CH647002A5

CH647002A5 - Verfahren zum aufkohlen von stahl im salzbad.

Info

Publication number: CH647002A5
Application number: CH519481A
Authority: CH
Inventors: Heinrich Michel; Alexander Pralea
Original assignee: Goerig & Co Gmbh & Co Kg
Priority date: 1980-12-23
Filing date: 1981-08-12
Publication date: 1984-12-28
Also published as: EP0054962B1; DE3048607C2; ATE12951T1; DE3048607A1; DE3170212D1; EP0054962A1

Description

Die Erfindung wird nun anhand eines Ausführungsbeispiels weiterhin erläutert; alle Prozentangaben sind Gewichtsprozent.

A usführungsbeispiel

Ein Stahltiegel eines Fassungsvermögens von 801 wird mit 50 kg Ansatzsalz gefüllt, das zu 60% aus Bariumchlorid, zu 20% aus Natriumchlorid und zu 20% aus Kaliumchlorid besteht.

Diese Füllung wird mittels einer mit Erdgas betriebenen Heizung auf eine Temperatur von 800°C gebracht, wobei eine völlig homogene Schmelze entsteht.

Sodann werden 10 kg Zugabesalz hinzugefügt, das zu 60% aus Bariumchlorid, zu 20% aus Kaliumferrocyanid (= gelbes Blutlaugensalz) und zu 20% aus Kaliumcyanat besteht.

Die Stahltiegelgefüllung wird nun auf 900°C aufgeheizt und sodann die Werkstücke, nämlich Zahnräder (bestehend aus Einsatzstahl aus Legierung 20 MnCr 5) mit einem Stückgewicht von 1 kg, an einem Stahldraht hängend in die vorgenannte Schmelze eingebracht und innerhalb von 4 Stunden aufgekohlt.

Sodann entnimmt man diese Werkstücke aus der Schmelze und gibt sie unmittelbar danach in ein Warmbad ein, das zu 50% aus Kaliumnitrat und zu 50% aus Natrium-nitrit besteht; die Abschrecktemperatur beträgt 200°C.

Ergebnisse

Es wurde ein Rand-Kohlenstoffgehalt von 0,955% C erreicht.

Die Einsatzhärtungstiefe beträgt 0,83 mm.

Der Kohlenstoffverlauf und der Härteverlauf dieser

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

3

647002

Werkstücke (Zahnräder) sind in der beiliegenden Fig. 1 und der beiliegenden Fig. 2 angegeben.

Die Fig. 1 zeigt den C-Gehalt des Werkstückes in Abhängigkeit vom Randabstand; der C-Gehalt ist in Gew.-% angegeben; die Aufkohlungstiefe des C ist in mm gemessen.

Fig. 2 zeigt den Härteverlauf des Werkstückes in Abhängigkeit vom Randabstand.

Die Härte ist in Härte HV 1 und der Randabstand in mm angegeben.

Im kontinuierlichen Betrieb erfolgte die Kontrolle des Cyanidgehaltes durch Probenahmen und Titration mit Nickelsulfat und Murexid als Indikator.

Alle 3 Stunden wurde 0,5 kg Zugabesalz zugegeben, wobei sich ein Cyanidgehalt von etwa 1,5% einstellt.

Innerhalb einer Zeitdauer von 3 Monaten wurden 30 Probebolzen der Stahlqualität 20 MnCr 5, ferner 30 Probebolzen aus der Legierung C 15 und schliesslich 18 Probebolzen aus der Legierung 18 Cr Ni8 getestet und zwar jeweils 4 Stunden bei Temperaturen von 900°C.

Dabei ergaben sich Rand-Kohlenstoffwerte zwischen 0,9 und 0,98 Gew.-% C.

5 Damit ist die ständige Reproduzierbarkeit des erfindungsgemässen Verfahrens sichergestellt.

Aufgrund des ständigen Badgebrauchs ist auch eine ständige Kontrolle des geringen Cyanidgehalts möglich. Die Regulierung des Cyanidgehaltes d.h. die Sicherstellung des io gleichbleibend geringen Cyanidgehaltes wird fortschrittlicherweise nicht etwa durch Zugabe an Alkalicyanid erreicht bzw. geregelt, sondern lediglich durch Einbringen des Zugabesalzes gemäss den obigen Angaben.

