CH471224A - Zweiphasiges Abschreckmittel und Verwendung desselben - Google Patents

Description

  Zweiphasiges     Abschreckmittel        und        Verwendung    desselben    Die Erfindung betrifft ein zweiphasiges     Abschreck-          mittel    und dessen Verwendung zum Abschrecken von  Metallen, insbesondere von Stahl.  



  Die mechanischen Eigenschaften der für die Her  stellung von Formgegenständen verwendeten Metalle,  wie Eisen, Kupfer, Nickel, Aluminium, Magnesium,  Zink, Gold, Silber, Blei und Zinn und ihre Legie  rungen, können durch verschiedene bekannte Verfahren  der Wärmebehandlung     modifiziert    werden, wobei das  Metall auf irgendeine bestimmte Temperatur erwärmt  und dann gekühlt wird. Bei vielen derartigen Wärme  behandlungsverfahren     wird    das heisse Metall mehr oder  weniger schnell gekühlt, und derartig rasche Abküh  lungsverfahren sind allgemein als  Abschrecken  be  kannt. Im allgemeinen wird das Abschrecken durch  Eintauchen des heissen Metalls in ein Bad einer Flüssig  keit, wie Wasser oder Öl, durchgeführt.

   Ein übliches       Abschreckverfahren    ist das Abschrecken von Stahl in  Wasser oder anderen     wässrigen    Flüssigkeiten oder in Öl.  



  Da Stahl das Metall ist, das am häufigsten abge  schreckt wird, bezieht sich die nachfolgende Beschrei  bung der vorliegenden Erfindung in erster Linie auf  Stahl, obgleich festzustellen ist, dass die     Erfindung    in       keiner    Weise auf     das    Abschrecken von Stahl beschränkt  ist.  



  Das Erhitzen von Stahl auf hohe Temperaturen hat  die Umwandlung von Stahl in     Austenit,    eine feste Lö  sung von Kohlenstoff in     flächenzentriertem    kubischen  Eisen, zur Folge. Beim nachfolgenden schnellen Abküh  len (Abschrecken) wandelt sich     Austenit    in     Martensit     um, eine harte, spröde Form von Stahl, welche, wenn  sie in geeigneter Weise getempert wird, die Kombi  nation von Festigkeit und Zähigkeit besitzt, die gewöhn  lich dem Stahl eigen ist.

   Kühlt man langsamer ab, als  es zur Bildung von     Martensit    erforderlich ist, führt  dies zur Umwandlung von     Austenit    in weniger er  wünschte Strukturen, wie Gemische von     Perlit    und       Bainit,    bei Temperaturen oberhalb der Temperatur  der     Martensitbildung.     



  Die Härte eines Stahls im     Martensitzustand    hängt    zum grössten Teil von dem Kohlenstoffgehalt des  Stahls ab. Legierungselemente werden zu     wärmebehan-          delbaren    Stählen zugegeben zu dem Zweck, die Ab  kühlungsgeschwindigkeit zu verringern, die erforderlich  ist, um sicherzustellen, dass vollständig     martensitische     Strukturen erhalten werden. In einem Teil, der ab  geschreckt     wird,    nimmt die Abkühlungsgeschwindigkeit  mit zunehmender Entfernung von der Oberfläche, die  abgeschreckt wird, ab.

   Aus diesem Grund begrenzen  die Legierungselemente die Grösse eines Teiles, welcher  zu einer völlig     martensitischen    Struktur abgeschreckt  werden kann, oder mit anderen Worten, die     Härtbarkeit     des Stahls.     Hochlegierte    Stähle haben hohe     Härtbarkeit,     und ein Teil daraus mit einer gegebenen Grösse härtet  durch und durch bei einer verhältnismässig niedrigen  Abkühlungsgeschwindigkeit; jedoch sind hochlegierte  Stähle teuer.

   Anderseits erfordern billigere, niedrig le  gierte oder     unlegierte        Kohlenstoffstähle    wegen ihrer  geringen     Härtbarkeit    eine höhere Abkühlungsgeschwin  digkeit, um eine vollständige Härtung eines gegebenen  Teils zu erreichen. Bei dem stärkeren Abschrecken  (höhere Abkühlungsgeschwindigkeit) können aber Ver  ziehen und     Abschreckrisse    auftreten.  



  Ein Abschreckungsverfahren kann zweckdienlich als  aus drei Stufen bestehend beschrieben werden:  1. In der ersten Stufe oder     Dampfabdeckstufe    ist  die Temperatur des Metalls so hoch, dass das Ab  schreckmedium an der Oberfläche des Metalls verdampft  wird und ein dünner stabiler     Dampffilm    den Teil um  gibt. Die Dampfumhüllung wirkt als Isolierung, und die  Abkühlung findet in erster Linie durch Abstrahlen durch  den Dampffilm statt. Die Abkühlungsgeschwindigkeit  ist während dieser Stufe verhältnismässig gering.  



