Verfahren zur Herstellung von Gegenständen, die durch ein Chromdiffusionsverfahren an der Oberfläche mit Chrom angereichert werden Mit dem Verfahren .des Diffusionsver.chro- mens können bekanntlich auf Stählen Ober- flächenschichten hergestellt werden,
die eine hervorragende Beständigkeit gegen korrodie rende Angriffe besitzen. Das Verfahren des Chromierens ist an sich seit langem in Be nutzung, und es sind auch schon für diesen Zweck Stähle entwickelt worden, bei denen das Eindringen:
des Chromes in die Oberfläche erleichtert ist, obwohl die Chromdiffusion- grundsätzlieh bei allen Stählen eintritt. So ist beispielsweise vorgeschlagen worden, den Stählen Titan,- Tantal und Niob einzeln oder zu mehreren zuzusetzen,- um die Diffusions wanderung des Kohlenstoffes aus den innern Schichten zu den äussern Schichten zu verlang samen oder zu unterbinden,
weil erkannt wurde, dass die gegenläufige Wanderung des Kohlenstoffes einerseits und des Chroms anderseits die Ausbildung der durch Diffu sion erzeugten Chromschichten beeinträchtigen kann. Es werden daher in der Praxis neben einander solche Stähle verwendet, die keine zusätzlichen Elemente enthalten und solche, bei denen Tantal, Niob und Titan vorgesehen sind.
Die auf dem Wege der Diffusion erzeugten, mit Chrom angreicherten Schichten weisen auf Grund ihres hohen Chromgehaltes, der in der äussersten Schicht bis auf 50% ansteigt, eine bemerkenswerte Beständigkeit gegen kor- rodierende Angriffe verschiedenster Art auf.
Trotzdem vorsagen. diffusionsverchromte Stähle in gewissen. Fällen unter korrodieren dem Angriff. Diese Feststellung ist iun so be fremdender, als beispielsweise ein Chromstahl guss,
dessen Chromgehalt mit etwa 25 1/o. Chrom wesentlich niedriger liegt als der Chromgehalt zum mindesten der aussen liegenden Chrom- diffusionssehichten, artähnliche Erscheinun- gen nicht zeigt.
Es konnte nicht angenommen werden, dass ein Kohlenstoffgehalt der d'arch Diffusion er zeugten Chromschiehten für die Erscheinung verantwortlich zu, machen, wäre, zumal Chrom guss Kohlenstoffgehalte aufweist, die um 1 /o liegen und somit wesentlich höher sind,
als dies in den Diffusionssehichten der Fall zu sein pflegt. Eingehende Untersuchungen führ ten zu der Erkenntnis, d'ass offenbar das Er liegen der Chromdiffusionssehiehten auf eine Art interkristallinen Angriffes zurückzufüh ren ist. Diese Feststellung russte aus den oben aufgeführten Überlegungen überraschen.
Hiervon augehend ist ermittelt worden" dass die Erscheinung unterbunden werden kann., wenn dem Stahl, der .als Trägerwerkstoff ver wendet wird, die Elemente Titan, Niob und Tantal in solcher Menge planmässig zugesetzt werden, d'ass der Kohlenstoffgehalt stabil abge bunden ist,
und zwar auch dann., wenn der Trägerwerkstoff an sich besonders niedrigen Kohlenstoffgehalt aufweist. Es wurde nämlich erkannt, dass die als interkristaHiner Angriff auszusprechende Korrosion,unabhängig davon eintritt, ob der Kohlenstoffgehalt bei hohen oder bei niedrigen Werten liegt.
Gemäss vorliegender Erfindung wird des halb ein. Verfahren zur Herstellung von Gegen ständen, die durch ein Chromdiffusionsverfäh- ren an der Oberfläche mit Chrom angereichert werden, vorgeschlagen, das dadurch gekenn zeichnet ist,
dass zur Verbindung der inter- kristallinen Korrosion an der Oberfläche als Werkstoff für die zu chromierenden Gegen stände ein Stahl mit einem den Kohlenstoff- gehalt stabil abbindenden Gehalt mindesteins eines Kohlenstoff bindenden Metalles verwen det wird.
Es ist so möglich" bei gleichzeitiger Anreicherung von Chrom an der Oberfläche gegen einen interkristallinen Korrosions@- angriff beständige Produkte zu erhalten.
Als Kohlenstoff bindende Metalle eignen sich Titan, Tantal und Niob, allein oder ni mehreren. Ihre Wirkung wird nicht gestört durch den Zusatz weiterer Legierungselemente, wie beispielsweise Mangan, Silizium, und Mo lybdän, die aus Gründen der mechanischen Eigenschaften der Stähle zugesetzt werden können.
Zum Beispiel kommen folgende Stähle, die im Sinne der Erfindung geeignet sind, in Frage-: ein: Titanstahl mit 0,02-0,15 % Koh- lenstoff und seinem Gehalt von 0,08-0,8 % Titan.
Der Titangehalt muss, um eine stabile Ab bindung des Kohlenstoffes zu gewährleisten, mindestens das Vierfache des Kohlenstoff- gehaltes betragen, so d@ass sich innerhalb der angegebenen Grenzen der Kohlenstoff- und Titangehalt leicht festlegen lassen.
In der Praxis wird aus wirtschaftlichen Gründen ein Kohlenstoffgehalt.von 0,1% meist nicht über- schritten und sicherheitshalber wird bei diesem Kohlenstoffgehalt 0,5 % Titan angewendet, das heisst eine Menge,
die dem Fünffachen des Kohlenstoffgehaltes entspricht. Liegt der Kohlenstoffgehalt niedriger, so kann. entspre- ehend auch der Titangehalt gesenkt werden.
