CH224471A - Verfahren zur Wärmebehandlung von metallischen Gegenständen in Salzschmelzbädern. - Google Patents

Description

  Verfahren zur Wärmebehandlung von metallischen Gegenständen in Salzsehmelzbädern.    Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur  Wärmebehandlung von metallischen Gegen  ständen, z. B. aus Eisen, Stahl, Kupfer, Mes  sing, Bronze oder Nickel, in     Cyanverbindun-          gen,    wie Cyanide und dergleichen, enthalten  den Salzschmelzbädern.  



  Es ist bekannt, Wärmebehandlungen von  Metallen in Salzschmelzbädern durchzufüh  ren und durch Zufügung von     Alkalimetall-          cyaniden    oder andern Cyanverbindungen     un-          erwvünschte    Nebenwirkungen der Bäder, wie  zum Beispiel Entkohlung von Stahl oder  Oxydation von leicht     oxydierbaren    Metallen  oder Metallegierungen, zu verhüten.

   Bei be  triebsmässigem Arbeiten ist es sehr schwer  und mitunter praktisch unmöglich, die  Schmelzbäder durch Regelung des     Cyanid-          gehaltes    und dergleichen Massnahmen stän  dig in einem     Zustand    zu erhalten, durch  welchen unerwünschte Nebenwirkungen, wie  Entkohlen, Aufkohlen, Oxydationswirkun  gen der behandelten Metalle, mit Sicher  heit vermieden werden.

   Setzt man zum    Beispiel einem für die Wärmebehandlung von  Stahl bestimmten Bad eine solche Menge von  Natriumcyanid zu, dass seine aufkohlende  Wirkung der     entkohlenden    Wirkung der  Salzschmelze genau entspricht, so nimmt  beim Betrieb des Bades die     aufkohlende    Wir  kung bald ab, was ein     Entkohlen    der dann  behandelten Stähle zur Folge hat. Wird da  gegen mehr     Cyanid    zugegeben, so erfolgt Ze  mentierung der behandelten     Stähle.    Beson  dere Schwierigkeiten bestehen dann, wenn es  sich um die Hitzebehandlung dünner Stahl  gegenstände, z. B. dünner Bleche oder Fein  stahldrähte, handelt.

   Durch Einwirkung von  Schmelzen mit     entkohlender        Wirkung    ist die  Gefahr gegeben, dass derartige Gegenstände  weitgehend, gegebenenfalls völlig     entkohlt     werden und durchaus andere Eigenschaften  erlangen. Üben dagegen die Schmelzen eine  zementierende Wirkung aus, so ist die Ge  fahr gegeben, dass das Blech     in    unerwünsch  ter Weise, gegebenenfalls durch und     durch          aufgekohlt    wird. Auf genannten Gründen      war es bisher praktisch unmöglich. Bleche  und Drähte aus Stahl und Eisen der     Wärme-          belhandlung    in Salzschmelzbädern in befrie  digender Weise zu unterwerfen.

   Erfindungs  gemäss werden die zu behandelnden metalli  schen Gegenstände, insbesondere solche aus  Eisen und Stahl, in Salzschmelzbädern er  hitzt, die Cyanide oder ähnlich wirkende  Cyanverbindungen enthalten mit der Mass  gabe, dass das Behandlungsbad unter einer  nichtoxydierenden Atmosphäre gehalten wird.    Die Erfindung beruht auf der Erkennt  nis, dass Entkohlungen und andere nachtei  lige Wirkungen der Salzschmelzbäder auf die  behandelten Metalle wesentlich dadurch be  dingt sind, dass die Schmelzbäder mit Luft  in Berührung kommen und hierdurch Sauer  stoff in die Schmelze eingeführt wird. Durch  die Erzeugung einer nichtoxydierenden Atmo  sphäre im Oberteil des Behandlungsgefässes  ist man in der Lage, den Zutritt von Luft  sauerstoff zu der Schmelze zu verhüten und  hierdurch erhebliche Vorteile zu erzielen.

   Zur  Erzeugung der nichtoxydierenden Atmo  sphäre kann man nichtoxydierende Gase, die  sich gegenüber dem zu behandelnden Metall  inert verhalten, wie z. B. Stickstoff, Wasser  stoff und dergleichen, verwenden.    Bekanntlich besitzen Cyanide stark auf  kohlende und nitrierende Wirkung auf Eisen  und Stahl. Überraschenderweise hat sich ge  zeigt, dass Aufkohlungen und auch     Nitrierun-          gen    bei der Behandlung von Eisen- oder       Stahlgegenständen    praktisch verhindert wer  den können, wenn das Schmelzbad gemäss  Erfindung durch eine Atmosphäre von nicht  oxydierenden Gasen geschützt ist.

   Man ist  infolgedessen in der Lage, die Wärmebehand  lung in solchen Salzsehmelzbädern durchzu  führen, welche grössere Mengen von Cyanid  oder andern Cyanverbindungen enthalten,  also Bäder zu verwenden, in denen überschüs  siges Cyanid auf Vorrat vorhanden ist. Es  hat sich weiterhin gezeigt, dass man dünne  Eisen- oder Stahlgegenstände, wie Bleche,  Drähte usw., der Wärmebehandlung in Salz  schmelzbädern gemäss Erfindung unterwerfen    kann, ohne ihren Kohlenstoffgehalt zu än  dern.  



