DE1758461C3 - Verwendung eines nichtrostenden Stahls - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft die Verwendung eines nichtrostenden Stahls mit hoher Korrosionsbeständigkeit und geringer Neigung zum Fressen.

Die nichtrostenden Stähle lassen sich im wesentlichen in drei Gruppen einteilen, nämlich Stähle mit austenitischem Gefüge, für die Stähle des Typs 18/8 repräsentativ sind, ferner Stähle mit vorwiegend ferritischem Gefüge, für die der Typ 18Cr repräsentativ ist und schließlich Stähle mit martensitischem Gefüge, für die der Typ 13Cr repräsentativ ist. Alle diese Edelstahle sind unter normalen sowie schwach korrosiven Bedingungen relativ beständig und haben weiteste Verbreitung gefunden. Die beste Beständigkeit unter den verschiedensten Bedingungen haben die Edelstahle mit austenitischem Gefüge.und diese Stähl werden daher auch meistens Tür gleitende Teile, di unter korrosiven Bedingungen, gegebenenfalls ohn Schmierung betrieben werden müssen, verwendet.
In der Praxis lassen jedoch die Gleiteigenschafte der beschriebenen austenitischen Edelstahle, also ih Widerstand gegen Festfressen, zu wünschen übrij Bei aus solchen Edelstahlen gefertigten gleitende Teilen oder Teilen, die unter Druck gegeneinande

ίο gepreßt werden, und zwar unter korrosiven um ungeschmierten Bedingungen, wie sie beispielsweis in der chemischen Industrie und der Erdölindustrie herrschen, treten verhältnismäßig bald Beschädigun gen durch Haften oder Verschweißen der einande

berührenden Flächen auf. Wenn nämlich die anein ander haftenden und lokal miteinander verschweißter Flächen gewaltsam getrennt werden, werden klein« Teile aus ihnen herausgerissen, wodurch Vertiefunger bzw. Materialerhöhungen auf den einander beruh renden Flächen entstehen. Diese Beschädigunger verstärken sich bei der nächsten Berührung, und sie treten besonders stark in Erscheinung, wenn sich zwischen den Gieit- oder Berührungsflächen ein Medium befindet, das Fremdkörper enthält.

Unter dem Begriff »Haften« oder »Fressen« soll also hier die Erscheinung verstanden werden, daß die einander berührenden Flächen sich innig miteinander verbinden oder lokal verschweißen und daß beim Trennen dieser Flächen Teilchen herausgerissen werden. die zu Löchern auf der einen Seite und Erhöhungen auf der anderen Seite führen.

Es sind bereits eine ganze Reihe von Maßnahmen bekannt, um ein Haften oder Fressen von Glcitflächen zu verhindern. Zu diesen bekannten Maßnahmen gehören insbesondere:

1. Verfahren zur Behandlung der Oberfläche, wie

A. Auftragsschweißung, z. B. mit Stellit usw.,

B. Plattierung, wie Hartverchromung, Canigen-Vernickelung (stromloses, katalytisches Vernickelungsverfahren) usw.,

C. Metallzementation, Alitierung, Inchromierung usw.,

D. Oberflächenhärtung wie Nitrierung usw.
2. Materialvergütungsverfahren, insbesondere Ausscheidungshärtung von nichtrostendem Stahl.

Durch Auftragsschweißung kann zwar die Gefahr des Fressens der Oberfläche bei geeigneter Wahl des aufgetragenen Materials erheblich verringert werden, das Verfahren ist jedoch aufwendig und kann eine Beeinträchtigung der Beständigkeit des Grundmetalls durch ausfallendes Karbid od. dgl. rühren. Die unter 1 B bis I D genannten bekannten Verfahren liefern zwar eine sehr harte Oberflächenschicht, die gehärtete Schicht hat jedoch eine kleine Dicke, geringe Dauerhaftigkeit und wesentlich kleinere Korrosionsbeständigkeit als das Grundmetall.
Die unter 2. genannten Verfahren, die in martensitische. austenitische und austenisch-ferritische Härtungen unterteilt werden können, erhöhen zwar die Festigkeit des Grundmetalls durch feinverteilte Legierungsbestandteile und intermetallische Verbindungen, die bei der Wärmebehandlung ausfallen. Die Festigkeit und Härte können zwar im Vergleich zum Ausgangsmaterial erheblich erhöht werden, die Korrosionsbeständigkeit ist jedoch im allgemeinen schlechter als die von gewöhnlichen nichtrostendem Stahl. Die

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gewünschte Kombination von Korrosionsbeständigkeit und Widerstand gegen Fressen kann also auch hierdurch nicht erreicht werden.

