DE2621329C2 - Process for the production of a composite material - Google Patents

Process for the production of a composite material

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Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines Verbundwerkstoffes.The invention relates to a method for producing a composite material.

Die Korrosionsbeständigkeit ferritischer Chromstahlgüten ist neben der Höhe des Chromgehaltes und des Zusatzes von z. B. Molybdän entscheidend von den Kohlenstoff- und Stickstoffgehalten abhängig. Während der konventionell erzeugte ferritische Chromstahl X 8 Cr 17, Werkstoff-Nr. 1.4016 gegenüber dem austenitischen Chrom-Nickel-Stahl X 5 CrNi 18 9, Werkstoff-Nr. 1.4301 eine geringere Korrosionsbeständigkeit in oxidierenden u. reduzierenden Säuren, in Basen, in 3O2- und Cl-haltiger Atmosphäre zeigt, wird die Beständigkeit bei gleichem Chromgehalt mit sinkendem Kohlenstoff- und Stickstoffgehalt besser. Bei Kohlenstoffgehalten von 0,001-0,003% und StickstoffgehaHen von ca. 0,010% erreicht dieser Chromstahl (Super-Ferrit) Korrosionsbeständigkeitswerte, die höher als die des austenitischen Chrom-Nickelstahls liegen. Besonders die Beständigkeit gegen Spannungsriß-, interkristalline.The corrosion resistance of ferritic chromium steel grades is in addition to the level of the chromium content and the addition of z. B. Molybdenum is crucially dependent on the carbon and nitrogen content. While the conventionally produced ferritic chromium steel X 8 Cr 17, material no. 1.4016 compared to the austenitic Chrome-nickel steel X 5 CrNi 18 9, material no. 1.4301 has a lower corrosion resistance in oxidizing and reducing acids, in bases, in 3O2- and Cl-containing atmosphere shows the resistance Better with the same chromium content with decreasing carbon and nitrogen content. With carbon contents This chrome steel (super ferrite) achieves from 0.001-0.003% and nitrogen content of approx. 0.010% Corrosion resistance values that are higher than those of austenitic chrome-nickel steel. Particularly the resistance to stress cracking, intergranular.

Lochfraß- und Kontaktkorrosion ist besser als bei austenitischem Edelstahl. Auch die Beständigkeit in oxidierenden und reduzierenden Säuren sowie in der Atmosphäre liegt höher als bei dem austenitischen Chrom-Nickel-Stahl.Pitting and contact corrosion is better than with austenitic stainless steel. The consistency in oxidizing and reducing acids as well as in the atmosphere is higher than with the austenitic Chrome-nickel steel.

Ferritische Chromstahlgüten mit abgesenkten Kohlenstoffgehalten von 0,001-0,003% können nach dem gegenwärtigen Stand der Schmelz- und Raffinationstechnik nur in Elektronen-Strahl-Vakuum-Öfen erzeugt werden. Die anderen verbesserten Verfahren, wie das Vakuum-Sauerstoff-Frischverfahren, das Vakuum-lnduktions-Schmelzverfahren (VlM) und das Argon-Sauerstoff-Entkohlungsverfahren (AOD) erzeugen Stahlgüten mit Kohlenstoffgehalten von nur 0,01-0,02%. Um auch den »extra low carbon« Stahlgüten mit 0,01-0,02% Kohlenstoff einen Korrosionswiderstand zu verleihen, der den austenitischen Stahlgüten gleich oder höher ist, müssen die im Stahl vorhandenen Kohlenstoff- und Stickstoffgehalte durch karbid- und nitridbildende Elemente abgebunden, d. h. stabilisiert weiden. Meist wird für die Stabilisierung Titan eingesetzt, es können aber auch andere Elemente wie Niob und Tantal zulegiert werden.Ferritic chrome steel grades with reduced carbon contents of 0.001-0.003% can after current state of smelting and refining technology only produced in electron-beam vacuum furnaces will. The other improved processes such as the vacuum oxygen refining process, the vacuum induction melting process (VlM) and the argon-oxygen decarburization process (AOD) produce steel grades with carbon contents of only 0.01-0.02%. In order to give the "extra low carbon" steel grades with 0.01-0.02% carbon a corrosion resistance that is equal to or higher than the austenitic steel grades must be those in the steel existing carbon and nitrogen contents bound by carbide and nitride-forming elements, d. H. stabilized grazing. Titanium is usually used for stabilization, but other elements can also be used how niobium and tantalum are added.

