DE2155439A1 - Gegenstand aus verchromtem Eisenmetall und Herstellungsverfahren für diesen Gegenstand - Google Patents

Description

DR. MOLLER-BORg DIPL-PHYS. DR. MANITZ DIPL-CHEM. DR. DEUFEL DIPL-ING. FINSTERWALD DIPL-ING. GRÄMKOW ».

PATENTANWÄLTE I

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Gegenstand aus verchromtem Eisenmetall und Herstellungsverfahren für diesen Gegenstand

Die Erfindung betrifft einen Gegenstand aus verchromtem Eisenmetall und ein Herstellungsverfahren für diesen Gegenstand.

Verchromte Gegenstände auf Eisenbasis haben eine Oberflächenschicht aus einer Eisen-Ohromlegierung, die als Ergebnis der Diffusion von Ohromatomen in die Eisenunterlage während einer Hochteiaperatur-Wärmebehandlung gebildet ist. Es sind viele Verfahren zur Durchführung dieser Diffusion bekannt; beispielsweise kann man Ohrom-II-halogenidgas mit dem Eisen unter Abscheidung von Chromatomen reagieren lassen, die dann in die Unterlage bei der angewandten Temperatur diffundieren kennen. Solche Chrom-II-halogenide können anderswo gebildet and in den Ofen eingeführt werden, in dem die Verchromung stattfindet, oder sie können in situ durch Umsetzung eines Halogenide mit chromreichem Pulver im Ofen gebildet werden.

ORIGINAL INSPEOTEO

Dr Manilz .^Λβϊΐβτ ."iiff.-wigirirStlnÄel Dlpl.-Ing. Qrimkow

7 Stuttgart-Bad Cannttatt, MarktttraBe

TeWor.«631)73U7 Telefon (0811) »W4S, Telex 5-220M mbpit T.lelon (0711) MTMl Bank: Zentralkawe Bayer. Volk»banken. München, Kto.-Nr. 9822 Po«t«cheete: München 95496

Die erstere Verfahrensweise ist normalerweise als ^ttGas^M-Ver&iren bekannt. Die letztere Verfahrensweise umfaßt üblicherweise das Einbetten einer zu verchromenden Unterlage in eine Packung, die chromreiches teilchenformiges Material und ein schwer schmelzbares (feuerfestes) Verdünnungsmi.ttel enthält, das dazu dient, die Chromteilchen am Zusammensintern zu hindern, und das Erhitzen der Packung.

In jüngerer Zeit wurden Verfahren entwickelt, bei welchen eine poröse Schicht von chromreichem teilchenförmigen! Material und Halogenid auf der Unterlage gebildet und die so beschichtete Unterlage einer Wärmebehandlung unterworfen wird. Solche Verfahren sind besonders geeignet für Stahlbleche und gestatten es, daß während der Erhitzungsstufe benachbarte Oberflächen der Unterlage sich in Kontakt befinden, beispielsweise in einem Stapel oder einer engen Spie.

Verfahren dieser Art sind in den älteren britischen Patentschriften 1 023 224 (US-PS 3 382 085), 1 146 594 (US-PS 3 589 92?) und 1 184 183 (US-PS 3 585 068) und in der britischen Patentanmeldung 28 929/70 (US-Patentanmeldung 833 189) beschrieben.

Es wurde nun gefunden, daß das erhaltene Erzeugnis zwar beträchtlich verbesserte Korrosionsbeständigkeit, jedoch verhältnismäßig schlechte mechanische Eigenschaften aufweist. Diese schlechten Eigenschaften sind die Folge der verlängerten Wärmebehandlung, mit welcher das Beschichtungs- oder Plattierungsverfahren verbunden ist. So erleidet während des Verlaufs dieser Wärmebehandlung ein normaler Weichstahl (Flußstahl) die Wanderung von Kohlenstoff in den chromreichen Überzug, begleitet von einem beträchtlichen Kornwachstum. Das Endergebnis ist ein Erzeugnis mit geringer Festigkeit und hoher Duktilität, dessen Verfbrmungseigenschaften jedoch wegen des groben Korns schlechter und dessen Festigkeit geringer als

auch erwünscht sein kann. Zusätzlich kann sich/das Problem der

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Versprödung je nach den während des Beschichtungsverfahrens angewandten Abkühlungsgeschwindigkeiten und auch je nach der chemischen Zusammensetzung des zu "beschichtenden Materials ergehen.

