AT167094B - Warmbearbeitbare, praktisch kobaltfreie Chromstahllegierung von hohem Korrosionswiderstand - Google Patents

Description

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    Warmbearbeitbare, praktisch kobaltfreie Chromstahllegierung von hohem Korrosionswiderstand   
Die Erfindung betrifft eine warmbearbeitbare Chromstahllegierung, die infolge kleiner Zusätze von Antimon besonders hohen Korrosionswiderstand aufweist und daher rostfrei ist. 



   Antimonzusätze zu Eisenlegierungen sind an sich bekannt. In den meisten Fällen handelt es sich jedoch nicht um rostfreien und überhaupt nicht um schmiedbaren Stahl, sondern um Stahlguss und Eisenlegierungen. Diese sollen im Vergleich zu entsprechendem antimonfreien Werkstoff erhöhte Widerstandsfähigkeit gegenüber atmosphärischer Korrosion und dem Angriff von Humussäure, salzhaltigem Grundwasser u. dgl. erhalten. Als besonders widerstandsfähig gegen- über dem Angriff von Salzsäure ist in der deutschen Patentschrift Nr. 691325 eine Legierung mit nachfolgender Zusammensetzung vorgeschlagen worden : 
 EMI1.1 
 
<tb> 
<tb> 0-03-0-5% <SEP> C
<tb> 15-18 <SEP> % <SEP> Sb
<tb> 0-5 <SEP> % <SEP> Mo
<tb> 0-5 <SEP> % <SEP> W,
<tb> 
 Rest Eisen mit den in demselben gewöhnlich vorkommenden Nebenbestandteilen. 



   Diese Legierung lässt sich weder schmieden, noch warm-oder kaltwalzen, sie kann aber nach geeigneter Wärmebehandlung mit spanabhebenden Werkzeugen bearbeitet werden. 



   Ferner ist durch die österr. Patentschriften Nr. 147159 und Nr. 150293 eine Eisenlegierung von folgender Zusammensetzung bekannt : 
 EMI1.2 
 
<tb> 
<tb> 0-1% <SEP> C
<tb> 10-25% <SEP> Cr
<tb> 20 <SEP> -40% <SEP> Ni
<tb> 1-10% <SEP> Mo
<tb> 0-10% <SEP> Cu
<tb> 0-5-7% <SEP> Sb,
<tb> 
 Rest Eisen mit den in demselben gewöhnlich vorkommenden Nebenbestandteilen. 



   Diese Legierung gehört zweifellos zur Klasse der rostfreien Eisenlegierungen. Sie soll sich durch besonders hohe Widerstandsfähigkeit gegen- über dem Angriff von Salzsäure auszeichnen. 



  Ihre Zusammensetzung liegt jedoch weit ausserhalb des Bereiches der analytischen Grenzen der allgemein üblichen Typen von rostfreiem Stahl. 



  Der Gehalt an Legierungselementen ist ausserordentlich hoch : Chrom, Nickel und Molybdän allein bilden zusammen mindestens 31% und gegebenenfalls bis zu 75% ; dazu kommen noch eventuell bis zu 7% Antimon und bis zu   10%   Kupfer. Durch Versuche wurde festgestellt, dass ein höherer Gehalt an Antimon die Warmbearbeitbarkeit zum Schwinden bringt. Aus den Versuchsergebnissen seien nachstehende zwei Beispiele herausgegriffen :
Beispiel 1 : Ein Stahl vom Typus   0-10% C,   14% Cr war bis auf ein Maximum von 0-52% Sb noch schmiedbar. Bei einem Antimongehalt von   0-64%   aufwärts dagegen entstanden beim Schmieden Brüche, die mit steigendem Antimongehalt immer zahlreicher wurden. Es wurden insgesamt 18 Schmelzen mit Antimongehalten von 0-00% bis 2-4% ausgeführt. 



