FI67237C

FI67237C - Boejlig metalloeverdragen jaernmetallprodukt och foerfarande foer framstaellning av en dylik produkt

Info

Publication number: FI67237C
Application number: FI803914A
Authority: FI
Inventors: Louis Allegra; James Horton; Herbert Townsend
Original assignee: Bethlehem Steel Corp
Priority date: 1979-12-17
Filing date: 1980-12-15
Publication date: 1985-02-11
Also published as: DE3070747D1; FI803914L; BR8008195A; JPS5693864A; NO162917C; EP0030731A1; ES8303541A1; US4264684A; NO162917B; EP0030731B1; AU527212B2; IN154256B; FI67237B; ES497751A0; NO810110L; AU6564080A; NZ195824A; MX160737A; KR850001067B1; ZA807850B

Description

67237

Taipuisa metallipäällysteinen rautametallituote ja menetelmä tällaisen tuotteen valmistamiseksi

Keksinnön kohteena on taipuisa rautametallituote, joka 5 käsittää rautametallialustan ja metallipäällysteen, joka päällyste yhtenä komponenttina sisältää sinkkiä riittävän määrän niin, että se normaalisti tunkeutuu rautametalliin ja aiheuttaa tuotteen haurastumisen, kun sitä pidetään pitkän aikaa yli 232°C:n lämpötilassa.

10 Keksintö koskee myös menetelmää rautametallituotteen valmistamiseksi, erityisesti levy- ja nauhamuodossa, jossa metallipäällyste muodostaa sulun ja suojaa allaolevaa rauta-alustaa. Tämä keksintö koskee edullisesti jatkuvaa metalli-päällysteistä teräsnauhaa, jossa sinkki on komponenttina 15 metallipäällysteessä, kuten esimerkiksi kuumagalvanoitua terästä ja alumiini-sinkki-seoksella päällystettyä terästä, jolla on parantuneet ominaisuudet korotetuissa lämpötiloissa yli noin 450°F (232°C).

Kuumennettaessa sinkkiä sisältävällä metallilla päällys-20 tettyä terästä korkeaan lämpötilaan, riippuen tällaisen kuumentamisen termisestä historiasta, so. ajasta, lämpötilasta ja taajuudesta, on havaittu päällysteen huonontumista ja allaolevan teräsalustan haurastumista. J.J.Sebisty, aikakauslehdessä Electrochemical Technology, V. 6, Nro 9-10, 25 syys-lokakuu 1968, ss. 330-336, raportoi tutkimuksestaan galvanoitujen jatkuvan nauhan muodossa olevien tuotteiden kuumentamisesta ilma-atmosfäärissä lämpötila-alueelle 300-750°F (150-400°C) ajanjaksoiksi aina kahteenkymmeneen viikkoon saakka. Sebisty havaitsi, että yksi tuotteen huonone-30 mistäpä oli voimakas teräspohjan penetraatio ja haurastuminen. Edelleen tämä haurastuminen nopeutui lämpötiloissa yli noin 480°F (250°C). Vaikka mitään rajoittavaa käyttö-lämpötilaa ei todettu, Sebisty päätteli, että maksimaalinen sallittu käyttölämpötila jatkuvan nauhan muodossa olevalle 35 galvanoidulle teräkselle on merkittävästi alle 570°F (300°C).

