DE1208148B

DE1208148B - Verfahren zum Aufkohlen von Werkstuecken aus Eisen

Info

Publication number: DE1208148B
Application number: DEH36356A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Dr Kurt Kallhardt
Original assignee: Carl Hurth Maschinen und Zahnradfabrik GmbH and Co
Current assignee: Gleason Hurth Tooling GmbH
Priority date: 1959-05-11
Filing date: 1959-05-11
Publication date: 1965-12-30

Description

Verfahren zum Aufkohlen von Werkstücken aus Eisen Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Aufkohlen von Werkstücken aus Eisen oder Eisenlegierungen in einem gasdichten Kohlungsraum über die Gasphase.
Es ist bekannt, zum Aufkohlen von Eisen oder Eisenlegierungen ein Kohlungsgas in einem Gasgenerator durch unvollständige Verbrennung (Verkrackung) von Stadtgas, Erdgas u. ä. zu erzeugen und dem Kohlungsraum von außen zuzuführen. Meist handelt es sich um ein schwach kohlendes Trägergas, das durch einen Zusatz von geringen Mengen eines stark kohlenden Gases im Kohlungsraum auf das gewünschte Kohlungspotential gebracht wird.
Es ist auch bekannt, das Kohlungsgas im Kohlungsraum durch thermische Dissoziation von flüssigen Kohlenwasserstoffen zu erzeugen, die in den Ofenraum eingetropft oder gespritzt werden.
Die beiden beschriebenen Verfahren haben den Nachteil, daß das gewünschte Kohlungspotential nur mit besonderen Dosier- und Regeleinrichtungen eingestellt werden kann. Bei thermischer Zersetzung von Kohlewasserstoffen kann außerdem eine Ablagerung von Kohle in Form von Ruß auf den Werkstücken eintreten, die eine einwandfreie Aufkohlung unmöglich macht.
Weiterhin ist es bekannt, das Kohlungsgas im Kohlungsraum aus fester Kohle mit sauerstoffhaltigen Gasen, z. B. Luft, zu erzeugen, wobei die feste, körnige Kohle in gelochten Behältern enthalten und keine direkte Berührung mit dem Kohlungsgut vorhanden ist. Dieses zuletzt geschilderte Verfahren vermeidet zwar den Gasgenerator und besondere Dosier- und Regeleinrichtungen, doch ist es nur für einen begrenzten Bereich der Kohlungstiefe von etwa 0,5 bis 1,2 mm ohne Nachteile verwendbar. Für Kohlungstiefen unter 0,5 und über 1,2 mm ist bereits versucht worden, durch die Verwendung verschieden großer Mengen fester Kohle eine gute Aufkohlungscharakteristik zu erreichen; jedoch konnte hiermit die Kohlenstoffkonzentration der Randschicht eines Werkstückes nicht in ausreichender Weise den jeweils zur Verwendung kommenden Werkstoffen im ausreichenden Maße angepaßt werden.
Zweck der Erfindung ist, einerseits den gesonderten Generator und besondere Dosier- oder Regeleinrichtungen zu vermeiden und andererseits außerhalb des Bereiches von 0,5 bis 1,2 mm Kohlungstiefe eine gute Aufkohlungscharakteristik, die dem verwendeten Werkstoff angepaßt ist, zu erzielen.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die durch Umsetzung von fester Kohle mit sauerstoffhaltigen Gasen erzeugte Kohlungsatmosphäre durch Zufuhr von einem inerten Gas, z. B. Stickstoff, und/oder einem kohlenwasserstoffhaltigen Mittel gesteuert wird.
Da nämlich nach den Diffusionsgesetzen die in die Werkstückoberfläche pro Zeiteinheit eindiffundierende Kohlenstoffmenge während der Kohlungsdauer nach einer Exponentialfunktion abnimmt, ergibt die aus der festen Kohle nach dem Bouardschen Gleichgewicht gewonnene Gasatmosphäre zu Beginn der Kohlung eine zu schwache Kohlenstoffkonzentration in der Werkstückoberfläche, während nach langer Kohlungsdauer die Randkonzentration den gewünschten Wert übersteigt. Durch die zusätzliche Verwendung einer konstanten Menge je Zeiteinheit eines inerten Gases, z. B. Stickstoff N2, wird durch Verdünnung der Kohlungsatmosphäre eine fallende Charakteristik des Kohlungspotentials in Abhängigkeit von der Kohlungsdauer erreicht. Durch gleichzeitiges Zusetzen eines kohlenwasserstoffhaltigen Mittels, z. B. Isopropylalkohol, kann außerdem das Kohlungspotential zu Beginn der Aufkohlung, in der bei dem bekannten Verfahren mit Kohle als Bodenkörper eine zu niedrige Kohlenstoff Randkonzentration herrscht, angehoben werden.
Im Unterschied zu den eingangs geschilderten Verfahren dienen die Zusätze nach der Erfindung lediglich zur Feinregulierung, während die Grobeinstellung durch die feste Kohle als Bodenkörper gegeben ist. Außerdem wird eine Rußabscheidung an der Oberfläche der Werkstücke durch die Bodenkörperkohle mit Sicherheit vermieden.
Gegenüber den bekannten Verfahren ohne Kohle als Bodenkörper hat die Erfindung den weiteren Vorteil, daß verzugsempfindliche Werkstücke auf körniger Kohle während der Kohlung gelagert und dadurch gut abgestützt werden können. Die zur Abstützung dienende Kohle verändert die eingestellte Atmosphäre nicht. Die Menge des kohlenwasserstoffhaltigen Mittels wird so abgestimmt, daß sich eine Methankonzentration (CH4) einstellt, die nicht geringer als 0,3 Volumprozent und nicht höher als 1 Volumprozent ist, und daß am Ende des Kohlungsganges ein maximaler Stickstoffgehalt von 70 Volumprozent vorhanden ist.

Claims

Patentanspruch: Verfahren zum Aufkohlen von Werkstücken aus Eisen- oder Eisenlegierungen in einem gasdichten Kohlungsraum über die Gasphase, d adurch gekennzeichnet, daß die durch Umsetzen von fester Kohle mit sauerstoffhaltigen Gasen erzeugte Kohlungsatmosphäre durch Zufuhr von einem inerten Gas, z. B. Stickstoff, und/oder einem kohlenwasserstoffhaltigen Mittel gesteuert wird.. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 244 966; »Metal Treatment and Drop Forging« 1956 (Mai), S. 180; J e n k i n s, »Controlled Atmospheres«,1951, S. 401.