DE2062552A1 - Metallische Materialien und Verfahren fur ihre Herstellung - Google Patents

Metallische Materialien und Verfahren fur ihre Herstellung

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DE2062552A1 DE19702062552 DE2062552A DE2062552A1 DE 2062552 A1 DE2062552 A1 DE 2062552A1 DE 19702062552 DE19702062552 DE 19702062552 DE 2062552 A DE2062552 A DE 2062552A DE 2062552 A1 DE2062552 A1 DE 2062552A1
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Description

Patentanwalt« 8 Mönch.η 2, Bräuhcuss.roß. 4/B
3685-70
AGSIiCE MTIOiTAlB OE VALORISATION DE LA RECHEROHE Metallische Materialien und Verfahren für ihre Herstellung.
■ ■ . T
Die Erfindung betrifft die metallischen
Materialien auf der Basis von Martensitstahl, d.h. metallische Materialien, welche zum grössten Teil aus einem Stahl mit Martensitstruktur bestehen, wobei der A-usdruck "metallisches Material" -hier in einem sehr allgemeinen Sinn zu verstehen ist und auch die Halbfertigfabrikate (z.B. Bleche) und in ihrer Bearbeitung weiter fortgeschrittene Fabrikate, welche in industrieller Hinsicht ihre endgültige Form erreicht haben (z.B. Barren oder'Rohre) umfasst.
Die Erfindung betrifft ferner die Verfahren zur Herstellung derartiger metallischer Materialien auf der Basis von Martensitstahl.
Vor der Besprechung des Hauptkennzeichens der Erfindung und zur Erleichterung des Verständnisses der
109836/0862
- 2 -; . 3685-70
Originalität und der Bedeutung desselben sei zunächst kurz an gewisse, den Hüttenfachleuten wohlbekannte, die Stähle mit Martensitstruktur und die rostfreien Stähle mit Austenitstruktur betreffende Begriffe erinnert.
Die Stähle mit Martensitstruktur, insbesondere die "Maraging"-Stahle (welche im allgemeinen Nickel, Kolbalt und Molybdän, aber kein Chrom enthalten) besitzen hohe mechanische Eigenschaften (die Bruchlast kann 230 Hektobar erreichen) , sie werden aber durch äussere Stoffe korrodiert und zeigen insbesondere die schädliche Erscheinung der Wasserstoffsprödigkeit.
Demgegenüber besitzen die rostfreien Chrom-
•nickelstähle oder auch die Materialien auf Uickelbasis in der Austenitphase eine ausgezeichnete Korrosionsfestigkeit, aber
erheblich schlechtere mechanische Eigenschaften als die Stähle mit Martensitstruktur.
Es wäre daher offenbar interessant, über
ein metallisches Material verfügen zu können, welches die oben erwähnten Eigenschaften der Martensitstähle und der rostfreien Stähle (oder Materialien auf Nickelbasis) vereinigt und eine gute Widerstandsfähigkeit gegen die schädlichen Erscheinungen der Wasserstoffsprödigkeit besitzt.
Die Erfindung bezweckt nun die Herstellung
eines Meterials mit diesen Eigenschaften und hat ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Materials zum Gegenstand, φ Die Erfindung bildet eine praktische und
industrielle Weiterbildung von grundsätzlichen fcrschungsarbeiten, welche gezeigt haben, dass ein Material aus einem Stahl mit Martensitstruktur (insbesondere ein Maragirg-Stahl) unter Beibehaltung seiner ausgezeichneten mechanischen Eigenschaften gegen die Korrgsion und die Gefahren der Wasserstoffsprödigkeit wirksam durch einen Oberflächenüberzug geschützt werden kann, welcher durch eine durch Chromdiffusion hergestellte Schicht mit Austenitstruktur gebildet wird, welche die Rolle einerJDiffusionsschranke für den von aussen kommenden.agressi-• ven hydrierten Stoff spielt.
Zur Vereinfachung der nachstehenden Ausführungen ist eine derartige Schutzschicht mit Auatenitstruktur
109836/0882 -
BAD ORIGINAL
2062652
- 3 - 3685-70