Aus der britischen Patentschrift 675 S09 sind austenitische Chromstähle aus zumindest 50% Eisen. K) bis > 30% Chrom, 0,01 bis 0,5% Kohlenstoff, 0 bis 0.2% Stickstoff, 0,1 bis 1% Silicium und 4 bis 39% Nickel oder 0.25 bis 20% Mangan oder beides und 0.005 bis weniger als 0,1 % Bor bekannt, die einer mechanischen Beanspruchung bei hohen Temperaturen widerstehen. Aus »Werkstoff-Handbuch Stahi und Eisen, 4. Auflage. 1965«, (0 71-2, Tafeil, lfd. Nr.29/31 und 0 71-14. Tafel 11 !fd. Nr. 29 31), sind Stahllegierungen bekannt, die für Bauteile der chemischen Industrie vorgeschlagen wurden. Allerdings sind diese Legierungen in ihrer Zusammensetzung von den erfindungsgemäß angewandten verschieden.

Der vorliegenden Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, einen nichtrostenden Stahl anzugeben, der auch ohne Oberflächenbehandlung bei Verwendung Tür gleitende Teile od. dgl. eine ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit aufweist, kaum Neigung zum Fressen zeigt, der ohne aufwendige Verfahren, insbesondere durch Schmelzen in Luft wie gewöhnlicher, nichtrostender Stahl hergestellt werden kann und der sich Tür eine Verwendung als Werkstoff für die Herstellung nleitender Teile, die ohne Schmierung in korrodierender Umgebung betrieben werden, eignet.

Die in dieser Beschreibung enthaltenen Prozentangaben sind Gewichtsprozente, es sei denn, daß ausdrücklich etwas anderes angegeben wird.

Diese Aufgabe wird gemäß Erfindung durch die Verwendung eines Chrom-Nicke'-Stahls gelöst, der aus

35

40

Rest Eisen und erschmelzungsbedingte Verunreinigungen, besteht.

Vorzugsweise gelten die oben angegebenen Bereiche ausschließlich ihrer Grenzen.

Vorteilhaft ist die erfindungsgemäße Verwendung eines Stahls wie oben, bestehend aus

0.02	bis	0.15%	Kohlenstoff.
0.50	bis	3,00°.,	Silicium.
1.00	bis	3,00%	Mangan,
12.50	bis	25,00%	Chrom,
5.00	bis	40.00%	Nickel,
2.00	bis	4.00%	Wolfram.

0.06 bis 0,15%
0.50 bis 1,50%
1.00 bis 2,00%
18.00 bis 25,00%
5.00 bis 29,00%
2.00 bis 3.00%

Kohlenstoff,

Silizium.

Mangan.

Chrom.

Nickel,

Wolfram.

ss

Rest Eisen und erschmelzungsbedingte Verunreinigungen.

Man kann aber auch einen erfindv.ngsgemäß zu verwendenden Stahl einsetzen, der zusätzlich weniger als 4% Molybdän und oder weniger als 4% Kupfer. weniger als 2% Titan und/oder weniger als 2% Niob und oder Tantal, weniger als 1,5% Antimon und weniger als 0.3% Stickstoff enthält, wobei die Ge>amtmenge der erwähnten zusätzlichen Elemente größer als Null ist. was oft Vorteile mit sich bringt.

Weiter ist es möglich, daß ein Stahl wie vorstehend erfindungsgemäß eingesetzt wird, bei welchem der Nickeleehalt zwischen 5.00 und 20.00% liegt.

Alle diese erfindungsgemäß zu verwendenden Stähle können noch zusätzlich 0,005 bis 1,00% Bor enthalten, wobei ein Gehalt von 0,005 bis 0,50% Bor besonders bevorzugt wird.

Es ist unter Umständen auch vorteilhaft, wenn einer der vorstehend beschriebenen, erfindungsgemäß zu verwendenden Stähle eingesetzt wird, dessen Nickelgehalt zwischen 5,00 und 15,00% liegt.

