DE68919693T2

DE68919693T2 - Fe-mn-a1-c-legierungen und deren behandlungen.

Info

Publication number: DE68919693T2
Application number: DE68919693T
Authority: DE
Inventors: Chi-Meen Wan
Original assignee: Famcy Steel Corp
Current assignee: Famcy Steel Corp
Priority date: 1988-07-08
Filing date: 1989-07-06
Publication date: 1995-04-06
Anticipated expiration: 2009-07-07
Also published as: CA1336550C; ATE114737T1; DE68919693D1; JPH03500306A; AU4033789A; EP0411061A1; AU619336B2; WO1990000630A1; EP0411061A4; EP0411061B1; US4975335A

Description

Diese Erfindung betrifft Legierungen aus Fe-Mn-Al-C und deren Behandlung.
1890 wurde das auf Fe-Mn-Al-C basierende Legierungssystem von Hadfield entwickelt, das von vielen gestaltet und patentiert wurde, z.B. US-Patente Nr. 422 403, 1 892 316, 3 111 405, 3 201 230 und das Kanadische Patent 655 824. Dieses Legierungssystem wurde in jenen Jahren nicht kommerziell und industriell ausgenutzt. Gemäß allen früheren Patenten wurde bisher kein detalliertes und praktisches Herstellungs- und Kertigungsverfahren dieses Legierungssystems gefunden. Am wichtigsten ist es, daß in diesen früheren Patenten keine auf Ee-Mn-Al-C basierende Legierung mit guter Korrosionsbeständigkeit entwickelt wurde, die der rostfreien Legierung 304 430 vergleichbar ist.
Bei der Massenproduktion der auf Ee-Mn-Al-C basierenden Legierungen stellt auch das Schmelzverfahren ein Problem dar, das bisher nicht gelöst wurde. In diesen Patenten wurde nur ein Schmelzverfahren im Induktionsofen angewendet, und die Produktionsmenge war durch die geringe Kapazität des Induktionsofens begrenzt. Es ist ebenfalls bekannt, daß Aluminium im Lichtbogenofen nicht geschmolzen werden kann. In Anbetracht dessen ist das direkte Schmelzen der auf Fe-Mn- Al-C basierenden Legierung in einem Lichtbogenofen unmöglich. Hier wird eine bessere Möglichkeit zum Schmelzen dieser Legierung beschrieben.
Im Stand der Technik beschreibt CA-A-653569 eine austenitische Legierung, die Aluminium, Mangan, Kohlenstoff, Silicium und Eisen umfaßt, die durch Erwärmen in einer oxidierenden Atmsophäre gegenüber der Wärmeoxidation beständig gemacht wird, wobei durch dieses Erwärmen die leicht oxidierbaren Elemente Kohlenstoff und Mangan in der Oberflächenschicht abgereichert und die Oberfläche bezüglich Aluminium angereichert wird. GB-A-949786 beschreibt eine Legierung, die Aluminium, Mangan, Kohlenstoff, Silicium, Chrom und Eisen umfaßt. Diese Legierung wird gegenüber Korrosion und Wärmeoxidation beständig gemacht, wenn der Aluminiumgehalt bezüglich Kohlenstoff und Chrom ausgeglichen wird. SU-A- 1145047 beschreibt rostfreien Stahl, der nitriert wird, wodurch ein den Stahl schützender Oberflächenmantel erzeugt wird. JP-A-54-160592 beschreibt eine Korrosionsschutzbehandlung für rostfreien Stahl, die die Elektrolyse des rostfreien Stahls in einer wäßrigen Lösung umfaßt, die das Salz eines Metalls enthält. Auf der Oberfläche des Stahls wird das Reaktionsprodukt des Metalls gebildet, wodurch der Stahl korrosionsbeständig wird.