Als besonders vorteilhaft hat sich ein Stahl mit 0,03-0,06 % Kohlenstoff erwiesen, wobei der Titangeha.lt mindestens das Fünffache des Kohlenstoffgehaltes beträgt, jedoch 0,5 % Titan nicht überschreitet.
Für einen niobhaltigen Stahl hat sich be- währt 0,02-0,15-% Kohlenstoff bei einem Ge- halt von 0,2-1,
8 % Niob. Der Niobgehalt muss dabei mindestens das Zehnfache des Kohlen stoffgehaltes ausmachen. Im allgemeinen wird ein Gehalt von 0,1% Kohlenstoff nicht über- schritten,
so dass die obere Grenze für den Niobgehalt 1% beträgt. Der Stahl wird, wie beim titanhaltigen Stahl, vorzugsweise mit 0,03-0,06 % Kohlenstoff hergestellt.
Bei den gleichen Gehaltsgrenzen für den Kohlenstoffgehalt wird bei Tantal mindestens die achtzehnfache Menge des Kohlenstoffge- haltes angewendet., wobei der Gehalt von 2,0 % nicht überschritten werden soll.
Besonders zweckmässig ist es, einen Gehalt von 1,5 % nicht zu überschreiten.
Wenn, alle diese Elemente gleichzeitig im Stahl vorhanden sind, ist es weckmässig, bei einem Kohlenstoffgehalt von 0,05 % folgende Gehalte vorzusehen
EMI0002.0184
etwa <SEP> 0,151/o <SEP> Titan
<tb> <SEP> 0,15 <SEP> % <SEP> Niob
<tb> <SEP> 0,101/o <SEP> Tantäl.
Process for the production of objects which are enriched on the surface with chromium by means of a chromium diffusion process. It is known that the diffusion chromium process can produce surface layers on steels,
which have excellent resistance to corrosive attacks. The process of chrome plating has been in use for a long time, and steels have already been developed for this purpose in which the penetration:
of the chrome into the surface is easier, although the chrome diffusion occurs in principle with all steels. For example, it has been proposed to add titanium, tantalum and niobium individually or in groups, to slow down or prevent the diffusion migration of carbon from the inner layers to the outer layers,
because it was recognized that the opposite migration of carbon on the one hand and chromium on the other hand can impair the formation of the chromium layers generated by diffusion. In practice, therefore, steels which do not contain any additional elements and those in which tantalum, niobium and titanium are used are used alongside one another.
The chromium-enriched layers produced by diffusion show, due to their high chromium content, which increases to 50% in the outermost layer, a remarkable resistance to corrosive attacks of various kinds.
Say anyway. diffusion chrome-plated steels in certain. Cases under corrode the attack. This finding is so strange as, for example, a chrome steel casting,
its chromium content with about 25 1 / o. Chromium is significantly lower than the chromium content, at least in the exterior chromium diffusion layers, and does not show similar phenomena.
It could not be assumed that a carbon content of the d'arch diffusion would be responsible for the appearance of the chromium layers produced, especially since cast chromium has carbon contents that are around 1 / o and are therefore much higher,
than is usually the case in the diffusion layers. In-depth investigations led to the realization that apparently the failure of the chromium diffusion layers is due to a kind of intergranular attack. This finding came as a surprise from the considerations listed above.
Based on this, it has been determined "that the phenomenon can be prevented if the elements titanium, niobium and tantalum are systematically added to the steel, which is used as a carrier material, in such an amount that the carbon content is stably bound,
even if the carrier material itself has a particularly low carbon content. It was recognized that the corrosion to be pronounced as an intercrystalline attack occurs regardless of whether the carbon content is high or low.
According to the present invention is half a. A process for the production of objects that are enriched with chromium on the surface by a chromium diffusion agent is proposed, which is characterized by
that to connect the intercrystalline corrosion on the surface as material for the objects to be chromed, a steel with a carbon-binding content of at least one carbon-binding metal is used.
It is thus possible to obtain products which are resistant to intergranular corrosion attack while at the same time enriching chromium on the surface.
Titanium, tantalum and niobium are suitable as carbon-binding metals, alone or in groups. Their effect is not impaired by the addition of other alloying elements such as manganese, silicon, and Mo lybdenum, which can be added to the steels for reasons of mechanical properties.
For example, the following steels, which are suitable for the purposes of the invention, come into question: a: titanium steel with 0.02-0.15% carbon and its content of 0.08-0.8% titanium.
In order to ensure stable binding of the carbon, the titanium content must be at least four times the carbon content, so that the carbon and titanium content can easily be determined within the specified limits.
In practice, for economic reasons, a carbon content of 0.1% is usually not exceeded and to be on the safe side, 0.5% titanium is used with this carbon content, i.e. a quantity
which corresponds to five times the carbon content. If the carbon content is lower, then. the titanium content can also be reduced accordingly.
A steel with 0.03-0.06% carbon has proven to be particularly advantageous, the titanium content being at least five times the carbon content, but not exceeding 0.5% titanium.
For a steel containing niobium, 0.02-0.15-% carbon with a content of 0.2-1,
8% niobium. The niobium content must be at least ten times the carbon content. In general, a carbon content of 0.1% is not exceeded,
so that the upper limit for the niobium content is 1%. As with titanium-containing steel, the steel is preferably made with 0.03-0.06% carbon.
With the same content limits for the carbon content, at least eighteen times the amount of the carbon content is used for tantalum, whereby the content of 2.0% should not be exceeded.
It is particularly useful not to exceed a content of 1.5%.
If all these elements are present in the steel at the same time, it is advisable to use the following contents with a carbon content of 0.05%
EMI0002.0184
about <SEP> 0.151 / o <SEP> titanium
<tb> <SEP> 0.15 <SEP>% <SEP> niobium
<tb> <SEP> 0.101 / o <SEP> tantalum.