Die erfindungsgemäß zu verwendenden Stähle eignen sich besonders für gleitende Teile, wie Teile von Ventilen, Schiebern und Pumpen, die ohne Schmierung unter korrosiven Bedingungen betrieben werden müssen. Die Verwendung der beschriebenen Stähle gewährleistet eine lange ungestörte Lebensdauer.

Die erfindungsgemäße Verwendung wird im folgenden an Hand der Zeichnung näher erläutert, in der Verwendungsbeispiele für die nichtrostenden Stähle dargestellt sind. Es zeigt

Fig. 1 eine teilweise geschnittene Seitenansicht eines säurebeständigen Tellerventils,

Fig. 2 eine teilweise geschnittene Seitenansicht eines säurebeständigen Schiebers,

Fig. 3 eine Seitenansicht einer säurebeständigen Zahnradpumpe mit abgenommenem Deckel,

F i g. 4 eine teilweise geschnittene Seitenansicht der Zahnradpumpe gemäß F i g. 3 und

F1 g. 5 einen Längsschnitt eines Prüfgerätes, in dem die Neigung zum Fressen gemessen werden kann.

Die erfindungsgeimäße Verwendung der Stähle beruht auf der Erkenntnis, daß die Gleiteigenschaften von im wesentlichen austenitischen, nichtrostenden Chrom-Nickel-Stählen durch einen Zusatz von Wolfram wesentlich verbessert werden, daß ferner ein Zusatz von Bor in Kombination mit Wolfram die Gleiteigenschaften im Vergleich mit der ausschließlichen Verwendung von Wolfram noch weiter verbessert, also die Neigung zum Fresser noch weiter herabsetzt. Sowohl der ausschließliche Zusatz von Wolfram als auch der Zusatz von Wolfram und Bot zu den erfindungsgemäß zu verwendenden, austenitischen, nichtrostenden Stählen erhöhen außerdem die Korrosionsbeständigkeit.

Außer dem Zusatz von Wolfram oder Wolfram und Bor zu den erfindungsgemäß zu verwendenden Chrom-Nickel-Stählen kann zur Beeinflussung der Härte und Festigkeit in diesen noch mindestens eines der Elemente Molybdän, Kupfer und Antimon enthalten sein, wodurch auch noch die Korrosionsbeständigkeit bis zu einem gewissen Grade verbessert wird. Weiterhin läßt sich die Korrosionsanfälligkeit infolge von Schweißdefekten durch einen Gehalt an Titan und oder Niob und/oder Tantal verringern. Durch einen Gehalt an Stickstoff läßt sich das austenitische Gefüge stabilisieren und die Korngröße verringern

Wie oben gezeigt wurde, besteht ein wesentliches Merkmal der erfindungsgemäß tu verwendender Stähle in einem Gehalt von 2,00 bis 4,00% Wolfram Durch diesen Zusatz ist die Korrosionsbeständigkeil wesentlich erhöht und gleichzeitig die Neigung zurr Fressen oder Haften stark herabgesetzt.

Es ist zwar bekannt, daß Wolfram als Legierung·; bestandteil von Stählen deren Warmfestigkeit um Dauerstandfestigkeit unter hohen Temperaturen ver bessert, jedoch wurde noch nicht erkannt, daß eir Zusatz von Wolfram die Korrosionsbeständigkei verbessert und die Neigung zum Fressen verringert

