DE3690030C2

DE3690030C2 - Verwendung eines hochkorrosionsbeständigen durch Heißtauchüberziehen aluminisierten Stahlblechs

Info

Publication number: DE3690030C2
Application number: DE3690030A
Authority: DE
Inventors: Shinoda Ken-Ichi; Fujita Shohei
Original assignee: Nisshin Steel Co Ltd
Current assignee: Nippon Steel Nisshin Co Ltd
Priority date: 1985-01-17
Filing date: 1986-01-14
Publication date: 1998-01-22
Anticipated expiration: 2006-01-15
Also published as: DE3690030T1; JPH0588306B1; WO1986004361A1; US4729929A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf die Verwendung eines hoch korrosionsbeständigen aluminisierten Stahlblechs nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Bei Maschinen und Vorrichtungen, die die Verbrennung von fossilen Brennstoffen, insbesondere Petroleumbrennstoffen, ausnutzen, wie beispielsweise bei Verbrennungskraftma schinen, Boilern und Heizgeräten, muß das Material für diejenigen Teile, die mit dem Verbrennungsabgas in Berührung kommen, oxidationsbeständig bei erhöhter Tempera tur sein. Als ein solches Material sind aluminisierte Stahlbleche bekannt. Sie werden im großen Umfang bei der Herstellung von Teilen von Automobilabgassystemen verwen det, da sie preiswert sind, und zwar verglichen mit den wärmebeständigen Stählen und rostfreien Stählen, die rela tiv hohe Anteile teuerer Legierungselemente aufweisen und die noch immer ein bestimmtes Ausmaß an Oxidationswider stand bei erhöhter Temperatur aufweisen. Im Hinblick auf ihren verbesserten Wärmewiderstand haben Stahlbleche der Type I, die durch Heißtauchen mit Aluminium überzogen sind, eine geeignete Menge an Si in die Al-Überzüge eingebaut und sie werden in den oben genannten Anwendungsfällen be nutzt. Als Stahlsubstrat für solche aluminisierten Stahlbleche sind Chromstähle mit Ti-Zugaben bekannt.

Beispielsweise beschreibt JP, B2, 52-33579 ein wärmebestän diges aluminisiertes Stahlblech mit einem Substrat aus einem Chromlegierungsstahl, bestehend im wesentlichen aus (angegeben in Gew.%) mindestens 5%, aber weniger als 15% Cr, bis zu 2,0% Si, bis zu 0,1% C und vorzugsweise mindestens eines der Elemente Ti, Zr und Nb in einer Menge ausreichend, um mit dem Kohlenstoff und Stickstoff im Stahl zu reagieren, um Carbide und Nitride zu bilden, wobei der Rest Fe und nicht vermeidbare Verunreinigungen sind.

JP, A1, 56-102556 beschreibt ein wärmebeständiges alumini siertes Stahlblech mit einem Stahlsubstrat, welches im we sentlichen aus folgenden Bestandteilen( angegeben in Gew.%) besteht: von 0,01 bis 0,02% C, von 0,02 bis 5% Cr, von 0,05 bis 1,0% Mn, von 0,04 bis 2,0% Si, von 0,01 bis 0,10% Al, bis zu 0,010% N und von 0,2 bis 0,6% Ti, wobei das Verhältnis Ti/(C + N) mindestens 20 beträgt, und der Rest Fe und nichtvermeidbare Verunreinigungen sind.

Zusätzlich zu diesen aluminisierten Stahlblechen wurden auch einige Chrom enthaltende Stahllegierungen für die Ver wendung bei der Herstellung von Teilen eines Automobilab gassystems vorgeschlagen.

Beispielsweise beschreibt JP, B2, 54-23327 einen oxidations beständigen Stahl mit ausgezeichneter Bearbeitbarkeit und Verarbeitbarkeit, bestehend im wesentlichen aus folgenden Be standteilen (in Gew.%): mehr als 5%, aber weniger als 11,5% Cr, von 0,5 bis 2,0% Si, bis zu 0,05% C, von 0,1 bis 0,4% Mn und wahlweise mindestens eines der Elemente Ti und Zr in einer Menge, ausreichend zur Kombination mit C und N im Stahl zur Bildung von Carbiden und Nitriden daraus, wobei der Rest Fe und nichtvermeidbare Verunreinigungen sind.

