CH406266A - Verfahren zur Hochhärtung von nichtaustenitischen Stählen - Google Patents

Description

  Verfahren zur     Hochhärtung    von     nichtaustenitischen    Stählen    Gegenstand des Hauptpatentes ist ein     Verfahren     zur Hochhärtung von     nichtausteniti@schen        Stählen          ;furch    Abkühlung     von        Austenitiserungstempcratur     bis unter     die        Martensittemperatur    in einer so     kurzen     Zeitdauer,     @dass        das    Gefüge nach der Abkühlung bei       Zimmertemperatur    zu mehr ,als<B>95%</B>     ;

  aus        Austenit     besteht, welche     instabile        Kristallform    bei     Zimmer-          temperatur        zum    Umklappen in ein stabiles     feinkör-          niges        Härtungsgefüge    gebracht wird.  



       Dadurch    wird     ein        Härtungsgefüge        erzielt,    das  sowohl härter :als fauch weniger     anätzbar,    ,d. h. mehr       korrosionsbeständig    ist     :als    die nach     früheren    Ver  fahren     herstellbaren    Gefüge.  



  Die vorliegende Erfindung bezieht .sich auf     eine          Weiterbildung    des .im Hauptpatent     b.eschrizbenen          Verfahrens    :und ist dadurch gekennzeichnet,     @dass    nur  ein Werkstoffvolumen     austenitisiert    wird,     welches     weniger als 1 mm dick ist und weniger     ,als        ein    Drittel       ,der    Gesamtmasse ausmacht.  



       Wesentlich    ist,     @dass    nur ein kleines     Werkstoff-          volumen        austemtisiert        wird    und     dass        die        lokal    ent  wickelte     Wärmenmenge    sodann mit .grosser     Geschwin-          digkeit,    insbesondere durch innere Wärmeleitung,       ,entzog-n        wird.     



  Für die Durchführung dieses Vorganges sollen  nachfolgend     einige        @bestimmte    Wege angegeben wer  ,den.  



  1. Die Wärmequelle     befindet        sich        in    einem Brenn  punkt     eines        Rotationsellcpsoids.    Ordnet man das     zu     härtende Werkstück so :

  an,     @dass    die zu     behandelnde     Stelle ,der     Werkstücksob.erfläche    im     zweiten    Brenn  punkt des     Ellipsovdes        liegt,    .dann wird diese     Stelle          selektiv    ,erhitzt, während     die        Umgebung        verhältnis-          mässig    kalt     bleibt.     



  2.     Eine    Abwandlung     ides        Verfahrens        besteht        darin     die Wärmequelle     im        Brennpunkt        eines        Rotations-          paraboloides        anzuordnen.    Die durch     Reflexion    par-         allelgerichteten        Wärmestrahlen        ,sind    sodann     durch     ein geeignetes, für Wärmestrahlen durchlässiges Lin  sensystem :

  an     ider    .zu     ;behandelnden    Stelle ,der     Werk-          stückoberfläche    zu     konzentrieren.     



  3. Auch     :konzentrierte        Flammen,        (die        ,allerdings          verbrennungstechnisch        @so        eingestellt    werden     müssen,     dass     idabei        keine        Entkohlung    ,des Stahles     ,entsteht,     können zur     lokalen        Erhitzung    ,denen.  



  4. Es     kann    auch ,ein     .Strahlverfahren    zur     lokalen          Erhitzung        Anwendung    finden. Werden ,durch     eine     Düse Teilchen     seines        Feststoffes        metallischer    oder       :nichtmetallischer    Natur mit ,grosser     G:eschwindüg;

  -          keit,        @d.    h.     idurch        einen    Luft- oder Gasstrom     ,mit    ho  hem     Druck,    auf eine eng begrenzte     Oberflächenstelle          ;des        Werkstückes        aufgeschleudert,    ;dann     entsteht    :dort  die für das     erfindungsgemässe    Verfahren erforderli  che lokale Erhitzung.  



  5. Insbesondere wird die erfindungsgemässe  schnelle     .Abkühlung        @dadurch    erreicht,     @dass    man     die     hohe     Wärmeleitfähigkeit    !des     Stahles        ausnützt.    Da       nur        kleine    Teile des gesamten     Werkstoffvolumens          erhitzt    werden, ,bleibt der     überwiegende    Teil des       Werkstoffvolumens    kalt,

   und     infolge    der     hohen        Wär-          medeitfähigkeit    und     ider    .starken     Temperaturdifferenz          fliesst    die Wärme .aus dem kleinen     erhitzten        Gebiet     mit hoher     -Geschwindigkeit        ,a#b.     



  6.     Zusätzlich    zu oder Kühlung     ,durch    innere     Wär-          meleitung    kann     die        :Abschreckung        ,durch        einen    ge  kühlten     Luft-    oder     Gasstrom        unterstützt    werden.  



  7. Der     erwähnte    Luft- oder     Gasstrom    kann vor  gekühlt sein, wobei diese     Vorkühlung    entweder durch       Kühlschlangen    .oder (durch Expansion des     Gases    an  der     Ausströrndüse    hervorgerufen wird.  



  B.     Anstatt        idurch        einen        Luft-    oder Gasstrom kann  die     Abschreckung        ider        @austenitisserten        Oberfläche     durch einen     Flüssigkeitsstrahl        unterstützt    werden.

