DE2454622C2 - Walzschweißplattierter, korrosionsbestäindiger, aus einem Grundwerkstoff und einem Auflagewerkstoff bestehender Formkörper und Verfahren zur Herstellung desselben - Google Patents
Walzschweißplattierter, korrosionsbestäindiger, aus einem Grundwerkstoff und einem Auflagewerkstoff bestehender Formkörper und Verfahren zur Herstellung desselbenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft einen walzschwelßplaitlerten,
korrosionsbeständigen, aus einem Grundwerkstoff und einem Auflagewerkstoff bestehenden Formkörper, wobei
der Auflagewerkstoff die Leglerungselemente Kohlenstoff
von 0,001 bis 0,2 Gew.-*, Molybdän von 2,5 bis 17 Gew=-*, Chrom von 12 bis 25 Gew.-*, Ntekel von 9
bis 70 Gew.-* und Silizium von 0,01 bis 4 Gew.-*, die Phasenausscheidungen des Auflagewerkstoffes begünstigen,
enthält, sowie ein Verfahren zur Herstellung solcher Formkörper.
b5 Zur Herstellung korrosionsbeständiger Formkörper,
Insbesondere von Blechen, bedient man sich bekannterweise des Plattlerens, wobei ein Grundwerkstoff, der aus
einem Kohlenstoffstahl oder einem legierten Stahl beste-
hen kann, mit einem korrosionsfesten Auflagewerkstoff
verbunden wird. Zweckmäßig erfolgt die Verbindung durch 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 und Stählen dieser Art kommt es allerdings zur Ausscheidung von unerwünschten Phasen, wenn ihr Gehalt an zu hi
Ausscheidungen neigenden Legierungselementen, wie Kohlenstoff von 0,001 bis 0,2%, Molybdän von 2,5 bis
17%, Chrom von 12 bis 25%, Nickel von 9 bis 70% und Silizium von 0,01 bis 4% beträgt. In der Literatur werden
diese Ausscheidungen als SIgma-Phase, Chi-Phase und Laves-Phase bezeichnet, wobei als besonders kritische
Grenze angesehen wird, wenn die Summe von Chrom und Nickel 30% beträgt.
Um Ausscheidungen in den angeführten korrosionsbeständigen Legierungen zu vermeiden, ist es notwendig,
sie einem Lösungsglühen zu unterwerfen. Das Lösungsglühen erfolgt üblicherweise in einem Temperaturbereich
von 1175 bis 12300C während mehrerer Stunden. Anschließend wird der lösungsgeglühte Werkstoff in
Wasser abgeschreckt. Wenn also ein solches Lösungsglühen notwendig ist, so muß bei einem plattierten Formkörper der ganze Formkörper, z. B. das ausgewalzte Plattierpaket dieser Wärmebehandlung unterworfen werden.
Daraus folgt, daß auch als Grundwerkstoff nur ein solcher verwendet werden kann, der dieser Wärmebehand- so
lung 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 J5
einer Kornvergrößerung mit nachteiligen Folgen. Man war daher bisher gezwungen, bei der Herstellung walzschwelßplattlerter korrosionsbeständiger Formkörper, bei
denen der Auflagewerkstoff aus einer korrosionsbeständigen Leglerunf der angeführten Zusammensetzung -to
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 erheblich billigeren austenltlschen Manganstähle, wie sie z.B. in der DE-PS 6 48 706 beschrieben sind,
wurden noch nicht als Grundwerkstoff für walzschweißplattierte, korrosionsbeständige Formkörper verwendet.
sondern dienten nur zur Herstellung von unmagnetischen Gegenständen, die mit spanabhebenden Werkzeugen leicht zu bearbeiten waren.
Der Erfindung Hegt die Aufgabe zugrunde, einen walzschweißplattierten hochkorrosionsbeständigen, aus
Grundwerkstoff und Auflagewerkstoff bestehenden Formkörper zu schaffen, dessen Grundwerkstoff erheblich billiger als die teuren Chrom-Nickel-Stähle ist und
der der Wärmebehandlung des Lösungsglühens, die durch die Verwendung des hochlegierten Auflagewerkstoffes vorgegeben Ist, ohne Beeinträchtigung standhält.
