CH334010A - Verwendung eines Stahls für die Herstellung von in der Gasphase diffusionsverchromten Gegenständen - Google Patents

Description

  Verwendung     eines    Stahls für die Herstellung von in der Gasphase     diffusionsverehromten     Gegenständen    Zweck der Erfindung ist es, einen Stahl  zur Verwendung als Werkstoff vorzuschlagen,  aus welchem Gegenstände erzeugt werden  sollen, die in der Gasphase diffusionsver  chromt werden.

   Das     Diffusionsverchromen     über die Gasphase, insbesondere über die  Halogenverbindung des Chroms, macht es  erforderlich, dass die Werkstoffe während  mehrerer Stunden einer Temperatur aus  gesetzt werden, die über 1000  C     liegt.    Bei  dieser     Temperatur,    die ohne     nachteilige    Fol  gen für die Wirtschaftlichkeit nicht unter  schritten werden kann, haben die Stähle, die  üblicherweise für das Verchromen über die  Gasphase verwendet werden, die Neigung,  ein grobes Korn zu bilden und damit zu     ver-          spröden.    Diese Erscheinung wird deshalb  besonders fühlbar,

   weil die     Verchromungs-          zeiten    mindestens 5 Stunden betragen, viel  fach sogar bis zu 8 Stunden. Ein weiterer  Grund dafür, weshalb bei dem Verchromen  mit einer starken     Grobkornbildung    zu rech  nen ist, ist in den Stählen gelegen, die ver  wendet werden. Bekanntlich ist ein     Kohlen-          Stoffgehalt    für     die        Verchromung    an sich un  günstig.

   Er wird infolgedessen möglichst  niedrig     gehalten.    und in Spezialstählen, die  für diesen Zweck     entwickelt    worden sind,  sogar völlig durch     Karbidbildner,    wie bei-         spielsweise    Titan,     abgebunden.    Es     liegt    mit  hin praktisch ein     kohlenstofffreies    oder sehr  wenig Kohlenstoff enthaltendes Weicheisen  vor.

   Allerdings ist bei solchen Stählen, die       Karbidbildner    enthalten, die Neigung     zur          Grobkornbildung    nicht so ausgesprochen wie  bei den Stählen, die ohne     Karbidbildner    mit  einem äusserst niedrigen Kohlenstoffgehalt  versehen werden.  



  Die beim     Diffusionsverchromen    notwen  digen langen Glühzeiten haben     mithin    ganz  allgemein zur Folge; dass die Festigkeits  eigenschaften der     chromierten    Gegenstände  für viele Zwecke nicht ausreichen; sie haben  eine zu geringe Streckgrenze und Zugfestig  keit bei mangelnder Zähigkeit. Uni. die .  Festigkeitseigenschaften zu erhöhen, wäre es  an sich denkbar, den Kohlenstoffgehalt zu  erhöhen. Dies ist aber nicht möglich, weil der  Kohlenstoffgehalt die     Chrömierung    an sich  beeinträchtigt.

   Der Zusatz von Legierungs  elementen, die die Streckgrenze und Zug  festigkeit erhöhen könnten, würden bei den  langanhaltenden     Glühungen    ebenfalls den  gewünschten Erfolg nicht gewährleisten, zu  mindestens aber nicht     in        wirtschaftlicher     Weise. Dies gilt insbesondere auch deshalb,  weil nach dem     Ohromieren    die Gegenstände  langsam abkühlen. So ist beispielsweise ver-      sucht worden, mit     einem    Zusatz von etwa  3 % Mangan einen Stahl zu schaffen, der nach  dem     Chromieren    selbst bei langsamer Ab  kühlung hohe Zugfestigkeit und hohe Streck  grenze. bei ausreichender Dehnung aufweist.

    Das Verfahren des     Chromierens    ist aber nur  dort     sinnvoll,    wo     ein        Stahl    verwendet werden  kann, der an sich in der Herstellung wenig       kostspielig    ist. Diese Voraussetzung ist bei  einem 3 %     igen        Manganstahl    nicht gegeben,       weil    bei der     Erschmelzung    ein     Ferro-Mangan     benutzt werden muss, das praktisch kohlen       stofffrei    ist; eine solche     Ferrolegierung    ist.  aber teuer.  



  Es ist nun gefunden worden, dass     ein     Stahl mit vergleichsweise niedrigem Kupfer  gehalt in jeder Beziehung den an ihn zu  stellenden Forderungen bei der     Chromierung     gerecht     wird,    wenn er gleichzeitig einen Ge  halt an Titan,     Tantal    und     Niob    einzeln oder  zu mehreren     in    einer Gesamtmenge aufweist,  die den gesamten Kohlenstoffgehalt stabil  abbindet.

   Es tritt bei den langanhaltenden       Glühungen    keine     Grobkornbildung        ein    und  es werden hohe     Zugfestigkeits-    und hohe       Streckgrenzenwerte    erzielt, und zwar ohne  dass es     erforderlich    ist, diesen Stahl nach dem       Chromieren    einer Nachbehandlung zu unter  werfen. Es ist zwar bekannt, dass Kupfer in  Stählen mit     niedrigem    Kohlenstoffgehalt  unter normalen kurzzeitigen     Wärmebehand-          lungsbedingungen    die Zugfestigkeit und  Streckgrenze erhöht.

