CH169573A

CH169573A - Process for the manufacture of items made of steel or cast iron that have a low tendency to rust even in seawater and moist soil.

Info

Publication number: CH169573A
Authority: CH
Inventors: Aktiengesellschaft Stahlwerke
Original assignee: Ver Stahlwerke Ag
Priority date: 1929-05-11
Filing date: 1933-05-15
Publication date: 1934-05-31
Also published as: CH150367A

Description

  

  Verfahren zum Herstellen von Gegenständen aus Stahl oder Gusseisen, die auch in  Seewasser und feuchtem Erdreich geringe Neigung zum Rosten besitzen.    Die Erfindung bezieht sich auf eine Ver  besserung des Verfahrens zur Herstellung  von Gegenständen aus Stahl oder Gusseisen,  das in dem Hauptpatent beschrieben worden  ist, und bei dem     Zusätze.    solcher Metalle ver  wendet werden, deren     Korrosionsprodukte          gelartige,        zähklebrige    Beschaffenheit haben,  kohärent sind, günstig erhärten, sich bildende  Risse und Durchlässe in der     Hydroxydhaut     verkleben und so dem Korrosionsmittel Zu  tritt zu dem zu     sehützenden    Material ver  sperren.

   Als solche Elemente wurden im  Hauptpatent Magnesium, Nickel und Alumi  nium vorgeschlagen.  



  Weitere Arbeiten haben ergeben, dass die  Elemente Titan     und.        Vanadin    in ähnlicher  Weise wie die Elemente Magnesium, Nickel  und Aluminium wirken, und zwar sind sie       diesen    Elementen, insbesondere dem     Alumi-          uiuw,        nicht    nur gleichwertig, sondern sogar       #berl.    '     Durch    diese     Feststellung    ist es    demnach möglich, das Aluminium, sowie  auch     Magnesium    und Nickel durch Titan  oder     Vanadin    zu ersetzen.

   Der     günstige    Ein  fluss dieser beiden Elemente war weder auf       Grund    ihres elektrochemischen noch ihres  chemischen Verhaltens vorauszusehen.  



  Gegenstand der Erfindung ist     .demnach     ein Verfahren zum Herstellen von Gegen  ständen aus Stahl oder     Gusseisen,    die auch  in Seewasser und feuchtem Erdreich geringe  Neigung zum Rosten besitzen, bei welchem  dem Werkstoff solche Elemente zugesetzt  werden, deren elektrolytisches     Potential     negativ gegen das konstante     Oxydations-          potential    des     Korrosionsmittels,    also kleiner  als etwa.

   0,5 Volt, aber     positiv    gegen .das  elektrolytische Potentialdes     iStahls    und Guss  eisens ist, und daneben mit mindestens einem  der Elemente Titan in Mengen von     etwa    0,1  'bis 1 % und     Vanadium    in Mengen von etwa  0,1 bis 0,5 % legiert wind.

   Als Elemente,      deren     elektrolytisches    Potential der genann  ten     Bedingung    entspricht,     können    vorteilhaft  die Elemente Kupfer in Mengen     'bis    etwa       1%,    Arsen,     Antimon        und    Zinn in Mengen  von     etwa    0,05 bis 5 %     einzeln    oder gemein  sam verwendet werden.  



  Ein weiterer     wirtschaftlich    vorteilhaft  sich     auswirkender        Einfluss    des Titans und  des     Vanadiums,    durch welchen die mit die  sen Elementen legierten Stähle sich vor den  Aluminium enthaltenden     .Stählen    auszeich  nen, besteht     darin,        dass    die Fähigkeit     titan,     oder     vanadiumlegierter    Stähle, dem Angriff  des Wassers erhöhten Widerstand entgegen  zusetzen,

   schon kurze Zeit nach     Beginn    der       Korrosion    in einer beträchtlichen Verminde  rung der     Korrosionsgeschwindigkeit    zur Aus  wirkung gelangt. So - ist die Korrosions  geschwindigkeit .bereits nach 14 Tagen in  Seewasser     etwa    20 %, in     Fluss,

