DE896355C

DE896355C - Verfahren zur Erhoehung der Abkuehlungsgeschwindigkeit im Innern von langgestreckten Metallvollkoerpern

Info

Publication number: DE896355C
Application number: DEB12341A
Authority: DE
Original assignee: Gebrueder Boehler and Co AG
Current assignee: Gebrueder Boehler and Co AG
Priority date: 1947-04-15
Filing date: 1950-11-03
Publication date: 1953-11-12

Description

Verfahren zur Erhöhung der Abkühlungsgeschwindigkeit im Innern von langgestreckten Metallvollkörpern Das wichtigste Kennzeichen der Baustähle und auch vieler Werkzeugstähle ist neben der erzielbaren maximalen Festigkeit bzw. Härte der Grad der Einhärtung und, damit verbunden, die erzielbare Durchvergütung. Von den verschiedenen die Einhärtung von Stählen positiv beeinflussenden Maßnahmen ist die des Legierens die gebräuchlichste; es finden hierzu Elemente Verwendung, die eine Herabsetzung der kritischen Abkühlungsgeschwindigkeit bewirken. Ferner ist bekannt, die Einhärtung durch Wahl schroffer wirkender Abschreckmittel, z. B. Wasser, Salzwasser oder io°/oiger Natronlauge, zu steigern. Der Anwendung dieser Mittel ist jedoch durch erhöhte Härtespannungen und damit gesteigerte Rißgefahr eine Grenze gesetzt. Weiter ist die günstige Wirkung erhöhter Härtetemperaturen auf die Einhärtung bekannt, doch verhindert die dabei einsetzende Kornvergröberung meist deren Anwendung. Das Härten aus der Walzhitze gestattet hingegen die Ausnutzung hoher Anfangstemperaturen ohne den vorgenannten Nachteil der Kornvergröberung. Eine Erhöhung der Wärmeleitfähigkeit des zu härtenden oder zu vergütenden Stahles würde ebenfalls zu einer rascheren Abkühlung des Stahlinnern führen und damit die Einhärtung verbessern, doch gibt es hierzu heute noch keinen gangbaren Weg.
Im nachfolgenden wird ein Verfahren beschrieben, nach welchem es möglich ist, im Innern von langgestreckten Metallvollkörpern, z. B. von Stabstahl und von mehr als io mm dicken Blechen, eine höhere Abkühlungsgeschwindigkeit zu erreichen als bei üblicher Abschreckung. Das Verfahren beruht darauf, daß man die heißen Metallkörper in bekannter Weise fortschreitend in ihrer Längsrichtung abschreckt, hierbei aber für das Fortschreiten der Abschreckung in der Längsrichtung eine bedeutend kleinere Geschwindigkeit als bisher üblich einstellt. Dadurch wird die im Innern vorhandene Wärmemenge auf kürzerem Wege als bei der üblichen Abschreckung abgeführt. Die vorgeschlagene Maßnahme bewirkt nämlich, daß ein durch den Körper in einer Richtung wanderndes Temperaturgefälle erzeugt wird. Die Geschwindigkeit des wandernden Temperaturgefälles richtet sich hierbei nach der Stahlart, dem Abkühlungsmittel und seiner Einwirkungsform, z. B. Brause oder Bad, sowie dem Stückquerschnitt und muß z. B. bei Stangen mit 5o mm Durchmesser bei Abschreckung mittels Wasser ungefähr o,5 bis o,8 cm/sec betragen. Um das wandernde Temperaturgefälle möglichst groß zu gestalten, wird der noch nicht von dem Kühlungsmittel berührte Teil des wärmezubehandelndenStückes durch ständige Wärmezufuhr bis unmittelbar vor der Abschreckstelle auf Härtetemperatur gehalten.
Wie bereits angedeutet, sind Verfahren bekannt, nach welchen langgestreckte Metallvollkörper fortschreitend in einer Längsrichtung abgeschreckt werden. Bei diesenVerfahren sind jedoch die Eintauchgeschwindigkeiten bedeutend höher als bei dem Verfahren gemäß vorliegender Erfindung, so daß hier in allen Fällen das Abkühlungsfeld nicht in axialer, sondern immer in radialer Richtung verläuft. Es ist aber gerade der Zweck des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Verfahrens, ein axial verlaufendes Temperaturgefälle zu erzielen, um dadurch eine Erhöhung der Abkühlungsgeschwindigkeit im Innern der Metallkörper zu erreichen.
Es wurde auch bereits vorgeschlagen, Schleudergußrohre in der Weise nach dem Glühen zu behandeln, daß die Rohre einseitig gekühlt werden. Durch dieses Verfahren wird erreicht, daß die Richtung der sich während der Umwandlung neu bildenden Kristalle parallel zur Rohrachse verläuft. Die Wärme wird hier aus dem Innern der Rohrwand nicht rascher abgeführt, als dies bei einer Abkühlung in radialer Richtung der Fall wäre. Eine Erhöhung der Geschwindigkeit der Wärmeabfuhr aus dem Innern von Metallkörpern ist erfindungsgemäß nur möglich, wenn die äußerst langsam fortschreitende Abkühlung gleichzeitig sehr schroff erfolgt. Schleudergußrohre wären aber für eine solche Behandlung nicht geeignet, weil sie den dabei auftretenden Spannungen nicht gewachsen sind.
Die nachstehenden Ausführungsbeispiele zeigen die Wirkung des Verfahrens gemäß vorliegender Erfindung.
Ein Stab aus einem Stahl mit z. B. 0,39 % C, o,62 % Si, 1,12 % Mn, 1,25 % Cr mit einem Durchmesser von 70 mm ergibt bei üblicher Wasserhärtung eine Oberflächenhärte von 58 Rockwell-C-Einheiten und eine Kernhärte von 48. Bei Anwendung des Verfahrens gemäß vorliegender Erfindung ergibt sich bei einer Eintauchgeschwindigkeit von i cm/sec in ruhendem Wasser die gleiche Oberflächenhärte von 58, dagegen eine Kernhärte von 52 Rockwell-C-Einheiten. Ferner ergibt sich bei einem Stab aus einem Stahl mit 0,34 % C, 0,27 % Si und o,56 % Mn mit einem Durchmesser von 48 mm nach Wasserhärtung eine Oberflächenhärte von 61: und eine Kernhärte von 27 Rockwell-C-Einheiten. Bei Anwendung verschiedener Eintauchgeschwindigkeiten werden nachstehende Ergebnisse erzielt:

Eintauch- Oberflächenhärte Kernhärte

geschwindigkeit

cm/sec RC RC

0,125 47 25

0,25 58 25

0,50 61 31

I,00 6o 30

4,00 61 26

Die zweckmäßige Eintauchgeschwindigkeit liegt also zwischen 0,5 und i,o cm/sec. Diese Ergebnisse gelten für ruhendes Wasser.
Bei der Anwendung von strömendem Wasser ist es möglich, in bedeutend volll<:ommenerer Weise als bei diesen Versuchen dem Stabmaterial ein axial verlaufendes Abkühlungsfeld aufzuzwingen. So kann z. B. ein Stahl mit i,io % C, 0,42 % Mn, 0,30 % Si, 1,48 % Cr, der bei üblicher Abschreckung in Wasser bis zu Stärken von etwa 40 mm Durchmesser durchhärtet, bei Anwendung des Verfahrens gemäß vorliegender Erfindung bis zu Stärken von 55 mm Durchmesser einwandfrei durchgehärtet werden.
Durch das erfindungsgemäß vorgeschlagene Verfahren wird es möglich, den Abschreckvorgang nicht von der Oberfläche zum Kern, sondern bei Stabstahl z. B. von einer Stirnfläche zur anderen verlaufen zu lassen. Dieses Verfahren ist in gleicher Weise auf andere langgestreckte Metallvollkörper, z. B. auf über io mm dicke Bleche und Bänder, anwendbar.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zur Erhöhung der Abkühlungsgeschwindigkeit im Innern von langgestreckten Metallvollkörpern, z. B. Stäben aus Baustahl, wobei die heißen Metallkörper fortschreitend in ihrer Längsrichtung abgeschreckt werden, dadurch gekennzeichnet, daß für das Fortschreiten der Abschreckung in der Längsrichtung eine bedeutend kleinere Geschwindigkeit als bisher üblich eingestellt wird.
2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der abzukühlende Körper bis unmittelbar vor der Abschreckstelle durch Wärmezufuhr auf konstanter Temperatur gehalten wird.