Obwohl Wolfram und Molybdän in der Legierungstechnik als praktisch gleichwertig angesehen werden, wenn man berücksichtigt, daß Wolfram etwa die doppelte Dichte wie Molybdän hat. zeigte sich, daß die durch die erfindungsgemäß zu verwendenden Stähle angestrebten Verbesserungen bei einem Ersatz des Wolframs durch Molybdän nicht im vollen Umfange erreicht werden. Der angegebene Bereich zwischen 2,00 und 4,00% resultiert aus der Tatsache, daß die Neigung zum Fressen bei Wolframgehalten unter 2% nicht sehr wesentlich verringert wird und daß die Zähigkeit bei einem Wolframgehalt über 4,00% merklich absinkt. Silizium ist in den erfindungsgemäß zu verwendenden Stählen wirksam, wenn es als Gußmaterial verwendet wird, da es die Neigung zum Fressen durch Erhöhung der Härte bis zu einem gewissen Grad verringert und sowohl die Korrosionsbeständigkeit gegen verdünnte Säuren als auch die Vergießbarkeit verbessert. Ein Zusatz von weniger als 0,50% hat wenig Einfluß und bei Zusätzen, die 3% übersteigen, tritt eine merkliche Versprödung auf. Ein Zusatz von Kohlenstoff ist in den erfindungsgemäß zu verwendenden Stählen weniger hinsichtlich der Korrosionsbeständigkeit als zur Erhöhung der Härte wünschenswert. Die untere Grenze von 0,02% ergibt sich aus der Tatsache, daß das Vergießen bei kleineren Kohlenstoffgehalten schwierig wird, da dann insbesondere leicht Gußblasen und Lunker in den Gußteilen und Rohblöcken auftreten. Bei einem Kohlenstoffgehalt über 0,15% nimmt die Korrosionsbeständigkeit merklich ab, was auch nicht durch andere Legierungszusätze verhindert werden kann. Da Mangan sauerstoffbindend wirkt und bis zu einem gewissen Grade Nickel ersetzen kann, sind Zusätze bis zu 3,00% zulässig. Da Nickel und Chrom Elemente sind, die mit dem Eisen das Gefüge bestimmen, werden ihre Anteile entsprechend den anderen Legierungszusätzen vorzugsweise so bemessen, daß sich ein im wesentlichen austenitisches (>·) Gefüge ergibt. Wenn der Chromanteil in den erfindungsgemäß zu verwendenden Stählen über 25% gesteigert wird, erhöht sich der Schmelzpunkt und die Vergießbarkeit wird schlechter, da die Neigung zur Bildung chromreicher Schichten besteht. Ein weiterer Grund, den Chromantei! auf Werte unter 25,00% zu begrenzen, besteht in der Gefahr, daß bei Überschreitung dieser Grenze eine Versprödung auftritt. Die obere Grenze für den Nickelgehalt in den erfindungsgemäß zu verwendenden Stählen wurde auf 40,00% festgelegt, da man beim überschreiten dieser Grenze das Gebiet der Nickel-Stähle verläßt und zu Nickellegierungen gelangt. Durch Erhöhung des Nickelgehaltes über 40% werden jedoch weder die Korrosionsbeständigkeit noch die anderen vorteilhaften Eigenschaften der Legierung verschlechtert. Bei Verwendung von weniger als 12,50% Chrom und weniger als 20,00% Nickel ist die Korrosionsbeständigkeit ungenügend.

Die gleichzeitige Anwesenheit von Bor und Wolfram führt zu einer Verbesserang der Korrosionsbeständigkeit und einer Verringerung der Neigung zum Fressen gegenüber erfindungsgemäß zu verwendenden Stählen, die Wolfram, jedoch kein Bor enthalten.

Es ist zwar bereits bekannt, für Neutronenabschirmungen in Kernreaktoren Stähle vom Typ 18/8 zu verwenden, die 1 bis 2% Bor enthalten. Es ist ferner bekannt, daß die interkristalline Korrosion von 18/8-Stählen durch sehr geringe Borzusätze verringert werden kann. Es ist bisher jedoch noch nicht erkannt worden, daß in den erfindungsgemäß zu verwendendei Stählenein Zusatz von Borderen Neigung zu mFressei wesentlich verringert.

Der angegebene Bereich von 0,005 bis 1,00% beruh s auf der Tatsache, daß weniger als 0,005% Bor nich die gewünschte Wirkung ergeben und mehr al 1 % Bor den Schmelzpunkt des Stahls erheblich her absetzt und die Bearbeitbarkeit wegen der eintretender Versprödung wesentlich verschlechtert wird.

ίο Die erfindungsgemäß zu verwendenden, nichtrosten den Stähle sind durch die oben angegebenen Zu sammensetzungsbereiche gekennzeichnet, wobei je doch auch noch andere Elemente vorhanden sein können, z. B. Aluminium, das sich während de*

is Schmelzens aus dem Desoxidationsmittel abgeschieden hat. und Kobalt, das als Verunreinigung im Nickel vorhanden ist.

Dieerfindungsgemäßzu verwendenden, nichtrostenden Stähle können durch Schmelzen in Luft und übliches Gießen wie die gewöhnlichen austenitischen nichtrostenden Stähle hergestellt werden. Eine besondere Behandlung in einer nich (oxidierenden Atmosphäre ist nicht erforderlich, nach dem Gießen ist jedoch eine Wärmebehandlung zur Homogenisierung und zur

Beseitigung mikroskopischer Ausscheidungen erforderlich.