   Beispiel 2 : Ein Stahl vom Typus   0'10%   C,
18% Cr und   10%   Ni war bis auf ein Maximum von 0-24% Sb schmiedbar. Aber von   0-3%  
Antimon aufwärts entstanden beim Schmieden
Brüche. Es wurden insgesamt 15 Schmelzen mit Antimongehalten von   0-00%   bis   0-9%   hergestellt. 



   Im Gegensatz zu diesen bekannten Eisen-und Stahllegierungen bezieht sich die Erfindung auf rostfreie Stähle gewöhnlicher Art mit Eisen- 
 EMI1.3 
 Diese Stähle werden erfindungsgemäss durch geringe Zusätze von Antimon in ihren Korrosionseigenschaften wesentlich verbessert. Antimonzusätze zu gewissen härtbaren, hochgekohlten, rostfreien Stählen mit absichtlich erhöhten Stick-   stoffgehalten   sind zwar bekannt (brit. Patentschrift Nr. 504224), die Erfindung bezieht sich aber nur auf rostfreie Stähle von normalem Stickstoffgehalt, wie er durch unbeabsichtigte Verunreinigung bedingt ist. 



   Wie eine grosse Anzahl von Analysen ergeben hat, beträgt dieser normale Stickstoffgehalt gewöhnlich   O'Ol-0-02%.   Er steigt nur ausnahmsweise auf   0-03%.   



   Die Warm-und Kaltbearbeitbarkeit der   erfindungsgemäss   hergestellten Stähle wird durch 

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 die vorgeschlagenen kleinen Antimonzusätze nicht wesentlich geändert. Auch die mechanischen Eigenschaften ändern sich nur unbeträchtlich. Dagegen wird die Widerstandsfähigkeit gegen- über Korrosionsangriffen wesentlich erhöht, so dass sich die Stähle gemäss der Erfindung insbesondere zur Herstellung von Rasierklingen eignen. 



   Um diese günstigen Eigenschaften zu erreichen, ist es   erfindungsgemäss   erforderlich, dass alles zugesetzte Antimon bei der Temperatur der Warmbearbeitung sich im Stahle in fester Lösung befindet. Die Sättigungsgrenze der festen Antimonlösung bei der Temperatur der Warmbearbeitung ist somit auch die obere Grenze für den zulässigen Antimongehalt. Anderseits ist wiederum die Sättigungsgrenze der festen Lösung von Antimon bei Raumtemperatur die untere Grenze für den Antimongehalt, bei welchem noch ein voller Erfolg für die Erhöhung des Korrosionswiderstandes erreicht werden kann. 



  Bei niedrigeren Antimongehalten vermindert sich der Erfolg beträchtlich und die Korrosionseigenschaften nähern sich dabei denjenigen des antimonfreien Stahles. 



   Die Sättigungsgrenzen der festen Lösungen von Antimon sind bei den verschiedenen Arten von rostfreien Stählen nicht die gleichen. Bei 
 EMI2.1 
 
 EMI2.2 
 
<tb> 
<tb> 0-04-1-5% <SEP> C
<tb> 8-25 <SEP> % <SEP> Cr
<tb> 0 <SEP> -15 <SEP> % <SEP> Ni
<tb> 0#15-15 <SEP> % <SEP> Mn
<tb> 0-2 <SEP> % <SEP> Mo
<tb> 0 <SEP> - <SEP> 2 <SEP> % <SEP> W,
<tb> 
 Rest Eisen mit den in technischem Eisen gewöhnlich vorkommenden Gehalten an Silizium, Phosphor und Schwefel. Der Eisengehalt muss dabei zwischen 68 und   88%   liegen und Chrom, Nickel, Mangan, Molybdän und Wolfram dürfen zusammen nicht mehr als 30% ausmachen. 



  Ausserdem darf der Stahl auch noch Aluminium, Arsen, Kupfer, Niob, Tantal, Titan, Vanadin und Zirkon enthalten, jedoch darf der Gehalt an jedem dieser Elemente nicht mehr als 1% betragen und zusammen darf der Gehalt an diesen Zuaatzelementen nicht grösser als 2% sein. Der Gehalt in Kobalt liegt im allgemeinen unter   0'1 %   und darf 0-2% nicht erreichen. 



