DE1458358C

DE1458358C - Use of a cobalt cast alloy

Info

Publication number: DE1458358C
Application number: DE19631458358
Authority: DE
Inventors: Walter A. Dyton Ohio Luce (V.StA.)
Original assignee: The Duriron Co. Ltd., Dayton, Ohio (V.StA.)
Priority date: 1962-04-23
Filing date: 1963-04-19
Publication date: 1973-07-12

Description

Die Erfindung betrifft die Verwendung einer Kobalt-Gußlegierung. Aufgabe der Erfindung ist es, Legierungen zu finden, welche für Lagerflächen und ähnliche auf mechanischen Abrieb beanspruchte Werkstoffe brauchbar sind, bei denen die Oberflächen stark korrodierenden Flüssigkeiten ausgesetzt sind, z. B. starken Mineralsäuren, wie Salpeter-, Schwefel- oder Salzsäure. Außerdem sollen die Legierungen gut temperaturwechselbeständig sein. Gute Abriebsbeständigkeit und Scheuerfestigkeit erfordern eine hohe Härte der Legierungen. Zu fordern ist daher wenigstens eine Brinellhärte von 300, wobei jedoch auch Legierungen niedrigerer Härte ab etwa einer Brinellhärte von 270, die durch geeignete Behandlung auf den empfohlenen Wert gehärtet werden können, brauchbar sind.The invention relates to the use of a cobalt cast alloy. The object of the invention is to produce alloys to find which materials for storage areas and similar materials subject to mechanical abrasion are useful where the surfaces are exposed to highly corrosive liquids, e.g. B. strong mineral acids such as nitric, sulfuric or hydrochloric acid. In addition, the alloys are said to be good be resistant to temperature changes. Good abrasion resistance and scuff resistance require a high one Hardness of the alloys. A Brinell hardness of at least 300 is therefore required, although alloys are also required lower hardness from about a Brinell hardness of 270, which can be applied to the recommended value can be hardened, are usable.

Aus der britischen Patentschrift 612181 sind Legierungen mit 10 bis 35% Chrom, 0 bis 30% Molybdän, 0 bis 2% Kohlenstoff, 0 bis 3% Kupfer, bis 90% Nickel, 0 bis 85 % Eisen, 0 bis 5% Mangan, 0 bis 1% Silizium, 0,5 bis 10% Titan und/oder Aluminium und 0 bis 70% Kobalt bekannt. Hierbei ist der Molybdän-Anteil im Verhältnis 2: 1 durch Wolfram ersetzbar. Solche Legierungen zeichnen sich durch gute Korrosions- und mechanische Eigenschaften aus. Aus der französischen Patentschrift 789 986 sind Legierungen aus 6 bis .40% Chrom, 6 bis 30% Molybdän, 0,01 bis 2% Kohlenstoff, 0 bis 20% Nickel und bis 6% Kupfer, Eisen, Mangan, Silizium,From British patent specification 612181, alloys with 10 to 35% chromium, 0 to 30% molybdenum, 0 to 2% carbon, 0 to 3% copper, up to 90% nickel, 0 to 85% iron, 0 to 5% manganese, 0 up to 1% silicon, 0.5 to 10% titanium and / or aluminum and 0 to 70% cobalt are known. The molybdenum content can be replaced by tungsten in a ratio of 2: 1. Such alloys are characterized by good corrosion and mechanical properties. From the French patent specification 789 986, alloys of 6 to 40% chromium, 6 to 30% molybdenum, 0.01 to 2% carbon, 0 to 20% nickel and up to 6% copper, iron, manganese, silicon,

ίο Titan, Aluminium und/oder Bor bekannt.ίο known as titanium, aluminum and / or boron.

Diese Legierungen sind gießbar und gegen zahlreiche Chemikalien beständig. Sie finden als Zahnprothesenwerkstoffe Verwendung.These alloys are castable and resistant to numerous chemicals. You can find them as denture materials Use.

Nicht bekannt ist aus diesen Druckschriften die erfindungsgemäße Erkenntnis, daß aus Legierungen der Zusammensetzung 26 bis 32% Chrom, 8 bis 15% Molybdän, 1,5 bis 4,5% Kupfer, 0,02 bis 0,1% Kohlenstoff, bis 10% Nickel, bis 6% Eisen, bis 2% Mangan, bis 2% Silizium, Rest Kobalt hergestellte Gußstücke verschleißfest, temperaturwechselbeständig und von hoher Widerstandsfähigkeit gegen den chemischen Angriff in stark korrodierenden Flüssigkeiten sind. Somit wird zur Lösung der eingangs gestellten Aufgabe vorgeschlagen, Legierungen dieser Zusammensetzung für verschleißbeständige und temperaturwechselbeständige Gußstücke, die gleichzeitig eine gute Widerstandsfähigkeit gegen den chemischen Angriff in stark korrodierenden Flüssigkeiten aufweisen, zu verwenden.The knowledge according to the invention that from alloys the composition 26 to 32% chromium, 8 to 15% molybdenum, 1.5 to 4.5% copper, 0.02 to 0.1% Carbon, up to 10% nickel, up to 6% iron, up to 2% manganese, up to 2% silicon, the rest cobalt Castings are wear-resistant, resistant to temperature changes and have a high resistance to chemical attack in highly corrosive liquids. Thus, the solution at the beginning The problem posed is proposed to provide alloys of this composition for wear-resistant and temperature-shock-resistant Castings, which at the same time have a good resistance to chemical attack in highly corrosive liquids, to use.

Für Gußstücke, bei denen geringere Härte zulässig ist, beispielsweise für Pumpengehäuse, Flügelräder, Ventilkörper, Gießtrichter, Auflager und ähnliche Teile, wird die Verwendung einer Legierung aus 28% Chrom, 8,5% Molybdän, höchstens 0,1% Kohlenstoff, 3,25% Kupfer, 0,5% Mangan, 0,5% Silizium, 2% Eisen, 2 bis 10% Nickel, Rest Kobalt einschließlich Verunreinigungen vorgeschlagen. Eine solche Legierung ist duktiler, hat eine Brinellhärte von etwa 270 bis 300, eine Zugfestigkeit von etwa 52,7 kp/mm² und eine Dehnung von etwa 6%> wobei diese Legierung außerdem' eine hervorragende Korrosionsbeständigkeit besitzt.For castings for which a lower hardness is permitted, e.g. for pump housings, impellers, valve bodies, pouring funnels, supports and similar parts, the use of an alloy of 28% chromium, 8.5% molybdenum, at most 0.1% carbon, 3, 25% copper, 0.5% manganese, 0.5% silicon, 2% iron, 2 to 10% nickel, the remainder cobalt including impurities is suggested. Such an alloy is more ductile, has a Brinell hardness of about 270 to 300, a tensile strength of about 52.7 kgf / mm ² and an elongation of about 6%, this alloy also having excellent corrosion resistance.

Für Gußstücke, von denen maximale Härte verlangt wird, beispielsweise als Überzug für Wellen, wird die Verwendung einer Legierung aus 30% Chrom, 13% Molybdän, höchstens 0,03% Kohlenstoff, 3,25% Kupfer, 0,5% Mangan, 0,5% Silizium, 2% Eisen, 2% Nickel, Rest Kobalt einschließlich Verunreinigungen vorgeschlagen. Eine solche Legierung besitzt eine Brinellhärte von etwa 375 bis 400, eine Zugfestigkeit von 42,2 kp/mm² und eine Dehnung von etwa 1% bei ebenfalls hervorragender Korrosionsbeständigkeit. For castings that require maximum hardness, for example as a coating for shafts, the use of an alloy of 30% chromium, 13% molybdenum, a maximum of 0.03% carbon, 3.25% copper, 0.5% manganese, 0 , 5% silicon, 2% iron, 2% nickel, the remainder cobalt including impurities. Such an alloy has a Brinell hardness of about 375 to 400, a tensile strength of 42.2 kp / mm ² and an elongation of about 1% with also excellent corrosion resistance.

Vorteilhaft ist die Verwendung von Legierungen der duktileren Art, wenn diese 2 Stunden bei etwa 1332°C geglüht und danach abgeschreckt worden sind, und die Verwendung von Legierungen der härteren Art, wenn diese 2 Stunden bei 1332°C geglüht und danach in Luft abgekühlt worden sind.The use of alloys of the more ductile type is advantageous if this lasts for about 2 hours 1332 ° C annealed and then quenched, and the use of alloys of the harder Art, if they have been annealed for 2 hours at 1332 ° C and then cooled in air.

Vorteilhaft werden Legierungen der duktileren Art verwendet, die kalt verfestigt worden sind, da sich dadurch deren Härte erhöhen läßt.It is advantageous to use alloys of the more ductile type that have been work-hardened, since thereby increasing their hardness.