Es wurde nun gefunden, daß durch Auswahl einer besonderen Art von Metall als Unterlage ein korrosionsbeständiges Erzeugnis mit überlegener mechanischer Festigkeit gebildet werden kann.

Die Erfindung betrifft demnach die Bereitstellung eines verchromten Erzeugnisses auf Eisenbasis, bestehend aus einer Unterlage mit einer diffundierten Schicht eines chromreichen Materials auf wenigstens einer Oberfläche derselben, wobei die Unterlage einen Stahl mit einem Mangangehalt von 0,4 bis 5 %, einemGehalt an Oarbidstabilisator von 0,02 bis 1 %, einem Kohlenstoffgehalt von 0,02 bis 0,10 %, und im übrigen Eisen mit Ausnahme zufälliger, normalerweise auftretender Verunreinigungen, wie Aluminium, umfaßt.

Bei der Durchführung der Erfindung liegt der Mangangehalt vorzugsweise im Bereich von 1 bis 5 G-ew.%} der oarbidstabilisator liegt in einer Menge von 0,02 bis 0,15 Gew.% vor, kann jedoch im Bereich von 0,05 bis 0,15 % liegen; und der Kohlenstoffgehalt beträgt 0,02 bis 0,05 Gew.%.

Insbesondere beträgt der Iiangangehalt vorzugsweise 3>5 %» der Gehalt an Garbidstabilisator 0,1 % und der Kohlenstoffgehalt 0,03 %.

Der Carbidstabilisator kann Niob, Vanadium, Titan, Zirkon, ■Wolfram oder Molybdän oder zwei oder mehr dieser Materialien sein.

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Der verchromte Metallartikel gemäß der Erfindung kann durch irgendeines der bekannten Verchromungsverfahren hergestellt werden. Dazu gehören die Packungs-, Gas- und Salzbad-Verfahren der in den oben genannten Patentschriften beschriebenen Art. Alle diese Verfahren erfordern das Erhitzen der Unterlage auf eine Temperatur von wenigstens 75O⁰O.

Die Erfindung liefert weiter ein Verfahren zur Herstellung des oben beschriebenen Erzeugnisses, wobei eine Unterlage geeigneter Zusammensetzung einer Ghrom-Diffusions-Wärmebehandlung bei einer Temperatur von wenigstens 75O⁰O unterzogen wird.

Insbesondere betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Bildung des oben erwähnten Erzeugnisses aus verchromtem Metall auf Eisenbasis, das darin besteht, auf wenigstens einer Fläche des Erzeugnisses eine Schicht aus teilchenförmigen! chromreichem Material abzuscheiden und das beschichtete Erzeugnis einer Wärmebehandlung unter einer Schutzatmosphäre in Gegenwart eines Halogenide unter Bildung einer diffundierten Chromschicht auf dem Erzeugnis zu unterwerfen.

Ein Verfahren der oben erwähnten Art ist in der britischen Patentschrift 1 023 224 beschrieben. Eine Unterlage in Form eines Stahl streif ens mit einem Mangangehalt von 0,4 bis 5 %» einem Gehalt an Oarbidstabilisator von 0,02 bis 1 %, einem Kohlenstoffgehalt von 0,02 bis 0,10 % und als Rest Eisen mit Ausnahme zufälliger normalerweise auftretender Verunreinigungen, wird zuerst gereinigt und nach dem Reinigen gründlich und gleichmäßig auf beiden Seiten benetzt. Das Benetzen wird durch Eintauchen in ein Bad, das eine Flüssigkeit mit geringer Oberflächenspannun^^xfiiTchgeführt. Alternativ kann eine solche Flüssigkeit aufgesprüht werden.

