AT144345B - Paste oder Pulver und Verfahren zur Schnellzementierung von Stahlgegenständen. - Google Patents

Description

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   Bei der thermischen   Behandlung   von Metallen oder Legierungen, sei es zur Veränderung des   Gefüges, zur Härtung   oder Reinigung der Oberfläche, ist es bekanntlich schwierig, die störenden Einflüsse des Luftsauerstoffes oder der Verbrennungsgase zu verhindern. Zu diesem Zwecke werden bisher die   verschiedenartigsten Massnahmen angewendet, z.   B. die Hitzebehandlung in einer die Luft ausschliessenden Gasatmosphäre, die   Verwendung geschmolzener Salzbäder   oder das Aufbringen von Überzügen aus bei höheren Temperaturen schmelzenden oder sinternden,   vorwiegend Bor Verbindungen oder   Silikate enthaltenden Stoffen.

   Die Nachteile dieser bekannten Methoden bestehen darin, dass die Anwendung einer Gasatmosphäre   kostspielige Spezialeil1Tichtungen   erfordert, während es bei der Anwendung von   Schutzstoffüberzügen   schwierig ist, ein einheitliches, für die verschiedenen bei der   Wärmebehandlung   in Betracht kommenden Temperaturen und Werkstoffe geeignetes Material zu finden, zumal die bei höheren Temperaturen sinternden oder schmelzenden Stoffe schon eine nachteilige Beeinflussung der Metalloberfläehe durch Zutritt von Luftsauerstoff oder Verbrennungsgasen zulassen, bevor die zur Sinterung der Schutzstoffe erforderliche Temperatur erreicht ist.

   Bei der Verwendung von Schutzstoffen, die bei niederer Temperatur schmelzen, tritt als störende Erscheinung auf, dass mit ansteigender Temperatur die Schutzschicht von den   höhergelegenen   Teilen herabfliesst und daher diese von neuem den äusseren Einflüssen zugänglich werden. Das Ergebnis ist dann eine ungleichmässige Beschaffenheit der bearbeiteten Werkstücke. 



   Gemäss der Erfindung gelingt es, bei der thermischen Eisen-und Stahlbehandlung nicht nur eine Oxydation der Metalloberfläche zu vermeiden, sondern auch einen Übergang von Kohlenstoff in das zu behandelnde Material zu erzielen, indem die Gegenstände vorher mit einer Paste oder einem Pulver aus einer Masse überzogen werden, welche neben den bekannten kohlenstoffabgebenden Stoffen und Alkalioder Erdalkaliverbindungen von organischen Säuren, einschliesslich der Kohlensäure, noch geringe Mengen feinverteilter Metalle der Eisengruppe, wie Nickel, Kobalt oder Eisen, in metallischer Form oder in Form von Verbindungen, welche bei der Zementiertemperatur durch die übrigen Bestandteile der Masse zu Metall reduziert werden, Alkalihydroxyd und Alkalisilikat enthält.

   Als geeignete Verbindungen organischer Säuren mit Alkalien oder Erdalkalien haben sieh Oxalate, Acetate, Formiate und Karbonate sowie Gemische derselben als brauchbar erwiesen. 



   Stahl oder Eisen wird bisher bekanntlich in der Weise gehärtet, dass nach der formgebenden Bearbeitung Erhitzung und durch Eintauchen in kalte Flüssigkeit Abschreckung erfolgt. Häufig wird Stahl oder Eisen mit geringem Kohlenstoffgehalt zunächst einer Aufkohlung, auch Zementierung genannt, unterworfen. Das geschieht bisher meistens durch die sogenannte Einsatzhärtung, indem die zu härtenden Teile in kohlenstoffabgebenden Härtepulvern in   Einsatzkästen   sorgfältig verpackt und dann viele Stunden oder Tage lang einer ununterbrochenen Glühbehandlung ausgesetzt werden. Nach erfolgter Abkühlung werden die dem Einsatzkasten entnommenen Gegenstände von neuem erhitzt und in geeigneten Flüssigkeiten abgeschreckt und so der   Schlusshärtung   unterworfen.

   Bei dieser Arbeitsweise verursachen das Verpacken der Werkstücke im Einsatzpulver und das erforderliche sorgfältige Verschmieren der Einsatzkästen hohe Kosten, zumal das Kastenmaterial schnell abgenutzt und verbraucht wird. Hiezu kommt noch der Aufwand für Härtepulver, Heizstoffe, Arbeitszeit und Arbeitslöhne. Die Wärmebehandlung erfolgt dabei bisher unter den denkbar ungünstigsten Bedingungen, weil einerseits das das Härtegut umgebende Härtepulver einen nahezu idealen Wärmeisolator darstellt, anderseits die dem Kastenrand oder den Kastenwänden näherliegenden Teile schon längst die erforderliche Temperatur und daher eine 

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 erhebliche Aufkohlung erfahren haben, bevor die im Inneren bzw. im Zentrum der Kästen liegenden Teile die Zementiertemperatur erreicht haben.

   Die ungleichmässige Erwärmung verursacht erfahrungsgemäss ein starkes Verziehen der Werkstücke. Eine sorgfältige Temperaturkontrolle im Innern der einzelnen Kästen ist praktisch gleichfalls schwer   durchführbar.   



   Um diesen Schwierigkeiten aus dem Weg zu gehen, hat man in neuerer Zeit vielfach das Zementieren in geschmolzenen, vorwiegend Cyanide enthaltenden Salzbädern ausgeführt. Auch diese aber erfordern, abgesehen von der hohen Giftigkeit der zur Verwendung gelangenden Salze, kostspielige Sondereinrichtungen und auch noch eine ausgedehnte Wärmebehandlung. 



