DE2258286B2

DE2258286B2 - Mit aluminium oder aluminiumlegierungen beschichtete gegenstaende aus flussstahl sowie verwendung von gegenstaenden aus flusstahl zur beschichtung durch feueraluminieren

Info

Publication number: DE2258286B2
Application number: DE19722258286
Authority: DE
Inventors: David W Chicago IU. Gomersall (V.St.A.)
Original assignee: Inland Steel Co
Current assignee: Inland Steel Co
Priority date: 1971-12-07
Filing date: 1972-11-29
Publication date: 1977-10-13
Also published as: FR2162431B1; DE2258286A1; IT973920B; CA1015231A; GB1400087A; FR2162431A1; SE379797B

Description

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Die Erfindung betrifft mit Aluminium oder Aluminiumlegierungen beschichtete Gegenstände, insbesondere Bleche, Bänder und Drähte, aus Flußstahl mit einem niedrigen, in der Regel unter 0,1% liegenden Kohlenstoffgehalt, die bei 8I5°C gegen Unterschichtoxydation beständig sind, sowie die Verwendung von Gegenständen aus Flußstahl zur Beschichtung mit Aluminium oder Aluminiumlegierungen durch Feueraluminieren.

Bekanntlich ist es wichtig, die Oxydationsbeständigkeit von Stahl bei erhöhten Temperaturen auf billige Weise und ohne Einbringung großer Mengen teurer Legierungselemente in den Stahl oder in die auf den Stahl aufgebrachte Schutzschicht sowie unter Anwendung herkömmlicher Beschichtungsverfahren und -vor- <>o richtungen, verbessern zu können.

Eine übliche Methode zur Verbesserung der Oxydationsbeständigkeit von Stahl ist das Aufbringen einer Aluminiumdeckschicht, z. B. durch kontinuierliches Feueraluminieren von Stahlbändern oder -blechen. ⁽>5 Wenn jedoch auf Stahl siliziurnhaltiges Aluminium (Aluminium-Typ 1) aufgebracht und der beschichtete Stahlgegenstand erhitzt wird, so findet bei Temperaturen von über 704⁰C eine zu starke Oxydation des Stahl; unter der Oberfläche, nachstehend als Unterschichtoxy dation bezeichnet, d. h. eine Oxydation des Stahls untei der Aluminiumbeschichtung, statt, so daß solche aluminiumbeschichteten Stähle nicht zu längeren Einsatz bei Temperaturen über 704⁰C geeignet sind Auch ein typischer aluminiumbeschichteter Flußstahl wie AISI 1008-Stahl, mit einer Beschichtung aus irr wesentlichen reinem Aluminium (Aluminium-Typ !I) isi für einen ständigen Einsatz bei Temperaturen von übei 593°C nicht zu empfehlen.

In der Literaturstelle »Sheet Metal Industries« Februar 1956, S. 90 bis 94, werden die Eigenschaften von aluminiertem Flußstahl und die Feueraluminierung von Flußstahl und anderen Metallen und Legierungen behandelt und unter anderem insbesondere die Verwendung von Silizium und Aluminium in einem Heißtauch-Aluminiumüberzug zur Verringerung der Dicke der intermetallischen Schicht erläutert. Irgendein Hinweis daß ein derartiger Silizium-Aluminium-Überzug auf einem Stahlblech verwendet werden kann, wo das Produkt gegen Unterschichtoxydation und damit gegen Abschiefern und Abblättern beim Erhitzen in oxydierender Atmosphäre über 800⁰C beständig sein muß, findet sich nicht. Aus den dortigen Angaben über Korrosionsprüfungen mit Erhitzung in Luft ist vielmehr zu entnehmen, daß die Maximaltemperatur, auf die ein Aluminium-Silizium-Überzug ohne nachteilige Ergebnisse erhitzt werden kann, etwa 600°C beträgt. Bei Erhitzung in Luft bei 700°C bzw. 800⁰C wird bereits in verhältnismäßig kurzer Zeit eine recht beträchtliche Gewichtszunahme der Untersuchungsprobe, die auf Oxydationsvorgänge zurückzuführen ist, beobachtet. Derartige Ergebnisse sind nicht voll befriedigend, jedenfalls ist eine weitere Verbesserung erstrebenswert.

