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Salzbad zur Verhinderung der Entkohlung bei der Wärmebehandlung von
Stahl Geigenstand der Erfindung ist die Verwendung eines Salzbades zur Verhinderung
der En.tkoh.lung bei der Wärmebehandlung von Stahl. Es ist bekannt, Werkstücke zu
härten, indem man sie in derartigen Bädern auf die erforderliche, Härtetemperatur
erwärmt und darauf in geeigneter Weise, gegebenenfallis durch Abschrecken., abkühlt.
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Um die Entkohlung der Werkstücke, die zu mangelhafter Härte infolge
Bildung einer weichen Haut füh -ren würde, zu vermeiden, ist: es notwendig,
solche Stoffe den Erhitzungsbädern zuzufügen, die die, Entkohlung verhindern.
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Als solche Stoffe werden verwendet Cyanide der Alkalien und Erdalkalien
bei Härtetemperaturen bis etwa 95o° C sowie Borax, saure Oxyde, beispielsweise des
Titans und Siliziums, bei Härtetemperaturen bis 130o° C und darüber. Während es
bei Temperaturen bis 95o'° C gelingt, die Entkohlung durch Zusatz von Cyaniden weitgehend
zu verhindern, ist eis immer noch mit Schwierigkeiten und Unsicherheiten verbunden,
die Entkohlung bei höheren. Temperaturen durch die genannten Mittel, besonders Borsäure
oder Kieselsäure, zu verhindern. Zu geringe Zusätze ergeben. Entkohlung, zu hohe
Korrosion, fast immer tritt lästige Bildung zäher Schlacke auf.
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überraschenderweise wurde nun gefunden, d.aß die Entkoh Jung mit Sicherheit
verhindert werden kann, ohne daß die geschilderten. Nachteile auftreten, wenn, das
Salzbad schwerflüchtige Halogenide solcher Metalle enthält, deren Oxyde in zweiwertiger
Form mit Eisenoxyd Spinelle bilden. können. Sehr gutes Ergebnisse wurden mit Fluorriden
der zweiwertigen Oxyd.form zur Spinellbildung
neigender Metalle
erzielt; Nach einer bevorzugten. Ausführungsform des Verfahrens wird Magnesiumfluomid
verwendet. Die Gehalte der Salzbäder an den erfindungsgemäß zuzusetzeinden. Metallhalogeniden
können: je nach de- Zusammensetzung des Salzschmelzbades in weiten. Grenzen, z.
B: zwischen i und 50 %, bezogen, auf das Gewicht der Salzschmelze, schwanken. Im
allgemeinen genügen schon Gehalte bis zu io 0/0.
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Der durch diel Verwendung eins Salzbades gemäß vorliegender Erfindung
erzieltes technische Effekt wird durch, folgende Beispiele erläutert: Eine
0,05 mm dicke Platte aus Stahl mit einem-Kohlenstoffgehalt von 43 0/a wurde
5 Minuten bei 1300° C in. ein übliches Bad gebracht, bestehend aus einer Schmelze
aus. Bariumchlorid, welchen 1 0/0 eines sauren Bariumsilikats zur Verhinderung der
Entkohlung enthielt. Nach 5 Minuten war der Kohlenstoffgehalt des Bleches auf 0,7
% gesunken.. Eine solche Entkohlung ist nicht mehr für alle Fälle als tragbar zu
hezeichnen, doch muß nach den vorliegenden Erfahrungen immer damit gergahnet werden.,
daß sie, in der angegebenen Stärke eintritt. Zum Vergleich wurde ein gleiches Blech
5 Minuten in. ein Bad getaucht, welches. aus Bariumch.lorid mit Zusatz gemäß der
Erfindung von 4 0/0 Magnesiu.mfluorid bestand. Nach 5 Minuten betrug der Kohlenstoffgehalt
des Bleches immer noch 1,3 0/0. Die Entkohlung wurde also väll@ig verhindert.
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Daß Natriumfluorid, dessen Verwendung bekannt ist, die Entkohlung
nicht verhindert, geht aus folgeindem Versuch hervor : Ein Blech, wie vorstehend
angegeben, wurde in eine Schmelze gebracht, welche aus Bariumchlorid mit Zusatz
von 5,6 % Nabriumfluorid bestand. Nach. 5 Minuten wies. das Blech einen Kohlenstoffgehalt
von o,8 % auf. Damit ist erwiesen, daß die an sich bekannte Verwendung von Natriumfluorid
die Entkohlung, im Gegensatz zu der Verwendung eines. Salzbades gemäß der Erfindung,
nicht verhindert.
