DE4021781A1

DE4021781A1 - Ferritische legierung

Info

Publication number: DE4021781A1
Application number: DE4021781A
Authority: DE
Inventors: Terry A Debold; Theodore Kosa; Millard S Masteller
Original assignee: Carpenter Technology Corp
Current assignee: CRS Holdings LLC
Priority date: 1989-07-13
Filing date: 1990-07-08
Publication date: 1991-01-31
Anticipated expiration: 2010-07-09
Also published as: DE4021781C2; US5091024A; JP2811354B2; CA2020875A1; JPH03115546A; CA2020875C

Description

Die Erfindung betrifft eine korrosionsbeständige ferritische Legierung und spezieller eine solche Legierung mit einer neuen Kombination magnetischer und elektrischer Eigenschaften und Korrosionsbeständigkeit.

Bisher wurden Silicium-Eisen-Legierungen und ferritische rostfreie Stähle für die Herstellung von Magnetkernen für Relais und Solenoide verwendet. Silicium-Eisen-Legierungen enthalten bis zu 4% Silicium und als Rest im wesentlichen Eisen. Solche Legierungen haben ausgezeichnete magnetische Eigenschaften, lassen aber viel zu wünschen übrig bezüglich der Korrosions beständigkeit. Ferritische rostfreie Stähle andererseits, wie AISI Typ 430F, haben ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit, lassen aber einiges zu wünschen übrig bezüglich magnetischer Eigenschaften, besonders der Eigenschaft der Sättigungsinduk tion. Sättigungsinduktion oder, wie sie manchmal genannt wird, Sättigungsmagnetisierung ist eine wichtige Eigenschaft in einem magnetischen Material, da sie ein Maß für den maximalen magneti schen Fluß darstellt, der in einem Gegenstand, wie in einem Induktionswicklungskern aus der Legierung, induziert werden kann. Legierungen mit geringer Sättigungsinduktion sind für die Herstellung solcher Kerne weniger als erwünscht, da ein Kern mit größerem Querschnitt im Vergleich mit einem Material mit einer höheren Sättigungsinduktion erforderlich ist, um eine bestimmte Menge an magnetischer Anziehungskraft zu ergeben. Mit anderen Worten, niedrige Sättigungsinduktion in einem Kernmaterial begrenzt die Größenverminderung, die in der Relais- und Sole noid-Konstruktion möglich ist.

Die zunehmend häufige Verwendung von Kraftfahrzeugtechnologien, wie Brennstoffeinspritzung, Antiblockierbremssysteme und automatisch sich einstellende Aufhängungssysteme, in Automobilen später Modelle erzeugte einen Bedarf an einem magnetischen Material mit guter Korrosionsbeständigkeit, aber höherer Sättigungsinduktion als bekannte ferritische rostfreie Stähle. Der Bedarf an guter Korrosionsbeständigkeit ist von besonderer Wichtigkeit in Automobil-Brennstoffeinspritzsystemen im Hinblick auf die Einführung stärker korrodierender Brennstoffe wie jene, die Ethanol oder Methanol enthalten.

In einem Versuch, Materialien mit einer Kombination von Korro sionsbeständigkeit, guten magnetischen Eigenschaften und guter maschineller Bearbeitbarkeit zu bekommen, wurden die folgenden Legierungen entwickelt. Die als QMR1L, QMR3L und QMR5L bezeich neten Legierungen haben die folgenden nominalen Zusammensetzun gen in Gewichtsprozenten:

Jede der Legierungen enthält auch Blei für den berichteten Zweck einer Verbesserung der maschinellen Bearbeitbarkeit.

Die US-PS 39 25 063 betrifft eine korrosionsbeständige magneti sche Legierung, die eine kleine Menge Blei, Calcium und/oder Tellur zum Zwecke einer Verbesserung der maschinellen Verarbeit barkeit der Legierung enthält. Die Legierung hat den folgenden Breitenbereich in Gewichtsprozenten:


Gewichts-%
C\|0,08 max.
Si	0-6
Cr	10-20
Al	0-5
Mo	0-5

In dieser Legierung ist wenigstens eines der folgenden Elemente enthalten: 0,03 bis 0,40% Blei, 0,002 bis 0,02% Calcium oder 0,01 bis 0,20% Tellur, der Rest besteht im wesentlichen aus Eisen.