2 67237

Haurastuminen on yleinen ilmiö teräksille, joissa on sinkkiä sisältävä metallinen päällyste, so. päällyste, jossa sinkki on komponenttina. Kun tällaisia päällystettyjä teräksiä kuumennetaan tietyllä lämpötila-alueella, diffusoi-5 tuu sinkki päällysteestä alusteräkseen ferriittijyväsraja-pintojen kautta. Tällaista ilmiötä kuvataan myöhemmin kuvioihin 1A, 1B ja 1C viitaten. Taipuisuus huoneen lämpötilassa alenee, kun sinkin tunkeutuminen diffuusion aikana kasvaa. Yhtenä käytettynä kriteerinä sen määräämiseksi, 10 onko teräspohja haurastunut, on havaita, säröileekö se vähintään 50% nollapaksuuden (OT) taivutuksella sinkkiä sisältävällä metallilla päällystetyllä kappaleella huoneenlämpötilassa. Koska sinkin diffuusio on lämmöllä aktivoitu prosessi, aika, joka vaaditaan haurastumisen esiintymiseen, 15 riippuu tällaisen prosessin termisestä historiasta, siitä, onko päällytetty tuote pidetty kiinteässä lämpötilassa tai syklisesti kuumennettu ja jäähdytetty, ja teräslevyn paksuudesta.

Yhtenä rajoittavana tekijänä, joka on tärkeämpi kuin 20 edellä mainittu haurastumisongelma, on päällystettyjen terästuotteiden päällysteen homogeenisuuden säilyttäminen korkeassa lämpötilassa. Tämä tarkoittaa, että käyttölämpötilan tulee olla alle sen lämpötilan, jossa päällyste alkaa huonontua. Galvanoidulla teräksellä, so. teräksellä, joka on 25 päällystetty sinkillä, joka sisältää vain vähäisiä määriä muita metalleja, se lämpötila-alue, jossa teräs haurastuu, on olennaisesti sama kuin lämpötila, jossa päällysteen pettämistä alkaa tapahtua, katso kuviota 3B ja siihen liittyvää selitystä. Täten tavanomaisen galvanoidun teräksen käyttö 30 korkeassa lämpötilassa (esim. 480°F (250°C)) on merkiitä-västi rajoittunut, kuten on esitetty Sebistyn raportissa. Sinkkiä sisältävien päällysteiden käyttöä korkeassa lämpötilassa voidaan kuitenkin lisätä lisäämällä päällysteeseen tiettyjä alkuaineita. Tästä voi olla seurauksena määrätyn 35 ja rajoittavan haurastumislämpötilavyöhykkeen muodostaminen alle sen lämpötilan, jossa sinkkiä sisältävä seospäällyste 3 emi alkaa huonontua. Tämä ominaisuus on havaittu alumiini-sinkki-seoksella päällystetyissä teräksissä, joita on kuvattu US-patenttijulkaisussa 3 343 930 ja kuviossa 3A. Tämä tarkoittaa, että sellaiset alumiini-sinkki-seoksella päällystetyt 5 teräkset, rajoitetulla lämpötila-alueella sen lämpötilan alapuolella, jolla alumiini-sinkkipäällyste alkaa huonontua, eivätkä ole alttiita haurastumaan. Sellaisella rajoitetulla lämpötila-alueella haurastumislämpötila-alueen yläpuolella sinkin diffuusio jyvästen sisälle eikä pitkin ferriittijyväs-10 ten rajapintoja, tulee vallitsevaksi ja teräs pysyy tapaisu-na. Jos aikaisemmin haurastunutta alumiini-sinkki-seoksella päällystettyä terästä kuumennetaan yli haurastumisalueen, se palaa taipuisaan tilaan. Tämä on kuitenkin vain osittainen ratkaisuhaurastumisongelmaan alumiini-sinkki-seoksella pääl-15 lystetyssä teräksessä, koska edelleen sellaisen päällystetyn teräksen käyttö korkeassa lämpötilassa on rajoitettua.

Edellä esitetyn perusteella esillä olevan keksinnön tarkoituksena on siis sinkkiä sisältävällä metallilla päällystetyn rautatuotteen tekeminen vastustuskykyiseksi sinkin 20 jyvästenvälistä tunkeutumista vastaan rautaperustaan ja täten tuotteen tekeminen vastustuskykyiseksi haurastumista vastaan ilman että haitallisesti vaikutetaan sinkkiä sisältävän päällysteeseen.