Die vorteilhaften Eigenschaften der erfindungsgemäß zu verwendenden Stähle werden an Hand von zwei Beispielen gezeigt.

Beispiel 1

Prüfung von Materialproben

A. Herstellung der Proben

Zur Prüfung der Korrosionsbeständigkeit wurde ein Stab mit einem Durchmesser von 12 mm und einer Länge von 50 mm hergestellt. Zur Prüfung der Neigung zum Fressen wurde ein Stab mit einem Durchmesser von 25 mm und einer Länge von 25 mm hergestellt. Zur Prüfung der Zugfestigkeit und Schlagfestigkeit wurden Materialproben entsprechend den japanischen Normen (JlS = Japanese industrial Standards) hergestellt. Zur Herstellung der Materialproben wurden die in Tabelle I aufgeführten Stähle in einem Hochfrequenz-Induktionsofen geschmolzen, in die angegebenen Formen gegossen und einer Lösungswärmebehandlung unterworfen. Zur Kontrolle wurden entsprechende Proben aus handelsüblichen Stählen JIS-SUS 32B. JIS-SCS 13 und JIS-SCS 14 von anderer Zusammensetzung wie die der erfindungsgemäß zu verwendenden Stähle hergestellt. Die Zusammensetzung dieser ;:ur Kontrolle verwendeten Stähle ist ebenfalls in Tabelle I angegeben.

B. Prüfverfahren

Die Bestimmung der Korrosionsbeständigkeit er folgte in 5%igen Lösungen von H₂SO₄, HCl, HNO₃, H₂C₂O₄ und NaQ. Die Neigung zum Fressen wurde

mittels eines Prüfgerätes, wie es in Fig. 5 dargestellt ist, ohne Verwendung eines Schmiermittels durchgeführt. Das Prüfgerät enthält einen Probenhalter b . mit einer Welle, die in einem Sockel α gelagert und gegen die Kraft einer Spiralfeder c bis zu einem gewissen Grade drehbar ist Auf dem Probenhalter b wird eine stabförmige Probe d_x durch Stifte e befestigt so daß sich die Halterung b mit der Probe d, dreht Auf der Probe d_x ruht eine zweite Probe d₂, die über

3

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Stifte /. /ι mit einer drehbaren Welle g verbunden ist. Die Welle g wird durch einen nicht dargestellten Antrieb gedreht und durch eine ebenfalls nicht dargestellte Presse einer Axialkraft iv ausgesetzt. Die aufeinander gleitenden Flächen der Proben </, und d₂ werden vor dem Test geläppt und mit einem Lösungsmittel gereinigt.

Die Probe d_x wird aus einem der erwähnten Stähle JIS-SCS 13. JIS-SCS 14 und JIS-SUS 32 B hergestellt, während Für die Probe d₂ der zu prüfende, erfindungsgemäß zu verwendende, nichtrostende Stahl eingesetzt wird. Die Axialkraft vr wird so gewählt, daß die Gleitflächen der Proben unter einem Druck von 5,0 kp/cm² stehen, und die Welle g wird mit einer Drehzahl von 900 Umdrehungen Min. angetrieben. Die umlaufende Probe J, strebt die Probe i/, infolge der /wischen den aufeinander aufliegenden Flächen herrschenden Reibung mitzunehmen, die Drehung der Probe J₁ wird jedoch durch die Spiralfeder c gehemmt, deren Federungsvermögen größer als die Reibungskraft gemach wird. Im Verlaufe der Drehung der Probe J₂ nimm die Reibungskraft zwischen den Proben J, und d zu. bis die aufeinander gleitenden Flächen fresser s Beim Fressen nimmt die Reibung zwischen dei Proben J₁ und J₂,zu und die Probe J₁ wird von de Probe J₂ innerhalb der von der Probe J₁ auisgeübtei Reibungskraft mitgenommen, wodurch dann die Spi ralfeder c, die sich unmittelbar unterhalb der Proben