  2. Die zweite Stufe oder     Dampfsiedestufe    beginnt,  wenn sich das Metall auf eine solche Temperatur ab  gekühlt hat, dass der Dampffilm nicht mehr stabil ist.  Das     Abschreckmedium    neigt dann dazu, die Oberfläche  des Metalls zu benetzen, und es .erfolgt ein heftiges  Sieden. Die Wärme wird aus dem Metall mit sehr  grosser     Geschwindigkeit    als latente     Verdampfungswärme         entfernt. In dieser Stufe ist die Abkühlung am  schnellsten.  



  3. Die dritte Stufe oder Kontaktstufe beginnt, wenn  die Oberflächentemperatur des Metalls auf den Siede  punkt oder     -bereich    der     Abschreckflüssigkeit    gesenkt  ist. Unterhalb dieser Temperatur hört das Sieden auf,  und ein langsames Abkühlen findet durch Leitung oder  Konvektion statt. Die Abkühlungsgeschwindigkeit ist in  der dritten Stufe am niedrigsten.  



  Wasser,     wässrige    Lösungen, geschmolzene Salze, Öl  und Ölemulsionen sind einige der Materialien, die als       Abschreckmedien    bisher verwendet wurden. Obgleich  Wasser und     wässrige    Lösungen von anorganischen     Salzen     die ältesten und     billigsten        Abstreckmedien    sind und  eine maximale     Härtbarkeit    verleihen, weil sie die höch  sten     Anfangsabschreckgeschwindigkeiten    haben, haben  sie den Nachteil, dass die hohen     Abschreckgeschwindib          keiten    bis zu niedrigen Temperaturen bestehen bleiben,  was     Sichwerfen,

      Verziehen, Sprödigkeit, ungleiche Härte  und     Rissbildung    zur Folge hat. Der niedrige Siedepunkt  von Wasser ist für diese Eigenschaften verantwortlich.  



  Wenn     Abschrecköle    verwendet werden, ist die Dauer  der     Dampfabdeckstufe    länger; die Abkühlungsgeschwin  digkeit in der Siedestufe ist     geringer,    und die Dauer  der Siedestufe ist kürzer. Wegen diesen Eigenschaften  ist das Abschrecken mit Ölen weit weniger drastisch  als das Abschrecken mit Wasser, weil der Übergang  von der zweiten Stufe (Siedestufe) in die dritte Stufe  (Kontaktstufe) allmählicher erfolgt und das Verziehen  verringert wird. Infolgedessen haben Ölemulsionen oder  verschiedene Öle, wie Fisch- und     Meerestieröle,    tie  rische Öle, Mineralöle und     ihre    Gemische,     wässrige    Ab  schreckmittel weitgehend verdrängt.

   Obgleich die Ab  schrecköle und     -ölemulsionen    die     während    der     Härtens     gebildeten inneren Spannungen zum Teil verringern  und obgleich die Neigungen zur     Abschreckrissbildung     verringert werden, können die in solchen Medien ab  geschreckten Metalle nicht völlig härten, wie sie es  tun würden, wenn sie in     wässrigen    Medien abgeschreckt  würden, weil die Abschreckungsgeschwindigkeit der  artiger     Abschreckmittel    wesentlich geringer ist, was  die Bildung von Gemischen der weicheren Produkte  der Umwandlung bei höheren Temperaturen ermög  licht.

   Ausserdem neigen Öl und Ölemulsionen bei er  höhten Temperaturen dazu, sich zu oxydieren, Schlamm  zu bilden, einzudicken, abgebaut zu werden und sich  zu zersetzen, was die Lebensdauer solcher     Abschreck-          mittel    wesentlich herabsetzt, sie in der Verwendung un  bequem macht und Ergebnisse     erbringt,    die nicht gleich  mässig sind. Die Entflammbarkeit der Öle ergibt auch  eine grosse Feuergefahr beim Abschrecken, und dem  gemäss wurde schon lange nach einem Ersatz für       Ölabschreckmittel    gesucht, jedoch bisher ohne viel Er  folg.  



  Ein solches optimales     Abschreckmittel    müsste der  art sein, dass es in den ersten     Abschreckstufen    die Ab  kühleigenschaften eines starken     Abschreckmittels    hat,  aber in dem niedrigen Temperaturbereich,     in    welchem  die Umwandlung in     Martensit    stattfindet, die niedrigere       Abkühlungsgeschwindigkeit    eines weniger starken<B>Ab-</B>  schreck-mittels hat.

   Die hohe     Anfangsabkühlungsge-          schwindigkeit    würde es ermöglichen, Stähle mit ge  ringer     Härtbarkeit    zu verwenden, während die geringe  Abkühlungsgeschwindigkeit während der Umwandlung  die thermischen Gradienten verringern würde, welche  Verziehen und     Abschreckrissbildung    verursachen. Ausser-    dem müsste die     optimalen        Abschreckmedien    im Gebrauch  beständig und feuerhemmend sein.  



