DE1012625B

DE1012625B - Verfahren zur Erzielung zeitweiliger Aufkohlungswirkung bei der Waermebehandlung vonStahl in cyanidfreien Salzschmelzen

Info

Publication number: DE1012625B
Application number: DEH24112A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Karl-Heinz Kopietz
Original assignee: Houghton Chemie GmbH
Current assignee: Houghton Chemie GmbH
Priority date: 1955-06-10
Filing date: 1955-06-10
Publication date: 1957-07-25

Description

Verfahren zur Erzielung zeitweiliger Aufkohlungswirkung bei der Wärmebehandlung von Stahl in cyanidfreien Salzschmelzen Es ist bekannt, cyanidhaltige Kohlungsschmelzen mit einem bestimmten Kohlungswert (C-Wert) zum Härteerwärmen und Glühen von Stählen zu verwenden, deren Kohlenstoffgehalt dem C-Wert dei Schmelze entspricht. In derartigen Schmelzen können aber jeweils nur Stähle mit diesem ganz bestimmten Kohlenstoffgehalt ohne Änderung des Randkohlenstoffgehaltes behandelt werden. Stähle mit höherem Kohlenstoffgehalt werden randentkohlt, Stähle mit geringerem Kohlenstoffgehalt werden oberflächlich aufgekohlt. Im allgemeinen wird beim Härten und Glühen von Vergütungs- und Werkzeugstählen eine möglichst geringe Änderung des Kohlenstoffgehaltes der Teile, insbesondere am Rand, gewünscht. Die Schmelzen des geschilderten Typs sind aus diesem Grunde nur für ganz bestimmte Werkzeuggruppen anwendbar und müssen genau auf einen Verwendungszweck abgestimmt sein.
Es besteht vor -allem bei kleinen Betrieben' das Bedürfnis, in ein und demselben Ofen, d. h. Tiegel bzw. schamotteausgemauerten Wanne, Baustähle bzw. Werkzeugstähle sowohl entkohlungs- und aufkohlungsfrei härteerwärmen bzw. glühen als auch Teile aus Einsatzstahl aufkohlen zu können. Bisher war das nur möglich, indem man jedesmal ein der Arbeit, die ausgeführt werden sollte, entsprechendes Kohlungs- oder Härtesalz im Tiegel einschmolz und bei einem Wechsel des Arbeitsverfahrens diese Schmelze ausschöpfte und durch eine geeignete neue Schmelze ersetzte.
Diese Arbeitsweise ist überaus umständlich, langwierig und kostspielig. Es wäre deshalb äußerst vorteilhaft, in ein und derselben Schmelze ohne Ausschöpfen zwischen den Arbeitsgängen aufkohlen und glühen bzw. härteerwärmen zu können. Dieses Problem wurde durch die Erfindung gelöst.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Erzielung zeitweiliger Aufkohlungswirkung bei der Wärmebehandlung von Stahl in cyanidfreien Salzschmelzen besteht darin, daß in entkohlend wirkenden oder inerten Glühschmelzen während der gewünschten Dauer der Aufkohlungswirkung für die gleichzeitige Gegenwart von Karbonaten und Karbiden gesorgt wird. Die aufkohlende Wirkung verschwindet nach Ablauf der Aufkohlungsreaktion wieder, so daß das Ausgangsbad wieder hergestellt ist bzw. die Schmelze nun inert arbeitet.
Cyanidfreie Salzbäder, die ohne Cyanidzusatz aufkohlend wirken, sind an sich bekannt. Von diesen unterscheiden sich Badschmelzen nach der Erfindung dadurch, daß sie nach Ablauf einer gewissen Zeit, d. h. dann, wenn die Kohlungswirkung der Schmelze aufhört, praktisch als inerte Glüh- und Härteschmelzen wirken. Sie entsprechen dann in ihrer Wirkungsweise etwa den Salzschmelzen, wie sie z. B. in der USA.-Patentschrift 2 254 328 geschildert sind und aus Alkali- und Erdalkalichloriden mit einem Zusatz von z. B. Siliziumkarbid bestehen.
Die Erfindung ist im nachstehenden beispielsweise veranschaulicht: Beispiel 1 Die Härtesalzschmelze besteht aus 50°/a Kochsalz und 50'% Soda. Die Betriebstemperatur liegt zwischen 680 und 1100° C. Zu 7 kg der Schmelze werden als Aktivator 40g einer Mischung von 50% Siliziumkarbid, 1011/o Borkarbid und 40'% Soda zugesetzt, die Schmelze wirkt darauf etwa 1/4 Stunde lang aufkohlend. Soll längere Zeit aufgekohlt werden, so ist der Zusatz. zu wiederholen. Bei einem unlegierten Einsatzstahl mit einem Kohlenstoffgehalt von 0,15% ließ sich in einstündiger Behandlungsdauer, also durch viermaligen Aktivatorzusatz, bei 950° C eine Einsatzhärtetiefe von 0,5 mm erzielen.
Die Vorgänge in der Salzschmelze sind etwa wie folgt: Das Grundsalz, bestehend aus Alkali- bzw. Erdalkalichloriden und -karbonaten, arbeitet an sich entkohlend. Nach Zugabe von Metallkarbiden tritt eine Reaktion nach folgendem Schema ein: MeC03-'- Me0+C02 Me C -> Me -f- C CO2 -I- C---@ 2C0 Diese Reaktion geht nach einiger Zeit zu Ende. Dann wirkt das frei gewordene Metall aus dem Metallkarbid als Antioxydans und verhindert bei Stählen mit jedem in Frage kommenden Kohlenstoffgehalt eine Entkohlung.
Beispiel 2 Die iZusammensetzung der Schmelze ist 85'% Bariumchlorid, 101/e Kochsalz und 5'% eines Gemisches aus Silizium- und Borkarbid. Der Aktivator besteht im wesentlichen aus Soda. Die Anwendungstemperatur dieser Schmelze beträgt etwa 980 bis 1200° C. Auf j e 7 kg werden alle 15 Minuten etwa 100 g Aktivator zugesetzt.
Die chemischen Vorgänge in der Schmelze sind denen von Beispiel 1 analog. Das Grundsalz ist inert, da das Metall aus dem Metallkarbid als Antioxydans wirkt.
Me C -3 Me + C Nach Zugabe von Karbonat MeC03,MeO+C02;C+COZ,2C0 wirkt die Schmelze aufkohlend. Nach etwa i/4 Stunde geht die Reaktion zu Ende, und durch das aus dem Karbid entstandene Metall ist der Stahl wiederum vor Entkohlung geschützt.
Für die Dauer des Betriebes wird die Zusammensetzung der Schmelze durch Zusatz von Metallsalzen in bekannter Weise aufrechterhalten.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann in keramisch ausgemauerten Öfen ebenso wie in Stahltiegeln durchgeführt werden. Der Aktivator kann auch kontinuierlich zugeführt werden, statt ihn in geeigneter Form, z. B, in gepreßten Stücken, periodisch in die Schmelze einzutragen.
Der wesentliche Vorteil der Erfindung liegt darin, daß man in ein und derselben Schmelze, je nach dem ob ein Zusatz (Aktivator) zugegeben wird oder nicht, sowohl aufkohlend als auch inert härteerwärmen und glühen kann. Ein Ausschöpfen und Neuansetzen der Salze ist nicht notwendig. Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich deshalb durch besondere Wirtschaftlichkeit aus.