Die überlegene Korrosionsbeständigkeit der erfindungsgemäß verwendeten Legierungen in einigen Mineralsäuren unter verschiedenen Bedingungen ergibt sich aus den unten angegebenen Werten, wobei absichtlich äußerst scharfe Bedingungen gewählt wurden, die starke Korrosion hervorrufen, wie sie imThe superior corrosion resistance of the invention alloys used in some mineral acids under different conditions from the values given below, with extremely harsh conditions being deliberately chosen which cause severe corrosion, as in the

allgemeinen in der Praxis nicht vorkommen. Es können jedoch annehmbare Beständigkeitswerte erzielt werden, wenn entweder die Temperatur oder Konzentration etwas herabgesetzt und daher die Bedingungen so gewählt werden, daß die Korrosionswerte der erfindungsgemäßen Legierungen technisch annehmbar werden. Auch dann sind sie den bisher verwendeten Legierungen überlegen.generally do not occur in practice. However, acceptable levels of durability can be achieved if either the temperature or the concentration is somewhat lowered and therefore the Conditions are chosen so that the corrosion values of the alloys according to the invention are technically become acceptable. Even then, they are superior to the alloys previously used.

Die erfindungsgemäßen Legierungen haben mittlere Abtragungswerte, die im allgemeinen die folgenden Grenzen nicht überschreiten: 0,38 mm/Jahr in 65%iger siedender Salpetersäure, 0,51 mm/Jahr in 10°/₀iger siedender Schwefelsäure, 3,8 mm/Jahr in 30%iger siedender Schwefelsäure, 0,76 mm/Jahr in 70°/₀iger Schwefelsäure bei 80⁰C, 0,76 mm/Jahr in 15°/_oiger Salzsäure bei 51,7°C und 2,0 mm/Jahr in 20%iger Salzsäure bei 37,8° C.The alloys of the invention have average erosion values generally not exceed the following limits: 0.38 mm / year in 65% boiling nitric acid, 0.51 mm / year in 10 ° / ₀ hydrochloric boiling sulfuric acid, 3.8 mm / year in 30% boiling sulfuric acid, 0.76 mm / year in 70 ° / ₀ sulfuric acid at 80 ⁰ C, 0.76 mm / year at 15 ° / _o hydrochloric acid at 51.7 ° C and mm / 2.0 Year in 20% hydrochloric acid at 37.8 ° C.

Die Abtragungswerte wurden an Probekörpern bestimmt, die in Behältern mit 41 Probeflüssigkeit pro dm² Oberfläche des Probekörpers über fünf Perioden zu je 48 Stunden bewegt wurden. Die Abtragungswerte in Millimeter pro Jahr wurden aus Wägungen der Probekörper unter Berücksichtigung von deren Oberfläche und spezifischem Gewicht bestimmt.The erosion values were determined on test specimens which were moved in containers with 41 ^{sample liquid per dm 2 of} surface area of the test specimen over five periods of 48 hours each. The erosion values in millimeters per year were determined from weighing the test specimens, taking into account their surface area and specific weight.

Abtragungswerte in der Höhe von 3,8 mm/Jahr, wie in 30%iger siedender Schwefelsäure, können in der Praxis nicht zugelassen werden, der maximale zulässige Wert liegt bei etwa 0,38 bis 0,64 mm/Jahr.Erosion values as high as 3.8 mm / year, as in 30% boiling sulfuric acid, can be found in in practice, the maximum permissible value is around 0.38 to 0.64 mm / year.

Legierungen, die die vorstehenden Korrosions- und Verschleißbeständigkeitsanforderungenerfüllen, werden in der Industrie dringend benötigt, sind aber bisher nicht verwendet worden. Sie werden insbesondere bei chemischen Apparaten, z. B. Bestandteilen von Pumpen, wie Überzüge für Wellen, Flügelräder sowie Ventilsitze, die korrodierenden Fülssigkeiten bei verschiedenen Temperaturen ausgesetzt sind, benötigt. Es ist lange ein Problem bei der Handhabung solcher Flüssigkeiten gewesen, eine Flügelradwelle für chemische Pumpen zu bauen, die ausreichend wirtschaftlich arbeitet, ein Problem, das mit dem Bedürfnis nach Pumpen größerer Kapazität und höherer Betriebsleitung dringlich geworden ist.Alloys that meet the above corrosion and wear resistance requirements will be used urgently needed in industry, but have not yet been used. You will be particular at chemical apparatus, e.g. B. Components of pumps, such as coatings for shafts, impellers and Valve seats that are exposed to corrosive liquids at different temperatures are required. It has long been a problem in handling such liquids, an impeller shaft for chemical To build pumps that work sufficiently economically, a problem that with the need for Pumping of greater capacity and higher management has become urgent.

Bisher ,verwendete Legierungen mit geeigneter chemischer Korrosionsbeständigkeit entsprechen nicht den Anforderungen in bezug auf Zugfestigkeit, Härte und Verformbarkeit und haben insbesondere keine ausreichende Temperaturwechselbeständigkeit, um den Beanspruchungen, denen ein solcher Apparat ausgesetzt ist, standzuhalten.So far, used alloys with suitable chemical corrosion resistance do not correspond the requirements with regard to tensile strength, hardness and deformability and in particular have none Sufficient thermal shock resistance to withstand the stresses to which such an apparatus is exposed is to withstand.

Bei einer Zentrifugalpumpe treten beispielsweise einige der unangenehmsten Betriebs- und Instandhaltungsprobleme dort auf, wo die Welle durch die Stopfbuchse hindurchgeht. Man hat versucht, eine Welle aus einem Stück eines gewissen korrosionsbeständigen Materials zu verwenden, beispielsweise aus nichtrostendem Stahl. Dies wird jedoch nicht nur ziemlich teuer, sondern die austenitischen, nichtrostenden Stähle, die vom Standpunkt der Korrosionsbeständigkeit geeignet sind, können nicht über etwa 160 Brinell gehärtet werden, was wie oben ausgeführt, weit unter der erwünschten Härte liegt, so daß die Verschleißbeständigkeit gering ist. Aber auch die Verwendung einer Welle aus nichtrostendem oder Kohlenstoffstahl, welche mit einem gesonderten Überzug einer Legierung aus 14,5% Si, 0,85% C, 0,65% Mn, Rest Fe, einem sehr harten Material (400 bis 500 Brinell) von ausgezeichneter Korrosionsbeständigkeit, versehen ist, führt zu Problemen geringer Zugfestigkeit und geringer Toleranz bei Temperaturwechsel im Wellenmaterial.For example, a centrifugal pump experiences some of the most troublesome operational and maintenance problems where the shaft goes through the stuffing box. You tried to get one To use shaft made from a piece of some corrosion-resistant material, for example made of stainless steel. However, not only will this get quite expensive, but the austenitic, stainless ones Steels that are suitable from the standpoint of corrosion resistance cannot have about 160 Brinell are hardened, which as stated above, is far below the desired hardness, so that the wear resistance is low. But also the Use of a shaft made of stainless or carbon steel, which is connected to a separate Coating of an alloy of 14.5% Si, 0.85% C, 0.65% Mn, the remainder Fe, a very hard material (400 to 500 Brinell) is provided with excellent corrosion resistance, leads to fewer problems Tensile strength and low tolerance for temperature changes in the shaft material.

Einige der bekannten Kobalt-Legierungen, wie eine Zahnlegierung aus 25 bis 30% Chrom, 4,5 bis 6,5% Molybdän, 0,2 bis 0,35% Kohlenstoff, unter 1% Mangan, unter 1% Silizium, 1,5 bis 3,5% Nickel, unter 2% Eisen, Rest Kobalt oder aus 28 bis 32% Chrom, 5 bis 7% Molybdän, unter 0,5% Kohlenstoff,Some of the well-known cobalt alloys, such as a tooth alloy made from 25 to 30% chromium, 4.5 to 6.5% Molybdenum, 0.2 to 0.35% carbon, less than 1% manganese, less than 1% silicon, 1.5 to 3.5% nickel, less than 2% iron, remainder cobalt or from 28 to 32% chromium, 5 to 7% molybdenum, less than 0.5% carbon,

ίο unter 0,75% Mangan, unter 0,6% Silizium, Rest Kobalt, haben ausgezeichnete Härte und Verschleißbeständigkeit, aber ihre Abtragungswerte in diesen stark korrodierenden Medien zeigen, daß sie für die hier in Betracht gezogene Verwendungsart völlig unzureichend sind. Die mittleren Abtragungswerte dieser Legierung in siedender 65%iger Salpetersäure ist beispielsweise etwa 4,2 mm/Jahr im Vergleich zu der erwünschten Grenze von nur 0,38 mm/Jahr in diesem Medium, wie oben im einzelnen dargelegt.ίο less than 0.75% manganese, less than 0.6% silicon, remainder Cobalt, have excellent hardness and wear resistance, but their erosion values in these strongly corrosive media show that they are completely suitable for the type of use considered here are insufficient. The mean erosion values of this alloy in boiling 65% nitric acid is, for example, about 4.2 mm / year compared to the desired limit of only 0.38 mm / year in this medium, as detailed above.