  Um Ergebnisse zu erhalten, die den Ergebnissen  nahekommen, welche beim Abschrecken mit optimalen       Abschreckmitteln    zu erwarten sind, wurde bereits vor  geschlagen, Metalle in der angegebenen Reihenfolge so  wohl in Wasser als auch in Öl abzuschrecken, um auf  diese Weise den     Vorteil    der hohen     Abschreckgeschwin-          digkeit    von Wasser für die Anfangsstufen mit der nach  folgenden geringeren     Abschreckgeschwindigkeit    von Öl  auszunützen, um die wünschenswerten Eigenschaften,  welche nur mit Öl erhältlich sind, zu erzielen, Jedoch  ist es zum     Abschrecken    mit einem     zweiphasigen    Mittel  aus Wasser und Öl erforderlich,

   jede Phase in einem  getrennten     Abschreckbehälter    aufzubewahren, weil bei  Verwendung eines     einzigen        Abschreckbehälters    das Öl  auf dem Wasser schwimmen würde, was keinen Vor  teil einbrächte. Anderseits hat die Verwendung zweier  getrennter     Abschreckbehälter    viele praktische Nachteile,  welche eine derartige Anwendungsform in der Praxis  verhindert haben.  



  Ziel der Erfindung ist daher ein neues und ver  bessertes zweiphasiges     Abschreckmittel,    das beim Här  ten von Gegenständen aus Stahl und anderen Metallen  in einem Ausmass wirksam ist wie     normalerweise          wässrige        Abschreckmedien    und doch kein     Verwerfen     und keine     Rissbildung    und andere Schäden ergibt, wie  dies bei Wasser als     Abschreckmedium    im Gegensatz  zu Öl eintritt.

   Das neue     Abschreckmittel    weist die  Vorteile von Öl im Hinblick auf die Qualität der ab  geschreckten Gegenstände auf, ist aber im Unterschied  zu Öl extrem feuerhemmend und aus diesem     Grunde     günstiger als Öl. Insbesondere ist eine Phase des Ab  schreckmittels eine     wässrige    Phase, aber diese     wässrige     Phase ist die obere Phase.

   Das neue     Abschreckmittel     zur Verwendung bei der Wärmebehandlung von Me  tallen hat keine Feuergefährlichkeit, -- keine lästige       Geruchsbildung,    keine Rauch- oder     Schaumbildungs-          probleme    und hat eine im wesentlichen gleichmässige  Abschreckwirkung     während    langer Verwendungszei  ten, eine lange Lebensdauer,     verursacht    geringe Kosten  und kann bei verschiedenen Temperaturen verwendet  werden, um verschiedene     vorteilhafte        Abschreckge-          schwindigkeiten    zu erzielen.  



  Das zweiphasige     Abschreckmittel        gemäss    der Er  findung, das nicht die praktischen Nachteile     eines          Wasser-und-Öl-Systems    hat, aber doch die er  wünschten     Eigenschaften    eines solchen Systems hat,  ist dadurch     gekennzeichnet,    dass es  a) eine obere,     wässrige    Phase und  b)     eine    untere     Phase,    die chloriertes     Biphenyl     enthält,  welches ungefähr 20 bis ungefähr 60     Gew.    ö gebun  denes Chlor enthält, aufweist.

   Ein solches Mittel  bietet den     Vorteil        einer        anfänglichen        wässrigen    Ab  schreckung mit hoher Geschwindigkeit mit nachfolgen  der langsamer Abschreckung mit einer Geschwindig  keit, die für die Ölabschreckung typisch ist, wobei ein  einziger     Abschreckbehälter    verwendet werden kann,  weil chloriertes     Biphenyl    schwerer als Wasser und  Medien auf Basis von Wasser ist und daher die untere  Phase ist.

   Andere Vorteile des neuen zweiphasigen Ab  schreckmittels     gemäss    der Erfindung, die im folgenden  klarer werden, sind grosse Feuerbeständigkeit, gute  Beständigkeit gegen Oxydation und thermische Ein  flüsse,     Hydrolysenbeständigkeit    der unteren Phase, wo  durch sich gleichmässige     Abschreckgeschwindigkeiten         während langer Zeit und geringe Kosten ergeben.

   Ein  weiterer Vorteil ist, dass das zweiphasige     Abschreck-          mittel    gemäss der Erfindung die Verwendung von billi  gen Metallen anstelle von teuren Legierungen erlaubt,  weil die gleiche     Härtungstiefe    wie mit einem     Ölab-          schreckmittel    erhalten werden kann, die unerwünsch  ten Ergebnisse, die mit einer     wässrigen    Abschreckung  verbunden sind, wie Verziehen und     Rissbildung,    jedoch  vermieden werden. Ebenso kann das zweiphasige Ab  schreckmittel gemäss der Erfindung für die Einsatz  härtung und     Karburierungsverfahren    verwendet wer  den.  



