Verfahren zum Herstellen -von kohlenstoffarmem Flosseisen oder kohlenstoffarmem Stahl. Gegenstände, die aus F'lusseisen bezw. Stahl hergestellt sind, leiden an dem Übel stand, dass sie bei einem Angriff durch schwach reaktionsfähige Flüssigkeiten (zum Beispiel heisse 45 %ige Natronlauge, alkali sche Kesselspeisewasser) durch Dämpfe oder Gase (zum Beispiel Ammoniakgase), insbe sondere in gealtertem Zustande, spröde wer den.
Versuche haben ergeben, dass diesem Übelstande zu begegnen ist, indem man zur Herstellung derartiger Gegenstände ein koh- lenstoffarmes Flusseisen beziv. einen kohlen stoffarmen :Stahl (C-Gehalt etwa bis zu 0,4 %a) verwendet, bei dem die gern in den Korngrenzen sich anlagernden Stoffe (Sauer stoff, Sauerstoffverbindungen, Schwefel, Kohlenstoff usw.) von diesen ferngehalten sind.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Herstellen von kohlen stoffarmem Flusseisen oder kohlenstoffarmem Stahl, gemäss welchem die gern in den Korn grenzen sich ablagernden Stoffe von diesen ferngehalten werden, zum Zwecke, das Flusseisen oder den Stahl gegen den An griff schwach reaktionsfähiger Flüssigkeiten, Dämpfe und Gase widerstandsfähig zu machen.
Der Grund dafür, warum durch das Fern halten der angegebenen Stoffe von den Korn grenzen der Übelstand des Sprödwerdens be- seitigtt wird, liegt in folgendem: Die im Flusseisen oder Stahl gewöhnlich vorhan denen. Stoffe, :Sauerstoff, Sauerstoffverbin dungen, Schwefel, Kohlenstoff usw., haben die Neigung, sich in den Korngrenzen anzu lagern; sie bilden dort entweder eine die ein zelnen Körner trennende Zwischenhaut oder auch kleine Nester, - was an sich schon die Zähigkeit des Eisens oder Stahls etwas ver ringert.
Wird nun ein solches Flusseisen oder Stahl dem Angriff, zum Beispiel einer heissen 45 %igen Natronlauge, ausgesetzt, so löst die längs den Korngrenzen vordringende Lauge, wie Versuche ergaben, den Sauer stoff aus den Korngrenzen heraus und lockert so den Zusammenhang der einzelnen Körner. Die Folge davon ist die in der Technik als Laugensprödigkeit gefürchtete starke Ver ringerung der Kerbzähigkeit, die schon nach verhältnismässig kurzer Zeit in Erscheinung tritt. Ähnliches geht vor sich beim Angriff durch Dämpfe oder Gase.
Erfolgt der An griff zum Beispiel durch heisses (ca. 500 C) Wasserstoffgas unter hohem Druck, so bil det der längs der Korngrenzen eindringende Wasserstoff mit dem Kohlenwasserstoff, der in Perlitform in den Korngrenzen vorkommt, flüchtige Kohlenwasserstoffverbindungen, die den Kohlenstoff aus den Korngrenzen hin wegtragen und so kleine Löcher im Gefüge entstehen lassen. Die Folge ist auch bei die sem Angriff ein rasches Sprödwerden des angegriffenen Eisens oder Stahls. Ein ähn liches Sprödwerden kann eintreten, wenn etwa in den Korngrenzen vorhandener Schwe fel beim Angriff von Dämpfen oder Gasen herausgelöst wird.
Das allen Fällen Gemein same ist also eine an die Stelle einer nor- Tnalen Kerbzähigkeit tretende .Sprödigkeit, die durch das erst bei der Benutzung -der Gegenstände vor sich gehende Entfernen von Stoffen aus den Korngrenzen hervorgerufen wird. Werden dagegen die angegebenen Stoffe von vornherein (das heisst vor der Be nutzung) zum Beispiel auf die unten ange gebene Weise von den Korngrenzen fernge halten oder entfernt, so besteht zwischen den Körnern ein viel innigerer (durch keine Zwi schenhaut oder Nester unterbrochener) Zu sammenhang.
