DE2454622A1

DE2454622A1 - Walzschweissplattierter, korrosionsfester, aus einem grundwerkstoff und einem auflagewerkstoff bestehender formkoerper und verfahren zur herstellung desselben

Info

Publication number: DE2454622A1
Application number: DE19742454622
Authority: DE
Inventors: Giswalt Dipl Ing Dr Veitl
Original assignee: Voestalpine AG
Current assignee: Voestalpine AG
Priority date: 1973-12-17
Filing date: 1974-11-18
Publication date: 1975-06-19
Also published as: AT327266B; IT1025826B; FR2254429A1; DE2454622C2; SE7414167L; ATA1053273A; GB1493610A; BE823449A; US3981426A; FR2254429B1; NL7415283A

Description

FATbNTANWXLVi: PROF. DR. DR. J, aEIToTÖTTER DR.-ING. WOLFRAM BUNTE DR. WERNER KINZEBACH D 8000 MÖNCHEN 43 - POSTFACH 780

München, 18. Nov. 1974 M/15 569 M/15 570

Vereinigte österreichische Eisen-

und Stahlwerke - Alpine Montan Aktiengesellschaft Wien, Österreich

Walzschweißplattierter, korrosionsfester, aus einem Grundwerkstoff und einem Auflagewerkstoff bestehender Formkörper und Verfahren zur Herstellung desselben

Die Erfindung betrifft einen- walzschweißplattierten, korrosionsfesten, aus Grundwerkstoff und Auflagewerkstoff bestehenden Formkörper, insbesondere plattierte Bleche, sowie ein Verfahren zur Herstellung solcher Formkörper.

Zur Herstellung korrosionsfester Formkörper, insbesondere Bleche, bedient man sich des Plattierens, wobei ein Grundwerkstoff, der aus einem Kohlenstoffstahl oder einem legierten Stahl bestehen kann, mit einem korrosionsfesten Auflagewerkstoff verbunden wird. Zweckmäßig erfolgt die Verbindung durclt gemeinsames Verwalzen eines- aus dem Grundwerkstoff und dem Auflagewerkstoff bestehenden Plattierpaketes. Korrosionsbeständige Legierungen sind in vielfacher Zusammensetzung bekannt. Sie haben hohe Gehalte an Nickel, Molybdän, Chrom u.a. und stellen ziemlich teure Werkstoffe dar. Bei Legierungen . dieser Art kommt es allerdings zur Ausscheidung von unerwünschten Phasen, wenn ihr Gehalt an zu Ausscheidungen neigenden Legierungselementen, wie Kohlenstoff von 0,001 bis 0,2

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Gew.-%, Molybdän von 2,5 bis 17 Gew;-%, Chrom von 12 bis 25 Gew.-%/ Nickel von 9 bis 70 Gew.-% und Silizium von 0,01 bis 4 Gew.-% beträgt. In der Literatur werden diese Ausscheidungen als Sigma-Phase, Chi-Phase und Lave-Phase bezeichnet, wobei als besonders kritische Grenze angesehen wird, wenn die Summe von Chrom und Nickel 30 % beträgt.

Um Ausscheidungen in den angeführten korrosionsfesten Legierungen zu vermeiden, ist es notwendig, sie einem Lösungsglühen zu unterwerfen. Das Lösungsglühen erfolgt üblicherweise in einem Temperaturbereich von 1175 bis 123O° C während mehrerer Stunden. Anschließend wird der lösungsgeglühte Werkstoff in Wasser abgelöscht. Wenn also ein solches Lösungsglühen notwendig ist, so muß bei einem plattierten Formkörper der ganze Formkörper, ζ. B. das ausgewalzte Plattierpaket dieser Wärmebehandlung unterworfen werden. Daraus folgt, daß auch als Grundwerkstoff nur ein solcher verwendet werden kann, der dieser Wärmebehandlung gewachsen ist. Ein unlegierter Kohlenstoffstahl kann nicht verwendet werden, denn er würde durch die hohen Temperaturen des Lösungsglühens überhitzt werden und eine erhebliche Einbuße seiner Festigkeitseigenschaften erleiden. Die überhitzung führt bekanntlich zu einer Kornvergrößerung mit nachteiligen Folgen. Man war daher bisher gezwungen, bei der Herstellung walzschweißplattierter korrosionsfester Formkörper, bei denen der Auflagewerkstoff aus einer korrosionsfesten Legierung der angeführten Zusammensetzung bestand, auch als Grundwerkstoffe nur solche zu verwenden, die die außergewöhnliche Wärmebehandlung des Lösungsglühens vertragen. Solche Werkstoffe sind austenitische Chrom-Nickel-Stähle, die aber sehr teuer sind und deren wertvolle spezifische Eigenschaften bei der eigentlich untergeordneten Verwendung als Grundwerkstoff nicht ausgenützt werden.