JP, B2, 54-35571 beschreibt einen oxidationsbeständigen Stahl bestehend im wesentlichen aus folgenden Bestandteilen (in Gew.%): mehr als 3,0%, aber nicht mehr als 6,0% Cr, von 0,5 bis 2,0% Si, mehr als eine Menge als nichtvermeid bare Verunreinigungen, aber nicht mehr als 4,0% Al, bis zu 0,5% Mn, bis zu 0,05% C und wahlweise mindestens eines der Elemente Ti und Zr in einer Menge bis zum 0,9%, wobei der Rest Fe und nichtvermeidbare Verunreinigungen sind.

JP, A1, 58-224148 beschreibt einen Chromstahl für die Verwendung bei der Herstellung von Automobilab gassystemteilen, und zwar bestehend im wesentlichen aus folgenden Bestandteilen (angegeben in Gew.%): bis zu 0,02% C, mehr als 1,5%, aber weniger als 3,0% Si, bis zu 0,50% Mn, mehr als 5,0%, aber weniger als 10,0% Cr, von 0,05 bis 0,80% Cu, bis zu 0,003% S, bis zu 0,02% N und wahlweise mindestens eines der Elemente Ti, Nb und Zr in einer Menge von bis zu 0,30% insgesamt,wobei der Rest Fe und nichtvermeidbare Verunreinigungen sind.

JP, A1, 59-179758 beschreibt einen hochkorrosionsbeständi gen. Chromstahl, zur Verwendung bei der Herstellung von Teilen eines Automobilabgassystems, bestehend im we sentlichen aus folgenden Bestandteilen (angegeben in Gew.%): bis zu 0,02% C, von 0,30 bis 2,0% Si, bis zu 1,0% Mn, mehr als 5,0%, aber weniger als 10,0% Cr, von 0,05 bis 0,80% Cu, von 1,0 bis 4,0% Al, bis zu 0,003% S, bis zu 0,02% N und wahlweise mindestens eines der Elemente Ti, Nb und Zr in einer Menge bis zu 0,50% insgesamt, wobei der Rest Fe und nichtvermeidbare Verunreinigungen sind.

Hinsichtlich der Probleme des Standes der Technik sei auf folgendes hingewiesen. Für ein Material zur Verwendung bei der Herstellung von Teilen eines Automobilabgassystems ist es außerordentlich wichtig, daß das Material nicht nur einen Oxidationswiderstand oder eine Oxidationsbeständigkeit bei erhöhten Temperaturen besitzt, sondern auch einen Wider stand gegenüber Naß-Korrosionswirkungen von sowohl alkalischen als auch sauren Substanzen. In einem Automo bilabgassystem wird Abgas nach dem Verlassen eines Konverters (einer Vorrichtung zur Behandlung des Abgases mit Katalysatoren) dazu veranlaßt, durch ein Mittelrohr, einen Geräuschdämpfer, und ein Endrohr zu laufen, um schließlich nach außen ab gegeben zu werden. Zum Zeitpunkt des Startens des Motors ist das Abgassystem noch nicht erwärmt und die Feuchtigkeit im Abgas wird kondensiert und sammelt sich im Geräuschdämpfer an oder haftet an den Wänden der Rohre. Die kondensierte Feuch tigkeit verdampft schließlich, wenn die Temperatur des Abgassystems ansteigt, wobei sich dabei deren Natur vom Alkalischen zum Sauren hin ändert. Es wird angenommen, daß dies auf die verschiedenen Komponenten im Abgas zurückgeht, die sich in unterschiedlichen Ausmaßen auflösen, abhängig von der Temperatur. Im Laufe der Verdampfung zerlegen sich verschiedene aufgelöste Bestandteile und breiten sich in unterschiedlichen Ausmaßen abhängig von der Temperatur aus.

Konventionelle aluminisierte Stahlbleche (aluminisierte Stahlbleche der Type I mit einer geeigneten Menge an Si in den Überzügen) haben sich als nicht zufriedenstellend insofern herausgestellt, als die Al-Si-Überzugsschicht in nicht-hinreichender Weise gegenüber der Korrosionswirkung der alkalischen Feuchtigkeit (des Abflusses oder Kondensats) beständig ist, wohingegen das Stahlsubstrat in nicht-hinreichender Weise gegenüber dem sauren Abfluß bzw. Feuchtigkeit beständig ist.

