CH150377A - Verfahren zum Zementieren und Härten. - Google Patents

Description

  Verfahren zum Zementieren und Härten.    Die Erfindung bezieht sich auf das  Zementieren und Härten von Eisen, Stahl  und deren Legierungen.  



  Es ist bekannt, dass man Gegenstände aus       Stoffen    der vorstehend genannten Art durch  Behandlung derselben in schmelzflüssigen  Bädern, welche     Alkalicy        anid    enthalten, unter  Einwanderung von     Kohlenstoff    und     Stick-          stoff    härten kann.

   Die hierbei zur Anwen  dung kommenden Schmelzbäder     enthalen    all  gemein beträchtliche Mengen von     Alkali-          3    zum Beispiel 40-75 %     Natrium-          cyanid.    Durch Anwendung derartiger     Cyanid-          bäder    gelingt ,es, Härtetiefen von etwa. 1 mm  zu erzielen. Selbst bei sehr langer     Eintauch-          zeit    kann man die Härtetiefe der behandelten       Gegenstände    nur unwesentlich über diesen       C        rad    hinaus erhöhen.  



  Es wurde nun gefunden, dass die Zemen  tierung und Härtung von Eisen, Stahl     und     deren Legierungen in besonders     vorteilhafter     Weise und unter Erzielung besonderer Er-    folge durchgeführt werden kann. wenn     nian     den     Zementierungsvorgang    unter Verwen  dung von Schmelzbädern durchführt, welche  durch Zusatz von     Alkalicyanid    zu     Barium-          ehlorid    entstanden sind, worauf man in an  sich bekannter Weise die zementierten Gegen  stände abschreckt.

       Beispielsweise    finden  Bäder Verwendung, die aus     Bariumchlorid     bestehen,     bezw.    solche die erhebliche     Mengen     von     Bariumehlorid    enthalten. wobei densel  ben die erforderlichen     Nengen    von     Alkali-          cyaniden    einverleibt werden.  



  Bei Verwendung derartiger     Zementier-          bäder    kann man erheblich bessere Wirkungen  als mit den     bekannten        cyanidhaltigen    Bädern  erzielen, und zwar auch dann. wenn die im  Schmelzbad vorhandenen     Cyanidmengen    15  nicht wesentlich überschreiten.  



  Es hat sich     überra.sclien:derweise        bezeigt.     dass zur     Erzielung    einer guten     Zementie-          rungswirkung    die Zugabe von wenigen  Prozenten, im allgemeinen weniger als 10           Alkalicyanid    zu der     Bariumchloridschmelze     genügt. Die zuzufügende     ';\atriumcya.nid-          menge    kann zum Beispiel<B>1-3%</B> betragen,  sie kann aber auch etwas höher oder etwas  niedriger gewählt werden. Selbst bei Zugabe  von nur 1 % und weniger an     Natriumcyanid     gelingt es, Härtungen von genügender Tiefe  zu erzielen.  



  Die Lebensdauer eines solchen     cy        anidha.l-          tigen        Ba:riumchloizdschmelzbades    ist,     wie     sich herausgestellt hat, eine ausgezeichnete,  was umso überraschender ist, als bei Verwen  dung von zum Beispiel     Calciumchlorid    an  Stelle von     Bariumchlorid    eine rasche und  weitgehende Zersetzung des.     Cyanids        unter          gleichzeitiger        Abseheidung    von Kohle und  Kalkschlamm in Erscheinung tritt.  



  Für die Durchführung des Verfahrens.  eignen sich im allgemeinen Temperaturen von       etwas    850 bis etwa. 950  . Die jeweils best  geeignete Temperaturhöhe richtet sich nach  der Beschaffenheit des zu zementierenden  Materials, nach der Art und Tiefe der ge  wünschten     Härtung    und dergleichen. Die je  weils     bestgeeigneten    Temperaturen können  leicht durch     Vorversuche    ermittelt werden.

         Vorteilhaft    setzt man .der     alkalicyanidhal-          tigen        Bariumchloridschmelze    noch andere  Salze zu. um den Schmelzpunkt des     Ge-          inisches    herabzudrücken. die Salzschmelze  möglichst dünnflüssig zu machen und so  störende     Verluste    zu vermeiden, die sich da  durch ergeben, dass mit den zementierten  Gegenständen anhängendes geschmolzenes  Salz aus dem     Zemenherbade    entfernt wird.

