DE1608633B1 - Process for the production of a corrosion-resistant iron-chromium alloy - Google Patents
Process for the production of a corrosion-resistant iron-chromium alloyInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer verbesserten korrosionsbeständigen Eisen-Chrom-Legierung, welche sehr zäh und widerstandsfähig gegen Korrosion ist. Der übliche korrosionsbeständige Stahl besteht aus Eisen, welches einen hohen Prozentsatz Nickel oder Chrom enthält. Dieser korrosionsbeständige Stahl kann jedoch infolge der hohen Preise für Nickel oder Chrom nicht mit geringen Kosten hergestellt werden.The present invention relates to a method of making a improved corrosion-resistant iron-chromium alloy, which is very tough and resistant against corrosion. The common corrosion-resistant steel is made of iron, which contains a high percentage of nickel or chromium. This corrosion-resistant steel However, due to the high price of nickel or chromium, this cannot be done at a low cost getting produced.
Es ist deshalb ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung einer verbesserten korrosionsbeständigen Eisen-Chrom-Legierung zu schaffen, welche die gleichen Eigenschaften wie der übliche korrosionsbeständige Stahl hoher Güte hat, wobei jedoch kein Nickel erforderlich ist. Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung eines verbesserten korrosionsbeständigen Stahls hoher Güte.It is therefore an object of the present invention to provide a method to produce an improved corrosion-resistant iron-chromium alloy create which has the same properties as the usual corrosion-resistant Good quality steel, but no nickel is required. Another goal The present invention is to provide an improved corrosion resistant Steel of high quality.
Die obenerwähnten Ziele und andere Ziele der Erfindung werden erreicht durch Erhitzen einer Pulvermischung aus 10 bis 50 °/o Chrom, 2 bis 20 °/o Kalzium, 0 bis 60/, Kohlenstoff, Rest Eisen; auf über 1400°C in einer inerten Gasatmosphäre und nachfolgendem Zusammenschmelzen. In diesem Verfahren können Eisen und Chrom im Zustand einer Legierung gemischt werden, und es kann ein Betrag von Kohlenstoff hinzugemischt sein, falls dies notwendig ist.The aforementioned objects and other objects of the invention are achieved by heating a powder mixture of 10 to 50% chromium and 2 to 20% calcium, 0 to 60 /, carbon, remainder iron; to over 1400 ° C in an inert gas atmosphere and subsequent melting together. In this process iron and chromium can be used can be mixed in the state of an alloy, and there can be an amount of carbon be mixed in if necessary.
Es ist bereits ein Erfolg bei der Herstellung einer korrosionsbeständigen Legierung erzielt worden durch Erhitzung einer Mischung aus Eisen, Chrom und Kalzium oder Eisen-Chrom-Legierung und Kalzium bei einer Temperatur von 800 bis 1300°C. Es ist jedoch kürzlich festgestellt worden, daß der Kalziumgehalt chemisch-analytisch bis auf 1/ l00 °/o abnimmt, wenn die Mischung auf eine Temperatur oberhalb 1400°C erhitzt wird, um so die Mischung vollständig zum Schmelzen zu bringen. Insbesondere wenn ein solches Metall mit einem verhältnismäßig niedrigen Schmelzpunkt, wie z. B. Kalzium, mit einem Metall mit hohem Schmelzpunkt zusammengeschmolzen wird, verdampft das erstgenannte Metall, bevor eine vollständige eutektische Mischung gebildet ist. Sogar wenn eine vollständige eutektische Mischung gebildet wird, verdampft das erstgenannte Metall zum Schluß, so daß gewöhnlich nichts von dem genannten ersten Metall zurückbleibt. Es ist infolgedessen angenommen worden, daß Kalzium nicht in dem Schmelzbad einer eutektischen Mischung aus Eisen und Chrom oder in einer Eisen-Chrom-Legierung verbleiben kann. Es ist jedoch festgestellt und durch Anwendung der Elektronenstrahlbeugung bestätigt worden, daß das Kalzium infolge seiner Umwandlung in der Legierung in einem vollständig anderem Zustand verbleibt. Möglicherweise kann der umgewandelte Bestandteil ein zwischen dem Kalzium und dem Strontium rangierendes neues Element mit einem Molekulargewicht nahe dem Zink sein. Infolgedessen ist angenommen worden, daß der korrosionsbeständige Stahl gemäß der vorliegenden Erfindung ein üblicher Chromstahl ist, welcher eine Zweistoff-Legierung aus Eisen und Chrom ist. Tatsächlich ist es aber eine Dreistoff-Legierung mit einem