DE212012000088U1

DE212012000088U1 - Metallurgisch verbundener rostfreier Stahl

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Publication number: DE212012000088U1
Application number: DE212012000088U
Authority: DE
Original assignee: ARCANUM ALLOY DESIGN Inc
Current assignee: Severstal PAO
Priority date: 2011-12-29
Filing date: 2012-12-19
Publication date: 2013-11-26
Anticipated expiration: 2022-12-20
Also published as: US8790790B2; GB2503860A; DE112012001858T5; US8795447B2; GB2503860B; WO2013101574A1; US20140037852A1; US20140079958A1; GB201319567D0

Abstract

Ein Stahlblech umfassend: eine erste rostfreie Stahlregion mit einer Dicke von etwa 5 μm bis etwa 250 μm; eine erste Verbindungsregion, die zwischen der ersten rostfreien Stahlregion und einer Kernregion angeordnet ist, wobei die erste Verbindungsregion eine Dicke hat, die größer als 1 μm und geringer als die Dicke der ersten rostfreien Stahlregion ist; die Kernregion mit einer Dicke von etwa 100 μm bis etwa 4 mm, wobei die Kernregion eine Kernzusammensetzung hat, die mindestens 85 Gew.-% Eisen umfasst; eine zweite eine zweite Verbindungsregion, die zwischen der Kernregion und einer zweiten rostfreien Stahlregion angeordnet ist; die zweite rostfreie Stahlregion mit einer Dicke von etwa 5 μm bis etwa 250 μm; wobei die zweite Verbindungsregion eine Dicke hat, die größer als 1 μm und geringer als die Dicke der zweiten rostfreien Stahlregion ist; wobei die erste und zweite rostfreie Stahlregion Zusammensetzungen rostfreien Stahls haben, die individuell eine Vermengung von Eisen und Chrom und eine Chromkonzentration von etwa 10 Gew.-% bis etwa 30 Gew.-%, die um weniger als 5 Gew.-% variiert, umfassen; und wobei die erste und zweite Verbindungsregion Verbindungszusammensetzungen haben, wobei die Verbindungszusammensetzung individuell eine Vermengung von Eisen und Chrom umfasst mit einer Chromkonzentration proximal zu der betreffenden rostfreien Stahlregion, die der Chromkonzentration der rostfreien Stahlregion ungefähr gleich ist, und mit einer Chromkonzentration proximal zur Kernregion, die weniger als etwa 2 Gew.-% Chrom hat.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Diese Offenbarung richtet sich auf ein Produkt aus nicht-rostfreiem Stahl, das eine äußere Schicht aus rostfreiem Stahl trägt und mit dieser metallurgisch verbunden ist.
HINTERGRUND
Stahl ist eines der am häufigsten vorkommenden Strukturmaterialien auf der Welt. Leider neigt Stahl zur Oxidation und dadurch zu strukturellen und dekorativen Defekten. Viele Techniken sind entwickelt worden, um zu versuchen, eine schützende Beschichtung für Stahl bereitzustellen; diese umfassen Verzinken, Verzinken und Wärmebehandeln, Verchromen, Verkleiden, Bemalen und dergleichen.
Ein gutes Verfahren zum Schützen von Stahl ist das Bereitstellen einer Zusammensetzung rostfreien Stahls an der Außenseite des Stahlprodukts. Verchromen ist ein übliches Verfahren zur Herstellung von Chrom-Eisen-Legierungen, dadurch von rostfreien Stählen, auf der Oberfläche von Stählen. Verchromen von Stahl geht mit thermischen Ablagerungs-Diffusions-Prozessen einher, wobei Chrom in den Stahl diffundiert wird und eine variierende Konzentration von Chrom im Stahlsubstrat bewirkt. Typischerweise hat die Oberfläche des Substrats die höchste Chromkonzentration und mit zunehmender Entfernung ins Substrat hinein fällt die Chromkonzentration ab. Oft folgt die Chromkonzentration einer typischen Diffusionsfunktion, das heißt die Chromkonzentration nimmt exponentiell als eine Funktion der Entfernung vom Substrat ab. Andere Verchromungsprodukte, wie etwa das in U.S. Patent 3,312,546 beschriebene, umfassen Diffusionsbeschichtungen mit Chromkonzentrationen über 20%, die linear als eine Funktion der Entfernung ins Substrat hinein abfallen (siehe 1). Diese Beschichtungen mit hohem Chromgehalt scheinen eine Folie oder Schicht von chromhaltigem Material zu umfassen, das vom Hauptsubstrat getragen wird.
Die abnehmende Konzentration von Chrom als eine Funktion der Tiefe ins Substrat hinein kann die Korrosionsresistenz des Materials beeinflussen. Das heißt, dass Abrieb der Oberfläche fortwährend neue Schichten mit niedrigeren Chromkonzentrationen ergibt, von denen allgemein bekannt ist, dass sie weniger korrosionsresistent sind als die ursprüngliche Oberfläche. Dieser unerwünschte Effekt, bedingt durch die variable Konzentration von Chrom in den verchromten Oberflächen, ist durch die Einführung des Explosionsplattierens überwunden worden.
Explosionsschweißen oder -plattieren von rostfreiem Stahl auf einen Kohlenstoffstahl ergibt eine rostfreie Stahlschicht mit einer einheitlichen Zusammensetzung, die metallurgisch mit einem Kohlenstoffstahl-Substrat verbunden ist. Diese Technik überwindet die variablen Konzentrationen, die mit Verchromen verbunden sind, ist aber stark eingeschränkt durch die Dicken der fliegenden Schicht, der Verwendung von Hochexplosivstoffen und die metallurgische Verbindung, die gebildet wird. Zwei Typen von metallurgischen Verbindungen sind in explosionsschweißenden Metallen beobachtet worden: unter hoher Explosivladung, dass der Querschnitt aus einer wellenartigen Durchmischung der Basis- und der fliegenden Schichten zusammengesetzt ist, und unter geringen Explosivladungen umfasst der Querschnitt eine Einpflanzung von Körnern der fliegenden Schicht in die Basisschicht. Siehe z. B.: Explosive welding of stainless steel–carbon steel coaxial pipes, J. Mat. Sci., 2012, 47–2, 685–695; und Microstructure of Austenitic stainless Steel Explosively Bonded to low Carbon-Steel, J. Electron Microsc. (Tokyo), 1973, 22–1, 13–18.
Der Stand der Technik lehrt kein Material, das eine mit einem Kohlenstoffstahl diffusionsverbundene rostfreie Stahlschicht mit einer einheitlichen Zusammensetzung umfasst. Idealerweise würde so ein Material die mit dem explosionsgeschweißten rostfreien Stahl verbundene Korrosionsresistenz und die typisch für Verchromungsanwendungen beobachtete tiefe Diffusionsverbindung vereinen.
