<Desc/Clms Page number 1>
Verfahren zur Erhöhung der Abkühlungsgeschwindigkeit im Inneren von langgestreckten kompakten Metallkörpern
Das wichtigste Kennzeichen der Baustähle und auch vieler Werkzeugstähle ist neben der erziel- baren maximalen Festigkeit bzw. Härte der Grad der Einhärtung und damit verbunden die erziel- bare Durchvergütung. Von den verschiedenen, die Einhärtung von Stählen positiv beeinflussenden
Massnahmen ist die des Legierens die gebräuch- lichste ; es finden hiezu Elemente Anwendung, die eine Herabsetzung der kritischen Abkühlungs- geschwindigkeit bewirken. Ferner ist bekannt, die Einhärtung durch Wahl schroffer wirkender
Abschreckmittel, wie z. B. Wasser, Salzwasser oder 10% iger Natronlauge, zu steigern. Der
Anwendung'dieser Mittel ist jedoch durch erhöhte
Härtespannungen und damit gesteigerte Riss- gefahr eine Grenze gesetzt.
Weiters ist die günstige Wirkung erhöhter Härtetemperaturen auf die Einhärtung bekannt, doch verhindert die dabei einsetzende Komvergröberung meist deren Anwendung. Das Härten aus der Walz- hitze gestattet hingegen die Ausnutzung hoher
Initialtemperaturen ohne den vorgenannten Nach- teil der Kornvergroberung. Eine Erhohung der
Wärmeleitfähigkeit des zu härtenden oder zu vergütenden Stahles würde ebenfalls zu einer rascheren Abkühlung des Stahlinneren führen und damit die Einhärtung verbessern, doch gibt es hiezu heute noch keinen gangbaren Weg.
Im Nachfolgenden wird ein Verfahren be- schieben, nach welchem es möglich ist, im
Inneren von langgestreckten, kompakten Metall- knorpeln, wie z. B. von Stabstahl und von mehr als 10 mm dicken Blechen, eine hohere Abkühlungs- geschwindigkeit zu erreichen als bei üblicher Abschreckung. Das Verfahren beruht darauf, dass man die heissen Metallkörper in bekannter
Weise fortschreitend in ihrer Längsrichtung abschreckt, hiebei aber für das Fortschreiten der
Abschreckung in der Längsrichtung eine bedeutend kleinere Geschwindigkeit als bisher üblich ein- stellt. Dadurch wird die im Inneren vorhandene
Wärmemenge auf kürzerem Wege als bei der üblichen Abschreckung abgeführt. Die vor- geschlagene Massnahme bewirkt nämlich, dass ein ! durch den Körper in einer Richtung wanderndes
Temperaturgefälle erzeugt wird.
Die Ge- schwindigkeit des wandernden Temperatur- gefälles richtet sich hiebei nach der Stahlart, dem
Abkühlungsmittel und seiner Einwirkungsform, z. B. Brause oder Bad, sowie dem Stückquerschnitt s und muss z. B. bei Stangen mit 50 mm Durchmesser bei Abschreckung mittels Wasser ungefähr 0-5 bis 0-8 cm (sec. betragen. Um das wandernde Temperaturgefälle möglichst gross zu gestalten, wird der noch nicht von dem Kühlmittel berührte Teil des wärmezubehandelnden Stückes durch ständige Wärmezufuhr bis unmittelbar vor der Abschreckstelle auf Härtetemperatur gehalten.
Wie bereits angedeutet, sind Verfahren bekannt, nach welchen langgestreckte, kompakte Metallkörper fortschreitend in einer Längsrichtung abgeschreckt werden. Bei diesen Verfahren sind jedoch die Eintauchgeschwindigkeiten bedeutend höher als bei dem Verfahren gemäss vorliegender Erfindung, so dass hier in allen
Fällen das Abkühlfeld nicht in axialer sondern immer in radialer Richtung verläuft. Es ist aber gerade der Zweck des erfindungsgemässen
Verfahrens, ein axial verlaufendes Temperatur- gefälle zu erzielen, um dadurch eine Erhöhung der Abkühlgeschwindigkeit im Inneren der
Metallkörper zu erreichen.