Ferner ist es beim Auftreten der Naßkorrosion, bei der Wasser eine Rolle spielt, ein bekanntes Phänomen, daß dann, wenn eine Verbindung aus unterschiedlichen Metallen be netzt wird, ein Korrosionsstrom zwischen den Metallen durch das Wasser fließt, so daß eines der Metalle in einem größeren Ausmaß als das andere korrodiert werden kann. In einem Automobilabgassystem, bei dem ein Al-Si heißgetauchtes Stahlblech zum Teil verwendet wird, tre ten überall Verbindungen aus dem Al-Si heißgetauchten Stahlblech und anderem Metall (Spezialstahl oder rost freier Stahl) auf und somit tritt ein Phänomen in Er scheinung als die Seite aus Al-Si heißgetauchtem Stahl blech schneller korrodiert als das andere Metall, und zwar infolge des Unterschieds der Stellung in der Spannungsreihe zwischen Aluminium und Eisen.

Fig. 1 ist eine Mikroskopphotographie eines Querschnitts des Teils eines Geräuschdämpfers oder Auspufftopfs eines Automobils, wobei der Teil aus aluminisiertem Stahlblech hergestellt ist und die Anfangsstufe der Korrosion zeigt. Es ist zu erkennen, daß die Korrosion an der Innenseite der Aluminiumüberzugsschichten star tet, d. h. dem Stahlsubstrat, und die Korrosion schrei tet fort, so als ob Korrosionsprodukte das Abschälen der Aluminiumüberzugsschichten bewirken würde. Es wird angenommen, daß dann, wenn die Aluminiumüberzugsschich ten defekte Teile aufweisen, z. B. Nadellöcher, Risse usw., gebildet bei der Verformung oder aber wenn Teile vorhanden sind, wo der Überzug örtlich beim Schweißen verschwunden ist, daß der Substratstahl an diesen defek ten Teilen freigelegt ist und in Berührung gebracht wird mit dem oben erwähnten sauren Abfluß, wodurch eine örtliche Zelle zwischen dem Stahl und dem Aluminiumüber zug gebildet wird, die keine selbstheilende Kathoden aktivität wie Zn besitzt, so daß die Korro sion fortschreitet.

Wenn ein aluminisiertes Stahl blech in Berührung mit einem Abgasabfluß verwendet wird,
So beginnt die Korrosion an dem Stahlsubstrat des aluminisierten Pro dukts.

Eine mögliche Lösung zur Vermeidung dieser Korrosion wäre die Eliminierung von beispielsweise Nadel löchern und Rissen in den Aluminiumüberzügen. Für diesen Zweck kann nach dem Verformen in die gewünschte Form das aluminisierte Stahlblech auf eine erhöhte Temperatur bis zu 700°C oder höher erhitzt werden, und zwar ausreichend zur Wiederschmelzung der Aluminiumüberzüge. Eine solche Lösung ist jedoch nicht praktikabel, da sie ein anderes Problem insoferne bringt, als die Formungsgenauigkeit häufig durch die auftretende Wärmeverformung abgesenkt wird.

Aluminisierte Stahlbleche, beschrieben in den oben erwähn ten Schriften JP, B2, 52-33579 und JP, A1 56-102556 be sitzen einen verbessertes Oxidationswiderstand bei einer erhöhten Temperatur, aber sie haben keinen zufriedenstel lenden Widerstand gegenüber den Korrosionswirkungen von Automobilabgasabflüssen (Kondensat). Ferner handelt es sich hier um teuere Materialien, da das Stahlsubstrat dieser Materialien aus einer Menge von Cr (JP, B2, 52-33579) oder Ti besteht, und zwar in einer Menge aus reichend zur Kombination des C und des N im Stahl (JP, A1, 56-102556).

Damit ein aluminisiertes Stahlblech einen guten Wider standswert gegenüber Naßkorrosion eines Abgaskondensats zeigt und gegenüber der Oxidation bei einer erhöhten Tem peratur zeigt, muß das Stahlsubstrat selbst einen guten Wider standswert gegenüber Naßkorrosion eines Abgaskondensats und gegenüber der Oxidation bei einer erhöhten Temperatur zeigen.

Wie oben erwähnt, schlagen die JP, B2, 54-23327 und 54-35571 oxidationsbeständige Stähle vor, die für die Herstellung von Teilen eines Automobilabgas systems geeignet sind. Diese Schriften behandeln nicht das Problem der Naßkorrosion. Ferner wird der gewünschte Oxidations widerstand auf Kosten von mehr als 5% Cr erreicht, wenn nicht A1 absichtlich zugegeben wird (JP, B2, 54-23327). Der zum Erhalt des Oxidationswiderstands erforderliche Cr-Gehalt kann auf ein Niveau von 6% oder weniger redu ziert werden, und zwar durch Zugabe von Al, wobei aber Al die Tendenz besitzt, die Verarbeitbarkeit des Produkts (JP, B2, 54-35571) nachteilig zu beeinflussen. In diesen Veröffentlichungen wird gelehrt, daß die Bearbeitbarkeit dadurch verbessert werden kann, daß man Ti und/oder Zr zu gibt. Ti und Zr sind aber sehr teuere Elemente.