Etwa 0,20 mm/Jahr werden tatsächlich von den erfindungsgemäß verwandten Legierungen erreicht. Als weiteres Beispiel hat eine erfindungsgemäß verwendete Legierung einen mittleren Abtragungswert von 0,38 mm/Jahr in einer Lösung von 10% Salpetersäure und 3% Fluorwasserstoffsäure bei 60° C im Gegensatz zu etwa 1,9 mm/Jahr bei einer Legierung aus 29% Ni, 20% Cr, minimal 2% Mo, minimal 3% Cu, 1% Si, maximal 0,07% C, Rest Fe, die bisher als die beste im Handel erhältliche Legierung für diese Anwendung angesehen wurde.The alloys used according to the invention actually achieve about 0.20 mm / year. As a further example, an alloy used according to the invention has an average erosion value of 0.38 mm / year in a solution of 10% Nitric acid and 3% hydrofluoric acid at 60 ° C as opposed to about 1.9 mm / year for an alloy made of 29% Ni, 20% Cr, minimum 2% Mo, minimum 3% Cu, 1% Si, maximum 0.07% C, remainder Fe, previously known as considered the best commercially available alloy for this application.

Sogar solche ausgefallenen Stoffe wie Titan und Tantal sind hier völlig unannehmbar, und die kostspieligen Legierungen auf Nickelgrundlage sind beträchtlich schlechter als die eben genannte.Even such fancy materials as titanium and tantalum are completely unacceptable here, and the expensive ones Nickel-based alloys are considerably inferior to the above.

Es wurde gefunden, daß die Anforderungen an Korrosions-, Abriebsfestigkeit, Verschleißfestigkeit, Verformbarkeit, angemessene Zugfestigkeit und Temperaturwechselbeständigkeit zusammengenommen, wie sie für die hier in Betracht kommenden strengen Anforderungen nötig sind, in einzigartiger Weise bei solchen Legierungen auf Kobaltgrundlage vorhanden sind, wie sie erfindungsgemäß verwendet werden.It has been found that the requirements for corrosion, abrasion resistance, wear resistance, Deformability, adequate tensile strength and thermal shock resistance taken together, such as they are necessary for the strict requirements under consideration here in a unique way cobalt-based alloys of the type used in the present invention are present.

Diese Legierungen enthalten Kobalt als die mengenmäßig größte Einzelkomponente zusammen mit sorgfältig kontrollierten Mengen Chrom, Molybdän und Kupfer als anderen Hauptkomponenten. Kohlenstoff ist natürlich, stets vorhanden, aber in sehr sorgfältig kontrollierter geringer Menge, welche etwas schwanken kann und von dem Molybdän-Chrom-Gehalt abhängt, wie im folgenden näher ausgeführt wird. Bei besonderen Verwendungszwecken der Legierung können auch geringe Mengen, im allgemeinen beträchtlich weniger als I⁰I₀, Mangan und Silizium und in manchen Fällen Nickel, Eisen, Titan oder Aluminium vorhanden sein. Ihre Gesamtmenge muß jedoch niedrig gehalten werden, und im allgemeinen ist ihr Vorhandensein in der Legierung unerwünscht, wenn die Legierung unter den schärferen Betriebsbedingungen verwendet werden soll. Es können auch ähnlich kleine prozentuale Mengen anderer Elemente als Desoxydationsmittel, wie beispielsweise Calcium, und als Stabilisatoren, z. B. Niob oder Härter, wie beispielsweise Bor, eingebracht werden.These alloys contain cobalt as the largest single component in quantitative terms, along with carefully controlled amounts of chromium, molybdenum and copper as other major components. Carbon is of course always present, but in a very carefully controlled small amount, which can fluctuate somewhat and depends on the molybdenum-chromium content, as will be explained in more detail below. For particular uses of the alloy, small amounts, generally considerably less than ¹⁰ I ₀ , of manganese and silicon and in some cases nickel, iron, titanium or aluminum can also be present. However, their total amount must be kept low and, in general, their presence in the alloy is undesirable if the alloy is to be used under the more severe operating conditions. Similarly small percentage amounts of other elements can also be used as deoxidizers, such as calcium, and as stabilizers, e.g. B. niobium or hardeners such as boron can be introduced.

Bei Überzügen für Wellen ist die Härte von überwiegender Bedeutung. Demgemäß wurde gefunden, daß eine bevorzugt verwendete Legierung, die insbesondere für solchen Verwendungszweck geeignet ist, eine nominelle Zusammensetzung von etwa 30%In the case of coatings for shafts, the hardness is of paramount importance. Accordingly, it was found that a preferred alloy used, which is particularly suitable for such a purpose is, a nominal composition of about 30%

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Chrom, 13% Molybdän, 3,25 % Kupfer, maximal Molybdän durch Wolfram ersetzt werden kann, trifft 0,03% Kohlenstoff, 2 °/₀ Nickel, 2 °/₀ Eisen, je 0,5 °/o diese Lehre bei den erfindungsgemäß verwendeten Silizium und Mangan, Rest (etwa 48 %) Kobalt haben Legierungen nicht zu. Es kann Wolfram nicht an die sollte. Diese Legierung hat eine Brinell-Härte von Stelle von Molybdän treten, noch kann es einfach der etwa 400, eine Zugfestigkeit von 42,2 kp/mm² und 5 Legierung zugesetzt werden, ohne daß selbst bei den eine Dehnung von etwa 1 %. Wie sich später vollstän- niedrigeren Molybdängehalten die Korrosionsbeständiger ergibt, sind die Abtragungswerte dieser Legierung digkeit bedeutend herabgesetzt und/oder die Rißalle durchaus innerhalb der zuvor angegebenen maxi- anfälligkeit erhöht wird. Chromium, 13% molybdenum, 3.25% copper, a maximum of molybdenum can be replaced by tungsten, meets 0.03% carbon, 2 ° / ₀ nickel, 2 ° / ₀ iron, each 0.5% this teaching at the Silicon and manganese used according to the invention, the remainder (about 48%) cobalt, alloys do not. It can't get tungsten to the should. This alloy has a Brinell hardness in place of molybdenum, nor can it simply be added to the approximately 400, a tensile strength of 42.2 kp / mm ² and 5 alloy without even an elongation of approximately 1%. As later completely lower molybdenum contents result in more corrosion resistance, the erosion values of this alloy durability are significantly reduced and / or the cracks are increased within the maximum susceptibility specified above.

malen Werte (siehe Legierung M in der folgenden Ein weiterer entscheidender Punkt im Hinblick aufpaint values (see alloy M in the following another crucial point with regard to

Tabelle 7). io die neuen Legierungen ist der Kohlenstoffgehalt,Table 7). io the new alloys is the carbon content,

Wo eine Legierung geringerer Härte zugelassen insbesondere in der härteren, z. B. für Wellenüberzüge werden kann, wie beispielsweise für Pumpengehäuse (375 bis 400 HB). Bei dieser Legierung muß der und Flügelräder oder für Ventilkörper, Auflager und Kohlenstoff bei oder unter maximal 0,03 % gehalten ähnliche Bestandteile, wird ein etwas duktileres Material werden, um die optimale Korrosionsbeständigkeit, die innerhalb des vorhergehenden Gesamtbereiches nach 15 man bei der Legierung erzielen kann, zu erreichen, der folgenden Mischungsanalyse verwendet: 28% Bei Legierungen niedrigerer Härtegrade, beispielsweise Chrom, 8,5% Molybdän, 3,25% Kupfer, maximal etwa 270 bis 300 HB, können Kohlenstoffgehalte bis 0,10% Kohlenstoff, bis zu 10% Nickel, 2% Eisen, zu 0,10% verwendet werden, da diese Legierungen je 0,5 % Mangan und Silizium, Rest (etwa 48 bis 58 %) befriedigend auf Abschreck-Glüh-Behandlungen anKobalt. Eine solche Legierung hat eine Härte von 20 sprechen ohne nachteiligen Einfluß auf die Korro-270 bis 300 HB, eine Zugfestigkeit von etwa 52,7 kp/ sionsbeständigkeit. Aber selbst hier ist ein bevorzugter mm² und eine Dehnung von 6%· Diese Legierung Gehalt 0,07% oder weniger.Where an alloy of lower hardness is permitted, especially in the harder one, e.g. B. for shaft covers, such as for pump housings (375 to 400 HB). In this alloy, the and impellers or for valve bodies, bearings and carbon must be kept at or below a maximum of 0.03% The following mixture analysis can be used to achieve this: 28% For alloys with a lower degree of hardness, for example chromium, 8.5% molybdenum, 3.25% copper, a maximum of about 270 to 300 HB, carbon contents of up to 0.10% carbon, up to 10% nickel, 2% iron, 0.10% can be used, since these alloys each 0.5% manganese and silicon, the remainder (about 48 to 58%) satisfactory on quenching and annealing treatments on cobalt. Such an alloy has a hardness of 20, without any adverse effect on the corrosion resistance, from 270 to 300 HB, a tensile strength of about 52.7 kp / sion resistance. But even here, a preferred mm ² and an elongation of 6% · This alloy content is 0.07% or less.

fällt wieder in die für die Abtragungswerte ange- Die folgenden Beispiele zeigen, daß die obenfalls again within those for the erosion values. The following examples show that the above

gebenen Grenzen (siehe Legierung A in Tabelle 2). angegebenen Bereiche der Komponenten bei dengiven limits (see alloy A in table 2). specified areas of the components for the

