CH397372A - Verfahren zum Erzeugen hochzunderfester Oberflächen auf warmfesten Werkstoffen - Google Patents

Description

  Verfahren zum Erzeugen     hochzunderfester    Oberflächen auf warmfesten     Werkstoffen       Die Erfindung befasst sich mit dem Schutz der  Oberfläche von metallischen Werkstoffen, die bei  hohen Temperaturen mechanischen Beanspruchun  gen ausgesetzt werden. Es ist bekannt, die mecha  nischen Eigenschaften durch geeignete Wahl der  Legierungselemente zu erzielen, und es ist ferner  bekannt, dass mit steigender Gebrauchstemperatur  die Grenze der Verwendbarkeit infolge der eintre  tenden     Verzunderung    herabgesetzt wird. Als wesent  liches Legierungselement, das die     Zunderbeständigkeit     vermittelt, enthalten diese Stähle und     Legierungen     Chrom in Mengen von 5-35 %.

   Solche in der     Praxis     üblichen Werkstoffe sind beispielsweise zusammen  gestellt in dem Buch      High-Temperature        Alloys      Claude L.     Clark,    London 1953,     Sir    Isaac     Pitman      &      Sons    Ltd.,

   und      ASTM        Special        Technical        Publi-          cation        No.        170-A .         Compilation    of     chemical        com-          positions        and        rupture        strength,s    of super     strength          alloys.       Die Chromgehalt von 5-35 % reichen nicht aus,

    um auch bei hohen Gebrauchstemperaturen ausrei  chende Widerstandsfähigkeit gegen     Verzunderung    zu  gewähren, und eine Erhöhung des Chromgehaltes  ist nicht angängig, weil dann die mechanischen Ei  genschaften     beeinträchtigt    werden.  



  Es lag nahe, die     Oberfläche    dieser Werkstoffe  durch oxydationsbeständige     Schichten    zu schützen,  wie sie beispielsweise durch     Silizieren,        Chromieren     und     Alitieren    erzeugt werden können. Dieser Weg  hat bislang in der Praxis nicht     zum    Erfolg geführt,  insbesondere wenn scharfe     Temperaturwechselbean-          spruchungen    auftreten.  



  Zweck der Erfindung ist es, ein Verfahren anzu  geben, mit welchem     aluminiumhaltige    Schutzschich  ten erzeugt werden können, die selbst bei hohen    Temperaturen und     Temperaturwechselbeanspruchun-          gen    höchste     Zunderfestigkeit        gewährleisten.     



  Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäss, in  dem durch Wahl der     Diffusionsbedingungen    der     Alu-          miniumgehalt    in der erzeugten Diffusionszone auf  Werte eingestellt wird, die höher sind, als dem  Chromgehalt des Grundwerkstoffes entspricht.    An sich ist es bekannt, dass die Diffusion sowohl  von Temperatur als auch von Zeit abhängig ist.  Es     genügt    indes nicht, nur die Zeit zu verlängern  bzw. die Temperatur der Diffusionsbehandlung zu  erhöhen. Es muss vielmehr dafür gesorgt werden,  dass ein hinreichendes Angebot von Aluminium für  den     Diffusionsvorgang    vorliegt.

   Am sichersten wird  dies erreicht, wenn der Gegenstand in an sich be  kannter Weise in ein     pulverförmiges    Gemisch einge  legt und erhitzt wird. Dieses     pulverförmige        Gemisch     sollte etwa 50 % Aluminium enthalten, wobei der  Rest aus Aluminiumoxyd besteht. Es ist auch be  kannt, über die Gasphase zu     alitieren.    In diesem  Fall ist es zweckmässig, die     übertragung    des Alu  miniums über ein     Aluminiumhalogenid    vorzuneh  men, insbesondere Aluminiumchlorid. Um     dies    zu  erzeugen, wird in bekannter Weise     Ammonchlorid     dem Pulvergemisch zugesetzt, das räumlich vom  Gegenstand getrennt erhitzt wird.

      Wenn unter Verwendung dieser Mittel im Sinne  der     Erfindung    dafür gesorgt wird, dass der Alu  miniumgehalt in der Diffusionszone höher wird als  der Chromgehalt des Grundwerkstoffes, so entsteht  bei der späteren Beanspruchung des Gegenstandes  auf der Oberfläche ein ganz dünner     Film    eines  äusserst schutzfähigen Oxyds. Dieser     Oxydfihn    ver  hindert jede weitere Oxydation selbst bei den höch-           sten        Temperaturen,    die der     Grundwerkstoff    mecha  nisch noch auszuhalten vermag.  



  Es hat sich als besonders     zweckmässig    erwiesen,  den Aluminiumgehalt in der     Diffusionszone    so ein  zustellen, dass er das 1,5- bis 2fache des Chromge  haltes im Grundwerkstoff beträgt.  



  Es hat sich     gezeigt,    dass sowohl die Diffusions  zone als auch der im Gebrauch später gebildete  schützende     Oxydfilm    die besten Eigenschaften auf  weisen, wenn der Grundwerkstoff einen Chromge  halt von mindestens 5     %    hat. Der den Chromgehalt  übersteigende Aluminiumgehalt sollte in diesem Be  reich     mindestens    10 % betragen.  



  Beim Diffusionsvorgang entsteht eine     aluminium-          haltige    Zone, deren Aluminiumgehalt in einem ge  wissen Abstand von der     Werkstückoberfläche    scharf       abfällt.    Wenn vorliegend von der Diffusionszone  und deren Gehalte am Aluminium gesprochen wird,  so ist hiermit der Bereich gemeint, der zwischen  der     Werkstückoberfläche    und diesem Steilabfall liegt.  



  Es ist in der Technik des     Alitierens    bekannt,  die Diffusionsbehandlung bei Temperaturen vorzu  nehmen, die unter 1000  C liegen. Es zeigt sich  indes, dass es im Sinne der Erfindung zweckmässig  ist, planmässig bei Temperaturen zu arbeiten, die  1000  C und mehr betragen, weil auf diese Weise       erfahrungsgemäss    Schichten höchster Widerstands  fähigkeit erzielt werden.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH Verfahren zum Erzeugen hochzunderfester Ober flächen auf warmfesten, chromhaltigen, metallischen Werkstoffen durch Eindiffundieren von Aluminium, dadurch gekennzeichnet, dass durch Wahl der Diffu sionsbedingungen der Aluminiumgehalt in der erzeug ten Diffusionszone auf Werte eingestellt wird, die höher :sind, als dem Chromgehalt des Grundwerk stoffes entspricht. UNTERANSPRÜCHE 1. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass der Aluminiumgehalt in der Diffu sionszone das 1,5- bis 2fache des Chromgehaltes im Grundwerkstoff beträgt. 2.

   Verfahren nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass bei einem Chromgehalt von we nigstens 5 % im Grundwerkstoff der den Chromge halt übersteigende Aluminiumgehalt mindestens 10 beträgt. 3. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass die Diffusion bei einer Mindest temperatur von 1000 C erfolgt.