In der Literaturstelle »Stahl und Eisen«, Band 85, 1965, Nr. 26, S. 1754 bis 1759, finden sich zusammenfassende allgemeine Erörterungen über das Aluminieren von Stahl und die zahlreichen verschiedenen hierfür anwendbaren Arbeitsverfahren. Daraus geht unter anderem auch hervor, daß es auf dem einschlägigen Fachgebiet verbreitete Praxis ist, Stähle im allgemeinsten Sinne feuerzualuminieren, wobei dem Aluminium auch Silizium in hohen Prozentsätzen zugegeben wird. Irgendeine Angabe oder ein Hinweis bezüglich Einbringung von Titan in ein Stahlsubstrat vor der Beschichtung mit Aluminium zwecks Verbesserung der Beständigkeit des beschichteten Stahlgegenstandes gegen Unterschichtoxydation bzw. Erzielung einer guten Hochtemperaiur-Oxydationsbeständigkeit ohne Anwendung großer Mengen anderer Legierungselemente oder für irgendeinen anderen Zweck findet sich nicht.

Die Veröffentlichung »Werkstattstechnik«, 51. Jahrgang, 1961, Heft 1, S. 23 bis 25, beschreibt Untersuchungen zum Tauchaluminieren und Tauchalitieren von Stahlbauteilen nach dem dort erläuterten sogenannten Vibral-Verfahren. In diesem Zusammenhang wird dort insbesondere aufgezeigt, daß beim Erhitzen einer beschichteten Stahlprobe bei einer Temperatur unterhalb 900⁰C und unterhalb der Temperatur des Aci-Punktes eine ausgeprägte Oxidschicht zwischen dem Aluminiumüberzug und dem Stahlgrundkörper gebildet wird, die sich über eine ganze Fläche ausbilden kann, so daß die Primärschicht schließlich abblättert, und daß nur bei Erhitzen des Stahlgegenstands bei einer Temperatur von 900° C oder einer Temperatur oberhalb des Acj-Punktes die volle Ausbildung der Oxidlinie, d. h.

einer zusammenhängenden Oxidschicht zwischen dem Aluminiumüberzug und dem Stahlgrundkörper, vermieden wird und sich eine diskontinuierliche Oxidschicht ausbildet. Es gibt, wie ohne weiteres ersichtlich, in der Praxis etliche technische Anwendungen, wo ein aluminiumbeschichteter Stahlgegenstand bei den tatsächlichen Arbeitsbedingungen längere Zeit Maximal-■emperaturen unterhalb 900⁰C bzw. unterhalb des Acj-Punktes ausgesetzt werden muß und das Produkt bei diesen Temperaturen trotzdem gegen Unterschicht· Oxydation beständig sein soll. Line Angabe, wie dies in einfacher und wirtschaftlicher Weise zu erreichen ist, oder irgendein Anhaltspunkt für die Beschichtung eines titanhaltigen Flußstahls ist dieser Literatursielle nicht zu entnehmen.