Yleisesti sanoen käyttämällä keksinnön mukaisesti suuren 25 fosforipitoisuuden omaavaa tavallista hiiliteräsperustaa sinkkiä sisältävällä metallisella päällysteellä varustettua terästä voidaan käyttää myös korkeassa lämpötilassa haitallisesti vaikuttamatta päällysteeseen. Vaikka fosfori on kauan ollut tunnettu epäpuhtautena teräksessä ja tosiasiassa sitä 30 on tarkoituksellisesti lisätty teräkseen lujuuden lisäämiseksi, ks. US-patentti 3 827 924, esillä oleva keksintö on ensimmäinen, jossa on otettu huomioon fosforin haurastumista ehkäisevä luonne teräsalustassa, joka on päällystetty sinkkiä sisältävällä metalliseoksella ja jota käytetään korkeassa 35 lämpötilassa yli noin 450°F:ssa (232°C) aina sellaiseen lämpötilaan saakka, jossa sellainen päällyste ailkaa huonontua.

4 67237

Keksinnön mukaiselle rautametallituotteelle on ominaista, että rautametallialusta on tavallista hiiliterästä, joka sisältää ainakin 0,039 paino-% fosforia, joka tekee tuotteen vastustuskykyiseksi sinkin tunkeutumista vastaan 5 ja säilyttää alustametallin taipuisuuden, kun se kuumennetaan korotettuihin lämpötiloihin.

Keksintö koskee myös menetelmää taipuisan metallipääl-lysteisen rautametallituotteen valmistamiseksi, jolle on tunnusomaista, että tavallisesta hiiliteräksestä koostuvaan 10 alustaan lisätään ainakin 0,039 paino-% fosforia, metalli-päällysteinen tuote saatetaan yli 232°C:n korotettuun lämpötilaan sellaiseksi ajaksi, joka siinä tapauksessa, että tuotteesta puutuisi 0,039%:n fosforipitoisuus, aiheuttaisi päällysteen sinkkikomponentin tunkeutumisen alustametalli-15 hiukkasten väliin, ja rautametallituote jäähdytetään huoneen lämpötilaan.

Käyttämällä tällaista suuren fosforipitoisuuden omaavaa teräsalustaa metallisen sinkkiä sisältävän päällysteen alustana on saatu aikaan parannettu metallipäällysteinen rauta-20 tuote, joka on vastustuskykyinen jyvästenvälistä sinkin tunkeutumista vastaan ja teräksen haurastumista vastaan. Tällaisella päällysteellä tuotteella voi olla pidennetty käyttöaika lämpötiloissa yli noin 450°F (232°C) aina noin lämpötilaan 1250°F (677°C) saakka.

25 Keksinnön edut ja kohteet käyvät ilmi seuraavasta, oheisiin piirustuksiin liittyvätä selityksestä.

Kuviot 1A, 1B ja 1C kuvaavat mikrovalokuvia, noin 500-kertaisena suurennuksena, sinkkiä sisältävällä metallilla päällystetyistä rautametallituotteista, jotka on valmistettu 30 ennestään tunnetulla tekniikalla, kuumennettu haurastumis-lämpötilaan (T) ja pidetty tässä lämpötilassa tietyn ajan (t^, t2 ja t^), jolloin t^ < < t^, tarkoituksena kuvata sinkin jyvästenvälistä tunkeutumista päällystetyn tuotteen teräspohj aan.

67237 5

Kuvio 2 esittää graafisesti sinkin tunkeutumisen syvyyttä teräspohjaan alumiini-sinkki-seoksella päällystetyssä rautametallituotteessa ajan funktiona kuumennuslämpö-tilassa 950°F (510°C).

5 Kuvio 3A esittää lämpötilan yleistä vaikutusta alumiini- sinkki-seoksella päällystetyn teräslevyn haurastumiseen, kun teräslevy on valmistettu ennestään tunnettuun tapaan ja nimellisesti sisältää noin 0,01 painoprosenttia fosforia ja tällaisen aalumiini-sinkki-seoksella päällystetyn teräksen 10 ainutlaatuista ominaisuutta, jonka mukaan haurastumisvyöhyke sijaitsee korkean lämpötilan ja matalan lämpötilan ei-hau-rastumisalueiden välissä.