Außerdem 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, 6 bis 2 Gew.-%
Kobalt, 0 bis 0,007 Gew.-% Phosphor, 0 bis 0,002 Gew.-% Schwefel, Rest Eisen,
oder 0,7 bis 0,8 Gew.-% Kohlenstoff, CV>5 bis 0,1 Gew.-%
Silizium, 17 bis 17,5 Gew.-% Mangan, ü LJs 0,5 Gew.-%
Nickel, 0,88 bis 1,0 Gew.-% Chrom, 0 bis 0,05 Gew.-% Kupfer, 0 bis 0,5 Gew.-% Kobalt, 0 bis 0,007 Gew.-%
Phosphor, 0 bis 0,018 Gew.-% Schwefel, Rest Elsen,
oder 0,6 bis 0,7 Gew.-% Kohlenstoff, 0,05 bis 0,1 Gew.-% Silizium, 17,5 bis 18,5 Gew.-% Mangan, 0,5 bis 1,5 Gew.-%
Nickel, 0,75 bis 0,88 Gew.-% Chrom, 0 bis 0,15 Gew.-% Kupfer, 0,5 bis 1,5 Gew.-% Kobalt. 0 bis 0,007 Gew.-%
Phosphor, 0 bis 0,018 Gew.-% Schwefel, Rest Eisen,
oder 0,4 bis 0,6 Gew.-% Kohlenstoff, 0,05 bis 0,1 Gew.-%
Silizium, 18,5 bis 19 Gew.-% Mangan, 1,5 bis 2 Gew.-% Nickel, 0,5 bis 0.75 Gew.-% Chrom, 0 bis 0,20 Gew.-%
Kupfer, 1,5 bis 2 Gew.-% Kobalt, 0 bis 0,007 Gew.-% Phosphor, 0 bis 0,018 Gew.-* Schwefel, Rest Eisen,
oder 0,6 Gew.-% Kohlenstoff, 18 Gew.-% Mangan, 1 Gew.-% Nickel, 0,5 Gew.-% Kobalt, 0,15 Gew.-% Kupfer, 0,75 Gew.-% Chrom, 0,1 Gew.-% Silizium, 0,015
Gew.-% Schwefel, 0,006 Gew.-% Phosphor, Rest £isen, und der Formkörper lösungsgeglüht ist.
Beim erfindungsgemäßen Formkörper sind somit zwei
austenitische Werkstoffe durch Walzplattieren miteinander verbunden, wobei die zur Erreichung der Korrosionsbeständigkeit des Auflagewerkstoffes erforderliche Wärmebehandlung auch die Eigenschaften des Grundwerkstoffes optimal zur Geltung bringt, ohne daß die
Schweißbarkelt, 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 (In %) angegeben.
C | Si | Mn | Ni | Cr | Cu | Co | P | S | Fe |
0,7 | 0,05 | 17 | 0 | 0,88 | 0 | 0 | 0 | 0 | Rest |
bis | bis | bis | bis | bis | bis | bis | . bis | bis | |
0,8 | 0,1 | 17,5 | 0,5 | 1,0 | 0,05 | 0,5 | 0,007 | 0,018 | Rest |
0,6 | 0.05 | 17,5 | 0,5 | 0,75 | 0 | 0,5 | 0 | 0 | Rest |
bis | bis | bis | bis | bis | bis | bis | bis | bis | |
0,7 | 0,1 | 18,5 | 1,5 | 0,88 | 0,15 | 1,5 | 0,007 | 0,018 | Rest |
0,4 | C,05 | 18,5 | 1,5 | 0,5 | 0 | 1,5 | 0 | 0 | Rest |
bis | bis | bis | bis | bis | bis | bis | bis | bis | |
0.6 | OJ | 19 | 2 | 0.75 | 0.20 | 2 | 0,007 | 0,018 | Rest |
Die Erfindung umfaßt auch ein Verfahren zur Herstellung eines FormkOrpers der beschriebenen Art, welches
davon ausgeht, daß aus zwei geschichteten Grundwerkstoffplatten und 2:weI In den Abmessungen kleineren
Auflagcplatinen ein, Plattlerpaket zusammengestellt wird.