  Die Erfindung betrifft ferner die Verwendung des       Abschreckmittels    zum Abschrecken von Metallen, da  durch gekennzeichnet,     dass    man einen erhitzten Metall  gegenstand während einer Zeit, welche ausreicht, um  den erhitzten Gegenstand partiell abzuschrecken, mit  der oberen,     wässrigen    Phase     in    Berührung bringt und  den Gegenstand darauf mit der unteren Phase, die  chloriertes     Biphenyl    enthält, in Berührung bringt.

   Die  Zeit, während der eine Gegenstand in der     wässrigen     Phase     gehälten    wird, hängt vom Querschnitt des Gegen  standes, seiner Zusammensetzung und der gewünschten       Härtungstiefe    in der im folgenden näher beschriebenen  Weise ab. Eine weitere Steuerung des     Abschreckprozes-          ses    kann auch durch Regelung der Temperatur sowohl  der     wässrigen    als auch der organischen' Phase erzielt  werden, wobei man so weit gehen kann, das     Abschrek-          ken    und das Tempern in einem Arbeitsgang auszuführen.  



  Zum     Inberührungbringen    eines Gegenstandes mit  einem     Abschreckmittel    sind die verschiedensten Mittel,  wie sie üblicherweise vom Fachmann verwendet wer  den, anwendbar. So kann beispielsweise die Wasser  phase     versprüht    werden, oder man kann jede Phase  über den Gegenstand, der abgeschreckt werden soll,  fliessen lassen, oder man kann den Gegenstand in jede  Phase eintauchen.  



  Chloriertes     Biphenyl,    welches ungefähr 20 bis un  gefähr 60     Gew.    % gebundenes Chlor enthält, ist für  das     Abschreckmittel    gemäss der Erfindung brauchbar,  jedoch wird chloriertes     Biphenyl,    welches ungefähr 40  bis ungefähr 50     Gew.%    gebundenes Chlor enthält, be  vorzugt, weil es     Abschreckmedien    mit den für die Ver-         wendung    bei üblichen     Abschrecktemperaturen    am be  sten geeigneten     Viskositätseigenschaften    hat.

   Chlorier  tes     Biphenyl    ist im Handel erhältlich in der Form von  Produkten, welche ungefähr 21, 32, 42, 48, 54 oder  60 % gebundenes Chlor enthalten und annähernd  Mono-,     Di-,        Tri-,    Tetra-,     Penta-    und     Hexachlorbiphenyl     entsprechen.

   Als  chloriertes     Biphenyl,    welches unge  fähr 40 bis ungefähr 50 % gebundenes Chlor enthält   und  chloriertes     Biphenyl,    welches ungefähr 20 bis un  gefähr 60 % gebundenes Chlor enthält  können nicht  nur diese chlorierten Produkte verwendet werden, son  dern ebenso Gemische aus einem oder mehreren der  chlorierten     Biphenyle,    wobei der     Gesamtchlorgehalt    im  Bereich von etwa 20 bis etwa 60 %, vorzugsweise im  Bereich von etwa 40 bis etwa 50     GewA    liegt.

   Bei  spielsweise kann chloriertes     Biphenyl,    welches einen Ge  samtgehalt von 45     GewA    gebundenem Chlor hat, für  die Zwecke der Erfindung in wirksamer Weise herge  stellt werden durch     Zusammenmischen    von 50     Gew.-          Teilen    chloriertem     Biphenyl,    welches 42     GewA    gebun  denes Chlor enthält, und 50     Gew.-Teilen    chloriertem       Biphenyl,    welches 48     Gew.    % gebundenes Chlor ent  hält.

   In gleicher Weise kann zur weiteren Erläuterung  chloriertes     Biphenyl,    welches einen Gesamtgehalt von  58     GewA    gebundenes Chlor enthält, für die Zwecke  der Erfindung hergestellt werden durch Zusammen  mischen von 25     Gew.-Teilen    chloriertem     Biphenyl,    wel  ches 52     GewA    gebundenes Chlor enthält, und 75     Gew.-          Teilen    chloriertem     Biphenyl,    welches 60     Gew.    % ge  bundenes Chlor enthält.

   Daher kann für die Zwecke  der Erfindung chloriertes     Biphenyl,    welches ungefähr  20 bis ungefähr<B>60%</B> oder vorzugsweise ungefähr 40  bis ungefähr 50     GewA    gebundenes Chlor enthält, ent  weder durch direkte     Chlorierung    von     Biphenyl,    um  den gewünschten Gehalt an gebundenem Chlor zu er  halten, hergestellt werden, oder ein zufriedenstellendes  Material kann erhalten werden durch     Zusammenmischen     von zwei oder mehr chlorierten     Biphenylen,    wobei sich  ein Gemisch von chloriertem     Biphenyl    ergibt, welches  eine wirksame Menge von gebundenem Chlor in den  oben     angezeigten    Bereichen enthält.  