Die Literalurstelle »Aluminium«, 45. Jahrgang, 1969, Heft 8, S. 496 bis 498, behandelt das Verhalten von unlegierten und legierten Stählen gegenüber dem Angriff von Aluminiumschmelzcn, insbesondere in Verbindung mit Gießdüsen für eine Aluminium-Gießwalzmaschine. Dort ist unter zahlreichen anderen Stählen eine Werkstoffprobe angeführt, die als wesentliche Legierungselemenle große Mengen an Chrom (etwa 17,4%) und Nickel (etwa 9,7%) und daneben eine geringe Menge Titan (0,49%) enthält. Dies ist der einzige dort angegebene titanhaltige Stahl. Dieser Stahl ist als ein rostfreier Stahl oder hochlegierter Stahl anzusprechen, keinesfalls aber als ein Flußstahl, der definitionsgemäß bis zu etwa 0,25% Kohlenstoff und nur geringe Mengen an deren Elementen außer solchen Elementen, die zur Desoxydation zugesetzt werden, wie Silizium und Mangan, enthält. Dieser nach der Literaturstelle benutzte Chrom-Nickel-Stahl hat somit keinerlei Ähnlichkeit mit einem titanhaltigen Flußstahl. Ferner ist ein derartiger Stahl mit großen Mengen an Chrom und Nickel oder anderen kostspieligen Legierungselementen ganz wesentlich teurer als ein nur geringe Mengen eines Legierungselements enthaltender Flußstahl, so daß er für viele Zwecke überhaupt nicht in Betracht gezogen werden kann. Ferner enthält diese Literaturstelle keine näheren Angaben über aluminiumbeschichtete Stahlgegenstände im eigentlichen Sinne, z. B. aluminiumbeschichtete Bleche, Bänder oder Drähte, sondern sie beschreibt, wie gesagt, das Verhalten von unlegierten und legierten Stählen gegenüber dem Angriff von Aluminiumschmelzen, insbesondere in Verbindung mit Gießdüsen für eine Aluminium-Gießwalzmaschine, und erst recht ist der Literaturstelle keinerlei Hinweis oder Anhaltspunkt zu entnehmen, wie ausgezeichnete Eigenschaften hinsichtlich Hochtemperatur-Oxydationsbeständigkeit, etwa gleichwertig denen eines aluminiumbeschicnteten rostfreien Stahls, bei einem Flußstahlblech, das nur eine geringe Menge eines zugesetzten Legierungselements und keine größeren Mengen an Chrom oder Nickel oder anderen kostspieligen Legierungselementen enthält, erzielt werden könnten.

Entsprechendes gilt für die Literaturstelle K ü η t scher, Kilger und Biegler: »Technische Baustähle«, 3. Auflage, Halle, 1958, S. 374, 375 und 404, wo auch die Stabilisierung von Kohlenstoff mit Titan und anderen Karbidbildnern in hochlegierten, rost- und säurebeständigen Stählen, wie sie auch in der bereits genannten Literaturstelle »Aluminium« angegeben sind, beschrieben ist. Hier wird Titan zur Stabilisierung des Kohlenstoffs benutzt, so daß kein freier Kohlenstoff zur Beseitigung oder Verringerung des wirksamen Chromeehalts des rostfreien Stahls vorhanden ist, da der rostfreie Stahl notwendigerweise eine große Menge an Chrom enthalten muß, um die verbesserte Oxydationsbeständigkeit herbeizuführen. Wonngleich bei dieser »Stabilisierung« Titangehalte, die mindestens das 4fache s des Kohlenstoffanteils ausmachen, die Regel darstellen, ist aus den dortigen Angaben nicht die Notwendigkeit zu erkennen oder herzuleiten, über die Titanmenge hinaus, die zur Ausfällung oder Stabilisierung des gesamten Kohlenstoffs in dem Stahl erforderlich ist,

11; einen Überschuß an ungebundenem in dem Stahl gelösten Titan, das also aucl; nicht z. B. durch Sauerstoff oder andere Bestandteile gebunden ist, zu gewährleisten. Insbesondere sind auch in dieser Literaturstelle nirgends aluminiumbeschichtete Stahlgegenstände oder

is irgendwelche dafür maßgeblichen Gesichtspunkte oder gar Möglichkeiten zur Verbesserung der Hochtemperatur-Oxydationsbeständigkeit von aluminiumbeschichteten Stahlgegenständen angesprochen. Es kann aber kein Zweifel daran bestehen, daß aluminiumbeschichtete Stahlgegenstände einerseits, auf die sich die Erfindung bezieht, und hochlegierte rost- und säurebeständige Chrom- oder Chrom-Nickel-Stähle andererseits, wie sie in der Literaturstelle erläutert werden, grundlegend voneinander verschieden sind und keine gemeinsame Beurteilung finden können, so daß handwerkliche Übertragungen von dem einen auf das andere Gebiet ausgeschlossen sind.

Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, mit Aluminium oder Aluminiumlegierungen beschichtete Gegenstände aus Flußstahl der eingangs angegebenen Art zu schaffen, die sich durch verbesserte Hochtemperuluroxydationsbeständigkeit und insbesondere verbesserte Beständigkeit gegen Unterschichloxydation beim Erhitzen auf eine Temperatur von etwa 815° C auszeichnen, keine größeren Mengen kostspieliger Legierungselemente erfordern und ferner einfach und wirtschaftlich unter Anwendung herkömmlicher Beschichtungsverfahren und -vorrichtungen herzustellen sind.

