DE8005880U1 - Sprengplattierte Verbundwerkstoffplatte - Google Patents

Description

_Λ Troisdorf, den Ι}. Juli 198I

OZ 8OOI3 Sc/Bd

DYNAMIT NOBEL AKTIENGESELLSCHAFT Troisdorf, Bez. Köln

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Die Neuerung befaßt sich mit einer sprengplattierten Verbundwerkstoffplatte der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Art.

Beispielsweise für chemische Reaktoren werden schichtförmige Verbundwerkstoffe verwendet, die als Grundwerkstoff eine Schicht aus un- oder niedriglegierten kohlenstoffhaltigen Stahl und als Auflagewerkstoff eine Schicht as einer Ni-Basislegierung wie beispielsweise die molybdänhaltige NiCr-Legierung vom Typ NiMo 16 Cr 16 Ti - (Hastelloy C) oder NiMo 28 - (Hastelloy B 2) - aufweisen. Beim Verbinden dieser Schichten durch Sprengplattieren erfahren die Ni-Basis-Auflagewerkstoffe eine besonders hohe Kaltverfestigung, In der Bindezone kann die Härte bis auf Spitzenwerte von über HV 500 ansteigen. Damit verbunden sind starke innere Spannungen und lichtmikroskopisch nicht nachweisbare Verfestigungen, die in der Umgebung der Bindezone als Zugspannungen wirken.

Ein Abbau dieser Härtespitzen durch Wärmebehandlung erfolgt erst bei etwa 900 ⁰C. Bei dieser Temperatur kann jedoch durch Korngrenzenausscheidungen in der Nickellegierung bereits eine Verschlechterung der Korrosionsbeständigkeit auftreten. Außerdem erfolgt eine starke Diffusion von Kohlenstoff aus dem Stahl-Grundwerkstoff in die Nickellegierung hinein, die ihrerseits wieder eine Aufhärtung durch Karbidbildung in der Umgebung der Bindezone verursacht .

Die starken Zugspannungen im Bereich der Bindezone können bei Verformungen in den nachfolgenden Verarbeitungsstufen Rißbildungen auslösen, da sich die durch die Verformung bedingte innere Spannung der von der Plattierung her schon vorhandenen inneren Spannung überlagert, so daß örtlich die Festigkeit der Verbundwerkstoffplatte überschritten werden kann.

Der Neuerung liegt die Aufgabe zugrunde, die vorstehenden Nachteile zu vermeiden, d.h. einen Schichtaufbau anzugeben welcher es ermöglicht, nach der Plattierung im Material vorhandene Zugspannungen zu verringern.

Diese Aufgabe wird gelöst durch das Einplattieren einer speziellen metallischen Zwischenschicht entsprechend dem Kennzeichen des Anspruchs 1. Diese Zwischenschicht wird sowohl mit dem schichtförmigen Grundwerkstoff als auch mit dem schichtförmigen Auflagewerkstoff bevorzugt durch Sprengplattieren in einem oder gegebenenfalls auch zwei Schritten verbunden. Sie kann aber z.B. auch mit dem Grundwerkstoff durch Walzplattieren und anschließend daran mit dem Auflagewerkstoff durch Sprengplattieren verbunden werden. Die Zwischenschicht hat in der Regel eine minimale Dicke von etwa 0,5 mm. Bevorzugt wird eine Dicke zwischen etwa 1 und 2,5 mm. Beim Sprengplattieren wird das Gefüge

dieser metallischen Zwischenschicht zwar ebenfalls kaltverfestigt, jedoch in einem Maße, das zwischen der Kaltverfestigung von Grund- und Auflagewerkstoff liegt. Entsprechend sind die in der Zwischenschicht induzierten inneren Spannungen zwar größer als die im Kohlenstoffstahl als Grundwerkstoff, jedoch geringer als die in der Ni-Basislegierung als Auflagewerkstoff. Sie Zwischenschicht wirkt daher spannungsausgleichend, so daß die Spannungskonzentration in der Bindezone teilweise abgebaut wird, und bei anschließenden Verformungsoperationen die Summe der auf die Verbundwerkstoffplatte einwirkenden Zugspannungen nicht mehr über die Zerreißfestigkeit der Werkstoffe anwächst. Ein weiterer Vorteil der Zwischenschicht liegt darin, daß sie im Falle einer Wärmebehandlung und Warmumformung der Verbundwerkstoffplatte keinen schädlichen Diffusionseinfluß, insbesondere durch Kohlenstoffeinwirkung, auf den Auflagewerkstoff ausübt.

Die Zwischenschicht kann beispielsweise aus reinem Nickel sein, das beim Sprengplattieren eine Kaltverfestigung erfährt, die zwischen derjenigen der beiden anderen Plattierungspartner liegt. Bevorzugt ist sie jedoch nach Anspruch 2 aus rostfreiem Stahl. Insbesondere ist sie aus. ferritischem rostfreiem Stahl. Das Austenitgefüge des rost freien Stahls wird durch das Sprengplattieren ebenfalls kaltverfestigt mit Härtespitzen bis etwa HV 400, jedoch sehr viel geringer als der Auflagewerkstoff mit Härtespitzen von über HV 500. Andererseits ist die Kaltverfestigung größer als die des Grundwerkstoffs, so daß neuerungsgemäß ein Spannungsausgleich erreicht und damit die Verformbarkeit der Schichtwerkstoffplatte in der gewollten Weise verbessert wird. Im Falle einer Wärmebehandlung verhindert diese kohlenstoffarme Zwischenschicht darüber hinaus die Einwanderung von Kohlenstoff aus dem Grunc in den Auflagewerkstoff und damit eine nachteilige Karbid-

bildung in der Ni-Basislegierung, insbesondere einer hochkorrosionsbeständigen molybdanhaltigen Nickellegierung.

Die neuerungsgemäße Verbundwerkstoffplatte ist in der Zeichnung im Querschnitt gezeigt. Die Verbundwerkstoffplatte4 besteht aus der Grundwerkstoffschicht 1, der Auflagewerkstoffschicht 2 und der Zwischenschicht 3·

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Claims (2)

Troisdorf, den IJ. Juli I98I OZ 80013 Sc/Bd S chutzansprüche

1. Sprengplattierte Verbundwerks toff platte mit un- oder niedriglegiertem Kohlenstoffstahl als Grundwerkstoff schicht und einer Ni-Basislegierung, beispielsweise einer hochkorrosionsbeständigen molybdänhaltigen Nickellegierung, als Auflagewerkstoffschicht, dadurch gekennzeichnet , daß zwischen der Grundwerkstoff schicht (1) und der Auflagewerkstoffschicht (2) eine mit diesen verbundene Zwischenschicht (3) aus einem Metall angeordnet ist, das beim Sprengplattieren eine größere Kaltverfestigung als die Grundwerkstoffschicht (1), jedoch eine kleinere als die Auflagewerkstoffschicht (2) erfährt und das bei Wärmebehandlung der Yerbundwerkstoffplatte (4) keinen schädlichen Einfluß durch Diffusion auf die Auflagewerkstoffschicht (2) ausübt.

2. Verbundwerkstoffplatte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenschicht (3) aus rostfreiem Stahl, insbesondere aus austenitischem Stahl, ist.