Die mit Titan stabilisierten ferritischen Chromstahlgüten haben, wie die Versuche zeigten, eine wesentlich höhere Korrosionsbeständigkeit als unstabilisierte Chromstahlgüten mit normalen Kohlenstoff- und Stickstoffgehalten (entsprechend Werkstoff-Nr. 1.4016). Der Titangehalt muß mindestens 6 χ höher als die Summe der Kohlenstoff- und Stickstoffgehalte sein. Die titanstabilisierten ferritischen Chromstahlgüten haben gegenüber den unstabilisierten Güten den Nachteil, daß sie einen schlechteren Reinheitsgrad und eine weniger gute Oberfläche aufweisen (die Oberfläche kann nicht spiegelblank geglüht oder geschliffen werden).As the tests have shown, the ferritic chrome steel grades stabilized with titanium have a significant effect higher corrosion resistance than unstabilized chrome steel grades with normal carbon and Nitrogen content (according to material no. 1.4016). The titanium content must be at least 6 χ higher than that Be the sum of the carbon and nitrogen contents. The titanium stabilized ferritic chrome steel grades have compared to the unstabilized grades the disadvantage that they have a poorer degree of purity and one less have a good surface (the surface cannot be annealed or ground to a mirror finish).

Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, einen Verbundwerkstoff mit ein- oder doppelseitigen ferritischen Chromstahlauflagen herzustellen, bei dem der Korrosionswiderstand dieser Chromstahlauflage dem von superferritischen Material entspricht, ohne daß für die Herstellung unstabilisierte Superferrite verwendet werden.The invention has set itself the task of a composite material with one or double-sided ferritic Manufacture chromium steel supports, in which the corrosion resistance of this chromium steel support of superferritic material, without using unstabilized superferrites for the production will.

Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe dadurch, daß der Trägerwerkstoff mit karbid- und nitridbildenden Elementen, insbesondere Titan, legiert wird, daß das Verbundmaterial dann als Feinblech ausgewalzt wird, und daß schließlich bei so hohen Temperaturen und so langen Glühzeiten gearbeitet wird, bis der Kohlenstoffgehalt in den ferritischen Chromstahlauflagen auf Gehalte von 0,001 bis 0,003% reduziert wird.The invention solves the problem in that the carrier material with carbide- and nitride-forming Elements, in particular titanium, is alloyed so that the composite material is then rolled out as thin sheet, and that work is carried out at such high temperatures and so long annealing times until the carbon content is reached in the ferritic chrome steel layers is reduced to contents of 0.001 to 0.003%.

Das Ausgangsverbundmaterial kann als Trägerwerkstoff einen Tiefziehstahl von maximal 0,12 C aufweisen. Die ferritischen Chromstahlauflagen des Ausgangsverbundmaterials sollen Kohlenstoffgehalte von 0,10 C möglichst nicht überschreitenThe starting composite material can have a deep-drawing steel with a maximum of 0.12 C as the carrier material. The ferritic chromium steel layers of the starting composite material should have a carbon content of 0.10 ° C if possible do not exceed

Der Titangehalt im Trägerwerkstoff variiert vorteilhafterweise zwischen 0,50 und 2,0%. Vorzugsweise liegen die zu entkohlenden Chromstahlschichtdicken zwischen 50 und 500 μΐη.The titanium content in the carrier material advantageously varies between 0.50 and 2.0%. Preferably the chrome steel layer thicknesses to be decarburized are between 50 and 500 μm.

Die verwendeten Glühtemperaturen liegen vorzugsweise im Bereich von 650 und 900° C, während die Glühzeiten in Abhängigkeit von den Titangehalten des Trägerwerkstoffes der Auflageschichtdickcn und der gewählten Temperatur zwischen 8 und 72 h schwanken können. Unter gewissen Bedingungen sind auch wesentlich kürzere Glühzeiten erforderlich.The annealing temperatures used are preferably in the range of 650 and 900 ° C, while the Annealing times depending on the titanium content of the carrier material, the layer thickness and the selected temperature can fluctuate between 8 and 72 h. Under certain conditions are also much shorter glow times are required.

Der Vorteil des entkohlenden Glühverfahrens auf der Basis der Diffusion besteht in den zu behandelndenThe advantage of the decarburizing annealing process based on diffusion consists in the ones to be treated