neuen Element, was durch die Elektronenstrahlbeugung bestätigt ist. Das Mischungsverhältnis des neuen Elementes mag etwa gleich dem Mischungsverhältnis des hineingemischten Kalziums entsprechen. Dieses kann jedoch nicht nachgewiesen werden.It is already a success in making a corrosion resistant one Alloy has been made by heating a mixture of iron, chromium and calcium or iron-chromium alloy and calcium at a temperature of 800 to 1300 ° C. However, it has recently been found that the calcium content is chemically-analytically decreases to 1/100% when the mixture is at a temperature above 1400 ° C is heated so as to completely melt the mixture. In particular when such a metal with a relatively low melting point, such as. B. calcium, fused together with a high melting point metal, evaporates the former before a complete eutectic mixture is formed. Even when a complete eutectic mixture is formed, the former evaporates Metal at the end, so that usually nothing of the said first metal remains. As a result, it has been believed that calcium is not present in the molten bath eutectic mixture of iron and chromium or in an iron-chromium alloy remain can. However, it is established and made using electron beam diffraction it has been confirmed that the calcium as a result of its conversion in the alloy into remains in a completely different state. Possibly the converted Part of a new element that ranks between calcium and strontium with a molecular weight close to that of zinc. As a result, it has been assumed that the corrosion-resistant steel according to the present invention is a common one Chromium steel is a two-component alloy of iron and chromium. Indeed but it is a three-component alloy with a new element, which is caused by electron beam diffraction is confirmed. The mixing ratio of the new element may be roughly the same as the mixing ratio of the added calcium. However, this cannot be proven will.
Die Mischungsverhältnisse von Eisen und Chrom für die erfindungsgemäß hergestellte Legierung betragen jeweils 30 bis 90 °/o und 10 bis 50 °/o. Wenn es erforderlich ist, kann Kohlenstoff bis zu 6 °/o hinzugefügt werden. Die Zufügung von bis züx 6 °/o Kohlenstoff erfolgt jedoch nur in besonderen Fällen. Das Produkt der Erfindung kann infolgedessen im allgemeinen als Gußeisen angesehen werden, jedoch hat es tatsächlich bemerkenswerterweise die verschiedenen Eigenschaften eines normalen Stahls. Der Kohlenstoff ist nicht im freien Zustand sondern im Zustand von sehr stabilem Karbid enthalten, wodurch sich der erfindungsgemäß hergestellte Stahl von Nickel-Chrom-Stahl unterscheidet. Die zwischen den Teilchen erscheinende Korrosion, welche bei Nickel-Chrom-Stahl auftritt, ist bei dem korrosionsbeständigen Stahl gemäß der Erfindung sehr viel geringer.The mixing ratios of iron and chromium for the invention produced alloy are 30 to 90% and 10 to 50%, respectively. If it is required, carbon can be added up to 6%. The infliction of up to 6% carbon occurs only in special cases. The product of the invention can therefore generally be viewed as cast iron, however it actually remarkably has the various properties of a normal one Steel. The carbon is not in the free state but in the very state contain stable carbide, whereby the steel produced according to the invention of Nickel-chromium steel is different. The corrosion appearing between the particles, which occurs with nickel-chromium steel is with corrosion-resistant steel according to the invention much less.
Bei der Ausführung der Erfindung werden Eisen der für die Herstellung normalen Stahls üblichen Art und durch das Thermit-Verfahren vorbereitetes 97°/oiges Chrom verwendet, jedoch werden im Falle der Verwendung von Eisen-Chrom-Legierung 65°/jges Chrom und 5 °/o Kohlenstoff verwendet. In diesen Fällen wird 99°/oiges Kalzium verwendet, und es wird ein bestimmter Betrag von Kohlenstoffpulver hineingemischt, um den erforderlichen Kohlenstoffgehalt zu erzielen.In practicing the invention, irons are used for manufacture normal steel of the usual type and 97% prepared by the thermite process Chromium is used, however, in the case of using iron-chromium alloy 65% chromium and 5% carbon are used. In these cases it will be 99% Uses calcium, and a certain amount of carbon powder is mixed in, to achieve the required carbon content.
