AT236731B

AT236731B - Verfahren zur Vorbereitung von Metallen für das Heißverfahren

Info

Publication number: AT236731B
Application number: AT294662A
Authority: AT
Original assignee: Pompey Acieries
Priority date: 1961-04-13
Filing date: 1962-04-09
Publication date: 1964-11-10

Description

Verfahren zur Vorbereitung von Metallen für das Heissverfahren
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formbar zwischen 700 und 1300oC. Es wurde nun gefunden, dass im Gegensatz zu diesen Feststellungen die Eisen-AI-Legierungen mit 17-30go Al. welche als dünner Überzug gebildet werden, bei hohen Temperaturen innerhalb des erwähnten Bereiches zwischen 700 und 13000C verformt werden können.

Diese Feststellung war um so unerwarteter, als die Legierungen mit einem gleichen Aluminiumgehalt, z. B. mit 20-300/0 Aluminium. welche durch Schmelzung oder Lösung von Aluminium in geschmolzenem Eisen erzielt werden, bei hohen Temperaturen unverformbar sind und für Schmiedeprozesse nicht verwendet werden können. Lediglich mit Legierungen mit weniger als 16% Aluminium können unter gewissen Bedingungen kleine Blöcke bei 1000 oder 11000C geschmiedet werden.

Somit wird also bei der Durchführung der erfindungsgemässen Arbeitsweise auf der Oberfläche des Rohlings oder des zu verformenden Werkstückes eine Aluminiumschicht gebildet, die in das Innere'des Eisens diffundiert und eine Legierung mit hohem Aluminiumgehalt bildet, deren Eigenschaften sich von denen der Giessereilegierungen Eisen-Aluminium mit demselben Aluminiumgehalt unterscheiden.

Gemäss der Erfindung kann man zur Bildung des Überzuges entweder Reinaluminium oder eine Aluminiumlegierung verwenden, die wenigstens eines der nachstehenden Metalle oder Stoffe, wie Eisen, Silizium, Zink, Mangan, Kupfer, Vanadium, Barium, Magnesium, Kalzium usw., enthält. Desgleichen können Gemische aus Reinaluminium und seinen Legierungen mit Si, Cu. Zn, Mg, Ca verwendet werden.

In der Zeichnung, welche als Erläuterung dienen soll, geben die Fig. 1-5 Darstellungen wieder, die
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10 min dauernden Behandlung bei 1300 C ausgesetzt war. Man erkennt am unteren Rand der Darstellung die Überzugsschicht, welche vollkommen durchgehend und gleichförmig ist.

Die Aufnahme gemäss Fig. 2 wurde mit derselben Probe. aber mit 500facher Vergrösserung erhalten.

Der Überzug besteht aus einer Eisen-AI-Verbindung mit sehr hohem Aluminiumgehalt, welche ausge- zeichnet auf dem Metall haftet und eine Schichtdicke von etwa 0, 16 mm aufweist.

Die Aufnahme gemäss Fig. 3 in 25facher Vergrösserung zeigt das Aussehen der Schnittfläche eines
Probestabes, der während einer Dauer von 10 min auf 13000C erhitzt und durch plötzliche Anwendung einer Zugbeanspruchung zerrissen wurde. Die Darstellung wurde in der Nähe des Bruches in der Striktions- zone aufgenommen. Man erkennt, dass die Überzugsschicht der Verformung des Metalles, welche in die- sem Bereich des Probestabes sehr bedeutend ist, genau gefolgt ist.

Fig. 4 zeigt mit 500facher Vergrösserung das Aussehen der Schicht in der Nähe der Bruchstelle. Die
Deformation des Probestabes hat weder einen Bruch noch ein Ablösen des Überzugs hervorgerufen.

Fig. 5 zeigt in 500facher Vergrösserung einen Probestab, der 10 min lang auf 900 C erhitzt wurde und plötzlich bei dieser Temperatur zerriss. Man sieht, dass die Schicht des Überzuges sehr viel dünner als bei 13000C und weniger plastisch ist. Sie hat der Verformung des Metalles des Probestabes nicht vollständig folgen können, ist aber noch ausreichend. um einen wirksamen Oxydationsschutz zu gewähr- leisten.

Diese wenigen, von photographischen Mikroaufnahmen abgeleiteten Darstellungen zeigen deutlich die besonderen Eigenschaften des verwendeten Überzuges. Letzterer. welcher die Kaltverformung schlecht aushält, ist vollkommen plastisch und haftend bei den für das Ziehen von Metallteilen angewendeten
Temperaturen.

Wie bereits oben erwähnt wurde, wurde der Gehalt an Aluminium der Eisen-AI-Legierung bestimmt, die sich an der Oberfläche des Stahls bildet. Die Beobachtungen wurden nach der Verformung oder Bearbeitung der Probestäbe fortgesetzt. Man konnte feststellen, dass die ursprünglichen Schichten, welche 12-350/0 Aluminium enthielten, bei der Verformung mit dem darunter liegenden Stahl reagierten und weniger Aluminium einschlossen als der ursprüngliche Überzug. Man kann sagen, dass sie sich im Laufe des schnellen Durchlaufes gewissermassen verdünnt haben. Trotzdem bilden sie aber noch Schutzfilm, deren Dicke 0, 01-0,04 mm beträgt. Der graue, nicht oxydierte Aussehen bestätigt diese Feststellung.

Man sieht, dass der erfindungsgemässe Vorschlag das Ziehen erleichtert und saubere Teile, wie z. B.

Rohre ohne Oberflächenfehler, ohne wiedergeschweisste Risse usw. ergibt. Der Verschleiss und die Verformung der Werkzeuge sind deutlich zurückgegangen, da die Schicht in thermischer Hinsicht isolierend und bei hohen Temperaturen weicher ist als der Stahl selbst.

Die Benetzung des Eisens durch das Aluminiumbad hängt von der Oberflächenbeschaffenheit des Stahls ab. Selbst nach einem sehr sorgfältigen Abbeizen genügt eine leichte, lokale Oxydation beim Eintauchen des Stahls in das Aluminium, um die Bildung einer Fe-AI-Legierung an diesen Stellen zu verhindern. Man gelangt leichter zum Erfolg, wenn man den Stahl vorher mit Zink oder Zinn abdeckt. In diesem Falle sind das Haftvermögen und die Benetzung der Oberflächen mit Schmelzaluminium zufriedenstellend, selbst wenn nicht unter Luftabschluss gearbeitet wird.

Claims

PATENTANSPRUCH : Verfahren zur Vorbereitung von Metallen, insbesondere von Stahl, für bei 700-1300 C vorzunehmendes Heissverformen, insbesondere Heissziehen, dadurch gekennzeichnet, dass die zu verformenden Gegenstände bei 600-800 C bis zur Bildung eines 0, 05-0, 15 mm dicken, aus einer Al-Fe-Legierung mit 17-30% AI bestehenden Überzugsschicht mit schmelzflüssigem Aluminium oder Aluminiumlegierungen durch Tauchen behandelt werden.