ίο halterung b befindet, gebogen wird und eine Versel zung der Drehachse der Probe J₂ eintritt, die nui exzentrisch umläuft. Die Zeitspanne zwischen den Beginn der Drehung der Probe J₂ und dem Begini der instabilen Drehung ist daher ein Maß für dl· Widerstandsfähigkeit des Materials gegen ein Fest fressen und je höher der betreffende Wert ist. um s( bessere Gleiteigenschaften hat das Material. Dii übrigen mechanischen Eigenschaften wurden ent sprechend den gültigen japanischen Normen gemessen

I rohe \r

Tabelle I Zusammensetzung der Proben

l.cgicrunjiszusiii/c, Gewichtsprozent

	0.15	Si	■	Mn	Ni	Cr	I w	B	3.00	1.0	I	Tabelle II	Mo	Cu	2.75	5%	Ti	i 1 U	5%	Sb	N2	5%
(	O.OX	1.15		.50	9.00	20.00	3,00		3.00	0.5		Materialeigenschaften				kochende			kochende			kochende
I ι 0.OX	< O.OX	2.00		.50	9.00	20.00	3.00		3.00						H3C2O4			NaCI			NaOH
2 i O.OS		2.50		.50	9.00	20.00	4.00		3.00					Korrosionsverhalten	3,6			0,13			0,02
3 ; I U)X	<0.0X	2.50		.50	9.00	20.00	3.00			3,00		Gewichtsverlust (g/m2/h) in	3.9	0.35		0.06			0,D1
5 ί 0.0 X		2.50		.50	9.00	20.00				3,(K)		5%	3,1	0.35	0,35	0,09			0,02
6 0.08	<o.ox	2.50		.50	9.00	20.00			5%	3.00		kochende		—					609 637/67
7 ! 0.OX		2.00		.50	9.00	20,00		kochende			HNO3					1.00
X ' 0.15		1.90		.10	10.60	19,00		HQ	2.00		0,08				0.2
ίο : 0.09		2.00		.50	9.00	20.00	3,00 0.2	54			0,05
11 o.ox		1,50		.50	12.00	18.50	3.00 j 0.5				0.07
12 0.03		2.50		.50	9.00	20.00	3.00 0.2	489	3.00			0,35
1 3 : O.OX	Probe Nr.	2.5')		.50	9.00	20.00	3.00 j 0.5	562	3.00			0.35	0.35
14 0.08		2.50		.50	9.00	20.00	3.00		3.00
15 i O.OX		2.00			9.00	20.00	4.00					0,35	1.00
16	1	1.50		~50	9.00	20.00	3.00
IX	2	< 1.50	< 2.00	8.00	18.00	-				—	--
IIS-SCS 13	3			11.00	21,00
		< 1.00	< 2.00	10.00	16.00		2.00
IIS-SUS 32B				14.00	18.00		3,00
		< 1.50	v. 2.50	10.00	17.00	1.75
HS-SCS 14			14.00	20.00
	s%
	kochende
	H2SO4
	5.5
	4,7
3.6

	9	I 461	10	Fortsetzung	Probe Nr.	■ kochende kochende	5	3.5	MCl	576	Korrosionsverhallen	5"., 5"„	kochende	Tabellen	Probe Nr.	_ .	Mechanische Fiigenschaften	1 171	171	57.1	Bruchdehnung ; Charpj-Schlag-	festigkeil		£ (J
				! H.SO.,	6	4.4	591	512	Gewichtsverlust Ig rrr h) in	kochende	NaCI	Materialeigenschaften				187	59.2	CoI	kein Bruch	_	kochende
				7	3.8	506	186		H-C2O.,	0,07			3		68.9	51,7	kein Bruch		NaOH
1 756			8	580	511	kochende	3.2	0,05	„ ■ ,. .... , j Zugfestigkeit Brtne -Harte > Λ ^	5	241	65.5	52.4	kein Bruch	—	0,03
10	4.9 70.5	428	HNO,	3.4	0,10	kp mrrr)	6	24!	62.6	41.8	0,8		0,02
Il	3.8	538	0.09	3.4	0,00	7	197	69.6	4.6	0.2		0.04
12	5.2	214	0.09	1,1	0.04	8	192	45.5	3.0	1.2		0.00
13	4,6	541	0.13	2.9	0.07	10	187	51.2	5.6	0,8		0.02
14	3.2	688	0.04	2,9	0,03	11	225	62.4	7.8	1.3		0.04
15	3.8	694	0.08		0.04	12	255	56.8	19.6	kein Bruch		0.06
16	4.6	591	0.03	,6	0.08	13	241	56.2	47.2	kein Bruch		0.01
18	4.8	0.03	2.1	0.08	14	255	68.4	41.3	1.6		0.04
JIS-SCS 13	5.4	0.12	2.8	0.06	15	228	62.4	22.4	0.8		().() 1
JIS-SUS 32B	22.6	0,03	3.1	0,13	16	171	52.6	18.1	0.5		0.04
JIS-SCS 14	61.1	0.06	2.4	0.00	18	135	57.1	7.4	0.4		0,02
14.96	0.04	3.6	0.04	JIS-SCS 13	137	54.6	4.3	51-2 kein Bruch		0.01
0.08	3,3	0.00	JIS-SUS 32 B	137	51.2	51,4		0.01
0.02	3,3	JIS-SCS 14		50,1	46,3		0.01
0.01	2.3		44,i
0.04
		Gleit-
		eigenschaften
		Zeitdauer (Sek.
		bis zum Kressen
		11.2
		10.9
		8.6
		80.2
	73.0
	70,5
	43.6
	47.3
	17.8
	37.3
	87.4
	81.5
	77.3.
66.2
11.2
2,5
2.8
3,0