Die US-PS 47 05 581 betrifft eine magnetische Silicium-Chrom- Eisen-Legierung mit einiger Korrosionsbeständigkeit. Die Legierung hat den folgenden Breitenbereich in Gewichtsprozenten:


Gewichts-%
C\|0,03 max.
Mn	0,40 max.
Si	2,0-3,0
S	0-0,050
Cr	10-13
Ni	0-0,5
Al	0-0,010
Mo	0-3
Cu	0-80,5
Ti	0,05-0,20
N	0,03 max.

wobei der Rest im wesentlichen aus Eisen besteht und wobei C + N 0,05% ist und wenigstens eines der folgenden Elemente enthalten ist: 0,015-0,045% Blei, 0,0010-0,0100% Calcium, 0,010-0,050% Tellur oder Selen.

Die US-PS 47 14 502 betrifft eine magnetische Legierung mit einiger Korrosionsbeständigkeit, die geeignet für Kaltschmieden sein soll. Die Legierung hat den folgenden Breitenbereich in Gewichtsprozenten:


Gewichts-%
C\|0,03 max.
Mn	0,50 max.
Si	0,04-1,10
S	0,010-0,030
Cr	9,0-19,0
Ni	0-0,5
Al	0,31-0,60
Mo	0-2,5
Cu	0-0,5
Ti	0,02-0,25
Pb	0,10-0,30
Zr	0,02-0,10
N	0,03 max.

wobei der Rest im wesentlichen aus Eisen besteht und wobei C + N 0,040% ist, Si + Al 1,35% ist und wenigstens eines der folgenden Elemente enthalten ist: 0,002 bis 0,02% Calcium, 0,01 bis 0,20% Tellur oder 0,010 bis 0,050% Selen.

Die obigen Legierungen enthalten kombinierte Mengen an Chrom, Silicium und Aluminium, so daß die Legierungen eine weniger als erwünschte Sättigungsinduktion ergeben. Der relativ hohe Gehalt an Silicium und Aluminium zeigt in einigen jener Legierungen auch, daß jene Legierungen geringere als erwünschte Schmied barkeit haben. Außerdem enthalten alle obigen Legierungen Blei, das bekanntermaßen Umwelt- und Gesundheitsgefahren sowohl bei der Legierungsherstellung als auch bei der Herstellung von Gegenständen daraus ergibt.

Es ist ein Hauptziel der Erfindung, eine korrosionsbeständige, weichmagnetische Legierung und Gegenstände daraus zu bekommen, die durch eine verbesserte Kombination von magnetischen Eigen schaften und Korrosionsbeständigkeit gekennzeichnet sind.

Spezieller ist es ein Ziel dieser Erfindung, eine solche Legierung und Gegenstände daraus zu bekommen, in denen die Elemente so abgeglichen sind, daß sie eine höhere Sättigungs induktion ergeben als sie mit bekannten korrosionsbeständigen magnetischen Legierungen erhalten wird.

Die obigen sowie weitere Ziele und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden in einer ferritischen Chrom-Eisen-Legierung und Gegenständen hieraus erhalten, die nachfolgend in ungefähren Gewichtsprozenten zusammengefaßt sind:

Der Rest der Legierung ist im wesentlichen Eisen, ausgenommen zusätzliche Elemente, die die erwünschten Eigenschaften nicht beeinträchtigen, und die üblichen Verunreinigungen, die sich in gewerblichen Qualitäten solcher Stähle finden und die in einer Menge von einigen Hundertsteln eines Prozentes bis zu größeren Mengen variieren können, aber die erwünschten Eigenschaften der Legierung nicht nachteilig beeinträchtigen.

Die Legierung ist vorzugsweise in den bevorzugten Bereichen so abgeglichen, daß sie eine Sättigungsinduktion von wenigstens etwa 17 Kilogauß (kG) (1,7 Tesla, T) und eine Korrosionsbestän digkeit in korrodierenden Umgebungen, wie Treibstoff mit einem Gehalt an Ethanol oder Methanol, ergibt. Schwefel ist vorzugs weise auf etwa 0,05% maximal begrenzt, wenn die Legierung statt maschineller Bearbeitung kaltgeformt werden soll.

