DE1180602B - Verfahren zur Herstellung von Schutz-ueberzuegen auf hochlegierten Staehlen - Google Patents

Description

• Verfahren zur Herstellung von Schutzüberzügen auf hochlegierten Stählen Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines korrosions- und hitzebeständigen 'Überzuges auf austenitischen warmfesten Stählen, warmfesten Nickel- oder Kobaltlegierungen durch Inchromieren.
• Es ist bekannt, Eisen oder niedriglegierten Stahl durch Eindiffundieren von Chrom in die Oberfläche korrosionsbeständig und insbesondere gegen Verzunderung bei erhöhter Temperatur widerstandsfähig zu machen. Die Verwendung dieser inchromierten Werkstoffe bei erhöhter Temperatur ist jedoch auf jene Fälle beschränkt, bei denen nur geringe mechanische Spannungen auftreten, da sie oberhalb 550° C nur eine geringe Warmfestigkeit aufweisen, d. h., sie verformen sich und brechen schon nach kurzer Zeit, wenn sie in einem Temperaturgebiet von 600° C oder darüber höheren mechanischen Spannungen ausgesetzt sind. Aus diesem Grunde werden hochbeanspruchte Maschinenelemente, die bei diesen Temperaturen arbeiten müssen, aus hochlegierten austenitischen Chrom-Nickel-Stählen, aus warmfesten Nickel- oder Kobaltlegierungen hergestellt.
• Solche warmfeste Werkstoffe sind in Luft bis zu Temperaturen von etwa 1000° C zunderbeständig. Kommen sie jedoch bei diesen Temperaturen mit schwefelhaltigen Abgasen oder mit Ölasche, die bekanntlich Vanadiumpentoayd und Alkalisulfate enthält, in Berührung, wie dies beispielsweise -bei gichtgas- bzw. ölgefeuerten Dampfkesseln oder Gasturbinen der Fall sein kann, so treten auch bei- diesen hochlegierten Werkstoffen bei Temperaturen über etwa 650° C starke Korrosionserscheinungen auf. Diese sind mindestens zum Teil auf die Bildung von schwefelhaltigen Nickel- oder Kobaltverbindungen zurückzuführen, die einen Schmelzpunkt vo» weniger als 700° C aufweisen können.
• Nach einem älteren Vorschlag werden Gegenstände aus hochlegierten warmfesten Stählen sowie aus warmfesten Nickel- oder Kobaltlegierungen mit korrosions- und hitzbeständigen überzügen versehen. Bekanntlich weist Reinchrom die beste Korrosionsbeständigkeit auf. Eine gute Haftung von Chrom auf den genannten Werkstoffen kann durch das Aufbringen erst einer Eisen enthaltenden Zwischenschicht, dann einer Chromschicht und durch eine nachträgliche Diffusionsglühung erreicht werden. Durch diese Glühung nimmt die Zwischenschicht durch Diffusion Chrom auf, doch bleiben der Charakter der zu äußerst liegenden Chromschicht und deren Vorteile gewahrt. Durch dieses Verfahren -Aufbringen einer Zwischenschicht, Aufbringen einer Chromschicht, Diffusionsglühung in Schutzgas oder Vakuum - wird zwar ein Optimum an Schutzwirkung erreicht, es ist aber verhältnismäßig umständlich und teuer.
• Auch ist bei hochlegierten Stählen sowie bei warmfesten Nickel- und Kobaltlegierungen schon versucht worden, die Zunderbeständigkeit durch Anreicherung der Oberfläche an Chrom, z. B. durch Diffusion aus der Gasphase, zu verbessern. Solche Schichten weisen jedoch zwei Nachteile auf: 1. Da aus thermodynamischen Gründen die Chromanreicherung nur auf 50 bis 60% in der Oberfläche des behandelten Werkstoffes gebracht werden kann, enthält diese noch beachtliche Nickelmengen; welche in Gegenwart von schwefelhaltigen Gasen oder Salzen zur Bildung von tiefschmelzenden Nickel-Schwefel-Verbindungen führen können. Beim Auftreten solcher flüssiger Phasen wird der Verzunderungsvorgang stark beschleunigt.
• 2. Da die Diffusionsgeschwindigkeit von Chrom in hochlegierten warmfesten Stählen sowie in warmfesten Nickel- und Kobaltlegierungen gering ist, sind bei üblicher Inchromierungszeit und Temperatur die an Chrom angereicherten Schichten nur sehr dünn. Selbstverständlich könnten bei längerer Behandlungszeit dickere Schichten erzeugt werden. Zu lange Glühzeiten bewirken aber bei Temperaturen oberhalb 1000° C ungünstige Veränderungen der mechanischen Eigenschaften dieser Werkstoffe. So kann beispielsweise ihre Zeitstandfestigkeit oder ihre Zähigkeit stark vermindert werden.
• Diese Nachteile bei der Inchromierung austenitischer warmfester Stähle, warmfester Nickel- oder Kobaltlegierungen können umgangen werden, wenn erfindungsgemäß zuvor auf das zu schützende Metall eine Schicht von unlegiertem Eisen aufgebracht wird. Durch die nachfolgende Anreicherung dieser Schicht an Chrom wird auf dem zu schützenden Metall ein dauerhafter, korrosions- und hitzebeständiger überzug hergestellt, der zwar qualitätsmäßig an eine reine Chromschicht nicht heranreicht, trotzdem aber für viele Verwendungszwecke genügt und außerdem rascher und billiger herstellbar ist.
• Die Eisenschichten lassen sich z. B. galvanisch oder durch Flammspritzen sehr gleichmäßig in der benötigten Schichtdicke von 0,05 bis 1,0 mm auftragen, worauf sie in an sich bekannter Weise inchromiert werden. In diesen Vorgang ist bereits die - gegenüber anderen Verfahren stark verminderte - Wärmebehandlungsdauer mit eingeschlossen, woraus die Wirtschaftlichkeit dieses Verfahrens deutlich wird.
• Für Gegenstände, die bei hoher Temperatur mechanisch stark beansprucht und dabei schwefelhaltigen Verbindungen ausgesetzt sind, wie dies für Gasturbinenschaufeln zutrifft, ist die geringe Schwefelempfindlichkeit der nur aus Eisen und Chrom bestehenden nickelfreien Oberfläche eine wertvolle Eigenschaft. Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist die große von Chrom in unlegiertem` ;Eisen. Bei gleicher Inchromierungszeit und Temperatur ist die an Chrom angereicherte Eisenschicht;- wesentlich dicker als die an Chrom angereicherte Schicht in einem hochlegierten Stahl oder in einer` Legierung auf Nickel- oder Kobaltbasis. So wurden beispielsweise nach einer Inchromierungszeit von 3 Stunden bei 1100° C in einer warmfesten Nickellegierung eine an Chrom angereicherte Zone von 0,005 bis 0,02 mm, in elektrolytisch abgeschiedenem Eisen dagegen bei gleichen Bedingungen eine solche von 0,08 bis 0,1 mm Dicke gemessen.

Claims (1)

1. Patentanspruch: Verfahren zur Herstellung eines korrosions-und hitzebeständigen überzuges auf austenitischen warmfesten Stählen, auf warmfesten Nickel- oder Kobaltlegierungen durch Inchromieren, dadurch gekennzeichnet, daß zuvor auf das zu schützende Metall eine Schicht aus unlegiertern Eisen aufeebracht wird. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 102l230.