  Zur Herstellung der Schmelzbäder kann  manAlkalimetallhalogenide und     Alkalimetall-          carbonate    sowie Mischungen dieser Salze  verwenden. Erdalkalimetallsalze können zwar  mitverwendet werden, sind aber im allgemei  nen weniger empfehlenswert, da sie bei frisch  angesetzten Bädern Veranlassung zu     Aufkoh-          lungen    geben können. Bei Mitverwendung  von Erdalkalisalzen empfiehlt es sich infolge  dessen, frisch angesetzte Bäder     zunächst     einige Zeit auf Arbeitstemperatur zu erhitzen  und erst dann mit der Wärmebehandlung zu  beginnen. Oxydierend wirkende, Sauerstoff  oder Schwefel enthaltende Salze, wie Nitrate,  Chromate usw., sind im allgemeinen nicht ge  eignet.  



  Als Zusatzstoffe können Alkalimetall  und Erdalkalimetalleyanide und -cyanamide,  Polymere der Blausäure, des Cyanamids oder  des Dicyanamids usw. verwendet werden. Es  können auch mehrere Cyanverbindungen  gleichzeitig zugesetzt     werden.     



  Der Gehalt der Bäder an     Cyanverbindun-          gen    kann innerhalb weiter Grenzen schwan  ken. Sie können zum Beispiel 0,5 bis 40  Gew.-% an Natriumcyanid und mehr ent  halten. Bäder gemäss Erfindung können zum  Beispiel folgende Zusammensetzung haben:  1. 10-30 Gew.- % Natriumcyanid, Rest  Natriumcarbonat;

    2. 2-20 Gew.- % Natriumcyanid, Rest  gleiche Teile Natriumcarbonat und     Kalium-          carbonat;     3. . 2-20     Gew.-        %        Natriumcyanid,    20       Gew.-    %     Natriumchlorid,    30     Gew.-    % Kalium  chlorid, 50     Gew.-%        Bariumchlorid;     4. wie 3., jedoch an Stelle von     Natrium-          cyanid    0,05 bis 0,5     Gew.-%    polymerisierte  Blausäure.  



  Für die Erzeugung der sauerstofffreien  Atmosphäre kann man Gase, wie Stickstoff  oder Wasserstoff, ferner gasförmige Kohlen  wasserstoffe, ferner Edelgase, wie z. B. Ar  gon,     Krypton,    Helium, gegebenenfalls auch  Ammoniak verwenden.     Kohlenmonoxyd    und  Kohlendioxyd sind nicht geeignet. Die Gase      werden vorteilhaft in völlig trockenem Zu  stand verwendet, da Anwesenheit von Was  serdampf Veranlassung zu oxydierenden  Wirkungen geben kann. Auch Mischungen  verschiedener Gase können     Verwendung     finden.  



  Die Wirkung des Arbeitens unter einer  sauerstofffreien Atmosphäre geht aus folgen  den Vergleichsversuchen hervor:  Musterstücke von kalt gewalzten Stahl  stäben mit 1,6061 cm2 Querschnitt wurden  30 Minuten lang bis 800   in Schmelzbädern,  die nur aus Natriumcyanid bestanden, be  handelt. Im einen Fll wurde das Cyanid in  einem luftdichten Gefäss     unter        Stickstoff     (99,8ö) eingeschmolzen und das Bad wäh  rend der Behandlung der Stahlstäbe unter  der Stickstoffatmosphäre gehalten. Im an  dern Fall wurde der Luft während der Be  handlung der Stahlstäbe der Zutritt gestattet.  Die unter Luftzutritt behandelten Muster  stücke zeigten eine für das unbewaffnete  Auge klar sichtbare Härteschicht. Die unter  dem Mikroskop gemessene Härtetiefe betrug  0,0125 cm.

   Die erfindungsgemäss behandelten  Musterstücke zeigten keine für das unbewaff  nete Auge sichtbare Härteschicht. Unter dem  Mikroskop bei 100facher Vergrösserung zeig  ten diese Muster eine ganz geringfügige  Härteschicht, die aber zu klein war, um ge  messen werden zu können.  



  In Ausübung der Erfindung kann man  zum Beispiel derart verfahren, dass man die  Wärmebehandlung in Gefässen durchführt,  die mit gut passenden Deckeln versehen sind,  welche Öffnungen für die Zufuhr des nicht  oxydierenden Gases und für die     Einführung     und Ausführung der zu behandelnden Gegen  stände besitzen. Beim Einbringen oder Her  ausnehmen der     Gegenstände    durch die     hierfür     vorgesehenen, zweckmässig klein zu halten  den     @Offnungen    wird ein dauernder Strom  des nichtoxydierenden Gases eingeleitet, um  Luftzutritt zu     verhindern.    Während der       Wäxmebehandlung    können die Öffnungen  fest geschlossen gehalten werden.

