DE1052424B

DE1052424B - Verfahren zum Aufkohlen und Carbonitrieren von Eisen und Stahl

Info

Publication number: DE1052424B
Application number: DED25852A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Dr Johannes Mueller
Original assignee: Degussa GmbH
Current assignee: Evonik Operations GmbH
Priority date: 1957-06-26
Filing date: 1957-06-26
Publication date: 1959-03-12
Also published as: CH373410A

Description

Verfahren zum Aufkohlen und Carbonitrieren von Eisen und Stahl Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzielung besonders dicker Härteschichten beim Rufkohlen und Carbonitrieren von Eisen und Stahl in einem Salzbad.
Es ist bekannt, Gegenstände aus Eisen oder Stahl in flüssigen Salzbädern, .die Cyanide enthalten, zu zementieren, <d. h. wenigstens bis zu einer gewissen Tiefe unter die Oberfläche aufzukohlen. Die bekannten Salzbäder fürdiesen Zweck enthalten als wesentlichen Bestandteil Alkali- und/oder Erdalkalihalogenide und als Koh lenstoffträger ein oder mehrere Cyanide. Die Abnahme des Kohlenstoffgehalts mit zunehmender Entfernung von der Oberfläche des Werkstücks und damit die Aufkohlungsdauer hängt dabei im wesentlichen ab vom Cyanidgehalt des Bades, von der Anwesenheit von Beschleunigern, z. B. gewissen Erdalkalihalogeniden, und nicht zuletzt von der Aufkohlungstemperatur.
Bäder ohne Aktivator ergeben einen niedrigen Kohlenstoffgehalt der Randzone, doch sorgt der gleichzeitig aus dem Cyanid abgespalteine Stickstoff dafür, daß hohe Randhärten erzielt werden. Mit derartigen Bädern lassen sich jedoch keine großen Kohlungstiefen erreichen, und die mit ihnen erzeugten Härtezonen können nicht abgeschliffen werden, ohne daß die Härte stark sinkt. Dagegen sind :die Bäder geeignet für ;die Erzielung sehr dünner Kohlungsschichten bei Temperaturen unter dem Perlitpunkt, über etwa 600° C, vorzugsweise etwa 650 bis 700° C. Die so erzielten Schichten sind sehr hart, und wegen der niedrigen Temperatur ist das mit dieser Behandlung verbundene Verziehen sehr gering. Es ist jedoch bisher nicht gelungen, (die Schichtdicke in ausreichendem Maße zu verstärken, so daß diese Technik bisher nur relativ selten Anwendung findet.
Bäder ohne Aktivator weisen im allgemeinen einen Cyanidgehalt von mehr alis 40% auf. Jedoch werden diese Bäder aus Gründen der Wirtschaftlichkeit, der großen Cyanidverluste bei höheren Temperaturen wegen nur unterhalb 900° C betrieben. Bei Salzbädern mit die Kohl.enstoffabgabe beschleunigenden Zusätzen ist der Gehalt an Cyanid wesentlich geringer und liegt bei etwa 10%, während als Hauptbestandteil des Bades Bariumchlorid in einer Menge von etwa 50 bis 55% vorhanden ist. Die übiliche Arbeitstemperatur für diese Bäder beträgt 930° C, wobei es im allgemeinen unmöglich ist, wesentlich höhere Aufkohlungstemperaturen, ,die an sich die Aufkohlung beschleunigen und die Aufkohlungstiefe erhöhen könnten, anzuwenden, da sonst untunlich hohe Cyanidverluste eintreten.
Schließlich ist auch schon vorgeschlagen worden, in vorwiegend aus Bariumsalzen bzw. -chlorid bestehenden cyanidhaltigen Bädern bei Badtemperaturen von bis zu 1100° C aufzukohlen, um die Kohlungstiefe zu vergrößern.
Es wurde nun gefunden, daß sowohl die Carbonitrierung als auch das Rufkohlen in cyanid- und cyanathaItigen Bädern in kürzerer Zeit zu einer wesentlich größeren Schichtdicke geführt werden kann, als dies bisher bekannt war, wenn die Salzschmelzbäder die Elemente Sauerstoff und Schwefel und/o@der Selen und/oder Tellur und/oder Verbindungen dieser Elemente enthalten.
Da sich im in. cyanidhaltigen Bädern automatisch ein geringerer Gehalt an Cyanat und damit an Sauersitoff einstellt, m@uß nuinmehr dafür gesorgt werden, daß zumindest ein weiteres Element der VI. Hauptgruppe des Periodischen Systems, z. B. Schwefel, in,der Salzschmelze enthalten ist. Besonders gute Ergebnisse konnten mit Selen und/oder Tellur enthaltenden Bädern erzielt werden. Dabei reicht es im allgemeinen aus, weniger als 5% der genannten Elemente den an sich bekannten Bädern hinzuzufügen, wobei an Stelle der Elemente auch Verbindungen derselben in entsprechenden Mengen mit gutem Erfolg eingesetzt wenden. können.
Die überraschende Wirkung des erfindungsgemäßen Verfahrens soll im folgenden an Hand eines Beispiels gezeigt werden.
Ein Bad aus 50% Natriumcyaniid" 10% Natriumcyanat, Rest Natriumcarbonat wurde mit einem Bad der gleichen Zusammensetzung unter Zusatz von 1% Selen in Form von Natriumselenit bei einer Arbeitstemperatur von 700° C verglichen. In bei=den Bädern wurden Proben aus kohlenstoffarmem Stahl 1, 2, 5 und 10 Stunden lang behandelt. Hierauf wurde mikroskopisch die Dicke eher sogenannten Verbindungszonen und die Gesamtdicke der Härteschicht bestimmt.