ZUSAMMENFASSUNG
Eine erste Ausführungsform ist ein metallurgisch verbundener rostfreier Stahl auf einer Stahlform, die eine Kernregion umfasst, die mindestens 55 Gew.-% Eisen umfasst und eine rostfreie Stahlbeschichtung trägt. Die rostfreie Stahlbeschichtung besteht aus einer rostfreien Stahlregion und einer Verbindungsregion. Die rostfreie Stahlregion mit einer Dicke von etwa 1 μm bis etwa 250 μm und mit einer Zusammensetzung rostfreien Stahls, die über die Dicke der rostfreien Stahlregion ungefähr einheitlich ist. Die Zusammensetzung rostfreien Stahls umfasst eine Vermengung von Eisen und Chrom und umfasst eine Chromkonzentration von etwa 10 Gew.-% bis etwa 30 Gew.-%. Die Verbindungsregion ist zwischen der rostfreien Stahlregion und der Kernregion angeordnet, hat eine Dicke, die größer als 1 μm und geringer als die Dicke der rostfreien Stahlregion ist, und hat eine Verbindungszusammensetzung. Die Verbindungszusammensetzung umfasst eine Vermengung von Eisen und Chrom, und die Verbindungszusammensetzung hat proximal zur rostfreien Stahlregion eine Chromkonzentration, die der Chromkonzentration der rostfreien Stahlregion ungefähr gleich ist, und hat proximal zur Kernregion eine Chromkonzentration, die weniger als etwa 5 Gew.-% Chrom hat.
Eine zweite Ausführungsform ist ein Stahlblech, das eine erste rostfreie Stahlregion mit einer Dicke von etwa 1 μm bis etwa 250 μm; eine erste Verbindungsregion, die zwischen der ersten rostfreien Stahlregion und einer Kernregion angeordnet ist, wobei die erste Verbindungsregion eine Dicke hat, die größer als 1 μm und geringer als die Dicke der ersten rostfreien Stahlregion ist; die Kernregion mit einer Dicke von etwa 100 μm bis etwa 4 mm, wobei die Kernregion eine Kernzusammensetzung hat, die mindestens 85 Gew.-% Eisen umfasst; eine zweite Verbindungsregion, die zwischen der Kernregion und einer zweiten rostfreien Stahlregion angeordnet ist; und die zweite rostfreie Stahlregion mit einer Dicke von etwa 1 μm bis etwa 250 μm umfasst. Die zweite Verbindungsregion hat eine Dicke, die größer als 1 μm und geringer als die Dicke der zweiten rostfreien Stahlregion ist. Die erste und zweite rostfreie Stahlregion haben rostfreie Stahlzusammensetzungen, die über die Dicke der jeweiligen rostfreien Stahlregionen ungefähr einheitlich sind. Individuell umfassen die Zusammensetzungen rostfreien Stahls eine Vermengung von Eisen und Chrom und eine Chromkonzentration von etwa 10 Gew.-% bis etwa 30 Gew.-%. Die erste und zweite Verbindungsregion haben Verbindungszusammensetzungen, die individuell eine Vermengung von Eisen und Chrom umfassen und proximal zur rostfreien Stahlregion eine Chromkonzentration haben, die der Chromkonzentration der rostfreien Stahlregion ungefähr gleich ist, und proximal zur Kernregion eine Chromkonzentration haben, die weniger als etwa 5 Gew.-% Chrom hat.
KURZE BESCHREIBUNG DER FIGUREN
Für ein vollständigeres Verständnis der Offenbarung sollte auf die nachfolgende ausführliche Beschreibung und die begleitenden Zeichnungsfiguren Bezug genommen werden, wobei:
1 ein Diagramm der Chromkonzentration als Funktion der Tiefe für verchromten Stahl ist (Stand der Technik);
2 ein Diagramm der Chrom- und Eisenkonzentrationen als Funktion der Tiefe für einen Vorläufer eines Produkts der Serie 300 ist;
3 ein Querschnitts-REM-Bild des Vorläufers des Produkts der Serie 300 ist;
4 ein Diagramm von Chromkonzentrationen als Funktion der Tiefe für ein Produkt der Serie 300 ist, (durchgezogene Linie) die Daten der energiedispersiven Röntgenspektroskopie (EDRS) wie gemessen, (gestrichelte Linie) die EDRS-Daten normalisiert auf die Konzentration von Chrom im Kern;
5 ein Querschnitts-REM-Bild des Produkts der Serie 300 ist;
6 ein Diagramm der Chrom-, Nickel- und Eisenkonzentrationen als Funktion der Tiefe für einen Vorläufer eines Produkts der Serie 400 ist;
7 ein Querschnitts-REM-Bild des Vorläufers des Produkts der Serie 400 ist;
8 ein Diagramm der Chrom- und Nickelkonzentrationen als Funktion der Tiefe für ein Produkt der Serie 400 ist;
9 ein Querschnitts-REM-Bild des Produkts der Serie 400 ist; und
10 ein Schema einer hier beschriebenen Ausführungsform ist.
Während in den Figuren spezifische Ausführungsformen veranschaulicht werden, unter der Voraussetzung, dass die Offenbarung veranschaulichend zu sein gedacht ist, ist es nicht beabsichtigt, dass diese Ausführungsformen die hierin beschriebene und veranschaulichte Erfindung beschränken.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Der Ausdruck „Vermengung”, in Bezug auf eine Mehrzahl von Metallen, vorzugsweise Übergangsmetallen, bedeutet, dass die Metalle in einer gegebenen Region vermischt sind. Eine Vermengung kann weiter beschrieben werden als eine feste Lösung, eine Legierung, eine homogene Vermengung, eine heterogene Vermengung, eine metallische Phase oder eines der vorhergehenden weiter umfassend eine intermetallische oder unlösliche Struktur, einen Kristall oder einen Kristalliten. Es ist wesentlich, dass der Ausdruck „Vermengung” wie hierin verwendet vermischte Körner oder Kristalle oder ineinander lösliche Materialien explizit ausschließt. Das heißt, dass die hierin beschriebenen Vermengungen keine unterscheidbaren Körner von Zusammensetzungen enthalten, die eine feste Lösung, eine einzelne metallische Phase oder dergleichen bilden können, zum Beispiel durch Erhitzen der Vermengung auf eine Temperatur, bei der die Körner der Zusammensetzung ineinander diffundieren könnten. Es wird betont, dass eine Vermengung intermetallische Spezies enthalten kann, da diese intermetallischen Spezies im „Solut” oder der Hauptmetallphase nicht löslich sind. Des Weiteren beschränkt dieser Ausschluss von vermischten/ineinander löslichen Materialien nicht die Homogenität der Probe; eine heterogene Vermengung kann einen Konzentrationsgradienten mindestens eines der Metalle in der Vermengung enthalten, enthält aber keine unterscheidbaren Körner oder Kristalle einer Phase oder Zusammensetzung vermischt mit Körnern, mit Kristallen oder in einem Solut mit einer zweiten Zusammensetzungsphase, in der die erste Zusammensetzungsphase löslich ist.