Die in Betracht kommenden Flüssigkeiten, Dämpfe oder Gase haben dem entsprechend nur eine sehr stark verringerte oder ganz beseitigte Möglichkeit, längs der Korngrenzen in das Innere des Werkstoffes einzudringen und dabei den Zusammenhang der Körner zu lockern. Die ursprüngliche vorhandene Kerbzähigkeit kann daher auch bei langer Einwirkung der Flüssigkeiten, Dämpfe oder Gase nicht oder nicht wesent lich herabgesetzt werden.
Das Fernhalten des Sauerstoffes und der Sauerstoffverbindungen von den Korngren zen wird zum Beispiel erreicht, indem man (las Flusseisen oder den Stahl in geschmol zenem Zustande so weitgehend desoxydiert, dass durch das Altern kein wesentlicher Ab fall der Kerbzähigkeit eintritt (vergleiche hierzu Patent Nr. 127322).
Wenn es sich um erstarrtes Flusseisen oder Stahl handelt, bei dem sich die angege benen Stoffe bereits in den Korngrenzen ab gelagert haben, so kann man durch eine Er wärmung auf eine Temperatur oberhalb etwa. 6,50 C und nachfolgendes Abschrecken gegebenenfalls mit nachträglichem Anlassen bis zu<B>750'</B> C erreichen, da,ss die Stoffe mit dem Eisen in feste Lösung gehen und in die sem Zustande festgehalten werden; im beson deren kann man den Kohlenstoff durch eine Glühung bei etwa<B>730'</B> C in eine körnige Karbidform überführen und so im wesent lichen aus den Korngrenzen entfernen.
Wenn sich aber die angegebenen Stoffe mit dem Eisen im Zustande fester Lösung bezw. der Kohlenstoff im Zustande der körnigen Kar bidform befinden - die Korngrenzen von ihnen also frei sind - so besteht für die Flüssigkeiten, Dämpfe und Gase, wie Ver suche ergaben, praktisch keine Möglichkeit, diese Stoffe durch ihren Angriff aus dem Gefüge herauszulösen und so die Sprödigkeit herbeizuführen.
Als Ausführungsbeispiel des Verfahrens gemäss der Erfindung sei die Herstellung einer gegen den Angriff von Laugen wider standsfähigen geschmiedeten Kesseltrommel beschrieben. Die Trommel wird aus einem Stahl mit etwa 0,1 bis 0,15 % Kohlenstoff gehalt fertig geschmiedet, sodann auf etwa <B>930</B> C erhitzt, in Wasser abgeschreckt und auf zirka 600 C wieder angelassen. Hier auf wird die Trommel fertig bearbeitet.
Eingehende Versuche haben erwiesen, dass gemäss dem vorliegenden Verfahren behan delte Stahl- und Flusseisenproben, nachdem sie längere Zeit, zum Beispiel dem Angriff von 45 %iger heisser Sodalauge, ausgesetzt waren, noch ihre ursprüngliche Zähigkeit aufwiesen, während andere Proben von im übrigen gleicher Zusammensetzung, die eine den Gegenstand der vorliegenden Erfindung bildende Behandlung nicht erfahren hatten, nachdem sie in gleicher Weise dem Angriff der Sodalauge ausgesetzt waren, binnen kur zer Zeit durch Risse zerstört wurden.
Process for making low carbon fin iron or low carbon steel. Objects made from rivers or Steel made, suffer from the problem that they become brittle when attacked by weakly reactive liquids (e.g. hot 45% sodium hydroxide solution, alkaline boiler feed water) through vapors or gases (e.g. ammonia gases), especially if they are aged the.
