DE2916959A1 - Legierung aus eisen, chrom, aluminium, yttrium und silicium - Google Patents

Legierung aus eisen, chrom, aluminium, yttrium und silicium

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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Legierungen aus Eisen, Chrom, Aluminium, Yttrium und Silicium.
Gewisse Legierungen aus Eisen, Chrom, Aluminium und Yttrium sind bekannt. So beschreibt die US-Patentschrift 3 027 252 Legierungen der folgenden Zusammensetzung: 20,0 bis 95,0 Gewichtsprozent Chrom, 0,5 bis 4,0 Gewichtsprozent Aluminium, 0,5 bis 3,0 Gewichtsprozent Yttrium und als Rest Eisen. Diese Legierungen sollen hochtemperaturbeständige, oxidationsbeständige Legierungen mit verbesserter Bearbeitbarkeit und einem verbesserten Oxidfilm sein. Auch die britische Patentschrift 1 045 993 (welche der US-Patentschrift 3 298 826 entspricht) beschreibt eine Legierung aus Eisen, Aluminium und Yttrium, die aus weniger als 20 Gewichtsprozent Chrom, einer Menge im Bereich von 0,5 bis 12 Gewichtsprozent Aluminium, 0,1 bis 3,0 Gewichtsprozent Yttrium und einem Rest von Eisen besteht. Eine derartige Legierung soll bei gewissen Temperaturen beständig gegen Versprödung sein und ein hohes Ausmaß an Oxidationsbeständigkeit und Korrosionsbeständigkeit beibehalten. Legierungen mit mehr als 20 Gewichtsprozent Chrom sollen nach der britischen Patentschrift 1 045 993 einer Versprödung unterworfen sein. Legierungen mit Gehalten an Yttrium von niedrigeren Werten sollen ihre Oxidationsbeständigkeit verlieren.
Im Rahmen von Untersuchungen, die zu der vorliegenden Erfindung führten, wurden nun Legierungen aus Eisen, Chrom, Aluminium und Yttrium gefunden, die zusätzlich gewisse Mengen an Silicium enthalten, und es wurde festgestellt, daß derartige Legierungen bei gewissen experimentellen Untersuchungen eine größere Korrosionsbeständigkeit aufweisen.können, wenn der Gehalt an Silicium in der Legierung erhöht wird.
Die vorliegende Erfindung schafft gemäß einer Ausführungsform eine Legierung aus Eisen, Chrom, Aluminium, Yttrium und Silicium, die 15 bis 25 Gewichtsprozent Chrom, 4 bis 5,5 Gewichtsprozent Aluminium, 0,01 bis 3 Gewichtsprozent Yttrium, 0,3 bis 5 Gewichtsprozent Silicium und einen Rest an Eisen enthält.
Derartige Legierungen haben eine signifikante Korrosionsbeständigkeit, wie dies durch Untersuchungen an repräsentativen Legierungen gezeigt wird, welche in den Beispielen dieser Beschreibung beschrieben werden. Die erfindungsgemäßen Legierungen können daher beispielsweise als Träger für Kraftfahrzeugabgas-Katalysatoren und als Widerstandsheizung-Elemente Verwendung finden.
Es sei bemerkt, daß die vorerwähnten, bekannten Legierungen mit großer Wahrscheinlichkeit geringe Gehalte an zufällig vorhandenen Silicium aufweisen werden. Derartige Gehalte sind demnach nach
<NichtLesbar>
der Anmelderin kleiner als der untere Grenzwert des Siliciumbereichs in den Legierungen der vorliegenden
<NichtLesbar>
(0,3 Gewichtsprozent) und sie liefern in einem Fall einen weiteren zu den vorteilhaften Eigenschaften der erfindungsgemäßen Legierungen.