Kuvio 3B on samanlainen kuin 3A, paitsi että kuvio 3B kuvaa lämpötilan yleistä vaikutusta ennestään tunnetulla 15 tavalla valmistetun galvanoidun terästuotteen haurastumiseen.

Kuvio 4 esittää graafisesti galvanoitujen ja alumiini-sinkkiseoksella päällystettyjen terästen vetovenymää, so. taipuisuutta, sen jälkeen kun tuote on ollut haurastumis-lämpötilan vaikutuksen alaisena, kun pohjateräskoostumuksia 20 on modifioitu fosforilisäyksillä.

Kuvio 5 kuvaa graafisesti ajan ja lämpötilan vaikutusta alumiini-sinkki-seoksella päällystetyn teräslevyn haurastumisen alkamiseen, kun pohjateräs nimellisesti sisältää enintään noin 0,01 painoprosenttia fosforia, verraten sellaista 25 päällystettyä levyä, joka on valmistettu ennestään tunnetulla tavalla, tämän keksinnön mukaisesti valmistettuun alumiini-sinkki-seoksella päällystettyyn teräslevyyn.

US-patenttijulkaisut 3 343 930 ja 3 393 089 käsittelevät alumiini-sinkki-seoksella päällystettyä rautaperustaista 30 tuotetta, jossa päällyste käsittää 25-70 painoprosenttia alumiinia, piitä vähintään 0,5 painoprosenttia alumiinipi-toista ja loput olennaisesti sinkkiä. Kuumakastamalla päällystetyille tuotteille, joita tämä keksintö koskee, on ominaista päällyste, jossa komponenttina on sinkki ja taval-35 linen hiiliteräspohja, jonka koostumus tyypillisesti osuu seuraaviin rajoihin /prosenttiluvut ovat painoprosentteja).

6 67237

Hiili 0,15 % maks.

Mangaani 0,25 - 0,60%

Fosfori 0,030 % min.

Rikki 0,025 % maks.

5 Pii 0,040 % maks.

Kokemus on osoittanut, että korkean lämpötilan sovel-letukset, kun tällainen korkea lämpötila on joko vakio tai lyhyiden ajanjaksojen yhdistelmä tuloksena syklisestä kuu-0 mentamisesta ja jäähdyttämisestä, sinkkiä sisältävillä metallipäällysteisillä tuotteilla ovat rajoitettuja johtuen allaolevan teräspohjan haurastumisesta. Tätä haurastumista on kuvattu kuvioissa 1A-1C. Nämä kuviot ovat yksinkertaistuksia mikrovalokuvista, jotka on otettu joukosta haurastuneita, sinkkiä sisältävällä metallilla päällystettyjä rauta-1 5 tuotteita sellaisena kuin ne esiintyisivät noin 500-kertai-sina suurennuksina. Kuviot 1A-1C kuvaavat sinkin tunkeutumisen etenemistä eri ajan kohtina, jolloin t^ t2 t^, kuvioissa 1A, 1B ja 1C, lämpötilan ollessa T. Tutkijat ovat todenneet, kuten kuviot 1A-1C ocoittavat, että haurastumis-mekanismi on seuraus siitä, että päällysteen 10 sinkki diffu-soituu välissä olevan metallikerroksen 12 lävitse, mikä on luonteenomainen piirre jatkuvissa, sinkkiä sisältävällä metallilla kuumakastamismenetelmällä päällystetyissä rauta-2^ tuotteissa. Diffusoitunut sinkki 14 asettuu pitkin ferriitti jyvästen rajapintoja 16 teräsalustassa 18 siten heikentäen jyväsrajojen/matriisin rajapintaa. Kuviot 1A-1C kuvaavat yleensä lisääntyvää sinkin tunkeutumisen määrää ajan funktiona tietyssä lämpötilassa. Kvantitatiiviset analyysit sen ^0 tyyppisestä tunkeutumisesta, jota on kuvattu kuvioissa 1A -1C, alumiini-sinkki-seoksella (55% Ai, 1,6% Si, loput Zn) päällystetylle, ennestään tunnetun tekniikan mukaisille teräslevyille tuottavat kuvion 2 mukaisen käyrän tunkeutumisesta ajan funktiona. Numeroarvot tätä käyrää varten saatiin 0,39 mm:n teräslevystä, jolla oli alumiini-sinkki-35 seos-päällyste paksuudeltaan noin 0,02 mm ja joka kuumen- 67237 nettiin lämpötilaan 950°F (510°C) ja pidettiin tässä lämpötilassa annettu aika. Kuvio 2 esittää selvää lineaarista nousua sinkin tunkeutumissyvyydessä ajan neliöjuuren funktiona tietyssä lämpötilassa. Kuvion 2 arvoista, kun tunne-5 taan allaolevan teräspohjan paksuus, voidaan suoraan tai ekstrapoloimalla määrittää aika tietyssä lämpötilassa, jossa sinkki on täysin tunkeutunut allaolevaan teräspohjaan.

