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Verfahren zur Wärmebehandlung des Stahls. Das im Hauptpatent beschriebene
Verfahren besteht darin, Stahl einer Härtung zu unterwerfen, die in passender Weise
verlangsamt wird, um ein Verziehen und Springen zu vermeiden, wobei jedoch die erforderlichen
Hartungs- und Anlaßgrade erhalten werden. Man kann diese Härtung erzielen, indem
man die Stücke, die über die kritische Temperatur hinaus erhitzt waren, abwechselnd
schnell und langsam abkühlt, derart, daß auf jede rasche Abkühlung von kurzer Dauer
eine langsame Abkühlung folgt, während der die
an der Oberfläche
liegenden Teile der Stücke wieder warm werden, dadurch, daß der heiße Kern seine
Wärme nach außen abgibt. Wenn die Dauer der aufeinanderfolgenden Zeitabschnitte
passend nach der Stärke der Wirkung der beiden Abkühlungsarten gewählt wird, kann
die Abkühlung bequem in jeder gewünschten Weise geregelt werden.
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Die Mittel zur Ausführung, die im Hauptpatente vorgeschlagen wurden,
bestehen im besonderen darin, daß das Stahlstück, beispielsweise eine Schiene, mehrere
Male in ein eine kleine Menge Wassers enthaltendes Becken getaucht wird. Das Bad,
das zuerst kalt ist, erwärmt sich allmählich fortschreitend und soll in der Regel
nach der Behandlung jeder Schiene erneuert werden. Das Becken kann fest und die
Schiene senkrecht verschiebbar sein; umgekehrt kann aber auch die Schiene fest liegen,
und das Wasserbecken oder der Wasserspiegel in dem Becken können in senkrechter
Richtung verschoben werden.
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Hierbei ergeben sich jedoch in bestimmten Fällen verschiedene Nachteile.
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Zunächst kann das rasche Sieden der Härtungsflüssigkeit bei der Berührung
mit den heißen Schienen zur Folge haben, daß bedeutende Mengen Flüssigkeit aus dem
Behälter herausgeschleudert werden, wodurch die Flüssigkeitsmenge stark verändert
wird, was wiederum merkbare Härteunterschiede zwischen mehreren nacheinander gehärteten
Schienen verursachen wird.
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Ferner können manche Teile der zu behandelnden Schienen wegen ihrer
Form oder wegen ihrer Abmessungen mehr oder weniger wirksam gehärtet werden als
andere, und es ist wichtig, nach Wunsch diese Unterschiede ausgleichen zu können.
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Auch kann es für bestimmte Verwendungsarten zweckmäßig sein, nach
Wunsch Unterschiede in der Härte in ein und derselben Schiene zu schaffen. Um dieses
Ziel zu erreichen, ist es notwendig, im Härtungsbecken mehr oder weniger starke
Abkühlungsschichten herstellen zu können.
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Die Erfindung hat den Zweck, diesen Nachteilen abzuhelfen, und die
vorstehend angegebenen Verbesserungen zu erzielen. In erster Linie wird Ersatzflüssigkeit
in dem Härtungsbecken während der Behandlung zugefügt.
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Hierzu ist zu bemerken, daß man wohl bereits vorgeschlagen hat, einem
Härtebade während der Behandlung Flüssigkeit zuzusetzen; jedoch handelt es sich
im vorliegenden Falle nicht um einen einfachen Zusatz von Flüssigkeit.
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Das neue Merkmal besteht darin, daß die Flüssigkeit in bestimmten
Mengen und gemäß einem bestimmten Gesetz zugesetzt wird, die von den zu erzielenden
Ergebnissen abhängen, und daß die Flüssigkeit in besonders gewählten Punkten des
Bades zugesetzt wird, die derart gelegen sind, daß der Einlaß der Flüssigkeit an
diesen Punkten die Ungleichheiten der Abkühlungsgeschwindigkeit ausgleicht und mehr
oder weniger starke Abkühlungsschichten schafft.
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In Verbindung mit dem Gegenstand des Hauptpatentes bietet dieses Verfahren
den besonderen Vorteil, daß es möglich wird, mit größerer Genauigkeit die Folge
der Temperaturen zu regeln, durch welche man die zu behandelnden Körper während
ihrer Abkühlung gehen lassen will, um ihnen eine von der Oberfläche nach dem Innern
zu abnehmende Härte zu geben.
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Gemäß dem Hauptpatente handelt es sich darum, beispielsweise eine
Eisenbahnschiene demjenigen Abkühlungsgesetz zu unterwerfen, das den zu erzielenden
Eigenschaften entspricht. Dies wird durch abwechselndes Eintauchen erreicht, wobei
die Dauer, die Anzahl und die Größe der einzelnen Tauchabschnitte nach Belieben
geregelt werden können.
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Das Arbeitsverfahren gemäß der Erfindung leitet sich von einem allgemeinen
Verfahren ab, jedoch weicht dessen Anwendung dadurch wesentlich ab, daß es sich
hier um die Verwendung von regelmäßig aufeinanderfolgenden Eintauchungen und Heraushebungen
handelt, und zwar in einer begrenzten Flüssigkeitsmenge. Dadurch, daß man den Umfang
und die Temperatur des Härtebades, die Anzahl und die Dauer der Eintauchungen verändert,
wird es möglich, die Schiene einem beliebigen Temperaturkreis zu unterwerfen, von
demjenigen an, der dem vollständigen Härten in kaltem Wasser entspricht, bis zum
natürlichen Abkühlungspunkt in ruhiger Luft, wobei dem Stahle auf die genaueste
Art die besonderen beabsichtigten Eigenschaften gegeben werden.