JP, A1, 58-224148 und 59-179758 schlagen hochkorrosionsbe ständige Chromstähle vor, die für die Her stellung von Teilen eines Automobilabgassystems geeignet sind. Es wird in diesen japanischen Patent-Veröffentlichungen betont, daß mehr als 5% Cr wesentlich ist, um die gewünschten Korrosions- und Oxidationswiderstände bei einer erhöhten Temperatur zu erreichen.

Selbst dann, wenn also ein Versuch unternommen wird, ein aluminisiertes Stahlblech unter Verwendung der Chromstähle herzustellen, die in diesen japanischen Patent-Veröffent lichungen als für die Herstellung von Teilen eines Automo bilabgassystems geeignet vorgeschlagen werden, so wird ein zufriedenstellender. Widerstand gegenüber den Naßkorro sionswirkungen des Kondensats des Abgases nicht notwendiger weise sichergestellt und das Produkt wird sehr teuer. Ferner ist aus der DE-OS 28 30 702 bereits ein korrosionsbeständi ges aluminiumüberzogenes (durch Schmelztauchen) Stahlrohr aus dem Bereich der Automobilherstellung (vgl. Seite 15, Tabelle I, Seite 16, Ansprüche 1, 2, 8) bekannt.

Ein Ziel der Erfindung be steht darin, die oben diskutierten Probleme zu lösen.

Es wurde nunmehr festgestellt, daß die Korrosions- und Oxidationswiderstände, wie sie für ein Material für Teile eines Automobilabgassystems erwünscht sind, selbst mit minimalen Proportionen von Legierungselementen erreicht werden können, und zwar durch ein aluminisiertes Stahl blech mit einem Stahlsubstrat, in dem Si und Cu und vor zugsweise ferner Ni und Cr in geeigneter Weise im Gleich gewicht sind.

Die Erfindung sieht bei der Verwendung des Oberbegriffs des Anspruchs 1 somit die im kennzeichnenden Teil genannten Maßnahmen vor. Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen.

Fig. 1 ist eine mikroskopische Photographie (mit einer Vergrößerung von 20) eines Querschnitts des Teils eines Geräuschdämpfers (Auspufftopfs) in einem Automobil, wobei der Teil aus einem im Handel verfügbaren alumini sierten Stahlblech hergestellt ist und eine Anfangsstufe der Korrosion am Ende von 6 Monaten und 4000 km Lauf zeigt. In der Photographie ist die weiße Schicht das Stahlsubstrat und die dünnen Schichten, die das Stahl substrat sandwichartig umgeben, sind Aluminiumüberzüge.

Ins einzelne gehende Beschreibung der Erfindung.

Ein hochkorrosionsbeständiges aluminisiertes Stahlblech geeignet für die Verwendung bei der Herstellung von Tei len eines Abgassystems ist gemäß der Erfindung gekenn zeichnet durch sein Stahlsubstrat, in dem Si und Cu und vorzugsweise ferner Ni und Cr in geeigneter Weise im Gleichgewicht sind, um die oben erwähnten Probleme zu lösen. Die Aluminiumüberzüge selbst können die gleichen sein, wie diejenigen in den bekannten aluminisierten Stahl blechen. Wie bei den bekannten wärme beständigen aluminisierten Stahlblechen, kann das alumini sierte Stahlblech gemäß der Erfindung dadurch hergestellt werden, daß man ein Stahlsubstrat mit der vorgeschriebenen Zusammensetzung in ein Bad aus geschmolzenem Aluminium eintaucht, welches von 5 bis 15 Gew.% Si enthält, um so ein Substrat mit Überzugsschichten aus einer Al-Si-Legie rung vorzusehen, die von 5 bis 15 Gew.% Si enthalten.

Funktionen und kritische Anteile (Proportionen) der einzelnen Le gierungselemente in dem Stahlsubstrat des aluminisierten Stahlblechs gemäß der Erfindung werden nunmehr beschrieben.