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Wie Versuche der Erfinderin ergeben haben., kann die Entkohlung in
Chlorbariumbädern verursacht werden. durch aus dem Tiegel bzw. aus den Elektroden
stammendes Eisenoxyd, welches durch Sauerstoffabgabe an de Stahl in Eisenoxydul
übergeht und den Stähl dabei entkohlt. Auch das Bariumoxyd,-welch6s durch Hydrolyse
des Bariumchlorids durch Feuchtigkeit und Kristallw2sser während des. Einschmelzens
gebildet wird, kann bei der Entkohlung eine nachteilige Rolle spielen. Die Wirkungsweise
der gemäß der Erfindung zugesetzten Halogenide der zwei-,vertigen Metalle, insbesondere
Magnesi:umfluorid, kann darauf zurückgeführt werden, daß zunächst durch Ionenaustaü.sch
aus dem gebildeten, entkohlend wirkenden Bariumoxyd und MagnesiumfluoTid Magnesiumoxyd
und Bariumfluorid entstehen:. Hierdurch wird das schädliche Bariumoxyd beseitigt,
während Magnesiumoxyd eine erstkohlende Wirkung nicht auslöst. Aus dem gebildeten
Magnesiumoxyd und dem vorhandenen Eisenoxyd kann, sich nun ein Spinell bilden, der
sich im Bad auf dem Boden. des Schmelzbehälters absetzt. Nach; dieser Feststellung
wird das Eisen im Spinel.l in dreiwertiger Form gebunden und :daran gehindert, den
Sauerstoff an den Stahl abzugeben und diesen zu entkohlen.
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Im Gegensatz zur Verwendung von Borsäure, saurem Silikaten und ähnlichen
Stoffen, bilden sich bei dieser Reaktion, abgesehen von dem sich ausscheidenden
Spinell, keinerlei zähflüssige oder schwer schmelzbare Verbindungen. Das Bad .bleibt
immer- dünnflüssig und bildet auch keine Decke auf der Balloberfläche, die erfahrungsgemäß
die Temperaturmessung, die bei diesen Bädern vorzugsweise auf optischem Wege geschieht,
behindert.
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Die Wirkung des Magnesiumfluorids macht sich: besonders bemerkbar,
wenn dass Bad lange Zeit betrieben wird. Die im folgenden wiedergegebene Tabelle
zeigt die Entkohlungswirkung eines Bades aus reinem Chlorbarium sowie eines solchen
mit 4 % Magnesiumfluorid einerseits und der äquivalenten Menget von. 5,6 % Natriumfluorid
andererseits.
| Gebrauchsdauer des Bades |
| Stunden |
| 0 I 1 1 16 1 24
1 32 1 40 - I 48 1 56 64 1 72 |
| Ballzusammensetzung C-Gehalt der Probebleche in 0/0 - |
| BaC12..................... 1,3 o,85 o,84 0,87 0,57 0,87 0,74
0,49 067 0,23 |
| BaC12 + 4% M9F2 . . . . . . . . 1,3 1,20 1,32 L33 1,29
1.21 i,22 1,20 1,23 1,21 |
| BaC12 -j- 5,6% NaF........ 1,3 1,00 i,io
0,92 0,87 0,47 0,36 o;39 0.14 o,15 |
Aus der Tabelle ergibt stich. die eindeutige Überlegenheit des Bades. mit einem
Zusatz vom. Magnesiumfluorid gemäß der Erfindung.
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Das Bad wurde 7-2 Stunden lang betrieben, und es wurde, wie im praktischem,
Betrieb üblich, adle 8 Stunden 1/1o des: Ballinhaltes durch frisches Gemisch gleicher
Zusammensetzung ersetzt.
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An Stelle von Magnesiumfluorid können auch, wenn auch mit nicht so
gutem Ergebnis, die Halagenide anderer zur Spinellbildung neigender zweiwertiger
Metallei verwendet werden, wobei jedoch darauf zu achten ist, daß sie sich im Salzbad
nicht zu rasch zersetzen und bei den; Arbeitstemperaturen im wesentlichen nicht
flüchtig sind. So hat sich z. B. auch das Zinkfluorid als: geeignet erwiesen..
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Die Verwendung eines Salzbades gemäß der Erfindung erfolgt nicht nur
mit Vorteil bei hohen Temperaturen, z. B: von 120o bis. 130o° C, sondern
dieses
leistet auch bei tieferen Härtetemperaturen unter iooo° C gute Dienste. So wurden
z. B. mit einem Bade, bestehend aus 5oTeilenBariumchlorid, .4.o Teilen Kaliumchlo@rid
und ioTeilen Magne@siumfluorid, sehr gute Ergebnisse erzielt.