DE4128437A1 - Verfahren zum bilden einer verbindungsschicht an der oberflaeche eines werkstueckes aus stahl - Google Patents

Verfahren zum bilden einer verbindungsschicht an der oberflaeche eines werkstueckes aus stahl

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Description

Bei Armaturen, beispielsweise Kraftwerksarmaturen ist ei­ ne Spindel in einem Verschlußdeckel längsverschieblich gelagert und geführt. Zwischen einer im Abdichtraum (zwi­ schen der Spindel und dem Verschlußdeckel) angeordneten Grundbuchse und einer Stopfbuchse sind wenigstens eine Packungsbuchse und zwei Packungsringe zum Abdichten vor­ gesehen. Die Packungsringe und die Packungsbuchse beste­ hen aus Graphit bzw. Graphitexpandat.
In der Praxis hat sich gezeigt, daß der für die Ventil­ spindeln verwendete martensitische hochlegierte Chrom­ stahl mit einem Gehalt von 10 bis 12,5% Chrom gegenüber Graphit korrosionsanfällig ist. Versuche haben ergeben, daß bei Spindeln aus martensitischem Chromstahl nach etwa drei Wochen ein erheblicher Korrosionsangriff zu ver­ zeichnen ist. Hierbei hat sich herausgestellt, daß es nicht genügt, Graphit als inerten Elektronenleiter aufzu­ fassen, vielmehr ist Graphit elektrochemisch aktiv und stellt in dem System gegenüber dem martensitischen Chrom­ stahl die Kathode dar.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Behandeln eines Werkstückes aus hochchromhaltigem Stahl anzugeben, mit dem es möglich ist, das Werkstück so zu behandeln, daß es korrosionsbeständig, verschleißbe­ ständig und temperaturbeständig ist.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zum Bilden einer Verbindungsschicht an der Oberfläche eines Werk­ stückes aus hochchromhaltigem Stahl in einem Gas oder ei­ nem Plasma.
Vorteilhafterweise wird die Verbindungsschicht im wesent­ lichen aus Nitriden gebildet, wobei die Nitride auch Koh­ lenstoff, Schwefel, Phosphor und/oder andere Nichtmetalle enthalten können.
Hierdurch gelangt man zu einem Verfahren zum Bilden einer Verbindungsschicht an der Oberfläche eines Werkstückes aus Stahl der vorstehend genannten Art, mit dem es mög­ lich ist, das Werkstück so zu behandeln, daß es korrosi­ onsbeständig, verschleißbeständig und temperaturbeständig ist.
Die Behandlung des hochchromhaltigen Stahls in einem Gas oder einem Plasma kann durch Gasnitrieren oder durch Plasmanitrieren erfolgen. Wenn diese Behandlungsverfahren mit den entsprechenden Parametern durchgeführt werden, läßt sich an der Oberfläche eines Werkstückes aus hoch­ chromhaltigem Stahl eine Verbindungsschicht bilden.
Die Fachwelt ist bisher davon ausgegangen, daß an der Oberfläche eines Werkstückes aus einem Stahl mit hohem Chromgehalt eine Verbindungsschicht nicht gebildet werden kann, daß vielmehr durch Nitrieren eines solchen Werk­ stückes dessen Oberfläche besonders korrosionsanfällig wird. Es ist daher für die Fachwelt überraschend, daß in einem Gas oder einem Plasma an der Oberfläche eines Werk­ stückes aus hochchromhaltigem Stahl dennoch eine Verbin­ dungsschicht gebildet werden kann.
Am Beispiel von martensitischem Chromstahl ist in Labor­ experimenten festgestellt worden, daß durch dieses Ver­ fahren die Korrosionsgeschwindigkeit etwa um den Faktor 1 : 5 bis 1 : 2500 verlangsamt wird.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird auch durch ein Verfahren zum Herstellen der Korrosionsbestän­ digkeit auch gegen Graphit und zur Verbesserung der Ver­ schleißbeständigkeit einer Ventilspindel einer Armatur, beispielsweise einer Kraftwerksarmatur, aus hochchromhal­ tigem Stahl gelöst, wobei die Spindel in einem Gas oder einem Plasma so behandelt wird, daß an der Oberfläche der Spindel eine Verbindungsschicht gebildet wird.
Auch bei diesem Verfahren kann die Verbindungsschicht der Spindel im wesentlichen aus Nitriden gebildet werden, wo­ bei die Nitride auch Kohlenstoff, Schwefel, Phosphor und/oder andere Nichtmetalle enthalten können, wobei sich die weiter oben aufgeführten Vorteile ebenfalls einstel­ len.
Des weiteren ist Gegenstand der Erfindung ein Werkstück aus hochchromhaltigem Stahl, das einen in einem Gas oder einem Plasma behandelten Oberflächenbereich mit einer Ver­ bindungsschicht aufweist. Dieses Werkstück ist korrosi­ onsbeständig auch gegenüber Graphit, verschleißbeständig und temperaturbeständig.
Gegenstand der Erfindung ist außerdem eine Ventilspindel einer Armatur, beispielsweise einer Kraftwerksarmatur, aus hochchromhaltigem Stahl, die einen in einem Gas oder einem Plasma behandelten Oberflächenbereich mit einer Verbindungsschicht aufweist.
Vorteilhafterweise ist die Verbindungsschicht des Werk­ stückes bzw. der Ventilspindel im wesentlichen aus Nitri­ den gebildet, wobei die Nitride auch Kohlenstoff, Schwe­ fel , Phosphor und/oder andere Nichtmetalle enthalten kön­ nen. Hierdurch gelangt man zu einem Werkstück bzw. einer Ventilspindel einer Armatur, die die drei vorteilhaften Merkmale der Korrosionsbeständigkeit, der Verschleißbe­ ständigkeit und der Temperaturbeständigkeit aufweisen. Es sind bisher kein Werkstück und keine Ventilspindel aus hochchromhaltigem Stahl bekannt, bei denen diese drei vorteilhaften Eigenschaften gleichzeitig zusammenkommen.