5 ds:: Ausdruck "Äustenitschicht" bezeichnet, unabhängig davon, es sich Uta einen rostfreien Stahl (insbesondere Ghrorc>iic':si-.hl) oder ein Material auf iJickelbasis oder auch reines ^'.
Bas erfindungsgemässe metallische Material
ist ein massives Eisenmaterial, welches durch einen regelnässigen Viechsei von verhältnismässig dicken Schichten mit Martensitstruktur und von dünneren Schichten mit Austenitstruktur ■·; gebildet wird, wobei die Dicke einer beliebigen Martensitschicht vorzugsweise wenigstens das Fünffache (und zwar vorzugsweise etwa das Zehnfache) der mittleren Dicke der beiderseits von der betreffenden Martensitschicht befindlichen Austenitschichten beträgt, wobei das auf diese ¥eise ausgebildete massive metallische Material dank seiner gemischten geschichteten Austenit- und Martensitstruktur mit vorherrschender Martensitmasse hohe mechanische Eigenschaften (eine Bruchlast von über 150 Hektobar) infolge des Vorherrschens der durch zwischenmetallisehe Ausfällung härtbaren Martensitphase, eine ausgezeichnete Widerstandsfähigkeit gegen die Korrosion und insbesondere gegen die Wasserstoffsprödigkeit, wobei diese bis ins Innere gehende Widerstandsfähigkeit des Materials von dem Vorhandensein der durch die Austenitschichten gebildeten aufeinanderfolgenden Diffusionssehranken herrührt, sowie schliesslich die Eigenschaften besitzt r welche den geschichteten Materialien mit starren Schichten (Martensitschichten), welche durch bildsame Schichten (Austenitschichten, deren Bildsamkeit etwa das Fünffache der Bildsamkeit der Martensitschichten beträgt) getrennt sind, eigentümlich sind.
Die Martensitschichten können alle die
gleiche Dicke besitzen, und die Austenitschichten können ebenfalls eine gleiche Dicke aufweisen, welche jedoch kleiner als die vorhergehende ist.
Man könnte auch wenigstens gewissen Martensitschichten und/oder wenigstens gewissen Austenitschichten verschiedene Dicken geben, vorausgesetzt, dass die Martensitschichten vorherrschend bleiben.
So ist es z.B. zweckmässig, die Dicke der
1 0983 6/0 2 02 BAD ORIGINAL
die Rolle von Diffusionsschranken spielenden Austenitsehichten. auf der Seite der am stärksten ausgesetzten Fläche des hergestellten Gegenstands zu vergrössern., wenn dieser tatsächlich eine Fläche besitzt, welcheden agressiven Stoffen stärker als die andere ausgesetzt ist* · · .
In den meisten Fallen wird es Jede^nfalls
zweckmässig sein, jeder Martensitschicht* wie bereits angegeben, eine Dicke zu erteilen» welche wenigstens das Fünffache und vorzugsweise grössenordnüngsmässig das Zehnfache der mittleren Dicke der beiden beiderseits der betreffenden Martensitschicht ■ befindlichen, Austenitschichten. beträgt.
Das erfindungsgemässe Verfahren zur Herstellung des obigen metallischen Materials mit abwechselnden Martensitschichten und Austenitschichten ist dadurch gekennzeichnet, dass zuerst in'einem ersten, bei einer zwischen 850 und ΐΟΟΟ0 C und vorzugsweise grössenordnüngsmässig zwischen 900 und 950° C liegenden Temperatur vorgenommenen Arbeitsgang ein Material mit abwechselnden Schichten mit Austenitstruktur und ungehärteter Martensitstruktur hergestellt wird, wobei diese letzteren Schichten hinsichtlich der Mas'©! vorherrschend sind, worauf das in diesem ersten Arbeitsgang hergestellte Material einer Wärmebehandlung zur Härtung der Martensitschichten unterworfen wird, welche vorzugsweise ein übliches Härteverfahren für Maragipg-Stähle ist (z.B. eine Behandlung von drei Stunden bei 480° G).
• Die Erfindung ist nachstehend unter Bezugnahme auf die -Zeichnung beispielshalber erläutert.
