AT402940B

AT402940B - Berussen von werkstücken zur kohlungsneutralen wärmebehandlung

Info

Publication number: AT402940B
Application number: AT0211491A
Authority: AT
Original assignee: Linde Ag
Priority date: 1990-10-27
Filing date: 1991-10-23
Publication date: 1997-09-25
Also published as: DE4034235A1; DE4034235C2; ATA211491A

Description

AT 402 940 B

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur kohlungsneutralen Wärmebehandlung von metallischen Werkstücken in Öfen mit Gasatmosphären, die ein zur Werkstückoberfläche unterschiedliches Kohlenstoff-Potential aufweisen.

Es sind vielerlei Verfahren bekannt, um das Auf- oder Entkohlen metallischer Werkstücke während Wärmebehandlungsprozessen zu verhindern. Auf- bzw. Entkohlung des Werkstücks tritt ein, wenn das Kohlenstoff-Potential des Umgebungsgases über bzw. unter dem Kohlenstoff-Potential an der Oberfläche des Werkstücks liegt. Folglich kann ein Auf- oder Entkohlen verhindert werden, indem das Kohlenstoff-Potential des Umgebungsgases an das des Werkstücks angeglichen wird. Soll hingegen die umgebende Gasatmosphäre eine bestimmte Zusammensetzung haben, und weicht deren Kohlenstoff-Potential von dem des Werkstückes ab, so muß das Werkstück mittels einer Isolierschicht vor Auf- oder Entkohlen geschützt werden. Es ist bekannt, solche Isolierschichten durch Verkupfern, durch Bestreichen mit Pasten geeigneter Zusammensetzung oder durch gezieltes Verzundern des Werkstücks zu erzeugen.

Derartige Isolierschichten haben den Nachteil, daß sie sich mit der Oberfläche des Werkstücks verbinden oder diese in ihrer chemischen Zusammensetzung verändern. Ist die Wärmebehandlung abgeschlossen, müssen zur Weiterverarbeitung des Werkstücks diese Schichten durch Materialabtrag entfernt werden, wodurch die Gefahr von Beschädigungen der Oberfläche des Werkstücks besteht. Das Aufbringen und Abtragen dieser Schichten ist im allgemeinen kompliziert und aufwendig. Treten während der Wärmebehandlung im Werkstück und in der Isolierschicht stark unterschiedliche Spannungen auf, kann die Schicht an einigen Stellen abplatzen.

Ebenfalls bekannt ist, die einer Wärmebehandlung zu unterziehenden Werkstücke mit einer Rußschicht zu versehen.

In der DE-C 565 675 wird ein Verfahren zur Erhöhung der Wärmeaufnahmefähigkeit von metallischen Glühgut offenbart. Dazu werden dünne Schichten von staubförmigen wärmedunklen Stoffen, insbesondere Erden, Graphit oder Ruß, auf das metallische Glühgut aufgestreut. Alternativ hierzu läßt sich die Oberfläche des Glühguts mit einem haftenden Streichmittel, wie mit Wasser vermischter Graphit, beaufschlagen. In einem Ausführungsbeispiel wird Glühgut durch den Durchlaufofen gefördert, wobei er Eintritt in das Ofeninnere auf die Oberfläche des Glühguts eine hauchdünne Staubschicht aus wärmedunklem Stoff aufgebraucht wird. Das Aufbringen einer Rußschicht auf die metallischen Werkstücken erfolgt nicht zu dem Zwecke einer kohlungsneutralen Wärmebehandlung.

Die DE-C2 38 23 768 betrifft die Nachbehandlung einer Rußschicht auf Oberflächen, die mit flüssigem Metall in Berührung kommen. Die Nachbehandlung besteht darin, daß eine neutrale, d.h. weder oxidierende noch reduzierende, Flamme auf die Rußschicht zur Einwirkung gebracht wird. In Folge verfestigt sich die Rußschicht, nimmt eine höhere Dichte an und wird haftfähiger. Die Rußschicht dient als thermische Schutz-und Schmierschicht für die Gießformen, die mit flüssigem Metall in Kontakt kommen.