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Das chromreiche Pulver wird dann auf dem Streifen abgeschieden, beispielsweise durch Aufsprühen in einem elektrostatischen PeId, und der Streifen wird getrocknet, wodurch das Pulver fest am Streifen haftet. Nach dem Trocknen wird der Streifen gewalzt, um das Pulver zu einer kontinuierlichen Schicht zu verdichten und dann aufgerollt.

Der aufgerollte Streifen wird dann in einem Ofen erh'itz-t, um die Diffusion des Ohroms in den Streifen zu bewirken.

Ein weiteres Verfahren zur Erzeugung des verchromten Metallgegenstandes ist in der älteren britischen Patentschrift 1 14-6 594· beschrieben. Bei diesem Verfahren wird der oben erwähnte Stahlstreigen gereinigt und dann mit einem chromreichen Pulver beschichtet. Der Überzug kann andere Metalle enthalten, beispielsweise Nickel, Aluminium, Silicium oder irgendeine Kombination davon} vorzugsweise sollte jedoch der "Überzug wenigstens ^O % Chrom enthalten.

Der Überzug kann durch irgendeine der bekannten Verfahren aufgebracht werden, wozu die elektrolyt!sehe Abscheidung von Chrom aus herkömmlichen Verchromungslosungen, das Plasmaoder ^Flammspritzen eines chromreichen Pulvers oder Drahtes, und die Verdichtung eines vorher über die Oberfläche oder die Oberflächen des Streifens verteilten chromreichen Pulvers durch Walzen gehören.

Der beschichtete Streifen wird dann einer ersten Erhitzungsstufe in einem Ofen unterzogen, der eine nicht oxidierende, einen Halogenwasserstoff enthaltende Atmosphäre aufweist. Um die nicht oxidierende Atmosphäre zu erzielen, wird vorzugsweise der Ofen vor Beginn des Erhitzens von Sauerstoff gespült, indem ein nicht oxidierendes Gas durchgeleitet wird. Das nicht oxidierende Gas kann Wasserstoff, Argon oder ein anderes Inert--

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gas sein. Der Halogenwasserstoff kann in die Ofenatmosphäre entweder direkt als wasserfreie gasförmige Säure eingeführt werden, oder indem die nicht oxidierende Komponente der Atmosphäre durch eine wässrige Lösung der Säure geleitet und anschließend der Gasstrom getrocknet wird, bevor er in d.en Ofen eintritt. Alternativ kann das Halogen mit Wasserstoff in den Ofen eingeführt werden. Der Halogenwasserstoff kann andererseits durch eine Verbindung erzeugt werden, die beim Erhitzen unter Bildung eines Halogenwasserstoffs dissoziiert. Z.B. kann in die Ofenbeschickung ein Ammoniumhalogenid oder m ein anderes Halogenid einbezogen werden, das sich beim Erhitzen unter Bildung des Halogenwasserstoffs zersetzt. Vorzugsweise ist der verwendete Halogenwasserstoff Chlorwasserstoff oder Bromwasserstoff.

Die !Temperatur, bei welcher die erste Erhitzungsstufe durchgeführt wird, ist diejenige, bei welcher die Reaktion zwischen Halogenwasserstoff und dem Überzug und/oder dem freiliegenden Eisen auf der Oberfläche des Streifens-erfolgen würde, jedoch unterhalb derjenigen, bei der irgendeine merkliche Menge der gebildeten iftallhalogenide: durch Verdampfen davon entfernt würden. In der Praxis wurde festgestellt, daß diese Temperatür gewöhnlich im Bereich von 400 bis 700⁰O, vorzugsweise bei ™ etwa 600⁰O liegt. Ealls Aluminium in wesentlichen Mengen im anfänglichen Überzug enthalten ist, kann es erforderlich sein, Temperaturen bis herab zu 180⁰O anzuwenden, um den Verlust an Aluminiumhalogeniden aus dem Ofen möglichst gering zu halten. Der Ofen wird bei dieser Temperatur gehalten, während der Durchtritt von nicht oxidierendem Gas unter Zusatz eines Halogenwasserstoffs fortgesetzt wird. Die Menge an Halogenwasserstoff im Gasstrom und die Durchsatzgeschwindigkeit des Gasstroms durch den Ofen werden vorzugsweise so eingestellt, daß sich wenig oder kein Halogenwasserstoff in den Ofenabgasen befindet.

