DE236006C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

- M 236006 KLASSE 18 c. GRUPPE

Verfahren zum Erhitzen und Härten von Stahllegierungen.

Patentiert im Deutschen Reiche vom 24. September 1908 ab.

Den Gegenstand der Erfindung bildet ein Verfahren zum Erhitzen und Härten von Stahllegierungen zu dem Zwecke, dem Stahl eine außerordentliche Zähigkeit und Härte zu verleihen; dies wird dadurch erreicht, daß vermöge der eigenartigen Behandlung die Bestandteile der Legierung stets in innigster Verbindung mit dem Stahl oder Eisen gehalten werden.
Das Verfahren beruht darauf, daß der Stahl

ίο einer Reihe hintereinander folgender, stufenweise abnehmender Erhitzungen unterworfen wird, denen jedesmal eine Schnellkühlung folgt. Die Abstufungen dieser mehrmaligen Erhitzung sind je nach der Art der mit dem Stahl oder Eisen legierten Metalle, z. B. Mangan, Nickel, Chrom usw., zu bemessen, und zwar derart, daß die einzelnen Erhitzungen je bis unter den Trennungspunkt dieser Legierungsmetalle vom Stahl in absteigender Reihenfolge vorgenommen werden. Sind also dem Stahl mehrere Metalle beigefügt, so wird die erste Erhitzung bis unter den Trennungspunkt geführt, der unter den verschiedenen Legierungsmetallen die höchste Temperaturstufe einnimmt; die nächste Erhitzung entspricht dem Trennungspunkt der nächst niedrigen Temperaturstufe usf. Als Trennungspunkte sind diejenigen Temperaturen zu bezeichnen, welche, entsprechend den verschiedenen Schmelzpunkten der Legierungsmetalle, den Endpunkt der innigen Verschmelzung des betreffenden Legierungsmetalls mit dem Stahl darstellt.

Wird eine Stahllegierung über die dem Trennungspunkt entsprechende Temperatur erhitzt, so stellt sich die innige Vermischung.des diesem Trennungspunkt entsprechenden Legierungs45

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metalls mit den übrigen Legierungsmetallen ein. Es erfolgt dann ein stationärer Zustand. Bei weiterer Erhitzung der Legierung tritt dann eine Reaktion ein, d. h. die einzelnen Legierungsmetalle beginnen sich aus der Stahllegierung allmählich abzuscheiden, und zwar hinsichtlich der einzelnen Legierungsmetalle jedesmal bei Erreichung des entsprechenden Grades der Abscheidungstemperatur. Im allgemeinen sind diese Vorgänge bekannt, und man hat auch bereits Härteverfahren vorgeschlagen, bei denen wiederholte Erhitzung der Legierung auf verschiedene Temperaturstufen mit jedesmal darauf folgender Kühlung den Arbeitsgang bildete.

Von diesen bekannten Verfahren unterscheidet sich dasjenige nach der Erfindung kennzeichnend dadurch, daß die Kühlung nach der jedesmaligen, auf verschiedene Temperaturhöhe getriebenen Erhitzung des Metalls einesteils als Schnellkühlung ausgeführt wird und anderenteils sorgfältig zu bestimmten Zeitpunkten, nämlich jeweilig an einem bestimmten Punkte der Temperaturerhöhung, vorgenommen wird, wodurch die beabsichtigte molekulare Veränderung im Gefüge der Legierung eintritt. Wesentlich bei dem neuen Verfahren ist mithin, daß die Schnellkühlung nach vorauf gegangener, bis zu einer bestimmten Temperaturhöhe vorgenommener Erhitzung der Legierung jedesmal bei einer bestimmten Temperaturhöhe einsetzt, so daß jede dieser Schnellkühlungen bei einer tieferen Temperaturstufe als die vorhergehende erfolgt, immer im richtigen Verhältnis zum Schmelzpunkt der verschiedenen Legierungsmetalle. Nur dadurch können die verschiedenen Legierungsmetalle die chemische Ver-

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bindung mit dem Molekül des Stahls innig eingehen und diese innige Verbindung chemisch beibehalten.

Diese Vorgänge erklärt sich der Erfinder folgendermaßen:

Jöcles/ der dem Stahl hinzugefügten Legierungsmetalle hat seine eigene kritische Periode, d.h. das Legierungsmetall wird bei bestimmter Temperaturhöhe aus der chemischen Verbindung ausgetrieben (Trennungspunkt). In dieser kritischen Periode des Legierungsmetalls ist nur eine ganz geringe oder gar keine Wiedererwärmung wahrnehmbar, weil der Kohlenstoff nicht angegriffen wird. Die Dauer einer kritischen Periode eines Legierungsmetalls ist sehr kurz; das Eintreten der Periode wird durch ein Pyrometer sorgfältig bestimmt. In der kritischen Periode verlassen die Legierungsmetalle die Stahlmoleküle und lagern sich zwisehen und um die letzteren in Form von Häutchen. Bei etwa 1140 bis 1150⁰C. rinnen diese Häutchen (Mangan) zu Kügelchen zusammen und zeigen die mikroskopische' Körnung des gekühlten Metalls.

