DE236006C

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KAISERLICHESIMPERIAL

PATENTAMT.PATENT OFFICE.

PATENTSCHRIFTPATENT LETTERING

- M 236006 KLASSE 18 c. GRUPPE- M 236006 CLASS 18 c. GROUP

Verfahren zum Erhitzen und Härten von Stahllegierungen.Process for heating and hardening steel alloys.

Patentiert im Deutschen Reiche vom 24. September 1908 ab.Patented in the German Empire on September 24, 1908.

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 StahlThe subject of the invention is a method for heating and hardening steel alloys for the purpose of imparting exceptional toughness and hardness to the steel; this is achieved by the fact that, by virtue of the peculiar treatment, the constituents of the alloy are always kept in the most intimate connection with the steel or iron.
The process is based on the fact that the steel

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.ίο one row after the other, gradually is subjected to decreasing heating, each time followed by rapid cooling. The gradations of this repeated heating are depending on the type of the steel or Iron alloyed metals, e.g. B. manganese, nickel, chromium, etc., to be measured in such a way that the individual heatings each down to below the point of separation of these alloy metals from the steel can be made in descending order. So if several metals are added to the steel, in this way the first heating is carried out below the point of separation, which is the highest among the various alloy metals Adopts temperature level; the next heating corresponds to the point of separation of the next lower temperature level etc. Those temperatures are to be used as separation points denote which, according to the different melting points of the alloy metals, the end point of the intimate fusion of the alloy metal in question with the steel represents.

Wird eine Stahllegierung über die dem Trennungspunkt entsprechende Temperatur erhitzt, so stellt sich die innige Vermischung.des diesem Trennungspunkt entsprechenden Legierungs45 If a steel alloy is heated above the temperature corresponding to the point of separation, intimate mixing of the alloy 45 corresponding to this point of separation occurs

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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.metals with the remaining alloy metals. A steady state then ensues. at If the alloy is further heated, a reaction occurs, i. H. the individual alloy metals begin to gradually separate out from the steel alloy in terms of of the individual alloy metals each time the corresponding degree of deposition temperature is reached. In general, these processes are known, and hardening processes have also already been proposed in which repeated heating of the alloy to different temperature levels each time on the following cooling formed the operation.

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-The one according to the invention differs from these known processes characterized in that the cooling after each time to different temperature levels driven heating of the metal is carried out on the one hand as rapid cooling and on the other hand carefully at specific times, namely at a specific time Points of temperature increase, is made, creating the intended molecular Change in the structure of the alloy occurs. It is therefore essential for the new procedure that that the rapid cooling is carried out in advance, up to a certain temperature level The alloy is heated each time at a certain temperature level, so that each of these rapid cooling occurs at a lower temperature level than the previous one, always in the correct ratio the melting point of the various alloy metals. Only in this way can the different Alloy metals the chemical

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bindung mit dem Molekül des Stahls innig eingehen und diese innige Verbindung chemisch beibehalten.bond intimately with the molecule of steel and this intimate bond chemically maintained.

Diese Vorgänge erklärt sich der Erfinder folgendermaßen:The inventor explains these processes as follows:

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.Jöcles / the alloy metals added to the steel has its own critical period, ie the alloy metal is driven out of the chemical compound at a certain temperature level (separation point). During this critical period of the alloy metal, only very little or no reheating is perceptible because the carbon is not attacked. The duration of a critical period of an alloy metal is very short; the occurrence of the period is carefully determined by a pyrometer. In the critical period, the alloy metals leave the steel molecules and settle between and around the latter in the form of membranes. At about 1140 to 1150 ⁰ C. This pellicle (manganese) run together into beads and show the microscopic 'grain size of the cooled metal.

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.When an alloy metal is separated from the chemical bond with the steel molecule is what, as noted, happens in the form of a membranous separation, so it can re-enter the chemical compound only when the temperature rises, and that is necessary it a temperature which is close to the deceleration point; a lower temperature cannot restore the chemical bond. As a delay point is to designate the point at which, after restoration of the chemical bond of the molecules, the movement of the alloy metal stops for a short time, so is delayed. As the alloy metal cools rapidly at the lag point, the metal becomes in the chemical compound detained; no subsequent temperature reduction is able to produce a change, just a temperature increase beyond the delay point is able to bring about the separation of the chemical connection.

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.To illustrate the process, it is assumed that three alloy metals A, B and C are fused with the steel, of which C has the highest, B the middle and A the lowest separation point.

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.The alloy is first heated up to the retardation point of the metal C and the chemical bond between this alloy metal and the steel molecule is retained by rapid cooling. The metals B and A are there, because the delay point of the same has been exceeded, apart from chemical connection with the steel molecule.

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.The second heating then takes place up to the lag point of the metal B ; the connection of the metal C is not changed, and the connection of B with the steel molecule is held by a rapid cooling at the delay point. Now the alloy metals C and B are in intimate chemical connection with the steel molecule, and only the metal A apart from it. The third heating "is now driven to the delay point of the metal A and the chemical compound that occurs here is also held in place by rapid cooling, after which these three alloy metals are and remain in intimate chemical connection with the steel molecule, which gives the steel the valuable properties are given, which one wanted to give him by the alloy metals.

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. The method can also be applied in such a way that the object to be hardened made of steel only on one side of the described, repeated heating and the following is subjected to rapid cooling; this can happen in particular if z. Legs Steel plate has a higher carbon content on one side than on the other Page. According to the present process, one will then have the higher carbon content Protect exhibiting side of the plate and repeat the other side of the described Subject to heating and subsequent rapid cooling. The one-sided hardening of steel plates and the like by successive heating and cooling is also known.

Claims

Patent claim:

Process for heating and hardening steel alloys, in which the alloy several successive heating and cooling each time, and the heating in a gradually decreasing manner Height is subjected in such a way that the repeated heating each time to below the point of separation of the Alloy metals added to steel, which have various critical points are carried out in the descending order corresponding to these critical points, characterized in that that the subsequent cooling is carried out as rapid cooling.