Eine solche Legierung, wie sie zuletzt beschrieben 25 erfindungsgemäß verwendeten Legierungen entschei-Such an alloy as last described 25 alloys used according to the invention are decisive

wurde, muß jedoch kaltverfestigt werden, beispielsweise dend sind. In Tabelle 1 sind die Analysen all derwas, however, must be work-hardened, for example dend are. In Table 1 the analyzes are all of the

durch Kugelstrahlen, um den höheren Härtewert zu Legierungen zusammengestellt, deren Eigenschaftenby shot peening, in order to achieve the higher hardness value, compiled into alloys, their properties

erhalten. So liefert für verwickelte gestaltete Gußstücke in den folgenden Tabellen angegeben sind. Die mitreceive. Thus, supplies for intricate designed castings are given in the tables below. With

eine Legierung mit einem Molybdän-Chrom-Gehalt * gekennzeichneten sind Vergleichslegierungen, diean alloy marked with a molybdenum-chromium content * are comparison alloys that

zwischen den vorgeschriebenen Grenzen dieser EIe- 30 nicht unter die Erfindung fallen,between the prescribed limits of these EIe-30 do not fall under the invention,

mente eine Brinellhärte von etwa 340. Eine Legierung Molybdän ist eines der entscheidenden Elemente ina Brinell hardness of about 340. A molybdenum alloy is one of the decisive elements in

mit solcher Zwischenhärte hat verbesserte mechanische der Legierung und erfordert eine genaue Kontrolle.with such intermediate hardness, the alloy has improved mechanical properties and requires close control.

Eigenschaften im Verhältnis zu der sehr harten In den meisten Medien fällt die Korrosionsbeständig-Properties in relation to the very hard In most media, the corrosion resistance falls

Legierung (375 bis 400 HB), ohne daß Abriebbe- keit schnell ab bei unter 8 bzw. über 15%. Am oberenAlloy (375 to 400 HB), without abrasion, quickly drops below 8 or over 15%. At the top

ständigkeit oder Verschleißfestigkeit verringert sind. 35 Ende des Molybdänbereiches werden durch genauedurability or wear resistance are reduced. 35 end of the molybdenum range are determined by exact

Eine Legierung mit einer so hohen Dehnung wie Einstellung der Elemente, besonders des Nickelgehaltes,An alloy with as high an elongation as the setting of the elements, especially the nickel content,

6% stellt innerhalb der Erfindung im wesentlichen das befriedigende Legierungen erhalten. Siehe den Einfluß6% represents essentially the satisfactory alloys obtained within the invention. See the influence

Maximum im Hinblick auf Verformbarkeit dar. verschiedener Molybdängehalte auf die Korrosions-Maximum in terms of deformability. Different molybdenum contents on the corrosion

Obgleich sie bedeutend weniger hart ist als andere beständigkeit in Tabelle 2.Although it is significantly less hard than other resistance in Table 2.

erfindungsgemäß verwendete Legierungen, ist sie 4° Durchaus ebenso wichtig wie die Korrosionsbe-Alloys used according to the invention, it is 4 ° Certainly just as important as the corrosion resistance

nichtrostendem Stahl noch weit überlegen. Aber ständigkeit ist die Tatsache, daß sich die Härte vonFar superior to stainless steel. But persistence is the fact that the hardness of

wieder wird dieses Maximum an Verformbarkeit nicht etwa 270 HB bei 8 % Molybdän auf 390 HB beiagain, this maximum deformability will not be around 270 HB at 8% molybdenum to 390 HB

erzielt, wenn nicht alle Legierungselemente den ange- 13% ändert. Durch weitere Erhöhung des Molybdän-achieved if not all alloying elements change the 13%. By further increasing the molybdenum

gebenen Werten eng angenähert sind. gehaltes bis auf etwa 18% wird die Härte aufgiven values are closely approximated. content up to about 18% will increase the hardness

Die sehr harte Legierung als Überzug für Wellen 45 etwa 500 HB erhöht. Diese Zunahme der Härte istThe very hard alloy used as a coating for shafts 45 increased about 500 HB. This increase in hardness is

zeigt mechanische Eigenschaften, die gegenüber denen von einer allmählichen Umwandlung einer für denshows mechanical properties that are opposite to those of a gradual transformation of a for the

hoher Silizium-Eisen-Legierungen mit beispielsweise vorliegenden Zweck als verformbar anzusprechendenhigh silicon-iron alloys to be addressed as deformable with, for example, the present purpose

14,5% Si, 0,85% C, 0,65% Mn, Rest Fe, die man Legierung bei 8% ^m ein sehr sprödes Material bei14.5% Si, 0.85% C, 0.65% Mn, remainder Fe, which one alloy at 8% ^{m is} a very brittle material

bisher als das Beste zur Verwendung unter den in 18% begleitet. Obgleich bei dem Molybdängehalt vonso far as the best for use among the accompanied in 18%. Although with the molybdenum content of

Betracht gezogenen Bedingungen hielt, wesentlich 50 13% die Legierung üblicherweise nicht als verform-Considered conditions held, substantially 50 13% the alloy usually not as deformed

verbessert sind. bares Material angesprochen werden kann, sind den-are improved. material that can be addressed, are

Obgleich es bei diesen Legierungen für Wellen- noch die mechanischen Eigenschaften so, daß sie denAlthough the mechanical properties of these alloys for shafts are such that they have the

überzüge oder -teile nötig ist, sich einer spröden Beanspruchungen, wie sie bei der Verwendung alscoatings or parts are required to withstand the brittle stresses encountered when used as a

Mischung anzunähern, um eine Härte von 375 bis Überzug für Wellen auftreten, widerstehen kann.Mixture approximate to a hardness of 375 until coating for shafts can withstand occur.

400 HB zu erreichen, ist die erzielte Verformbarkeit 55 Diese Abkürzungen finden sich auch in den anderen400 HB is the deformability achieved 55 These abbreviations can also be found in the others

vergleichsweise noch eine wesentliche Verbesserung Tabellen,comparatively still a significant improvement tables,

gegenüber hohen Silizium-Eisen-Legierungen. Wie oben erwähnt wurde, hat man in der Technikcompared to high silicon-iron alloys. As mentioned above, one has in engineering

In dem Maße, wie der Nickelgehalt erhöht wird, gewöhnlich angenommen, daß Wolfram ein möglicherAs the nickel content is increased, tungsten is usually believed to be a possible one

wird die Legierung natürlich weich und folglich ihre Ersatz für Molybdän ist; das trifft aber nicht zu beithe alloy becomes naturally soft and, consequently, is its substitute for molybdenum; but that is not the case

Verformbarkeit verbessert. Für Nickelgehalte bis zu 60 den hier in Betracht kommenden niedrigen Kohlen-Deformability improved. For nickel contents up to 60 the low carbon

10% bleibt die Korrosionsbeständigkeit im allgemeinen stoff gehalten. Nach Tabelle 3 erzeugt ein 8%iger10%, the corrosion resistance remains in general fabric. According to Table 3 produces an 8% strength

bei angemessenen Werten für alle, außer den aller- Wolframzusatz als vollständiger Ersatz für Molybdänwith reasonable values for all but the all- tungsten additive as a complete replacement for molybdenum

schlechtesten Bedingungen. Jedoch wird hier wieder (Legierung V) schwere Rißbildung. In der Tat warworst conditions. However, here again (alloy V) there is severe cracking. Indeed it was

der Gehalt innerhalb des erlaubten Bereiches durch die diese Charge so schwach, daß sie nicht einmal aufthe content is within the allowable range due to this batch being so weak that it doesn't even go up

geforderte Härte und Korrosionsbeständigkeit be- 65 Abtragungswerte geprüft werden konnte. DurchThe required hardness and corrosion resistance could be tested. Through

stimmt. die Verwendung von 4% Wolfram an Stelle derit's correct. the use of 4% tungsten in place of the

Obgleich der Stand der Technik lehrt, daß in gleichen Menge Molybdän wird mäßige RißbildungAlthough the prior art teaches that equal amounts of molybdenum will cause moderate cracking

anderen Legierungen im allgemeinen etwas oder alles hervorgerufen, und die Abtragungswerte des Materialsother alloys in general some or all, and the erosion values of the material

7 87 8

werden beträchtlich herabgesetzt. Sogar der direkte gierungen, die als Überzug für Wellen verwendet wer-are considerably reduced. Even the direct alloys that are used to coat shafts

Zusatz von Wolfram zu der besten Legierungs- den, bei einem Maximum von 0,03% gehaltenAddition of tungsten to the best alloy ends, held at a maximum of 0.03%

mischung, wie bei Legierung N, führt zu einem Ver- werden,mixture, as with alloy N, leads to a deterioration,

lust an Korrosionsbeständigkeit. Wenn der Molybdängehalt der Legierung erhöhtlust for corrosion resistance. When the molybdenum content of the alloy increases