Die Gewinnung von Produkten aus auf Ee-Mn-Al-C basierenden Legierungen mit einer guten Korrosionsbeständigkeit, die S.S. 304, 430 vergleichbar ist, kann nicht nur von der chemischen Zusammensetzung der Legierung abhängen. Hier wird eine Reihe detaillierter Herstellungs- und Fertigungsverfahren und spezieller Oberflächenbehandlungen beschrieben.
Nach einem Aspekt dieser Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung eines korrosionsbeständigen Gegenstandes oder Teils bereitgestellt, der eine Legierung umfaßt, die auf das Gewicht bezogen 10 bis 45% Mangan, 4 bis 15% Aluminium, 0,01 bis 1,4% Kohlenstoff, 0 bis 12% Chrom, bis zu 4% Kupfer und bis zu 2,5% Silicium enthält, wobei der Rest aus Eisen, einschließlich Verunreinigungen besteht, das dadurch gekennzeichnet ist, daß die Oberfläche dieses Gegenstandes oder Teils durch chemisches Beizen, elektrochemisches Beizen oder Erwärmen mit einem hohen Energieimpuls behandelt wird, wodurch eine Oberflächenschicht gebildet wird, in der Mangan im Vergleich zur Zusammensetzung der Legierung vor der Abreicherung der Oberfläche mit Mangan abgereichert ist.
Nach einem weiteren Aspekt dieser Erfindung werden Gegenstände und Teile einer Legierung bereitgestellt, die auf das Gewicht bezogen 10 bis 45% Mangan, 4 bis 15% Aluminium, 0,01 bis 1,4% Kohlenstoff, 0 bis 12% Chrom, bis zu 4% Kupfer und bis zu 2,5% Silicium umfassen, wobei der Rest Eisen, einschließlich Verunreinigungen ist, die dadurch gekennzeichnet sind, daß die Oberfläche dieser Gegenstände und Teile durch chemisches Beizen, elektrochemisches Beizen oder Erwärmen mit einem hohen Energieimpuls behandelt wurde, wodurch eine Oberflächenschicht gebildet wird, in der Mangan im Vergleich zur Zusammensetzung der Legierung vor der Abreicherung mit Mangan abgereichert ist. Nach einer bevorzugten Ausführungsform enthält die Legierung 3 bis 12 Gew.% Chrom.
Zum besseren Verständnis dieser Erfindung und um deren Durchführung zu zeigen, wird nachfolgend nur beispielsweise auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen, in denen:
Fig. 1 die Gradienten der Oberflächenkonzentration vor der Beizbehandlung zeigt;
Fig. 2 die Gradienten der Oberflächenkonzentration nach der Beizbehandlung zeigt; und
Fig. 3 die spannungsdynamischen Polarisationskurven der Legierungen zeigt, die in einer 0,1%igen NaCl-Lösung geprüft wurden.
Diese Erfindung umfaßt eine auf Fe-Mn-Al-C basierende Legierung, deren Oberfläche besonders behandelt wurde. Die chemische Zusammensetzung der auf Fe-Mn-Al-C basierenden korrosionsbeständigen Legierung mit behandelter Oberfläche umfaßt nach bestimmten Ausführungsformen dieser Erfindung grundsätzlich 10 bis 45 Gew.% Mangan, 4 bis 15 Gew.% Aluminium, 0,01 bis 1,4 Gew.% Kohlenstoff, bis zu 12 Gew.% Chrom, bis zu 4 Gew.% Kupfer, bis zu 2,5 Gew.% Silicium und bis zu 7,5 Gew.% Nickel, wobei der Rest Eisen ist. Sie kann außerdem eines oder mehrere der folgenden Elemente umfassen: Niob, Cobalt, Titan, Stickstoff, Wolfram, Vanadium, Zirkonium, Titan, Tantal, Scandium, Yttrium oder Hafnium.
Nach bestimmten Ausführungsformen umfaßt das Verfahren zur Herstellung dieses auf Fe-Mn-Al-C basierenden Legierungsproduktes die folgende Behandlung:
1. Schmelzen: Es wird eine Kombination von Lichtbogenofen, Induktionsofen, Ofen mit Pfanne und dergleichen mit dem Aufwallen mit einem nichtoxidierenden Gas, wie Argon, Stickstoff, eine Mischung davon usw., und dem Mischen und einer geregelten Atmosphäre als Schmelzverfahren verwendet.
2. Oberflächenbehandlungen: Die Oberflächenbehandlung der Produkte der auf Fe-Mn-Al-C basierenden Legierung ermöglicht die Entfernung von Zunder, Rost, Fett usw. und die Bildung einer schützenden Oberflächenschicht, die mit Mangan abgereichert oder deren Chromgehalt erhöht ist; dies verbessert die Korrosionsbeständigkeit. Diese Oberflächenbehandlungen können umfassen: Beizen, elektrolytisches Beizen oder Glätten, Oberflächenbehandlung mit hoher Energie (z.B. ein Verfahren zum Erwärmen durch Laser), anodische Behandlung, Farbentwicklungsverfahren, elektrolytische Reinigung (periodische wechselweise Elektroreinigung, anodische Elektroreinigung und kathodische Elektroreinigung), Emulsionsreinigung, Lösungsmittelreinigung, Säurereinigung, Reinigung durch einen Schleifmittelstrahl, Glätten, Polieren, chargenweise Verbesserung der Oberflächenqualität, Reinigen und Oberflächenbehandlung mit einer Elektroschleifbürste, Entzundern im Salzbad, Beizen mit Säure, Passivierung und Spülen.
Die erfindungsgemäße Legierung weist nach der Oberflächenbehandlung eine gute Korrosionsbeständigkeit in vielen Umgebungen auf (Wasser, Atmosphäre, Salzwasser usw.), die den herkömmlichen rostfreien Stählen 304, 430 vergleichbar ist. Die erfindungsgemäße Legierung weist auch eine gute Umformbarkeit, Schweißbarkeit, bevorzugte Festigkeit und geringere Dichte als herkömmliche rostfreie Stähle auf.
Das Verfahren zur Herstellung der korrosionsbeständigen Legierung ist eingeschlossen. Dieses Verfahren umfaßt einige spezielle Oberflächenbehandlungen, z.B. das Beizen der Oberfläche und eine spezielle Erwärmung der Oberfläche (z.B. Erwärmung durch Hochfrequenzinduktion) in einer bestimmten geregelten Atmosphäre mit geringem Druck. Durch die bevorzugte Auflösung oder Verdampfung des Mangans durch die Beizlösung oder eine Oberflächenbehandlung bei einer geeigneten hohen Temperatur werden die Konzentrationen der korrosionsbeständigen Elemente auf der Oberflächenschicht der Legierungen erhöht.
Diese Behandlung wird vermutlich anhand der folgenden detaillierten Beschreibungen und Beispiele besser verständlich.
Die chemische Zusammensetzung der erfindungsgemäßen auf Fe-Mn-Al-C basierenden Legierung mit behandelter Oberfläche und guter Korrosionsbeständigkeit besteht aus 10 bis 45 Gew.% Mangen, 4,0% Kohlenstoff, bis zu 4 Gew.% Kupfer, bis zu 7,5% Nickel und bis zu 2,5 Gew.% Silicium, wobei der Rest Eisen ist. Sie kann außerdem bis zu 12 Gew.% Chrom, bis zu 4,0 Gew.% Molybdän und eines oder mehrere der folgenden Elemente enthalten: Titan (bis zu 3,5 Gew.%), Wolfram (bis zu 3,5 Gew.%), Vanadium (bis zu 3,5 Gew.%), Cobalt (bis zu 3,5 Gew.%), Bor (bis zu 2000 ppm), Zirkonium (bis zu 2 Gew.%), Stickstoff (bis zu 0,2 Gew.%), Niob (bis zu 2 Gew.%), Tantal (bis zu 1 Gew.%), Yttrium (bis zu 2 Gew.%), Scandium (bis zu 1 Gew.%) und Hafnium (bis zu 1 Gew.%).
Die Herstellungs- und Fertigungsverfahren werden wie folgt beschrieben:

1. Schmelzen:

A. In einem Lichtbogenofen wird eine Ferromanganschmelze hergestellt, wobei nach Bedarf üblicherweise Stahlschrottzusätze und mindestens eines der Elemente Chrom, Kupfer, Molybdän, Silicium, Nickel, Niob, Vanadium, Titan, Bor, Stickstoff, Cobalt, Zirkonium, Wolfram, Tantal, Yttrium, Scandium oder Hafnium nach einer Röntgenprüfung von Standardproben in die Schmelze eingeführt werden, damit die geeignete Einstellung der Zusammensetzung bestimmt wird.
B. Wenn der Stahl im Lichtbogenofen vollständig geschmolzen ist, wird der flüssige Stahl gleichmäßig in den Ofen mit Gießpfanne gegossen, worin eine geeignete Aluminiummenge entweder in fester oder flüssiger Form vorhanden ist. Das Mischen des flüssigen Stahls und des Aluminiums bringt das Aluminium zum Schmelzen, wenn es fest war, und setzt eine große Wärmemenge frei, die die Temperatur des Ofens mit Gießpfanne bei 1480 bis 1600ºC hält.
C. Der flüssige Stahl im Ofen mit Gießpfanne wird durch Einblasen von Stickstoff, Argon oder einem gemischten Gas aus Argon und Stickstoff von oben/unten/der Seite weiter gemischt, wodurch eine homogenisierte chemische Zusammen-Setzung erhalten wird. Der Stickstoff wird beim Mischen im flüssigen Stahl gelöst. Die Zeit zum Einblasen des Gases beträgt 10 Sekunden bis 10 Minuten. Während dessen kann Argon bei Bedarf mit Stickstoff gemischt werden, damit das Rühren verbessert wird und die Gase entweichen können. Eine Ruhezeit von 1 bis 20 Minuten nach dem Einblasen erlaubt das Entweichen der Gase. Damit der Guß eine gute Qualität hat, wird die Abstichtemperatur des flüssigen Stahls bei 1350 bis 1550ºC geregelt.

2. Oberflächenbehandlung und Passivierung:

Die auf Fe-Mn-Al-C basierenden der Warmformgebung, der Kaltformgebung unterzogenen oder kaltgewalzten Platten, Bleche, Bänder, Rollen oder Produkte sind für den Durchgang durch eine kontinuierliche Durchlauftemperanlage oder einen Temperofen vom diskontinuierlichen Typ mit Argon-, reduzierender, oxidierender oder üblicher Schutzatmosphäre gedacht. Die getemperten oder der Warmformgebung unterzogenen (warmgewalzten) Platten, Bleche, Bänder, Rollen oder Produkte können herkömmlich entzundert werden. Die erforderliche Oberflächenbehandlung nach dieser Erfindung erfolgt durch Beizen mit Säure, elektrochemisches Beizen oder Erwärmen mit einem hohen Energieimpuls. Diese Oberflächenbehandlungen sorgen für die Bildung eines passiven Schutzfilms. Aufgrund der Erwärmung der Oberfläche mit einem, hohen Energieimpuls führt die abnehmende Menge an Mangan auf der Oberflächenschicht oder die zunehmende Menge an Aluminium und/oder Chrom zu Legierungen, die eine effektivere korrosionsbeständige Oberfläche aufweisen.
Die Produkte dieser auf Fe-Mn-Al-C basierenden Legierungen umfassen einen Rohblock, eine Bramme, einen Barren, einen Vorblock, Gußteile, einen Stab, eine Stange, Draht, eine Platte, ein warmgewalztes Band, ein warmgewalztes Blech, eine warmgewalzte Rolle, ein kaltgewalztes Blech, ein kaltgewalztes Band, eine kaltgewalzte Rolle, Bauteile, ein Runddrahtprodukt, Schweißdraht (-stab), Schienen, Rohre, Leitungen, Kaltziehdraht, rohrförmige Produkte, nahtlose Rohre und nahtlose Leitungen. Diese Produkte werden nach mindestens einem der oben beschriebenen Verfahren hergestellt.
Die folgenden Beispiele tragen zum Verständnis dieser Erfindung bei und sollen deren Schutzumfang nicht einschränken. Wenn es nicht anders aufgeführt ist, sind alle Prozentsätze der Zusammensetzung auf das Gewicht bezogen.