^o Zur Lösung dieser Aufgabe sind Gegenstand der Erfindung mit Aluminium oder Aluminiumlegierungen beschichtete Gegenstände, insbesondere Bleche, Bänder und Drähte, aus Flußstahl mit einem niedrigen, in der Regel unier 0,1% liegenden Kohlenstoffgehalt, die bei 815"C gegen Unterschichtoxydation beständig sind, welche erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet sind, daß der Stahl als wesentliches Legierungselement Titan in einer Menge etwa vom 4- bis lOfachen des Kohlenstoffgehaltes enthält, die ausreicht, um allen

so nicht gebundenen Kohlenstoff in Form von Titancarbiden auszufällen und darüber hinaus einen Überschuß ungebundenen Titans, gelöst im Stahl, zu ergeben.

Vorzugsweise macht der Überschuß ungebundenen Titans in dem Stahl etwa 0,1 bis 0,3 Gewichtsprozent des

SS Stahls aus.

In Verbindung damit ist Gegenstand der Erfindung ferner die Verwendung von Gegenständen, insbesondere Bleche, Bänder und Drähte, aus Flußstahl mit einem niedrigen, in der Regel unter 0,1% liegenden Kohlende stoffgehalt und mit Titan als wesentlichem Legierungsuiement in einer Menge etwa vom 4- bis lCfachen des Kohlenstoffgehalts, die ausreicht, um allen nicht gebundenen Kohlenstoff in Form von Titancarbiden auszufällen und darüber hinaus einen Überschuß

ds ungebundenen Titans, gelöst im Stahl, zu ergeben, zur Beschichtung mit Aluminium oder Aluminiumlegierungen durch Feueraluminieren.

Überraschenderweise wurde gefunden, daß durch die

erfindungsgemäß getroffene besondere Auswahl und Kombination von Merkmalen, wobei die Einhaltung sämtlicher Merkmale notwendig ist, mit Aluminium oder Aluminiumlegierungen beschichtete Gegenstände aus titanhaltigern Flußstahl (nachstehend zur Vereinfachung zumeist nur als Stahlbleche oder Stahlbänder bezeichnet) erhalten werden, die ausgezeichnete Hochtemperaluroxydationsbeständigkeit und insbesondere ausgezeichnete Beständigkeit gegen Unterschichtoxydation beim Erhitzen auf Temperaturen von etwa 815°C aufweisen, wie das auch aus den späteren Erläuterungen in Verbindung mit den Zeichnungen und dem Diagramm ersichtlich ist. Die Oxydationsgeschwindigkeit, angezeigt durch die zeitliche Gewichtszunahme pro Flächeneinheit, ist ausweichlich des Diagramms bei einem erfindungsgemäß ausgebildeten aluminiumbeschichteten Stahlblech bei langdauerndem Glühen in Luft bei einer Temperatur von 815⁰C viel geringer als bei einem herkömmlichen aluminiumbeschichteten Stahlblech aus unberuhigtem Stahl. Im Gegensatz zu herkömmlichen Produkten tritt kein Abschiefern und Abblättern auf. Die Verwendung größerer Mengen teurer Legierungselemente, wie Chrom, Nickel, entfällt, vielmehr genügt die am Kohlenstoffgehalt des Stahls bemessene geringe Menge an Titan, die wegen des grundsätzlich geringen Kohlenstoffgehalts des Flußstahls ebenfalls recht gering ist und keine hohen Kosten mit sich bringt. Die feueraluminierten Flußstahlgegenstände gemäß der Erfindung sind gut formbar, ohne daß ein Reißen des Überzugs beim Biegen des Stahlgegenstands eintritt. Für die Herstellung der feueraluminierten Flußstahlgegenstände gemäß der Erfindung können, wie aus den nachstehenden Erläuterungen ersichtlich ist, ohne weiteres übliche Beschichtungsverfahren und -vorrichtungen, etwa zur kontinuierlichen Feueraluminierung von Blechen oder Bändern, verwendet werden.