Ebenso wie Molybdän trägt Chrom sowohl zur 5 wird, muß die zulässige Menge Kohlenstoff ent-Härte als auch zur Korrosionsbeständigkeit bei. sprechend verringert werden, um ein gegebenes Maß Tabelle 4 zeigt Abtragungswerte von Legierungen mit an Korrosionsbeständigkeit zu erzielen. Die Neigung verschiedenen Chromgehalten. Optimale Verhältnisse zur Bildung komplexer Carbide, die Molybdän und für die Korrosionsbeständigkeit liegen in Legierungen wahrscheinlich auch Chrom enthalten, nimmt in dem vor, welche zwischen 27 und 30°/₀ Chrom enthalten. io Maße zu, wie der Molybdängehalt selbst ansteigt, Unter gewissen Umständen können bis zu etwa 32°/₀ und da solche Carbidbildung die Korrosionsbeständigverwendet werden. Aber es wird hervorgehoben, daß keit nachteilig beeinflußt, ist eine genaue Kontrolle bei 35% Chrom die Korrosionsbeständigkeit beträcht- des Kohlenstoffs wesentlich. Es sei bemerkt, daß die lieh schlechter geworden ist. In ähnlicher Weise stellen Verwendung starker Carbidbildner, wie beispielsweise etwa 26 bis 27 % eine untere Grenze vom Standpunkt 15 Niob, vorzugsweise um überschüssigen Kohlenstoff ausreichender Härte dar. zu binden, eine begrenzte Möglichkeit ist. HierbeiJust as molybdenum contributes to chromium, the permissible amount of carbon must contribute to both hardness and corrosion resistance. can be appropriately reduced in order to achieve a given level. Table 4 shows the erosion values of alloys with less corrosion resistance. The inclination different chrome contents. Optimal conditions for the formation of complex carbides, molybdenum and for corrosion resistance in alloys are also likely to contain chromium, in which performs containing 27 to 30 ° / ₀ chromium. io gradually as the molybdenum content increases itself, under certain circumstances, to about 32 ° / ₀ and because such carbide may be corrosion resistant Uses up. But it is pointed out that speed adversely affects, close control at 35% chromium, the corrosion resistance of considerable carbon is essential. It should be noted that the loan has gotten worse. Similarly, the use of strong carbide formers, such as about 26 to 27%, is a lower limit from the standpoint of niobium, preferably to bind excess carbon of sufficient hardness. Bonding is a limited possibility. Here

Die Menge Nickel in der Legierung bis hinauf zu muß die Verschlechterung der Korrosionsbeständigkeit einschließlich 10% verändert die Korrosionsbeständig- ausgeglichen werden, wenn zu viel Niob zugesetzt wird, keit der Legierungen gegen verschiedene Mineral- Mit anderen Worten muß in allen Fällen das Verhältnis säuren, wie beispielsweise Salpeter-, Schwefel- und 20 von Molybdän puls Chrom zu Kohlenstoff für jede Salzsäure, nicht erheblich. Die besten Gesamtresultate Legierungszusammensetzung innerhalb der angegep liegen bei etwa 2% Nickel, und dieses ist demgemäß benen Molybdän- und Chrombereiche eingestellt L? ein bevorzugter Wert. Jedoch fällt die Härte der werden, um die erwünschte Härte und Korrosions-Legierungen mit zunehmendem Nickelgehalt stark ab; beständigkeit zu erreichen.The amount of nickel in the alloy up to must cause the deterioration in corrosion resistance including 10% changes the corrosion resistance - compensated if too much niobium is added, strength of the alloys against various mineral In other words, in all cases the ratio acids, such as nitric, sulfuric and 20 from molybdenum pulse chromium to carbon for each Hydrochloric acid, not significantly. The best overall results alloy composition within the specified are around 2% nickel, and this is set accordingly benen molybdenum and chromium ranges L? a preferred value. However, the hardness of the alloys will drop to the desired hardness and corrosion decreases sharply with increasing nickel content; to achieve consistency.

bei 10% Nickel wird sie etwa 200 HB für Legierungen 25 In Tabelle 7 ist die Korrosionsbeständigkeit von mit niedrigem Molybdängehalt. Durch Erhöhung des Legierungen, die als solche mit normalem Kohlen-Molybdängehaltes ist es jedoch möglich, den erwünsch- stoff gehalt (0,06%) und als solche mit geringem ten HB-Wert sogar mit 10% Nickel zu erreichen, Kohlenstoffgehalt (0,025%) bezeichnet werden köninsbesondere durch Verfestigen, wie beispielsweise nen, wie auch der Einfluß bei höheren Kohlenstoff-Kugelstrahlen. 30 gehalten in Vergleich gesetzt.at 10% nickel it becomes about 200 HB for alloys 25 In Table 7 the corrosion resistance of with low molybdenum content. By increasing the number of alloys with normal carbon-molybdenum content However, it is possible to set the desired content (0.06%) and as such with low th HB value can even be achieved with 10% nickel, carbon content (0.025%) can be designated in particular by solidifying, such as nen, as well as the influence of higher carbon shot peening. 30 kept compared.

In Tabelle 5 sind Abtragungswerte und Härtewerte Der Zusatz von Eisen zu den erfindungsgemäßTable 5 shows the erosion values and hardness values. The addition of iron to those according to the invention

in verschiedenen Medien für verschiedene Nickelgehalte verwendeten Legierungen erzeugt einen zunehmendenAlloys used in different media for different nickel contents produces an increasing

angegeben. Verlust an Korrosionsbeständigkeit, obgleich diespecified. Loss of corrosion resistance, although the

Durch Kupferzusätze bis zu 4,5% wird die Korro- Veränderung zunächst nur in den stärkeren MedienDue to the addition of copper up to 4.5%, the corrosion change is initially only in the stronger media

sionsbeständigkeit nicht merklich beeinflußt, ausge- 35 ausgeprägt ist. Es wurde gefunden, daß für die bestesion resistance is not noticeably influenced, is pronounced. It has been found to be the best

nommen in mittlerer und konzentrierter Schwefelsäure. Beständigkeit ein Maximum von 6 % Eisen eintaken in medium and concentrated sulfuric acid. Resistance a maximum of 6% iron

In diesem Korrosionsmittel liefert ein Gehalt von erwünschter oberer Gehalt ist, der eingehalten werdenThis corrosive agent provides a content of a desired upper content which is adhered to

1,75 bis 4,5% gute Ergebnisse, wie aus Tabelle 6 sollte. Dieser kann wieder zu erhöhter Härte der1.75 to 4.5% good results, as should be from Table 6. This can again lead to increased hardness of the

hervorgeht. Es sind annehmbare Ergebnisse für viele Legierung führen, wenn der damit einhergehendeemerges. There are acceptable results for many alloy leads, if the attendant

Verwendungszwecke noch bei einem niedrigen Gehalt 40 Verlust an Korrosionsbeständigkeit zugelassen oderUses still permitted at a low content 40 loss of corrosion resistance or

von 1,5% Kupfer erhältlich. Die Korrosionsbeständig- durch weitere Einstellung anderer Elemente, wieavailable from 1.5% copper. The corrosion resistance- by further setting other elements, such as

keit gegen Schwefelsäure mittlerer Konzentrationen beispielsweise Nickel, kompensiert werden kann. Inagainst sulfuric acid in medium concentrations, e.g. nickel, can be compensated. In

leidet beträchtlich, wenn der Kupfergehalt wesentlich Tabelle 8 sind Beispiele für relative Korrosions-suffers considerably if the copper content is significant.Table 8 are examples of relative corrosion

unter 1,5% abfällt oder 4,5% übersteigt, wie die Legie- beständigkeit bei verschiedenen Eisengehalten an-drops below 1.5% or exceeds 4.5%, as is the case with the alloy resistance at different iron contents.

rungen R und T zeigen. Die Härte der Legierungen 45 gegeben.R and T show stanchions. The hardness of the alloys 45 is given.

wird etwas erhöht, wenn alles Kupfer entfernt wird, Zusätzliche Bestandteile, die normalerweise ent-is increased slightly if all copper is removed, Additional components that normally arise

aber der geringe Vorteil in bezug auf die Härte wird halten sind, sind Silizium und Mangan, beide inbut the slight advantage in terms of hardness will hold are silicon and manganese, both in

mehr als aufgehoben durch die verringerte Korro- Mengen, welche etwa 2% nicht überschreiten und immore than offset by the reduced amount of corrosion, which does not exceed about 2% and im

sionsbeständigkeit. allgemeinen jedes vorzugsweise mit Gehalten untersion resistance. generally each preferably with contents below

Wie bereits hervorgehoben wurde, ist der Kohlen- 50 1%, insbesondere im Falle von Silizium. Im FalleAs already pointed out, the carbon 50 is 1%, especially in the case of silicon. In the event of

stoffgehalt entscheidend. Wenn erhöhte Mengen von Silizium (s. Tabelle 9) wird durch Zusätze vonsubstance content decisive. If increased amounts of silicon (see Table 9) are made by adding

Chrom und Molybdän in Gegenwart von wesentlich 1,5 bis 3% die Brinellhärte erhöht, aber die Korro-Chromium and molybdenum in the presence of substantially 1.5 to 3% increases the Brinell hardness, but the corrosion

über 0,10% Kohlenstoff verwendet werden, wird die sionsbeständigkeit der anfallenden Legierungen wirdover 0.10% carbon is used, the sion resistance of the resulting alloys will be