C im Substratstahl bewirkt eine Verschlechterung des Kor rosionswiderstands des Stahls und es ist daher um so bes ser, je kleiner der C-Gehalt ist. Ein Versuch jedoch, den Kohlenstoffgehalt auf ein außerordentlich niedriges Niveau abzusenken, ist entgegen dem Zweck der Erfindung ein preis wertes Material vorzusehen, weil ja sonst die Kosten für die Entkohlung aufgewendet werden müßten. Es wurde fest gestellt, daß in dem aluminisierten Stahlblech gemäß der Erfindung, in dem der Korrosionswiderstand des Substrat stahls verbessert wird, und zwar durch geeignetes Ins gleichgewicht bringen von Si und Cu und ferner von Ni und Cr, bis zu 0,08% C im Substratstahl tolerierbar sind.

Si im Substratstahl verbessert den Oxidationswiderstand oder die Oxidationsbeständigkeit des Stahls bei einer er höhten Temperatur. Ferner wurde festgestellt, daß Si in synergistischer Weise mit Cu und/oder Ni (inbesondere mit Cu) zusammenarbeitet, um den Widerstand gegenüber Korro sionswirkungen des Kondensats (Abflusses) eines Automobilabgassystems und auch des Oxidationswiderstandes bei Erwärmung auf eine Temperatur von ungefähr 500°C zu erhöhen. Derartige Wir kungen des Si sind bemerkenswert, insbesondere in niedrigen Cr-Bereichen und werden deutlicher, wenn der Si-Gehalt er höht wird. Aus diesem Grunde sind mindestens 0,3% Si erforderlich. Bei einem Stahlsubstrat, welches Si in einer Menge wesentlich oberhalb von 1,50% enthält, ist es nicht notwendig, den Aluminiumheißtauchprozeß auszuführen. Aus diesem Grunde wird die obere Grenze für Si im Substrat stahl auf 1,50% festgelegt.

Vom Gesichtspunkt des Korrosionswiderstandes aus ist es umso bevorzugter, je kleiner der Mn-Gehalt im Substratstahl ist. Mn wird aber für die Deoxidation und Sulfidbildung im Stahlherstellungsverfahren benötigt. Für die Zwecke der Erfindung können bis zu 0,50% Mn toleriert werden.

Cu im Stahlsubstrat ist das charakteristischte Element. Wenn ein aluminisiertes Stahlblech dem Kondensat eines Abgases ausgesetzt wird, so dringt es in Defekte des Aluminiumüberzuges, wie beispielsweise bei der Verarbeitung gebildete Nadellöcher und Risse, ein, und es wird eine ört liche Zelle zwischen dem und dem Aluminium überzug gebildet. In Anwesenheit des Kondensats und insbe sondere unter einer oxidierenden Atmosphäre bei einer er höhten Temperatur werden Korrosionsprodukte unterhalb der Aluminiumüberzugsschichten gebildet und wachsen dort. Es wurde festgestellt, daß Cu im Stahlsubstrat verhindert, daß das Kondensat den Substratstahl angreift. Es wurde ebenfalls festgestellt, daß diese vorteilhafte Wirkung von Cu deut lich durch koexistierendes Si gefördert werden kann. Es wurde demgemäß ein aluminisiertes Stahlblech erhalten, welches gut gegenüber dem Angriff des korrodierenden Kondensats ist, und zwar durch Zugabe geeigneter Mengen von Si und Cu zum Substratstahl. Für die Zwecke der Erfindung sind mindestens 0,10% Cu erforderlich. Die Zugabe einer übermäßig großen Menge an Cu bedeutet jedoch nicht nur die Rißbildung oder Oberflächenfehler der Barren infolge der Sprödigkeit bei der Warmbearbeitung, sondern auch eine Verminderung der Bearbeitbarkeit infolge der Aus scheidungshärte von Cu. Aus diesen Gründen wird die obere Grenze für Cu nunmehr auf nicht mehr als 0,50% festgelegt.

Ni im Stahlsubstrat erhöht die Löslichkeit von Cu im Stahl, wodurch die oben erwähnten Effekte des Cu gefördert werden. Ferner verbessert Ni selbst den Korrosionswiderstand des Stahls. Zudem wirkt Ni hinsichtlich der Unterdrückung der Sprödigkeit bei der Heißbearbeitung, die durch Cu hervorge rufen werden könnte. Damit diese Effekte von Ni deutlich werden, sind mindestens 0,10% Ni erforderlich. Die vor teilhaften Wirkungen von Ni haben aber die Tendenz zur Sättigung, wenn der Ni-Gehalt ungefähr 0,50% annähert und übersteigt. Von einem wirtschaftlichen Gesichtspunkt her gesehen, wird die obere Grenze für Ni nunmehr auf 0,50% festgelegt.