Das Nomen „Legierung”, in Bezug auf eine Vermengung von Metallen, bedeutet eine spezifische Zusammensetzung von Metallen, vorzugsweise Übergangsmetallen, mit einer engen Variation in der Konzentration der Metalle über die Vermengung hinweg. Ein Beispiel für eine Legierung ist rostfreier Stahl 304, der eine Eisenzusammensetzung hat, die etwa 18–20 Gew.-% Cr, etwa 8–10,5 Gew.-% Ni und etwa 2 Gew.-% Mn enthält. Wie hierin verwendet enthält eine Legierung, die ein spezifisches Volumen belegt, keinen Konzentrationsgradienten. Solch ein spezifisches Volumen, das einen Konzentrationsgradienten enthält, enthielte, als eine Vermengung, eine Mehrzahl oder eine Spanne von Legierungen.
Hierin bezieht sich der Ausdruck „Konzentrationsgradient” auf das regelmäßige Steigen oder Sinken in der Konzentration mindestens eines Elements in einer Vermengung. Typischerweise wird ein Konzentrationsgradient in einer Vermengung beobachtet, wo mindestens ein Element in der Vermengung von einem gegebenen Wert auf einen höheren/niedrigeren gegebenen Wert ansteigt oder absinkt. Das Steigen oder Sinken kann linear, parabolisch, Gaussisch oder Mischungen davon sein. Typischerweise ist ein Konzentrationsgradient keine Stufenfunktion. Eine Stufenfunktionsvariation wird besser als eine Mehrzahl von aneinandergrenzenden Vermengungen beschrieben.
Schichten und/oder Regionen der hier beschriebenen Materialien werden als „metallurgisch verbunden” bezeichnet. Das heißt, dass Metalle, Legierungen oder Vermengungen, die die Zusammensetzung der Schichten und/oder Regionen ergeben, durch eine Anpassung von Gitterstrukturen zusammengefügt sind. Keine Zwischenschichten wie etwa Haftmittel oder Lote sind beteiligt. Verbindungsregionen sind die Gebiete, in denen die metallurgischen Verbindungen zwischen zwei oder mehr Metallen, Legierungen oder Vermengungen eine Anpassung von Gitterstrukturen aufweisen. Die Anpassung von Gitterstrukturen ist die graduelle Änderung vom Gitter des einen Metalls, Legierung oder Vermengung zum Gitter des metallurgisch verbundenen Metalls, Legierung oder Vermengung.
Während die hierin verwendeten Ausdrücke typisch für die Stahlindustrie sind, können die hier offenbarten Zusammensetzungen oder Regionen aus einem oder mehr Elementen bestehen oder im Wesentlichen bestehen. Insbesondere wird angenommen, dass Stahl Kohlenstoffstahl ist, das heißt eine Vermengung von zumindest Eisen und Kohlenstoff und im Allgemeinen bis zu 2% legierende Elemente insgesamt enthält; einschließlich Kohlenstoff, Chrom, Kobalt, Niob, Molybdän, Nickel, Titan, Wolfram, Vanadium, Zirkonium oder andere Metalle. Dabei besteht Stahl oder Kohlenstoffstahl nicht, oder besteht im Wesentlichen nicht, aus einem oder mehr Elementen, sondern kann zufällige Zusammensetzung einer Vielfalt in Eisen getragener Elemente sein. Wenn Zusammensetzungen oder Regionen beschrieben werden als bestehend aus, oder im Wesentlichen bestehend aus, einem oder mehr Elementen, sind die Konzentration nicht-offenbarter Elemente in der Zusammensetzung oder Region durch energiedispersive Röntgenspektroskopie (EDRS) nicht nachweisbar (z. B. hat EDRS eine typische Empfindlichkeit hinab bis auf Niveaus von etwa 0,5 bis 1 Atomprozent). Wenn die Zusammensetzung oder Region beschrieben wird als bestehend aus einem oder mehr Elementen, ist die Konzentration nicht-offenbarter Elemente in der Zusammensetzung oder Region nicht nachweisbar durch oder innerhalb des messbaren Fehlers von direkter Elementanalyse, z. B. mittels ICP.
Die hierin beschriebenen Materialien umfassen eine Vielfalt von metallurgisch verbundenen Metallen, Legierungen oder Vermengungen. Die Zusammensetzung oder Konzentration von Übergangsmetallen in den Metallen, Legierungen oder Vermengungen ist ein wichtiges Merkmal der hierin beschriebenen Materialien. Gleichermaßen wichtig ist die Variation der Zusammensetzungen oder Konzentrationen als Funktion der Tiefe oder Entfernung durch das Material. Dementsprechend wird hierin die Zusammensetzung oder Konzentrationen der Metallkomponenten in den beschriebenen Metallen, Legierungen oder Vermengungen durch EDRS bestimmt. Des Weiteren bedeutet, wenn eine Zusammensetzung hierin als „ungefähr einheitlich” über eine Entfernung, in einer Schicht oder in einer Region bezeichnet wird, der Ausdruck, dass der relative Prozentsatz von Metallen in jener Entfernung, Schicht oder Region mit dem Standardmessfehler mittels EDRS konsistent ist. Vorzugsweise hat der gleitende Durchschnitt über die „ungefähr einheitliche” Entfernung, Schicht oder Region eine Steigung von etwa Null, wenn er als eine Funktion von Konzentration (y-Achse) zu Entfernung (x-Achse) aufgetragen wird. Bevorzugter variiert die Konzentration (oder der relative Prozentsatz) der einzelnen Elemente in der Zusammensetzung um weniger als etwa 5 Gew.-%, 4 Gew.-%, 3 Gew.-%, 2 Gew.-% oder 1 Gew.-% über die Entfernung.
Eine erste Ausführungsform ist eine Stahlform mit einem Äußeren aus rostfreiem Stahl. Die Stahlform umfasst eine Kernregion, die eine rostfreie Stahlbeschichtung trägt; das heißt, die Stahlform umfasst die Kernregion, eine Verbindungsregion und eine rostfreie Stahlregion, wobei die Verbindungsregion die Kernregion metallurgisch mit der rostfreien Stahlregion verbindet. Hierbei ist die Stahlform definiert durch Schichten oder Regionen, die mindestens 55 Gew.-% Eisen enthalten, insbesondere kann die Stahlform beispielsweise mit organischen oder anorganischen Beschichtungen beschichtet sein, aber diese Beschichtungen sind hierin nicht Teil der Stahlform. Die Kernregion der Stahlform enthält Eisen, und enthält vorzugsweise mindestens 55 Gew.-% Eisen. Bevorzugter ist die Eisenkonzentration in der Kernregion höher als 98 Gew.-%, 99 Gew.-% oder 99,5 Gew.-%. Noch bevorzugter ist die Kernregion ein Kohlenstoffstahl mit einer Kohlenstoffkonzentration von weniger als etwa 0,5 Gew.-%. Noch bevorzugter ist die Kernregion ein Kohlenstoffstahl mit einer Kohlenstoffkonzentration von weniger als etwa 0,25 Gew.-%. Noch bevorzugter ist die Kernregion im Wesentlichen frei von Chrom und/oder im Wesentlichen frei von Nickel.