Beispiel 1

Dieses Beispiel zeigt die Neuverteilung der Oberflächenkonzentration der neuen auf Fe-Mn-Al-C basierenden Legierung nach der Beiz- und Passivierungsbehandlung. Nach diesen Behandlungen nimmt die Korrosionsbeständigkeit deutlich zu. Die chemische Zusammensetzung dieser Legierung beträgt 25,4Mn-5,6Al-2,8Cr-0,92C, und der Rest ist Eisen. Diese Legierung, die als Rundstab gegossen wurde, wurde geschnitten und dem Diffusionstempern bei 1100ºC unterzogen, bei 1200ºC warmgeschmiedet und getempert. Nach dem Entzunderverfahren wurde die Legierung zu einem 2,0 mm dicken Band kaltgewalzt. Nach dem Hochtempern wurde die Oberfläche der Versuchsproben einfach mit SiC-Papier der Sorte #600 geschliffen, und danach wurden die Proben in eine Lösung mit 10% Salpetersäure, 0,2% Fluorwasserstoffsäure und Wasser, getaucht. Diese Probe wurde 3 Minuten lang bei 25ºC eingetaucht. Die Konzentration der elementaren Neuverteilung der Oberfläche wird mit einem Auger-Elektronen-Spektrometer (AES) überprüft. Die Gradienten der Oberflächenkonzentration vor und nach der Behandlung sind in den Fig. 1 bzw. 2 gezeigt. Bei der gebeizten Probe wird ein wichtiges Phänomen beobachtet. Nach der Kurve des Gradienten der Oberflächenkonzentration von Fig. 2 nimmt die Konzentration an Aluminium und Chrom in der Nähe der Oberfläche zu, und der Mangangehalt sinkt, dies führt zu einer verbesserten Korrosionsbeständigkeit. Bei bestimmten Anordnungen der Beizverfahren mit Säure wird die Korrosionsbeständigkeit weiter verbessert. Es ist ersichtlich, daß die Oberflächenkonzentration an Chrom und Sauerstoff nach dem Beizen deutlich zunimmt. Vermutlich werden Eisen und Mangan entfernt und chromhaltige Oxidfilme gebildet. Diese stellen die hauptsächliche schützende Oxidschicht dar, die die Korrosionsbeständigkeit dieser Legierung bis zu einem Grad verbessert, der dem von rostfreiem Stahl 304 und 430 vergleichbar ist.

Beispiel 2

Legierung (#623) mit folgender Zusammensetzung:
Mangan 25,3%
Aluminium 7,3%
Kohlenstoff 0,96%
Chrom 5,6%
Molybdän 1,2%
Eisen Rest
Der gegossene Rundstab wurde getrennt, dem Diffusionstempern unterzogen, warmgeschmiedet und getempert. Nach dem Entzundern durch Sandstrahlen und dem Beizen mit Säure wurde die Legierung bis zu einer Dicke von 2,0 mm kaltgewalzt. Die mechanischen Eigenschaften der Legierung nach dem Kaltwalzen und Tempern sind folgende:
Streckgrenze (ksi) 65
Zugfestigkeit (ksi) 146
Dehnung, % 67
Härte (Rb) 92
(1 ksi = 6,89 MPa)