Härte erhöht, aber die Korrosionsbeständigkeit stark nachteilig beeinflußt, insbesondere unter schärferenHardness increases, but the corrosion resistance is greatly adversely affected, especially under sharper ones

verringert, besonders in oxydierenden Medien. Zusätze 55 Verwendungsbedingungen. Es sind niedrige Silizium-reduced, especially in oxidizing media. Additions 55 Conditions of use. There are low silicon

bis zu 0,10% Kohlenstoff oder etwas mehr haben gehalte von 0,3% mit Erfolg beim Gießen kleinerup to 0.10% carbon or a little more have contents of 0.3% with success when casting smaller

keinen nennenswerten Einfluß auf die Korrosions- Querprofile beibehalten worden, und gegenwärtigno appreciable influence on the cross corrosion profiles has been maintained, and currently

beständigkeit der verhältnismäßig duktilen Legierun- liegen Anhaltspunkte dafür vor, daß Silizium für dieresistance of the relatively ductile alloy- there are indications that silicon is responsible for the

gen (z. B. Legierung A), vorausgesetzt, daß sie richtig Dünnflüssigkeit in den Legierungen nicht notwendiggenes (e.g. alloy A), provided that they are properly fluid in the alloys not necessary

warmbehandelt werden. Jedoch setzt ein Zusatz von 60 ist.be heat treated. However, an addition of 60 is required.

0,20% Kohlenstoff die Korrosionsbeständigkeit aller Es kann Mangan in kleineren Prozentgehalten bis0.20% carbon the corrosion resistance of all It can contain up to manganese in smaller percentages

erfindungsgemäßen Legierungen in fast allen Medien zu 2% zum Desoxydieren und Härten verwendetAlloys according to the invention are used in almost all media to 2% for deoxidizing and hardening

herab. Da die härteren Legierungen nach der Erfindung werden. Es können auch andere Desoxydationsmittel,down. As the harder alloys are made according to the invention. Other deoxidizing agents can also be used,

nicht hinreichend wärmebehandelt werden können, wie beispielsweise Calcium, verwendet werden. Auchcannot be sufficiently heat treated, such as calcium can be used. Also

um Korrosion erzeugende Carbidbildung zu beseitigen, 65 können kleine Zusätze anderer Härtungsmittel, wiein order to eliminate corrosion-producing carbide formation, 65 small additions of other hardening agents, such as

zum mindesten nicht ohne Gefahr, das Material so zu beispielsweise Aluminium und Titan, verwendetat least not without the risk of using the material such as aluminum and titanium

beanspruchen, daß Rißbildung verursacht wird, werden. Im allgemeinen werden solche Zusätze niedrigclaim that cracking is caused. In general, such additives become low

sollten die Kohlenstoffgehalte in den härteren Le- gehalten, jedoch nicht über etwa 1% und vorzugs-the carbon content should be kept in the harder Le-, but not above about 1% and preferably

1 4b8 3581 4b8 358

weise darunter. Bor ist ebenfalls ein gutes Härtungsmittel, aber da es eine nachteilige Wirkung auf die Korrosionsbeständigkeit hat, kann es nur für die milderen Anwendungsarten verwendet werden. Tabelle 10 zeigt den Einfluß des Zusatzes von Elementen, wie Aluminium und Titan, auf die Härte typischer Legierungen nach der Erfindung.wise underneath. Boron is also a good hardening agent, but as it has an adverse effect on the Has corrosion resistance, it can only be used for the milder types of applications. table 10 shows the influence of the addition of elements such as aluminum and titanium on hardness more typically Alloys according to the invention.

Aluminium und Titan beeinflussen das Mikrogefüge der Legierung im Gußzustand, oder wenn die Legierungen bei etwa 1232° C geglüht und abgeschreckt werden, nicht. Diese Zusätze haben jedoch einen bestimmten Einfluß, wenn die anfallenden Legierungen bei Temperaturen in dem Bereich von 760 bis 982° C geglüht werden. Härtung wird durch die Bildung der sigma-Phase in der Standard- oder Normal- (0,06%) Kohlenstofflegierung beeinflußt. Die Diffusionsgeschwindigkeiten von Chrom und anderen Elementen sind in Gegenwart von Kobalt gering. Sogar das Glühen der Grundmischung (Legierung A bei 982° C während 6 Stunden) bewirkt, daß sehr wenig sigma-Phase gebildet wird. In der Tat werden etwa 16 Stunden benötigt, um bei solcher Legierung eine beträchtliche Änderung der Härte hervorzurufen. Der Zusatz kleiner Mengen Aluminium und Titan führt jedoch dazu, daß in verhältnismäßig kurzen Zeiten große Mengen sigma-Phase gebildet werden (s. Legierung H und I in Tabelle 10).Aluminum and titanium affect the microstructure of the alloy in the as-cast state, or when the alloys are annealed and quenched at about 1232 ° C, not. However, these additives have one certain influence when the resulting alloys at temperatures in the range of 760 to 982 ° C to be annealed. Hardening is caused by the formation of the sigma phase in the standard or normal (0.06%) Carbon alloy affects. The diffusion rates of chromium and other elements are low in the presence of cobalt. Even the annealing of the master batch (alloy A at 982 ° C during 6 hours) causes very little sigma phase to be formed. In fact it will be around 16 hours required to produce a significant change in hardness in such an alloy. The addition However, small amounts of aluminum and titanium lead to large amounts in relatively short times Quantities of sigma phase are formed (see alloy H and I in Table 10).

Die Wellenmuffenlegierung (z. B. Legierung M) zeigt eine Tendenz, an Härte in dem Bereich 760 bis 982⁰C zuzunehmen, wahrscheinlich infolge der größeren Menge an sekundärer Phase, von der diese Behandlung begleitet ist. Für die veränderte Härte ist diese sekundäre Phase im Mikrogefüge verantwortlich.The shaft sleeve alloy (z. B. alloy M) shows a tendency to increase in hardness in the range 760-982 ⁰ C, is likely to be accompanied due to the greater amount of secondary phase, from this treatment. This secondary phase in the microstructure is responsible for the changed hardness.

ίο Die Einflüsse von Wärmebehandlung und Kaltverformung der erfindungsgemäß verwendeten Legierungen sind wichtig für ihre Korrosionsbeständigkeit. Durch Abschrecken von so hohen Temperaturen wie 1232°C wird ihre ursprüngliche Härte nicht beeinflußt; jedoch können härtere Legierungen (z. B. Legierung M) wegen ihrer niedrigeren Temperaturwechselbeständigkeit zur Rißbildung neigen, wenn stark gekühlt bzw. abgeschreckt wird, beispielsweise in Wasser. Daher wird im allgemeinen empfohlen, daß diese härteren Legierungen normalerweise von der hohen Temperatur in Luft gekühlt werden. Eine solche Luftkühlung hat sich als genügend schnell erwiesen, um die gleiche Korrosionsbeständigkeit zu erhalten, wie sie beim Wasserabschrecken erhalten wird.ίο The influences of heat treatment and cold deformation the alloys used according to the invention are important for their corrosion resistance. Quenching at temperatures as high as 1232 ° C will not affect their original hardness; however, harder alloys (e.g. alloy M) because of their lower thermal shock resistance tend to form cracks when strongly cooled or quenched, for example in water. Hence It is generally recommended that these harder alloys normally be exposed to high temperature be cooled in air. Such air cooling has proven to be fast enough to do the same Maintain corrosion resistance such as that obtained with water quenching.