  wasser    etwa  40 % .geringer als diejenige von     aluminium-          legierten        Kupfer-Nickel-Stählen.    Die     titan-          und        vanadiumhaltigen    Stähle zeichnen sich  weiterhin durch ein völlig gleichmässiges       Abrosten    der dem Korrosionsmittel aus  gesetzten Oberfläche aus. Örtliche Korro-         sionen,    dellen-     und    lochartige     Anfressungen     oder kerbartige Vertiefungen, die eine Herab  minderung der     mechanischen    Eigenschaften  des Stahls verursachen, treten nicht auf.

    Auch in     giessereitechnischer        und.    metallurgi  scher     Beziehung    bietet die Möglichkeit des  Ersatzes von Aluminium durch Titan oder       Vanadium    insofern Vorzüge, als mit Titan  und     Vanadium    versetzte Stähle besser     ver-          arbeitbar    sind als solche mit Aluminium  zusatz.  



  Die beiden Elemente üben bereits bei sehr       geringen    Gehalten, und zwar wenn minde  stens eines der Metalle in einer Menge von  0,1 % vorhanden ist, die beschriebene Wir  kung aus. Nach oben hin ist die Menge der  Metalle in bezug auf ihren korrosionshem  menden Einfluss unbegrenzt. Es wird jedoch  ein Zusatz von 1 % Titan und ein Zusatz von  0,5 %     Vanadium    nicht überschritten, da ein  höherer Zusatz keine besonderen Vorteile  bietet.  



  Aus der nachstehenden     Zahlentafel    sind  Beispiele für die Wirkung     von:    Titan- und       Vanadiumzusätzen    zu entnehmen:  
EMI0002.0047     
  
    Zusammensetzung <SEP> der <SEP> Stähle <SEP> Gewichtsabnahme <SEP> in <SEP> mg/em2/Tag
<tb>  Cu <SEP> Ni <SEP> A1 <SEP> Ti <SEP> Va <SEP> Seewasser <SEP> Flutwasser
<tb>  <B>Ob</B> <SEP> o/o <SEP> <B>Ob</B> <SEP> % <SEP> a/# <SEP> 141
<tb>  22 <SEP> 33 <SEP> 14
<tb>  1
<tb>  22
<tb>  33
<tb>  <U>Tage</U> <SEP> 11Zon. <SEP> Mon. <SEP> Mon. <SEP> Taa <SEP> ge <SEP> 11Zon. <SEP> Mon.

   <SEP> Mon.
<tb>  0,15 <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> 0,22 <SEP> 0,19 <SEP> 0,205 <SEP> 0,165 <SEP> <B>0,23</B> <SEP> 0, <SEP> 21 <SEP> 0,18 <SEP> 0,19
<tb>  <B>0,35 <SEP> 0,5</B> <SEP> 0,47 <SEP> - <SEP> - <SEP> 0,202 <SEP> 0,165 <SEP> 0,13 <SEP> 0,122 <SEP> 0,21 <SEP> 0,19 <SEP> 0,13 <SEP> 0,125
<tb>  0,35 <SEP> 0,6 <SEP> - <SEP> 0,25 <SEP> - <SEP> 0,159 <SEP> 0,140 <SEP> 0,10 <SEP> <B>0,08</B> <SEP> 0,19 <SEP> 0,11 <SEP> <B>0,08 <SEP> 0,075</B>
<tb>  0,35 <SEP> 0,6 <SEP> - <SEP> - <SEP> 0,20 <SEP> 0,165 <SEP> 0,150 <SEP> 0,11 <SEP> <B>0,095</B> <SEP> 0,204 <SEP> 0,16 <SEP> <B>0,09 <SEP> <I>0,

  09</I></B>       Die Tabelle gibt die zu verschiedenen  Zeiten in Seewasser- und Flusswasser be  stimmten     Korrosionsgeschwindigkeiten        titan-          bezw.        vanadiumlegierter    Stähle in     Kombina-          tion    mit Kupfer und Nickel im Vergleich  mit einem     Kupfer-Nickel-Aluminium-Stahl     und einem     urlegierten    weichen Kohlenstoff  sfahl wieder.