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Das Einbringen von Halogenwasserstoff in die Ofenatmosphäre wird fortgesetzt, bis genügend Halogen auf der Oberfläche des Streifens gebunden ist um zu gewährleisten, daß eine zufriedenstellende Verchromungsgeschwindigkeit erreicht wird.

Venn die gewünschte Halogenmenge in den Ofen eingeführt ist, wird der Gasfluß durch den Ofen abgebrochen, vorzugsweise . derart, daß der Ofen unter einem geringen Überdruck bleibt, um die Möglichkeit eines Eindringens von Luft möglichst gering zu halten, was die Oxidation des Chroms oder der Chrom-II- und Eisen-II-Halogenide bewirken könnte.

Die Ofentemperatur wird dann auf wenigstens 75O°O erhöht. Bei dieser Temperatur erfolgt die Verchromung und der Ofen wird bei dieser erhöhten Temperatur für die Zeitspanne gehalten, die erforderlich ist, um alles Chrom in dem anfänglichen Überzug mit dem Metall auf Eisenbasis zu legieren und einen Legierungsüberzug der gewünschten Dicke zu erzielen. Für jede gegebene Menge an Chrom, das auf den Streifen aufgeschichtet ist, ist es möglich, Legierungsüberzüge zu erzielen, die allmählich von dünnen Legierungen mit hohem Ghromgehalt bis zu dicken Legierungen mit geringem Chromgehalt übergehen.

Wenn das Inchromieren bis zum gewünschten icusmaß beendet ist, können die restlichen Halogenverbindungen in der Ofenatmosphäre aus dem Ofen durch Spülen mit einem nicht oxidierenden Gas entfernt werden, bevor der Ofen abgekühlt wird. Alternativ kann der Ofen abkühlen gelassen und die restlichen Halogenide von der Oberfläche des behandelten Streifens durch Waschen, beispielsweise mit Wasser, entfernt werden. Der behandelte Streifen besitzt eine Chrom/Eisen-Legierungs-Oberfläche, deren Tiefe und Chromgehalt mit den angewandten Verchromungsbedingungen schwankt.

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Ein weiteres Verfahren, das angewandt werden kann, ist in der britischen Patentschrift 1 184 18J beschrieben. In diesem Fall wird der oben erwähnte Stahlstreifen gereinigt und dann mit einem chroinr eichen Pulver durch irgendein geeignetes Verfahren beschichtet, beispielsweise wie es früher beschrieben wurde.

Dann wird ein haftender metallhalogenidhaltiger Überzug auf den chromreichen Überzug auf dem Streifen aufgebracht. Der halogenidhaltige Überzug ist vorzugsweise ein solcher, der ein Metallhalogenid, wie Eisenhalogenid und insbesondere ein Eisen-II-Halogenid enthält, jedoch können auch andere Metallhalogenide benutzt werden.

Mehrere so beschichtete Streifen werden aufeinandergestapelt oder zu einer Spule geformt, wobei sich die beschichteten Oberflächen in Kontakt miteinander oder im Abstand voneinander befinden, und in einem Ofen erhitzt, um die Diffusion des chromreichen Überzuges in die Streifenoberflächen zu bewirken und so_mit die Verchromung der Streifenoberflächen hervorzurufen.

Während der Erhitzung wird der Ofen mit einem stickstoffhaltigen Gas und dann mit Wasserstoff gespült, wobei die Ofentemperatur auf über 75O⁰O, gewöhnlich größenordnungsmäßig 1000⁰O, erhöht wird, um die Inchromierung zu bewirken.