Unter der Bezeichnung Flußstahl ist in den vorliegenden Unterlagen gemäß üblicher und anerkannter Definition ein Kohlenstoffstahl, der maximal etwa 0,25% Kohlenstoff enthält, zu verstehen, wobei der erfindungsgemäß benutzte Flußstahl in der Regel einen Kohlenstoffgehalt unter 0,1% hat. Ebenfalls gemäß üblicher und anerkannter Definition stellt Mangan einen normalen Bestandteil von Kohlenstoffstahl und damit von Flußstahl, nicht aber ein zugesetztes Legierungselcment, das normalerweise nicht in einem Flußstahl anwesend ist, dar, während der Stahl ansonsten keine wesentlichen Mengen an anderen Lcgierungsclcmenten enthält (vgl. hierzu die Definitionen von Flußstahl = mild steel und von Kohlenstoffstahl => carbon steel in »Metals Handbook«, 8. Auflage, Band I, S, 25 und 7).

Die Erfindung wird nachstehend in Verbindung mit den Zeichnungen weiter erläutert. Darin zeigt

Fig. 1 eint schcmatischc senkrechte Schnittansicht eines herkömmlichen Stahlblechs aus unberuhigtem Stahl mit einer Aluminiumbcschichtung aus Aluminium-Typ I nach dem Erhitzen in einer oxydierenden Atmosphäre,

Fig. 2 eine schcmntischc Draufsicht auf die Oberfläche des aluminiumbeschichteten Stahlblechs gemäß Fig. 1 nach weiterem Erhitzen in oxydierender Atmosphäre,

Fig.3 eine schcmatischc Ansicht eines senkrechten Schnitts durch ein mit Aluminium-Typ 1 beschichtetes, titanhultigcs, erfindungsgcmnßcs Flußstnhlblceh mich Erhitzen in oxydierender Atmosphäre,

F i g. 4 eine schcmatischc Draufsicht auf die Oberfläche des aluminiumbcschichtctcn Stahlblechs der F i g. J nach weitcrem Erhitzen in oxydierender Atmosphäre,

F i g. 5 ein Diagramm des zeitlichen Verlaufs der Gesamtgewichtszunahme pro cm² Oberfläche eines herkömmlichen aluminiumbeschichteten Stahlblechs s aus unberuhigtem Stahl und eines erfindungsgemäßen, titanhaltigen, aluminiumbeschichteten Stahlblechs beim Glühen in Luft bei einer Temperatur von 815° C.

Da ein Titangehalt, in Gew.-%, der etwa viermal so hoch ist wie der Kohlenstoffgehalt des Stahls, in

,o Gew.-%, erforderlich ist, um den im Stahl enthaltenen Kohlenstoff vollständig in Form von Titankarbiden auszufällen, muß der Titangehalt des erfindungsgemäß verwendeten Stahls in einem Bereich liegen, der dem Vierfachen des Kohlenstoffgehalts des Stahls plus einer zusätzlichen Tiianmenge entspricht, die ausreicht, um einen Überschuß ungebundenen Titans, gelöst im Stahl, vorzugsweise von etwa 0,1 bis 0,3 Gew.-%, zu ergeben. Der Tilangehalt kann bis zum Zehnfachen des Kohlenstoffgehalts des Stahls, in Gew.-%, betragen, jedoch ergeben Titanmengen, die über den vorstehend angegebenen Mengen liegen, keine weiteren Vorteile und erhöhen nur die Kosten unnötig. Da der Kohlenstoffgehalt der zur Herstellung der aluminiumbeschichteten Gegenstände verwendeten Stähle gering ist und in der Regel unter 0,1% liegt, ist auch die erfindungsgemäß erforderliche Gesamttitanmenge klein.