Table 1

Legierungalloy

CrCr MoMon NiNi CuCu CC. SiSi FeFe MnMn WW. 27,027.0 8,08.0 2,02.0 3,253.25 0,070.07 0,50.5 0,50.5 27,027.0 18,018.0 2,02.0 3,253.25 0,070.07 0,50.5 —- 0,50.5 —- 27,027.0 13,013.0 2,02.0 3,253.25 0,070.07 0,50.5 —- 0,50.5 —- 35,035.0 9,09.0 2,02.0 3,253.25 0,070.07 0,50.5 —- 0,50.5 —- 27,027.0 8,08.0 10,010.0 3,253.25 0,070.07 0,50.5 —- 0,50.5 —- 27,027.0 8,08.0 2,02.0 4,54.5 0,070.07 0,50.5 —·- · 0,50.5 —- 27,027.0 8,08.0 2,02.0 3,253.25 0,070.07 0,50.5 —- 0,50.5 —- 27,027.0 8,08.0 2,02.0 3,253.25 0,070.07 0,750.75 —- 0,50.5 —- 30,030.0 9,09.0 2,02.0 3,253.25 0,060.06 0,50.5 —- 0,50.5 —- 30,030.0 13,013.0 2,02.0 3,253.25 0,060.06 0,50.5 —- 0,50.5 —- 28,028.0 8,58.5 2,02.0 3,253.25 0,060.06 0,50.5 —- 0,50.5 .—.— 30,030.0 13,013.0 2,02.0 3,253.25 0,0250.025 0,50.5 —- 0,50.5 —- 28,028.0 8,08.0 2,02.0 3,253.25 0,0250.025 0,50.5 —- 0,50.5 3,03.0 28,028.0 8,58.5 —- 3,253.25 0,0250.025 0,50.5 —·- · 0,50.5 —- 28,028.0 8,58.5 3,753.75 3,253.25 0,0250.025 0,50.5 —- 0,50.5 —- 28,028.0 8,58.5 6,56.5 3,253.25 0,0250.025 0,50.5 —- 0,50.5 —- 28,028.0 8,58.5 2,02.0 —- 0,0250.025 0,50.5 —- 0,50.5 —- 28,028.0 8,58.5 2,02.0 1,751.75 0,0250.025 0,50.5 —- 0,50.5 —- 28,028.0 8,58.5 2,02.0 5,05.0 0,0250.025 0,50.5 —- 0,50.5 —- 28,028.0 4,04.0 2,02.0 3,253.25 0,0250.025 0,50.5 —- 0,50.5 4,04.0 28,028.0 —- 2,02.0 3,253.25 0,0250.025 0,50.5 —- 0,50.5 8,08.0 28,028.0 8,58.5 2,02.0 3,253.25 0,200.20 0,50.5 —.-. 0,50.5 —.-. 28,028.0 8,58.5 2,02.0 3,253.25 0,100.10 0,50.5 —- 0,50.5 —- 27,027.0 6,06.0 2,02.0 3,253.25 0,050.05 0,50.5 —- 0,50.5 —- 23,023.0 9,09.0 2,02.0 3,253.25 0,050.05 0,50.5 —- 0,50.5 —- 27,027.0 10,010.0 2,02.0 3,253.25 0,050.05 0,50.5 0,50.5 28,028.0 8,58.5 2,02.0 3,253.25 0,060.06 1,51.5 —- 0,50.5 —- 28,028.0 8,58.5 2,02.0 3,253.25 0,060.06 3,03.0 —- 0,50.5 —- 28,028.0 8,58.5 2,02.0 3,253.25 0,060.06 0,50.5 6,06.0 0,50.5 —- 28,028.0 8,58.5 2,02.0 3,253.25 0,060.06 0,50.5 10,010.0 0,50.5 —-

AndereOther

AA
BB .
CC*
DDAA
BB.
CC *
DD

Ti 0,5
Al 1,0Ti 0.5
Al 1.0

Rest Kobalt in allen Fällen einschließlich Verunreinigungen, die meistens 1% nicht überschreiten, im allgemeinen weniger. Alle Chargen geglüht bei 1232° C und dann mit Luft oder Wasser abgeschreckt, was, wie im Text erklärt wird, von der Legierung abhängt.Remainder cobalt in all cases including impurities, which mostly do not exceed 1%, im general less. All batches annealed at 1232 ° C and then quenched with air or water, what, how explained in the text, depends on the alloy.

— Werte als Null angenommen, da die Elemente nicht absichtlich zugesetzt wurden.
* nicht unter die Erfindung fallende Vergleichslegierungen (diese Kennzeichnung findet sich auch in den folgenden Tabellen).- Values assumed to be zero because the elements were not intentionally added.
* Comparative alloys not covered by the invention (this designation can also be found in the following tables).

1111th

Table 2

Mittlere Abtragungswerte, mm/Jahr 5 bis 48 Stunden TestperiodenAverage erosion values, mm / year 5 to 48 hour test periods

1212th

Legierungalloy 7oMo7oMo Här
HBHer
HB te
HRcte
HRc 65 N*)
siedend65 N *)
boiling 1OS*)
siedend1OS *)
boiling 30S*)
siedend30S *)
boiling 70S*)
80° C70S *)
80 ° C 15 H*)
51,7°C15 H *)
51.7 ° C 2OH*)
37,8° C2OH *)
37.8 ° C YY 6,0
8,0
10,0
13,0
18,06.0
8.0
10.0
13.0
18.0 245
270
290
393
472245
270
290
393
472 24
28
31
42
5024
28
31
42
50 0,20
0,20
0,33
0,69
4,440.20
0.20
0.33
0.69
4.44 0,43
0,28
0,23
0,15
0,460.43
0.28
0.23
0.15
0.46 5,7
2,9
2,2
2,8
3,55.7
2.9
2.2
2.8
3.5 1,3
0,36
0,58
0,48
0,131.3
0.36
0.58
0.48
0.13 0,34
keine
keine
0,10
4,40.34
none
none
0.10
4.4 1,4
0,89
0,91
1,7
2,51.4
0.89
0.91
1.7
2.5 A A. AA AA C .C. B* B *

*) 65 N bedeutet 657₀ige Salpetersäure.*) 65 N means 657 ₀ nitric acid.

S, 30 S und 70 S bedeutet 107₀ige, 307„ige, 707₀ige Schwefelsäure. H und 2OH bedeutet 157₀ige und 207₀ige Salzsäure.S, 30 S and 70 S mean 107 ₀ , 307, 707 ₀ sulfuric acid. H and 2OH mean 157 ₀ and 207 ₀ hydrochloric acid.

Table 3

Mittlere Abtragungswerte, mm/Jahr 5 bis 48 Stunden PrüfperiodenMean erosion values, mm / year 5 to 48 hour test periods

Legierungalloy

%Mo% Mon

7oW7oW

Härte HB I HRcHardness HB I HRc

65 N
siedend65 N.
boiling

1OS
siedend1OS
boiling

30S
siedend30S
boiling

70S
80⁰C70S
80 ⁰ C

15 H 51,7°C15 H 51.7 ° C

8,08.0

4,04.0

keinno

8,08.0

kein 4,0 8,0 3,0none 4.0 8.0 3.0

270270 2828 234234 2222nd 228228 2121 276276 2929

0,20
0,280.20
0.28

0,28
0,360.28
0.36

2,9
8,02.9
8.0

0,36
1,90.36
1.9

keine 145no 145

Es konnten keine Proben erhalten werden*) 0,20 i 0,28 I 5,3 I I keine I 1,3No samples could be obtained *) 0.20 i 0.28 I 5.3 I I none I 1.3

*) Es konnten keine Proben geschnitten werden ohne erhebliche Rißbildung.*) No samples could be cut without significant cracking.

Table 4

Legierungalloy %Cr% Cr Här
HBHer
HB te
HRcte
HRc 65 N
siedend65 N.
boiling 10 S
siedend10 p
boiling 30S
siedend30S
boiling 70S
80⁰C70S
80 ⁰ C 15 H
51,7°C15 H.
51.7 ° C 2OH
37,8°C2OH
37.8 ° C Z*Z * 23,0
27,0
30,0
35,023.0
27.0
30.0
35.0 255
270
276
382255
270
276
382 25
28
29
4125th
28
29
41 0,36
0,20
0,18
0,50.36
0.20
0.18
0.5 0,43
0,28
0,23
0,760.43
0.28
0.23
0.76 3,5
2,9
6,7
9,13.5
2.9
6.7
9.1 0,71
0,36
0,74
0,760.71
0.36
0.74
0.76 1,8
keine
0,76
12,11.8
none
0.76
12.1 1,3
0,89
2,0
4,61.3
0.89
2.0
4.6 A A. J J D* D *

Table 5

Mittlere Abtragungswerte mm/Jahr 5 bis 48 Stunden PrüfperiodenMean erosion values mm / year 5 to 48 hours test periods

Legierungalloy 7oNi7oNi Här
HBHer
HB te
HRcte
HRc 65 N
siedend65 N.
boiling 10 S
siedend10 p
boiling 30S
siedend30S
boiling 70S
80⁰C70S
80 ⁰ C 15 H
51,7° C15 H.
51.7 ° C 2OH
37,8⁰C2OH
37.8 ⁰ C O
A
P ..·
Q
E O
A.
P .. ·
Q
E. kein
2,0
4,0
6,5
10,0no
2.0
4.0
6.5
10.0 290
270
260
255
195290
270
260
255
195 31
28
24
23
92*)31
28
24
23
92 *) 0,35
0,20
0,28
0,25
0,250.35
0.20
0.28
0.25
0.25 0,15
0,28
0,15
0,20
0,230.15
0.28
0.15
0.20
0.23 5,1
2,9
3,9
3,6
3,05.1
2.9
3.9
3.6
3.0 0,97
0,36
0,91
0,48
0,640.97
0.36
0.91
0.48
0.64 1,5
kein
kein
0,41
1,01.5
no
no
0.41
1.0 1,7
0,89
1,8
1,7
1,11.7
0.89
1.8
1.7
1.1

*) Dieser Wert ist als Rockwell »B« angegeben.*) This value is given as Rockwell "B".