  Die allgemeinen physikalischen Eigenschaften von  chloriertem     Biphenyl    mit wechselnden Mengen von ge  bundenem Chlor sind unten angegeben.  
EMI0003.0072     
  
    Eigenschaft <SEP> 21 <SEP> 32 <SEP> 42 <SEP>  ,ö <SEP> Chlor
<tb>  48 <SEP> 54 <SEP> 60
<tb>  Dichte.

   <SEP> spezifisches
<tb>  Gewicht <SEP> 25 25  <SEP> C <SEP> 1,18 <SEP> 1,26 <SEP> 1,38 <SEP> 1,45 <SEP> 1,54 <SEP> 1,62
<tb>  kg/Liter, <SEP> 25  <SEP> C <SEP> 1,18 <SEP> 1,26 <SEP> 1,38 <SEP> 1,44 <SEP> 1,54 <SEP> 1,62
<tb>  Anfangssiedepunkt <SEP> 760 <SEP> mm
<tb>  Quecksilber, <SEP>   <SEP> C <SEP> 275 <SEP> 290 <SEP> 325 <SEP> 340 <SEP> 365 <SEP> 385
<tb>  Flammpunkt, <SEP> offene
<tb>  Clevelandschale, <SEP>   <SEP> C <SEP> 141,1-150,0 <SEP> 151,7-154,4 <SEP> 175,6-180,0 <SEP> 192,8-195,6 <SEP> kein <SEP> kein
<tb>  Brennpunkt, <SEP> offene
<tb>  Clevelandschale, <SEP>   <SEP> C <SEP> 176,1 <SEP> 201,7 <SEP> kein <SEP> kein <SEP> kein <SEP> kein
<tb>  Viskosität
<tb>  Saybolt-Universal-Sek.
<tb>  (ASTM-D-SS) <SEP> 98,9<B>0</B> <SEP> C <SEP> 30-31 <SEP> 31-32 <SEP> 34-35 <SEP> 36-35 <SEP> 44-48 <SEP> 72-78
<tb>  54,

  40 <SEP> C <SEP> 35-37 <SEP> 39-41 <SEP> 49-58 <SEP> 69-78 <SEP> 260-340 <SEP> 3200-4500
<tb>  37,8  <SEP> C <SEP> 40-42 <SEP> 47-50 <SEP> 80-93 <SEP> 185-240 <SEP> 1800-2500 <SEP>    kein  <SEP> bedeutet <SEP>  kein <SEP> Brennpunkt <SEP> bis <SEP> zur <SEP> Siedetemperatur  <SEP> bzw. <SEP>  kein <SEP> Flammpunkt <SEP> bis <SEP> zur <SEP> Siedetemperatur.

         Aus der Tabelle ist zu ersehen, dass chloriertes       Biphenyl        beträchtlich    schwerer als Wasser und schwerer    als eine bis zu über 20 %     Salz    enthaltende     Salzlösung     ist, dass es     einen    sehr hohen Siedepunkt hat, dass es      fast vollkommen feuerbeständig ist und dass die Visko  sität von chloriertem     Biphenyl    einen weiten     Spielraum     für verschiedene Anwendungen und Arbeitstemperatu  ren bietet.  



  Um die Einzigartigkeit des zweiphasigen     Abschreck-          mittels    gemäss der     Erfindung    und dessen Verwendung zu  erläutern, wurden zwei Stähle mit erheblich verschie  denen Eigenschaften, nämlich ein Stahl mit geringer       Härtbarkeit        (AISI    1046) und ein Stahl mit hoher     Härt-          barkeit        (AISI    52100) durch     Austenitisierung    und nach  folgendes Abschrecken in dem neuen     Abschreckmittel     gemäss der Erfindung wärmebehandelt.  



  Die Proben jedes wärmebehandelten Stahls bestan  den für die Prüfung der     Härtbarkeit    aus Stangen mit  25,4 und 50,8 mm Durchmesser und für die Prüfung  auf Verziehen aus     C-förmigen         Navy-type     Proben.  Das     Austenitisieren    der Testproben wurde     in    einem  Ofen mit gesteuerter Atmosphäre in einem kontinuier  lichen Strom von     endothermem    Gas (Kohlenmonoxyd  Kohlendioxyd),     um    die Oxydation und     Entkohlung    zu  verhindern, durchgeführt.

   Eine Temperatur von 843' C  wurde für beide Stähle verwendet, und Abgase mit dem  Taupunkt 12,8 und 1,7  C wurden für die Stähle       AISI    1046 bzw.     AISI    52100 verwendet. Die 2,54     em-          Härtbarkeitsstangen    und die     Verziehungsproben    wurden  im Ofen eine Stunde erhitzt, während die 5,08     cm-          Härtbarkeitsstangen    zwei Stunden erhitzt wurden.  