Täten teräspohjan paksuus lisää vielä yhden dimension hauras tumi songelmaan.

10 Mikä tahansa yritys muovata näitä korkeaan lämpötilaan saatettuja ja sen jälkeen jäähdytettyjä, sinkkiä sisältävällä metallilla päällystettyjä teräksiä tai mikä tahansa käyt-törasitus, kuten isku päällystettyyn teräkseen, erityisesti ohueen päällystettyyn teräslevyyn, voi aiheuttaa tällaisen 15 teräksen murtumisen. Tämä murtuminen, jonka aiheuttaa teräspohjan haurastuminen, rajoittaa näiden päällystettyjen terästuotteiden käytön lämpötila-aluetta.

On tehty yrityksiä kontrolloida tätä haurastumisilmiötä. Nämä yritykset ovat keskittyneet pääasiallisesti päällysteen 20 metallurgiaan, so. päällystyskerroksen metalliseokseen ja alustan metalliseokseen sekä allaolevan teräspohjan jyväs-koon (raekokoon). Parhaimmillaankin on näillä yrityksillä ollut vain rajoittunut menestys.

Esillä olevan keksinnön sisältämä ratkaisu haurastumis-25 ongelmaan on ainutlaatuinen siinä suhteessa, että pohjateräk-sen kemiaa on modifioitu fosforia lisäämällä fosforipitoisuus ainakin 0,039 paino-%. Tyypillinen fosforipitoisuus tämän tyyppisillä nykyisin käytetyillä tavallisilla hiili-teräksillä on noin 0,010-0,015 painoprosenttia.

30 Tarkoituksena osoittaa tämän keksinnön tehokkuus sen ongelman ratkaisemisessa, joka liittyy sinkin jyvästenväli-seen tunkeutumiseen ja teräspohjan haurastumiseen, neljätoista teräspohjakappaletta, joiden fosforipitoisuus oli tietyllä alueella, päällystettiin kuumakastamalla sinkillä 35 tai alumiini-sinkki-seoksella. Sinkkiä sisältäviin päällysteisiin kuului tavanomainen galvanointipäällyste ja alumiini- 8 67237 sinkki-päällyste, joka nimellisesti sisälsi 55% alumiinia, 1,6% piitä ja loput olennaisesti sinkkiä ja jota tässä yhteydessä on nimitetty Al-Zn-päällysteeksi. Neljäntoista pohjakappaleen kemialliset analyysit on esitetty taulukos-5 sa I - 9 67237 I £