Beispiel 3

Die Proben (#623) für den Korrosionsversuch, die für die Legierung vom Beispiel 2 hergestellt wurden, wurden einer Oberflächenbehandlung durch mechanisches Schleifen mit SiC- Papier bis zur #600 unterzogen. Bei einigen Dieser Proben wurde die Oberfläche außerdem in Säurelösungen mit verschiedenen Inhibitoren und ein Spülverfahren gebeizt und passiviert. Alle diese Proben wurden im spannungsdynamischen Polarisationstest in einer wäßrigen 0,1 Gew.%igen NaCl-Lösung untersucht, um die Korrosionsbeständigkeit zu prüfen. Die herkömmlichen rostsfreien Stähle 430 und 410 wurden ebenfalls als Bezug geprüft. Die Versuchsbedingungen und die Korrosionswerte sind in Tabelle I aufgeführt. Je höher der Wert der Durchschlagsspannung und der Passivierung ist, desto besser ist die Korrosionsbeständigkeit. Es hat sich gezeigt, daß die Korrosionsbeständigkeit einer Probe mit geeigneter Oberflächenbehandlung viel besser als die einer unbehandelten Probe und ebenfalls besser als die von herkömmlichem rostfreiem Stahl 430 und 410 ist. Tabelle I Legierung Beizbedingungen* E Durchschlag (mV) E passiver Bereich (mV) keine nur Säure@ Säure+Na&sub2;CrO&sub4; nur Säure *Beizbedingungen: 5 Minuten, 40ºC @ Säure: 10% HNO&sub3; + 0,2% HF

Beispiel 4

Drei Legierungen (#105, #106, #107) mit den in Tabelle II aufgeführten chemischen Zusammensetzungen wurden in einem Induktionsofen in der Atmosphäre hergestellt. Nach dem Diffusionstempern und dem Schleifen der Oberfläche wurden die Legierungen zu einer Plattenform warmgewalzt. Die Legierungen wurden bei 1100ºC getempert. Die Platten wurden sandgestrahlt, entzundert und zu einem 2 mm dicken Band kaltgewalzt, danach wurden sie erneut getempert. Die mechanischen Eigenschaften dieser drei Legierungen sind in Tabelle III aufgeführt. Sie sind denen des herkömmlichen rostfreien Strahls der Reihe 200 sehr ähnlich. Tabelle II Probe Nr. andere Legierungselemente - Gew.% Tabelle III Probe Nr. Streckgrenze (ksi) Zugfestigkeit (ksi) Dehnung, % Härte (Rb)

Beispiel 5

Die Korrosionsproben der Legierungen (#105, #106, #107) im Beispiel 4 wurden der Oberflächenbehandlung durch mechanisches Glätten mit SiC-Papier bis zur #600 unterzogen. Bestimmte Proben davon wurden in einer anderen Säurelösung weiter gebeizt und dann mit schwach basischem Wasser gespült. Der Eintauchversuch für alle drei Legierungen erfolgte in einer wäßrigen 3,5 Gew.%igen NaCl-Lösung, um die Korrosionsbeständigkeit festzustellen. Die resultierenden Werte sind in Tabelle IV gezeigt. Tabelle IV Beizlösung Korrosionsgeschwindigkeit* Probe ohne Beizen *Korrosionsgeschwindigkeit in der Einheit mm/Jahr

Beispiel 6

Dieses Beispiel zeigt, daß die Korrosionsbeständigkeit der auf Fe-Mn-Al-C basierenden Legierung durch das Elektroschleifverfahren der Oberfläche deutlich verbessert wurde. Die in diesem Beispiel verwendeten Legierungen sind die gleichen wie in den Beispielen 4 und 5, und alle Herstellungsverfahren waren die gleichen. Die Proben für das Elektroschleifverfahren wurden 5 Minuten lang bei 20ºC gehalten, und die Stromdichte wurde in zwei unterschiedlichen Lösungen bei 1,4 A/cm² gehalten. Diese dem Elektroschleifen unterzogenen Proben wurden in schwach basischem Wasser und reinem Wasser gespült. Nach einem einmonatigen Tauchversuch in eine wäßrige 3,5 Gew.%ige NaCl-Lösung zeigte sich eine Verbesserung, die von der Oberflächenbehandlung dieser auf Fe-Mn-Al-C basierenden Legierungen stammt; die Korrosionswerte sind in Tabelle V gezeigt. Tabelle V Lösung für das Elektroschleifen, Korrosionsgeschwindigkeit* Probe ohne Elektroschleifen *Korrosionsgeschwindigkeit in der Einheit mm/Jahr