Dabei liegen die Grundwcrkstoffplalten außen und die
Platinen Innen. Zwischen die Platinen wird eine das
Zusammenschweißen verhindernde Trennschicht eingebracht, und der rjlle Auflageplatlnen umgebende Spalt
zwischen den Rändern der Grundwerkstoffplatten wird durch Schwelßlelstnn, die mit den Grundwerkstoffplatten
verschweißt werden, rundum geschlossen. Vor dem Verwalzen muß das Paket noch evakuiert werden, wie In der
OE-PS 2 45 895 beschrieben.
Das erflndungsjiumaße Verfahren zielt darauf ab, mit
Hilfsmaßnahmen das Einschweißen der Schwelßlclsten In den Spalt des Plattlerpaketes und die Verbindung mit
dem Manganstahl zu erleichtern und Insbesondere das Schweißen so sinfüüh wie rnU einem Kohlenstoffstahl ?u
gestalten. Diese Maßnahmen bestehen darin, daß zunächst die Ränder der Grundwerkstoffplatten schräg
angeschliffen werdein, vorzugsweise In einem Winkel von 15 bis 30°, dann (his abgeschliffene Material durch eine
Reihe von Auftru|;sschwelßlagen aus Kohlenstoffstahl
ersetzt wird, das Paket zusammengestellt und die Schwelßlclsten eingesetzt werden, welche durch Wurzelnähte längs des Umfanges des Paketes mit den Auftragsschweißlagen bzw. Aufpanzerungen verbunden und
schließlich durch Aufbringen weiterer Schweißlagen zwischen den Auftragsnchwelßlagen und den Schweißleisten
der Spalt dicht geschlossen und das Paket fertiggestellt wird.
Zweckmäßig wir,I während des Aufbaues der Aufpanzerungen mit Wasser gekühlt.
Vorteilhafterweist; werden für die erste Lage der Auftragsschwelßlagen hochlegierte austenltlsche Elektroden
und für die weiteren Lagen Kohlenstoffstahl als Zusatzwerkstoff verwendet.
Der mit der Erfindung erzielte Vorteil besteht Insbesondere darin, daQ· sie die Herstellung von walzschweißplattlerten, hochkorroslonsbestandlgcn, aus einem
Grundwerkstoff u:ni einem Auflagewerkstoff bestehenden Formkörper hoher Qualität gewährleistet, der der
Wärmebehandlung des Lösungsglühens ohne Beeinträchtigung standhält, wobei der Grundstoff schweißbar Ist
und wobei statt dir teuren Chrom-Nickel-Stähle, die
erheblich billigere» Manganstähle als Grundwerkstoff verwendet werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist in der Zeichnung, die einen Schnitt dwxch ein Plattierpaket im Randbereich
zeigt, näher erlüiieit.
Zwei GrundwerkKtoffplatten mit den Abmessungen
2500 x 1500 X 100 mm, die die folgende Zusammensetzung
haben:
C Mn Ni Co Cu Cr Si S P
0,6%18% 1% 04% 0,15% 0,75% 0,1% 0,015% 0,006%
Fe
Rest
Rest
sind mit 1,1' bezeichnet Dazwischen sind die Auflageplatinen,
die mit 2„ 2' bezeichnet sind, eingelegt Diese
haben die Abmessungen 2400 * 1400 x 24 mm und folgende Zusammensetzung:
Ni | Mo | Cr | Si | C | Mn | W | Co | Fe |
57% | 16% | 15% | 0,005% | 0.02% | 1% | 4% | 2% | 4% |
Sie sind zu einem Plattlcrpakel verbunden, wobei zwischen den Platinen eine die Verschweißung hindernde
Schicht 3 eingebracht ist. Das Paket wird in folgender Welse vorbereitet: Die Grundwerkstoffplatten 1 und Γ
werden abgefliimmt und Im Rundberclch, d. h. auf einer
Randbreite α schräg abgeschliffen, wobei der Winkel der
SchrägfläL'he 4, 4' gegenüber der Horizontalen 15 bis 30
betrügt. Sodann werden auf die SchrägfUlchen 4, 4' AuI-Iragsschwcißlagen 5, 6. 7. 8 gelegt und auf diese Welse
das durch das Abschleifen abgetragene Material ersetzt. Das Auftragsschweißen erfolgt vorteilhaft elektrisch.