   Die Zugabe von Titan oder         Vanadium    an Stelle von Aluminium ver  ringert, wie ersichtlich, die Korrosions  geschwindigkeit in Seewasser gegenüber       Aluminium    enthaltendem Stahl um 34       bezw.    22%, während gegenüber urlegiertem  Stahl die     Korrosionsgeschwindigkeit    eine  Verringerung von 43 % bis 48 % erfährt.

   In  Flusswasser     sind    die Zahlen noch     günstiger.         Die in Prozenten ausgedrückte Verminde  rung der Korrosionsgeschwindigkeit beträgt  hier für den     Kupfer-Nickel-Titan-Stahl    etwa  40 %, für den     Kupfer-Nickel-Vanadium-Stahl          etwa   <B>2,8%</B> gegenüber einem     aluminiumlegier-          tenKupfer-Nickel-Stahl.Beide        Stähle    übertref  fen den     unlegierten    Stahl um 60     bezw.   <B>52%.</B>    Die folgende Tabelle zeigt den Einfluss  des Titans und     Vanadins    auf Legierungen,  die Arsen, Antimon und Zinn als Element,

    dessen elektrolytisches Potential der im Pa  tentanspruch des Hauptpatentes genannten  Bedingungen entspricht, enthalten.  
EMI0003.0010     
  
    Zusammensetzung <SEP> der <SEP> Stühle <SEP> Gewiehtsabnahme <SEP> in <SEP> mg/eml/Tag
<tb>  Sb
<tb>  As
<tb>  S<B><I>.</I></B>
<tb>  Ti
<tb>  Va <SEP> 14 <SEP> 3
<tb>  22 <SEP> 33 <SEP> 14
<tb>  3 <SEP> 22 <SEP> 33
<tb>  <B>Ob</B> <SEP>  /o <SEP>  /o <SEP> % <SEP> o% <SEP> Tage
<tb>  Mon. <SEP> Mon. <SEP> Mon. <SEP> Tage <SEP> <U>Mo..</U>
<tb>  Mon.

   <SEP> Mon.
<tb>  0,27 <SEP> -- <SEP> 0,2 <SEP> 0,19 <SEP> - <SEP> 0,15 <SEP> 0,13<B>5</B> <SEP> 0,115 <SEP> 0,1 <SEP> 0,18 <SEP> 0,16 <SEP> 0,13 <SEP> 0,11
<tb>  0,52 <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> 0,22 <SEP> 0,16 <SEP> 0,15 <SEP> 0,125 <SEP> 0,09<B>5</B> <SEP> 0,17 <SEP> 0,14 <SEP> 0,13 <SEP> 0.12
<tb>  - <SEP> 0,47 <SEP> - <SEP> - <SEP> 0,25 <SEP> 0,15 <SEP> 0,135 <SEP> 0,11 <SEP> 0,08<B>5</B> <SEP> 0,18 <SEP> 0,13 <SEP> 0,11 <SEP> 0,085
<tb>  - <SEP> 0,60 <SEP> - <SEP> 0,18 <SEP> - <SEP> 0,14 <SEP> 0,13 <SEP> 0,11 <SEP> 0,08 <SEP> 0,19 <SEP> 0,14 <SEP> 0,11 <SEP> 0,10
<tb>  - <SEP> - <SEP> 0,3<B>5</B> <SEP> 0,20 <SEP> - <SEP> 0,145 <SEP> 0,12 <SEP> 0,10 <SEP> 0,08 <SEP> 0,17 <SEP> 0,145 <SEP> 0,09 <SEP> 0,080
<tb>  - <SEP> 0,32 <SEP> - <SEP> 0,22 <SEP> 0,140 <SEP> 0,150 <SEP> 0,19 <SEP> 0,08 <SEP> 0,15 <SEP> 0,12 <SEP> 0,10 <SEP> 0,

  09       Die weitere Zusammensetzung der Legie  rungen, abgesehen von den eben genannten  Elementen, ist die übliche. So kann die Le  gierung aus andern Gründen in den üblichen  Mengen mit Elementen, wie zum Beispiel  Mangan, Silizium, Phosphor, Chrom, Wolf  ram,     Molybdän,    Kobalt, Bor,     Zirkon,    Beryl  lium, legiert werden,     wie    in dem Haupt  patent ausgeführt worden ist.