Die Erfindung bezweckt die Vermeidung der geschilderten Nachteile und Schwierigkeiten und stellt sich die Aufgabe, einen walzschweißplattierten hochkorrosionsfesten, aus Grundwerkstoff und Auflagewerkstoff bestehenden Formkörper zu schaffen,, dessen Grundwerkstoff aus einem erheblich billigeren Material als die

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teuren Chrom-Nickel-Stähle besteht und der der Wärmebehandlung des Lösungsglühens, die durch die Verwendung des hochlegierten Auflagewerkstoffes vorgegeben ist, ohne Beeinträchtigung standhält. Weiters soll der Grundwerkstoff schweißbar sein.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Grundwerkstoff aus einem austenitischen Manganstahl folgender Zusammensetzung besteht: 0,3 bis 0,9 Gew.-% Kohlenstoff, 0,05 bis 0,1 Gew.-% Silizium, 13 bis 19 Gew.-% Mangan, 0 bis 2 Gew,-% Nickel, 0,5 bis 1,0 Gew.-% Chrom, 0 bis 0,20 Gew.-% Kupfer, 0 bis 2 Gew.-% Kobalt, 0 bis 0,007 Gew.-% Phosphor, 0 bis 0,002 Gew.-% Schwefel, Rest Eisen.

Das Wesen der Erfindung besteht also darin, daß zwei austenitische Werkstoffe durch Walzplattieren miteinander ver- bunden werden, wobei die zur Erreichung der Korrosionsbeständigkeit des Auflagewerkstoffes erforderliche Wärmebehandlung auch die Eigenschaften des Grundwerkstoffes optimal zur Geltung bringt,-ohne daß die Schweißbarkeit, die Festigkeitseigenschaften und das austenitische Gefüge des Grundwerkstoffes in nachteiliger Weise beeinflußt werden. In der folgenden Tabelle sind bevorzugte Beispiele für die chemische Zusammensetzung des Grundwerkstoffes angegeben. .

Tabelle

C	0,7	Si	Mn	Ni	Cr	Cu	Co	P	S	Fe
bis	0,05	17	O	0,88	0	0	0	0	Rest
0,8	bis	bis '	bis	bis	bis	bis	bis	bis
0,6	0,1	17,5	0,5	1,0	0,05	0,5	0,007	0,018	Il
bis	0,05	17,5	0,5	0,75	0	0,5	0	0	Rest
0,7	bis	bis	bis	bis	bis	bis	bis	.bis
0,4	0,1	18,5	1,5	0,88	0,15	1,5	0,007	0,018	11
bis	0,05	18,5	1/5	0,5	0	1,5	0	0	Rest
0,6	bis	bis	bis	bis	bis	bis	bis	bis
0,1	19	2	0,75	0,20	2	0,007	0,OE	Il

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Die Erfindung umfaßt weiters ein Verfahren zur Herstellung eines Formkörpers der beschriebenen Art, welches davon ausgeht, daß sandwichartig aus zwei Grundwerkstoffplatten und zwei in den Abmessungen kleineren Auflageplatinen ein Plattierpaket zusammengestellt wird. Dabei liegen die Grundwerkstoffplatten außen und die Platinen innen. Zwischen die Platinen wird eine das Zusammenschweißen verhindernde Trennschicht eingebracht, und der die Auflageplatinen umgebende Spalt zwischen den Rändern der Grundwerkstoffplatten wird durch Schweißleisten>. die mit den Grundwerkstoffplatten verschweißt werden, rundum geschlossen» Vor dem Verwalzen muß das Paket noch evakuiert werden, wie in der OE-PS Nr. 245 895 beschrieben.

