DE923068C

DE923068C - Verwendung eines Chromstahles

Info

Publication number: DE923068C
Application number: DED10527D
Authority: DE
Inventors: Hans Dr-Ing Hougardy
Original assignee: Deutsche Edelstahlwerke AG
Current assignee: Deutsche Edelstahlwerke AG
Priority date: 1944-04-13
Filing date: 1944-04-13
Publication date: 1955-02-03

Description

Verwendung eines Chromstahles Bekanntlich können Stähle an ihrer Oberfläche korrosions- und zunderfest gemacht werden, indem in der Oberfläche eine an Chrom angereicherte Schicht durch Diffusion :erzeugt wird. Man nennt diesen Vorgang Chromieren.
Stähle, die derartig behandelt werden können, müssen besondere Eigensthaften :aufweisen, und @es ist daher bereits seine Reihe vorn Stählen @entwikkelt worden, die sich für das ChromIeren eignen; insbesondere handelt es sich hierbei um Stähle mit niedrigem, meist unter o, i o;ö liegendem Kohlenstoffgehalt, :die außerdem einen Gehalt :an Karbidbä,dnern aufweisen, die sein stabiles Abbinden des vorhandenen Kohlenstoffes gestatten. Es handelt sich um die Karbidbildner Titan, ZLrkon, Niob und Tantal. Für Titan ist ein Verhältnis von 4 : i zum Kohlenstoff einzuhalten, während für die Karbidbildnier Zirkon und Nob ein Verhältnis von 6 : i und für Tantal von i z : i ;erforderlich ist. Insb@esondere beim Zusatz von Titan ist @es vortellhaft, mehr zu verwenden, als dem Verhältnis von 4:1 @entspricht, weil :dadurch seine besonders gute Ob@erflächenbeständngkeit erzielt wird. Die Festigkeit dieser und ,ähnlicher Stähle liegt aber auf Grund ihrer Zusammensetzung verhältnismäßig niedrig (3z bis 4z kg/mm2). Es kommt ,noch hinzu, daß die Zähigkeit, ausgedrückt durch die Kerb@schlagzähigkeit, nach der Chromi!erungsbehandlung dann sehr niedrig ist, wenn sein überschüssiger, :d. h. über die Abbindumg des Kohlenstoffgehaltes hinausgehender Titangehalt bzw. Karbidbildnergehalt vorhanden ist.
Die karbidbildnerhaltigen Stähle, insbesondere die titanhaltigen Stähle haben sich für das Verfahren der Anreicherung der Oberflächen an Chrom besonders geeignet erwiesen. Indes haben sie den Nachteil, daß die Festigkeitseigenschaften für viele Verwendungszwecke nicht ausreichen. Diese Erscheinung ist ;auf die erforderlichen hohen DiffusIonstemperatvmen von mehr als 90o° zurückzuführen, die mehrere Stunden lang aufrechterhalten werden müssen, worauf die Gegenstände meist langsam abkühlen.
Es ist schon versucht worden, höhere Festigkelten, z. B. 5okg/mm2 und mehr, dadurch zu erzielen, daß die @oberflächlich an Chrom angereicherten Stahlbeile ,anschließend seiner Wärmebehandlung unterzogen werden. Das bedeutet einen nicht unerheblichen Arbeitsaufwand und infolge der Notwendigkeit, die Oberfläche durch Beizen wieder metallisch blank zu erhalten, einen nicht zu vernachlässigenden und die, Oberflächenbeständigkeit beeinträchtigenden Materialverlust.
Es hat sich nun gezeigt, @daß den beim Chromren auftretenden Bedingungen und den Anforderungen an den fertig chrornierten Gegenstaxnd in hervorragendem Maße entsprochen werden kann, wenn ein Chromstahl besonderer Zusammensetzung verwendet wird. Dieser Stahl enthält 0,o3 bis- 0,25% Kohlenstoff, I bis 30/0 Chrom, o,5 bis 30/0 Mangan und Beinen den Kohlenstoffgehalt stabil ;abbindenden Gehalt an einem oder mehreren der Karbidbildner Titan, Zirkon, Tontal und Niob. Es wird daher vorgeschlagen, einen Stahl dieser Zusammensetzung als Werkstoff zur Herstellung von solchen Gegenständen zu verwenden, die chromiert werden sollen. Der Gehalt an Titan. soll mindestens das Vierfache, der von. Zirkon und Niob mindestens das Sechsfache und der von Tontal mindestens das Zwölffache des jeweilig vorhandenen Kohlenstoffgehaltes ausmachen..
