DE823887C

DE823887C - Einsatzhaerten von Werkstuecken aus Eisen

Info

Publication number: DE823887C
Application number: DEW1426A
Authority: DE
Inventors: Frederick Wardle Haywood; Douglas Stuart Laidler
Original assignee: Wild Barfield Electric Furnaces Ltd
Current assignee: Wild Barfield Electric Furnaces Ltd
Priority date: 1946-03-29
Filing date: 1950-03-16
Publication date: 1951-12-06

Description

Einsatzhärten von Werkstücken aus Eisen Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Einsatzbärten und bezweckt ein in wirtschaftlicher Hinsicht und in bezug auf seine geregelte Durchführung verbessertes Verfahren zur Aufkohlung und Nitrierung von Erzeugnissen aus Eisen zu schaffen.
Bei dem Einsatzhärte-Verfahren nach der Erfindung werden die Werkstücke mit einer Mischung von nitrierendem mit aufkohlendem Gas behandelt, welche verbrennbare Bestandteile unter EinschluB von C O und C H4 in anteiligen Verhältnissen enthält, die eine brauchbare Einsatzschicht ergeben.
Es wurde gefunden, daß diese anteiligen Verhältnisse innerhalb 2'/z bis 5% an nitrierendem und 97'/= 1»s 95% an aufkohlendem Gas bei Behandlungstemperaturen von Flußstahl zwischen 85o und 95o' C liegen. Auch etwas unter oder über den angegebenen anteiligen Mengen liegende Mengen an nitrierendem Gas können bei Verwendung von aufkohlenden Gasen mit besonderen Eigenschaften oder im Falle der Behandlung von besonders legierten Stählen zweckmäßig sein.
Vorzugsweise bestehen die verbrennlichen Bestandteile der aufkohlenden Gase im wesentlichen aus CO, C H4 und H2, wobei die anteiligen Mengen der aufkohlenden Bestandteile vorteilhaft in der Größenordnung von to bis 8o% für CO und von to bis 4o% für CH4, bezogen auf das Gesamtvolumen, liegen. Die anteiligen Mengen sind hierbei in Volumenprozenten .angegeben.
Die Verwendung von erheblich kleineren Mengen von C O und C H4 ist, obwohl hierdurch eine Aufkohlunf; erfolgen'kann, aus wirtschaftlichenGründen mit Rücksicht auf den Zeitfaktor nicht erfolgversprechend.
Das vorzugsweise vom technischen Gesichtspunkt aus zu verwendende Aufkohlungsgas ist Stadtgas, welches so behandelt worden ist, daß alles C 02, 01 und die Schwefel-Bestandteile sowie Wasserdampf entfernt worden sind.
Ein typisches aufbereitetes Stadtgas hat beispielsweise die folgende Zusammensetzung: C02 = fehlt 0Q = fehlt H2 O = fehlt S = zu vernachlässigen CO = 19,00/0 HZ = 48,00/0 CH4 = 24,O0/0 Spuren von anderen gasförmigen Kohlenwasserstoffen Rest N..
Das üblicherweise verwendete nitrierende Gas ist wasserfreier Ammoniak (wenn möglich in Form von teilweise gekracktem Ammoniak).
Rohes Stadtgas in dem hierunter verstandenen Sinne ist ein Gas, dessen Analyse unter Berücksichtigung der üblicherweise bei Gasanstalten vorliegenden Voraussetzungen normalerweise etwa die folgende ist: Kohlendioxyd ...... 2 bis 5 0/0 Sauerstoff .......... 0,5 bis i 0/0 Wasser . . . . . . . . . . . . o, i bis 2 0/0 ungesättigte Kohlenwasserstoff e ...... 45 bis 3,5% Kohlenmonoxyd .... 14 bis 2o % Methan . . . . . . . . . . . . 15 bis 30 0/0 Sauerstoff .......... 45 bis 55 0/0. Der Rest besteht aus Stickstoff und etwa i;5 bis 2 g Schwefel je Kubikmeter.
Unter den derzeitigen Verhältnissen ist es nicht üblich, Benzol auszuwaschen, sondern man ist bestrebt, mehr Gas zu gewitmen, wobei die verwendete Kohle die Ursäche des Schwefelgehaltes desselben ist. Unter diesen Bedingungen ist es bei einem Schwefelgehalt, der unter Umständen bis zu 6 g je Kubikmeter ansteigt und einem Gehalt an ungesättigten Kohlenwasserstoffen, unter Einschluß von Benzin, Naphtalin, Anthrazen und deren Homologen, von bis zu 5% oder mehr erwünscht, nach den üblichen Methoden zu waschen.
Wenn Ammoniak zusammen mit rohem Stadtgas verwendet wird, so besteht seine Wirkung zum Teil darin, den Einflüssen der unerwünschten Bestandteile entgegenzuwirken. Deshalb ist bei Verwendung von »rohem Stadtgas« mehr Ammoniak erforderlich, als bei Verwendung von aufbereitetem Stadtgas.
Auch ähnliche oder äquivalente Industriegase mit brennbaren Bestandteilen, die im wesentlichen aus C O und C H4 bestehen, können verwendet werden, und zwar sowohl aufbereitet oder roh, je nach ihrer Analyse und den verwendeten Mengen an Ammoniak.
Nachstehend werden Behandlungsbeispiele für eine wirksame Behandlungsdauer t von 6 Stunden bei einem Flußstahl mit einem anfänglichen Kohlenstoffgehalt von o,19 % unter Verwendung von typischem ungewaschenem rohem Stadtgas und wasserfreiem Ammoniak bei einer Temperatur von 925° C gegeben, wobei die Gase vor dem Eintritt in die Reaktionskammer in dem zur Erzielung einer brauchbaren Einsatzschicht als geeignet ermittelten Verhältnis gemischt werden.