Die Ergebnisse der Materialprüfungen sind in Tabelle II aufgeführt. Hieraus ist ersichtlich, daß das Korrosionsverhalten der erfindungsgemäß zu verwendenden Edelstahle im ganzen gesehen vergleichbar mit dem der zu Vergleichszwecken herangezogenen bekannten Edelstahle, die Korrosionsbeständigkeit gegenüber Schwefelsäure und Salzsäure sogar erheblich besser ist. Die Untersuchungen der Gleiteigen-Khaften haben ergeben, daß alle bekannten Legierun-

gen kurz nach Beginn der Prüfung schon stark zum Fressen neigen, was sich in einem erhöhten Reibungswiderstand und einer Aufrauhung der Oberflächen manifestiert. Bei den erfindungsgemäß zu verwendenden Edelstahlen trat dies in einem unvergleichlich

geringeren Maße und erst viel später auf.

Die Edelstahle JIS-SUS 32 B und JIS-SCS 14 enthalten 2 bis 3% Molybdän, und man sollte an sich annehmen, daß sich beim Ersatz des Molybdäns durch

ι υ υ -τ \j ι

4 bis 6% Wolfram die gleichen Eigenschaften ergeben. Dies ist jedoch überraschenderweise nicht der Fall, wie die Testergebnisse einwandfrei zeigen.

Die Proben 11 bis 18 haben allgemein bessere Gleiteigenschaften als die Proben I bis 10. Bei den Proben 5 bis 10 nimmt die Korrosionsbeständigkeit entsprechend der Art. der Kombination und der Menge der verschiedenen speziellen Zusätze, die außer Wolfram vorhanden sind, zu, insbesondere die Korrosionsbeständigkeit gegen Salze wie NaCI und Alkalien wie NaOH; außerdem ist auch die Neigung zum Fressen gering. Durch entsprechende Kombination Jer Zusätze kann also die Beständigkeit von gleitenden Teilen gegen vorgegebene korrosive Stoffe erheblich verbesseri werden.

Beispiel 2
Erfahrungen in der Praxis

Die Stähle JIS-SCS 13 bzw. JlS-SCS 14 warden fur den Ventilsitz I des in Fig. 1 dargestellten säurebeständigen Tellerventils, für den Ventilsitz 3 des in Fig. 2 dargestellten säurebeständigen Schiebers und Für das Gehäuse 5 der in den F i g. 3 und F i g. 4 dargestellten säurebeständigen Zahnradpumpe verwendet, während die Schließkörper 2 und 4 des Ventils gemäß F i g. I bzw. Schiebers gemäß F i g. 2 und der in Fig. 4 dargestellte Deckel 7 der Zahnradpumpe aus korrosionsbeständigem Stahl mit den unten angegebenen Zusammensetzungen I bis IV bestanden.