   Aus der grossen Anzahl der auf ihre Korrosionseigenschaften untersuchten und für diesen Zweck eigens hergestellten Schmelzen seien hier zwei Paar typische Beispiele angeführt. Jeder Stahl der beiden Paare vertritt eine allgemein bekannte Klasse von rostfreiem Stahl mit der für diese Klasse typischen Zusammensetzung. Bei jedem Paar ist, abgesehen vom Antimongehalt, diese Zusammensetzung praktisch betrachtet ein und dieselbe. Einer der beiden Stähle in jedem 
 EMI2.3 
 einen bestimmten Antimongehalt aufweist. 



   In der nachstehenden Tabelle finden sich Angaben über die Zusammensetzung und mechanischen Eigenschaften sowie über bei Korrosionsprüfungen erhaltene Versuchsergebnisse. 



   I. Ferritischer rostfreier Chromstahl : 
 EMI2.4 
 
<tb> 
<tb> I <SEP> #a" <SEP> I <SEP> #b"
<tb> Antimongehalt <SEP> % <SEP> 0, <SEP> 00 <SEP> 0. <SEP> 26
<tb> Zusammensetzung
<tb> im <SEP> übrigen <SEP> : <SEP> % <SEP> C <SEP> 0-10 <SEP> 0-10
<tb> % <SEP> Si <SEP> 0-31 <SEP> 0-25
<tb> % <SEP> Mn <SEP> 0-39 <SEP> 0-36
<tb> % <SEP> Cr <SEP> 17-03 <SEP> 17-03
<tb> % <SEP> Ni <SEP> 0-13 <SEP> 0-14
<tb> % <SEP> Fe <SEP> Rest <SEP> Rest
<tb> Mechanische <SEP> Eigenschaften <SEP> :
<tb> Streckgrenze <SEP> kg/mm2 <SEP> 27-7 <SEP> 36-5
<tb> Bruchgrenze <SEP> kg/mm2 <SEP> 53-8 <SEP> 60-6
<tb> Dehnung <SEP> %, <SEP> 1/1 <SEP> norm. <SEP> Messlg. <SEP> 28-2 <SEP> 23-7
<tb> Dehnung <SEP> %, <SEP> 1/2 <SEP> norm. <SEP> Messlg. <SEP> 38#0 <SEP> 30#7
<tb> Rockwell <SEP> #B'" <SEP> 76#2 <SEP> 87#3
<tb> Korrosionsprüfung <SEP> (Versuchszeit <SEP> 24 <SEP> Stunden) <SEP> :

  
<tb> Gewichtsabnahme
<tb> g/m2/Stunde
<tb> 5% <SEP> HCL <SEP> 25 C <SEP> 1095 <SEP> 8-5
<tb> 10% <SEP> HCL <SEP> 25-C <SEP> 119-0 <SEP> 8-7
<tb> 5% <SEP> H2S04 <SEP> 25 C <SEP> 105#0 <SEP> 13#9
<tb> 10% <SEP> Han03+1-4% <SEP> Meersalz
<tb> 25 C <SEP> 115#4 <SEP> 9#2
<tb> 
 II. Austenitischer rostfreier Chromnickelstahl : 
 EMI2.5 
 
<tb> 
<tb> II <SEP> "a" <SEP> 11 <SEP> "b"
<tb> Antimongehalt <SEP> % <SEP> 0-00 <SEP> 0-24
<tb> Zusammensetzung
<tb> im <SEP> übrigen <SEP> : <SEP> % <SEP> C <SEP> 0-06 <SEP> 0-07
<tb> % <SEP> Si <SEP> 0-27 <SEP> 0-26
<tb> % <SEP> Ain <SEP> 0#38 <SEP> 0-41
<tb> % <SEP> Cr <SEP> 17-66 <SEP> 17-35
<tb> % <SEP> Ni <SEP> 10-02 <SEP> 9-98
<tb> % <SEP> Fe <SEP> Rest <SEP> Rest
<tb> 
 