Es ist zu bemerken, daß es schwierig oder unmöglich ist, auf dem Versuchswege sehr präzise Grenzen der anteiligen Verhältnisse der Gasmengen zu erhalten, weil hierbei zu viele Variable zu berücksichtigen sind, beispielsweise die genaue Gaszusammensetzung, die Zusammensetzung der Eisenlegierung und die gewählte Behandlungstemperatur. Jedoch wurde auf dem Versuchswege gefunden, daß die praktische Grenze des Verhältnisses der Menge des nitrierenden zu der des aufkohlenden Gases nur wenig gegenüber den oben angegebenen vorzugsweisen Grenzen geändert werden kann.
Bei Temperaturen von goo°' C ist bei einem gegebenen Verhältnis die Einsatzschichttiefe gering, der Kohlenstoffgehalt hoch und der Stickstoffgehalt neigt dazu anzusteigen.
Um die gewünschte Beschaffenheit der Einsatzschicht in der wirksamsten und wirtschaftlichsten Weise zu erzielen, können Stähle von besonderer Zusammensetzung verwendet werden.

Claims

PATEN TANSPBLCHE: i. Verfahren zum Einsatzhärten von Werkstücken aus Eisen zum Zwecke der Erzielung einer unmittelbar verwendbaren Einsatzschicht, dadurch gekennzeichnet, daß die Werkstücke bei Temperaturdn von zwischen 85o und 95o° C in einer Atmosphäre behandelt werden, die aus aufkohlendem und nitrierendem Gas besteht, wobei der Gehalt an nitrierendem Gas 2'/2 bis 5% des Gesamtvolumens beträgt.
2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Atmosphäre aus 95 bis 97'/2 Volumprozent an aufkohlendem Gas und 2'/2 bis 5 Volumprozent Ammoniak besteht.
3. Verfahren nach Anspruch t oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Werkstücke bei Temperaturen von zwischen 85o und 95o° C in einer Atmosph4re behandelt werden, die aus 95 bis 97I/2 Volumprozent rohem Stadtgas und 21/4 bis 5 Volumprozent Ammoniak besteht.
4. Verfahren nach Anspruch t oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Werkstücke bei Temperaturen zwischen 85o und 95o° C in einer Atmosphäre, die aus 95 bis 971/q VOlumprozent aufbereitetem Stadtgas und 21/2 bis 5% Ammoniak besteht, behandelt werden.