Die obige Tabelle ist eine bequeme Zusammenstellung und nicht dazu bestimmt, die unteren und oberen Werte der Bereiche der einzelnen Elemente der Legierung nach der Erfindung für eine alleinige Verwendung in Kombination miteinander zu beschränken oder die breiten oder bevorzugten Bereiche der Elemente für die alleinige Verwendung in Kombination miteinander zu beschränken. So können ein oder mehrere der breiten und bevorzugten Elemen tenbereiche mit einem oder mehreren der anderen Bereiche der restlichen Elemente verwendet werden. Außerdem kann ein breites oder bevorzugtes Minimum oder Maximum für ein Element mit dem Maximum oder Minimum für jenes Element aus einem der restlichen Bereiche verwendet werden. Hier und in den gesamten Unterlagen bedeuten Prozente (%) Gewichtsprozente, wenn nichts anderes ausdrücklich angegeben ist.

Die Legierung nach der Erfindung enthält wenigstens etwa 2% Chrom. Wenigstens etwa 4% oder noch besser wenigstens etwa 6 oder 8% Chrom begünstigen zunehmend die Korrosionsbeständigkeit der Legierung. Die beste Korrosionsbeständigkeit bekommt man, wenn die Legierung wenigstens etwa 10%, 10,5% oder wenigstens etwa 11% Chrom enthält. Bis zu etwa 13%, wie 12,75% maximal oder 12,5% maximal, Chrom werden mit Vorteil für die Wirkung zunehmender Korrosionsbeständigkeit eingesetzt, doch oberhalb jener Menge übertrifft die nachteilige Wirkung von Chrom auf die Sättigungsinduktion dieser Legierung seine Vorteile. Für eine Sättigungsinduktion von wenigstens etwa 17 kG (1,7 T) ist Chrom auf nicht mehr als etwa 12% und vorzugsweise auf nicht mehr als etwa 10% beschränkt. Ein Chromgehalt von etwa 10% oder 10,5% bis etwa 12% liefert die beste Kombination von magnetischen Eigenschaften und Korrosionsbeständigkeit.

Bis zu etwa 1,5% Molybdän können in dieser Legierung vorhanden sein, da es zu der Korrosionsbeständigkeit der Legierung in verschiedenen korrodierenden Umgebungen, wie beispielsweise Treibstoffen mit einem Gehalt an Methanol oder Ethanol, chlorid haltigen Umgebungen, Verunreinigungen, wie CO₂ und H₂S, enthal tenden Umgebungen und sauren Umgebungen, die beispielsweise Essigsäure oder verdünnte Schwefelsäure enthalten, beiträgt. Wenn Molybdän vorhanden ist, begünstigt es auch den elektrischen Widerstand dieser Legierung. Molybdän beeinträchtigt jedoch die Sättigungsinduktion der Legierung, und daher sind vorzugsweise nicht mehr als etwa 1,0%, noch besser nicht mehr als etwa 0,5% Molybdän vorhanden.

Eine kleine, aber wirksame Menge bis zu etwa 0,5% Schwefel kann vorhanden sein, und vorzugsweise sind 0,10 bis 0,40 Schwefel enthalten, um die maschinelle Bearbeitbarkeit der Legierung zu begünstigen. Selen kann einiges oder alles des Schwefels auf einer Grundlage von 1:1 in Gewichtsprozenten ersetzen.

Schwefel ist jedoch nicht erwünscht, wenn Gegenstände aus der Legierung kaltgeformt werden sollen, da Schwefel die Schmied barkeit der Legierung beeinträchtigt. Wenn demnach die Legierung nicht maschinell bearbeitet oder heißgeformt, sondern kaltge formt werden soll, sind vorzugsweise nicht mehr als etwa 0,05% Schwefel enthalten.

Mangan kann enthalten sein, und vorzugsweise sind wenigstens etwa 0,2% Mangan in dieser Legierung enthalten, da es die Heißbearbeitbarkeit der Legierung begünstigt. Mangan verbindet sich auch mit etwas von dem Schwefel unter Bildung von Man gansulfiden, die die maschinelle Bearbeitbarkeit der Legierung verbessern. Zuviel Mangan in solchen Sulfiden beeinträchtigt aber die Korrosionsbeständigkeit der Legierung, und daher sind nicht mehr als etwa 0,5%, vorzugsweise nicht mehr als etwa 0,4% Mangan enthalten.

Silicium kann in dieser Legierung als ein Rest von deoxidieren den Zusätzen vorhanden sein. Wenn Silicium enthalten ist, stabilisiert es Ferrit in der Legierung und trägt zu dem guten elektrischen Widerstand der Legierung bei. Übermäßig Silicium beeinträchtigt die Kaltverarbeitbarkeit der Legierung jedoch, und somit wird Silicium so eingestellt, daß nicht mehr als etwa 0,5%, noch besser nicht mehr als etwa 0,4% und vorzugsweise nicht mehr als etwa 0,3% Silicium in der Legierung vorhanden sind.