    Um dessen Wirkung     ,zu        intensivieren,        mvuss    er mit      solchem Druck     bzw.    mit     solcher        Geschwindigkeit          auftreffen,    dass an der     Werkstückoberfläche        keine          Gastblasen        entstehen.     



  9. Es ist ferner     möglich,    :die     Abschreckgeschwin-          digkeit    dadurch zu erhöhen,     dass        die        Temperaturdif-          ferenz        zwischen    der     :

  aufgeheizten        Oberflächenstelle     des     Werkstückes        und    Ader übrigen Masse     Kies    Werk  stückes .auf dem Wege     künstlich    vergrössert wird,  dass das Werkstück vor der     Austenibisierung    und       gegebenenfall    auch noch während     :dieses        Vorganges     gekühlt     wird.  

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH Verfahren zur Hochhärtung von n,ichtausteniti- schen Stählen ,durch Abkühlung von Austenitisie- rungstemperatur bis unter (die Martensittemperatur in einer so kurzen Zeitdauer, @dass Idas Gefüge nach der Abkühlung bei Zimmertemperatur zu mehr als 95 ö aus Austenit ebsteht,

   welcher zum Umklappen in ein feinkörniges Härtungs.gefüge gebracht wird, dadurch gekennzeichnet, dass nur ein Werkstoffvo lumen austenitisiert wird, welches weniger als 1 mm dick ist und weniger als ein Drittel ,der Gesamt- masse ausmacht. UNTERANSPRÜCHE 1.

   Verfahren .nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass die der Unterkühlung vorange hende lokale Austenitisierung des Stahles durch :eine Wärme- oder Energiequelle .erfolgt, welche sich im Brennpunkt eines Rotationsellipsoides befindet, wäh rend der zweite Brennpunkt dieses Ellipsoides auf :der Oberfläche ;

   des zu erhitzenden Werkstückes liegt. 2. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch ge- kennzeichnet, dass die :der Unterkühlung vorange hende lokale Austenitisierung des Stahles durch eine Wärme- oder Energiequelle erfolgt, welche sich im Brennpunkt eines Rotationsparabololdes befindet und ,dass :die vom P,araboloäd reflektierten parallelen Strahlen :

   durch ein für Wärmestrahlen idurchlässiges Linsensystem in einem Punkt der Werkstückober- fläche vereinigt werden.

   3. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, idass die der Unterkühlung vorange hende lokale Austenitisierun:g des Stahles mit Hilfe konzentrierter Flammen vorgenommen wind. 4.

   Verfahren ,nach Patentanspruch, rdadurch ge kennzeichnet, dass die Energiezufuhr idurch Beauf- schlagung mit einem ,Partikelstrom erfolgt, welcher nach dem Prinzip der Strahlverfahren auf die zu behandelnde Oberfläche des Werkstückes gerichtet wird.

   5. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, idass idie Unterkühlung ides Au stents in der Weise stattfindet, dass infolge :der extrem gro ssen Volumenunterschiede zwischen den äusserst kleinen austenitisierten Volumenteilen an der Ober fläche des Stahles und ;dem Gesamtvolumen, :

   die Abfuhr der zwecks Austenitisierung vorher zuge führten Wärmemenge so :erfolgt, dass infolge der guten Wärmeleitfähigkeit des .Stahles und der grossen Temperaturdifferenz, welche zwischen :

   den kleinen austenitisierten Volumenteilen und den übrigen, über wiegenden Stahlvolumen herrscht, die Wärme abfuhr in diese von selbst mit sehr hoher Geschwin- digkeit und ohne zusätzliche Kühlmittel vor sich geht.

   6. Verfahren :nach Patentanspruch, dadurch ge- kennzeichnet, dass mach erfolgter Austenitisierung (der zur Unterkühlung des Austenits erforderliche Temperaturgradient durch Kühlung des Austenits mit einem Luft- oedr Gasstrom erreicht wird. 7.

   Verfahren nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass :der erforderliche Temperaturga- dientdurch Kühlung :des Werkstückes mit einem gekühlten Luft- oder Gasstrom verstärkt wird. B.

   Verfahren nach Patentanspruch, dadurch ;ge- kennzeichnet, dass nach erfolgter Austenitisierung der zur Unterkühlung .erforderliche Temperaturgra- ,di:ent durch Kühlung des Austenits mit einem Flüssig- keitsstrahl von ;solchem Druck erreicht wird, dass beim Auftreffen :des Flüssigkeitsstrahles auf die er hitzte Stelle :

   des Werkstückes keine Gasblasen ent stehen. 9. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch ge- kennzeichnet, idass zur Herstellung :einer möglichst grossen Temperatuildiffenenz unddamit möglichst ra- :scher Wärmeabfuhr zwischen :

   den austenitisiverten kleinen Volumteilen des Stahles und dem übrigen, überwiegenden Volumen des Stahles, :dieser vor oder und während :der Austenitisierung :gekühlt wird. 10. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch ge- kennzeichnet, dass zur Herstellung und Aufrechter haltung eines möglichst hohen Temperaturgradienten ein Rückströmen einer vorher von :

   den austeniti- sierterp kleinen Volumenteilen in das übrige, über wiegende Stahlvolumen überführte Wärmemenge @da- durch vermieden wird, dass rder Stahl von oder und wähend (der Austenitisierung gekühlt wird.