0 LO O

•h co m -μ o o o P «. ·. « ^ r—I O O o g II II n h a a s

g KO \a O cj cv cr\ S

m OOCM -ST O O m- m g ° ° o o o o :S o f3 E o o o o o o ml g H „ Π " » A 5 co 5 -h ή m ba w - 3 C B B ö g. ^ •H 0^ ^ h , CJ vont^-jsrrj C'-mcMVooc— 'd'-' +j (ro aoiHHvomincr m o in -=r oo c-- o P SJOO«HHOOOH O H O O O O " 1¾ ιΟοοοοοοο oaoooo'^ 4J j w s ^ ^ s ·> v *«. ««,*.«*%. v t/l dj tn oo oooooo o oooo o:rd £ 0) P d P 0) d

P P

m

£ ΐ£Λ^Γ·ιη\ο t- ro m cv a h in h m S

P rHO-=r:o.=j-c\j\oc\jco m -=r o h ~ a· λ o O <oo jo ooooo 000000$° «. *.*.*·*> - ***·· - v ε o .. oooooo O O 000000.¾

sd P I

+j m -H rH ίΛ ΙΓ» c O O CM LT\CMCOOOO>r-l

0) JrtCVIrllMJ rl^VO CO CM C\l LTV CO -H O

^ OOOOOO O OC OOOOOO H

Sd v ^ ^ k | v » «. ^ ^ ^ ^ ^ -p O

H μ o O OOOOO O OOOOOO

dj id G

OP c <u λ: id 3 ui A* -r-1 . , , CM CM CO CJ LT\ m m N ^ t!

3 x: h h !h h r-j h ^ h n on h jn cm cm -=r $ H

-H o coopoooooo 00 0 000¾ H

Jj I K | ·» I ^ ** ·» ^ n. «k *» k I s «k i, ^ J3 W

Id oo OOOOOO O O OOOo^A; E-i p e <d •rl <TJ Qj tn <d

ξ·' cvcgocMCAint-t-- cm cv en e- >- ro $ -S

_? OfMCMi—lOrHOiH OJrHiHOi-HrHE-H

$ COOOCOOOOO OCOOOO^p 0 ^ ·. £ .p HJ OOOOOOO O OOOOOO -H id O tn p > tn <u ._ td «h tn ^ I'd •X'1 o c\ (m cm sr r-t ιλ vo co P <d -H αΟΟΗΓΟ-^-νΟϊ·— CV CJv GV CV C\ CM > i—I e fPOOOOOOOO OOOOO/H H(0 r-t Q) s ' ' - - > » ' (Tj Φ OOOOO OOO ΟΟΟΟΟΟΦ0 •HP o ex: e: a:

<D d -H

AJ tn a vo co .e ro .=r co m ^ m υ ^ u o 1 ^ crorouono^rinroco mmm ro cm $ 1-1 OOOOOOOO OOOo^O ω ^ o p ui

o :td d M

^ a e m H H cv -=r COmHOCOO^p ^cocTi—vocM^rm -=r co oo cm m r-- p uoooooooo ooooootu d

^ s v ^ ^ s k Ji 4J

OOOOOOOO OOO O O O :fÖ P

. *v p id A3 +j $ x: μ m a> o 53 -o & Λ P x; 1 rH CM CO in VO C». OO CT\ O rH (M ΓΟ 0 rH rH rH r-l rH ^ 10 67237 « Η Η ‘Λ 'Λ H H « H « » « W «.

• O O O int^NSrON^Ji-NNN

ooooocococjoooocmcmcmoo 0 Hwwc'JNHtMrjwH vc.