   Bei Anwendung der vorliegenden Erfindung gelingt es, Stahl und Eisen in einem Bruchteil der bisher benötigten Zeit zu zementieren, u. zw. ohne dass Einsatzpulver oder Einsatzkästen benötigt werden. 



  Man braucht die zu härtenden Werkstoffe nur in die Paste bzw. in das Pulver einzutauchen und so mit einer entsprechenden Schichte behaftet der Wärmebehandlung auszusetzen, dann in glühendem Zustand 
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 abzuschrecken. 



   Die Masse kann mit einer geeigneten Flüssigkeit zu einer Paste angeteigt werden, von welcher ein Überzug auf die zu   härtenden Werkstücke durch Eintauchen   oder durch Aufstreichen aufgebracht wird. 



   Die Masse kann aber auch in Form eines trockenen Pulvers zur Anwendung gelangen, indem die   Werkstücke   in glühendem Zustande in diesem Pulver gewälzt werden. 



   Die Werkstücke aus Stahl oder Eisen werden mit diesem Überzug der Paste oder mit dem anhaftenden Pulver in geeigneten Glühvorrichtungen bis über den oberen Umwandlungspunkt des betreffenden Werkstoffes erhitzt. Sie werden je nach der gewünschten Stärke der   Härteschichte   entsprechende Zeit auf dieser Temperatur gehalten und aus dieser Temperatur direkt einem Tauchbad von gewöhnlicher Temperatur zugeführt. Als besonders geeignetes Tauchbad haben sich Auflösungen oder Suspensionen von Harzen oder Harzseifen, neben kohlenstoffhaltigen und stickstoffhaltigen Verbindungen in Gegenwart von Metallverbindungen, in vegetabilischen oder Mineralölen oder Gemischen beider erwiesen. 



   Im nachfolgenden werden Ausführungsbeispiele für die Herstellung einer Paste oder eines Überzuges zur thermischen Behandlung von   Metallwerkstüeken   bzw. zur Anwendung der Erfindung gegeben, u. zw. als erstes Beispiel :
100 Gewichtsteile Koks, 20 Gewichtsteile   Niekelhydroxyd,   15 Gewichtsteile Bariumoxalat, 15 Gewichtsteile Bariumformiat, 10 Gewichtsteile Strontiumkarbonat und 10 Gewichtsteile Kaliumhydroxyd werden innig gemischt und mit 150 Gewichtsteilen Wasser, welches 5% Leimstoffe gelöst enthält, zu einer Paste verrührt. 



   Zum Härten von Stahl und Eisen haben sich die nachfolgende Zusammensetzung der Paste und folgender Arbeitsvorgang als vorteilhaft erwiesen :
Die zu   härtenden Werkstücke   werden z. B. in eine Suspension von 100 Gewichtsteilen Koks, 12 Gewichtsteilen Kaliumoxalat, 12 Gewichtsteilen Bariumformiat, 3 Gewichtsteilen Kobaltoxalat, 2 Gewichtsteilen Nickelformiat, 10 Gewichtsteilen Natriumhydroxyd und 4 Gewichtsteilen Alkalisilikat in etwa 150   i !   Wasser getaucht, in einem Glühofen auf etwa   900-970  C   erhitzt, auf dieser Temperatur 10-60 Minuten gehalten und hierauf in ein Tauchbad zur Abkühlung unter   7000 C   gegeben, welches 100   leg   vegetabilisches und   25 leg Mineralöl, 25 leg Perubalsam, 12 leg   Alophansäureamid, 5   leg   Oxamid,

   2 kg Kobaltoxalat und   2 leg Nickeloxalat   gelöst bzw. suspendiert enthält. Die dem Tauchbad entnommenen Werkstücke werden auf die übliche Härtetemperatur gebracht und aus dieser in Wasser oder Öl abgeschreckt. 



   PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Paste oder Pulver zur Schnellzementierung von Stahlgegenständen, dadurch gekennzeichnet, dass die Masse neben den bekannten kohlenstoffabgebenden Stoffen und Alkali-oder Erdalkaliverbindungen von organischen Säuren, einschliesslich der Kohlensäure, noch geringe Mengen feinverteilter Metalle der Eisengruppe, wie Nickel, Kobalt, oder Eisen, in metallischer Form oder in Form von Verbindungen, welche bei der Zementiertemperatur durch die übrigen Bestandteile der Masse zu Metall reduziert werden, Alkalihydroxyd und Alkalisilikat enthält.

Claims (1)

1. 2. Verfahren zur Schnellzementierung von Stahlgegenständen unter Verwendung der Paste nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Stahlgegenstände vor dem Glühen mit einem Überzug daraus versehen und dann während eines Bruchteiles der für das übliche Einsatzhärten erforderlichen Zeit geglüht werden, worauf das Abschrecken in üblicher Weise in Wasser oder Öl erfolgt.

   3. Verfahren zur Schnellzementierung von Stahlgegenständen unter Verwendung des Pulvers nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Stahlgegenstände in glühendem Zustande in einem pulverförmigen Gemisch der Zementierstoffe gewälzt werden.

   4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Stahlgegenstände nach kurzem Glühen (bis etwa 60 Minuten) im Zementierüberzug in ein ihm weitere Härtestoffe zuführendes Tauehbad gebracht, danach wiedererwärmt und erst dann abgeschreckt werden.