Die von der Kernregion getragene rostfreie Stahlbeschichtung besteht aus einer rostfreien Stahlregion und einer Verbindungsregion; die Verbindungsregion proximal zur Kernregion und die rostfreie Stahlregion umfassend das Äußere aus rostfreiem Stahl. Vorzugsweise hat die rostfreie Stahlregion eine Dicke von etwa 1 μm bis etwa 250 μm, etwa 5 μm bis etwa 250 μm, etwa 10 μm bis etwa 250 μm, etwa 25 μm bis etwa 250 μm, etwa 50 μm bis etwa 250 μm, etwa 10 μm bis etwa 200 μm oder etwa 10 μm bis etwa 100 μm.
Die rostfreie Stahlregion hat eine Zusammensetzung rostfreien Stahls. Hierin bedeutet eine Zusammensetzung rostfreien Stahls, dass die rostfreie Stahlregion eine Vermengung von Eisen und Chrom umfasst, insbesondere die Zusammensetzung rostfreien Stahls eine Chromkonzentration von etwa 10 Gew.-% bis etwa 30 Gew.-% umfasst, zum Beispiel die Chromkonzentration etwa 10 Gew.-%, etwa 12 Gew.-%, etwa 14 Gew.-%, etwa 16 Gew.-%, etwa 18 Gew.-%, etwa 20 Gew.-%, etwa 22 Gew.-%, etwa 24 Gew.-%, etwa 26 Gew.-%, etwa 28 Gew.-% oder etwa 30 Gew.-% sein kann. Vorzugsweise ist die Zusammensetzung rostfreien Stahls über die Dicke der rostfreien Stahlregion hinweg ungefähr einheitlich.
Die Zusammensetzung rostfreien Stahls umfasst eine Vermengung von Eisen und Chrom und kann weiter ein Übergangsmetall ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Nickel, Molybdän, Titan, Niob, Tantal, Vanadium, Wolfram, Kupfer und einer Mischung davon umfassen. In einem Beispiel umfasst die Zusammensetzung rostfreien Stahls eine Vermengung von Eisen, Chrom und Nickel und enthält eine Nickelkonzentration von etwa 5 Gew.-% bis etwa 20 Gew.-%. In diesem Beispiel besteht die Verbindungszusammensetzung (wie nachfolgend beschrieben) im Wesentlichen aus Eisen, Chrom und Nickel.
In einem bevorzugten Beispiel hat die Zusammensetzung rostfreien Stahls eine Chromkonzentration von etwa 16 Gew.-% bis etwa 25 Gew.-% und eine Nickelkonzentration von etwa 6 Gew.-% bis etwa 14 Gew.-%. In einem anderen bevorzugten Beispiel besteht die Zusammensetzung rostfreien Stahls im Wesentlichen aus Eisen, Chrom und Nickel.
In einem anderen Beispiel kann die Zusammensetzung rostfreien Stahls eine Chromkonzentration von etwa 10,5 Gew.-% bis etwa 18 Gew.-% haben. In noch einem weiteren bevorzugten Beispiel besteht die Zusammensetzung rostfreien Stahls im Wesentlichen aus Eisen und Chrom; und die Verbindungszusammensetzung besteht im Wesentlichen aus Eisen und Chrom.
Wie vorstehend erwähnt umfasst die rostfreie Stahlbeschichtung die rostfreie Stahlregion und die Verbindungsregion, die zwischen der rostfreien Stahlregion und der Kernregion angeordnet ist. Die Verbindungsregion hat vorzugsweise eine Dicke, die höher als 1 μm und geringer als die Dicke der rostfreien Stahlregion ist. Bevorzugter hat die Verbindungsregion eine Dicke von etwa 5 μm bis etwa 200 μm, etwa 5 μm bis etwa 100 μm oder etwa 10 μm bis etwa 50 μm.
Die Verbindungsregion hat eine Verbindungszusammensetzung, die eine Vermengung von Eisen und Chrom umfasst. Die Verbindungszusammensetzung umfasst weiter eine Chromkonzentration proximal zur rostfreien Stahlregion, die der Chromkonzentration der rostfreien Stahlregion ungefähr gleich ist und hat eine Chromkonzentration proximal zur Kernregion, die weniger als etwa 5 Gew.-%, etwa 4 Gew.-%, etwa 3 Gew.-%, etwa 2 Gew.-%, etwa 1 Gew.-% oder etwa 0,5 Gew.-% Chrom hat. Das heißt, die Chromkonzentration fällt über die Verbindungsregion auf eine Konzentration ab, die weniger als die Hälfte der Konzentration in der rostfreien Stahlregion ist, und fällt vorzugsweise auf eine Konzentration ab, die der Chromkonzentration in der Kernregion ungefähr gleich ist. Der Chromkonzentrationsgradient in der Verbindungsregion kann ein lineares Absinken der Chromkonzentration oder ein sigmoidales Absinken der Chromkonzentration umfassen, vorzugsweise das sigmoidale Absinken.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel ist ein Stahlblech, das eine Mehrzahl von Regionen umfasst, einschließlich einer ersten rostfreien Stahlregion, einer ersten Verbindungsregion, die zwischen der ersten rostfreien Stahlregion und einer Kernregion angeordnet ist, der Kernregion, einer zweiten Verbindungsregion, die zwischen der Kernregion und einer zweiten rostfreien Stahlregion angeordnet ist, und der zweiten rostfreien Stahlregion (siehe z. B. 10). In dieser Ausführungsform hat die erste rostfreie Stahlregion eine Dicke von etwa 1 μm bis etwa 250 μm; die erste Verbindungsregion hat eine Dicke, die größer als 1 μm und geringer als die Dicke der ersten rostfreien Stahlregion ist; wobei die Kernregion eine Dicke von etwa 100 μm bis etwa 4 mm hat; wobei die zweite rostfreie Stahlregion eine Dicke von etwa 1 μm bis etwa 250 μm hat; und wobei die zweite Verbindungsregion eine Dicke hat, die größer als 1 μm und geringer als die Dicke der zweiten rostfreien Stahlregion ist.
Vorzugsweise hat die Kernregion eine Kernzusammensetzung, die mindestens 85 Gew.-% Eisen umfasst. Bevorzugter ist die Eisenkonzentration in der Kernregion höher als 98 Gew.-%, 99 Gew.-% oder 99,5 Gew.-%. Noch bevorzugter ist die Kernregion ein Kohlenstoffstahl mit einer Kohlenstoffkonzentration von weniger als etwa 0,5 Gew.-%. Noch bevorzugter ist die Kernregion ein Kohlenstoffstahl mit einer Kohlenstoffkonzentration von weniger als etwa 0,25 Gew.-%. Noch bevorzugter ist die Kernregion im Wesentlichen frei von Chrom.