Ein bevorzugtes Verfahren zum Feueraluminieren von Stahlbändern mit einem der Erfindung cntsprechenden Titangehalt ist das sogenannte »Sendzimir-Verfahren«. Dabei wird ein endloses Stahlblech oder -band, das zünder- und rostfrei ist, von einer Rolle kontinuierlich durch einen Ofen mit oxydierender Atmosphäre und einer Temperatur von etwa 165 bis 499°C geführt,

wodurch sämtliche ölrückstände auf der Oberfläche des Bandes abgebrannt werden und eine dünne Oxidhaut erzeugt wird. Das Stahlblech wird dann durch einen Ofen geführt, der eine reduzierende Atmosphäre, z. B. eine wasscrsloffhaltigc Atmosphäre, mit einer Temperatur von etwa 815 bis 982°C enthält, wodurch die Oxidhaut reduziert und ein Stahlband mit einer von nichtmetallischen Verunreinigungen freien Oberfläche gebildet wird, auf der geschmolzenes Aluminium leicht haftet. Nach der Reduktionsbehandlung wird das Stahlband durch eine Schutzhaube, die verhindert, daß die reduzierte Metalloberfläche wieder oxydiert wird, in das Aluminiumschmclzbad eingeführt. Dieses Schmelzbad kann beispielsweise aus im wesentlichen reinem Aluminium (Aluminium-Typ-Il-Besehichtung) odci

so einer Aluminiumlegierung, die ?.. B. bis zu 11 Gcw.-°/( Silizium enthält (Aluminium Typ-I-Bcschichtung), bc stehen. Nach dem Verlassen des Bades wird die Dicki der Aluminiumschicht auf dem Stahlband durch zwe entgegengesetzt angeordnete Strnhlwischer oder Wal

s<, /.cn eingestellt, die eine gleichmäßig dünne Aluminium schicht erzeugen, worauf das Band abgekühlt wird. Dn mit Aluminium beschichtete Band wird dann zu eine Rolle aufgewickelt. Für alle Verfahrensschritte könnci dabei herkömmliche Vorrichtungen für das Scnd/.imir

(„, Verfahren verwendet werden.

Das Abbrennen des Ols und oxydierbarer Stoffe vo der Oberfläche des Stahlbandes, bevor es in di reduzierende Atmosphäre eingebracht wird, kun gcgebenenfulls entfallen, vorausgesetzt, daß das Ban

(,s auf andere Weise unmittelbar vor der Rcduktionsbi handlung gründlich gereinigt wird, /.. B. ilurt herkömmliches Abbeizen mit Alkalien. Fig. I zeigt schematisch eine senkrechte Schnittai

sieht durch ein nach dem Sendzimir-Verfahren mit Aluminium-Typ I, das 8 Gew.-% Silizium enthält, beschichtetes herkömmliches Blech aus unberuhigtem Stahl (AISI 1008), das nach dem Feueraluminieren durch lOOstündiges Erhitzen in Luft auf 815⁰C oxydiert wurde. Dieses Stahlblech weist auf dem Grundblech 30 eine kontinuierliche Oxidunter- bzw. -zwischenschicht 31 auf, die sich zwischen der Oberfläche des Grundblechs 30 und der Aluminiumschicht 32 ausgebildet hat. Die Oxidzwischenschicht 31 besteht im wesentlichen aus zwei Oxidkomponenten mit unterschiedlichem Gehalt an Aluminium und Eisen. Auf der Oberfläche der Aluminiumschicht 32 hat sich eine dünne Aluminiumoxidschicht 33 gebildet. Die Oxidzwischenschicht 31 wächst ziemlich schnell, wenn das beschichtete Stahlblech in einer oxydierenden Atmosphäre, wie Luft, bei einer Temperatur von etwa 815° C gehalten wird, wobei die Geschwindigkeit, mit der die Oxidzwischenschicht 31 wächst, mit steigendem Siliziumgehalt der Aluminiumschicht 32 zunimmt. Die Oxidzwischenschicht 31 verhindert oder verzögert zumindest wesentlich das Eindiffundieren von Aluminium aus der Aluminiumschicht 32 in das Stahlsubstrat (Grundblech 30). Wenn das aluminiumbeschichtete Stahlblech bei erhöhter Temperatur, z. B. 815°C, gehalten wird, wächst die Oxidzwischenschicht 31 so lange weiter, bis ein Abschiefern oder Abblättern der Aluminiumschicht 32 auftritt und ein Teil der Oxidzwischenschicht 31 zusammen mit der Aluminiumschicht 32 abfällt und dadurch dar: Grundblech 30 weiterer Oxydation ausgesetzt wird (vgl. F i g. 2).

