DE693708C

DE693708C - Use of molten metal

Info

Publication number: DE693708C
Application number: DE1937B0178739
Authority: DE
Inventors: Heinrich Ruhfus
Original assignee: Bochumer Verein fuer Gussstahlfabrikation AG
Current assignee: Bochumer Verein fuer Gussstahlfabrikation AG
Priority date: 1937-06-09
Filing date: 1937-06-09
Publication date: 1940-07-17

Description

Verwendung von Metallschmelzen Es ist bekannt, die Oberfläche von Werkstücken dadurch zu härten, daß die chemische Zusammensetzung der Oberfläche durch Diffusion verändert wird, wie es bei der Zementation oder Nitrierung geschieht. Diese Verfahren erfordern aber einen erheblichen Zeitaufwand. Weiterhin ist bekannt, eine Oberflächenhärtung ohne Änderung der Zusammensetzung derart durchzuführen, daß- man einen härtbaren Stahl durch oberflächliche Erhitzung mittels Schneidbrenner oder Hochfrequenzinduktion auf Härtetemperatur bringt und dann abschreckt. Die letzteren Verfahren werden einerseits wegen der Kürze der für den Härtevorgang erforderlichen Zeit und andererseits deswegen-bevorzugt, weil es hierbei möglich ist, ein vergütetes Werkstück nur an der Oberfläche einer Härtung zu unterziehen, während der Kern zäh und widerstandsfähig bleibt. Diese Verfahren sind jedoch mit erheblichen Kosten verbunden, da für die verschiedenen Werkstückformen jeweils andere Härtegeräte erforderlich sind.Use of molten metal It is known the surface of To harden workpieces in that the chemical composition of the surface is changed by diffusion, as happens with cementation or nitration. However, these methods require a considerable amount of time. It is also known to carry out surface hardening without changing the composition in such a way that that a hardenable steel can be made by superficial heating with a cutting torch or high-frequency induction brings it to hardening temperature and then quenches. The latter Processes are necessary on the one hand because of the brevity of the hardening process Time and, on the other hand, preferred because it is possible here, a remunerated The workpiece needs to be hardened only on the surface, while the core is tough and remains resilient. However, these methods come with significant costs connected, since different hardening devices are required for the different workpiece shapes are.

Es ist daher auch bereits vorveröffentlicht vorgeschlagen worden, Stahlwerkstücke dadurch oberflächenzuhärten, daß sie nach einer Einsatzaufkohlung in einem höcherhitzten Bleibad so schnell in den Randschichten auf Härtetemperatur gebracht werden, daß bei der darauffolgenden Abschreckung nur eine Härtung der Oberfläche eintritt, während der nicht mit auf Härtetemperatur erhitzte Kern des Werkstückes unbeeinflußt bleibt. Die praktische Durchführung dieses Verfahrens scheitert jedoch an der Eigenschaft von Bleibädern, bei den erforderlichen hohen Temperaturen stark zu verdampfen und sehr schnell durch Oxydation zu verschlacken. Bei Verwendung von Bleibädern mußte man daher bestrebt sein, die Temperatur des Bleibades möglichst niedrig, und zwar vorzugsweise nur wenig über der Härtetemperatur des Stahles, zu halten, um eine zu schnelle Zerstörung des Erhitzungsbades zu vermeiden. Hierbei war aber der Wärmeübergang aus dem Erhitzungsbad in das zu erhitzende Werkstück in der Zeiteinheit so gering, daß durch Wärmefluß zum Kern des Werkstückes hin auch die Innenzonen fast auf Härtetemperatur gebracht wurden und daher auch eine Veränderung der Festigkeitseigenschaften der Kernzonen, die nicht gehärtet werden sollten, eintrat. Wegen dieser Nachteile konnte die Verwendung von Bleibädern als Erhitzungsbäder bei der Oberflächenhärtung bisher keinen Eingang in die Praxis finden.It has therefore already been proposed, previously published, Surface hardening of steel workpieces by carburizing them after an insert in a highly heated lead bath so quickly in the outer layers to hardening temperature be brought that in the subsequent quenching only a hardening of the surface occurs while the core of the workpiece is not heated to the hardening temperature remains unaffected. However, the practical implementation of this process fails on the property of lead baths, at the required high temperatures to evaporate and very quickly to slag through oxidation. When using Lead baths therefore one had to strive to keep the temperature of the lead bath if possible low, and preferably only slightly above the hardening temperature of the steel hold in order to prevent the heating bath from being destroyed too quickly. Here but was the heat transfer from the heating bath into the workpiece to be heated so small in the unit of time that also through the flow of heat to the core of the workpiece the inner zones were brought almost to hardening temperature and therefore also a change the strength properties of the core zones that should not be hardened occurred. Because of these disadvantages, lead baths could not be used as heating baths in surface hardening have so far not been used in practice.

Bekannt ist weiterhin ein Vorschlag, zu härtende Werkstücke in Schmelzen von Aluminium oder Aluminiumlegierungen gleichmäßig durchzuerwärmen. Diese Bäder erscheinen jedoch wegen der großen Affinität des Aluminiums zum Sauerstoff und wegen der Legierungsgefahr mit dem Behandlungsgut als Oberflächenhärtebäder nicht geeignet.There is also a known proposal for workpieces to be hardened in melts to heat aluminum or aluminum alloys evenly. These baths appear, however, because of the great affinity of aluminum for oxygen and because of not suitable as surface hardening baths due to the risk of alloying with the material to be treated.