Die erste und zweite rostfreie Stahlregion haben Zusammensetzungen rostfreien Stahls, die über die Dicke der betreffenden rostfreien Stahlregion hinweg ungefähr einheitlich sind. Diese Zusammensetzungen rostfreien Stahls umfassen individuell eine Vermengung von Eisen und Chrom mit einer Chromkonzentration von etwa 10 Gew.-% bis etwa 30 Gew.-%, zum Beispiel kann die Chromkonzentration etwa 10 Gew.-%, etwa 12 Gew.-%, etwa 14 Gew.-%, etwa 16 Gew.-%, etwa 18 Gew.-%, etwa 20 Gew.-%, etwa 22 Gew.-%, etwa 24 Gew.-%, etwa 26 Gew.-%, etwa 28 Gew.-% oder etwa 30 Gew.-% sein.
Die erste und zweite Verbindungsregion haben Verbindungszusammensetzungen, die eine Vermengung von Eisen und Chrom umfassen. Individuell haben die Verbindungsregionen proximal zu den betreffenden rostfreien Stahlregionen Chromkonzentrationen, die der Chromkonzentration der rostfreien Stahlregion ungefähr gleich sind und haben proximal zur Kernregion Chromkonzentrationen, die weniger als etwa 5 Gew.-%, etwa 4 Gew.-%, etwa 3 Gew.-%, etwa 2 Gew.-%, etwa 1 Gew.-% oder etwa 0,5 Gew.-% Chrom hat, vorzugsweise sind die Chromkonzentrationen proximal zur Kernregion der Chromkonzentration in der Kernregion ungefähr gleich. Das heißt, die einzelnen Verbindungsregionen haben jede einen Chromkonzentrationsgradienten. Der Chromkonzentrationsgradient in der Verbindungsregion kann ein lineares Absinken der Chromkonzentration oder ein sigmoidales Absinken der Chromkonzentration umfassen, vorzugsweise ein sigmoidales Absinken.
In einem Beispiel umfasst die erste und zweite Zusammensetzung rostfreien Stahls individuell eine Vermengung von Eisen, Chrom und Nickel mit einer Nickelkonzentration von etwa 5 Gew.-% bis etwa 20 Gew.-%. In diesem Beispiel enthalten die entsprechende erste und zweite Verbindungszusammensetzung auch Nickel.
In einem anderen Beispiel umfasst die erste und zweite Zusammensetzung rostfreien Stahls individuell eine Vermengung von Eisen, Chrom und einem Übergangsmetall ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Nickel, Molybdän, Titan, Niob, Tantal, Vanadium, Wolfram, Kupfer und einer Mischung davon. In diesem Beispiel würden die entsprechenden Verbindungszusammensetzungen auch das/die ausgewählte(n) Übergangsmetall(e) enthalten.
Vorzugsweise hat das Stahlblech, das die oben beschriebenen Regionen umfasst, eine Dicke von etwa 0,1 mm bis etwa 4 mm. Die Dicke ist das Geringste aus der Höhe, Länge und Breite des Materials. Für ein typisches Blech sind die Länge und Breite mehrere Größenordnungen größer als die Höhe (oder Dicke). Zum Beispiel kann das Stahlblech ein Stahlband mit einer Breite von etwa 1 Meter bis etwa 4 Meter und einer Länge von über 50 Meter sein.
Die einzelnen rostfreien Stahlregionen können dieselbe oder unterschiedliche Dicken haben; vorzugsweise haben die erste und zweite rostfreie Stahlregion ungefähr dieselbe Dicke (z. B. ±5%). In einem Beispiel hat die erste rostfreie Stahlregion eine Dicke von etwa 10 μm bis etwa 100 μm. In einem anderen Beispiel hat die zweite rostfreie Stahlregion eine Dicke von etwa 10 μm bis etwa 100 μm. Die einzelnen Verbindungsregionen können dieselbe oder unterschiedliche Dicken haben; vorzugsweise haben die erste und zweite Verbindungsregion ungefähr dieselbe Dicke (z. B. ±5%). In einem anderen Beispiel hat die erste Verbindungsregion eine Dicke von etwa 5 μm bis etwa 100 μm. In einem noch weiteren Beispiel hat die zweite Verbindungsregion eine Dicke von etwa 5 μm bis etwa 100 μm.
Noch eine andere Ausführungsform ist eine Stahlform, die eine gebürstete rostfreie Stahloberfläche, getragen von einer rostfreien Stahlregion, umfasst. In dieser Ausführungsform kann die rostfreie Stahlregion eine Dicke von etwa 5 μm bis etwa 200 μm haben, hat eine ungefähr einheitliche Zusammensetzung rostfreien Stahls, die eine Vermengung von Eisen und Chrom umfasst, und kann eine Chromkonzentration von etwa 10 Gew.-% bis etwa 30 Gew.-% haben. Die rostfreie Stahlregion wird von einer Verbindungsregion getragen. Vorzugsweise hat die Verbindungsregion eine Dicke von etwa 5 μm bis etwa 200 μm, aber weniger als die Dicke der rostfreien Stahlregion. Die Verbindungsregion verbindet die rostfreie Stahlregion metallurgisch mit einer Kernregion. Die Kernregion hat eine Kernzusammensetzung, die mindestens 85 Gew.-% Eisen umfasst. Die Verbindungsregion umfasst weiter eine Verbindungszusammensetzung, die eine Vermengung von Eisen und Chrom umfasst, und einen Verbindungsregion-Konzentrationsgradienten, der von einer Chromkonzentration proximal zur rostfreien Stahlregion, die der Chromkonzentration der rostfreien Stahlregion ungefähr gleich ist, auf eine Chromkonzentration proximal zur Kernregion, die weniger als etwa 1 Gew.-% ist, abfällt.
Zusätzlich zur oben bereitgestellten Beschreibung der Ausführungsformen sind die hierin beschriebenen Produkte vorzugsweise frei von plastischer Verformung. Plastische Verformung ist die Verlängerung oder Streckung der Körner in einem Metall oder einer Vermengung, die durch die Distorsion des Metalls oder der Vermengung herbeigeführt wird. Zum Beispiel kaltgewalzter Stahl mit Aufweisen plastischer Verformung in der Richtung des Walzens. Plastische Verformung in Stahl ist durch die Untersuchung des Querschnitts des Stahls leicht beobachtbar und quantifizierbar. Hierin sind die Produkte vorzugsweise im Wesentlichen frei von plastischer Verformung; das heißt, die Produkte umfassen weniger als 15%, 10% oder 5% plastische Verformung. Bevorzugter sind die hierin beschriebenen Produkte grundlegend frei von plastischer Verformung; das heißt, die Produkte umfassen weniger als 1% plastische Verformung. Noch bevorzugter sind die hierin beschriebenen Produkte frei von plastischer Verformung; das heißt, plastische Verformung in den beschriebenen Produkten ist durch Untersuchung eines Querschnitts des Produkts nicht beobachtbar.