Das erfindungsgemäße Verfahren zielt darauf ab, mit HilfsiriaBnähmen. das Einschweißen der Schweißleisten in den Spalt des Plattierpaketes und die Verbindung mit dem Manganstahl zu erleichtern und insbesondere das Schweißen so einfach wie mit einem Kohlenstoff stähl zu gestalten. Diese Maßnahmen bestehen darin, daß Zunächst die Ränder der Grundwerkstoffplatten schräg angeschliffen werden, vorzugsweise in einem Winkel von 15 bis 30°, dann das abgeschliffene Material durch eine Reihe von Auftragsschweißlagen aus Kohlenstoffstahl ersetzt wird, das Paket zusammengestellt und die Schweißleis.ten eingesetzt werden, die Schweißleisteri durch Wurzelnähte längs des Umfanges des Paketes mit den Äuftfägssehweißiagen bzw. Aufpanzerungen verbünden und schließlich durch Aufbringen weiterer Schweißlagen zwischen den Auftrags- . schweißlagen und den Schweißleisteh der Spalt dicht geschlossen und das Paket fertiggestellt wird.

Zweckmäßig wird während des Aufbaues der Aufpanzerungen mit Wasser gekühlt.

Vorteilhaft können für die erste Lage der Auftragsschweißlagen hochlegierte austenitische Elektroden und für die weiteren Lagen Kohlenstoffstahl als Zusätzwerkstoff verwendet werden. .

Das erfindungsgemäße Verfahren ist in der Zeichnung, die einen Schnitt durch ein Plattierpaket im Randbereich zeigt, näher erläutert.

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Zwei Grundwerkstoffplatten mit den Abmessungen 2500 mm χ 1500 mm χ 100 mm, die die folgende Zusammensetzung haben: C Mn Ni Co Cu Cr Si S P 0,6 % 18 % 1 % 0,5 % 0,15 % 0,75 % 0,1 % 0,015 % 0,006 % ' Fe -

Rest ■""·"■:

sind mit 1, I¹ bezeichnet. Dazwischen sind die Auflageplatinen, die mit 2, 2' bezeichnet sind, eingelegt. Diese haben die Abmessungen 2400 mm χ 1400 mm χ 24 mm und folgende Zusammensetzung: Ni Mo Cr Si C Mn · W Co Fe 57 % 16 % 15 % 0,05% 0,02% 1 % 4 % 2 % 4 %. Sie sind zu einem Plattierpaket verbunden, wobei zwischen den Platinen eine die Verschweißung hindernde Schicht 3 eingebracht ist. Das Paket wird in folgender Weise vorbereitetί Die Grundwerkstoffplatten 1 und 1' werden abgeflammt und im Randbereich, d. h. auf einer Randbreite a schräg abgeschliffen,.wobei der Winkel der Schrägfläche 4, 4' gegenüber der Horizontalen 15 bis 30° beträgt. Sodann werden auf die Schrägflächen 4, 4¹ Auftragsschweißlagen 5, 6, 7, 8 gelegt und auf diese Weise,das durch das Abschleifen abgetragene Material ersetzt. Das Auftragsschweißen erfolgt vorteilhaft elektrisch. Diese Auftragsschweißlagen bzw. Aufpanzerungen werden in Form von kurzen, versetzten Schweißraupen aufgebaut," die mit Wasser gekühlt werden. Es können alle Lagen 5 bis 8 mit einem Schweißzusatzwerkstoff aus Kohlenstoffstahl erzeugt werden, es ist jedoch vorteilhaft, für die erste Läge 5 hochlegierte austenitische Elektroden zu verwenden. Nach Herstellung der Auftragsschweißlagen erfolgt der Zusammenbau des Plattierpaketes, in dem auf die obere, abgeschliffene Fläche der Grundwerkstoffplatte 1' die schmälere und kürzere Auflageplatine 2' kantenparallel aufgelegt wird, dann die Trennschicht aufgebracht und sandwichartig die zweite Platine 2 und die in gleicher Weise vorbereitete Grundwerkstoffplatte l aufgesetzt wird. Dann werden längs des Umfanges des Plattierpaketes in den durch die überstehenden Ränder der Grundwerkstoffplatten gebildeten Spalt Schweißleisten 9 eingelegt und diese durch Wurzelnähte 10, 10' mit den Auf panzerungen verbunden. Schließlich wer-