Pig. 1 zeigt im Schnitt unter Auslassung
von Teilen und mit starker Vergrösserung ein erfindungsgemässes zusammengesetztes geschichtetes Blech.
Pig. 2 und 3 zeigen in gleicher Darstellung wie Pig. T einen erfindungsgemässen geschichteten zusammengesetzten Barren bzw. ein Rohr.
Das in Fig. 1 dargestellte zusammenge- .
setzte Blech besteht aus abwechselnden Martensitschichten M und Äüütenitschichten A. Alle Schichten M haben die gleiche Dicke E, und alle Schichten A haben ein und dieselbe Dicke £, welche höchstens ein Fünftel von E und vorzugsweise grössen-
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BAD ORIGiMAL
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ordnungsinässig ein Zehntel von E Ire trägt.
Pur E kann dann aweckmassig sin zwischen
1000 und 50·Mikron liegender Wert, z.B. ein Wert von grossenordnmngsinassig 200 !Mikron, und für e/ ein zwischen 100 und 10 Mikron liegender Wert, z„B. ein ¥ert von grössenordnungsmässig 2© Mikron, gewählt »erden»
Herstellnngstechnisch kann ein derartiges
zusammengesetztes Blech dadurch hergestellt -werden^ dass ζ·Β. in einem mit Elektronenbeschuss {im Vakuum) arbeitenden Ofen die Bestandteile eines auswechselnden Stapels aus Folien Ton rostfreiem Hickelstahl (Oder auch liekelfolien) und dickeren Blechen aus Maraging-Stahl mit ihren Baadern aneinandergesehweisst werden, vorauf bei einer Temperatur von 900 bis 95O°G ein Zusammenwalzen des so hergestellten geschichteten Rohlings vorgenommen wird, so dass eine Verankerung &er folien und Bleche mit ihren miteinander in Berührung stehenden Seiten während des Zusammemralzens in warmem Zustand erzielt wird, wobei das Dickenverhältnis der beiden Schiehttypen konstant bleibt, worauf das so erhaltene zusammengesetzte Blech einer Behandlung zur Härtung der Martensitschichten z.B. durch Erwärmung während drei Stunden auf 480° C unterworfen wird.
Gemäss einer Ausführungsabwandlung kann
ein erfindungsgemässes zusammengesetztes Blech unter Ausgang von einem einfachen Stapel aus Blechen aus Maraglrig-Stahl hergestellt^ werden, welche vorher auf ihren beiden Seiten vernickelt wurden.
Die Aussenseiten des Blechs werden jedenfalls vorzugsweise durch Austenitschichten gebildet, d.h. durch die der Korrosion am besten widerstehenden Schichten.
Pig. 2 zeigt einen Barren oder Stab aus
abwechselnden gleichachsigen Martensitschiehten M und Austenitschichten A, wobei der Martensit hinsichtlich der Masse vorherrschend ist und die Dicken E bzw· £ der Schichten M bzw. A . zweckmässig den oben ganz allgemein fur diese Dicken angegeb©«- nen Bemessungskriterien genügen.
"~~~ Ein derartiger Stab kann für die Bewehrung
von Beton benutzt werden, wobei es unabhängig von seiner Verwendung zweckmässig ist» dass seine Aussenschicht eine Austenitsehicht Al ist, .us ihn am besten gegen die Korrosion dureh 1Uw-
- \ - 3685-70
gebungseinflusse zu schützen.
Pig. 3 zeigt ein Rohr aus gleichachsigen
abwechselnden Efertensitschichten M und Austenitsehichten A, wobei die Dicken E bzw. e_. dieser Schichten wieder um den Bemessungskriterien genügen.
Ein derartiges Rohr ist zur Leitung von
agressiyen Gasen oder Flüssigkeiten unter Druck geeignet, wobei es dann zweckmässig eine Innenwand Ao mit Austenitstruktur aufweist, wobei seine Aussenwand A1 ebenfalls austenitisch sein kann, insbesondere wenn die Gefahr eines äusseren Angriffs besteht.
Ganz allgemein haben die erfindungsgemäs- r sen zusammengesetzten Gebilde zahlreiche Anwendungsgebiete, insbesondere auf- dem Gebiet der Raumschiffahrt sowie der Chemie und der Kerntechnik.
■ . BAD OfWGiNAL-109836/0862