Diese Auftragsschwelßlagen bzw. Aufpanzerungen werden in Form von kurzen, versetzten Schweißraupen aufpph:uii. die mil Wasser gekühlt werden. Es können alle
Lagen 5 bis 8 mit einem Schweißzusatzwerkstoff aus Kohlenstoffstahl erzeugt werden, es Ist jedoch vorteilhaft, für die erste Lage 5 hochlegierte austenltlsche Elektroden zu verwenden. Nach Herstellung der Auftragsschweißlagen erfolgt der Zusammenbau des Plattlerpaketes. In dem auf die obere, abgeschliffene Flache der
Grundwerkstoffplatte Γ die schmälere und kürzere Auflagepldtine 2' kantenparallel aufgelegt wird, dann die
Trennschicht aufgebracht und schichtweise die zweite
Platine 2 und die In gleicher Welse vorbereitete Grundwerkstoffplatte I aufgesetzt wird. Dann werden längs des
Umfanges des Pbttlerpaketes In den durch die überstehenden Ränder der Grundwcrkstoffplatten gebildeten
Spalt Schweißleisten 9 eingelegt und diese durch Wurzelnähte 10, 10' mit den Aufpanzerungen verbunden.
Schließlich werden in den verbleibenden Raum randseltlg weitere Schweißlagen U gelegt und damit das Paket
bündig geschlossen. An einer Stelle des Spaltes wird eine
Vorrichtung, wie In der OE-PS Nr. 2 45 895 beschrieben, eingebracht, das Paket evakuiert und versiegelt.
Anschließend wird das Paket vier Stunden auf 11500C
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 Abschrecken 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 Plattierung hat eine Dicke von
3 mm. Die mechanischen Eigenschaften des Verbundbleches sind In der folgenden Tabelle angeführt.
Zugfestigkeit 700 bis 900 850 bis 900
(N/mm2)
Streckgrenze 250 bis 300 250 bis 300
Streckgrenze 250 bis 300 250 bis 300
(N/mmJ)
Dehnung in % 45 bis 50 50 bis 60
Dehnung in % 45 bis 50 50 bis 60
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (8)
1. Walzschweißplattlerter, korrosionsbeständiger,
aus einem Grundwerkstoff und einem Auflagewerkstoff bestehender Formkörper, wobei der Auflagewerkstoff
die Legierungselemente 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.-*, die
Phasenausscheidungen des Auflagewerkstoffes begünstigen, enthält, dadurch gekennzeichnet, 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.-% Ma'ngan, 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 Elsen, und der Formkörper lösungsgeglüht ist.
2. Wäizschwcißpiatiierier, korrosionsbeständiger,
aus einem Grundwerkstoff und einem Auflagewerkstoff bestehender Formkörper, wobei der Auflagewerkstoff
die Legierungselemente 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.-*, die Phasenausscheidungen des Auflagewerkstoffes
begünstigen, enthält, dadurch gekennzeichnet, daß der Grundwerkstoff aus einem austenitischen Manganstahl
founder Zusammensetzung besteht: 0,7 bis
0,8 Gew.-* Kohlenstoff, 0,05 his 0,1 Gew.-* Silizium, 17 bis 17,5 Gew.-* Mangan, ü bis 0,5 Gew.-* Nickel,
0,88 bis 1,0 Gew.-* Chrora, 0 bK0,05 Gew.-* Kupfer, 0 bis 0,5 Gew.-* Kobalt, 0 bis 0,007 Gew.-* Phosphor,
0 bis 0,018 Gew.-* Schwefel, Rest Eisen, und der Formkörper lösungsgeglüht ist.
