DE1208080B - Seewasserbestaendiger Stahl - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND DEUTSCHES β*^ PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. CL:

C 22c

Deutsche KL: 40 b-39/06

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:

Y 847 VI a/40 b

31. Juli 1964

30. Dezember 1965

Die Erfindung betrifft korrosionsbeständige niedriglegierte Stähle, die sich insbesondere durch Seewasserbeständigkeit auszeichnen.

Bisher waren für niedriglegierte Stähle zur Verhütung der Korrosion durch Seewasser Oberflächenbehandlungen, wie z. B. kathodische Antikorrosionsbehandlungen, erforderlich, während die bekannten rostfreien Chromnickelstähle aus Preisgründen für allgemeine Gebrauchszwecke ausscheiden.

Die Zielsetzung der Erfindung besteht in der Schaffung eines billigen korrosionsbeständigen Stahls mit einer geringen Menge an Legierungselementen. Dieser erfindungsgemäße Stahl enthält insbesondere keine teuren Legierungselemente, wie Nickel.

Dieser Stahl besitzt ferner die vorteilhafte Eigenschaft, daß er bereits nach dem Warmwalzen zu Blechen ohne zusätzliche Wärmebehandlung als Werkstoff für seewasserbeständige Gegenstände verwendet werden kann.

Der erfindungsgemäße Stahl besteht aus weniger als *o 0,80% Kohlenstoff, weniger als 0,75% Silicium, 0,10 bis 2,0% Mangan, 0,01 bis 0,1% Phosphor, 0,10 bis 0,6 % Kupfer, 0,3 bis 3,0 % Chrom, 0,10 bis 9,0 % Aluminium, 0,010 bis 0,5 % mindestens eines der folgenden Metalle: Titan, Niob oder Zirkon, und der Rest Eisen sowie unvermeidliche Verunreinigungen.

Die obere Gehaltsgrenze von weniger als 0,80% ist durch die erforderliche Bearbeitbarkeit und Festigkeit des vorgeschlagenen Stahls bestimmt. Denn ein Stahl mit einem Kohlenstoffgehalt von über 0,80% weist nahezu keinen Ferrit auf. Stähle dieser Art sind daher sehr hart und brüchig. Infolgedessen muß eine obere Grenze für den Kohlenstoffgehalt von weniger als 0,80% im Hinblick auf die Kaltbearbeitbarkeit eingehalten werden. Bekanntlich werden die mechanischen Eigenschaften durch den Kohlenstoffgehalt erheblich beeinflußt. Im allgemeinen wird die Festigkeit des Stahls durch niedrige Kohlenstoffgehalte vermindert. Die Seewasserbeständigkeit des erfindungsgemäßen Stahls wird nicht wesentlich durch den Kohlenstoffgehalt von weniger als 0,80% beeinflußt. Die untere Grenze des Kohlenstoffgehaltes in dem erfindungsgemäßen Stahl liegt bei etwa 0,002%. Silicium wird hauptsächlich zur Desoxydation zugesetzt, und die Menge variiert entsprechend den üblichen Stahlherstellungsverfahren, jedoch muß gemäß der Erfindung die obere Grenze von 0,75% eingehalten werden, während die untere Grenze durch Silicium spurenbestimmt ist.

Mangan wird für die Desoxydation zugegeben, jedoch auch gleichzeitig zur Einstellung der mechanischen Eigenschaften. Da jedoch die Stähle mit einem Seewasserbeständiger Stahl

Anmelder:

Yawata Iron & Steel Co., Ltd., Tokio

Vertreter:

Dr. F. Zumstein,

Dipl.-Chem. Dr. rer. nat. E. Assmann

und Dipl.-Chem. Dr. R. Koenigsberger,

Patentanwälte, München 2, Bräuhausstr. 4

Als Erfinder benannt:

Tohru Muta,

Tsuneyasu Watanabe,

Tadashi Nishi, Kitakyushu (Japan)

Beanspruchte Priorität:

Japan vom 2. August 1963 (38-40 283)

Mangangehalt von größer als 2% äußerst hart werden und die Kaltbearbeitbarkeit vermindert wird, ist als obere Grenze 2% einzuhalten. Zur Beibehaltung der gewünschten Festigkeit wird eine untere Grenze von 0,10% als notwendig erachtet. Bekanntlich wird die Witterungsbeständigkeit verbessert, falls Phosphor in dem Stahl zusammen mit Kupfer vorliegt. Die Zugfestigkeit des Stahls wird ebenfalls gesteigert, wenn der Phosphorgehalt ansteigt. Bei zu hohem Phosphorgehalt wird jedoch der Stahl brüchig. Deshalb wird als obere Grenze für den Phosphorgehalt 0,1% angenommen und eine untere Grenze von 0,01%, um die Eigenschaft der Witterungsbeständigkeit zu begünstigen.

Der Einfluß des Kupfers zur Steigerung der Korrosionsbeständigkeit von Stählen ist an sich bekannt. Jedoch muß in dem erfindungsgemäßen Stahl der Kupfergehalt 0,10 bis 0,6% betragen. Die obere Grenze von 0,6 % ist durch die Gefahr des Auftretens von Alterungserscheinungen und durch die Rißanfälligkeit beim Heißwalzen bestimmt. Darüber hinaus wird bei darüberliegenden Mengen die Korrosionsbeständigkeit nicht mehr im gleichen Ausmaß als bei darunterliegenden Mengen verbessert. Als untere Grenze für Kupfer sind 0,10% anzusetzen, um das Zusammenwirken mit Phosphor sicherzustellen.

Die Gehalte an Kupfer und Phosphor in dem erfindungsgemäßen Stahl sollten abgesenkt werden,

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wenn der Aluminiumgehalt der Stähle höher wird, da der Stahl bei Zugabe von Kupfer und Phosphor härter wird, wenn der Aluminiumgehalt des Stahles hoch ist.