  Das     Abschreckverfahren    bestand im     Eintauchen     der erhitzten Testproben in die Wasserschicht während  verschiedener Zeit und anschliessendem Bringen der  Proben in die Schicht aus chloriertem     Biphenyl.    Aus  Gründen der Einfachheit wurde chloriertes     Biphenyl,     welches 42     Gew.    % gebundenes Chlor enthielt, verwen  det. Die abgestreckten     Härtbarkeitsstangen    wurden in  der Mitte (Länge gleich 4mal Durchmesser) mit einer  Trennscheibe quer zerschnitten, und eine Scheibe von  annähernd 15,875 mm Dicke wurde entfernt.

   Ungefähr  0,0762 bis 0,1016 mm wurden dann von den Ober  flächen, die untersucht werden sollten, abgeschliffen,  um alle durch das Abschneiden veränderten Teile zu  entfernen. Jede Probe wurde durch Ätzen während  15 Sekunden in 5     %iger    Salpetersäure und darauf wäh  rend 15 Sekunden in 10     %iger    Salzsäure auf Gefüge  veränderung geprüft. Bei keiner der Proben wurde eine  Gefügeveränderung festgestellt.  



  Die Abschnitte wurden geprüft, indem die Rockweh       C-Härte        in    Abständen von 1,5875 mm über wenig  stens zwei Durchmesser bestimmt wurde. Die Ergeb  nisse der     Härtbarkeitsprüfungen    bei 2,54     cm-AISI          1046-Stangen    (Durchschnittswerte) sind     in        Fig.    1 auf  getragen, und bei Betrachten derselben ist erkennbar,  dass im wesentlichen die gleiche     Härtung,    wie sie bei  unmittelbarer Abschreckung in Wasser (4 Minuten) er  reicht wurde, bei Proben erhalten wurde,

   welche 16 Se  kunden     in    Wasser und dann in chloriertem     Biphenyl     abgeschreckt wurden. Gleiche Ergebnisse wurden mit  den 5,08     cm-Stangen    erhalten, wie in     Fig.    2 gezeigt.

    Die Ergebnisse der     Härtbarkeitsprüfungen    bei 2,54     cm-          und    5,08     cm-AISI        52100-Stangen    (Durchschnittswerte)  sind in den     Fig.    3 und 4 aufgetragen, aus welchen  erkennbar ist, dass bei 2,54 cm-Proben dieses Stahls  eine vollkommene Härtung bei allen     Kombinationen     von Abschrecken     in    Wasser und chloriertem     Biphenyl     erhalten wurde und dass bei 5,08 cm-Proben 32 Se  kunden Abschrecken     in    Wasser und dann in chloriertem       Biphenyl    eine Härtung ergab,

   die annähernd äquivalent    einem unmittelbaren Abschrecken     in    Wasser (3 bzw.  5 Minuten) war.  



  Bei den     Verziehungsuntersuchungen    wurde ein op  tischer     Komparator    verwendet,     um    die Öffnungsbreite  vor und nach der Wärmebehandlung zu messen. Die  Differenz zwischen diesen beiden Werten ist ein Mass  für das Verziehen.

   Die Ergebnisse der     Verziehungsunter-          suchungen        (Durchschnittswerte)    sind in     Fig.    5 fest  gehalten, woraus erkennbar ist, dass das Verziehen bei  Verwendung von zeitlich festgelegtem Abschrecken     in     Wasser und chloriertem     Biphenyl    beträchtlich verringert  wird und dass doch bei dem zeitlich festgelegten Ab  schrecken in     Wasser    und chloriertem     Biphenyl    keine       Rissbildung    beobachtet wurde.  



  Obgleich     direkte    Vergleiche     zwischen    den Ergeb  nissen der     Härtbarkeitsuntersuchungen    und der     Ver-          ziehungsuntersuchungen    infolge der grossen Unterschiede  der Grösse der Abschnitte schwierig sind, ist es be  merkenswert, dass die maximal erreichbare Härtung für       AISI        1046-Stahl    beim Abschrecken     in    Wasser und  chloriertem     Biphenyl    während 16 Sekunden erhalten  wurde, und ist aus     Fig.    5 leicht ersichtlich,

   dass das  aus     einer    solchen Behandlung resultierende Verziehen  beträchtlich     geringer    war als bei längerem     Abschrek-          ken    in Wasser. Im Falle von     AISI        52100-Stahl    zeigen  die Untersuchungsergebnisse ebenso eine Verringerung  des     Verziehens    ohne einen entsprechenden Verlust an  Härte bei Anwendung eines zeitlich festgelegten Ab  schreckens mit chloriertem     Biphenyl.     



  Da bekannt ist, dass das Abschrecken in     Salzwasser     stärker wirkt als das Abschrecken     in    Wasser, das heisst  da die     Abkühlungsgeschwindigkeit    eines Gegenstandes,  der abgeschreckt wird, in Salzlösung grösser ist als in       Wasser,    wurden     Härtbarkeitsuntersuchungen    an     Härt-          barkeitsstangen    aus     AISI        1046-Stahl    mit 5,08 cm Durch  messer vorgenommen, wobei ein zeitlich festgelegtes  Abschrecken in     Salzlösung    und chloriertem     Biphenyl     angewendet wurde.

