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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein neues Wärmebehandlungsverfahren von Stahl, u. zw. von solchem Stahl, der in verhältnismässig langgestreckter Form vorliegt z. B. Knüppel, Platinen oder Stäbe. Es wird dabei von solchen Verfahren ausgegangen, bei denen es auf Einhaltung geringerer Abkühlungsgeschwindigkeiten oder auf längeres Halten bei bestimmten Temperaturen ankommt.
Typische Beispiele dafür sind Weichglühen, isotherme Umwandlungsglühungen, Diffusionsglühungen oder Pendelglühungen im Bereich der Umwandlungspunkte des Stahles. Derartige langzeitige Wärmebehandlungen von Stahl sind an sich allgemein bekannt.
Die vorliegende Erfindung gestaltet jedoch solche Wärmebehandlungsverfahren dadurch mit fortschrittlichem Effekt aus, dass die En- hitzung der Stahlsstücke auf die oder nahe der oder über die Behandlungstemperatur in besonderer Weise vorgenommen wird und das Stahlstück sodann in den zu länger dauernde11 Wärmebehandlung bereitstehenden und auf Temperatur befindlichen Ofen unmittelbar anschliessend an die Erhitzung gebracht wird.
Erfindungsgemäss ist demnach ein Wärmebehandlungsverfahren längerer Dauer wie Weichglühen, isothermes Umwandlungsglühen, Diffusionsglühen, z. B. zur Auflösung von Karbiden oder anderer. Gefügebestandteile, Pen- delglühen, bei denen langgestreckte Stahlstükke, wie Stabstahl, Platinen oder Knüppel, in öfen längere Zeit isotherm oder mit langsam
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kennzeichnet, dass die Erhitzung der Stahlstücke auf die oder nahe der oder über die Warmbehandlungstemperatur mittels durch die Stablänge fliessenden elektrischen Stromes in sehr kurzer Zeit erfolgt, worauf die Stahlstücke, gegebenenfalls nach (vorzugsweise beschleunigter) Zwischenabkühlung, anschliessend in einen auf der Behandlungstemperatur befindlichen Ofen eingebracht und der gewünschten Wärmebehandlung (Weichglühen usw. ) unterzogen werden.
Mit Vorteil erfolgt die elektrische Widerstandserhitzung der Stahlstücke in zirka 20 bis 80 Sekunden, während die Zwischenabkühlung auf Temperaturen von 5500 oder darunter vorgenommen wird.
Die Stähle können auch vor der Widerstandserhitzung gehärtet worden sein. Der Wärmebehandlungsofen erfährt dabei eine Beschickung üblichen Ausmasses.
Auf diese Weise ist insbesondere die An- wendung'des bisherigen unwirtschaftlichen Verfahrens nicht mehr nötig, nämlich die Masse einer ganzen Ofenbeschickung von aussen her auf Wärmebehandlungstemperaturen zu bringen und z. B. mehrere Stunden zu warten, bis auch die im Innern des auf dem Ofenherd liegenden Stabstahlbundes befindlichen Stäbe über ihren ganzen Querschnitt auf die gewünschte Wärmebehandlungstemperatur gekommen sind, während bei den äusseren Stäben bereits eine unzulässige Veränderung, z. B. Kornvergröberung, eingetreten sein kann.
Auch spielt bei diesem neuen Verfahren die Einhaltung einer bestimmten Wärmebehand-
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fahrensgemäss sehr schnell, nämlich in wenigen Sekunden, auf eine praktisch über den Querschnitt gleiche Temperatur gewünschter Höhe gebracht werden, von welcher aus anschliessend die eigentliche Wärmebehandlung erfolgt. Hiebei wird-als Folge der besonderen Eigenart der vorangegangenen raschen Erhitzung-ein besonders feinkörniges Gefüge erhalten, und es tritt eine erhöhte Lö1\- barkeit sonst überhaupt nicht oder nur sehr schwer lösbarer Gefügebestandteile ein, auch wird durch das bei Beginn der Wärmebehandlung im Ofen bestehende feinkörnige Gefüge die Gefahr einer überzeitung im Glühofen herabgesetzt.
Gemäss einer besonderen Variante ist das erfindungsgemässe Verfahren in Anwendung auf hinsichtlich der Auflösung von Gefügebestand-
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teilen schwierige Stähle dadurch gekennzeichnet, dass sie durch die elektrische Widerstandserhitzung auf Temperaturen über 10000 C gebracht, anschliessend abgeschreckt und dann im auf Wärmebehandlungstemperatur gehaltenen Ofen warmbehandelt werden.