Ein weiteres anwendbares Verfahren ist in der britischen Patentanmeldung 28929/70 beschrieben. Bei Anwendung dieses Verfahrens wird der erwähnte Streifen zuerst gereinigt, und dann wird darauf auf wenigstens eine Oberfläche ein Haftfilm in Form einer verdampfbaren Flüssigkeit aufgebracht, welche die Oberfläche benetzt und die ein Bindemittel umfassen kann. Das Haftmittel kann einen halogenhaltigen Erreger bzw. Energieüberträger enthalten, beispielsweise ein Eisenhalogenid, in welchem Fall wegen der Hafteigenschaften

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des Erregers die Einbeziehung eines Bindemittels nicht notwendig sein kann.

Der benetzte Streifen, mit oder ohne diesen Erreger, erhält dann einen Auftrag eines Überzuges aus chromreichem Pulver. Dieser Überzug wird in bekannter Weise erhalten, beispielsweise durch Spritzen in einer elektrostatisch geladenen Abscheidungszone. Der so gebildete Streifen wird erhitzt, um die Flüssigkeit vom Überzug zu entfernen und einen haftenden Überzug auf dem Streifen ohne das Erfordernis einer Verdichtung zu erhalten.

Eine Vielzahl überzogener Streifen werden dann entweder einzeln oder in Stapeln oder in gerolltex* Form in einem Ofen unter Schutzgasatmosphäre erhitzt, um die Bildung einer Ohromdiffusions schicht darauf herbeizuführen.

Wenn der Haftfilm den halogenhaltigen Erreger enthält, werden die gestapelten oder gerollten Streifen so angeordnet, daß sich ihre Flächen während des Erhitzens berühren. Wenn Jedoch der Haftfilm keinen halogenhaltigen Erreger enthält, kann der Erreger selbstverständlich während der Verchromungszeit zugefügt werden. So kann der Erreger in trockener gepulverter Form, als Lösung oder als Gas durch irgendeine bekannte Methode zugeführt werden. In diesem Fall werden die Streifen in Abstand voneinander oder in Form einer offenen Spule angeordnet, und ein halogenhaltiges Gas wird beispielsweise beim Verchromen in die Ofenkammer eingeführt.

Bei einem geeigneten Wärmebehandlungszyklus wird die Luft durch Stickstoff ersetzt. Die Stickstoffatmosphäre wird dann durch eine Schutzatmosphäre ersetzt, die Wasserstoff oder ein Gemisch von Wasserstoff und Inertgas enthält, und die Streifen werden auf etwa 370-4-25⁰C, ^un(ä vorzugsweise auf 40G⁰G, erhitzt, während die Schutzatmosphäre durch den

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Ofen geleitet wird, -um flüchtige Bestandteile zu entfernen. Diese Temperatur kann für etwa 5 bis 20 Stunden und Vorzugs- _; weise für etwa 10 Stunden aufrechterhalten werden. Nach beendetem Durchspülen wird die Temperatur auf etwa 840 bis 101O⁰O und vorzugsweise auf etwa 9^0 bis 95O⁰O erhöht, und diese Verchromung st emperatur wird eine ausreichende Zeitspanne beibehalten, um die Streifenoberfläche zu inchromieren. Die Verchromungstemperatur kann beispielsweise 10 bis 80 Stunden und vorzugsweise etwa 20 bis 40 Stunden aufrechterhalten werden. Während dieser Zeitspanne wird der Ofen nicht durchspült und die Atmosphäre wird bei einem Überdruck von etwa 2,5 bis 5 cm Wassersäule gehalten. Die Atmosphäre im Ofen kann reiner Wasserstoff oder ein Gemisch eines Inertgases, wie Argon oder Helium, und Wasserstoff sein. Während der Verchromungsstufe liefert der Erreger Halogen zwischen den benachbarten Schichten des Streifenmaterials im Verbund und insbesondere in nächster Mhe zum Streifenmaterial. Bekanntlich unterstützt und begünstigt das Halogen die Inchromierung benachbarter Oberflächen bei einer minimalen Zeitspanne.