Experiments have shown that this disadvantage can be countered by using a low-carbon flux iron to manufacture such objects. A low-carbon steel (C content up to 0.4% a) is used, in which the substances that tend to accumulate in the grain boundaries (oxygen, oxygen compounds, sulfur, carbon, etc.) are kept away from them.
The present invention relates to a process for the production of low-carbon mild iron or low-carbon steel, according to which the substances that tend to deposit in the grain are kept away from them, for the purpose of protecting the mild steel or steel against attack by weakly reactive liquids and vapors and to make gases resistant.
The reason why keeping the specified substances away from the grain boundaries eliminates the problem of becoming brittle is as follows: Those usually present in mild iron or steel. Substances: oxygen, oxygen compounds, sulfur, carbon, etc., tend to accumulate in the grain boundaries; There they either form an intermediate skin separating the individual grains or also small nests - which in itself reduces the toughness of the iron or steel somewhat.
If such a mild steel or steel is exposed to the attack, for example a hot 45% sodium hydroxide solution, the lye penetrating along the grain boundaries dissolves the oxygen out of the grain boundaries, as tests have shown, and thus loosens the connection between the individual grains. The consequence of this is the strong reduction in notch toughness, feared in technology as alkali brittleness, which already appears after a relatively short time. Something similar happens when attacked by vapors or gases.
If the attack is carried out, for example, by hot (approx. 500 C) hydrogen gas under high pressure, the hydrogen penetrating along the grain boundaries and the hydrocarbon, which occurs in the form of pearlite in the grain boundaries, form volatile hydrocarbon compounds that remove the carbon from the grain boundaries carry away and thus create small holes in the structure. The consequence of this attack is that the attacked iron or steel quickly becomes brittle. A similar embrittlement can occur if, for example, sulfur present in the grain boundaries is leached out when attacked by vapors or gases.
What all cases have in common is therefore a brittleness that takes the place of a normal notch toughness and is caused by the removal of substances from the grain boundaries, which only takes place when the objects are used. If, on the other hand, the specified substances are kept away from the grain boundaries or removed from the grain boundaries from the outset (i.e. before use), for example in the manner specified below, there is a much more intimate relationship between the grains (not interrupted by any interstitial skin or nests) .
The liquids, vapors or gases in question accordingly have only a very much reduced or completely eliminated possibility of penetrating along the grain boundaries into the interior of the material and thereby loosening the connection between the grains. The original existing notch toughness can therefore not be reduced or not essential Lich even with long exposure to liquids, vapors or gases.
Keeping the oxygen and the oxygen compounds away from the grain boundaries is achieved, for example, by deoxidizing the molten iron or steel to such an extent that aging does not result in a significant decrease in notch toughness (cf. Patent No. 127322 ).
If it is solidified mild iron or steel, in which the specified substances have already been stored in the grain boundaries, you can warm it to a temperature above about. Achieve 6.50 C and subsequent quenching, if necessary with subsequent tempering, up to <B> 750 '</B> C, since the substances go into solid solution with the iron and are retained in this state; In particular, the carbon can be converted into a granular carbide form by annealing at about <B> 730 '</B> C and thus essentially removed from the grain boundaries.
If, however, the specified substances and the iron in a state of solid solution or. If the carbon is in the state of the granular carbide form - the grain boundaries are therefore free of them - there is practically no possibility for liquids, vapors and gases, as tests have shown, to detach these substances from the structure through their attack and thus the brittleness bring about.
As an exemplary embodiment of the method according to the invention, the production of a forged boiler drum that is resistant to attack by alkalis is described. The drum is forged from a steel with a carbon content of about 0.1 to 0.15%, then heated to about 930 C, quenched in water and tempered again to about 600 C. Here the drum is finished.
In-depth tests have shown that steel and mild iron specimens treated according to the present method still had their original toughness after they had been exposed to 45% hot soda lye for a long time, for example, while other specimens had otherwise the same composition which had not undergone a treatment forming the subject of the present invention after they were exposed in the same way to the attack of the soda lye, were destroyed by cracks within a short time.