Die erfindungsgemäß zu verwendenden Edelstahle und die Vergleichsstähle hatten die folgende Zusammensetzung:

I. Erfinduncseemäß zu verwendender Edelstahl:

C	0,086%	0,076%
Ni	8,92%	1,12%
Mn	1.03%	19,63%
Si	1,32%	3.02%
Cr	19,46%	1.52%
W	3.12%	9,32%
iß zu verwem	2,72%
C	0,62%
Mn
Cr
W
Si
Ni
Mo
B

IV. JIS-SCS 13	0,65%	0,062%
C	1,25%	1,36%
Mn	19,38%	18,74%
Cr	0.94%	0,X7%
Si	8,94%	11,08%
Ni	V. JIS-SCS 14	2,26%
C	igsgehärt
Mn	0,07%
Cr	0,60%
Si	7%
Ni	0.40%
Mo	17%
heidui	1,15%
C
Mn
Ni
Si
Cr
Al

Bei allen obengenannten Stählen besteht der Rest jeweils aus Eisen.

Das Ventil, der Schieber und die Zahnradpumpe wurden etwa ein Jahr lang mit verdünnter Schwefelsäure, verdünnter Salpetersäure und Flüssigkeiten, wie sie in der petrochemischen Industrie gewöhnlich vorkommen, betrieben. Es ist bekannt, daß Teile, die einer gleitenden Reibung unterworfen sind, wie die Schließkörper 2 und 4, die Zahnräder 6 und der Deckel 7. beim Betrieb ohne Schmierung und mit korrosiven Medien einer sehr starken Beanspruchung ausgesetzt sind.

Es wurde gefunden, daß die Bauteile aus den erfindungsgemäß zu verwendenden Stählen mit den Zusammensetzungen I und II völlig frei von Fressen. I.ochkorrision u.dgl. waren, während die aus den Vergleichsstählen IV und V bestehenden Bauteile innerhalb von etwa 2 Monaten keinen einwandfreien Betrieb mehr zuließen, was sich insbesondere bei den Absperrgliedern gemäß Fig. 1 und 2 darin zeigte, daß die Betätigung schwierig wurde und erhebliche Undichtigkeiten auftraten. Der verwendete Stahl mit der Zusammensetzung VI ließ hinsichtlich der Korrosionsbeständigkeit weniger zu wünschen übrig.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

ί 758 46i Patentansprüche:

1. Verwendung eines nichtrostenden Stahls mit hoher Korrosionsbeständigkeit und geringer Neigung zum Fressen, bestehend aus

0,02 bis 0,15%
0.50 bis 3,00%
1.00 bis 3,00%
12,50 bis 25,00%
5,00 bis 40,00%
2,00 bis 4,00%

Kohlenstoff,

Silizium,

Mangan.

Chrom.

Nickel,

Wolfram.

Rest Eisen und erschmelzungsbedingte Verunreinigungen als Werkstoff für die Herstellung gleitender Teile, die ohne Schmierung in korrodierender Umgebung betrieben werden.

2. Verwendung eines Stahls nach Anspruch I. bestehend aus

0,06 bis 0,15%
0.50 bis 1,50%
1,00 bis 2,00%
18,00 bis 25,00%
5,00 bis 29.00%
2.00 bis 3.00%

Kohlenstoff.

Silizium.

Mangan.

Chrom.

Nickel,

Wolfram.

Rest Eisen und erschmelzungsbedingte Verunreinigungen für den Zweck nach Anspruch !.

3. Verwendung eines Stahls nach Anspruch 1 oder 2, der zusätzlich weniger als 4% Molybdän und, oder weniger als 4% Kupfer, weniger als 2% Titan und/oder weniger als 2% Niob und oder Tantal, weniger als 1,5% Antimon und weniger als 0,3% Stickstoff enthält, wobei die Gesamtmenge der erwähnten zusätzlichen Elemente größer als Null ist, für den Zweck nach Anspruch 1.

4. Verwendung eines Stahls nach Anspruch 1. 2 oder 3, bei welchem der Nickelgehalt zwischen 5,00 und 20.00% liegt, für den Zweck nach Anspruch 1.

5. Verwendung eines Stahls nach einem der Ansprüche 1 bis 4, der zusätzlich 0,005 bis 1,00% Bor enthält, für den Zweck nach Anspruch 1.

6. Verwendung eines Stahls nach Anspruch 5, bei welchem der Borgehalt 0,005 bis 0,50% beträgt, für den Zweck nach Anspruch 1.

7. Verwendung eines Stahls nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei welchem der Nickelgehalt zwischen 5,00 und 15.00% liegt, für den Zweck nach Anspruch 1.