   Bei Stählen  können also die Begleitelemente in etwa den  folgenden Gehalten vorliegen:  
EMI0003.0014     
  
    Kohlenstoff: <SEP> Spuren <SEP> bis <SEP> 1
<tb>  Silizium: <SEP> Spuren <SEP> bis <SEP> 0,5 <SEP> ö
<tb>  Mangan: <SEP> 0,1 <SEP> bis <SEP> 1
<tb>  Schwefel: <SEP> Spuren <SEP> bis <SEP> 0,12
<tb>  Phosphor: <SEP> Spuren <SEP> bis <SEP> 0,2%       und für Gusseisen in     etwa    folgenden Gehalten:  
EMI0003.0016     
  
    Kohlenstoff: <SEP> 2 <SEP> bis <SEP> 3,6
<tb>  Silizium: <SEP> 0,3 <SEP> bis <SEP> 3 <SEP> %
<tb>  Mangan: <SEP> 0,3 <SEP> bis <SEP> 1,2
<tb>  Schwefel: <SEP> Spuren <SEP> bis <SEP> 0,1,2
<tb>  Phosphor: <SEP> Spuren <SEP> bis <SEP> 1,0%.



  Process for the manufacture of items made of steel or cast iron that have a low tendency to rust even in seawater and moist soil. The invention relates to an improvement in the process for the manufacture of articles made of steel or cast iron, which has been described in the main patent, and in the additives. Such metals are used, the corrosion products of which are gel-like, viscous, are coherent, harden favorably, glue forming cracks and passages in the hydroxide skin and thus block the corrosion agent to the material to be protected.

   Magnesium, nickel and aluminum were proposed as such elements in the main patent.



  Further work has shown that the elements titanium and. Vanadium work in a similar way to the elements magnesium, nickel and aluminum, and indeed they are not only equivalent to these elements, especially aluminum, but even #berl. 'With this finding, it is therefore possible to replace aluminum, as well as magnesium and nickel, with titanium or vanadium.

   The favorable influence of these two elements could not be foreseen due to their electrochemical or chemical behavior.



  The subject of the invention is .demnach a method for producing objects made of steel or cast iron, which have a low tendency to rust even in seawater and moist soil, in which the material such elements are added whose electrolytic potential is negative compared to the constant oxidation potential of the corrosion agent, i.e. less than about.

   0.5 volts, but positive against the electrolytic potential of steel and cast iron, and in addition with at least one of the elements titanium in amounts of about 0.1 to 1% and vanadium in amounts of about 0.1 to 0.5 % alloy wind.

   The elements copper in amounts of up to about 1%, arsenic, antimony and tin in amounts of about 0.05 to 5% can be used individually or collectively as elements whose electrolytic potential corresponds to the condition mentioned.



  Another economically beneficial effect of titanium and vanadium, through which steels alloyed with these elements distinguish themselves from steels containing aluminum, is that the ability of titanium or vanadium-alloyed steels to increase resistance to attack by water to oppose

   a short time after the onset of corrosion in a considerable reduction in the rate of corrosion comes into effect. So - the rate of corrosion is already about 20% after 14 days in seawater, in river,

  water about 40% less than that of aluminum-alloyed copper-nickel steels. The steels containing titanium and vanadium are also characterized by a completely uniform rusting of the surface exposed to the corrosion agent. Local corrosion, dent-like and hole-like pitting or notch-like indentations, which cause a reduction in the mechanical properties of the steel, do not occur.