Claims (1)

  1. - 7 - 3685-70
    Patentansprüche
    1«) Metallisches massives Eisenmateri&l
    auf „der Basis von Martensitstahl, dadurch gekennzeichnet, dass ss durch einen gleichmassigen. Wechsel von verhältnismässig dicken Schichten (M) mit Martensitstruktur und von dünneren Schichten (A) mit Au3tenitstruktur gebildet wird.
    2.) Metallisches Material nach Anspruch
    1, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke einer beliebigen .Martensitschicht vorzugsweise das Fünffache (und zwar vorzugsweise etwa das Zehnfache) der mittleren Dicke der beiderseits der betreffenden Martensitschicht liegenden Austenitschichten beträgt ·
    3») Metallisches Material nach Anspruch
    1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Martensitschichten alle ein und dieselbe Dicke und die Austenitschichten ebenfalls ein und dieselbe Dicke (welche kleiner als die erstere ist) aufweisen.
    4.) Metallisches Material nach Anspruch
    1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schichten ein und desselben Typs (Martensit oder Austenit) verschiedene Dicken besitzen, wobei die Masse der Martensitschichten vorherrschend bleibt.
    '5·) Metallisches Material nach einem der
    Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass es ein Blech mit parallelen. Schichten ist.
    6·) Metallisches Material nach einem der
    Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass es ein Stab mit gleichachsigen Schichten ist.
    7») Metallisches Material nach einem der
    Ansprüche 1 bis. 4, dadurch gekennzeichnet, dass es ein Rohr mit gleichachsigen Schichten ist.
    8.) Metallisches Material nach einem der
    Ansprüche 1 bis 7ι dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke (E) d-sr Martensitschichten (M) zwischen 1000 und 50 Mikron und die Dicke(ejä«r lustenitschichten (A) zwischen 100 und 10 Mikron liegt.
    109836/0862
    -.«■-" 3685-70
    9·) Verfahren zur Herstellung eines
    metallischen Materials nach einem der Ansprüche 1 Ms 8, dadurch gekennzeichnet, dass zunächst in einem ersten, bei einer zwischen 850 und 1000 C liegenden und vorzugsweise grossenordnungsmässig 900 bis 950° C betragenden Temperatur vorgenommenen Arbeitsgang ein Material mit abwechselnden Schichten mit Austenitstruktur und ungehärteter Martensitstruktur hergestellt wird, wobei diese letzteren Schichten hinsichtlich der Masse vorherrschend sindf worauf das von diesem letzten Arbeitsgang herrührende Material einer ¥armebehandlung zur Härtung der Martensitschichten ausgesetzt wird, welche vorzugsweise ein übliches Verfahren zur Härtung von Haraging-Stählen ist. .
    BAD 109836/0862
DE19702062552 1969-12-19 1970-12-18 Stahlteil aus Schichten mit Martensit und Austenitstruktur und Verfahren zu seiner Herstellung Expired DE2062552C (de)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
FR6944094 1969-12-19
FR6944094A FR2069985B1 (de) 1969-12-19 1969-12-19

Publications (3)

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DE2062552A1 true DE2062552A1 (de) 1971-09-02
DE2062552B2 DE2062552B2 (de) 1972-11-09
DE2062552C DE2062552C (de) 1973-06-07

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DE2062552B2 (de) 1972-11-09
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SE364523B (de) 1974-02-25
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