dünnen Schichten des Auflagewerkstoffes und daß die Behandlung am Ende des FeTnblechfertigungsprozesses erfolgt Nach der Glühung wird das Feinblech, wie bei einer Normaledelstahlfertigung üblich, dressiert und adjustiert Nach diesem Verfahren können Kohlenstoffgehalte in der Plattierschicht von 0,001 bis 0,003 erzielt werden, die dem ferritischen Chromstahl einen über dem austenitischen Chrom-Nickel-Stahl liegenden Korrosionswiderstand verleihen. Die vorliegende entkohlte, unstabilisierte Chromstahlschicht ist frei von karbidischen Einschlüssen und Verunreinigungen und läßt sich oberflächenmäßig auf Hochglanz polieren (hochglanzpolierte Flächen zeigen eine noch bessere Korrosionsbeständigkeit). Die Entkohlung dünner Edelstahlschichten nach dem Diffusionsverfahren ist auch bei Mittel- und Grobblech möglich. Die Entkohlung ist unabhängig vom Chromgehalt der Plattierschichten. Die Koirosionsbeständigkeit der Plattierschichten wird mit steigendem Chromgehalt und durch Zusatz von Molybdän verbessert.thin layers of the cladding material and that the treatment at the end of the sheet metal manufacturing process takes place After the annealing, the thin sheet is dressed and, as is customary in normal stainless steel production adjusted According to this process, carbon contents of 0.001 to 0.003 can be achieved in the cladding layer that the ferritic chromium steel has a higher corrosion resistance than the austenitic chromium-nickel steel to lend. The present decarburized, unstabilized chromium steel layer is free of carbide Inclusions and impurities and the surface can be polished to a high gloss (high-gloss polished Surfaces show an even better corrosion resistance). The decarburization of thin layers of stainless steel the diffusion process is also possible for medium and heavy plate. The decarburization is independent on the chromium content of the clad layers. The corrosion resistance the plating layers are improved with increasing chromium content and with the addition of molybdenum.

Vorzugsweise wird als Ausgangsverbundmaterial ein Material verwendet, bei dem der mit Titan legierte flüssige Trägerwerkstoff im Rahmen eines Verbundgußverfahrens an ein ferritisches Chromstahlblech angegossen wird, welches vor dem Gießvorgang in eine Kokille eingesetzt wurde.The starting composite material used is preferably a material in which the titanium alloy is used Liquid carrier material cast onto a ferritic chrome steel sheet in a composite casting process which was inserted into a mold before the casting process.

Claims (7)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Verfahren zur Herstellung eines Verbundwerkstoffes mit einer oder mehreren Chromstahlauflagen, deren Korrosionswiderstand einem Super-Ferrit entspricht, ausgehend von einem Verbundmaterial, dessen Trägerwerkstoff in Tiefziehstahlqualität vorliegt und dessen Chromstahlauflagen normale Kohlenstoffgehalte aufweisen, dadurch ge- ίο kennzeichnet, daß der Trägerwerkstolf mit karbid- und nitridbildenden Elementen, insbesondere Titan, legiert wird, daß das Verbundmaterial dann als Feinblech ausgewalzt wird, und daß schließlich bei so hohen Temperaturen und so langen Glühzeiten gearbeitet wird, bis der Kohlenstoffgehalt in den ferritischen Chromstahlauflagen auf Gehalte von 0,001 bis 0,003% reduziert wird.1. Process for the production of a composite material with one or more chrome steel layers, the corrosion resistance of which is super ferrite corresponds, based on a composite material, whose carrier material is deep-drawn steel quality is present and its chrome steel layers have normal carbon content, thereby ge ίο indicates that the carrier work stolf with carbide and nitride-forming elements, in particular titanium, is alloyed that the composite material then is rolled out as thin sheet, and that finally at such high temperatures and so long Annealing times are worked until the carbon content in the ferritic chromium steel covers on Contents of 0.001 to 0.003% is reduced. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgangsverbundmaterial als Trägerwerkstoff einen Tiefziehstahl von maximal 0,12 c verwendet, während die ferritischen Chromstahlauflagen einen Kohlenstoffgehalt von maximal 0,10 C aufweisen.2. The method according to claim 1, characterized in that the starting composite material as Carrier material a deep-drawing steel of maximum 0.12 c is used, while the ferritic chrome steel supports have a maximum carbon content of 0.10C. 3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Titangehalt in dem Trägerwerkstoff von 0,50 bis 2,0% variiert.3. The method according to any one of the preceding claims 1 and 2, characterized in that the Titanium content in the carrier material varies from 0.50 to 2.0%. 4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zu entkohlenden Chromstahlschichtdicken zwischen 50 und 500 μιτι variieren.4. The method according to any one of the preceding claims 1 to 3, characterized in that the Chromium steel layer thicknesses to be decarburized vary between 50 and 500 μm. 5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß je nach den Schichtdicken die GlühtemperaUiren zwischen 650 und 900° C variieren.5. The method according to any one of the preceding claims 1 to 4, characterized in that each the annealing temperatures according to the layer thicknesses vary between 650 and 900 ° C. 6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß je nach den Titangehalten des Trägerwerkstoffes, der Auflageschichtdicken und der gewählten Temperatür die Glühzeiten zwischen 8 und 72 h variieren.6. The method according to any one of the preceding claims 1 to 5, characterized in that each according to the titanium content of the carrier material, the layer thicknesses and the selected temperature the annealing times vary between 8 and 72 hours. 7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß als Trägerwerkstoff ein St 14 RR, Werkstoff-Nr. 1.0338 mit Titan stabilisiert verwendet wird.7. The method according to any one of the preceding claims 1 to 6, characterized in that as Carrier material a St 14 RR, material no. 1.0338 stabilized with titanium is used.
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