Es ist bekannt, daß Cr ein Legierungselement ist, welches die Korrosions- und Oxidationswiderstände des Stahls bei erhöhter Temperatur verbessert. Auch im Falle des alumini sierten Stahlblechs gemäß der Erfindung können die Korro sions- und Oxidationswiderstände bei einer erhöhten Tempe ratur weiter durch Zugabe von Cr zum Stahlsubstrat verbes sert werden. Es wurde festgestellt, daß mit dem aluminisier ten Stahlblech mit geeigneten Mengen an Si und Cu im Stahl substrat, wie dies bei der Erfindung der Fall ist, die Zu gabe von bis zu 5,0% Cr zum Substratstahl für eine effekti ve Verbesserung der Betriebslebensdauer des Produkts, ausge setzt gegenüber einem Automobilabgas,ausreicht. Wenn ferner der Cr-Gehalt in dem Substratstahl 5,0% übersteigt, so besteht die Tendenz, daß die Aluminisierungs fähigkeit schlechter wird. Aus diesen Gründen werden dann, wenn Cr dem Stahlsubstrat zugegeben wird, bis zu 0,5% als hinreichend angesehen. Mit weniger als 0,3% Cr je doch wird eine merkliche Verbesserung nicht erhalten.

Der Substratstahl des erfindungsgemäßen aluminisierten Stahlblechs kann durch einen konventionellen Stahlherstel lungsprozeß erzeugt werden und für die Zwecke der Erfindung kann der Stahl Verunreinigungen, wie beispielsweise S, N, O und Al enthalten, die in einem konventionellen Stahlher stellungsverfahren unvermeidbar sind und in normalen Mengen in die Produkte gelangen. Dies bedeutet, daß der Substrat stahl wirtschaftlich hergestellt werden kann, da irgend welche speziellen teueren Schritte, wie beispielsweise das Entgasen nicht notwendigerweise benötigt werden.

Das aluminisierte Stahlblech gemäß der Erfindung ist be sonders als ein Material für den Aufbau eines Geräusch dämpfers (Auspuffs) als Automobilabgassystems geeignet, indem der Abfluß (Kondensat) des Abgases wiederholt ange sammelt und verdampft wird und welches einer erhöhten Tem peratur ausgesetzt ist.

Beispiele

Geschmolzene Stähle mit Zusammensetzungen gemäß Tabelle I wurden in einem 30 kg Vakuumofen hergestellt, gegossen, heißgeschmiedet, warmgewalzt, kaltgewalzt und unter den gleichen Bedingungen angelassen, um Stahlbleche mit einer Dicke von 1,0 mm herzustellen. Jedes Blech wurde nach dem Polieren der Oberflächen in ein Bad aus geschmolzenem Aluminium eingetaucht,welches ungefähr 10 Gew.% Si ent hielt, um ein aluminisiertes Stahlblech herzustellen mit einem Überzug von ungefähr 80 g/m². Das so herge stellte aluminsierte Stahlblech hatte eine Zwischenschicht aus einer ternären Al-Fe-Si-Legierung mit einer Dicke von ungefähr 2 bis 3 µm zwischen dem Stahlsubstrat und jeder der Al-Si-Legierungsüberzugsschichten. Die aluminisierten Stahlbleche wurden den folgenden Korrosionstests unter den oben angegebenen Bedingungen für eine längere Zeitperiode unterworfen.

Testprobe

Aus jedem so hergestellten aluminisiertem Stahlblech wurde eine Scheibe mit einem Durchmesser von 60 mm herausge schnitten, halbkugelförmig in der Mitte gewölbt, und zwar mittels einer Erichsen-Testmaschine. Der gewölbte Hohlraum hatte einen Durchmesser von 25 mm und eine maximale Tiefe in der Mitte von 4,0 mm.

[Test I]

Dies ist ein Korrosionstest, bei dem eine alkalische Korro sionsflüssigkeit verwendet wird, und zwar zum Zwecke des Testens des Korrosionswiderstandes des Materials in einer Anfangsstufe, wo das Kondensat eines Automobilabgases noch alkalisch ist.