   Die verwendete     Salzlösung    war eine  9     %ige        Natriumchloridlösung.    Das     Wärmebehandlungs-          verfahren    war das gleiche wie oben beschrieben. Die       Ergebnisse    dieser Untersuchungen sind in     Fig.    6 auf  getragen, aus welcher erkennbar     ist,    dass die maximale       Härtungstiefe    bei Abschrecken in     Salzlösung    und  chloriertem     Biphenyl        währens    12 Sekunden erhalten  wurde.

   Die Werte der     Verziehungsuntersuchungen        zeib          ten,    dass bei 12 Sekunden Abschrecken in Salzlösung  und chloriertem     Biphenyl    weniger Verziehen eintrat als  bei Abschrecken mit längerem Eintauchen in Salz  lösung. Wichtig ist jedoch, dass keine Abschreckungs  risse beobachtet wurden. Gleiche Ergebnisse wurden  mit anderen typischen     Salzlösungs-Abschreckmitteln,     wie solche, welche 6 bis 12 %     Natriumchlorid    enthalten,  erhalten.  



  Aus den Ergebnissen des zeitlich festgelegten Ab  schreckens in Wasser und chloriertem     Biphenyl    bzw.  in Salzlösung     und    chloriertem     Biphenyl    ist erkennbar,  dass die Verwendung eines zweiphasigen     Abschreck-          mittels    gemäss der     Erfindung    ein verbessertes Verfah  ren zum Abschrecken von Metallen darstellt, wodurch       eine    grosse Zunahme der     Härtbarkeit    ohne Verformung,       Rissbildung    und dergleichen     realisiert    werden kann.  



  Chloriertes     Biphenyl    bildet, wie oben beschrieben,  im allgemeinen den überwiegenden Anteil der unteren  oder     organischen    Phase des zweiphasigen Abschreck  mittels gemäss der     Erfindung,    und es wird     im    all  gemeinen aus Gründen der Feuerverhütung bevorzugt,       dass    chloriertes     Biphenyl    wenigstens 50 % und     sogar         zweckmässig im wesentlichen die gesamte untere Phase  des erfindungsgemässen     Abschreckmittels    darstellt.

   Es  kommt jedoch auch in Betracht, dass das zweiphasige       Abschreckmittel    eine obere,     wässrige    Phase und eine  untere, homogene Phase aufweist, welch letztere aus  Gemischen von chloriertem     Biphenyl    und Öl, z. B.  Fischölen,     Meerestierölen,    tierischen Ölen und Mineral  ölen besteht, welche Gemische noch eine Dichte haben,  die bei der Anwendungstemperatur des     Abschreckmit-          tels    erheblich grösser ist als die der     wässrigen    Phase.

    Ein Beispiel für die physikalischen Eigenschaften  typischer Gemische von Mineralöl und chloriertem     Bi-          phenyl,    die eine geeignete Dichte haben, ist in der  nachfolgenden Tabelle angegeben. Das<B>öl</B> hatte die  nachfolgenden Eigenschaften:

         Spezifisches    Gewicht     (API)    22 bis 23  Viskosität bei 210  C     (SUS)    160  Flammpunkt (  C) 285  
EMI0005.0014     
  
    Physikalische <SEP> Eigenschaften <SEP> der <SEP> Gemische <SEP> von <SEP> Öl <SEP> und
<tb>  Gew. /a <SEP> chloriertem <SEP> Biphenyl
<tb>  chloriertes <SEP> Biphenyl
<tb>  (48% <SEP> Chlor) <SEP> Öl <SEP> spez. <SEP> Gewicht <SEP> kg/Liter
<tb>  50 <SEP> Gew.% <SEP> 50 <SEP> Gew.

   <SEP> % <SEP> 1,1263 <SEP> 1,<B>1</B>3
<tb>  75 <SEP> Gew.% <SEP> 25 <SEP> Gew.% <SEP> 1,2703 <SEP> 1,27       Es ist ohne weiteres ersichtlich, dass entweder die       wässrige    Phase oder die organische Phase oder beide  Phasen des erfindungsgemässen zweiphasigen Ab  schreckmittels verschiedene funktionelle Additive ent  halten können, wie die Abschreckungsgeschwindigkeit  modifizierende Mittel, die Viskosität modifizierende  Mittel, Netzmittel,     Antioxydationsmittel,    Rostschutz  mittel, den Stockpunkt     erniedrigende    Mittel und der  gleichen, wie organische     Sulfonate,    Fettsäuren, Amine,       Kieselsäuresole,

      Äthylen- oder     Propylenoxydpolymeri-          sate    mit hohem     Molekulargewicht,    lösliche Gummis,  wie     Carboxymethylcellulose,        Methylcellulose    und     Hy-          droxyäthylcellulose,        Terpenpolymerisatharze,    wärme  behandelte pflanzliche Öle, Rückstände von der     Petro-          leumraffination,    partiell     oxydierte    Petroleumkohlen  wasserstoffe,     Alkylphenol-Äthylenoxyd-Kondensations-          produkte,

          Alkylphenolpolyäthylenglycole,        Natriumalkyl-          sulfate,        Polyoxyäthylenester    von     Tallöl,    anorganische       Sulfonate,    z.