F i g. 2 zeigt in schematischer Draufsicht das in F i g. 1 wiedergegebene, mit Aluminium-Typ 1 beschichtete Stahlblech aus unberuhigtem Stahl, nachdem dieses durch 200stündiges Erhitzen an der Luft auf 815°C oxydiert wurde. Aus F i g. 2 ist zu ersehen, daß die Aluminiumschicht 32 in üblem Ausmaß abgeplatzt ist und das Grundblech 30 in einigen Bereichen freigibt und daß an den Stellen, an denen die Aluminiumschicht 32 abgeplatzt ist, voluminöse Eisenmetalloxidansätze 34 gewachsen sind. Dieselben Vorgänge wurden bei der Unterschichtoxydation von mit Aluminium-Typ Il beschichtetem herkömmlichen unberuhigtem Stahl beobachtet, der einer Oxydation an der Luft bei 815°C ausgesetzt wurde.

Wenn dagegen ein Stahlblech mit einem der Erfindung entsprechenden Titangehalt nach dem Sendzimir-Verfahren oder einem beliebigen anderen äquivalenten Verfahren, durch das eine saubere, oxidfreie Oberfläche für die Feueraluminierung geschaffen wird, mit einer Aluminiumbcschichtung verschen und dann einer Oxydation in Luft bei 815⁰C ausgesetzt wird, so wird die Bildung einer kontinuierlichen Oxidzwischenschicht vermieden oder zumindest weitgehend verzögert. Da sich keine kontinuierliche Oxidzwischenschicht bildet, kann Aluminium aus der Aluminiumschicht in das Stahlsubstrat diffundieren und tut dies auch, wenn das Band in einer oxydierenden Atmosphäre erhitzt wird. Durch die Diffusion von Aluminium in das Stahlgrundblcch 30 wird dessen Beständigkeit gegen Untcrschichtoxydntion weiter erhöht.

F i g. 3 zeigt schematisch einen senkrechten Schnitt durch ein crfindungsgcmilßcs 0,05 Gcw.-tyo Kohlenstoff und 0,35 Gew.-% Titan enthaltendes Stahlblech 35 aus unberuhigtem Stahl mit einer Fcueraluminicrungsschicht aus Aluminium-Typ I (Siliziumgchalt 8 Gcw.-%), die auf Grund einer lOOstündigen Erhitzung des Stahlblechs in Luft auf 815°C in den Stahl eindiffundiert ist. Durch das Erhitzen des Stahlblechs bildet sich auch hier eine kleine Menge Oxid unter der Oberfläche, hier jedoch in Form ausgeprägter isolierter Teilchen 36, die in dem titanhaltigen Stahl verteilt sind und allenfalls eine diskontinuierliche Unter- bzw. Zwischenschicht bilden. Die dispersen Teilchen 36 bestehen im wesentlichen aus Oxiden des Eisens und Aluminiums in unterschiedlichen

ίο Mengenverhältnissen. Da sich selbst riach längerem Erhitzen keine Oxidzwischenschicht der in Fig.! gezeigten Art bildet, diffundiert Aluminium in den Stahl unter die diskontinuierliche Zwischenschicht aus Metalloxiden ein und sorgt für eine erhöhte Oxydationsbeständigkeit (vgl. F i g. 4).

Fig.4 zeigt in schematischer Draufsicht die gleichmäßig grau-matte Aluminiumoxidoberfläche des in F i g. 3 dargestellten aluminiumbeschichteten, titanhaltigen Stahlbleches gemäß der Erfindung nach 200siündigern Erhitzen in Luft bei 815° C. Die Oberfläche 37 weist keinerlei Abschuppungen oder Abschieferungen auf.

F i g. 5 zeigt zwei Diagrammkurven, die die Gesamtgewichtszunahme in mg/cm², infolge von Oberflächen- und Unterschichtoxydation bei einem herkömmlichen Stahlblech aus unberuhigtem Stahl (Kurve A) und bei einem erfindungsgemäßen, 0,05 Gew.-% Kohlenstoff und 0,35 Gew.-% Titan enthaltenden Stahlblech (Kurve B) im zeitlichen Verlauf wiedergeben, die beide eine 0,051 mm starke Aluminiumschicht aus Aluminium-Typ 1 aufwiesen und jeweils in Luft auf 815°C während der auf der Abszisse angegebenen Zeitspanne erhitzt wurden. Das titanhaltige aluminiumbeschichCete Stahlblech der Erfindung weist eine viel geringere Oxydationsgeschwindigkeit als das herkömmliche aluminiumbeschichtete Stahlblech aus unberuhigtem Stahl auf.