Die hierin beschriebenen Produkte, welche eine rostfreie Stahlschicht oder -region enthalten, die von einem Stahl- oder Kohlenstoffstahlsubstrat oder -kern getragen wird, können durch die Niedrigtemperaturablagerung von Chrom auf einem Startsubstrat, das die Kernregion wird, hergestellt werden. Verfügbare Techniken für die Ablagerung von Chrom auf einem Startsubstrat umfassen, sind aber nicht beschränkt auf, physikalische Dampfabscheidung, chemische Dampfabscheidung, metallorganische chemische Dampfabscheidung, Zerstäubung, Ionenimplantation, Galvanisierung, Stromlosmetallisierung, Packbeschichtung, den ONERA-Prozess, Salzbadprozesse, Chrom-Kryolith-Prozesse, alphatisierende Prozesse und dergleichen. In einem bevorzugten Beispiel wird das Chrom in einer nichtkompakten Schicht auf dem Startsubstrat abgelagert. In einem anderen bevorzugten Beispiel wird das Chrom als eine Schicht abgelagert, die im Wesentlichen aus Chrom besteht. 2 und 3 zeigen EDRS- und Rasterelektronenmikroskop-(REM-)Daten der Chromschicht wie abgelagert auf dem Kohlenstoffstahlsubstrat. 2 zeigt die ungefähren Gewichtsprozentsätze des Chroms wie abgelagert und Eisens in dem Kohlenstoffstahlsubstrat. 3 zeigt ein REM-Bild des Querschnitts des auf dem Kohlenstoffstahlsubstrat abgelagerten Chroms. In einem noch weiteren bevorzugten Beispiel wird das Chrom als eine Vermengung von Eisen und Chrom abgelagert. In einem noch weiteren bevorzugten Beispiel wird das Chrom abgelagert als eine Vermengung von Chrom und einem Element ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Nickel, Molybdän, Titan, Niob, Tantal, Vanadium, Wolfram, Kupfer und einer Mischung davon. In einem noch weiteren bevorzugten Beispiel werden eine Mehrzahl von Schichten von Chrom und einem Element ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Nickel, Molybdän, Titan, Niob, Tantal, Vanadium, Wolfram, Kupfer und einer Mischung davon auf dem Startsubstrat abgelagert. 6 und 7 zeigen EDRS- und REM-Daten von Nickel- und Chromschichten wie abgelagert auf dem Kohlenstoffstahlsubstrat. 6 zeigt die ungefähren Gewichtsprozentsätze des Chroms wie abgelagert, Nickels wie abgelagert und Eisens in dem Kohlenstoffstahlsubstrat. 7 zeigt ein REM-Bild eines Querschnitts des vom Kohlenstoffstahlsubstrat getragenen Chroms und Nickels.
Nach der Ablagerung des Chroms auf dem Startsubstrat werden das abgelagerte Chrom und jegliche andere abgelagerten Metalle auf eine Temperatur im Bereich von etwa 800°C bis etwa 1200°C oder etwa 1000°C erhitzt. 4 und 5 zeigen EDRS- und REM-Daten eines rostfreien Stahls der Serie 400, getragen von einem Kohlenstoffstahlkern, der durch Erhitzen des abgelagerten Chroms hergestellt wurde, z. B. wie in 2 und 3 gezeigt. 4 zeigt den ungefähren Gewichtsprozentsatz von Chrom (wie gemessen und normalisiert) als eine Funktion der Tiefe. Die rostfreie Stahlregion ist vergleichbar zu einer Zusammensetzungsbezeichnung rostfreien Stahls ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus 403 SS, 405 SS, 409 SS, 410 SS, 414 SS, 416 SS, 420 SS und 422 SS. Die Bezeichnung der Zusammensetzung der rostfreien Stahlschicht kann beeinflusst werden durch die Konzentration von Spurenelementen in dem Kohlenstoffstahlsubstrat (z. B. Nickel, Kohlenstoff, Mangan, Silizium, Phosphor, Schwefel und Stickstoff), durch die Zugabe von einem oder mehr Spurenelementen zu dem Chrom wie abgelagert oder durch die Zugabe von einem oder mehr Spurenelementen durch Nachbehandlung des Chroms wie abgelagert (z. B. durch Lösungs-, Ablagerungs- oder Ionenimplantationsverfahren). 5 zeigt einen REM-Querschnitt der rostfreien Stahlregion, Verbindungsregion und Kernregionen, wobei bezeichnenderweise jede beobachtbare Unterscheidung (z. B. Grenzschicht) zwischen den betreffenden Regionen weggelassen wird.
8 und 9 zeigen EDRS- und REM-Daten eines rostfreien Stahls der Serie 300 getragen von einem Kohlenstoffstahlkern, der durch Erhitzen des abgelagerten Chroms hergestellt wurde, z. B. wie in 6 und 7 gezeigt. 8 zeigt den ungefähren Gewichtsprozentsatz von Chrom und Nickel als eine Funktion der Tiefe. Die rostfreie Stahlregion ist vergleichbar zu einer Zusammensetzungsbezeichnung rostfreien Stahls ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus 301 SS, 302 SS, 303 SS und 304 SS. Andere Die Bezeichnung der Zusammensetzung der rostfreien Stahlschicht kann beeinflusst werden durch die Konzentration von Spurenelementen in dem Kohlenstoffstahlsubstrat (z. B. Kohlenstoff, Mangan, Silizium, Phosphor, Schwefel und Stickstoff), durch die Zugabe von einem oder mehr Spurenelementen zu dem Chrom wie abgelagert oder durch die Zugabe von einem oder mehr Spurenelementen durch Nachbehandlung des Chroms wie abgelagert (z. B. durch Lösungs-, Ablagerungs- oder Ionenimplantationsverfahren). Des Weiteren wird die Bezeichnung der Zusammensetzung des rostfreien Stahls beeinflusst durch die Konzentrationen des Chroms und Nickels in der rostfreien Stahlschicht; diese Konzentrationen können unabhängig erhöht oder verringert werden. 9 zeigt einen REM-Querschnitt der rostfreien Stahlregion, Verbindungsregion und Kernregionen, wobei bezeichnenderweise jede beobachtbare Unterscheidung (z. B. Grenzschicht) zwischen den betreffenden Regionen weggelassen wird.
