DE897576C

DE897576C - Staehle fuer Gegenstaende, deren Oberflaeche auf galvanischem Wege verchromt und anschliessend einer thermischen Diffusion unterzogen werden soll

Info

Publication number: DE897576C
Application number: DEK4534D
Authority: DE
Inventors: Gottfried Dr Phil Becker; Karl Dr-Ing Daeves; Fritz Dr Phil Steinberg
Original assignee: Deutsche Edelstahlwerke AG
Current assignee: Deutsche Edelstahlwerke AG
Priority date: 1939-12-19
Filing date: 1939-12-19
Publication date: 1953-11-23

Description

Stähle für Gegenstände, deren Oberfläche auf galvanischem Wege verchromt und anschließend einer thermischen Diffusion unterzogen werden. ,soll Um die Oberfläche von Gegenständen aus Eisen und Stahl korrosions@-undhitzebeständig zu machen, hat man sie schon durch thermische Diffusion an Chrom angereichert. Das geschieht nach bekannten Verfahren beispielsweise dadurch; daß die Teile bei Temperaturen von goo bis I IOoa C mehrere Stunden einer gasförmigen Chromchlorverbindung ausgesetzt werden, deren Chromanteil sich gegen das Eisen auf der Oberfläche der zu behandelnden Gegenstände austauscht. Auf diese Weise bilden sich dort Eisen-Chrom-Verbindungen mit bis, zu 35'/o Chrom. Dabei hat sich gezeigt, daß die Anwesenheit von Vanadin, Silizium, Titan und ähnlich wirkenden Elementen im Grundwerkstoff den Austausch von Chrom gegen Eisen zwischen der ,gasförmigen Chromverbindung und der Werkstückoberfläche begünstigt. Korrosions- und hitzebeständige Oberflächen auf aus Eisen oder Stahl bestehenden Gegenständen kann man auch .durch galvaniisch aufgebrachte Chromüberzüge herstellen. Solche Chromüberzüge haften jedoch auf dem Grundmetall nicht sehr fest und platzen schon bei verhältnismäßig geringer mechanischer Beanspruchung des Werkstückes ab. Diese Übelstände hat man schon dadurch zu vermeiden gesucht, daß man die galvanisch überzogenen Stücke in neutraler Atmosphäre auf höhere Temperatur erhitzte und die Metalle ineinander diffundierte. Weil auch dieses Verfahren noch nicht voll befriedigte, d. h. eine noch nicht genügende Haftung der auf galvanischem Wege hergestellten Chromüberzüge auf dem Grundmetall ergab, ist in der Patentschrift 563 882 der Vorschlag gemacht worden, das Grundmetall unter Verwendung von Nickel oder Kobalt als Zwischenschicht galvanisch mit Chrom zu überziehen und alsdann die Metalle durch Erhitzen in neutraler Atmosphäre auf Temperaturen, bei denen ein Schmelzen der Zwischenschicht nicht eintritt; ineinander zu diffundieren.
Während man sonach bisher die Mängel, die die auf galvanischem Wege mit nachfolgender thermischer Diffusion hergestellten: korrosions- und hitzebeständigen Chromüberzüge besitzen, in erster Linie in dem Aufbau der Schutzschichten selbst suchte und sich,die Vorschläge zu ihrer Beseitigung daher ausschließlich :auf eine Beeinflussung dieser Schichten bezogen, wurde nun gefunden, daß für die Haftfähigkeit, d. h. die Verbindung der auf galvanischem Wege hergestellten und thermisch nachbehandelten Chromüberzüge sowie deren Beschaffenheit schlechthin in erster Linie die Beschaffenheit des Grundwerkstoffes maßgebend ist, auf den die Schichten aufgetragen werden sollen. Versuche ergaben nämlich, d'aß das galvanisch aufgetragene Chrom bei der anschließenden thermischen Behandlung viel leichter und tiefer in die aus Eisen oder Stahl bestehenden Gegenstände hineindiffundiert, wenn diese Gegenstände nicht aus unlegiertem Eisen oder Stahl bestehen, sondern aus Eisen-Kohlenstoff-Legierungen, die an Legierungselementen außerdem noch Titan, Vanadin, Tantal, Niob, Chrom, Molybdän, Mangan, Aluminium und Silizium enthalten, wobei diese Stoffe einzeln oder zu mehreren vorhanden sein können. Wichtig ist dabei, daß die Wirkung dieser Elemente in Bezug auf die Begünstigung der Chromdiffusion sich nicht nur bei höher ge'kohlten Eisen- oder Stahlsorten äußert, vielmehr auch bei Eisen-Kohlenstoff-Legierungen sehr niedriger Kohlenstoffgehalte. Ob dabei die Wirkung beispielsweise des Titans, Tantals, Niobs und Vanadins auf der frühzeitigen Abschnürung,des -c-Gebietes beruht oder in 'Bezug auf die Diffusion noch andere Wirkungen eine Rolle spielen, ist im Augenblick noch nicht geklärt. Bei. Eisen- und Stahlsorten mit höherem Kohlenstoffgehalt vermeiden die vorbezeichneten Legierungselemente offenbar eine Kohlenstoffabwanderung im Querschnitt der zu überziehenden Teeile, der auch dann eintritt, wenn der KohlenstoffgeJhalt in Prozenten sehr niedrig, beispielsweise unter o,i 0/0 liegt, die Wandstärke der zu behandelnden Gegenstände aber verhältnismäßig dick, beispielsweise io mm stark ist. Bei einer solchen: Kohlenstoffwanderung ergeben sich 'kohlenstoffreiche Randschichten, @die das Eindringen des Chroms erschweren oder sogar verhindern.
Für die .galvanische Verchromung mit nachfolgender thermischer Diffusion sollen erfindungsgemäß nachstehende Eisen-Kohlenstoff-Legierungen verwendet werden: erstens 0,o2 bis 0;¢0l0 Kohlenstoff, bis zu 3 0/a Titan, Niob oder Tantal, zweitens 0;o2 bis 0,4% Kohlenstoff, 2 bis 6% Mangan, drittens 0,o2 bis-0,4'/0 Kohlenstoff, bis zu 2% Aluminium.
Als sehrbrauchbarhaben sich auchEisen Ko'hlenstäff-Legierungen mit 0,o2 bis 0,¢0/a Kohlenstoff erwiesen, die gleichzeitig Titan und Molybdän enthielten, wobei ider Titangehalt dem Ein- bis Vierfachen, zweckmäßig dem Zweifachen des Kohlenstoffgehaltes entspricht und der Molybdängehalt o,2 bis 3 0/0, zweckmäßig o,5 bis 1,5 % beträgt. Gute Ergebnisse zeitigten ferner Legierungen mit 0,o2 bis o,¢0/0- Kohlenstoff, 2 bis 30/a Chrom und o,5 bis 21/o Vanadin. Im Rest sämtlicher Legierungen sind Eisen und die üblichen Begleiter des Eisens, wobei es. sich noch ergab, daß ein Phosphorgehalt bis zu 0,3.% die Diffusion in günstigem Sinne be= einflußt. Den gleichen günstigen Einefluß übt ein Silnziumgehalt von bis zu 31/o aus.
Die Herstellung zier mit den galvanischen Chromüberzügen versehenen Gegenstände aus den gekennzeichneten Legierungen "äußert sich nicht nur dann günstig, wenn der Chromüberzug unmittelbar auf den Grundwerkstoff aufgetragen wird, sondern auch dann, wenn Zwiscehenschichten verwendet werden, z. B. solche aus Nickel oder Kobalt, und das Ganze alsdann einer thermischen Nachbehandlung unterzogen wird. ,