Claims

PATENTANSPRi)CI-IE: 1. Verfahren zur Erzielung zeitweiliger Aufkohlungswirkung bei der Wärmebehandlung von Stahl in cyanidfreien Salzschmelzen, dadurch gekennzeichnet, daß in entkohlend wirkenden oder inerten Glühschmelzen während der gewünschten Dauer der Aufkohlungswirkung für die gleichzeitige Gegenwart von Karbonaten und Karbiden gesorgt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Salzschmelze aus Alkali- und Erdalkalichloriden und -karbonaten besteht und als Aktivator im wesentlichen Metallkarbide zugegeben werden.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schmelze aus 50°/o Natriumchlorid und 50°/o Natriumkarbonat und der Aktivator aus 50'% Siliziumkarbid, 10% Borkarbid und 400/a Natriumkarbonat besteht.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Salzschmelze Metallkarbide enthält und als Aktivator im wesentlichen Karbonate zugegeben werden.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Salzschmelze aus 8514 Bariumchlorid, 10'% Natriumchlorid und 5 °/a eines Gemisches aus Silizium- und Borkarbid besteht und als Aktivator im wesentlichen Natriumkarbonat zugegeben wird.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Arbeitstemperaturen zwischen 650 und 1200° liegen.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Aktivator entweder kontinuierlich oder. periodisch zugegeben wird. B.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Zugabe des Aktivators viertelstündlich erfolgt.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Ak- tivator in Form von Preßlingen geeigneter Form und Größe zugegeben wird.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche "7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß etwa 50.his 150 g Aktivator auf 10 kg Salzschmelze zugegeben werden. In Betracht gezogene Druckschriften-USA.-Patentschrift Nr. 2 254 323.