Kalzium wird in der Eisen- und Stahlindustrie als metallurgisches Zusatzelement verwendet, und zwar in der Hauptsache in Verbindung mit Silizium in Form von Silicokalzium als Desoxydationsmittel. Es ist ferner bekannt, Schmelzen von weißem Gußeisen durch Zusatz von eisenfreien Siliciden in Graugußschmelzen umzuwandeln. Das betreffende Silicid wirkt .hierbei als Graphitbildner zur Zersetzung des Eisenkarbids, um auf diese Weise ein bestimmtes Verhältnis von gebundenem und graphitischem Kohlenstoff im Guß zu erhalten. Auch ist es bereits bekannt, als Graphitbildner metallisches Kalzium zu verwenden, wobei der Zusatz so zu bemessen ist, daß in der Schmelze freies und ungebundenes metallisches Kalzium vorhanden ist, weil nur dieses freie Kalzium die Graphitbildung bewirke oder begünstige. In dem erwähnten Falle wird eine Schmelze von weißem Gußeisen, die 1,07"/, Silizium, 0,051 °/o Schwefel, 0,107 °% Phosphor, 0,25 °/o Mangan und 2,2 °/o Kohlenstoff, von dem nichts in Graphitform vorliegt, enthält, mit 0,5 °/o Kalzium behandelt. Man erhält dann ein graues Gußeisen, das 1,100/, Silizium, 0,0460/, Schwefel 0,1070/, Phosphor, 0,260/,) Mangan, 1,170/, graphitischen Kohlenstoff und 2,16 °/o Gesamtkohlenstoff enthält.Calcium is used in the iron and steel industry as a metallurgical Additional element used, mainly in connection with silicon in Form of calcium silicon as a deoxidizer. It is also known to melt converting white cast iron into gray cast iron melts by adding iron-free silicides. The silicide in question acts as a graphite former to decompose the iron carbide, in this way a certain ratio of bound and graphitic carbon to get in the cast. It is also already known to be metallic as a graphite former To use calcium, the addition is to be measured so that free in the melt and there is unbound metallic calcium because only this free calcium is present cause or promote the formation of graphite. In the case mentioned, a melt is used of white cast iron containing 1.07 "/, silicon, 0.051% sulfur, 0.107% phosphorus, 0.25% manganese and 2.2% carbon, none of which is in graphite form, contains, treated with 0.5% calcium. You then get a gray cast iron that 1.100 /, silicon, 0.0460 /, sulfur 0.1070 /, phosphorus, 0.260 /,) manganese, 1.170 /, contains graphitic carbon and 2.16% total carbon.
Von diesen Erkenntnissen und Vorschlägen unterscheidet die Erfindung sich nach Aufgabe und Lösung darin, daß sie eine korrosionsbeständige Eisen-, insbesondere Stahl-Legierung schafft, die gleichwertig jenen nickelhaltigen korrosionsbeständigen Eisen-Chrom-Legierungen ist, als deren Repräsentant hier die Legierung 18/8 gelten soll. Diese neue Legierung enthält im Unterschied zu den lediglich desoxydierten bzw. graphitbildend behandelten Eisenschmelzen das einlegierte Kalzium zu einem wesentlichen Anteil seiner ursprünglichen Menge jedoch in einer zwar chemisch-analytisch nicht, wohl aber im Röntgenspektrum erkennbaren Form. Auch wurde festgestellt, daß bei Zulegieren von Kohlenstoff dieser nicht in freiem Zustand, sondern vielmehr als stabiles Karbid auftritt, wodurch die erfindungsgemäße Stahllegierung sich wesentlich von den gebräuchlichen korrosionsbeständigen Nickel-Chrom-Stählen unterscheidet. Schließlich ist es auch bekannt, Stahl- oder Gußeisenschmelzen insbesondere mit Metallen niedrigen Schmelz- bzw. Siedepunktes, insbesondere Metallen der Alkali- oder Erdkahgruppe dadurch zu legieren, daß Salze der Legierungsmetalle als Salzdecke auf das Stahl- oder Gußeisenbad aufgegeben werden, worauf die Legierungsmetalle