Beispiel 7

Drei Legierungen #501, #911, #912 mit den in Tabelle VI aufgeführten chemischen Zusammensetzungen wurden nach ähnlichen Verfahren wie im Beispiel 4 hergestellt. Die mechanischen Eigenschaften wurden nach dem Temperverfahren gemessen und sind in Tabelle VII aufgeführt. Die mechanischen Eigenschaften der herkömmlichen rostfreien Stähle der Reihe 200 sind ebenfalls aufgeführt. Es wird deutlich, daß die Umformbarkeit und Formbarkeit der auf Fe-Mn-Al-C basierenden Legierungen denen des herkömmlichen rostfreien Stahls der Reihe 200 ziemlich ähnlich sind. Tabelle VI Legierung Tabelle VII Legierung Streckgrenze (ksi) Zugfestigkeit (ksi) Dehnung, % Härte (Rb)

Beispiel 8

Die elektrochemischen Korrosionsversuche für die drei Legierungen im Beispiel 7 erfolgten durch spannungsdynamische Polarisationskurven in einer wäßrigen 0,1 Gew.%igen NaCl- Lösung, wie es in Fig. 3 gezeigt ist. Die Durchschlagsspannung und der Passivierungsbereich dieser Proben sind in Tabelle VIII aufgeführt. Wenn den auf Fe-Mn-Al-C basierenden Legierungen (#501) Chrom zugesetzt wird, wird die Korrosionsbeständigkeit deutlich verbessert, da in der Oberfläche Chromoxide gebildet werden (bei der Legierung #911). Durch den weiteren Zusatz von Molybdän zur Legierung #911 zeigte die Molybdän enthaltende Legierung #912 eine noch besser Korrosionsbeständigkeit. Molybdän verzögert vermutlich die Bildung von MnS-Partikeln und verbessert die Korrosionsbeständigkeit. Tabelle VIII Probe Nr. Durchschlagsspannung (mV) passiver Bereich (mV)

Beispiel 9

Eine Versuchsprobe für die Legierung (#625) mit der folgenden chemischen Zusammensetzung:
Mangan 26,8%
Aluminium 7,2%
Kohlenstoff 0,97%
Chrom 5,3%
wurde nach ähnlichen Verfahren hergestellt, wie sie im vorangegangenen Beispiel 1 beschrieben sind.
Die Dichte der Legierung wird nach dem Archimedes-Prinzip gemessen. Die Dichten der auf Fe-Mn-Al-C basierenden Legierung in diesem Beispiel und des herkömmlichen rostfreien Stahls 304, 201 sind in Tabelle IX aufgeführt. Die neue Legierung ist etwa 14% leichter als der herkömmliche rostfreie Stahl. Die scheinbar geringere Dichte der auf Fe-Mn- Al-C basierenden Legierung ist ein charakteristisches Merkmal, sie übersteigt die des herkömmlichen rostfreien Stahls, wodurch die Legierung leichter und deren Anwendung ökonomischer wird. Tabelle IX Probe Nr. Dichte ( g/cm³)

Beispiel 10

Die Legierungen, die in Tabelle X gezeigt sind, wurden in der im Beispiel 2 beschriebenen Weise hergestellt und anschließend wurden die mechanischen Eigenschaften untersucht, dies ist in Tabelle XI aufgeführt. Die Legierungen #724, #141 rissen beim Kaltwalzen.
Dies zeigt, daß die Legierung beim Erreichen eines Chromgehalts von 7,4 Gew.% beim Kaltwalzen immer bricht, selbst wenn Mangan 29,8 Gew.% beträgt. Wenn der Nickelgehalt 3,4 Gew.% erreicht, wurde die Legierung außerdem beim Kaltwalzen sehr spröde. Die Eigenschaften beim Gießen und der Warmformgebung sind noch immer sehr gut.
Die Oberfläche dieser Legierungen wurde außerdem durch mechanisches Glätten mit SiC-Papier #600 behandelt, und die Korrosionsbeständigkeit wurde durch elektrochemische Korrosionsversuche geprüft. Die Durchschlagsspannung und der passive Bereich sind in Tabelle XII aufgeführt. Die gezeigten Beispiele enthalten 19 bis 30,5 Gew.% Mangan, der Aluminiumgehalt liegt zwischen 4,9 und 7,5 Gew.%, der Chromgehalt zwischen 2,8 und 6,5 Gew.%, der Kohlenstoffgehalt zwischen 0,69 und 1 Gew.%, der Molybdängehalt beträgt bis zu 2,1 Gew.%, der Kupfergehalt bis zu 3 Gew.%, der Nickelgehalt bis zu 1 Gew.%, der Siliciumgehalt bis zu 1,5 Gew.%, der Niobgehalt bis zu 0,1 Gew.% und der Titangehalt bis zu 0,2 Gew.%, wobei der Rest Eisen ist, obwohl ein odere mehrere geringfügige Elemente, z.B. Stickstoff, Bor, Zirkonium, Vanadium, Wolfram, Cobalt bei einer geeigneten Regelung des Bereiches zugesetzt werden können. Tabelle X Legierung Nr. andere Tabelle XI Probe Nr. Streckgrenze (ksi) Zugfestigkeit (ksi) Dehnung, % Härte (Rb) Tabelle XII Probe Nr. Durchschlagsspannung (mV) passiver Bereich (mV)