<D

t! , >< H « V< K VI « H ·Λ νΛ ^ H « ^

^ j-.cocooooC'-ooc'-roc'-roroLO

|Z| oo*-«roomcMrooocovovo.=rcrN

-.10 O iH f—1 CM CJ CM OJ i—t CM r-< CM »—I

:nj f'1 2 3'» G Q, (0

<U I -P

ω c tn ^ n -h ^ i § -ΓΊ< ‘;=rroouooot·— cocoococ\it--irv -£

?, OCMOrHCMC--CM.=rCM<H.HCrNirvrOVO B

1¾ O N H i-ICMCMCMCMCMrHr-CCMrH g H *"“* 0 e λ; <o -P c c * N W « H H H H H « « H H H H φ

<u · ot'-coot'-C'-c^t—r·— t'-rocooc'- C

g [M ·-·*·-»-- 0 G - m vo co cr\vncoao uo o ao t·— oo oo ir\ d) G CC rH i—t t—( r—i r~\ rp r—i CM »—i t—i I—t r—I r—4 H * Iti h tn tn o U - tö

y 0 rH

ΛΙ H H K ^ K « K ΪΚ “ 1st « K H

G °2 · ocDOoroor-'-cr'-oof-mt'- *"

r-t ^ JG ........................... -O

2 "" ooocof\JX)^rinmtr\c— mnm B4 I» r., O ri fJ (M W W N (M rj fJ .5

H o ^ P

O G

O QJ

σι 0)

φ - G

— 4J O

<#> m , Λ « V. « Vt H U H H « H « H M 3 —- o o o o — o o o ro ro c— ro t-- t~- p adrH oo^rooOfHvot^minasnmm =£ E:(Ö O CVI r-HCMCMCMCMCMCMCMCMCM 6 > ho ro >1

G q. G

a) ^ a> ►>3 > tn m tn p ‘H ‘ g

S G •Cot—ooroaorot'-t'-t'-cnoro B

Jrt) * 5 > ooinoo-=Ti-itr\a3vx)^rt^Lnoovo 7}

Jjj O CM rHCMCMCMCMCMCMCMCMCM fQ

«θ’-1 «

X

* « « H H W U « W H W W « H V.

• c— o o t'- t-· o ot^c~-mc^c^-o t— jH * ^ »i k· *.».*. » ·. ». *- ». t» • c«- Γ>- -=r ro o iH^t cr\ <-t ro cr\ cm o cr\

PC CM COrOfOrOCOrOCM COCOCM COCOCM

2 to tn

•n :ttJ

3 .G P f-tCMCO^rUOVCt^-=OC\OiHCMrO-=T o <U rH H i—I i—t f—1 4 cu -p 11 67237

Katkeamisvenymätv mitattuina pitenemisprosentteina 2 tuumassa (50,8 mm) sen jälkeen kun oli kuumennettu 100-600 tuntia lämpötilassa 900°F (482°C) ilmassa ja jäähdytetty huoneenlämpötilaan, on esitetty taulukossa II.

5 Suhteellisen suuri katkeamisvenymä, so. taipui- suus huoneenlämpötilassa pöhjateräsnäytteillä 5-14 osoittaa näiden näytteiden kykyä sietää nollapaksuus (OT) taivutusta murtumatta. Tämä osoittaa edelleen, että muotoillut tuotteet, kuten autojen pakoputkiosat, tarvikkeet ja 10 senkaltaiset, jotka on valmistettu esillä olevan keksinnön mukaisesta päällystetystä tuotteesta, menestyksellisesti kestävät iskun murtumatta sen jälkeen, kun ne ovat olleet korkean lämpötilan, yli noin 450°F (232°C) vaikutuksen alaisina.

15 Kuvio 4 on graafinen esitys numeroarvoista taulu kossa II esitetyistä 600 tunnin testeistä. Käännekohta arvoissa näyttää alkavan fosforipitoisuuksilla yli noin 0,020 painoprosenttia ja vaikutus tulee ilmeisemmäksi fos-foritasoilla yli 0,030 %. Pisteiden hajonta, joka on ilmei-20 sempi fosforitasoilla yli noin 0,060 %, johtuu pääasiallisesti luontaisista eroista pöhjateräksissä, so. eroista hiilipitoisuudessa ja mikrorakenteessa.