In diesem Test wurde eine Testprobe in eine alkalische Kor rosionsflüssigkeit A der unten angegebenen Art bei Umge bungstemperatur 3 Minuten eingetaucht und aus der Flüssig keit herausgenommen, wobei der halbkugelförmige Hohlraum (im folgenden auch als Volumen bezeichnet) mit der Flüssigkeit angefüllt war. Die Probe wurde in warmer Luft bei einer Temperatur von 80°C für eine Zeitperiode von 17 Minuten gehalten, wodurch die Flüssigkeit im Volumen vollständig bis zur Trockenheit verdampfte. Dieses Verfah ren(Zyklus) wurde 2000mal wiederholt.

Am Ende der 2000 Zyklen wurde der Gewichtsverlust (in g) und der Dickenverlust (in mm) der Probe bestimmt und der Oberflächenzustand der Probe wurde visuell beobachtet.

Korrosionsflüssigkeit A

Diese Flüssigkeit enthält Ionen entsprechend der unten stehenden Angabe, die normalerweise in einem Kondensat gefun den werden, der sich in einem Geräuschdämpfer eines Automo bilabgassystems ansammelt, und zwar sind unten die Mengen angegeben. Der pH-Wert der Flüssigkeit ist mit Ammonium salzen auf 8,8 eingestellt. Die Zugabe von aktivem Kohlen stoff dient zur Reproduktion eines Zustandes, daß Mengen an nicht-verbranntem Kohlenstoff in einem Automobilge räuschdämpfer vorhanden sind.
CO₃^-2: 2000 ppm im Gewicht
HCO₃-: 2000 ppm im Gewicht
SO₄^-2: 500 ppm im Gewicht
Cl^-: 50 ppm im Gewicht
HCHO: 12 ppm im Gewicht
Aktivkohle: 10 g/l

[Test II]

Dies ist ein Korrosionstest, bei dem eine saure korrodieren de Flüssigkeit für die Zwecke des Testes des Korrosionswi derstandes des Materials verwendet wird, und zwar in einer Stufe, wo das Kondensat eines Automobilabgassystems seine Natur vom Alkalischen zum Saueren im Laufe der Verdampfung geändert hat.

Bei diesem Test wurde eine Testprobe in eine saure korrodie rende Flüssigkeit B der unten angegebenen Art bei Umgebungs temperatur 3 Sekunden eingetaucht und aus der Flüssigkeit herausgenommen, wobei sein Flüssigkeitsvolumen mit der Flüssigkeit angefüllt war. Die Probe wurde bei einer Temperatur von 120°C 15 Minuten getrocknet und in einem Ofen bei einer Temperatur von 500°C für eine Zeitperiode von 10 Minuten gehalten und konnte dann auf Umgebungstemperatur abkühlen. Dieser Heizzyklus wurde 120mal wiederholt. Am Ende der 120 Zyklen wurde der Gewichtsverlust (in g) der Probe bestimmt und der Ober flächenzustand der Probe wurde visuell beobachtet.

Korrosionsflüssigkeit B

Diese Flüssigkeit enthält Ionen in den unten angegebenen Mengen, die normalerweise in dem kon zentrierten Abfluß (der Abfluß, der sich anfänglich in einem Geräuschdämpfer eines Abgassystems ansammelt und sodann auf 1,/40 des Volumens konzentriert wurde) gefunden werden. Der pH-Wert der Flüssigkeit wird auf 4,0 mit Schwefelsäure eingestellt.

SO₄^-2: 20000 ppm im Gewicht
Cl⁻: 600 ppm im Gewicht
HPO₄^-: 200 ppm im Gewicht
NH₄⁺: 8000 ppm im Gewicht
Aktivkohle: 10 g/l

[Test III]

In diesem Test wurden einige der dem oben angegebenen Test II unterworfene Proben dem Heizzyklus des Tests II weitere 250mal ausgesetzt. Am Ende der Zyklen (insgesamt 370 Zyk len) wurde der Gewichtsverlust (in g) der Probe festge stellt.

Die Ergebnisse der Tests sind in der Tabelle 2 angegeben.

Tabelle I

Zusammensetzung der Stahlsubstrate

Tabelle 2

Testergebnisse

Die Testergebnisse zeigen, daß das erfindungsgemäße alumi nisierte Stahlblech gegenüber der strengen Korrosions umgebung im Automobilabgassystem gut beständig ist, und zwar bei wiederholten Zyklen des Aussetzens gegenüber alkalischen und sauren Abflüssen des Abgases und des Auf tretens erhöhter Temperaturen.