    Also in foundry technology and. In a metallurgical relationship, the possibility of replacing aluminum with titanium or vanadium offers advantages insofar as steels with titanium and vanadium are easier to process than those with the addition of aluminum.



  The two elements exert the described effect even at very low levels, namely when at least one of the metals is present in an amount of 0.1%. The number of metals in terms of their corrosion-inhibiting influence is unlimited. However, an addition of 1% titanium and an addition of 0.5% vanadium are not exceeded, since a higher addition does not offer any particular advantages.



  The following table shows examples of the effects of: Titanium and vanadium additives:
EMI0002.0047
  
    Composition <SEP> of <SEP> steels <SEP> Weight loss <SEP> in <SEP> mg / em2 / day
<tb> Cu <SEP> Ni <SEP> A1 <SEP> Ti <SEP> Va <SEP> sea water <SEP> flood water
<tb> <B> Ob </B> <SEP> o / o <SEP> <B> Ob </B> <SEP>% <SEP> a / # <SEP> 141
<tb> 22 <SEP> 33 <SEP> 14
<tb> 1
<tb> 22
<tb> 33
<tb> <U> days </U> <SEP> 11zone. <SEP> Mon. <SEP> Mon. <SEP> Taa <SEP> ge <SEP> 11Zon. <SEP> Mon.

   <SEP> Mon.
<tb> 0.15 <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> 0.22 <SEP> 0.19 <SEP> 0.205 <SEP> 0.165 <SEP> <B> 0, 23 </B> <SEP> 0, <SEP> 21 <SEP> 0.18 <SEP> 0.19
<tb> <B> 0.35 <SEP> 0.5 </B> <SEP> 0.47 <SEP> - <SEP> - <SEP> 0.202 <SEP> 0.165 <SEP> 0.13 <SEP> 0.122 <SEP> 0.21 <SEP> 0.19 <SEP> 0.13 <SEP> 0.125
<tb> 0.35 <SEP> 0.6 <SEP> - <SEP> 0.25 <SEP> - <SEP> 0.159 <SEP> 0.140 <SEP> 0.10 <SEP> <B> 0.08 < / B> <SEP> 0.19 <SEP> 0.11 <SEP> <B> 0.08 <SEP> 0.075 </B>
<tb> 0.35 <SEP> 0.6 <SEP> - <SEP> - <SEP> 0.20 <SEP> 0.165 <SEP> 0.150 <SEP> 0.11 <SEP> <B> 0.095 </ B > <SEP> 0.204 <SEP> 0.16 <SEP> <B> 0.09 <SEP> <I> 0,

  09 </I> </B> The table shows the titanium and / or titanium corrosion rates determined at different times in seawater and river water. vanadium-alloyed steels in combination with copper and nickel in comparison with a copper-nickel-aluminum steel and a non-alloyed soft carbon steel.

   The addition of titanium or vanadium instead of aluminum reduces ver, as can be seen, the corrosion rate in seawater compared to aluminum-containing steel by 34 respectively. 22%, while the rate of corrosion is reduced by 43% to 48% compared to non-alloy steel.

   In river water, the numbers are even cheaper. The reduction in the rate of corrosion, expressed as a percentage, is around 40% for copper-nickel-titanium steel, and around <B> 2.8% </B> for copper-nickel-vanadium steel compared to an aluminum-alloyed copper steel. Nickel steel. Both steels outperform unalloyed steel by 60 resp. <B> 52%. </B> The following table shows the influence of titanium and vanadium on alloys containing arsenic, antimony and tin as elements

    whose electrolytic potential corresponds to the conditions mentioned in the patent claim of the main patent.
EMI0003.0010
  
    Composition <SEP> of the <SEP> stools <SEP> Weight loss <SEP> in <SEP> mg / eml / day
<tb> Sb
<tb> As
<tb> S <B> <I>. </I> </B>
<tb> Ti
<tb> Va <SEP> 14 <SEP> 3
<tb> 22 <SEP> 33 <SEP> 14
<tb> 3 <SEP> 22 <SEP> 33
<tb> <B> Whether </B> <SEP> / o <SEP> / o <SEP>% <SEP> o% <SEP> days
<tb> Mon. <SEP> Mon. <SEP> Mon. <SEP> Days <SEP> <U> Mon .. </U>
<tb> Mon.

