Austenitischer Stahl mit verbesserter Widersàndsfähiq- keit gegen neutroneninduziertes Schwellen Die vorliegende Erfindung betrifft einen austenitischen, rostfreien Stahl nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs. Ein derartiger Stahl ist unter der Bezeichnung 1.4970 handelsüblich, wobei der Gehalt an Silizium zwischen ,3O und 0,55 % (hier und im folgenden alle Angaben in Gewichtsprozent) und der Molybdängehalt 1,0 bis 1,4 % beträgt. Für diesen Stahl werden auch Höchstgehalte an Phosphor,Schwefel, Kalzium, Kupfer, Kobalt, Tantal, Vanadium und Stickstoff angegeben, die im Bereich einigerhundertstel Prozent liegen. Dieser Stahl- findet wegen seiner Korrosionsbeständigkeit und seiner guten Festigkeitseigenschaften Verwendung beim Bau von Kernreaktoren, darunter auch solchen Reaktoren, die mit schnellen Neutronen betrieben werden. Unter dem Einfluss.einer solchen peutronenstrahlung und bei Temperaturen von 400" C und darüber, wie sie in mit -Flüssigmetall als Kühlmittel betriebenen Reaktoren erreicht werden, zeigt dieser Stahl wie andere Werkstoffe auch ein Schwellen, das darauf zurückgeführt wird, dass durch die schnellen Neutronen Veränderungen im Mikrogefüge verursacht werden, die zu einer Porenbildung und damit Volumenschwellen führen. Dieses Volumenschwellen erreicht bei dem genannten Stahl insbesondere bei dessen Verwendung als Material für Hüllrohre und Brennelementkästen ein Ausmass, das die Standzeit solcher Bauteile in unerwünschter Weise herabsetzt. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist eine Verbesserung des Schwellverhaltens von austenitischen Stählen der ge nannten Art durch geringe änderungen ihrer Zussmmen- setzung, die ohne signifikanten Einfluss auf die sonstigen Eigenschaften des Werkstoffs bleibt. Aus der DE-A 26 31 954 sind bereits Versuche bekannt, den in seinen Eigenschaften ähnlichen, unter der Bezeichnung "Type 316" im Handel befindlichen austenitischen Stahl in seiner Zusammensetzung so abzuwandeln, dass ein verringertes Schwellen unter eutronenbeschuss erzielt wird. Hierzu werden innerhalb eines bestimmten Bereiches liegende Verhältnisse zwischen den Gehalten an Eisen, Chrom und Nickel vorgeschlagen, sowie als die Bildung von Hohlräumen hemmende elemente Silizium in einer Konzentration von 0,7 bis 2 % und Titan in einer Konzentration von 0,1 bis 0,5 t. Hier wird allerdings von einer Grundlegierung ausgegangen, die aus 1,8 bis 2,3 % Molybdän enthält. Bei gleichbleibendem Titangehalt den pben genannten Stahl 1.4970 durch eine Erhöhung des Siliziumgehaltes bei gleichzeitiger geringfUgiger Anhebung des Molybdängehaltes abzuwandeln, lag für den Fachmann umso weniger nahe, als V. Levy u.a.in "Effect of Structure and Alloying Elements on Void Formation in Austenitic Steels and Nickel Alloys" in .L. Bleiberg/J.W. Bennett (Hrsgb.) :"Radiation Effects in Breeder Reactor Structural Materials" ;New York 1977 Seite 709 bis 725,igezeigt hatten, (Tabelle II), dass bei einem Stahl des Typs 316 eine Erhöhung des Molybdängehaltes von 1 auf 2 % zunächst zu einer Vergrösserung des.Volumen- schwellens unter Neutronenbeschuss führt, wobei diese Werte bei weiter gesteigerten Molybdängehalt -wieder abnehmen. Zur Lösung der oben genannten Aufgabe der Erfindung wird die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs genannte Erhöhung des Silizium- und Molybdängehalts vorgeschlagen, die in der Herstellung des Stahls keine besondere Probleme aufwirft und die diesen in--seinen mechanischen und chemischen Eigenschaften .ansonsten gut untersuchten Stahl für die Verwendung als Werkstoff im Kernreaktorbau besser geeignet macht. Der achweis wurde dadurch gebracht, dass dieser Werkstoff im Vergleich zu dem Standardwerkstoff 1.4970 jeweils im kaltverformten Zustand mit Ni-lonen bestrahlt wurde und dabei ein deutlich geringeres Schwellen als der Standardwerkstoff zeigte.

Claims: Austenitischer Stahl mit verbesserter WiderstandsfEhiq- kein augen neutroneninduziertes Schwellen Patentanspruch Austenitischer Stahl mit einem Gehalt (in Gewichtsprozent) an Chrom und Nickel von je 14,5 bis 15,5 %, einem Nohlen- stoffgehalt von 0,08 bis 0,12 %, einem Titangehalt von 0,33 bis 0,55 %, einem Mangangehalt-von hochstens 2 % und Beimengungen von Silizium-und Molybdän, g e k e n n z e i c h n e t d u r c h folgendes Merkmal: a) Der Gehalt an Silizium beträgt 0,55 bis 1,0 %, vor zugsweise 1,0 % und derjenige an Molybdän 1,4 bis 1,5 8, vorzugsweise 1,5 t.

Inventors: DIETZ, WOLFGANG, DIPL.-ING., KNOBLAUCH, GERT, DR.
Applicants: INTERATOM GESELLSCHAFT MIT BESCHRANKTER HAFTUNG
Application year: 1982
Main classification: C22C38
IPC codes: C22C38