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Die Verwendung von mit Titan, Niob, Tantal, Chrom, Malybdän, Vanadin, Mangan, Silizium undAluminium, dieseElemente einzeln oder zu mehreren, legierten Eisen-Kohlenstoff-Legierungen mit 0,o2 bis 0,40/a Kohlenstoff zur Herstellung von Gegenständen, deren Oberfläche auf galvanischem Wege verchromt und anschließend einer thermischen Diffusion unterzogen werden soll.
2. Die Verwendung einer Legierung mit 0,02 bis 0,4% Kohlenstoff und bis zu 304 Titan, Tantal oder Niob, Rest Eisen und die üblichen Begleiter für den Zweck nach Anspruch i.
3. Die Verwendung einer Legierung mit 0,o2 bis 0,4% Kohlenstoff, 2 bis 6% Mangan und Rest Eisen und die üblichen Begleiter für den Zweck nach Anspruch i. ¢.
Die Verwendung einer Legierung mit ö,02 bis o,¢ 0%_Kohlenstoff und bis zu 2 0l0 Aluminium, Rest Eisen und die üblichen Begleiter für den Zweck nach Anspruch i.
5. Die Verwendung einer Legierung mit 0,o2 bis 0,4% Kohlenstoff; im übrigen der Zusammensetzung nach den. Ansprüchen 2 bis: ¢, die jedoch außerdem i bis 3'/o Chrom und/oder o,2 bis 3'/o Vanadin und/oder 0,2 bis. 30/0 Molybdän und/oder o,5 bis 3% Silizium enihält, für den Zweck nach Anspruch u.
6. Die Verwendung einer Legierung mit 0,o2 bis 0,4% Kohlenstoff, die gleichzeitig Titan und Molybdän enthält mit der Maßgabe, daß der Titangehalt das Ein- bis Vierfache, zweckmäßig das Zweifache des Kohlenstoffgehaltes ausmacht und der Molybdängehalt o,2 bis 3"/0, zweckmäßig o,5 bis 1,50/a beträgt, wobei der Rest Eisen ist, für den Zweck nach Anspruch r.
7. Die Verwendung von Legierungen der Ansprüche 2 bis 6, die jedoch außer den dort bezeichneten Elementen noch bis zu 0,3'/e Phosphor enthalten, für den Zweck nach Anspruch r.