Es wurde nun gefunden, daß an Stelle der untauglichen Bleibäder sich Bäder aus solchen Metallen, deren Schmelzpunkt höher als die übliche Härtetemperatur des Stahles liegt, hervorragend für die Oberflächenhärtung von Werkstücken aus Stahl eignen. Besonders gut eignen sich Metallschmelzen, deren Schmelzpunkte mindestens 5o° höher liegen als die" erforderliche Härtetemperatur. Als besonders vorteilhaft erwiesen sich dabei Erhitzungsbäder aus Bronze oder Gußeisen, deren Schmelzpunkt so hoch liegt, daß bei einer Erhitzung dieser Bäder auf Temperaturen, die weit oberhalb der üblichen Härtetemperatur für Stahl liegen, noch keine wesentliche Verzunderung oder Verschlackung der Bäder zu befürchten ist, da diese gegenüber ihrem Schmelzpunkt nur wenig überhitzt zu werden brauchen.It has now been found that in place of the unsuitable lead baths Baths made of such metals, the melting point of which is higher than the usual hardening temperature of the steel, excellent for surface hardening of workpieces made of steel suitable. Metal melts with melting points at least are particularly suitable 50 ° higher than the "required hardening temperature. As particularly advantageous It turned out to be heating baths made of bronze or cast iron, their melting point is so high that when these baths are heated to temperatures well above them the usual hardening temperature for steel, there is still no significant scaling or slagging of the baths is to be feared, since these have reached their melting point only need to be overheated a little.

Bei Verwendung dieser Erhitzungsbäder gemäß der Erfindung erfolgt der Wärmeübergang in die Oberflächenzonen des Werkstückes so schnell, daß die Oberflächenschicht in Abhängigkeit von der Eintauchzeit und Dicke des Werkstückes in sehr kurzer Zeit auf Härtetemperatur gebracht wird, während die Kernzonen des Werkstückes noch vollkommen unbeeinflußt bleiben.When using these heating baths according to the invention takes place the heat transfer in the surface zones of the workpiece so quickly that the surface layer depending on the immersion time and thickness of the workpiece in a very short time is brought to the hardening temperature while the core zones of the workpiece are still complete remain unaffected.

Versuche haben gezeigt, daß bei Verwendung eines Bronzebades als Erhitzungsbad gemäß der Erfindung bei einem Werkstück von 5o mm -e' Eintauchzeiten von 2o bis 25 Sek. bei einer Badtemperatur von io5o° C genügen, um Härtetiefen von 4. bis 8 mm zu erzielen, während die Kernzonen unbeeinflußt bleiben. Bei "Werkstücken mit größeren Durchmessern sind entsprechend längere Eintauchzeiten anzuwenden, die jedoch nur einen Bruchteil der bisher bei Bleibädern. notwendigen Eintauchzeiten ausmachen. Beispielsweise genügt für die Lagerstelle einer Achse mit i 15 mm Lagerdurchmesser eine Eintauchzeit von 75 Sek. in ein Gußeisenbad, um durch die nachfolgende Abschreckung eine Härtezone von q. mm Tiefe bei unbeeinflußtem Kern zu erlangen, ohne daß hierbei eine Überhitzung der äußersten Randzone zu bemerken ist. Bei einer derart oberflächengehärteten Achse mit einem Kohlenstoffgehalt von nur 0,35 °/o wurde eine Oberflächenhärte von 5oo Brinelleinheiten festgestellt, die in der Übergangsschicht nach dem Kern hin allmählich abnahm. Selbst Stähle mit o,65 °%o Kohlenstoff ließen sich nach der Oberflächenerhitzung in Bronze- oder Gußeisenbädern gemäß der Erfindung einwandfrei in Wasser härten, ohne daß eine Schalenhärtung eintrat, die ein Abplatzen der Härtezone befürchten ließe.Tests have shown that when using a bronze bath as a heating bath according to the invention for a workpiece of 50 mm -e 'immersion times of 20 to 25 seconds at a bath temperature of 1050 ° C are sufficient to achieve hardness depths of 4 to 8 mm, while the core zones remain unaffected. In "workpieces having larger diameters correspondingly longer immersion times are to be applied, which however represent only a fraction of the previously required with lead baths. Immersion times. For example, satisfies an immersion time of 75 sec for the bearing point of an axis with i 1 5 mm diameter bearings. In a bath of cast iron in order the subsequent quenching to achieve a hardness zone q. mm deep with an unaffected core, without any noticeable overheating of the outermost edge zone Brinelle units found, which gradually decreased in the transition layer towards the core. Even steels with o.65% o carbon could be perfectly hardened in water after surface heating in bronze or cast iron baths according to the invention without the shell hardening occurring The hardening zone might flake off.

Gleich gute Ergebnisse wurden bei der Anwendung von Erhitzungsbädern der Erfindung bei der Oberflächenhärtung von legierten Stählen, die nach der Erhitzung in öl oder Luft gehärtet wurden, erzielt.Equally good results were obtained when using heating baths of the invention in the surface hardening of alloy steels after heating hardened in oil or air.

Die Verwendung von Bronze- oder Gußeisenbädern als Erhitzungsbäder ist besonders vorteilhaft bei der Oberflächenhärtung von Achs- und Zapfenlagerstellen; sie kann jedoch auch bei der Oberflächenhärtung von Werkstücken mit jedem beliebigen Querschnitt mit Vorteil Anwendung finden.The use of bronze or cast iron baths as heating baths is particularly advantageous for surface hardening of axle and journal bearing points; however, it can also be used for the surface hardening of workpieces with any Find cross-section with advantage.

Claims

PATENT CLAIMS: e.g. Use of metal waxes that come in handy are free of aluminum and have a melting point above the usual hardening temperature of the steel is used as heating baths for the surface hardening of workpieces from steel. a. Use of metal melts according to Claim i, their melting point is at least 50 ° C above the hardening temperature of the steel, for the purpose according to Claim i. 3. Using bronze or cast iron as molten metal for the purpose according to claim i.