Ein Stahl der erwähnten Zusammensetzung gestattet, chromierbe Gegenstände zu erzeugen, die in diesem Zustand Festigkeiten von 45 bis 55 kg/mmaufweisen. Gleichzeitig besitzen diese Gegenstände nach der Chromüerungsbeh.andlung ohne besondere Nachbehandlung Beine hohe Zähigkeit, diie insbesond,ere in :einer hohen Kerbschlagzähigkeit zum Ausdruck kommt. Bei Verwendung eines solchen Stahles wird außerdem der Vorteil erzielt, daß der Titangehalt nicht unerheblich höher gewählt werden kann, als dem Mindestverhältnis 4 : I entspricht, und es ist auf diese Weisse gewährleistet, daß die an Chrom angereicherte Diffusionsischicht hinsichtlich Korroslonsb:eständigkeit, Fleckenlosigkeit und Polierfähigkeit sich besonders günstig verhält.
Die gleichen Eigenschaften werden dann erzielt, wenn der Mangangehalt voll o, 5 bis 3 % durch den gleichen Nickelgehalt ersetzt wird. Diiesie Festigkeitslage bei gleichzeitig hoher Kerbzähigkeit ist bei einem titan- bzw. karbidbildnerhaltigien Stahl nur durch die Verbindung Chrom-Mangan bzw. Chrom-Nickel erreichbar. S,o zeigt ein Stahl mit o, i 2 0,1o Kohlenstoff, o,3 5 % Silizium, 1,570/0 Mangan, 2,55% Chrom, 0,71% Titan (Titan : Kohlenstoff = 6 : I) folgende Festigkeitseigenschaften nach der Chromierlmgsbehandlung ohne anschließende Wärmebehandlugg: Streckgrenze 25 kg/mm2, Festigkeit 5o,4 kg/mm2, Dehnung (l= 5 d) 31%, Einschnüru;ng 75%, Kerbschlagzähigkeit 12,9 bzw. 17,7 Mkg/crn2.
Wenn Festigkeiten von mehr ,als 5o kg/mm2, insbesundere bis zu 65 kg/mm2 herreicht werden sollen, so wird der Stahl gemäß der Erfindung m einer Abwandlung verwendet, gemäß welcher der Mangangehalt von o, 5 bis 3 % teilweise durch Nickel in einer Höhe von o,5 bis 3010 ersetzt wird. Der Austausch hat inm@erhalb der Grenzen von 1 bis 59 für beide Elemente derart zu erfolgen, daß dem höheren Mangangehalt ein niedriger Nickelgehalt und umgekehrt zugeordnet wird. Abgesehen von der höheren Festigkeit -,sind die Eigenschaften des Stahles in dieser Zusammensetzung die gleichen wie bei einem Stahl, der neben Chrom nur Mangan ,oder nur Nickel enthält. E,in Stahl mit 0,04% Kohlenstoff, o,25% Silizium, 1,31% Mangan, 1,47% Chrom; 1,840;o Nickel, o,2% Titan (Titan : Kohlenstoff = 5 : 1.) bat nach der Chromierwngsbehandlungohne anschließende Wärmnebehandlung folgende Festigkeitseigenschaften: Streckgrenze 44 kg/mm2, Festigkeit 57,8 kg/mm2, DiehnRwng (L= 5d) 24,4%, Einschnürung 69,8%, Kerbschl,agzähigkeit 16 bzw. 2o,6 mkg/cm2.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Verwendung eines Stahles mit 0,03 bis o, 2 5 % Kohlenstoff, 1 bis 30/0 Chrom, 0,5 bis 3% Mangan und einem den Kohlenstoffgehalt :stabil ;abbindenden Gehalt an einem ,oder mehreren der Karbiidbildn!erTitan, Zirkon, T.antal und Niob als Werkstoff zur Herstellung vom. Gegenständen, deren Oberfläche durch Diffusion an Chrom .angereichert wird.
2. Verwendung eines Stahles gemäß Anspruch 1, bei welchem der Mangangehalt durch den gleichen Gehalt ,an Nickel ersetzt ist, für den dort genannten Zweck.
3. Verwendung eines Stahles gemäß Anspruch 1, bei welchem der Mangangehalt teilweise durch Nickel in gleicher Höhe derart ersetzt ist, daß innerhalb der Grenzen von 1 bis 5% für beide Elemente zusammen einem hohen Mangangehalt ein niedriger Nickelgehalt und ,umgekehrt zugeordnet ist, für den Zweck nach Anspruch 1.