Die Bestimmung der Dicke und Zusammensetzung der rostfreien Stahlregion, Verbindungsregion und optional der Kernregion wird durch Querschnittsanalyse einer Probe der hier beschriebenen Produkte bestimmt. Vorzugsweise wird die Probe durch eine Region von 1 cm mal 1 cm der Oberfläche des Produkts bestimmt. Die Probe wird dann durch die Mitte der Region von 1 cm mal 1 cm geschnitten und die durch den Schnitt freigelegte Oberfläche wird auf einer Buehler EcoMet 250 Schleif-Poliermaschine poliert. Ein fünfschrittiger Polierprozess umfasst 5 Minuten bei einer Kraft von 6 lbs mit einer Buehler 180 Grit-Scheibe, 4 Minuten bei einer Kraft von 6 lbs mit einer Hercules S-Scheibe und einer 6 μm-Poliersuspension, 3 Minuten bei einer Kraft von 6 lbs mit einer Trident 3/6 μm-Scheibe und einer 6 μm-Poliersuspension, 2 Minuten bei einer Kraft von 6 lbs mit einer Trident 3/6 μm-Scheibe und einer 3 μm-Poliersuspension und dann 1,5 Minuten bei einer Kraft von 6 lbs mit einer Mikrofasertuch-Scheibe und einer 0,05 μm-Poliersuspension. Die geschnittene und polierte Fläche ist dann in einem Instrument, das zur energiedispersiven Röntgenspektroskopie (EDRS) fähig ist. Die oben bereitgestellte Schleif-Polierprozedur kann getrennte Schichten kreuzkontaminieren, wie erwartet kann die Kontamination über die polierte Fläche einheitlich sein. Daher kann eine Basislinienmessung einer Region, die von einem ersten Element frei ist, mittels EDRS eine Konzentration des ersten Elements, die größer als die Basislinie ist, aufweisen (siehe zum Beispiel 4). Der Anstieg in der Basislinie ist abhängig von der Fläche der polierten Regionen und der Konzentration der betreffenden Elemente in den polierten Oberflächen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 3312546 [0003]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

Explosive welding of stainless steel–carbon steel coaxial pipes, J. Mat. Sci., 2012, 47–2, 685–695 [0005]
Microstructure of Austenitic stainless Steel Explosively Bonded to low Carbon-Steel, J. Electron Microsc. (Tokyo), 1973, 22–1, 13–18 [0005]

Claims

Ein Stahlblech umfassend: eine erste rostfreie Stahlregion mit einer Dicke von etwa 5 μm bis etwa 250 μm; eine erste Verbindungsregion, die zwischen der ersten rostfreien Stahlregion und einer Kernregion angeordnet ist, wobei die erste Verbindungsregion eine Dicke hat, die größer als 1 μm und geringer als die Dicke der ersten rostfreien Stahlregion ist; die Kernregion mit einer Dicke von etwa 100 μm bis etwa 4 mm, wobei die Kernregion eine Kernzusammensetzung hat, die mindestens 85 Gew.-% Eisen umfasst; eine zweite eine zweite Verbindungsregion, die zwischen der Kernregion und einer zweiten rostfreien Stahlregion angeordnet ist; die zweite rostfreie Stahlregion mit einer Dicke von etwa 5 μm bis etwa 250 μm; wobei die zweite Verbindungsregion eine Dicke hat, die größer als 1 μm und geringer als die Dicke der zweiten rostfreien Stahlregion ist; wobei die erste und zweite rostfreie Stahlregion Zusammensetzungen rostfreien Stahls haben, die individuell eine Vermengung von Eisen und Chrom und eine Chromkonzentration von etwa 10 Gew.-% bis etwa 30 Gew.-%, die um weniger als 5 Gew.-% variiert, umfassen; und wobei die erste und zweite Verbindungsregion Verbindungszusammensetzungen haben, wobei die Verbindungszusammensetzung individuell eine Vermengung von Eisen und Chrom umfasst mit einer Chromkonzentration proximal zu der betreffenden rostfreien Stahlregion, die der Chromkonzentration der rostfreien Stahlregion ungefähr gleich ist, und mit einer Chromkonzentration proximal zur Kernregion, die weniger als etwa 2 Gew.-% Chrom hat.
Das Stahlblech aus Anspruch 1, wobei die erste und zweite Zusammensetzung rostfreien Stahls individuell eine Vermengung von Eisen, Chrom und Nickel umfasst und eine Nickelkonzentration von etwa 5 Gew.-% bis etwa 20 Gew.-%, die um weniger als etwa 5 Gew.-% variiert, umfasst; und wobei die betreffende erste und zweite Verbindungszusammensetzung weiter Nickel umfassen.
Das Stahlblech aus Anspruch 1, wobei die erste und zweite Zusammensetzung rostfreien Stahls individuell eine Vermengung von Eisen, Chrom und einem Übergangsmetall ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Nickel, Molybdän, Titan, Niob, Tantal, Vanadium, Wolfram, Kupfer und einer Mischung davon umfasst.
Das Stahlblech aus Anspruch 1, weiter umfassend eine Stahlblechdicke von etwa 0,1 mm bis etwa 4 mm.
Das Stahlblech aus Anspruch 1, wobei die erste rostfreie Stahlregion eine Dicke von etwa 10 μm bis etwa 100 μm hat, die erste Verbindungsregion eine Dicke von etwa 5 μm bis etwa 100 μm hat, die zweite Verbindungsregion eine Dicke von etwa 5 μm bis etwa 100 μm hat und die zweite rostfreie Stahlregion eine Dicke von etwa 10 μm bis etwa 100 μm hat.
Das Stahlblech aus Anspruch 1, wobei die Kernzusammensetzung eine Eisenkonzentration umfasst, die höher als 98 Gew.-% ist.
Das Stahlblech aus Anspruch 6, wobei die Kernzusammensetzung eine Eisenkonzentration umfasst, die höher als 99 Gew.-% ist.
Das Stahlblech aus Anspruch 1, wobei die erste Zusammensetzung rostfreien Stahls eine Vermengung von Eisen, Chrom und Nickel umfasst; wobei die erste Zusammensetzung rostfreien Stahls eine Nickelkonzentration von etwa 5 Gew.-% bis etwa 20 Gew.-% umfasst.
Das Stahlblech aus Anspruch 8, wobei die erste Zusammensetzung rostfreien Stahls eine Chromkonzentration von etwa 16 Gew.-% bis etwa 25 Gew.-% und eine Nickelkonzentration von etwa 6 Gew.-% bis etwa 14 Gew.-% umfasst.
Das Stahlblech aus Anspruch 8, wobei die erste Zusammensetzung rostfreien Stahls im Wesentlichen aus Eisen, Chrom und Nickel besteht.
Das Stahlblech aus Anspruch 8, wobei die erste Zusammensetzung rostfreien Stahls weiter Mangan umfasst.
Das Stahlblech aus Anspruch 8, wobei die erste Verbindungszusammensetzung Stahls im Wesentlichen aus Eisen, Chrom und Nickel besteht.
Das Stahlblech aus Anspruch 8, wobei die zweite Zusammensetzung rostfreien Stahls eine Vermengung von Eisen, Chrom und Nickel umfasst; wobei die zweite Zusammensetzung rostfreien Stahls eine Nickelkonzentration von etwa 5 Gew.-% bis etwa 20 Gew.-% umfasst.
Das Stahlblech aus Anspruch 13, wobei die erste und zweite Zusammensetzung rostfreien Stahls individuell im Wesentlichen aus Eisen, Chrom und Nickel bestehen, wobei die erste und zweite Verbindungszusammensetzung individuell im Wesentlichen aus Eisen, Chrom und Nickel bestehen.