Mach beendeter Verchromungsstufe wird die Temperatur auf etwa 540-400⁰O oder darunter gesenkt, und die wasserstoffhaltige Schutzgasatmosphäre kann durch gasförmigen Stickstoff ersetzt werden. Nach weiterer Verminderung der Temperatur auf etwa 150-210⁰G oder darunter kann der Ofen geöffnet und das verchromte Blechmaterial entfernt werden. Das verchromte Streifenmaterial wird durch Abspritzen mit Wasser gewaschen und/ oder mit mechanisch angetriebenen Bürsten abgebürstet, um restliche Chemikalien und inerte Füllstoffe, falls vorhanden, zu entfernen. Danach kann das verchromte Streifenmaterial gebürstet oder einer anderen mechanischen Behaarung unterzogen werden, um ein glänzendes Finish zu erzeugen, oder es wird durch Walzen vergütet.

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Bei einem noch weiteren Verfahren zur Herstellung eines verchromten Artikels aus Metall auf Eisenbasis gemäß der Erfindung und insbesondere, -wenn es sich um Kleinteile, wie Schrauben oder Bolzen handelt, wird der Artikel in eine Packung eingebettet, die chrnmreiches Pulver und ein . schwer schmelzbares Verdünnungsmittel, wie Aluminiumoxid oder Magnesiumoxid enthält, und das dazu dient, das Zusammensintern der Ohromteilchen zu verhindern, und die Packung wird auf 900°0 oder mehr, gewöhnlich auf einen Bereich von 100O⁰O erhitzt.

Versuche haben gezeigt, daß bei Anwendung eines chromreichen Pulvers nach irgendeinem der oben beschriebenen Verfahren auf eine Stahlunterlage mit geringem Kohlenstoffgehalt in Verbindung mit einem höheren als dem üblichen Mangangehalt und bei Zusatz eines Oarbidstabilisators das erhaltene Endprodukt verbesserte mechanische Eigenschaften aufweist im Vergleich zu denjenigen einer Weichstahl- oder Flußstahlunter lage.

So hat es sich z.B. bei Verwendung eines Stahls mit einem Kohlenstoffgehalt von 0,03 %» einem Mangangehalt von 3» 5 % und einem Niob-Gehalt von 0,1 % als möglich erwiesen, einen feinkörnigen verchromten Streifen mit einer Zugfestigkeit von etwa 62 kg/mm (40 tons/sq.inch.) herzustellen. Es wird an-

en genommen, daß die verbessertet! Eigenschaf iy der überzogenen Unterlage auf einen kombinierten Effekt zurückzuführen sind, der darin besteht, daß etwas von dem Kohlenstoff als Niob- · carbid in der Unterlage zurückgehalten wird, und somit einem Kornwachstum Widerstand leistet, und, zusammen mit dem Effekt ' des Mangans, das Ferrit verfestigt wird.

Weiterhin haben Versuche gezeigt, daß die verbesserten Eigenschaften der hier beschriebenen überzogenen Unterlage als eine mehr oder weniger kontinuierliche Änderung ersichtlich wird, wenn die Mengenanteile an Mangan und Niob oder anderem carbidstabiüsierendem Element erhöht werden.

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Um zu zeigen, daß die verbesserten mechanischen Eigenschaften einer verchromten Stahlunterlage ersichtlich werden, wenn die Mengenanteile an Mangan und Carbidstabilisator erhöht werden, werden die folgenden Beispiele unter Bezugnahme auf Niob als Oarbidstabilisator angegeben.

Beispiel 1

Ein Stahl mit einem Mangangehalt von etwa 0,3 % und ohne Niob-Zusatz hat die folgenden mechanischen Eigenschaften nach der Verchromungι

0,2 % Streckgrenze 10,5 - 13,4 kg/mm²

(15 000 - 19 000 psi)

Zugfestigkeit 21 - 24,6 kg/mm²

(30 000 - 35 000 psi)

"ubergangstemperatur 15 - 25⁰O

Der Begriff "tJbergangstemperatur" kann als diejenige Temperatur definiert werden, bei welcher ein spröder kristalliner Bruch erhalten wird, wenn das beschichtete Material einem dynamischen Schlagtest (Eintiefungstest) derart unterworfen wird, wie er für die Normung von Farbüberzügen angewandt wird (DEF.1053, Methode 17A).