durch elektrolytische Spaltung dieser Salzdecke zur Diffusion in das Stahl- oder Gußeisenbad frei gemacht werden. Abgesehen davon, daß mit diesem Verfahren ein gleichmäßig durchlegiertes Erzeugnis nicht hergestellt werden kann, ist nichts bekannt über die der Stahl- bzw. Eisenschmelze einzuverleibende Anteilsmenge an Kalzium, so daß ein Vergleich mit der besonderen Aufgabenstellung und Lösung der Erfindung nicht angängig ist.The invention differs from these findings and proposals according to the problem and solution that it is a corrosion-resistant iron, in particular Steel alloy creates corrosion-resistant equivalent to those containing nickel Iron-chromium alloys, which are represented here by alloy 18/8 target. This new alloy, in contrast to the only deoxidized ones, contains iron melts treated to form graphite form the alloyed calcium into one but a substantial part of its original amount in a chemical-analytical way not, but form recognizable in the X-ray spectrum. It was also found that if carbon is added, it is not in the free state, but rather occurs as a stable carbide, making the steel alloy according to the invention significantly differs from the common corrosion-resistant nickel-chromium steels. In the end it is also known to melt steel or cast iron, particularly with metals low Melting or boiling point, especially metals of the alkali or earth group alloy by using salts of the alloy metals as a salt cover on the steel or cast iron bath, whereupon the alloy metals by electrolytic Cleavage of this salt cover is made free for diffusion into the steel or cast iron bath will. Apart from the fact that with this process a uniformly alloyed Product cannot be manufactured, nothing is known about the steel or molten iron proportion of calcium to be incorporated, so that a comparison with the particular task and solution of the invention is not applicable.
Endlich ist gefunden worden, daß ein Zusatz von bis 0,15 Atomprozenten Kalzium bei hitzebeständigen Chrom-Aluminiumstählen (300/, Chrom, 5111, Aluminium) bei 1050°C günstigen Einfluß auf die Lebensdauer hat. Unterschiedlich gegenüber der Erfindung ist hier, daß bei dieser Aluminium als Legierungspartner fehlt, daß Kalzium in 10- bis 100facher Menge zugesetzt wird und der Literaturstelle nicht entnommen werden kann, in welcher Weise das Kalzium der Legierung einverleibt worden ist. Es ist aber ein entscheidendes Merkmal der Erfindung, daß dies in einer inerten Atmosphäre bei einer Temperatur oberhalb 1400°C geschehe.It has finally been found that adding up to 0.15 atomic percent calcium has a beneficial effect on the service life of heat-resistant chromium-aluminum steels (300 /, chromium, 5111, aluminum) at 1050 ° C. What differs from the invention here is that aluminum is absent as an alloying partner, that calcium is added in 10 to 100 times the amount and the literature reference does not reveal how the calcium has been incorporated into the alloy. However, it is a crucial feature of the invention that this takes place in an inert atmosphere at a temperature above 1400 ° C.
Schließlich sind nichtrostende, säurebeständige Stähle bekannt, die 15,5 bis 290/, Chrom, aber kein Nickel enthalten. Diese Stähle haben aber nicht die Eigenschaften der nickelhaltigen Chromstähle, die zu ersetzen Ziel der Erfindung ist.Finally, stainless, acid-resistant steels are known which contain 15.5 to 290 /, chromium, but no nickel. However, these steels do not have the properties of the nickel-containing chromium steels which the invention aims to replace.