<NichtLesbar>
wird jedoch
<NichtLesbar>
bevorzugt, daß der untere Grenzwert des Siliciumbereiches 0,3 Gewichtsprozent beträgt.
Der obere Grenzwert des Siliciumbereiches in den erfindungsgemäßen Legierungen (5 Gewichtsprozent) ist wahrscheinlich aufgrund von Überlegungen bezüglich der
<NichtLesbar>
insofern als hohe Gehalte an Silicium. Die Legierungen
<NichtLesbar>
Gewöhnlich stellen jedoch 2 Gewichtsprozent Silicium aus Gründen der
<NichtLesbar>
einen bevorzugten oberen Grenzwert dar. So weisen die bevorzugten erfindungsgemäßen Legierungen 0,5 bis 2 Gewichtsprozent Silicium auf, innerhalb welchen Bereichen ein Gehalt von 1 bis 2 Gewichtsprozent Silicium besonders bevorzugt wird.
Die Legierungen der vorliegenden Erfindung können nach Verfahren zur Herstellung von Legierungen aus Eisen, Chrom, Aluminium und Yttrium, welche dem Fachmann bekannt sind, vorgestellt werden.
Die erfindungsgemäßen Legierungen können mittels herkömmlicher Techniken, wie beispielsweise durch Querschnittsherabsetzung von Blöcken durch Schmieden, Blockwalzen, Extrusion, Ziehen und/oder Walzen zu brauchbaren Formen verarbeitet werden. Beispielsweise können die Legierungen leicht zu Streifenform verarbeitet werden.
Die erfindungsgemäßen Legierungen können ferner auch unbestimmte zufällige Bestandteile enthalten, wie sie beispielsweise in Verbindung mit dem Verfahren zur Herstellung der Legierung, beispielsweise nach den üblichen Stahlherstellungsverfahren, eingeführt werden können, die jedoch die Eigenschaften der Legierung nicht wesentlich beeinflussen.
Die Erfindung wird nun lediglich in beispielhafter Weise in den Beispielen 1 bis 8 ausführlich beschrieben, wobei alle angegebenen Teile Gewichtsteile sind. Ein Vergleich der Ergebnisse der Beispiele 2 und 6 mit denen der Beispiele 1, 3, 4, 5, 7 und 8 zeigt, daß die Korrosionsbeständigkeit verbessert wird, wenn der Siliciumgehalt in der Legierung ansteigt.
Das allgemeine Verfahren bestand darin, Proben von Eisen/Silicium, Chrom, Aluminium und Yttrium in den gewünschten Mengenverhältnissen einzusetzen, mit einem geringen Überschuß an Yttrium um Verluste davon zu berücksichtigen, und diese Proben im Lichtbogen unter Bildung einer Legierung in Form eines Regulus im Gewicht von einigen Hundert Gramm zu schmelzen. Der Regulus wurde dann zu einer Platte gewalzt. (Der Verlust an Yttrium wird dadurch hervorgerufen, daß dieses auf der Oberfläche der Legierung eine Schlacke bildet).
In der vorstehenden Weise wurde eine Reihe von Legierungen hergestellt. Die Zusammensetzungen dieser Legierungen sind in der nachfolgenden Tabelle I angegeben.
Tabelle
Proben der vorstehenden Legierungen in Form einer Folie von 50 µm Dicke wurden auf ihre Korrosionsbeständigkeit untersucht, indem man sie in Kraftfahrzeugabgasen auf 1085° C erhitzte. Die Ergebnisse sind zusammenfassend in der nachfolgenden Tabelle II niedergelegt, in welcher die Korrosionsbeständigkeit als "Standzeit" der Probe, wie sie durch visuelle Prüfung bestimmt wird, angegeben ist. Ein "Versager" ist durch eine vollständige örtliche Oxidation des Folienabschnittes gekennzeichnet. Die Standzeit ist diejenige Zeit (in Stunden), die benötigt wird, einen Flächenbereich auf der Folie anzugreifen, der 1 mm2 überschreitet.

Claims (4)

1. Legierung aus Eisen, Chrom, Aluminium, Yttrium und Silicium, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß sie 15 bis 25 Gewichtsprozent Chrom 4 bis 5,5 Gewichtsprozent Aluminium 0,01 bis 3 Gewichtsprozent Yttrium 0,3 bis 5 Gewichtsprozent Silicium und als Rest Eisen enthält.
2. Legierung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der Gehalt an Silicium 0,5 bis 5 Gewichtsprozent beträgt.
3. Legierung nach Anspruch 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der Gehalt an Silicium 0,5 bis 2 Gewichtsprozent beträgt.
4. Legierung nach Anspruch 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der Gehalt an Silicium 1 bis 2 Gewichtsprozent beträgt.
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