DE608257C - Verfahren zur Haertesteigerung von Eisen, Stahl und deren Legierungen durch Zementieren bzw. Nitrieren - Google Patents

Description

• Verfahren zur Härtesteigerung von Eisen, Stahl und deren Legierungen durch Zementieren bzw. Nitrieren Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Härtesteigerung von Eisen, Stahl und deren Legierungen durch Zementieren bzw. Nitrieren in schmelzflüssigen Cyanidbädern, welches sich insbesondere durch wesentliche Beschleunigung der Einführung der härtenden Elemente und erhöhte Härtewirkungen auszeichnet.
• Es wurde nämlich gefunden, daß man durch Einleiten elektrischen Gleichstromes in schmelzflüssige Cyanidbäder während des Eintauchens der zu härtenden Gegenstände und durch Anordnung dieser Gegenstände als Anoden im Bade den Härtevorgang bedeutsam beschleunigen kann. Als cyanidhaltige Schmelzbäder kommen die hierfür bekannten verschiedensten Badgemische, etwa solche, welche Alkali- oder Erdalkalicyanide, gegebenenfalls mit schmelzpunkterniedrigenden Zuätzen o. dgl., enthalten, in Frage.
• Die Beschleunigung der Einwanderung der betreffenden wirksamen Stoffe, wie Kohlenstoff oder Stickstoff, tritt dadurch in Erscheinung, daß während einer gegebenen Zeitspanne die Einwanderungstiefe dieser Stoffe wesentlich größer ist, als dies bei gleicher Temperatur ohne gleichzeitige Einwirkung des elektrischen Stromes der Fall wäre, bzw. dadurch, daß Einwanderungstiefen erhalten werden, welche ohne die Wirkung des Stromes nur bei höheren Temperaturen erreichbar wären. Hierdurch ist der Vorteil bedingt, daB der Brennstoffverbrauch und die Arbeitszeit bedeutsam geringer gehalten werden können. Gegebenenfalls kann natürlich auch beim Arbeiten auf bestimmte Eindringungstiefen dieses Ergebnis in einer entsprechend kürzeren Zeit erzielt werden.
• Es konnte weiterhin festgestellt werden, daß man bei Beobachtung der oben beschriebenen Maßnahmen, d. h. wenn man während des Eintauchens der zu härtenden Gegenstände als Anoden, elektrischen Gleichstrom durch die Schmelze schickt, unter Einfluß des Stromes Einsatz- oder Einwanderungstiefen auch in -solchen Fällen erzielt, in denen man solche ohne Verwendung elektrischen Stromes bisher nur unter großen Schwierigkeiten erreichen konnte.
• Die erforderlichen Stromdichten können in weiten Grenzen geändert werden, beispielsweise kann man bei einer Stromdichte von 20 bis 3oAmpere/qdm und höher arbeiten, erzielt aber auch schon bei Dichten von o,5 Ampere/qdm ganz ausgezeichnete Wirkungen. Dabei zeichnen sich die erzielten Härteschichten vor allem durch große Dicke der eutektischen Schicht und durch einen ganz allmählichen und gleichmäßigen Abfall bzw. Übergang in die Kernschicht aus. DieVerwendung elektrischen Stromes beim Härten von Eisen und Stahl ist an sich bekannt. Jedoch hat man hierbei lediglich Wechselstrom, und zwar nur zur Beheizung der kohlend wirkenden Schmelze aus Carbonaten in feuerfesten Tiegeln verwendet und hierbei als Härtemittel Kohleelektroden benutzt. Irgendwelche elektrolytische Nebenwirkung des Wechselstromes tritt dabei nicht ein.
• Weiterhin hat man zur Erlangung nicht rostender Oberflächen an Einzelteilen bereits vorgeschlagen, die zu behandelnden Eisenstücke kürzere Zeit als Anoden in einem Stickstofffreimachenden elektrolytischen Bade, z. B. Ammoniumsulfat mit freiem Ammoniak, d. b. also einem wäßrigen Elektrolyten, zu behandeln. Eingehende Versuche haben jedoch gezeigt, daß derartige Bäder nicht nur nicht zu irgendwelchen Härtesteigerungen führen, sondern vielmehr eine weitgehende Zerstörung der behandelten Gegenstände mit sich bringen. Um so überraschender sind. die Ergebnisse des vorliegenden Verfahrens, wie sie sich insbesondere in den nachfolgenden Beispielen zeigen.
• Bei Anwendung unter elektrischem Gleichstrom stehender schmelzflüssiger Bäder zeigen sich keine der bei den bekannten Verfahren zu beobachtenden nachteiligen Einwirkungen auf das Behandlungsgut, das Verfahren führt vielmehr, wie bereits erwähnt, zu einer wesentlichen Abkürzung der bisher ohne die Verwendung von Gleichstrom erforderlichen Betriebszeiten und dabei zu Erzeugnissen von ausgezeichneter Beschaffenheit. j Beispiele i. Ein Eisenbolzen mit einem Kohlenstoffgehalt von o; i2 °/o wurde bei 95o° C als Anode in ein Cyanidschmelzbad eingetaucht, welches ungefähr 75 % Natriumcyanid neben Alkalichlorid und Alkalicarbonat enthält. Bei einer Stromdichte von 3o Ampere/qdm wurde eine Zementationstiefe von 1,7 mm nach 2 Stunden festgestellt, während ein Bolzen der gleichen Beschaffenheit. in einem Bad ohne Stromdurchgang eine Härtetiefe von o,8 bis r nim aufwies. Bei Verringerung des Stromes Iiuf i5 Ampere war die Zementationstiefe i,i bis i,2 mm. Diese blieb ungefähr gleich, auch wenn man mit dem Strom bis zu 1,5 Ampere Herunterging.
• 2. Ein Eisenbolzen gleicher Art wie gemäß Beispiel i wird in einer Lösung aus iooo Teilen Wasser und Zoo Teilen (i@TH4)2 SO, entsprechend den Vorschriften des erwähnten bekannten Verfahrens zur Erzielung von Rostschutzoberflächen als Anode untergebracht und bei der dabei vorgeschriebenen Stromdichte von 45 Ampere/qdm über 24. Stunden bei Zimmertemperatur mit Kupferkathode elektrolysiert. Die Härte dieser Probe, wie einer weiteren unter gleichen Bedingungen über 48 Stunden elektrolysierten Probe, betrug nach dieser Zeit nach wie vor 67 bis 70' Rockwell B. Nach der Behandlung wurden infolge der starken Aufrauhung der Probe unter Einfluß korodierender Badbestandteile auch niedrigere Werte gemessen. Bei Untersuchung der Probe auf eine Härtungswirkung mit einer heile konnte nicht die geringste Spur einer Oberflächenhärte festgestellt werden. Die Bolzen zeigen vielmehr, wie erwähnt, starke Korrosion, der über .48 Stunden lang behandelte Bolzen sogar an der Berührungsgrenze zwischen Luft und Badflüssigkeit eine mehrere Millimeter tief eingefressene Rinne.

Claims (2)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zur Härtesteigerung von Eisen, Stahl und deren Legierungen durch Zementieren bzw. Nitrieren in schmelzflüssigen Cyanidbädern, dadurch gekennzeichnet, daß die zu behandelnden Gegenstände als Anoden in dem unter der Einwirkung elektrischen Gleichstromes stehenden Schmelzbad untergebracht werden.
2. 2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromdichte des anzuwendenden Gleichstromes etwa o,1 bis 5o Ampereiqdm und mehr beträgt.