Vor dem Schmelzen der Mischung aus den genannten Materialien werden die zu mischenden Materialien pulverisiert. Im folgenden sollen die wesentlichen Schritte der Erfindung beschrieben werden. Im Falle der Verwendung von Eisen und Chrom wird das Chrom mit dem Eisen gemischt, und es wird zu dieser Mischung Kalzium hinzugesetzt. Darauf wird diese Mischung auf eine Temperatur zwischen 1400 und 1700°C erhitzt, bis die Mischung gleichmäßig geschmolzen ist. Wenn Eisen-Chrom-Legierung verwendet wird, wird zunächst Kalzium zu dieser Legierung zugesetzt, und es wird dann diese Mischung in der obengenannten Reihenfolge auf die gleiche Temperatur erhitzt, bis eine gleichmäßige geschmolzene Mischung erhalten ist. Das Schmelzen erfolgt in einem Tonerdetiegel, welcher in einem elektrischen Schmelzofen, wie z. B. einem elektrischen Hochfrequenz-Schmelzofen oder einem »Tanman(c-SChmelZ-ofen eingesetzt ist. In diesem Falle ist der Schmelztiegel einer Argonatmosphäre ausgesetzt. Die durch das obengenannte Verfahren erhaltene Legierung weist einen Glanz auf und ist korrosionsbeständiger als korrosionsbeständiger Stahl mit der Bezeichnung (18/8) (18 °/o Cr, 8 °/o Ni).Before melting the mixture will be made of the said materials pulverizes the materials to be mixed. The following are the main Steps of the invention will be described. In the case of using iron and Chromium, the chromium is mixed with the iron, and it becomes calcium to that mixture added. This mixture is then brought to a temperature between 1400 and 1700 ° C heated until the mixture is evenly melted. When iron-chromium alloy is used, calcium is first added to this alloy and it becomes then this mixture in the order mentioned above at the same temperature heated until a uniform molten mixture is obtained. The melting takes place in an alumina crucible, which is in an electric melting furnace, such. B. an electric high-frequency melting furnace or a »Tanman (c-SChmelZ-furnace is used. In this case the crucible is exposed to an argon atmosphere. The alloy obtained by the above method has gloss and is more corrosion-resistant than corrosion-resistant steel with the designation (18/8) (18% Cr, 8% Ni).
Die aus den Metallkomponenten 5 bis 20"/, Ca, 10 bis 50 °/o Chrom, 0 bis 15 °/o Kohlenstoff und 30 bis 900/, Eisen hergestellte Legierung hat die in der folgenden nachgebrachten Tabelle 1 aufgeführte Zusammensetzung: Tabelle I CO 0,00 bis 6,00 °/o Si 0,08 bis 0,12°/o Mn 0,00 bis 0,20 °/o Cu 0,00 bis 0,10 °/o Al 0,50 bis 2,00 °/o Ni 0,00 bis 0,20 °/o Cr 10,00 bis 30,00 °/o Rest Fe und Ca (die zu einer neuen Substanz umgewandelt sind).The alloy produced from the metal components 5 to 20 "/, Ca, 10 to 50% chromium, 0 to 15% carbon and 30 to 900 /, iron has the composition listed in Table 1 below: Table I CO 0.00 to 6.00 ° / o Si 0.08 to 0.12 ° / o Mn 0.00 to 0.20 ° / o Cu 0.00 to 0.10 ° / o Al 0.50 to 2, 00% Ni 0.00 to 0.20% Cr 10.00 to 30.00% balance Fe and Ca (which are converted to a new substance).
Die Verlustmengen dieser Legierung, die durch Korrosion mit Salzsäure,
Schwefelsäure und Salpetersäure (jede 10°/Qig) bei Normal- und Siedetemperatur während
30 Minuten eintreten, sind die folgenden (Tabelle II)
Claims (1)
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3922359 | 1959-12-14 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE1608633B1 true DE1608633B1 (en) | 1970-10-22 |
Family
ID=12547117
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE19601608633 Pending DE1608633B1 (en) | 1959-12-14 | 1960-12-13 | Process for the production of a corrosion-resistant iron-chromium alloy |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US3168398A (en) |
| DE (1) | DE1608633B1 (en) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US1790552A (en) * | 1931-01-27 | Nesses | ||
| DE541296C (en) * | 1927-08-27 | 1932-01-09 | Meehanite Metal Corp | Process for making and improving gray cast iron |
| DE804371C (en) * | 1949-07-14 | 1951-04-23 | Eisenwerke Gelsenkirchen A G | Process for alloying steel and cast iron melts |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2144200A (en) * | 1936-06-27 | 1939-01-17 | Heraeus Vacuumschmelze Ag | Method of manufacturing siliconiron alloys |
-
1960
- 1960-12-06 US US73996A patent/US3168398A/en not_active Expired - Lifetime
- 1960-12-13 DE DE19601608633 patent/DE1608633B1/en active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US1790552A (en) * | 1931-01-27 | Nesses | ||
| DE541296C (en) * | 1927-08-27 | 1932-01-09 | Meehanite Metal Corp | Process for making and improving gray cast iron |
| DE804371C (en) * | 1949-07-14 | 1951-04-23 | Eisenwerke Gelsenkirchen A G | Process for alloying steel and cast iron melts |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US3168398A (en) | 1965-02-02 |
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