Es ergaben sich folgende Werte:

Ohne Se Mit Se
Stunden Gesamtdicke Verbindungs- Gesamtdicke Verbindungs-
Zone cke Zone
mm mm mm mm mm
1 0,038 0,005 0,06 0,01
2 0,038 0,01 0,084 0,04
5 0,038 0,012 0,21 0,14
10 0,038 0,038 0,32 0,25

Der nicht durch die Verbindungszone gebildete An--il der Härteschicht ist im wesentlichen martensitisch. Sei Zusatz von Selen zeigt sich, daß schon nach Stunde Behandlungsdauer die Gesarntschichtdicke resentlich höher liegt. Die Schichtdicke der Verbinungszone ist sogar rund .doppelt so hoch. Das Verältnis verschlechtert sich bei längerer Behandlungsauer zusehends noch zuungunsten des nicht mit Selen ersetzten Bades. Besonders wesentlich aber ist, daß n selenfreien Bädern die Summe von Verbindungsone und Martensitschirht zwischen 1 und 10 Stunden Sehandlungsdauer nicht mehr zunimmt, während sie ,ei Zusatz von Selen erstaunlicherweise auf über das fache ansteigt.

Ganz analoge Ergebnisse liefern Versuche bei :öheren Temperaturen. Der Einsatz von Tellur an 'telle von Selen ergibt gleichfalls eine .in derselben rrößenordnung liegende Verstärkung der Kohlungs-.nd Nitrierwirkung der Bänder.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Verfahren zum Aufkohlen und Carbonitrieren von Eisen und Stahl :in cyanid- und cyanathaltigen Salzschmelzbädern bei Temperaturen zwischen 600 und 1100° C, vorzugsweise zwischen 650 und 1000° C, .dadurch gekennzeichnet, daß Werkstücke in Bädern, die die Elemente Sauerstoff und Schwefel und/oder Selen und/oder Tellur und/oder Verbindungen ;dieser Elemente enthalten, behandelt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Behandlung in Bädern vorgenommen wird, die unter 5 % an den Elementen Schwefel, Selen oder Tellur oder ihren Verbindungen enthalten.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß Werkstücke bei Temperaturen zwischen 700 und 930° C behandelt werden.