Table 6

1414th

Legierungalloy 7oCu7oCu Hai
HBShark
HB te
HRcte
HRc 65 N
siedend65 N.
boiling 1OS
siedend1OS
boiling 30S
siedend30S
boiling 70S
80° C70S
80 ° C 15 H
51,7°C15 H.
51.7 ° C 2OH
37,8° C2OH
37.8 ° C R*R * kein
1,75
3,25
4,5
5,0no
1.75
3.25
4.5
5.0 305
285
270
285
278305
285
270
285
278 32
30
28
24
2932
30th
28
24
29 0,20
0,20
0,20
0,15
0,230.20
0.20
0.20
0.15
0.23 0,28
0,50
0,28
0,20
0,500.28
0.50
0.28
0.20
0.50 6,0
2,6
2,9
2,1
4,36.0
2.6
2.9
2.1
4.3 3,1
0,64
0,36
0,56
1,33.1
0.64
0.36
0.56
1.3 keine
keine
keine
keine
3,6none
none
none
none
3.6 1,1
1,2
0,9
1,5
1,81.1
1.2
0.9
1.5
1.8 S S. A A. GG T* T *

Table 7

Legierungalloy 7oC7oC Hart
HBHard
HB e
HRce
HRc 65 N
siedend65 N.
boiling 1OS
siedend1OS
boiling 30S
siedend30S
boiling 70S
90° C70S
90 ° C 15 H
51,7°C15 H.
51.7 ° C 2OH
37,8⁰C2OH
37.8 ⁰ C MM. 0,025
0,06
0,07
0,10
0,200.025
0.06
0.07
0.10
0.20 376
375
270
265
270376
375
270
265
270 40
40
28
27
2840
40
28
27
28 0,30
0,89
0,20
0,25
0,890.30
0.89
0.20
0.25
0.89 0,30
0,25
0,28
0,13
0,180.30
0.25
0.28
0.13
0.18 3,3
3,3
2,9
2,1
3,93.3
3.3
2.9
2.1
3.9 0,51
0,69
0,36
0,64
0,640.51
0.69
0.36
0.64
0.64 keine
keine
keine
keine
0,51none
none
none
none
0.51 0,89
1,0
0,89
0,89
0,510.89
1.0
0.89
0.89
0.51 K . ...K. ... AA. X X W* W *

Table 8

Mittlere Abtragungswerte, 5 bis 48 Stunden PrüfperiodenAverage erosion values, 5 to 48 hour test periods

Legierungalloy AA. 7oFe7oFe Hai
HBShark
HB te
HRcte
HRc 65 N
siedend65 N.
boiling 1OS
siedend1OS
boiling 30S
siedend30S
boiling 70S
8O⁰C70S
8O ⁰ C 15 H
51,7°C15 H.
51.7 ° C 2OH
37,8⁰C2OH
37.8 ⁰ C DD DD 2
6
102
6th
10 270
276
290270
276
290 28
29
3028
29
30th 0,20
0,20
0,200.20
0.20
0.20 0,28
0,20
0,480.28
0.20
0.48 2,9
3,8
5,72.9
3.8
5.7 0,36
0,56
0,560.36
0.56
0.56 keine
keine
keinenone
none
none 0,89
1,4
2,10.89
1.4
2.1 EE* EE *

Table 9

Legierungalloy 7oSi7oSi Hai
HBShark
HB te
HRcte
HRc 65 N
siedend65 N.
boiling 1OS
siedend1OS
boiling 30S
siedend30S
boiling 70S
80° C70S
80 ° C 15 H
51,7⁰C15 H.
51.7 ⁰ C 2OH
37,8°C2OH
37.8 ° C A A. 0,5
1,5
3,00.5
1.5
3.0 270
322
362270
322
362 28
34
3928
34
39 0,20
0,23
1,10.20
0.23
1.1 0,28
0,33
0,760.28
0.33
0.76 2,9
3,8
9,92.9
3.8
9.9 0,36
0,56
0,840.36
0.56
0.84 keine
keine
2,4none
none
2.4 0,89
1,7
4,60.89
1.7
4.6 BB BB CC* CC *

Table 10

Behandlungtreatment

Brinellhärte HB Legierung A I Legierung H I Legierung IBrinell hardness HB Alloy A I Alloy H I Alloy I

Gußzustand As-cast state

Glühen, 2 Stunden bei 1232°C, Wasser abgeschrecktAnnealing, 2 hours at 1232 ° C, water quenched

Glühen, 6 Stunden bei 649 ⁰C, Luft gekühlt Annealing, 6 hours at 649 ⁰ C, air cooled

Glühen, 6 Stunden bei 760° C, Luft gekühlt Annealing, 6 hours at 760 ° C, air cooled

Glühen, 6 Stunden bei 871⁰C, Luft gekühlt Annealing, 6 hours at 871 ⁰ C, air cooled

Glühen, 6 Stunden bei 982° C, Luft gekühlt Annealing, 6 hours at 982 ° C, air cooled

265
270
265
276
265
260265
270
265
276
265
260

265 275 265 297 332 370265 275 265 297 332 370

265 240 265 290 310 350265 240 265 290 310 350

Durch Kaltverformung der härteren Legierungen wird ihre Korrosionsbeständigkeit schnell herabgesetzt, sogar wenn ein verhältnismäßig gemäßigtes Maß der Bearbeitung, wie beispielsweise Kugelstrahlen, angewandt wird. Die duktileren Legierungen jedoch werden nicht nennenswert in der Korrosionsbeständigkeit durch Kugelstrahlen beeinflußt, obgleich eine stärkere Deformation, wie beispielsweise eine 5%ige Flächenreduktion, sehr starke Veränderungen insbesondere im Hinblick auf verringerte Beständigkeit in Chlorwasserstoffsäure erzeugt. Wie erwähnt wurde, liefert das Kaltverfestigen der weicheren Legierungen (beispielsweise 270 HB) eine wichtige Methode, um ihre Brauchbarkeit zu erhöhen.Cold deformation of the harder alloys quickly reduces their corrosion resistance, even when a relatively moderate amount of machining, such as shot peening, is applied will. The more ductile alloys, however, are negligible in corrosion resistance influenced by shot peening, although a stronger deformation, such as a 5% reduction in area, very large changes especially with regard to reduced resistance to hydrochloric acid generated. As mentioned, work hardening the softer alloys (e.g. 270 HB) an important method to increase its usefulness.

Es erscheint auf den ersten Blick eine allgemeine Ähnlichkeit in der chemischen Zusammensetzung zwischen den erfindungsgemäß verwandten Legierungen und anderen bekannten Legierungen vorhanden zu sein. Jedoch führen die spezifischen Unterschiede und Verfeinerungen an den erfindungsgemäß verwendeten Legierungen zu sehr ausgeprägten Unterschieden in der Korrosionsbeständigkeit und Härte. Diese sind einzigartig und nicht nur graduell.At first glance, there appears to be a general similarity in chemical composition present between the alloys related to the invention and other known alloys to be. However, the specific differences and refinements lead to those used in the present invention Alloys with very pronounced differences in corrosion resistance and hardness. These are unique and not just gradual.

Es mag in diesem Zusammenhang von Bedeutung sein, hervorzuheben, daß es die Lehre des Standes der Technik war, die Härte dadurch zu erhöhen, daß man im allgemeinen die Bildung verschiedenerIn this connection it may be important to emphasize that it is the doctrine of the class the technique was to increase the hardness by generally forming various

ίο Carbide durch Zusatz starker Carbidbildner in Gegenwart für diesen Zweck ausreichenden Kohlenstoffs förderte. Dadurch wird jedoch die Korrosionsbeständigkeit nachteilig beeinflußt. Andererseits zeigen die erfindungsgemäß verwendeten Legierungen einen Weg, die Härte durch die Bildung anderer harter intermetallischer Verbindungen zu erhöhen, ohne daß man die Korrosionsbeständigkeit opfert.ίο Carbides by adding strong carbide formers in the presence promoted sufficient carbon for this purpose. However, this increases the corrosion resistance adversely affected. On the other hand, the alloys used in the present invention show one Way to increase hardness by forming other hard intermetallic compounds without one sacrifices resistance to corrosion.

209 552/114209 552/114

Claims

1 458 3Ö8 claims:

1. Use of a cobalt casting alloy, consisting of 26 to 32% chromium, 8 to 15% Molybdenum, 1.5 to 4.5% copper, 0.02 to 0.1% carbon, up to 10% nickel, up to 6% iron, up to 2% manganese, up to 2% silicon, the remainder cobalt, as a material for manufacturing wear-resistant and castings resistant to temperature changes, which at the same time have good resistance against the chemical. Must have attack in highly corrosive liquids.

2. Use of a casting alloy of the composition according to claim 1, consisting of 28% chromium, 8.5% molybdenum, maximum 0.1% carbon, 3.25% copper, 0.5% manganese, 0.5% silicon, 2% iron, 2 to 10% nickel, the remainder cobalt, for the purpose according to claim 1.

3. Use of a casting alloy of the composition according to claim 1, consisting of 30% chromium, 13% molybdenum, not more than 0.03% carbon, 3.25% copper, 0.5% manganese, 0.5% silicon, 2% iron, 2% nickel, the remainder cobalt, for the purpose according to claim 1 with the Provided that the castings must have a Brinell hardness of more than 375.

4. Use of a casting alloy of the composition according to claim 2, the 2 hours at Annealed at 1232 ° C and then quenched for the purpose of claim 1.

5. Use of an alloy of the composition according to claim 3, which is 2 hours at 1232 ° C annealed and then annealed in air for the purpose of claim 1.

6. Use of an alloy of the composition of claim 2 which is work hardened has been for the purpose of claim 3.