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 Mechanische Eigenschaften :

   
 EMI3.1 
 
<tb> 
<tb> Streckgrenze <SEP> kg/mm2 <SEP> 19-6 <SEP> 21-0
<tb> Bruchgrenze <SEP> kglmm"64-4 <SEP> 64-4
<tb> Dehnung <SEP> %, <SEP> 1/1 <SEP> norm. <SEP> Messlg. <SEP> 61. <SEP> 2 <SEP> 58, <SEP> 8
<tb> Dehnung <SEP> %, <SEP> z <SEP> norm. <SEP> Messlg. <SEP> 67'9 <SEP> 65, <SEP> 6
<tb> Rockwell <SEP> #B" <SEP> 58#4 <SEP> 61#4
<tb> Korrosionsprüfung <SEP> (Versuchszeit <SEP> 24 <SEP> Stunden) <SEP> :

  
<tb> Gewichtsabnahme
<tb> g/m2/Stunde
<tb> 5% <SEP> H2S04 <SEP> 25 <SEP>  C <SEP> 0-822 <SEP> 0-016
<tb> 10% <SEP> H2SO4 <SEP> 25 C <SEP> 0#970 <SEP> 0#016
<tb> 5% <SEP> H2SO4 <SEP> 50 C <SEP> 12#55 <SEP> 3#09
<tb> 10% <SEP> H2S04 <SEP> 50 C <SEP> 27#20 <SEP> 4#36
<tb> 10% <SEP> Ho3+1-4% <SEP> Meersalz
<tb> 25 <SEP>  C <SEP> 14-65 <SEP> 3-33
<tb> 
 
Ein Vergleich dieser Versuchsergebnisse zeigt, dass   die"b"-Stähle   in bezug auf ihren Korrosionswiderstand   die"a"-Stähle,   d. h. also Stähle ohne Antimongehalt, aber im übrigen gleicher Zusammensetzung, weit übertreffen.

   Was die mechanischen Eigenschaften betrifft, so sind die "b"-Stähle in der Regel etwas härter, d. h. sie haben höhere Streckgrenze, Bruchgrenze und Rockwellhärte bei etwas niedrigerer Dehnung im Vergleich zu   den"a"-Stählen   ohne Antimongehalt. 



   Da die untersuchten Proben der beiden Stahlsorten in jedem Paar genau dieselbe mechanische und thermische Vorbehandlung erfahren hatten, sind die   Prüfungsergebnisse   in jeder Beziehung völlig vergleichbar. Dass die Stähle mit den angegebenen Antimongehalten sich sowohl warmals auch kaltbearbeiten liessen, geht daraus hervor, dass alle in der Tabelle angegebenen Daten an weichgeglühtem kaltgezogenem Draht mit 3 mm Durchmesser erhalten wurden. 



   PATENTANSPRÜCHE : 
1. Warmbearbeitbare, praktisch   kobaltfrei   Chromstahllegierung von hohem Korrosionswiderstand mit einem Gehalt von 0-04 bis   1. 5%   Kohlenstoff, 8 bis 25% Chrom, bis zu 15% Nickel, 68 bis   88%   Eisen sowie gegebenenfalls von weiteren Legierungskomponenten neben den in solchen Stählen als unbeabsichtigte Verunreinigung gewöhnlich vorkommenden Gehalten an Silizium, Phosphor, Schwefel, Kupfer und Stickstoff, dadurch gekennzeichnet, dass in der Legierung ausserdem Antimon in Mengen von 0-02 bis   0#5%   enthalten ist.

Claims (1)

1. 2. Warmbearbeitbare, praktisch kobaltfreie Chromstahllegierung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in der Legierung als weitere Legierungskomponente 0-15-15% Mangan, bis zu 2% Molybdän und bis zu 2% Wolfram anwesend sind, wobei jedoch die Summe der Gehalte an Chrom, Nickel, Mangan, Molybdän und Wolfram 30% nicht überschreiten darf.