    Als den: Schmelzpunkt des     Bariumchlorids     herabsetzende Salze kommen solche, wie zum  Beispiel     Natriumchlorid,        Kaliumchlorid    oder       dergleichen,    oder Mischungen derselben in  Betracht. Es hat sich als vorteilhaft erwie  sen, den Gehalt derartiger Bäder an Barium  chlorid verhältnismässig hoch zu wählen. Im  allgemeinen soll derselbe mehr als 40% und  vorzugsweise mehr als 50% betragen.  



  Als besonders vorteilhaft haben sich Zu  sätze von     Strontiumsalzen,    zum Beispiel       Strontiumchlorid    zu Bädern der vorstehend    beschriebenen Art erwiesen. Es wurde ge  funden, dass durch diesen     Zusatz    nicht nur  eine Herabsetzung des Schmelzpunktes des  Salzgemisches und     damit    eine grössere     Dünn-          f        lüssigkeit    bei den in Frage kommenden     Tem-          lreraturen    erreicht     wird,    sondern man erzielt  auch noch Vorteile anderer Art.

   Während  nämlich das durch Einwirkung von     Alkali-          cyanid    auf das     Bariumchlorid    sich bildende       Bariumc,vanid    bei den zur Verwendung ge  langenden Temperaturen von     850-950"        ('     sich verhältnismässig langsam zersetzt, ist die  Zersetzungsgeschwindigkeit des sich durch  die     Umsetzung    von     Alkalicyanid    mit dem       Strontiumsalz    sich bildenden     Strontiuin-          cyanids,    wie gefunden, eine nicht     unerlieb-          lieh    grössere.

   Man hat es also in der Hand,  durch Bemessung des Zusatzes von     Stron-          tiumsalzen    zur     Bariunichloridschmelze    die  Zersetzung im Bade und damit seine     Zemen-          ti.erkraft    zu regeln.  



  Es wurde weiterhin festgestellt,     da.ss    auch       Strontiumsalze    in den     Bariumchloridgehah     weitgehend übersteigenden Mengen, gege  benenfalls im Gemisch mit. den Schmelzpunkt  herabsetzenden Zusätzen, wie zum Beispiel       Natriumchlorid,        Kaliumchlorid    oder derglei  chen mit     Alkalicyanid    gut kohlende Bäder  geben, die trotz ihrer Kostspieligkeit für ge  wisse Zwecke Verwendung finden können.

   Im  allgemeinen dagegen wird man Bäder ver  wenden, welche neben     Bariumehlorid    noch  mehr oder minder     gzössere    Mengen     Stron-          tiumsalze,    zum Beispiel     Strontiumchlorid,     enthalten.     Beispielweise    hat sich ein  Schmelzbad der nachfolgenden Zusammen  setzung als vorzüglich bewährt:  
EMI0002.0073     
  
    50 <SEP> Bariumchlorid.
<tb>  ?0 <SEP> Strontiumchlorid,
<tb>  1.0 <SEP> Natriumchlorid,
<tb>  10 <SEP> Kaliumchlorid,
<tb>  10 <SEP> NaCN.       Ein     Zementierungsschmelzbad    dieser Zu  sammensetzung ist nach mehrtätigem Ge  brauch fast unverändert wirksam.

   Lässt die       Zementierwirkung    nach, so kann man sie  durch -Zufügen von geringen Mengen Alkali-           cyanid,    das man entweder unverdünnt, oder  in Mischung mit andern Salzen zugeben kann,  auf die vorherige günstige Höhe bringen.  



  Man kann dem Schmelzbad mit     Vorteil     auch noch feinverteilte Kohle einverleiben,  die Menge des     Kohlezusatzes    kann in     engen     Grenzen gehalten werden. ,  Zweckmässig arbeitet man derart, dass die  Luft von der Oberfläche des     Tiegelinhaltes     ferngehalten wird, zum Beispiel dadurch, dass  man den Tiegel mit einem .gutschliessenden  Deckel abdeckt, oder dadurch, dass man die  Oberfläche der Salzschmelze mit einer Decke  von Graphit,     ,Holzkohle    oder andern, die  Oxydation des     Tiegelinhaltes    verhindernden       Substanzen    versieht, oder indem man beide  Massnahmen zugleich anwendet.  