Claims

1. Verfahren zur Herstellung eines korrosionsbeständigen Gegenstandes oder Teils, der eine Legierung umfaßt, die auf das Gewicht bezogen 10 bis 45% Mangan, 4 bis 15% Aluminium, 0,01 bis 1,4% Kohlenstoff, 0 bis 12% Chrom, bis zu 4% Kupfer, bis zu 2,5% Silicium und gegebenenfalls mindestens einen Bestandteil der Gruppe: bis zu 2000 ppm Bor, bis zu 3,5% Niob, Titan, Cobalt, Vanadium oder Wolfram, bis zu 0,2% Stickstoff, 0,1 bis 4% Kupfer, bis zu 4% Nickel, bis zu 4% Molybdän und 0,01 bis 1% Scandium, Tantal, Hafnium oder Yttrium umfaßt und der Rest Eisen, einschließlich Verunreinigungen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche des Gegenstandes oder Teils durch chemisches Beizen, elektrochemisches Beizen oder Erwärmen mit einem hohen Energieimpuls behandelt wird, wodurch eine Oberflächenschicht gebildet wird, in der Mangan im Vergleich zur Zusammensetzung der Legierung vor der Abreicherung der Oberfläche mit Mangan abgereichert ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Legierung 3 bis 12 Gew.% Chrom enthält und daß der Chromgehalt in der Oberfläche nach der Oberflächenbehandlung erhöht ist, wodurch die Korrosionsbeständigkeit weiter verbessert wird.

3. Gegenstände und Teile einer Legierung, die auf das Gewicht bezogen 10 bis 45% Mangan, 4 bis 15% Aluminium, 0,01 bis 1,4% Kohlenstoff, 0 bis 12% Chrom, bis zu 4% Kupfer, bis zu 2,5% Silicium und gegebenenfalls mindestens einen Bestandteil aus: bis zu 2000 ppm Bor, bis zu 3,5% Niob, Titan, Cobalt, Vanadium oder Wolfram, bis zu 0,2% Stickstoff, 0,1 bis 4% Kupfer, bis zu 4% Nickel, bis zu 4% Molybdän und 0,01 bis 1% Scandium, Tantal, Hafnium oder Yttrium umfaßt und der Rest Eisen, einschließlich Verunreinigungen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche der Gegenstände oder Teile durch chemisches Beizen, elektrochemisches Beizen oder Erwärmen mit einem hohen Energieimpuls behandelt wurde, wodurch eine Oberflächenschicht gebildet wird, in der Mangan im Vergleich zur Zusammensetzung der Legierung vor der Abreicherung des Mangans abgereichert ist.

4. Gegenstände und Teile nach Anspruch 4, dadurch ,gekennzeichnet, daß die Legierung 3 bis 12 Gew.% Chrom enthält, wobei der Chromgehalt der Oberfläche nach der Oberflächenbehandlung erhöht ist, wodurch die Korrosionsbeständigkeit verbessert wird.