Der Rest der Legierung besteht im wesentlichen aus Eisen und üblichen Verunreinigungen, die sich in handelsüblichen Legie rungsqualitäten für gleiche oder ähnliche Verwendung finden, sowie jenen zusätzlichen Elementen, die die erwünschten Eigen schaften nicht beeinträchtigen. Die Gehalte solcher Elemente werden so eingestellt, daß sie die erwünschten Eigenschaften der Legierung nicht beeinträchtigen. Diesbezüglich werden Kohlen stoff und Stickstoff jeweils auf nicht mehr als etwa 0,05%, noch besser auf nicht mehr als etwa 0,03%, wie 0,025% maximal und vorzugsweise auf nicht mehr als etwa 0,02%, wie beispiels weise auf 0,015% maximal begrenzt, um eine niedrige Koerzitiv kraft von nicht mehr als etwa 4 Oe, vorzugsweise von nicht mehr als etwa 3 Oe zu bekommen.

Phosphor wird auf etwa 0,03% maximal, noch besser auf etwa 0,02% maximal und vorzugsweise auf etwa 0,015% maximal beschränkt.

Außerdem werden Titan, Aluminium und Zirkon auf nicht mehr als etwa jeweils 0,01% begrenzt. Kupfer wird vorzugsweise auf nicht mehr als etwa 0,3% beschränkt, Nickel wird vorzugsweise auf nicht mehr als etwa 0,5%, noch besser auf nicht mehr als etwa 0,2% beschränkt, und Blei und Tellur werden vorzugsweise auf jeweils nicht mehr als etwa 20 Teile je Million (20 ppm) in dieser Legierung beschränkt.

Die Legierung nach der Erfindung wird vorzugsweise in einem elektrischen Lichtbogenofen geschmolzen und durch die Argon- Sauerstoff-Entkohlung (AOD) raffiniert. Die Legierung wird vorzugsweise bei einer Temperatur im Bereich von 2000 bis 2200°F (1093 bis 1204°C) heißbearbeitet. Die Legierung wird nach dem Heißbearbeiten vorzugsweise spannungsfrei geglüht. Für einen Barren mit einer Dicke von bis zu etwa 2 inch (5,08 cm) wird die Legierung vorzugsweise durch Erhitzen auf etwa 1830°C (999°C) während wenigstens etwa einer Stunde spannungsfrei geglüht und dann in Luft gekühlt. Ein Barren größeren Ausmaßes wird ent sprechend länger erhitzt.

Die Legierung wird für optimale magnetische Leistung durch Glühen während wenigstens etwa zwei 8tunden bei einer Temperatur vorzugsweise unterhalb der Übergangstemperatur von Ferrit in Austenit geglüht. Annehmbare magnetische Eigenschaften können jedoch, wenn die Legierung kaltbearbeitet wurde, wie beispiels weise durch Kaltziehen, durch Glühen während wenigstens einer Stunde erhalten werden. Die Glühtemperatur und Glühzeit werden je nach der tatsächlichen Zusammensetzung und Gegenstandsgröße so ausgewählt, daß sie eine im wesentlichen ferritische Struk tur, vorzugsweise mit einer Korngröße von etwa ASTM 8 oder grober, ergeben. Wenn beispielsweise die Legierung weniger als etwa 4% oder mehr als etwa 10% Chrom enthält, ist die Glühtem peratur vorzugsweise nicht höher als etwa 1475°F (800°C), während, wenn die Legierung etwa 4 bis 10% Chrom enthält, die Glühtemperatur vorzugsweise nicht höher als etwa 1380°F (750°C) ist. Das Kühlen von der Glühtemperatur aus erfolgt vorzugsweise mit einer genügend geringen Geschwindigkeit, wie etwa 150 bis 200°F/h (83 bis 111°C/h), um Restspannungen in einem geglühten Gegenstand zu vermeiden.

Die Legierung nach der Erfindung kann zu verschiedenen Gegen ständen einschließlich Barren, Stäben und Stangen geformt werden. Im geglühten Zustand ist die Legierung geeignet für die Verwendung in Kraftfahrzeugtreibstoffeinspritzkomponenten, wie Armaturen, Polschuhen und Injektorgehäusen,sowie in Magnetkernen für Induktionswicklungen, die in Solenoiden, Relais und der gleichen zur Verwendung in korrodierenden Umgebungen, wie alkoholhaltigen Treibstoffen, und Atmosphären hoher Feuchtigkeit verwendet werden.