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Durch die Mannigfaltigkeit der Abkühlungsgesetze, die das neue Verfahren
gestattet, kann dieses eine weit ausgedehntere Anwendung finden als die bekannten
Verfahren dieser Art und u. a. die bekannten Verfahren von S a n d b e r g. Außerdem
besitzt es noch den Vorteil, daß zu dessen Ausübung nur einfache und leicht herzustellende
Vorrichtungen benötigt werden.
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Die Zusatzflüssigkeit kann mit oder ohne Unterbrechungen zugesetzt
werden. Der Zusatz kann in einem oder in mehreren Punkten des Bades erfolgen und
je nach den zu erzielenden Ergebnissen schwach oder bedeutend sein.
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Die Zeichnung stellt als Beispiel eine Form der Wasserzuführung dar,
welche besonders geeignet für die Behandlung von Schienen
ist, die
die größte Härte im Mittelpunkte der Lauffläche haben sollen.
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Das Wasser wird in diesem Falle durch ein wagerechtes Rohr i zugeführt,
welches im Bottich 2 in der ganzen Länge entlangläuft. Das Rohr ist mit einer Reihe
von kleinen, in kurzen Abständen voneinander angebrachten Löchern versehen.
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Die Wirkung ist folgende: Der Bottich wird, wie üblich, bis zur bestimmten
Höhe gefüllt, und die Ausströmungsmenge des Rohres i wird durch den Hahn 3 geregelt,
um den Bottich immer gleichmäßig bis zum überlauf .4 voll zu halten, wenn nur der
Flüssigkeitsverlust ausgeglichen werden soll, oder um zu verhindern, daß die Temperatur
über eine gewisse durch die Erfahrung festgestellte Höhe hinaufgeht, wenn die Härte
der Schiene gleichmäßig vergrößert werden soll.
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Hierdurch wird folgendes erreicht: i. Die durch die Behandlung hervorgerufenen
Flüssigkeitsverluste werden ausgeglichen, und durch die Beständigkeit des Volumens
des Härtungsbades wird die Gleichmäßigkeit der Ergebnisse gesichert.
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2. Die Ungleichheiten in der Geschwindigkeit der Abkühlung, die zwischen
den verschiedenen Teilen der Schiene entstehen könnten, und die zu Verschiedenheiten
in der endgültigen Härte der behandelten Erzeugnisse führen würden, werden ausgeglichen.
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3. Nach Wunsch können mehr oder weniger kräftige Erkaltungsschichten
geschaffen und zwischen den verschiedenen Teilen derselben Schiene Verschiedenheiten
in der Härte erzielt werden, welche für bestimmte Anwendungsarten zweckmäßig sein
können.
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Andererseits kann statt kalter warme Flüssigkeit benutzt werden, um
die zur Rotglut gebrachten Stücke, sei es durch Eintauchung oder durch Bewässerung
oder Besprengung, abzukühlen. Beispielsweise kann warmes Wasser benutzt werden,
das während der Behandlung erneuert wird, um Verdampfungsverluste zu ergänzen, um
die Temperatur gleichmäßig zu erhalten, oder selbst um die Temperatur des Bades
allmählich zu senken; im Gegensatz hierzu kann eine kleine Menge erst kalten Wassers
verwendet werden, das sich in einem geschlossenen Kreislauf bewegt, und das sich
rasch bei der Berührung mit den zu behandelnden Stücken erwärmt.
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Mit warmem Wasser ist die Abkühlung selbstverständlich weniger rasch
als mit kaltem Wasser, und die Anzahl. der aufeinanderfolgenden Eintauchungen oder
der einanderfolgenden Bewässerungen kann nach der Temperatur der Flüssigkeit erhöht
oder herabgesetzt werden. Es ist sogar in gewissen Fällen möglich, nur eine einzige
Tauchung oder eine einzige Bewässerung in der Art vorzunehmen, daß das Härten, während
es verlangsamt wird; fortgesetzt wird; in jedem Falle ermöglicht die Wiederholung
der raschen und langsamen Abkühlung, leichter ein sanfteres Härten und eine größere
Gleichmäßigkeit der zu behandelnden Stücke zu erzielen und die Abkühlungsregel in
jeder gewünschten Weise zu regeln.
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Wenn das Bewässerungsverfahren mittels Strahlen oder durch Regen angewendet
wird, ist es leicht, die Stärke oder die Geschwindigkeit der Abkühlung abzuändern,
indem die Bewässerungseinrichtung die Temperatur des Wassers oder die Dauer, die
Zwischenräume und die Anzahl der einanderfolgenden Bewässerungen und die der Abkühlungsperioden
durch die Luft geändert wird.
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Selbstverständlich kann unabhängig von dem angewand'en Abkühlungsmittel
dicses entweder auf die ganze Fläche der Stücke auf einmal, oder nur auf einzelne
Teile, wie beispielsweise auf den Schienenkopf, wirken.