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den in den verbleibenden Raum randseitig weitere Schweißlagen 11 gelegt und damit das Paket bündig geschlossen. An einer Stelle des Spaltes wird eine Vorrichtung, wie in der OE-PS Nr. 245 895 beschrieben, eingebracht, das Paket evakuiert und versiegelt. Anschließend wird das Paket vier Stunden auf 1150° C erwärmt und auf.eine Stärke von 31 mm in 16 Stichen heruntergewalzt. Sogleich nach dem Walzen wird das Paket einem Lösungsglühen bei 1220 C während zwei Stunden unterworfen. Unmittelbar darauf erfolgt das Ablöschen in Wasser. Das Paket wird aufgeschnitten, die Verbundtafeln werden getrennt, gerichtet und ihre Oberflächen durch Schleifen nachbehandelt. Die erhaltenen Bleche haben eine Dicke von 12 mm bei einer Toleranz von +0,3 mm. Die Plattierschicht hat eine Dicke von 3 mm. Die mechanischen Eigenschaften des Verbundbleches sind in der folgenden Tabelle angeführt.

	Auflagewerkstoff	Grundwerkstoff
Zugfestigkeit (Kp/mm²)	70 bis 90	85 bis 90
Streckgrenze (Kp/mm2)	25 bis 30	25 bis 30
Dehnung in % (d₅)	45 bis 50	50 bis 60

Claims

Patentansprüche : *

1. Walzschweißplattierter, korrosionsfester, aus einem Grundwerkstoff und einem Auflagewerkstoff bestehender Formkörper, wobei der Auflagewerkstoff zu Phasenausscheidungen neigende Legierungselemente, wie Kohlenstoff von 0,001 bis 0,2 Gew.-%_/ Molybdän von 2,5 bis 17 Gew.-%, Chrom von 12 bis 25 Gew.-%, Nickel von 9 bis 70 Gew.-% und Silizium von 0,01 bis 4 Gew.-% enthält, dadurch gekennzeichnet, daß der Grundwerkstoff aus

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einem austenitischen Manganstahl folgender Zusammensetzung besteht: 0,3 bis 0,9 Gew.-% Kohlenstoff, 0,05 bis 0,1 Gew.-% Silizium, 13 bis 19 Gew.-% Mangan, 0 bis 2 Gew.-% Nickel, 0,5 bis 1,0 Gew.-% Chrom, 0 bis 0,20 Gew.-% Kupfer, Q bis 2 Gew.-% Kobalt, 0 bis 0,007 Gew.-% Phosphor, 0 bis 0,002 Gew.-% Schwefel, Rest Eisen, und der Formkörper lösungsgeglüht ist.

Verfahren zur Herstellung eines Formkörpers nach Anspruch 1, aus einem sandwichartig aus zwei Grundwerkstoffplatten und zwei in den Abmessungen kleineren Auflageplatinen zusammengestellten Plattierpäket, wobei die Grundwerkstoffplätten außen und die Platinen innen liegenί dazwischen eine das Zusammenschweißen verhindernde Trennschicht eingebracht und der die Auflageplatinen umgebende Spalt rundum durch mit den Grundwerkstoffplatten verschweißte Schweißleisten geschlossen V7ird> dadurch gekennzeichnet, daß zunächst die Ränder der Grundwerkstöffplätten·schräg angeschliffen werden, vorzugsweise in einem Winkel von 15 bis 30 j dann das abgeschliffene Material durch eine Reihe von Äuftfagsschweißlägen aus Kohlenstoffstähl ersetzt wird, das Paket zusammengestellt und die Sehw"eiß!eisten eingesetzt werden> die Schweißleisten durch Wurzelnähte längs des Umfanges des Paketes mit den Aiifträgssehweißlägeri bzw* Äufpärizerüngen verbunden und schließlich durch Aufbringen weiterer Schweißlägen zwischen den Äufträgsschweißlägen Und" deii Schweißleisten der Spalt dicht geschlossen und das Paket fertiggestellt wird*

Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet," daß während des Aufbaues der Aufpanzerüngen mit Wasser gekühlt wird» Vefiähren nach den Ansprüchen 2 und 31 dadurch gekennzeichnet, daß für die erste Lage der Äuftragsschweißlagen höchiegierte äustenitische Elektroden und für die weiteren Lagen Khhtenstöffstahl als Züsatzwerkstoff verwendet wird..

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