Beispiele

Beispiele der Legierung nach der Erfindung mit den Zusammen setzungen in Gewichtsprozenten, die in Tabelle I gezeigt sind, wurden hergestellt. Zu Vergleichszwecken wurden die Legierungs beispiele A und B außerhalb des beanspruchten Bereiches mit den in Gewichtsprozenten auch in Tabelle I gezeigten Zusammen setzungen aus handelsüblichen Chargen erhalten. Beispiel A ist repräsentativ für ASTM A838 Typ 2, eine bekannte ferritische rostfreie Stahllegierung, und Beispiel B ist repräsentativ für ASTM A867 Typ 2F, eine bekannte Silicium-Eisen-Legierung.

Die Beispiele 1 bis 4 und 6 bis 9 waren 17 Pfund (17,7 kg) unter Argon induktionsgeschmolzene und zu quadratischen Barren von 2,75 inch (6,99 cm) gegossenen Chargen. Beispiel 5 bestand aus einer Charge von 400 Pfund (181,4 kg), die unter Argon induk tionsgeschmolzen und zu einem einzelnen quadratischen Barren von 7,5 inch (19,05 cm) gegossen wurde. Die Beispiele 10 bis 15 waren Chargen von 30 Pfund (13,6 kg), die unter Argon induk tionsgeschmolzen und zu quadratischen Barren von 2,75 inch (6,99 cm) gegossen wurden. Die Beispiel A und B wurden aus Chargen einer Mahleinrichtung von Produktionsgröße erhalten und wurden mit elektrischem Lichtbogen geschmolzen und durch AOD raffi niert.

Die Beispiele 1 bis 4 und 6 bis 15 wurden jeweils unter Pressen nach einer Temperatur von 2100°F (1150°C) zu einem quadratischen Stab von 1,25 inch (3,18 cm) geschmiedet. Die Charge 5 wurde unter Pressen bei 2100°F (1150°C) zu einem quadratischen Barren mit abgerundeten Ecken (RCS) von 3,5 inch (8,9 cm) geschmiedet. Ein Teil des RCS-Barren wurde zu einem quadratischen Stab von 1,25 inch (3,18 cm) heißgepreßt.

Stangensegmente, jeweils etwa 10 inch (25,4 cm) lang, wurden von den gepreßten Barren der Beispiele 1 bis 9 abgeschnitten, bei 1832°F (1000°C) während einer Stunde spannungsfrei geglüht und dann in Luft gekühlt. Die spannungsfrei gekühlten Stäbe wurden auf ein Quadrat von 1 inch (2,54 cm) geschliffen. Die Stäbe der Beispiele 1 bis 4 und 6 bis 9 wurden bei 1472°F (800°C) während vier Stunden in einem trockenen Formgas mit einem Gehalt von 85% Stickstoff und 15% Wasserstoff geglüht und dann auf etwa 200°F/h (111°C/h) ofengekühlt, um Proben für magnetische und elektrische Versuche zu bekommen. Der Stab des Beispiels 5 wurde ähnlich, jedoch bei 1380°F (750°C), der bevorzugten Glühtempera tur für jene Zusammensetzung, geglüht.

Ein 12 inch (30,5 cm) langer Stababschnitt wurde von jedem der gepreßten Stäbe der Beispiele 10 bis 15 abgeschnitten, bei 1832°F (1000°C) zwei Stunden spannungsfrei geglüht und dann in Luft gekühlt. Die Stäbe wurden durch Erhitzen während 24 Stunden auf 1380°F (750°C) weichgeglüht. Aus jeder Stange wurde maschi nell ein 1 inch × 1 inch × 10 inch (2,54 cm × 2,54 cm × 25,4 cm) großer Stab und ein Zylinder mit einem Durchmesser von 3/8 inch (0,95 cm) und einer Länge von 1 inch (2,54 cm) hergestellt. Die Stäbe von 10 inch (25,4 cm) und die Zylinder der Beispiele 10 bis 15 wurden bei 1472°F (800°C) während vier Stunden in trockenem Formgas geglüht und mit einer Geschwindigkeit von 180°F/h (83°C/h) gekühlt.