Der hohe Gehalt an Aluminium verbessert die Wetterbeständigkeitseigenschaften des erfindungsgemäßen Stahles erheblich. Das wesentlichste Merkmal der Erfindung besteht aber darin, daß durch die Zugabe von Chrom und Aluminium, außer den vorstehend aufgeführten Elementen, die Seewasserbeständigkeit der Stähle erheblich verbessert wird. Durch die Zugabe von Chrom wird das Material selbst passiviert, und durch die Zugabe von Aluminium bildet sich ein kompakter, anhaftender, komplexer Film an der Oberfläche des Stahls aus.

Die untere Grenze des Chromgehaltes beträgt 0,3 ⁰J₀, da eine weitere Verbesserung der Korrosionsbeständigkeit bei geringeren Chromgehalten nicht mehr festzustellen ist. Die obere Grenze des Chromgehaltes von 3,0% ist ebenfalls durch keine wesentliche weitere Verbesserung der Korrosionsbeständigkeit durch höhere Chromgehalte bestimmt.

Höhere Chromgehalte bewirken zwar eine Steigerung der mechanischen Festigkeit des vorgeschlagenen Stahls, jedoch werden dadurch Bearbeitbarkeit und Schweißbarkeit verschlechtert.

Die Zugabe von Aluminium steigert die Seewasserbeständigkeit der Stähle in Zusammenwirken mit dem Chrom. Die Gehaltsgrenzen des Aluminiums von 0,1 bis 9,0% geben den optimalen Bereich für die verbesserte Korrosionsbeständigkeit des vorgeschlagenen ίο Stahls an. Darüber- oder darunterliegende Gehalte bewirken keine Verbesserung dieser Eigenschaft.

Die Elemente Titan, Niob und/oder Zirkon werden zur Reinigung des Stahles von Stickstoff, Schwefel u. dgl. sowie zur Kornverfeinerung des erfindungsgemäßen Stahles zulegiert. '

Die Menge dieser Elemente kann jedoch äußerst gering sein. Die obere Grenze beträgt 0,5%· Als untere Grenze kommen 0,010 % in Betracht.

In der folgenden Tabelle sind Stähle mit der Zuao sammensetzung gemäß 4er Erfindung aufgeführt. Ferner geht daraus die Seewasserbeständigkeit des erfindungsgemäßen Stahls hervor.

	C	Si	Chemische Zusammensetzungen	P	S	(Gewichtsprozent) mit Rest Eiseij	Cr	Al	Ti	Nb Zr	—	Korrosions
											—	verhältnis,
Probe											0,02	verglichen mit dem eines
•	0,10	0,01	Mn	0,011	0,008	Cu	—	—	—	—	0,04	üblichen
	0,20	0,28		0,062	0,017		0,51	2,85	—	0,20	—	KohlenstofT-
	0,58	0,46		0,059	0,009		1,10	2,10	0,18	—	0,05	stahls
Üblicher	0,12	0,35	0,45	0,020	0,015	0,12	2,08	4,50	0,30	—	—
Kohlen	0,20	0,19	0,35	0,015	0,010	0,36	2,57	3,65	0,28	—	0,03
stoffstahl	0,30	0,18	0,82	0,023	0,010	0,32	2,52	0,73	0,12	—	—	100%
A	0,23	0,31	0,20	0,015	0,013	0,35	1,10	1,51	0,21	—	—	61%
B	0,15	0,30	0,83	0,015	0,011	0,20	0,85	3,10	0,20	—	—	65%
C	0,10	0,41	0,24	0,023	0,003	0,30	0,60	4,45	0,25	0,18	48%
D	0,12	0,17	0,36	0,021	0,006	0,45	0,96	6,92	0,35	—	52%
E	0,09	0,12	0,44	0,013	0,009	0,30	0,58	8,34	0,28	—	65%
F			0,30			0,23					68%
G			0,21			0,16					60%
H			0,36		0,10		53%
I							48%
J							44%

In der Tabelle ist die Seewasserbeständigkeit der erfindungsgemäßen Stahlzusammensetzungen mit derjenigen eines üblichen Kohlenstoffstahls verglichen, wobei die Stahlproben A bis J gemäß der Erfindung die in der Tabelle angegebenen Zusammensetzungen aufweisen. Die Stähle wurden in ein mit Seewasser gefülltes Testbad während eines Jahres gesetzt, wobei die Proben in dem Bad bewegt wurden und der Gewichtsverlust der Stähle auf Grund von Korrosion bestimmt wurde. Die erhaltenen Werte sind in der Tabelle als Prozentsatz Gewichtsverlust von jeder Probe aufgeführt, wobei für den üblichen Kohlenstoffstahl ein Wert von 100 als Bezugswert angenommen wurde.

Daraus ergibt sich, daß die erfindungsgemäßen Stahlzusammensetzungen dem üblichen Kohlenstoffstahl hinsichtlich der Seewasserbeständigkeit überlegen sind. Es ist auch ersichtlich, daß das Korrosionsverhältnis niedriger ist, wenn die Summe von Aluminium und Chrom in den Stählen höher wird.

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Gegenüber. Seewasser beständiger Stahl, bestehend aus 0,002 bis 0,8% Kohlenstoff, Spuren bis 0,75% Silicium, 0,1 bis 2,0% Mangan, 0,01 bis 0,1% Phosphor, 0,1 bis 0,6% Kupfer, 0,3 bis 3,0% Chrom, 0,1 bis 9,0% Aluminium, 0,01 bis 0,5% mindestens eines der Metalle Titan, Niob oder Zirkon und Rest Eisen.

   509 760/287 12.65 © Bundesdruckerei Berlin