Es wurde auch bereits vorgeschlagen, Schleuder- gussrohre in der Weise nach dem Glühen zu behandeln, dass die Rohre einseitig gekühlt werden. Durch dieses Verfahren wird erreicht, dass die Richtung der sich während der Um- wandlung neu bildenden Kristallite parallel zur
Rohrachse verläuft. Die Wärme wird hier aus dem Inneren der Rohrwand nicht rascher ab- geführt, als dies bei einer Abkühlung in radialer
Richtung der Fall wäre. Eine Erhöhung der
Geschwindigkeit der Wärmeabfuhr aus dem
Inneren von Metallkorperr. ist erfindungsgemäss nur möglich, wenn die äusserst langsam fort- schreitende Abkühlung gleichzeitig sehr schroff erfolgt. Schleudergussrohre wären aber für eine solche Behandlung nicht geeignet, weil sie den dabei auftretenden Spannungen nicht gewachsen sind.
Die nachstehenden Ausführungsbeispiele zeigen die Wirkung des Verfahrens gemäss vorliegender
Erfindung :
Ein Stab aus einem Stahl mit z. B. 0. 391" () Ci 0-62% Si, 1-12% Mn, 1-25%. Cr mit einem Durchmesser von 70mm ergibt bei üblicher Wasserhärtung eine Oberflächenhärte von
<Desc/Clms Page number 2>
58 Rockwell-C-Einheiten und einer Kemharte von 48. Bei Anwendung des Verfahrens gemäss
EMI2.1
heiten.
Ferner ergibt sich bei einem Stab aus einem Stahl mit 0'43% C, 0, 27% Si und 0-56% Mn mit einem Durchmesser von 48 mm nach Wasserhärtung eine Oberflächenhärte von 61 und eine Kemhärte von 27 Rockwell-C-Einheiten. Bei Anwendung verschiedener Eintauchgeschwindigkeiten werden nachstehende Ergebnisse erzielt :
EMI2.2
<tb>
<tb> EintauschOberflächenhärte <SEP> Kernharte
<tb> geschwindigkeit
<tb> RC <SEP> RC
<tb> cm/sec.
<tb>
0-125 <SEP> 47 <SEP> 25
<tb> 0-25 <SEP> 58 <SEP> 25
<tb> 0. <SEP> 50 <SEP> 61 <SEP> 31
<tb> 1. <SEP> 00 <SEP> 60 <SEP> 30
<tb> 4-00 <SEP> 61 <SEP> 26
<tb>
Die zweckmässige Eintauchgeschwindigkeit liegt also zwischen 0-5 und 1#0 cm/sec. Diese Ergebnisse gelten für ruhendes Wasser.
Bei der Anwendung von strömendem Wasser ist es möglich, in bedeutend vollkommenerer Weise als bei diesen Versuchen dem Stabmaterial ein axial verlaufendes Abkühlungsfeld auf- zuzwingen. So kann z. B. ein Stahl mit 1'10% C, 0-42% Mn, 0-30% Si, 1-48% Cr, der bei üblicher Ahreckung in Wasser bis zu Stärken von etwa 40 mm Durchmesser durchhärtet, bei An- wendung des Verfahrens gemäss vorliegender Erfindung bis zu Stärken von 55 mm Durchmesser einwandfrei durchgehärtet werden.
Durch das erfindungsgemässe Verfahren wird es möglich, den Abschreckvorgang nicht von der Oberfläche zum Kern, sondern bei Stabstahl z. B. von einer Stirnfläche zur anderen verlaufen zu lassen. Dieses Verfahren ist in gleicher Weise auf andere langgestreckte kompakte Metallkörper, wie z. B. auf über 10 mm dicke Bleche und Bänder anwendbar.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Erhöhung der Abkühlungs-
EMI2.3
Baustahl, wobei die heissen Metallkörper fortschreitend in ihrer Längsrichtung abgeschreckt werden, dadurch gekennzeichnet, dass man für das Fortschreiten der Abschreckung in der Längsrichtung eine bedeutend kleinere Geschwindigkeit als bisher üblich einstellt.