Magnetisches Testen mit Gleichstrom (dc) der Beispiele 1 bis 15 erfolgte gemäß der ASTM-Methode A341. Die maximale Permeabilität wurde unter Verwendung eines Fahy-Permeameters bestimmt. Die Restinduktion, die Maximalinduktion und die Koerzitivkraft wurden bei einer magnetisierenden Kraft von 200 Örsted (Oe) (15,9 kA/m) auf dem Fahy-Permeameter gemessen. Das Testen, um die Sättigungsinduktion der Beispiele 1 bis 15 zu erhalten, erfolgte unter Verwendung der Magnetjochtechnik und wurde gemäß der ASTM-Methode A773 durchgeführt. Die Sättigungsinduktion wurde durch Extrapolieren der Induktionswerte als Funktion der Magnetisierungskraft bis zu einer maximalen Magnetisierungskraft von 1500 Oe (119,4 kA/m) bestimmt.

Der elektrische Widerstand wurde durch Messen des Spannungs abfalls in einer bestimmten Länge des Stabes bei verschiedenem Gleichstrom bis zu 100 Ampère und Aufzeichnung einer V-I- Charakteristikkurve aufgrund der gemessenen Testwerte bestimmt.

Die Ergebnisse der magnetischen und elektrischen Versuche der Beispiele 1 bis 15 sind in der Tabelle II gezeigt, die die maximale Permeabilität (µ max), die Restinduktion (B_r) in kG (T), die Koerzitivkraft (H_c) in Oe (A/m), die Induktion (B_m) bei 200 Oe (15,9 kA/m) und die Sättigungsinduktion (B_s) in kG (T) sowie den elektrischen Widerstand (P) in Mikroohm-Zentimeter (µ Ω-cm) zeigt. Für eine leichte Bezugnahme sind in Tabelle II auch die Prozente an Chrom und Molybdän für jedes Beispiel angegeben.

Tabelle II zeigt die verbesserte Sättigungsinduktion, die man durch diese Legierungen im Vergleich mit dem bekannten ferriti schen rostfreien Stahl bekommt. Die Werte zeigen auch, daß die durch die vorliegenden Legierungen erhaltene Sättigungsinduktion sich derjenigen der Silicium-Eisen-Legierung nähert. Es ist auch wert, die Verbesserung der Koerzitivkraft im Vergleich der Beispiele 4 und 5 zu bemerken. Ersteres ist bei einer beliebigen Temperatur und letzteres bei der bevorzugten Temperatur geglüht.

Weitere Proben der Beispiele 1 bis 3, 5, 10 bis 15 und die Proben der Beispiele A und B wurden bei einer Temperatur von 2100°F (1150°C) zu 0,19 inch (0,48 cm) dicken Streifen heiß ge walzt, und 2,25 inch (5,72 cm) lange Segmente wurden von jedem Streifen abgeschnitten. Die Streifensegmente der Beispiele 1 bis 3, 5 und 6 und des Beispiels A wurden bei 1380°F (750°C) vier Stunden in einem trockenen Formgas geglüht und ofengekühlt. Die Streifensegmente der Beispiele 10 bis 15 wurden bei 1472°F (800°C) vier Stunden in trockenem Formgas geglüht und mit einer Geschwindigkeit von 150°F/h (83°C/h) gekühlt. Die Streifenseg mente des Beispiels B wurden bei 1550°F (843°C) vier Stunden in feuchtem Wasserstoff geglüht und dann mit einer Geschwindigkeit von 150°F/h (83°C/h) ofengekühlt. Probestücke für Standardkorro sionstests von 2 inch × 1 inch × 0,125 inch (5,08 cm × 2,54 cm × 0,32 cm) wurden maschinell von den geglühten Segmenten abgenommen und zu einer Nachbehandlung mit 32 Mikron (µm) oberflächenpoliert. Alle Probestücke wurden mit Ultraschall gereinigt und dann in Alkohol getrocknet.