Im Test I zeigen insbesondere die erfindungsgemäßen aluminisierten Stahlbleche der Beispiele 1 bis 17 außer ordentlich ausgezeichnete Ergebnisse, verglichen mit dem Produkt des Beispiels 18, wobei das letztgenannte Produkt ein aluminisiertes Stahlblech mit einem konventionellen Niedrig-Kohlenstoffstahl als Substratstahl ist. Die Pro dukte der Beispiele 19 bis 22 besitzen Zugaben von Si oder Cu im Substratstahl und zeigten Ergebnisse, die etwas besser waren, als diejenigen des Produkts 18 mit keinen Zugaben von Si oder Cu im Substratstahl, sie waren aber noch immer viel schlechter als die durch die Erfindung erhältlichen Stähle. Dies bedeutet, daß Si und Cu in synergistischer Weise für die Zwecke der Erfindung zusam menarbeiten. Es wird ferner offenbart, daß die Zugabe von Ni und/oder Cr zusätzlich zu Si und Cu ferner den Korro sionswiderstand verbessert.

Im Test II wurden die Unterschiede der Ergebnisse unter den getesteten Proben kleiner als im Test I, vermutlich wegen der strengeren Korrosionsumgebung im Test II. Die Reihenfolge der Güte des Korrosionswiderstandes ist aber grundsätzlich die gleiche wie im Test I. Ferner zeigten im Test III die aluminisierten Stahlbleche gemäß der Erfindung den 2- bis 3-fachen Korrosionswiderstand des Produkts des Beispiels 18.

Claims

1. Verwendung eines hochkorrosionsbeständigen alumini sierten Stahlblechs zur Herstellung von Teilen eines Abgassystems, wobei das Stahlsubstrat aus bis zu 0,08 Gew.-% C; 0,10 bis 1,50 Gew.-% Si; bis zu 0,50 Gew.-% Mn; 0,10 bis 0,50 Gew.-% Cu, Rest Fe und nichtvermeidbare Verunreinigungen besteht und auf der Oberfläche ein Aluminiumüberzug durch Heißtau chen aufgebracht ist.

2. Verwendung eines hochkorrosionsbeständigen alumini sierten Stahlblechs zur Herstellung von Teilen eines Abgassystems, wobei das Stahlsubstrat aus bis zu 0,08 Gew.-% C; 0,10 bis 1,50 Gew.-% Si; bis zu 0,50 Gew.-% Mn; 0,10 bis 0,50 Gew.-% Cu; 0,10 bis 0,50 Gew.-% Ni, Rest Fe und nichtvermeidbare Verunreini gungen besteht und auf der Oberfläche ein Aluminium überzug durch Heißtauchen aufgebracht ist.

3. Verwendung eines hochkorrosionsbeständigen alumini sierten Stahlblechs aluminisierten Stahlblechs zur Herstellung von Teilen eines Abgassystems, wobei das Stahlsubstrat aus bis zu 0,08 Gew.-% C; 0,10 bis 1,50 Gew.-% Si; bis zu 0,50 Gew.-% Mn; 0,10 bis 0,50 Gew.-% Cu; 0,30 bis 5,0 Gew.-% Cr, Rest Fe und nichtverineidbare Verunreinigungen besteht und auf der Oberfläche ein Aluminiumüberzug durch Heißtau chen aufgebracht ist.

4. Verwendung eines hochkorrosionsbeständigen alumini sierten Stahlblechs aluminisierten Stahlblechs zur Herstellung von Teilen eines Abgassystems, wobei das Stahlsubstrat aus bis zu 0,08 Gew.-% C; 0,10 bis 1,50 Gew.-% Si; bis zu 0,50 Gew.-% Mn; 0,10 bis 0,50 Gew.-% Cu; 0,10 bis 0,5 Gew.-% Ni, 0,30 bis 5,0 Gew.-% Cr, Rest Fe und nichtvermeidbare Verunreinigungen besteht und auf der Oberfläche ein Aluminiumüberzug durch Heißtauchen aufgebracht ist.

5. Verwendung eines hochkorrosionsbeständigen alumini sierten Stahlblechs aluminisierten Stahlblechs zur Herstellung von Teilen eines Abgassystems, wobei das Stahlsubstrat aus bis zu 0,08 Gew.-% C; 0, 10 bis 1,50 Gew.-% Si; bis zu 0,50 Gew.-% Mn; 0,10 bis 0,50 Gew.-% Ni; 0,30 bis 5,0 Gew.-% Cr, Rest Fe und nichtvermeidbare Verunreinigungen besteht und auf der Oberfläche ein Aluminiumüberzug durch Heißtau chen aufgebracht ist.