  Die nach der Erfindung     zementierten          Gegenstände    werden in der     iiblichen    Weise       @iligesehreckt.       <I>Beispiel 1:</I>    Eiserne Bolzen mit einem     Kohlenstoff-          gehalt    von 0,1 % werden bei 920   C in ein  Schmelzbad, das 50 Teile     Bariumehlorid,     25 Teile     Na_triumchlorid    und 25 Teile       Kaliumchlorid    enthält, und dem 3 Teile       Natriumcyanid    zugesetzt wurden, einge  taucht. Nach 2 Stunden betrug die sichtbare       Zementationstiefe    1 mm, nach vier     Stunden     1,3-1,4 mm.

   Der     Übergang    der zementier  ten Schicht in die     unzementierte    ist bei  Durchführung der     Zementierung    nach dem  vorliegenden Verfahren ein ganz     aIlmäh-          licher.    Dabei nimmt die     zementierte    Schicht       nach    erfolgter Abschreckung bis zu beträcht  licher Tiefe Glashärte an, so dass man meh  rere Zehntel Millimeter abschleifen kann und  trotzdem noch glasharte Oberfläche des übrig  bleibenden Gegenstandes. erhält.

   Wird das       Zementierbad    im Laufe der Zeit weniger       wirksam,    so kann man durch Zugabe von       Alkalicy        anid    die Wirksamkeit wieder her  stellen. Der Zusatz des frischen.     Cyanids     kann entweder in kleinsten Mengen entspre  chend der langsamen Wirksamkeitsabnahme  oder in grösseren Gaben nach     längeren:        Zemen-          tationsperioden    vorgenommen werden.

           Die    Anwesenheit feinverteilter Kohle im  Schmelzbad, wie zum Beispiel Holzkohle,       Aktivkohle    usw..     begünstigt    das Eindringen  des Kohlenstoffes erheblich, so dass man ent  weder die     Eintauchsdauer    abkürzen kann.  wenn ein Einsatz von bestimmter Tiefe ge  wünscht wird, oder in einer     bestimmten    Zeit  einheit zu grösseren Einsatztiefen gelangt. als  wenn man ohne     Kohlezusatz    arbeiten würde.  Auch beim Arbeiten in Gegenwart von fein  verteilter Kohle bleibt die zementierte Schicht;       eutektisch,    so dass wesentliche Teile von ihr  beim Abschrecken Glashärte annehmen.

   Der       Übergang    von der zementierten Schicht zu  den     unzementierten.    Teilen verläuft auch hier  allmählich, .<B>SO,</B>     dass    ein Abplatzen der     gehär-          teten    Schicht nicht zu befürchten ist.  



  Die Menge der im Bade     anwesenden        fei      verteilten Kohle wird zweckmässig so gehal  ten, dass sie die Dünnflüssigkeit des Schmelz  bades nicht stört oder das möglichst     restlose     Ablaufen des geschmolzenen Salzes von dem       zementierten    Gegenstand beim Herausheben  aus dem Tauchbad nicht verhindert. In den  meisten Fällen genügen schon Bruchteile von  Prozenten an Kohle, zum Beispiel 0,1 bis       1.,0    % als Zusatz, um eine erhebliche Be  schleunigung der     Kohlenstoffeinwanderung     zu erzielen.

   Der     Zusatz    der Kohle geschieht  zweckmässig derart, dass man sie in feinver  teilter, zum Beispiel èinst gemahlener Form  dem Schmelzbad zusetzt, zum Beispiel indem  man sie zugleich mit dem     Cy        anid.    mit dem  man sie vorteilhaft vorher zusammen ge  schmolzen     hat,    in das geschmolzene Barium  chloridbad einführt. Man kann die Kohle  aber auch in dem Schmelzbad durch Zusatz  von verkohlenden Substanzen, zum Beispiel  Zucker, Sägemehl oder dergleichen erzeugen.

    <I>Beispiel 2:</I>  Das Schmelzbad     besteht    aus 60 Teilen       Bariumchlorid,    20 Teilen     N        atriumchlorid    und  20, Teilen     Kaliumchlorid,    dem 3 %     Kalium-          eyanid    und 0,2 % fein     gemahlene:    Holzkohle  zugesetzt sind. Bei 930   C werden eiserne  Bolzen mit einem Kohlenstoffgehalt von  0,1 % eingetaucht und 4 Stunden in     dein         Schmelzbad belassen. Nach dieser Zeit be  trIgt die sichtbare Einsatztiefe 1,4-1,6 mm,  wovon nach dem Abschrecken etwa. die Hälfte  Glashärte aufweist.  