Gegebenenfalls kann man ferner beispielsweise nach 15 Entstehen der kompletten Schmelze zur Erreichung einer sogenannten künstlichen Alterung des Bades geringe Mengen an Soda, beispielsweise 1 Gew.-% bezogen auf die Badmenge, hinzugeben.

v

2 Blätter Zeichnungen

Claims

647002

1. Umweltfreundliches Verfahren zum Aufkohlen von Stahl im Salzbad gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:

a) der Verfahrensbehälter wird mit einem Ansatzsalz gefüllt, das aus einem Gemisch von Alkalihalogenid und Erdalkalihalogenid besteht;

b) das Ansatzsalz wird zum Schmelzen gebracht;

c) es wird Zugabesalz hinzugegeben, das aus einem Gemisch von Erdalkalihalogenid, Alkaliferrocyanid und Alka-licyanat besteht, wobei das Erdalkalihalogenid des Zugabesalzes chemisch mit dem Erdalkalihalogenid des Ansatzsalzes übereinstimmt;

d) die Verfahrensbehälterfüllung wird auf die Anwendungstemperatur erhitzt;

e) das zu behandelnde Werkstück wird in die Verfahrensbehälterfüllung, nämlich in das Aufkohlungsbad getaucht und dort bis zur Erreichung der gewünschten Auf-kohlungstiefe belassen;

f) das Werkstück wird aus dem Aufkohlungsbad entnommen und in einem Abschreck-Medium abgeschreckt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in der Verfahrensstufe a) bei Umgebungstemperatur der Verfahrensbehälter zu 80% des gewünschten Gesamtfüllmenge mit Ansatzsalz gefüllt wird.

2

PATENTANSPRÜCHE

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man in der Verfahrensstufe b) das Ansatzsalz auf eine Temperatur von 800°C erhitzt, wobei Schmelzfluss eintritt.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnete, dass in der Verfahrensstufe c) 20% Zugabesalz hinzugegeben werden, das aus Erdalkalihalogenid, Kaliumferro-cyanid oder Natriumferrocyanid sowie aus Kaliumcyanat oder Natriumcyanat besteht.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man das Bad auf eine Anwendungstemperatur von 880°C bis 1020°C erhitzt.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man das zu behandelnde Werkstück, wie beispielsweise eine aus Stahl bestehende Kurbelwelle oder ein Zahnrad, in das Aufkohlungsbad eintaucht und dort je nach der gewünschten Aufkohlungstiefe belässt.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufkohlungstemperatur kontrolliert und/oder geregelt wird.

8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man in der Verfahrensstufe f) das aus dem Bad entnommene Werkstück in Wasser, Öl oder im Abschrecksalzbad abschreckt.

9. Verfahren einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelung des geringen Cyanidgehalts des Bades durch Einbringen des Zugabesalzes durchgeführt wird.

Aufkohlungsverfahren von Stahl im Salzbad stehen dem Stand der Technik in verschiedenen Varianten zur Verfügung, jedoch sind diese Verfahren generell mit dem Nachteil behaftet, im Salzbad einen hohen Cyanidgehalt aufzuweisen. Dieser hohe Cyanidgehalt der Bäder ist aus Umweltschutzgründen bedenklich. Es ist ferner bei solchen Bädern mit hohem Cyanidgehalt nur bedingt möglich, die aus den Bädern kommenden Werkstücke direkt in einem Abschrecksalzbad abzuschrecken, da der hohe Cyanidgehalt sehr heftige explosionsartige Reaktionen zwischen flüssigem Nitrit-Nitrat einerseits und dem Cyanid andererseits auslösen kann.

Alle diese Nachteile des Standes der Technik werden bei dem erfindungsgemässen Verfahren zum Aufkohlen der eingangs genannten Gattung unter Erreichung von Vorteilen überwunden; insbesondere wird mit dem erfindungsgemässen Verfahren eine umweltfreunliche Aufkohlungsmöglich-keit von Stahl im Salzbad geschaffen. Ein weiterer grosser Vorteil des erfindungsgemässen Verfahrens besteht darin, dass sämtliche verwendete Salzmischungen alkalicyanidfrei sind.

Ferner ist es nach dem erfindungsgemässen Verfahren möglich, die aus dem Bad kommenden Werkstücke unmittelbar anschliessend in nitrit-nitrathaltigen Salzbädern abzuschrecken ohne dass unerwünschte Nebenreaktionen wie beispielsweise explosionsartige Oxidationsreaktionen stattfinden. Das erfindungsgemässe Verfahren zum Aufkohlen von Stahl im Salzbad ist durch die folgenden Verfahrensschritte gekennzeichnet:

b) das Ansatzsalz wird zum Schmelzen gebracht;

c) es wird Zugabesalz hinzugegeben, das aus einem Gemisch von Erdalkalihalogenid, Alkaliferrocyanid und Al-kalicyanat besteht, wobei das Erdalkalihalogenid des Zugabesalzes chemisch mit dem Erdalkalihalogenid des Ansatzsalzes übereinstimmt;

d) die Verfahrensbehälterfüllung wird auf die Anwendungstemperatur erhitzt;

e) das zu behandelnde Werkstück wird in die Verfahrensbehälterfüllung, nämlich in das Aufkohlungsbad getaucht und dort bis zur Erreichung der gewünschten Aufkohlungstiefe belassen;

f) das Werkstück wird aus dem Aufkohlungsbad entnommen und in einem Abschreck-Medium abgeschreckt, das der Werkstoff art entsprechend gewählt werden kann.