Die AT-B 377 010 beschäftigt sich mit der Erzeugung einer dichten Rußschicht erhöhter Haftfestigkeit ebenfalls als thermische Schutz- und Schmierschicht für Gußformen. Die Rußschicht wird durch Verbrennung eines organischen Gases erzeugt, wobei dem organischen Gas vor der Verbrennung ein Treibgas (inertes Gas) zugemischt werden soll und/oder die Verbrennungsflamme von einem Hüllgasstrahl (inertes Gas, Luft) umgeben werden soll, der die Flamme in Richtung auf die zu beschichtende Oberfläche beschleunigt. Auch diese Form der Rußschichterzeugung bezieht sich nicht auf die Verhinderung des Aufoder Entkohlens von Werkstücken, bei Wärmebehandlungen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, metallische Werkstücke bei Wärmebehandlungsprozessen mittels einer Isolierschicht vor unerwünschtem Auf- oder Entkohlen so zu schützen, daß das Aufbringen und Entfernen dieser Schicht einfach und ohne direkten mechanischen Eingriff in die Oberfläche des Werkstücks möglich wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß vor Beginn der Wärmebehandlung auf die Oberfläche des Werkstücks eine Rußschicht aufgebracht wird.

Die erfindungsgemäß aufgebrachte Rußschicht dient als Sperrschicht für den Kohlenstoffübergang. Sie hat den Vorteil, daß sie sich nicht dauernd mit dem Werkstück verbindet und außerdem bei Weiterverarbeitungsprozessen von Nutzen sein kann.

Die Rußschicht kann vorteilhaft mittels einer unterstöchiometrisch brennenden Kohlenwasserstoff-Flamme in geeigneter Dicke auf das Werkstück aufgetragen werden. Die Flamme wird durch Verbrennen eines kohlenstoffhaltigen Brenngases mit Luft oder Sauerstoff erzeugt, wobei ein Brenngas-Überschuß besteht.

Erfindungsgemäß wird die Rußschicht vor Beginn der Wärmebehandlung auf das Werkstück aufgebracht, beispielsweise vor dem Einbringen in den Wärmebehandlungsofen. Bei einer vorteilhaften Ausführung des Verfahrens wird die Rußschicht in der Wärmebehandlungszone des Ofens erzeugt. Das Werkstück kann dann in situ berußt und anschließend wärmebehandelt werden. 2

Claims

AT 402 940 B Es ist weiterhin von Vorteil, wenn die Rußschicht durch oxidierende Medien von der Oberfläche des Werkstücks abgetragen wird. Dadurch wird ein direkter mechanischer Eingriff in die Oberfläche des Werkstücks überflüssig. Die Rußschicht kann dabei bereits während der Wärmebehandlung durch oxidierende Komponenten in der umgebenden Gasatmosphäre sukzessive abgebaut werden, so daß die Rußschicht bei geeigneter Wahl ihrer Dicke nach erfolgtem Behandlungsprozeß vollständig entfernt ist. Die Rußschicht kann aber auch erst nach der Wärmebehandlung durch gezielte Oxidation entfernt werden. Im folgenden soll ein Ausführungsbeispiel das erfindungsgemäße Verfahren näher erläutern. Beim Glühen von hochkohlenstoffhaltigen Rohren und Knüppeln aus Stahl in Gasatmosphären mit deutlich unterschiedlichem Kohlenstoff-Potential kann gemäß des erfindungsgemäßen Verfahrens durch Berußen der Werkstücke eine Entkohlung verhindert werden. Das Berußen erfolgt mit einem Brenner, mit dem ein Acetylen-Luft-Gemisch im Verhältnis von 1 : 0,1 bis 1 : 0,5 verbrannt wird. Es wird eine Rußschicht genügend großer Dicke aufgebracht, so daß auch nach Oxidation durch oxidierende Bestandteile der Gasatmosphäre beim Glühen noch eine genügend dicke Rußschicht auf den Werkteilen verbleibt, die im folgenden weiterverarbeitenden Umformungsprozeß als Schmiermittel Verwendung findet. Zusätzlich kann die Rußschicht eine Oxidation des Metalls bei der Weiterverarbeitung verhindern, da diese zuerst oxidiert wird. Patentansprüche 1. Verfahren zur kohlungsneutralen Wärmebehandlung von metallischen Werkstücken in Öfen mit Gasatmosphären, die ein zur Werkstückoberfläche unterschiedliches Kohlenstoff-Potential aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß vor Beginn der Wärmebehandlung auf die Oberfläche des Werkstücks eine Rußschicht aufgebracht wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rußschicht mittels einer unterstöchiometrisch brennenden Kohlenwasserstoff-Flamme erzeugt wird.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Rußschicht in der Glühzone des Ofens erzeugt wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Rußschicht durch oxidierende Medien von der Oberfläche des Werkstückes abgetragen wird. 3