Das Stahlblech aus Anspruch 1, wobei die erste Zusammensetzung rostfreien Stahls eine Chromkonzentration von etwa 10,5 Gew.-% bis etwa 18 Gew.-% umfasst.
Das Stahlblech aus Anspruch 13, wobei die erste Zusammensetzung rostfreien Stahls im Wesentlichen aus Eisen und Chrom besteht; und wobei die erste Verbindungszusammensetzung im Wesentlichen aus Eisen und Chrom besteht.
Das Stahlblech aus Anspruch 13, wobei die zweite Zusammensetzung rostfreien Stahls eine Chromkonzentration von etwa 10,5 Gew.-% bis etwa 18 Gew.-% umfasst.
Das Stahlblech aus Anspruch 17, wobei die erste und zweite Zusammensetzung rostfreien Stahls individuell im Wesentlichen aus Eisen und Chrom bestehen; und wobei die erste und zweite Verbindungszusammensetzung individuell im Wesentlichen aus Eisen und Chrom bestehen.
Das Stahlblech aus Anspruch 1, wobei das Stahlblech weniger als 5% plastische Verformung umfasst.
Das Stahlblech aus Anspruch 1, wobei die rostfreien Stahlregionen individuell eine rostfreie Stahlschicht aus einer rostfreien Stahllegierung umfassen, die eine einheitliche Zusammensetzung hat und keinen Konzentrationsgradienten umfasst.
Eine Stahlform mit einer Äußeren aus rostfreiem Stahl, die Stahlform umfassend: eine Kernregion, eine Verbindungsregion und eine rostfreie Stahlregion; die Kernregion durch die Verbindungsregion metallurgisch an die rostfreie Stahlregion gebunden; die Kernregion umfassend mindestens 55 Gew.-% Eisen; wobei die rostfreie Stahlregion eine Dicke von etwa 5 μm bis etwa 250 μm hat, eine Zusammensetzung rostfreien Stahls hat und das Äußere aus rostfreiem Stahl umfasst, wobei die Zusammensetzung rostfreien Stahls eine Vermengung von Eisen und Chrom umfasst und die Zusammensetzung rostfreien Stahls eine Chromkonzentration von etwa 10 Gew.-% bis etwa 30 Gew.-%, die um weniger als 5 Gew.-% variiert, umfasst; und die Verbindungsregion angeordnet zwischen der rostfreien Stahlregion und der Kernregion, wobei die Verbindungsregion eine Dicke hat, die größer als 5 μm und geringer als die Dicke der rostfreien Stahlregion ist, und eine Verbindungszusammensetzung hat, wobei die Verbindungszusammensetzung eine Vermengung von Eisen und Chrom umfasst und die Verbindungszusammensetzung eine Chromkonzentration proximal zur rostfreien Stahlregion hat, die der Chromkonzentration der rostfreien Stahlregion ungefähr gleich ist, und eine Chromkonzentration proximal zur Kernregion hat, die weniger als etwa 5 Gew.-% Chrom hat.
Die Stahlform aus Anspruch 21, wobei die Kernregion im Wesentlichen frei von Chrom ist.
Die Stahlform aus Anspruch 21, wobei die Kernregion ein Kohlenstoffstahl mit einer Kohlenstoffkonzentration von weniger als etwa 0,5 Gew.-% ist.
Die Stahlform aus Anspruch 23, wobei die Kernregion ein Kohlenstoffstahl mit einer Kohlenstoffkonzentration von weniger als etwa 0,25 Gew.-% ist.
Die Stahlform aus Anspruch 21, wobei die rostfreie Stahlregion eine Dicke von etwa 10 μm bis etwa 100 μm hat.
Die Stahlform aus Anspruch 21, wobei die Verbindungsregion eine Dicke von etwa 5 μm bis etwa 100 μm hat.
Die Stahlform aus Anspruch 26, wobei die Verbindungsregion eine Dicke von etwa 10 μm bis etwa 50 μm hat.
Die Stahlform aus Anspruch 21, wobei die Zusammensetzung rostfreien Stahls eine Vermengung von Eisen, Chrom und einem Übergangsmetall ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Nickel, Molybdän, Titan, Niob, Tantal, Vanadium, Wolfram, Kupfer und einer Mischung davon umfasst.
Die Stahlform aus Anspruch 21, wobei die Zusammensetzung rostfreien Stahls eine Vermengung von Eisen, Chrom und Nickel umfasst; wobei die Zusammensetzung rostfreien Stahls eine Nickelkonzentration von etwa 5 Gew.-% bis etwa 20 Gew.-% umfasst; und wobei die Verbindungszusammensetzung im Wesentlichen aus Eisen, Chrom und Nickel besteht.
Die Stahlform aus Anspruch 29, wobei die Zusammensetzung rostfreien Stahls eine Chromkonzentration von etwa 16 Gew.-% bis etwa 25 Gew.-% und eine Nickelkonzentration von etwa 6 Gew.-% bis etwa 14 Gew.-% umfasst.
Die Stahlform aus Anspruch 29, wobei die Zusammensetzung rostfreien Stahls im Wesentlichen aus Eisen, Chrom und Nickel besteht.
Die Stahlform aus Anspruch 21, wobei die Zusammensetzung rostfreien Stahls eine Chromkonzentration von etwa 10,5 Gew.-% bis etwa 18 Gew.-% umfasst.
Die Stahlform aus Anspruch 32, wobei die Zusammensetzung rostfreien Stahls im Wesentlichen aus Eisen und Chrom besteht; und wobei die Verbindungszusammensetzung im Wesentlichen aus Eisen und Chrom besteht.
Eine Stahlform umfassend: eine gebürstete rostfreie Stahloberfläche getragen von einer rostfreien Stahlregion; die rostfreie Stahlregion mit einer Dicke von etwa 5 μm bis etwa 200 μm, die eine Zusammensetzung rostfreien Stahls hat, die eine Vermengung von Eisen und Chrom und eine Chromkonzentration von etwa 10 Gew.-% bis etwa 30 Gew.-%, die um weniger als 5 Gew.-% variiert, umfasst, die rostfreie Stahlregion getragen von einer Verbindungsregion; die Verbindungsregion mit einer Dicke von etwa 5 μm bis etwa 200 μm aber geringer als die Dicke der rostfreien Stahlregion, wobei die Verbindungsregion die rostfreie Stahlregion metallurgisch mit einer Kernregion verbindet; die Kernregion mit einer Kernzusammensetzung, die mindestens 85 Gew.-% Eisen umfasst; die Verbindungsregion weiter umfassend eine Verbindungszusammensetzung, die eine Vermengung von Eisen und Chrom und einen Verbindungsregion-Konzentrationsgradienten umfasst, der von einer Chromkonzentration proximal zur rostfreien Stahlregion, die der Chromkonzentration der rostfreien Stahlregion ungefähr gleich ist, auf eine Chromkonzentration proximal zur Kernregion, die geringer als etwa 1 Gew.-% ist, abnimmt.