Beispiel 2

Ein Stahl mit einem Mangangehalt von 0,56 % und einem Niob-Gehalt von 0,02 % hat die folgenden mechanischen Eigenschaften nach dem Verchromen:

0,2 % Streckgrenze 14 - 15,5 kg/mm²

(20 000 - 22 000 psi)

Zugfestigkeit 32,3-33 kg/mm²

(46 000 - 47 000 psi)

Ubergangstemperatur -3⁰O - -17°0

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Beim Vergleich der zwei Beispiele ist ersichtlich, daß die Einbeziehung eines höheren als des normalen Mangangehalts in die Stahlunterlage plus die Zugabe einer kleinen Menge an Niob zu verbesserten mechanischen Eigenschaften nach dem Verchromen führt. Außerdem ist ersichtlich, daß in Beispiel 2 die Übergangstemperatur um etwa 30⁰O im Vergleich zu Beispiel 1 erniedrigt wurde. In letzterer Hinsicht wurde bei der Anwendung des Verfahrens der Erfindung auf eine große Zahl von Standard-Weichstahlstreifen verschiedenen Ursprungs beobachtet, daß nicht einer davon nach dem Verchromen eine Übergangstemperatur unterhalb O⁰O ergab. Es scheint also aus den durchgeführten Prüfungen hervorzugehen, daß die kleine Menge an Niob in der Unterlage die Beibehaltung von genügend "korn-fördernden" Keimen in !Form von Niobcarbiden oder -nitriden ermöglicht und somit eine grobe Korngröße verhindert, die üblicherweise mit Inchromierungsverfahren verbunden ist. Als Folge davon wird zusammen mit dem Vorliegen einer größeren als der üblichen Menge an Mangan im Ferrit die Festigkeit verbessert und die Übergangstemperatur herabgesetzt. Um dies zu erläutern, zeigt das folgende Beispiel, daß bei weiterer Erhöhung des Mangan- und Niob-Gehaltes über denjenigen von Beispiel 2 die verbesserten mechanischen Eigenschaften und die Verminderung in der Übergangstemperatur noch ausgeprägter sind.

Beispiel 3

Ein Stahl mit einem Mangangehalt von 3»5 % und einem Niobgehalt von 0,05 % hat die folgenden mechanischen Eigenschaften nach dem Verchromen:

0,2 % Streckgrenze 47,8 kg/mm (68 000 psi)

Zugfestigkeit 61 kg/mm (87 000 psi)

Ubergangstemperatur unter - JS⁰Q

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Es ist also ersichtlich, daß bei Erhöhung des Mangangehaltes ..um auch nur eine geringe Menge und durch Zugabe von Niob zu dem Stahl, welcher die Unterlage bildet, ein stark verbessertes inchromiertes Material gebildet wird.

Die oben erwähnten Beispiele zeigen, daß die Eigenschaften nach dem Verchromen durch Verwendung von Niob als Carbidstabilisatorelement verbessert werden. Selbstverständlich können - wie früher erwähnt - entsprechende Ergebnisse durch Verwendung anderer oarbidstabilisatorelemente erzielt werden, wie Vanadium, Titan, Zirkonium, Wolfram oder Molybdän. Hierzu ist das folgende Beispiel mit Bezug auf Titan als Oarbidstabilisator gegeben^

Beispiel 4-

Ein Stahl mit einem Mangangehalt von etwa 0,4· % und einem Tiangehalt von 0,32 % hat die folgenden mechanischen Eigenschaften mch dem Verchromen:

0,2 % Streckgrenze 15,5 kg/mm² (22 000 ρsi)

Zugfestigkeit 31,6 kg/mm (4-5 000 psi)

Übergangstempersfcir -52°0·

Es ist ersichtlich, daß die Bezugnahme auf einen Stahlstreifen als Unterlage lediglich als Beispiel zu betrachten ist. Es kann ebenso gut Stahlblech verwendet werden.