Wenn ein Legierungsmetall aus der chemischen Verbindung mit dem Stahlmolekül geschieden ist, was, wie vorbemerkt, in der Form einer häutigen Trennung geschieht, so kann es in die chemische Verbindung nur bei steigender Temperatur wieder eintreten, und zwar bedarf es einer Temperatur, welche dicht bei dem Verzögerungspunkt liegt; eine niedrigere Temperatur vermag die chemische Verbindung nicht wieder herzustellen. Als Verzögerungspunkt ist der Punkt zu bezeichnen, in welchem, nach Wiederherstellung der chemischen Verbindung der Moleküle, die Bewegung des Legierungsmetalls während einer kurzen Zeit aufhört, also verzögert wird. Bei schneller Abkühlung des Legierungsmetalls bei dem Verzögerungspunkt wird das Metall in der chemischen Verbindung festgehalten; keine nachträgliche Temperaturherabsetzung ist imstande, eine Änderung hervorzurufen, nur eine Temperaturerhöhung über den Verzögerungspunkt hinaus vermag die Wiedertrennung der chemischen Verbindung herbeizuführen.

Um das Verfahren zu veranschaulichen, sei angenommen, daß mit dem Stahl drei Legierungsmetalle A, B und C verschmolzen sind, von denen C den höchsten, B den mittleren und A den tiefsten Trennungspunkt besitzt.

Man erhitzt nun die Legierung zuerst bis zum Verzögerungspunkt des Metalls C und hält durch schnelle Abkühlung die chemische Verbindung dieses Legierungsmetalls mit dem Stahlmolekül fest. Die Metalle B und A befinden sich dabei, weil der Verzögerungspunkt derselben überschritten ist, außer chemischer Verbindung mit dem Stahlmolekül.

Die zweite Erhitzung erfolgt dann bis zum Verzögerungspunkt des Metalls B; die Verbindung des Metalls C wird dabei nicht verändert, und die Verbindung von B mit dem Stahlmolekül wird durch eine schnelle Abkühlung bei dem Verzögerungspunkt festgehalten. Nun sind die Legierungsmetalle C und B in inniger chemischer Verbindung mit dem Stahlmolekül, und nur das Metall A noch außer derselben. Die dritte Erhitzung" wird nun bis zum Verzögerungspunkt des Metalls A getrieben und die hierbei eintretende chemische Verbindung durch eine schnelle Abkühlung ebenfalls festgehalten, wonach also diese drei Legierungsmetalle mit dem Stahlmolekül in inniger chemi- 75 scher Verbindung sich befinden und verbleiben, wodurch dem Stahl die wertvollen Eigenschaften verliehen werden, die man durch die Legierungsmetalle ihm zuführen wollte.

Das Verfahren kann auch in der Weise angewandt werden, daß der zu härtende Gegenstand aus Stahl nur einseitig der beschriebenen, wiederholten Erhitzung und darauf folgenden schnellen Abkühlung unterworfen wird; dies kann insbesondere geschehen, wenn z. B. eine Stahlplatte auf der einen Seite einen höheren Kohlenstoffgehalt besitzt als auf der anderen Seite. Man wird dann nach dem vorliegenden Verfahren die den höheren Kohlenstoffgehalt aufweisende Seite der Platte schützen und die andere Seite der beschriebenen wiederholten Erhitzung und nachfolgenden Schnellkühlung aussetzen. Die einseitige Härtung von Stahlplatten u. dgl. durch nacheinander folgende Erhitzung und Kühlung ist im übrigen bekannt.

Claims (1)

1. Patent-Anspruch :

   Verfahren zum Erhitzen und Härten von Stahllegierungen, bei welchem die Legierung mehreren, hintereinander folgenden Erhitzungen und jedesmaliger Abkühlung, und zwar den Erhitzungen in stufenweise abnehmender Höhe in der Weise unterworfen wird, daß die wiederholten Erhitzungen jedesmal bis unter den Trennungspunkt der dem Stahl hinzugefügten, verschiedene kritische Punkte besitzenden Legierungsmetalle in der diesen kritischen Punkten entsprechenden absteigenden Reihenfolge vorgenommen werden, dadurch gekennzeichnet, daß die nachfolgenden Kühlungen als Schnellkühlungen ausgeführt werden.