Ein typischer unberuhigter Stahl mit niedrigem Kohlenstoffgehalt, der durch Heiß- oder Kaltwalzen zu Blechen ausgewalzt werden kann, sich zur Feueraluminicrung eignet und einen der Erfindung entsprechenden Titangehalt hat, weist z. B. ungefähr folgende Zusammensetzung auf:

Gewichtsprozent

C 0,05

Mn 0,30-0,50

S 0,030

P 0,02

Si 0,002

Al 0,000-0,090

_v, Ti 0,25-0.45

Fc Rest

Es ist ersichtlich, daß der Stahl kein anderes zugesetztes Lcgicrungsclcmcnt als Titan enthält; Mangan ist, wie gesagt, ein normaler Bestandteil eines derartigen Flußstahls.

Die Erfindung ist vorstehend in erster Linie in bezug auf endlose Stahlbänder oder -bleche, wie sie üblicherweise für kontinuierliche Fcucraluminicrungsvcrfahrcn verwendet werden, erläutert worden, sie ist aber nicht

<"> darauf beschränkt und kann analog bei beliebigen Stahlgcgcnständcn unabhängig von deren Größe oder Form angewendet werden. Gegebenenfalls können zum Aufbringen der Aluminiumbeschichtung auf die Stahlgcgcnstiinclc auch andere als die vorstehend geschilderten

<"< Methoden angewandt werden, d. h., die Erfindung ist nicht auf das Aufbringen des Aluminiums durch I lcißtnuchbcschichtcn beschränkt.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

709H1/2M

Claims

Patentansprüche:

1. Mit Aluminium oder Aluminiumlegierungen beschichtete Gegenstände, insbesondere Bleche, Bänder und Drähte, aus Flußstahl mit einem niedrigen, in der Regel unter 0,1% liegenden Kohlenstoffgehalt, die bei 815°C gegen Unterschichtoxydation beständig sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Stahl als wesentliches Legierungselement Titan in einer Menge etwa vom 4- bis lOfachen des Kohlenstoffgehaltes enthält., die ausreicht, um allen nicht gebundenen Kohlenstoff in Form von Titancarbiden auszufällen und darüber hinaus einen Überschuß ungebundenen Titans, gelöst im Stahl, zu ergeben.

2. Mit Aluminium oder Aluminiumlegierungen beschichtete Gegenstände nach Anspruch 1, da durch gekennzeichnet, daß der Überschuß ungebundenen Titans in dem Stahl etwa 0,1 bis 0,3 Gewichtsprozent des Stahls ausmacht.

3. Mit Aluminium oder Aluminiumlegierungen beschichtete Gegenstände nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der den Titanzusatz aufweisende Stahl ungefähr folgende Zusammensetzung hat: 0,25 bis 0,45 Gewichtsprozent Titan, 0,05 Gewichtsprozent Kohlenstoff, 0,30 bis 0,50 Gewichtsprozent Mangan, 0,03 Gewichtsprozent Schwefel, 0,02 Gewichtsprozent Phosphor, 0,002 Gewichtsprozent Sili/ium, 0,00 bis 0,09 Gewichtsprozent Aluminium, Rest Eisen.

4. Verwendung von Gegenständen, insbesondere Bleche, Bänder und Drähte, aus Flußstahl mit einem niedrigen, in der Regel unter 0,1% liegenden Kohlenstoffgehalt und mit Titan als wesentlichem Legierungselement in einer Menge etwa vom 4- bis lOfachen des Kohlenstoffgehaltes, die ausreicht, um allen nicht gebundenen Kohlenstoff in Form von Titancarbiden auszufällen und darüber hinaus einen Überschuß ungebundenen Titans, gelöst im Stahl, zu ergeben, zur Beschichtung mit Aluminium oder Aluminiumlegierungen durch Feueraluminieren.