   B.     Natriumsulfonat,    Barium- und     Calcium-          sulfonat,        Metallnaphthenate,    Reaktionsprodukte aus or  ganischen     Sulfonaten    und einem Phosphorsulfid, Reak  tionsprodukte aus einem Phosphorsulfid und einem or  ganischen Amin-, Mono-,     Di-    und     Triäthanolamin,     Natrium-,     Kalium-    oder     Ammoniumborat,        Dimere    der       Linolsäure    und anderer Fettsäuren, die Reaktionspro  dukte aus     einem        Alkenylbernsteinsäureanhydrid,

      einer       aliphatischen    Säure und einem     Polyalkylenpolyamin,          Phosphite    und     Phenyl-a-naphthylamin.  

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH I Zweiphasiges Abschreckmittel, dadurch gekennzeich net, dass es a) eine obere, wässrige Phase und b) eine untere Phase, die chloriertes Biphenyl ent hält, welches ungefähr 20 bis ungefähr 60 Gew. % ge bundenes Chlor enthält, aufweist. UNTERANSPRÜCHE 1. Abschreckmittel nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass es a) eine obere, wässrige Phase und b) eine untere Phase aus chloriertem Biphenyl, welches ungefähr 40 bis ungefähr 50 Gew.% gebundenes Chlor enthält, aufweist.

   2. Abschreckmittel nach Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es a) eine obere Phase aus Wasser und b) eine untere Phase aus chloriertem Biphenyl, wel ches ungefähr 40 bis ungefähr 50 Gew. % gebundenes Chlor enthält, aufweist. 3. Abschreckmittel nach Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es a) eine obere Phase aus wässriger Salzlösung und b) eine untere Phase aus chloriertem Biphenyl, wel ches ungefähr 40 bis ungefähr 50 Gew.% gebundenes Chlor enthält, aufweist.

   4. Abschreckmittel nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass es a) eine obere, wässrige Phase und b) eine untere Phase aus chloriertem Biphenyl, welches ungefähr 20 bis ungefähr 60 Gew.% gebunde nes Chlor enthält, und Öl aufweist.

   PATENTANSPRUCH 1I Verwendung des Abschreckmittels nach Patentan spruch I zum Abschrecken von Metallen, dadurch ge kennzeichnet, dass man einen erhitzten Metallgegenstand während einer Zeit, welche ausreicht, um den erhitzten Gegenstand partiell abzuschrecken, mit der oberen, wässrigen Phase in Berührung bringt und den Gegen stand darauf mit der unteren Phase, die chloriertes Bi- phenyl enthält, in Berührung bringt. UNTERANSPRÜCHE 5.

   Verwendung nach Patentanspruch II des Ab schreckmittels nach Unteranspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, dass man den erhitzten Metallgegenstand wäh rend einer Zeit, welche ausreicht, um den erhitzten Gegenstand partiell abzuschrecken, in die obere, wäss- rige Phase eintaucht und den Gegenstand darauf in die untere Phase aus chloriertem Biphenyl eintaucht. 6.

   Verwendung nach Patentanspruch 1I des Ab schreckmittels nach Unteranspruch 3, dadurch gekenn zeichnet, dass man den erhitzten Metallgegenstand wäh rend einer Zeit, die ausreicht, um den erhitzten Gegen stand partiell abzuschrecken, in die obere, wässrige Phase eintaucht und den Gegenstand darauf in die untere Phase aus chloriertem Biphenyl eintaucht. 7.

   Verwendung nach Patentanspruch 1I des Ab schreckmittels nach Unteranspruch 4, dadurch gekenn zeichnet, dass man den erhitzten Metallgegenstand wäh rend einer Zeit, die ausreicht, um den erhitzten Gegen stand partiell abzuschrecken, in die obere, wässrige Phase eintaucht und den Gegenstand darauf in die untere Phase aus chloriertem Biphenyl und Öl eintaucht.

   <I>Anmerkung des</I> Eidg. <I>Amtes für geistiges Eigentum:</I> Sollten Teile der Beschreibung mit der im Patentanspruch gegebenen Definition der Erfindung nicht in Einklang stehen, so sei daran erinnert, dass gemäss Art. 51 des Patentgesetzes der Patentanspruch für den sachlichen Geltungs bereich des Patentes massgebend ist.