  Das Schmelzbad nach der Erfindung zeigt  weiter den besonderen Vorteil, dass sich keine       schlammartigen    Absonderungen bilden, die  einer gleichmässigen     Zementation    entgegen  wirken können oder auch die gleichmässige       Durchwärmung    des     Tiegelinhaltes    verhin  dern, und die zu besonderen Massnahmen zur  Entfernung der Ausscheidung zwingen.  



  Es ist bereits seit langem bekannt, zur       Wärmebehandlung    (Vergütung) von Stahl  Bäder aus geschmolzenem Blei oder geschmol  zenen Salzen, zum     Beispiel        Bariumchlorid,    zu  verwenden und den Salzbädern gegebenen  falls auch noch geringe Mengen von     Cyankali     zuzusetzen, um ein     Entkohlen    der behandel  ten Gegenstände zu verhindern. Demgegen  über handelt es sich bei vorliegender Erfin  dung um ein Verfahren zum Zementieren  und     Härten    unter Einwanderung von Kohlen  stoff und Stickstoff - in den behandelten  Gegenstand bis zur Erreichung der gewünsch  ten Härtetiefe.  



  Aus den     bekannten        Vergetungsverfahren     war nicht zu schliessen, dass man bei Durch  führung von     Zementation.sprozessen    unter  Verwendung von     Bariumcyanid    Wirkungen       erreichen    kann, welche die Wirkungen, die  durch     AnwTendung    des bisher zu diesem  Zwecke stets     verwendeten        Alkalicvanids    er  reichbar sind, beträchtlich     übertreffen,    und  zwar auch dann, wenn Schmelzbäder ver  wendet werden;

   welche nur einen Bruchteil  der     Cyanidmenge    enthalten, die bisher für  die Durchführung von     Zementationspromssen     allgemein zur Anwendung gekommen ist.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH: Verfahren zum Zementieren und Härten von Eisen, Stahl und deren Legierungen in schmelzflüssigen, Cyanide enthaltenden Bä dern, dadurch gekennzeichnet, dass die zu be handelnden Gegenstände in Zementierbädern, welche durch Zusatz von All#:alicvanid zu Bariumchlorid entstanden sind, bei Zementa.- tionstemperaturen behandelt, und nach dem Zementieren abgeschreckt werden. UNTERANSPRÜCHE: 1.

   Verfahren nach Patentanspruch, gekenn zeichnet durch die Verwendung vozi bariumchloridhaltigen Bädern, deren Cya- nidgehalt 15 % nicht wesentlich über schreitet. ?. Verfahren nach Patentanspruch und Un teranspruch 1. gekennzeichnet durch die Verwendung von Bädern, welche Barium- ehlorid in Mengen, welche<B>50%</B> nicht wesentlich untersteigen, enthalten. 3.

   Verfahren nach Patentanspruch und Un teransprüchen 1 und 2, gekennzeichnet durch die Verwendung von Bädern, welche neben Bariumchlorid noch schmelzpunkts- erniedrigende und dünnflüssig machende Zusätze enthalten. .1-. Verfahren nach Patentanspruch und Un teransprüchen 1-3, gekennzeichnet durch die Verwendung von Bädern, welche neben Bariumchlorid noch Strontiumverbindun- gen enthalten.

   @@. Verfahren nach Patentanspruch und Un teransprüchen 1-4, gekennzeichnet durch die Verwendung von Bädern, welche Strontiumverbindungen in das Barium- chlorid übersteigenden Mengen enthalten. (i. Verfahren nach Patentanspruch und Un- teransprüchen 1-5, dadurch gekennzeich net, dass für Gegenvrart von feinverteilter Kohle im Schmelzbad Sorge getragen wird. 7.

   Verfahren nach Patentanspruch und Un teransprüchen 1-6, dadurch gekennzeich net, dass der Zutritt der Aussenluft zur Oberfläche des Tiegelinhaltes verhindert wird. R. Verfahren nach Patentanspruch und Un teransprüchen 1-7, dadurch gekennzeich net, dass auf der Oberfläche der Schmelz bäder Deckschichten aus reduzierenden Substanzen zwecks Verhinderung des Zu trittes der Aussenluft erzeugt werden.