- Patentansprüche -

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Claims (16)

Patentansprüche

1. Gegenstand aus verchromtem Metall auf ELsenbasis, bestehend aus einer Unterlage mit einer Diffusionsschicht von Chrom auf mindestens einer Fläche, dadurch gekennzeichnet, daß die Unterlage· einen Stahl mit einem Mangangehalt

. von 0,4 bis 5 %» einen Oarbidstabilisatorgehalt von 0,02 bis 1 %, einen Kohlenstoffgehalt von 0,02 bis 0,10 % und als Rest Eisen umfaßt mit Ausnahme zufälliger normalerweise auftretender Verunreinigungen, wie Aluminium.

2. Gegenstand nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Mangangehalt im Bereich von 1 bis 5 Gew.% liegt.

3. Gegenstand nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g e k e η η -

ζ ei chnet, daß der Oarbidstabilisator in einer Menge von 0,02 bis 0,15 Gew»% vorliegt.

4-, Gegenstand nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß der oarbidstabilisator in einer Menge von 0,05 bis 0,15 Gew.% vorliegt.

5- Gegenstand nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Kohlenstoff im Bereich von 0,02 bis 0,05 Gew.% vorliegt.

6. Gegenstand nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Mangangehalt 3,5 %» der Gehalt an stabilisator 0,1 % und der Kohlenstoffgehalt 0,03 % beträgt.

7·' Gegenstand nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Oarbidstabilisator Niob, Vanadium, Titan, Zirkonium, Wolfram oder Molybdän oder ein Gehalt en wenigstens zwei dieser Materialien vorliegt.

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8. Verfahren zur Herstellung eines Gegenstandes nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e η η zeichnet, daß ein Substrat geeigneter Zusammensetzung einer Ghrom-Diffusions-Wärmebehandlung bei einer Temperatur von zumindest 75O°G unterworfen wird.

9. "Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß auf zumindest einer Fläche des Gegenstandes eine Schicht von partikelförmigem chromreichem Material abgelagert wird und daß der beschichtete Gegenstand der Wärmebehandlung in einer Schutzatmosphäre in der GegenwarVeines Halogenids unterworfen wird, so daß die Bildung einer diffundierten Chromschicht auf dem Gegenstand in Gang gesetzt wird.

10.Verfahren nach Anspruch 9» dadurch gekennzeichnet, daß der Gegenstand vor der Ablagerung des partikelförmigen chromreichen Materials befeuchtet bzw. benetzt wird.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Gegenstand mit einem ein Bindemittel enthaltenden Klebestoff benetzt bzw. befeuchtet wird.

W 12. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Gegenstand mit einem das Halogenid enthaltenden Klebstoff benetzt bzw. befeuchtet wird.

13. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch g e k e η η ζ ei chnet, daß die Gegenstände während der Wärmebehandlung in Flächenberührung miteinander stehen oder in enger Vendelforniation vorgesehen sind.

14. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß während der Wärmebehandlung die Gegenstände voneinander mit Abstand angeordnet oder in einer offenen Wendelformation vorgesehen sind und daß das Halogenid auf diese während der Wärmebehandlung aufgebracht wird.

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15· Verfahren nach einem der Ansprüche 9 "bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die partikelförmige chromreiche Schicht nach dem Aufbringen auf den Gegenstand verdichtet wird.

16. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 13 oder 15» dadurch gekennzeichnet, daß das Halogenid ein Eisen-II-Halogenid ist.

17· Verfahren zur Herstellung eines Gegenstandes nach einem der Ansprüche 1 bis 7» dadurch gekennzeichh.e t, daß eine ein Eisen-II-Halogenid enthaltende flüssige Lösung auf den Gegenstand aufgebracht wird, daß der Gegenstand mit einem partikelförmigen chromreichen Pulver beschichtet wird, daß der beschichtete Gegenstand getrocknet wird und daß der Gegenstand in enger Wendelanordnung angeordnet oder eine Vielzahl von Gegenständen mit benachbarten Flächen in Berührung stehend geäapelt werden, und daß der Gegenstand oder die Gegenstände in einer inerten Atmosphäre in den Bereich von 840⁰O bis 1010⁰O erhitzt wird bzw. werden.

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