Tabelle II

Doppelte Probestücke jeden Beispiels wurden in einer Salzbesprü hung von 5%-iger Natriumchoridlösung bei 95°F (35°C) gemäß der ASTM-Standardmethode B117 getestet. Weitere doppelte Probestücke von jedem Material wurden hinsichtlich der Korrosionsbeständig keit in einer Umgebung von 95% relativer Feuchtigkeit bei 95°F (35°C) getestet. Die Ergebnisse der Salzsprühtests und Feuchtig keitstests bei den Beispielen 1 bis 9, A und B sind in der Tabelle III gezeigt. Für den Feuchtigkeitstest enthalten die Werte die Zeit bis zum ersten Auftreten von Rost (erster Rost) in Stunden (h) und eine Bewertung des Korrosionsgrades nach 200 Stunden (200-h-Bewertung). Für den Salzsprühtest enthalten die Werte die Zeit bis zum ersten Auftreten von Rost (erster Rost) in Stunden (h), eine Bewertung des Korrosionsgrades nach einer Stunde (1-h-Bewertung) und einer Bewertung des Korrosionsgrades nach 24 Studen (24-h-Bewertung). Das verwendete Bewertungssystem ist folgendes: 1 = kein Rost; 2 = ein bis drei Rostflecken; 3 etwa 5% der Oberfläche gerostet; 4 = 5 bis 10% der Oberfläche gerostet; 5 = 10 bis 20% der Oberfläche gerostet; 6 = 20 bis 40% der Oberfläche gerostet; 7 = 40 bis 60% der Oberfläche gerostet; 8 = 60 bis 80% der Oberfläche gerostet; 9 = mehr als 80% der Oberfläche gerostet. Nur die obere Fläche eines jeden Probestückes wurde hinsichtlich des Rostes bewertet.

Tabelle III

Werte für die Beispiele 10 bis 15 sind in der Tabelle III nicht gezeigt, da jene Beispiele alle eine Korrosionsbeständigkeit ähnlich dem Beispiel A, der Charge mit 18% Chrom, sowohl bei 95% Feuchtigkeit als auch in den Salzsprühtests hatten. Jene Ergebnisse machen klar, daß oberhalb etwa 12% Chrom kein zusätzlicher Vorteil für die Korrosionsbeständigkeit auftritt. Bezüglich der Beispiele 1 bis 3, 5 und 6 nach der Erfindung zeigen die Werte in der Tabelle III, daß die Legierungen nach der Erfindung eine Korrosionsbeständigkeit haben, die wenigstens so gut wie bis wesentlich besser als die der Silicium-Eisen- Legierung, Beispiel B, in hoher Feuchtigkeit ist. Der Test mit 24 Stunden Salzbesprühung scheint zu hart für diese Legierung zu sein, da er nicht ausreichend zwischen Beispielen der vor liegenden Legierungen und den Vergleichsbeispielen unterschei det.

Proben der Beispiele 1 bis 4 und 6 bis 15 wurden ähnlich den vorausgehenden Proben hergestellt, jedoch mit der Ausnahme, daß die Beispiele 1 bis 4 und 6 bei 1475°C (800°C) geglüht wurden. Doppelprobestücke jedes Beispiels wurden hinsichtlich der Korrosionsbeständigkeit in einem simulierten korrodierenden Treibstoffgemisch von 50% Ethanol und 50% korrodierendem Wasser bei Raumtemperatur während 24 Stunden getestet, und daraus wurden die Korrosionsgeschwindigkeiten in Mil je Jahr (MPY) (g/m²/h) berechnet. Weitere Doppelprobestücke jeden Beispiels wurden hinsichtlich der Korrosionsbeständigkeit in siedendem korrodierendem Wasser während 24 Stunden getestet, und hieraus wurden die Korrosionsgeschwindigkeiten in MPY (g/m²/h) bestimmt. Die Ergebnisse der korrodierenden Treibstofftests sind in der Tabelle IV gezeigt. Zu Vergleichszwecken wurden auch eine Probe des Beispiels A mit Abmessungen von 0,450 inch Rundung × 1 inch Länge (1,14 cm Rundung × 2,54 cm Länge) und eine Probe des Beispiels B mit Abmessungen von 1,25% im Quadrat × 0,19 inch Dicke (3,175 cm im Quadrat × 0,48 cm Dicke) getestet, und auch diese Ergebnisse wurden in der Tabelle IV aufgenommen.

Tabelle IV

Die Tabelle IV zeigt die verbesserte Korrosionsbeständigkeit dieser Legierungen im Vergleich mit der Silicium-Eisen-Legierung in dem korrodierenden Treibstoffgemisch und in dem siedenden korrodierenden Wasser. Die Korrosionsbeständigkeit der Beispiele 10 bis 15 nähert sich jener des rostfreien Stahls mit 18% Chrom, Beispiel A, in dem Test mit korrodierendem Treibstoff gemisch.