   Es emp  fiehlt sich, auch in Arbeitspausen das  Schmelzbad unter nichtoxydierender Atmo-         sphäre    zu halten, um die Aufnahme von  Sauerstoff oder     andern-oxydierenden    Gasen  durch die Schmelze zu verhindern.  



  Blechstreifen, z. B. solche aus Stahlblech,  werden mit Vorteil derart behandelt, dass man  die Streifen     ununterbrochen    mit solcher Ge  schwindigkeit durch das     Schmelzbad        führt,     dass die erforderliche Erhitzung bis zum Ver  lassen des Bades erzielt ist. Hierfür ver  wendet man zweckmässig Gefässe mit dicht  schliessenden Deckeln, welche an einander       gegenüberliegenden    Seiten mit engen Schlit  zen für den Durchgang des Blechstreifens  versehen sind. Die Zuführung und Abfüh  rung des Streifens wie auch die     Bewegung     im Bad kann durch geeignete Führungs  organe, z. B. Laufrollen, erfolgen.

   Gleich  zeitig wird nichtoxydierendes Gas in den  Raum unterhalb des Deckels mit solcher     Ge-          schwindigkeit    eingeführt, dass das Eindrin  gen von Luft durch die Deckelöffnungen ver  hindert wird.  



  Mit Vorteil wird derart gearbeitet, dass  das aus der Schmelze kommende Behand  lungsgut, z. B. Stahlstreifen, abgekühlt wird,  bevor es mit der Aussenluft in Berührung  kommt. Dies kann zum     Beispiel    derart ge  schehen, dass man den Abstand     zwischen     Oberfläche der Schmelze und Deckel, die  Laufgeschwindigkeit des Stahlstreifens und  die Zufuhr von nichtoxydierendem Gas so       bemisst,    dass die erwünschte Abkühlung in  dem Oberteil des Behandlungsgefässes er  folgen kann. Stahlbänder sollen im allge  meinen auf Temperaturen unter 200, vor  zugsweise unter<B>100',</B> abgekühlt werden,  bevor sie das Behandlungsgefäss verlassen  und mit Luft in Berührung kommen.

   Zur  ununterbrochenen Behandlung von Stahl  streifen kann man Schmelzen der oben be  schriebenen Zusammensetzung verwenden.  Das Bad kann auf einer Temperatur, welche  zwischen dem Schmelzpunkt des Salzge  misches und<B>900',</B> gegebenenfalls auch höher  liegt, gehalten werden. In gleicher Weise wie  Stahlstreifen     können    zum Beispiel auch  Drähte behandelt werden.      Die Erfindung eignet sich auch für die       Wärmebehandlung        von     und deren Legierungen, insbesondere solcher,  die leicht oxydierbar sind, wie z. B. Kupfer,  Messing und dergleichen. Durch Anwendung  der Erfindung kann man Oberflächenoxyda  tionen und infolgedessen auch sonst übliche  Nachbehandlungen, z. B. zur Entfernung von  Schuppen oder Beseitigung von Verfärbun  gen, vermeiden.

   Das Verfahren kann, all  gemein gesprochen, bei den verschiedensten  Wärmebehandlungstemperaturen, z. B. sol  chen zwischen 450 bis 900  , ausgeführt  werden.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH: Verfahren zur Wärmebehandlung von metallischen Gegenständen in Salzschmelz bädern, welche Cyanverbindungen enthalten, dadurch gekennzeichnet, dass das Behand lungsbad unter einer nichtoxydierenden Atmosphäre gehalten wird. <B>UNTERANSPRÜCHE:</B> 1. Verfahren nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass das Behandlungs bad unter einer Stickstoffatmosphäre gehal ten wird. 2. Verfahren nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass das Behandlungs bad unter einer Wasserstoffatmosphäre ge halten wird. 3. Verfahren nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass dünne metallische Gegenstände von grosser Länge der Wärme behandlung unterworfen werden. 4.

   Verfahren nach Patentanspruch und Unteranspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Gegenstände durch einen Schlitz in das Behandlungsgefäss eingeführt und nach Durchlaufen der Schmelze durch einen an dern Schlitz ausgeführt werden, wobei in den Oberteil des geschlossenen Gefässes nichtoxy dierendes Gas in solcher Menge eingeführt wird, dass ein Eindringen der Aussenluft durch die Schlitze verhütet wird. 5.

   Verfahren nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass die wärmebehan delten Gegenstände, bevor sie in Berührung mit Luft gelangen, einer Abkühlung unter worfen werden. 6. Verfahren nach Patentanspruch und Unteranspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die wärmebehandelten Gegenstände, bevor sie in Berührung mit Luft gelangen, einer Abkühlung auf Temperaturen unterhalb 200 unterworfen werden. 7. Verfahren nach Patentanspruch und Unteranspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die aus der Schmelze kommenden Gegen stände vor Verlassen des Behandlungsgefässes in der über der Schmelze befindlichen, nicht oxydierenden Atmosphäre abgekühlt werden.