   Es war aber nicht zu  erwarten, dass ein solcher Stahl auch unter  den Bedingungen, die beim     Chromieren    vor  liegen, d. h. also insbesondere langzeitiges  Glühen bei der sehr hohen Temperatur mit  folgender langsamer Abkühlung, hohe Streck  grenzen und hohe     Zugfestigkeiten    bei guten  Zähigkeitswerten ergeben     würden,        d.h.    also,  dass durch den Kupferzusatz eine Grobkorn  bildung und damit     Versprödung    unterbunden       würde.     



  Gemäss der     Erfindung    wird daher vor  geschlagen, einen Stahl mit einem Gehalt an  weniger als 0;2% Kohlenstoff; so viel minde  stens eines     carbidbildenden        Metalls,    um den  gesamten Kohlenstoffgehalt stabil abzubin-    den,     1,0-2,5b/         Tupfer,    je höchstens 0,03b   Phosphor und Schwefel, 0,5-1,5% Mangan  und 0,2-1,5%     Silizium    für die Herstellung  von Gegenständen, die in der Gasphase  diffusionsverchromt werden, zu verwenden.  



  Vorzugsweise     liegt    der Kohlenstoffgehalt  unter 0,1 % und der Kupfergehalt im Bereich  von     1,5-1,9%,    während der Gehalt an Sili  zium und Mangan zusammen zweckmässig  <B>10/"</B> nicht überschreitet. Als     carbidbildende     Metalle eignen sich Titan,     Niob    und     Tantal.     



  Ein aus solchem Stahl hergestellter Gegen  stand zeigt ohne     jegliche    Nachbehandlung  im Anschluss an die     Chromierung    eine Streck  grenze von mindestens 35     kg/mm@    und eine  Zugfestigkeit von mindestens 50     kg/mm@.     Gleichzeitig hat der Stahl     eine    ausgezeichnete  Zähigkeit, was im     wesentlichen    darauf zu  rückzuführen ist, dass eine     Grobkornbildung     praktisch     flicht    beobachtet wird.

   Ausserdem  führt der Kupfergehalt     unerwarteterweise     dazu, dass sich unter gleichen     Chromierungs-          bedingungen    wesentlich dickere     Ohromie-          rungszonen    ergeben als bei einem gleichartig  zusammengesetzten, jedoch     kupferfreien     Stahl. Diese nicht zu erwartende Tatsache  ist besonders     vorteilhaft,        weil    auf diese Weise  bei normaler     Chromierungstemperatur    und  normalen Behandlungszeiten wesentlich  dickere Zonenerzielt werden können, als dies  bisher möglich war.

   Es kann beispielsweise  an einem Stahl mit 0,06% Kohlenstoff, 0,40%  Titan mit den übrigen Begleitelementen in  den angegebenen Grenzen, sowie einem Kup  fergehalt von 1,5% in sechs Stunden bei  1000  eine     Chromierungszone    von 0,14 mm  erzielt werden. Bei einem gleich zusammen  gesetzten, jedoch kupferfreien Stahl     wird     unter gleichen Bedingungen nur eine Zonen  dicke von 0,1 mm erzeugt. Die Erhöhung der  Zonendicke durch die einfache Massnahme,  einen kupferhaltigen Stahl zu verwenden,  bringt somit einen     erheblichen    technischen  und wirtschaftlichen Fortschritt, da die Er  höhung der Zonendicke nicht erkauft werden  muss mit einer Temperaturerhöhung während  der Behandlung und einer Verlängerung der  Behandlungsdauer.

        Die     Pestigkeitseigenschaften        können    bei  dem zu verwendenden Stahl noch dadurch  verbessert werden, dass der Mangan- und       Siliziumgehalt    gegenüber den bei der Stahl  herstellung üblichen Gehalten erhöht     wird.     Der Gehalt an Mangan     und        Silizium    kann in  dem     Stahl    unter diesem Gesichtspunkt je  <B>0,5-1,501,</B> betragen.  



  Es hat sich ferner gezeigt, dass die Stähle  für den angegebenen Zweck vorteilhafter  weise noch mit einem Nickelgehalt von     0,3-          1,5%    versehen werden     können.    Durch den  zusätzlichen Nickelgehalt     wird    erreicht, dass  der Werkstoff sich leichter     warmverarbeiten     lässt. Es ist ferner möglich, die Festigkeits  eigenschaften des zu verwendenden Werk  stoffes zu steigern, indem er mit einem     Molyb-          dängehalt    versehen     wird,    der bis zu     0,5%     beträgt.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH Verwendung von Stahl mit einem Gehalt an weniger als 0,2 % Kohlenstoff, so viel min destens eines carbidbildenden Metalls, um den gesamten Kohlenstoffgehalt stabil ab zubinden, 1,0-2,5% Kupfer, je höchstens 0,03% Phosphor und Schwefel, 0,5-1,5% Mangan und 0,2-1,5% Silizium für die Her stellung von Gegenständen, die in der Gas phase diffusionsverchromt werden. UNTERANSPRÜCHE 1. Verwendung nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass der Kohlenstoff gehalt unter 0,1 % liegt. 2. Verwendung nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass das carbidbildende Metall Titan ist. 3.

   Verwendung nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass das carbidbildende Metall Tantal ist. 4. Verwendung nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass das carbidbildende Metall Niob ist. 5. Verwendung nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass der Kupfergehalt 1,5-1,9% beträgt. 6. Verwendung nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass der Gehalt an Silizium und Mangan zusammen höchstens 1 % beträgt. 7. Verwendung nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass der Stahl ausser dem noch 0,3-1,5% Nickel enthält. . B.

   Verwendung nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass der Stahl ausser dem bis 0,50/" Molybdän enthält.