Kuten mainittiin edellä tekniikan tasoa kuvattaessa, on alumiini-sinkki-seoksella päällystetyillä teräksillä 25 (nimellinen päällysteen koostumus 55 % Ai, 1,6 % Si, loppu Zn) spesifinen ja rajoitettu haurastumislämpötila-alue. Kuvio 3A kuvaa tätä yleistä ilmiötä lämpötilan funtiona, kun taas kuvio 5 kuvaa mainittua ilmiötä yksityiskohtaisemmin lisämuuttujana aika 55Al-Zn-päällystetylle teräksel-30 le. Kuviossa 5 maksimilämpötila ajasta riippumattomasti on noin 950°F (510°C) samalla kun alempi lämpötila alenee ajan mukana. Tämä hauras alue, jonka kuviossa 5 määrittää kolmion muotoinen alue, kuvaa graafisesti alumiini-sinkki-seoksella päällystetyn teräslevyn rajoitettua käytettävyyt-35 tä, kun levy on valmistettu ennestään tunnetulla tavalla.

12 67237

Esimerkkinä mainittakoon, että 55 Al-Zn-seoksella päällystetty, vähäfosforinen tavallinen hiiliteräs, joka on valmistettu ennestään tunnetulla tavalla ja ollut 600 tuntia lämpötilassa 750°F (399°C) - 950°F (510°C), tulee hauraaksi.

5 Kuitenkin kun noudatetaan tämän keksinnön mukaista menetelmää, nimittäin käytetään runsasfosforista tavallista hiili-terästä sinkkiä sisältävän metallipäällysteen pohjana, ei haurastumisongelma enää ole käyttöä rajoittava tekijä korkeassa lämpötilassa. On huomattava, että vaikka numero-10 arvoja kuvaavat pisteet kuviossa 5 osuvat kolmikulmaiselle alueelle, eivät tuotteet enää haurastu johtuen fosforili-säyksestä tuotteen teräspohjaan. Tämä osoittaa, että käyttämällä hyväksi tämän keksinnön periaatetta saadaan eliminoiduksi kuvioissa 3A, 3B ja 5 esitetyt haurastumis-15 lämpötila-alyeet niin, että ne eivät enää muodosta käyttöä rajoittavaa tekijää.

Claims

13 67237

1. Taipuisa rautametallituote, joka käsittää rauta-5 metallialustan ja metallipäällysteen, joka päällyste yhtenä komponenttina sisältää sinkkiä riittävän määrän niin, että se normaalisti tunkeutuu rautametalliin ja aiheuttaa tuotteen haurastumisen, kun sitä pidetään pitkän aikaa yli 232°C:n lämpötilassa, tunnettu siitä, että rauta-10 metallialusta on tavallista hiiliterästä, joka sisältää ainakin 0,039 paino-% fosforia, joka tekee tuotteen vastustuskykyiseksi sinkin tunkeutumista vastaan ja säilyttää alustametallin taipuisuuden, kun se kuumennetaan korotettuihin lämpötiloihin.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen tuote, tunnet- t u siitä, että metallipäällyste koostuu seoksesta, joka sisältää 25-70 painoprosenttia alumiinia, loput olennaisesti sinkkiä ja pienen määrän piitä.

3. Menetelmä rautametallituotteen valmistamiseksi, 20 joka on taipuisa yli 232°C:n lämpötilassa, jolloin mainittu tuote käsittää alustan, joka on päällystetty sinkkikompo-nentin sisältävällä metallipäällysteellä, tunnettu siitä, että tavallisesta hiiliteräksestä koostuvaan alustaan lisätään ainakin 0,039 paino-% fosforia, metallipääl-25 lysteinen tuote saatetaan yli 232°C:n korotettuun lämpötilaan sellaiseksi ajaksi, joka siinä tapauksessa, että tuotteesta puuttuisi 0,039 paino-%:n fosforipitoisuus, aiheuttaisi päällysteen sinkkikomponentin tunkeutumisen alustametallihiukkasten väliin, ja rautametallituote jääh-30 dytetään huoneen lämpötilaan.

4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että mainittu korotettu lämpötila on välillä 334-399°C. 35