Claims (10)

1. Verfahren zum Bilden einer Verbindungsschicht an der Oberfläche eines Werkstückes aus hochchromhaltigem Stahl in einem Gas oder einem Plasma.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsschicht im wesentlichen aus Nitriden gebildet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Nitride auch Kohlenstoff, Schwefel, Phosphor und/oder andere Nichtmetalle enthalten.
4. Verfahren zum Herstellen der Korrosionsbeständigkeit auch gegen Graphit und zur Verbesserung der Ver­ schleißbeständigkeit einer Ventilspindel einer Arma­ tur, beispielsweise einer Kraftwerksarmatur, aus hoch­ chromhaltigem Stahl, wobei die Spindel in einem Gas oder einem Plasma so behandelt wird, daß an der Ober­ fläche der Spindel eine Verbindungsschicht gebildet wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsschicht der Spindel im wesentlichen aus Nitriden gebildet wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Nitride auch Kohlenstoff, Schwefel, Phosphor und/oder andere Nichtmetalle enthalten.
7. Werkstück aus hochchromhaltigem Stahl, das einen in einem Gas oder einem Plasma behandelten Oberflächenbe­ reich mit einer Verbindungsschicht aufweist.
8. Ventilspindel einer Armatur, beispielsweise einer Kraftwerksarmatur, aus hochchromhaltigem Stahl, die einen in einem Gas oder einem Plasma behandelten Oberflächenbereich mit einer Verbindungsschicht auf­ weist.
9. Werkstück bzw. Ventilspindel nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsschicht des Werkstückes bzw. der Ventilspindel im wesentli­ chen aus Nitriden gebildet ist.
10. Werkstück bzw. Ventilspindel nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Nitride auch Kohlenstoff, Schwefel, Phosphor und/oder andere Nichtmetalle ent­ halten.
DE19914128437 1991-08-27 1991-08-27 Verfahren zum Herstellen korrosionsbeständiger, verschleißfester Werkstücke aus hochchromhaltigem Stahl und seine Anwendung Expired - Fee Related DE4128437C2 (de)

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DD-Z: Neue Hütte 28, 1983, Heft 10, S. 373-379 *

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