Diese erhöhte Lösbarkeit sonst überhaupt nicht oder nur schwer lösbarer Gefügebestandteile macht dieses Verfahren auch besonders geeignet für die Anwendung eines Durchlaufcfens, in dem die weitere Wärmebehandlung (Weichglühen usw. ) durchgeführt wird.
Weitere Merkmale der Erfindung sind darin zu erblicken, dass die Stromstärke im Verhältnis zum Stabquerschnitt so gewählt wird. dass die Temperatur im Innern des Stabes gegenüber der Temperatur der Oberfläche voreilt. Ferner dass die Stahlstäbe, zwischen stirnseitigen Kontakten eingelegt, erhitzt werden, wobei die Stäbe an ihren Enden festgeklemmt und mittels der Klemmen unter leichte Zugspannung gesetzt werden, und schliesslich, dass der Stab an seinen Enden festgeklemmt und
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wird.
Es ist hervorzuheben, dass bei dem erfindungsgemässen Verfahren der Stahl lediglich wärmebehandelt wird, wobei die eigentliche Wärmebehandlung bereits durch das Widerstandserhitzen selbst unter geringstmöglichem Kornwachstum und geringster Gefahr von Randentkohlung oder Bildung von Verzunderungsrissen in der Oberfläche vorgenommen wird, während die anschliessende Ofenbehandlung nur mehr einen geregelten Abkühlvorgang entsprechend der jeweils beabsichtigten Wirkung auf Korngrösse und Gefügebeschaffenheit darstellt.
An dieser Stelle kann erwähnt werden, dass bekannte Behandlungsverfahren von Metallen unter Verwendung von Widerstandserhitzung, wie sie beispielsweise in der USA-Patentschrift Nr. 1, 968, 443, in den deutschen Patentschriften Nr. 924454 und 701077, in der brit. Patentschrift Nr. 304, 196 sowie in der Schweizer Patentschrift Nr. 112247 beschrieben sind, nicht nur andere Ziele verfolgen, sondern dass ihnen auch die speziellen Merkmale vorliegender Erfindung fehlen.
An Hand eines Beispieles wird nunmehr die Erfindung näher erläutert : Beispiel :
Ein Stahl mit 1, 08% Kohlenstoff, 1, 59% Chrom, 0, 31% Mangan und 0, 36% Silizium war ausgewalzt zu Stäben von 67mm 0. Die Stäbe wurden in eine elektrische Widerstandserhitzungsmaschine zwischen stirnseitige Kontakte gebracht und ein Strom von 45000 A und 25V hindurchgeschickt. Die Erhitzung des kalten Stabes auf eine Temperatur von 11500 C dauerte 67 sec.
Der erhitzte Stab wurde von dieser Temperatur unmittelbar in Wasser (bei einem zweiten Versuch mit Pressluft) auf eine Aussen-
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4 Stunden lang gehalten und anschliessend langsam abgekühlt bis unter 6000 C.
Das Gefüge des Stabes war dann ein feinkörnig koaguliertes Glühgefüge mit einer Festigkeit von 76kg/mm.
Das im Beispiel geschilderte Verfahret, welches, allgemeiner gesprochen, darin besteht, den Stab durch elektrische Widerstandserhitzung schnell auf für die Auflösung vo ! 1j z. B. Karbiden besonders günstige Temperaturen, wie 800-1200 C erhitzt, darauf beschleunigt auf 6500 C oder darunter, z. B.
500-6400 C, abzukühlen, alsdann im Ofen eine langzeitige Wärmebehandlung anzuschlie- ssen, ist besonders vorteilhaft anzuwenden auf Stähle, bei welchen man üblicherweise mit Karbidanhäufungen oder Karbid-Netzwerk zu rechnen hat, z. B. Kugellagerstähle, Feilenstähle oder Schnellstähle.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Wärmebehandlungsverfahren längerer Dauer wie Weichglühen, isothermes Umwandlungsglühen, Diffusionsglühen, z. B. zur Auflösung von Karbiden oder anderer Gefügebestandteile, Pendelglühen, bei denen langgestreckte Stahlstücke, wie Stabstahl, Platinen oder Knüppel, in Ofen längere Zeit isotherm oder mit langsam ansteigender und/oder langsam abnehmender Temperatur behandelt werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Erhitzung der Stahlstücke auf die oder nahe der oder über dieWarmbehandlungstemperatur mittels durch die Stablänge fliessenden elektrischen Stromes in sehr kurzer Zeit erfolgt, worauf die Stahlstücke, gegebenenfalls nach (vorzugsweise beschleunigter) Zwischenabkühlung, anschliessend in einen auf der Behandlungstemperatur befindlichen Ofen eingebracht und der gewünschten Wärmebehandlung (Weichglühen usw. ) unterzogen werden.