3. Walzschwelßplattierter, korrosionsbeständiger,
aus einem Grundwerkstoff und einem Auflagewerkstoff bestehender Formkörper, wobei der Auffagewerkstoff
die Legierungselemente 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.-*,
die Phasenausscheidungen des Auflagewerkstoffes begünstigen, enthält, dadurch gekennzeichnet, daß
der Grundwerkstoff aus einem austenitischen Manganstahl folgender Zusammensetzung besteht: 0,6 bis
0,7 Gew.-* Kohlenstoff, 0,05 bis 0,1 Gew.-* Silizium, 17,5 bis 18,5 Gew.-* Mangan, 0,5 bis 1,5 Gew.-* Nikkei,
0,75 bis 0,88 Gew.-* Chrom, 0 bis 0,15 Gew.-* Kupfer, 0,5 bis 1,5 Gew.-* Kobalt, 0 bis 0,007 Gew.-*
Phosphor, 0 bis 0,018 Gew.-* Schwefel, Rest Eisen, und der Formkörper lösungsgeglüht ist.
4. Walzschweißplattlerter, korrosionsbeständiger aus einem Grundwerkstoff und einem Auflagewerkstoff
bestehender Formkörper, wobei der Auflagewerksloff die Legierungselemente 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.-*, die Phasenausscheidungen des Auflagewerkstoffes
begünstigen, enthält, dadurch gekennzeichnet, daß der Grundwerkstoff aus einem austenitischen Manganstahl
folgender Zusammensetzung besteht: 0,4 bis 0,6 Gew.-* Kohlenstoff, 0,05 bis 0,1 Gew.-* Silizium,
18,5 bis 19 Gew.-* Mangan, 1,5 bis 2 Gew.-* Nickel, 0.5 bis 0.75 Gew.-* Chrom. 0 bis 0.20 Gew.-* Kupfer,
1,5 bis 2 Gew.-* Kobalt, 0 bis 0,007 Gew.-* Phosphor, 0 bis 0,018 Gew.-* Schwefel, Rest Eisen, und
der FormkSrper lösungsgeglüht ist.
5. Walzschwelßplattierter, korrosionsbeständiger aus einem Grundwerkstoff und einem Auflagewerkstoff
bestehender Formkörper, wobei der Auflagewerkstoff die Legierungselemente Kohlenstoff von
Ο,Οόί bis 0,2 Gew.-*, Molybdän von 2,5 bis 17 Gew.-*, Chrom von 12 bis 25 Gew.-*, Nickel von
ι» 9 bis 70 Gew.-* und Silizium von 0,01 bis 4 Gew.-*,
die Phasenausscheidungen des Auflagewerkstoffes begünstigen, enthält, dadurch gekennzeichnet, daß
der Grundwerkstoff aus einem austenitischen Manganstahl folgender Zusammensetzung besteht: 0,6
i:- Gew.-* Kohlenstoff, 18 Gew.-* Mangan, 1 Gew.* Nickel, 0,5 Gew.-* Kobalt, 0,15 Gew.-* Kupfer, 0,75
Gew.-* Chrom, 0,1 Gew.-* Silizium, 0,015 Gew.-% Schwefel, 0,006 Gew.-* Phosphor, Rest Eisen, und
der Formkörper lösungsgeglüht ist.
6. Verfahren zur Herstellung eines Formkörpers nach den Ansprüchen 1 bis 5, aus einem sandwichartig
aus zwei Grundwerkstoffplatten und zwei in den Abmessungen kleineren Auflageplatlnen zusammengestellten
Plattierpäkei, wobei die Grundwerkstoffplatten außen und die Platinen innen liegen, dazwischen
eine das Zusammenschweißen verhindernde Trennschicht eingebracht und der die Auflageplatinen
umgebende Spalt rundum durch mit den Grundwerkstoffplatten verschweißte Schweißleisten geschlossen
to wird, dadurch gekennzeichnet, 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
J5 ersetzt wird, das Paket zusammengestellt und die
Schweißleisten eingesetzt werden, die Schweißleisten durch Wurzelnähte längs des Umfanges des Paketes
mit den Auftragsschweißlagen bzw. Aufpanzerungen
verbunden und schließlich durch Aufbringen weiterer
·"> Schweißlagen zwischen den Auftragsschweißlagen
und den Schweißleisten der Spalt dicht geschlossen und das Paket fertiggestellt wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß während des Aufbaues der Aufpanzerungen
mit Wasser gekühlt wird.
8. Verfahren nach den Ansprüchen 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß für die erste Lage der
Auftragsschweißlagen hochlegierte austenltlsche Elektroden und für die weiteren Lagen Kohlenstoffstahl
als Zusatzwerkstoff verwendet wird.
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