EXPLOSION-LINED STRATIFIED PRODUCT

Abstract: 1. Explosively clad layered composite material with unalloyed or low-alloy carbon steel as base material and a Ni-based alloy, for example of a hight corrosion-resistant molybdenum-containing nickel alloy, as covering material, characterized in that, between the base material and the covering material there is arranged an originally separate intermediate layer united therewith, with a minimum thickness of 0.5 mm, formed of a metal which, on explosive cladding experiences a cold-work hardening greater than the base material, but smaller than the covering material, and which does not give rise to any deleterious influence on the covering material by diffusion on thermal treatment of the composite material.

Description: SprengDlattierter Schichtverbundwerkstoff Die Erfindung befasst sich mit einem sprengplattierten Schichtverbundwerkstoff der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Art. Beispielsweise für chemische Reaktoren werden Verbundwerk- stoffe verwendet, die als Grundwerkstoff un- oder niedriglegierten kohlenstoffhaltigen Stahl und als Aufiagewerk stoff eine Ni-Basislegierung wie beispielsweise die molybdänhaltige NiOr-#egierung vom Typ NiMo 16 Cr 16 Ti (Hastelloy C) - oder NiMo 28 - (Hastelloy B 2) - aufweisen. Beim Verbinden dieser Werkstoffe durch Sprengplattieren erfahren die Ni-Basis-Auflagewerkstoffe eine besonders hoh Kaltverfestigung. In der Binde zone kann die Härte bis auf Spitzenwerte von über HV 500 ansteigen. Damit verbunden sind starke. innere Spannungen und lichtmikroskopisch nicht nachweisbare Verfestigungen, die in der Umgebung der Binde zone als Zugspannungen wirken. Ein Abbau dieser Ilärtespitzen durch Wärmebehandlung erfolg erst bei etwa 900 Or Bei dieser Temperatur kann jedoch durch Korngrenzenausscheidungen in der Nickellegierung bereits eine Verschlechterung der Korrosionsbeständigkeit auftreten. Ausserdem erfolgt eine starke Diffusion von Kohlenstoff aus dem Stahl-Grundwerkstoff in die Nickellegierung hinein, die ihrerseits wieder eine Aufhärtung durch Karbidbildung in der Umgebung der Binde zone verursacht. Die starken Zugspannungen im Bereich der Binde zone können bei Verformungen in den nachfolgenden Verarbeitungsstufen Rissbildungen auslösen, da sich die durch die Verformung bedingte innere Spannung der von der Plattierung her schon vorhandenen inneren Spannung überlagert, so dass örtlich die Festigkeit des Verbundwerkstoffs überschritten werden kann. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die vorstehenden Nachteile zu vermeiden, d.h. insbesondere eine Massnahme anzugeben, welche es ermöglicht, nach der Plattierung im Material vorhandene Zugspannungen zu verringern. Diese Aufgabe wird gelöst durch das Einplattieren einer speziellen metallischen Zwischenschicht entsprechend dem Kennzeichen des Anspruchs 1. Diese Zwischenschicht wird sowohl mit dem Grundwerkstoff als auch mit dem Auflagewerkstoff bevorzugt' durch Sprengplattieren in einem oder gegebenenfalls auch zwei Schritten verbunden. Sie kann aber z.B. auch mit dem Grundwerkstoff durch Walzplattieren und anschliessend daran mit dem Auflagewerkstoff durch Sprengplattieren verbunden werden. Die Zwischenschicht hat in der Regel eine minimale Dicke von etwa 0,5 mm. Bevorzugt wird eine Dicke zwischen etwa 1 und 2,5 mm. Beim Sprengplattieren wird das Gefüge dieser metallischen Zwischenschicht zwar ebenfalls kaltverfestigt, jedoch in einem Masse, das zwischen der Kaltverfestigung von Grundund Auflagewerkstoff liegt. Entsprechend sind die in der Zwischenschicht induzierten inneren Spannungen zwar grösser als die im Kohlenstoffstahl als Grundwerkstoff, jedoch geringer als die in der Ni-Basislegierung als Auflage werkstoff. Die Zwischenschicht wirkt daher spannungsausgleichend, so dass die Spannungskonzentration in der Bindezone teilweise abgebaut wird, und bei anschliessenden Verformungsoperationen die Summe der auf den Schichtverbundwerkstoff einwirkenden Zugspannungen nicht mehr über die Zerreissfestigkeit der Werkstoffe anwächst. Ein weiterer Vorteil der Zwischenschicht liegt darin, dass sie im Falle einer Wärmebehandlung und Warmumformung des Verbundwerkstoffs keinen schädlichen Diffusionseinfluss, insbesondere durch Kohlenstoffeinwirkung, auf den Auflagewerkstoff ausübt. Als Metall für die erfindungsgemässe Zwischenschicht kann beispielsweise reines Nickel verwendet werden, das beim Sprengplattieren eine Kaltverfestigung erfährt, die zwischen derjenigen der beiden anderen Plattierungspartner liegt. Bevorzugt wird jedoch nach Anspruch 2 rostfreier Stahl verwendet. Insbesondere werden austenitische rostfreie Stähle verwendet, gegebenenfalls können aber auch ferritische mstfreie Stähle benutzt werden. Das Austenitgefüge des rostfreien Stahls wird durch das Sprengplattieren ebenfalls kaltverfestigt mit Härtespitzen bis etwa KV 400, jedoch sehr viel geringer als der Auflage werkstoff mit Härtespitzen von über HV 500. Andererseits ist die Kaltverfestigung grösser als die des Grundwerkstoffs, so dass erfindungsgemäss ein Spannungsausgleich erreicht und damit die Verformbarkeit des Schichtwerkstoffs in der gewollten Weise verbessert wird. Im Falle einer Wärmebehandlung verhindert diese kohlenstoffarme Zwischenschicht darüber hinaus die Einwanderung von Kohlenstoff aus dem Grund- in den Auflagewerkstoff und damit eine nachteilige Karbidbildung in der Ni-Basislegierung, insbesondere einer hochkorrosionsbeständigen molybdänhaltigen Nickellegierung.

Claims: Patentansprüche: 1. Sprengplattierter Schichsverbundwerkstoff mit un- oder niedriglegiertem Kohlenstoffstahl als Grurlwerkstoff und einer Ni-Basislegierung, beispielsweise einer hochkorrosionsbeständigen molybdänhaltigen Nickel legierung, als Auflagewerkstoff, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass zwischen dem Grund und dem Auflagewerkstoff eine mit diesen verbundene Zwischenschicht aus einem Metall angeordnet ist, das beim Sprengplattieren eine grössere Kaltverfestigung als der Grundwerkstoff, jedoch eine kleinere als der Auflagewerkstoff erfährt und das bei Wärmebehandlung des Verbundwerkstoffs keinen schädlichen Einfluss durch Diffusion auf den Auflagewerkstoff ausübt. 2. Verbundwerkstoff nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, dass die Zwischenschicht aus rostfreiem Stahl, insbesondere aus austenitischem rostfreiem Stahl, ist.

Inventors: KOCHER, REINER, RICHTER, ULF, DR., Köcher, Reiner
Applicants: DYNAMIT NOBEL AKTIENGESELLSCHAFT
Application year: 1981
Main classification: B23K20
IPC codes: B23K35, B23K20