Aus der obigen Beschreibung und den Beispielen sowie den Tabellen II, III und IV ist ersichtlich, daß die Legierungen nach der Erfindung eine einzigartige verbesserte Kombination von magnetischen Eigenschaften und Korrosionsbeständigkeit liefern. Die Legierungen sind gut geeignet für Anwendungen, wo hohe Sättigungsinduktion, niedrige Koerzitivkraft und guter elek trischer Widerstand erforderlich sind und wo in korrodierender Umgebung gearbeitet werden muß.

Claims

1. Ferritische Legierung mit einer verbesserten Kombination von magnetischen Eigenschaften und Korrosionsbeständigkeit, dadurch gekennzeichnet, daß sie im wesentlichen aus etwa
bis 0,03 Gewichts-% Kohlenstoff
bis 0,5 Gewichts-% Mangan
bis 0,5 Gewichts-% Silicium
bis 0,03 Gewichts-% Phosphor
0 bis 0,5 Gewichts-% Schwefel
10 bis 13,0 Gewichts-% Chrom
0 bis 1,5 Gewichts-% Molybdän
bis 0,05 Gewichts-% Stickstoff
bis 0,01 Gewichts-% Titan
bis 0,01 Gewichts-% Aluminium
und Rest im wesentlichen Eisen und gegebenenfalls üblichen Verunreinigungen besteht.

2. Legierung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie nicht mehr als etwa 12 Gewichts-% Chrom enthält.

3. Legierung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie höchstens 1,0 Gewichts-% Molybdän enthält.

4. Legierung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn zeichnet, daß sie wenigstens etwa 11 Gewichts-% Chrom enthält.

5. Legierung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn zeichnet, daß sie höchstens etwa 0,025 Gewichts-% Schwefel enthält.

6. Legierung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenn zeichnet, daß sie wenigstens etwa 0,2 Gewichts-% Mangan enthält.

7. Legierung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekenn zeichnet, daß sie wenigstens etwa 0,10 Gewichts-% Schwefel enthält.

8. Legierung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie im wesentlichen aus etwa
bis 0,02 Gewichts-% Kohlenstoff
bis 0,4 Gewichts-% Mangan
bis 0,5 Gewichts-% Silicium
bis 0,025 Gewichts-% Phosphor
0 bis 0,40 Gewichts-% Schwefel
10 bis 12 Gewichts-% Chrom
bis 1,0 Gewichts-% Molybdän
bis 0,02 Gewichts-% Stickstoff
bis 0,01 Gewichts-% Titan
bis 0,01 Gewichts-% Aluminium
und Rest im wesentlichen Eisen und gegebenenfalls üblichen Verunreinigungen besteht.

9. Legierung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß sie wenigstens etwa 11 Gewichts-% Chrom enthält.

10. Legierung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß sie höchstens etwa 0,5 Gewichts-% Molybdän enthält.

11. Legierung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß sie höchstens 0,025 Gewichts-% Schwefel enthält.

12. Legierung nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß sie wenigstens etwa 0,10 Gewichts-% Schwefel enthält.

13. Legierung nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß sie wenigstens etwa 0,2 Gewichts-% Mangan enthält.

14. Legierung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie im wesentlichen aus etwa
bis 0,02 Gewichts-% Kohlenstoff
0,4 Gewichts-% Mangan
0,3 Gewichts-% Silicium
bis 0,02 Gewichts-% Phosphor
bis 0,3 Gewichts-% Schwefel
12 Gewichts-% Chrom
0,3 Gewichts-% Molybdän
bis 0,02 Gewichts-% Stickstoff
und Rest im wesentlichen Eisen und gegebenenfalls üblichen Verunreinigungen besteht.

15. Legierung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß sie etwa 0,3 Gewichts-% Schwefel enthält.

16. Legierung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß sie etwa 0,02 Gewichts-% Schwefel enthält.

17. Korrosionsbeständiger magnetischer Gegenstand, dadurch gekennzeichnet, daß er im wesentlichen aus einer ferriti schen Legierung nach einem der Ansprüche 1 bis 16 besteht und bei einer Temperatur unterhalb der Temperatur für den Übergang von Ferrit in Austenit wenigstens etwa zwei Stunden geglüht wurde.

18. Gegenstand nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß seine Legierung im geglühten Zustand eine im wesentlichen ferritische Struktur mit einer Korngröße von etwa ASTM 8 oder grober hat.

19. Gegenstand nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, daß er bei einer Temperatur nicht höher als etwa 802°C geglüht wurde.