   <SEP> Mon.
<tb> 0.27 <SEP> - <SEP> 0.2 <SEP> 0.19 <SEP> - <SEP> 0.15 <SEP> 0.13 <B> 5 </B> <SEP> 0.115 <SEP> 0.1 <SEP> 0.18 <SEP> 0.16 <SEP> 0.13 <SEP> 0.11
<tb> 0.52 <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> 0.22 <SEP> 0.16 <SEP> 0.15 <SEP> 0.125 <SEP> 0.09 <B> 5 </B> <SEP> 0.17 <SEP> 0.14 <SEP> 0.13 <SEP> 0.12
<tb> - <SEP> 0.47 <SEP> - <SEP> - <SEP> 0.25 <SEP> 0.15 <SEP> 0.135 <SEP> 0.11 <SEP> 0.08 <B> 5 </B> <SEP> 0.18 <SEP> 0.13 <SEP> 0.11 <SEP> 0.085
<tb> - <SEP> 0.60 <SEP> - <SEP> 0.18 <SEP> - <SEP> 0.14 <SEP> 0.13 <SEP> 0.11 <SEP> 0.08 <SEP > 0.19 <SEP> 0.14 <SEP> 0.11 <SEP> 0.10
<tb> - <SEP> - <SEP> 0.3 <B> 5 </B> <SEP> 0.20 <SEP> - <SEP> 0.145 <SEP> 0.12 <SEP> 0.10 <SEP > 0.08 <SEP> 0.17 <SEP> 0.145 <SEP> 0.09 <SEP> 0.080
<tb> - <SEP> 0.32 <SEP> - <SEP> 0.22 <SEP> 0.140 <SEP> 0.150 <SEP> 0.19 <SEP> 0.08 <SEP> 0.15 <SEP> 0 , 12 <SEP> 0.10 <SEP> 0,

  09 The further composition of the alloys, apart from the elements just mentioned, is the usual one. For other reasons, the alloy can be alloyed in the usual quantities with elements such as manganese, silicon, phosphorus, chromium, tungsten, molybdenum, cobalt, boron, zirconium, beryllium, as stated in the main patent is.

   In the case of steels, the accompanying elements can therefore be present in approximately the following contents:
EMI0003.0014
  
    Carbon: <SEP> traces <SEP> to <SEP> 1
<tb> silicon: <SEP> traces <SEP> to <SEP> 0.5 <SEP> ö
<tb> Manganese: <SEP> 0.1 <SEP> to <SEP> 1
<tb> sulfur: <SEP> traces <SEP> to <SEP> 0.12
<tb> Phosphorus: <SEP> traces <SEP> to <SEP> 0.2% and for cast iron in approximately the following contents:
EMI0003.0016
  
    Carbon: <SEP> 2 <SEP> to <SEP> 3,6
<tb> silicon: <SEP> 0.3 <SEP> to <SEP> 3 <SEP>%
<tb> Manganese: <SEP> 0.3 <SEP> to <SEP> 1.2
<tb> sulfur: <SEP> traces <SEP> to <SEP> 0,1,2
<tb> Phosphorus: <SEP> traces <SEP> to <SEP> 1.0%.

Claims

PATENT CLAIM: Process according to the claim of the main patent, characterized by the addition of at least one of the elements titanium in amounts of approximately. 0.1 to 1% and - # Tanadium in amounts of about 0.1 to 0.5%. SUBSTANTIAL CLAIM: Method according to patent claim, characterized in that at least one of the elements copper in amounts of up to 1%, arsenic, antimony and tin in amounts of about 0.05 to 5% are used as elements whose electrolytic potential corresponds to the stated condition.