AT44641B - Verfahren zur Zementierung von Stahlgegenständen durch Kohlenoxyd. - Google Patents

Description

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  Verfahren zur Zementierung von Stahlgegenständen durch Kohlenoxyd. 



   Die bisher angewendeten Verfahren zum Zementieren von Stahlgegenständen bei Tem-   peratnren   über   10000   C beruhen darauf, dass der betreffende Gegenstand in Berührung mit einer pulverigen oder granulierten Substanz erhitzt wird, die Kohlenstoff abgibt oder dass er in einer Atmosphäre von   gasförmigen   Kohlenwasserstoffen oder von Dämpfen flüssiger Kohlenwasserstoffe, die mit stickstoflhaltigen Substanzen (wie Dämpfen ammoniakalischer Salze, Cyaniden und dgl. gemischt   sein können   oder in einem Kohlenoxydstrome erhitzt wird. 



   Die in dieser Weise erzielten gekohlten Zonen sind immer in ihren äusseren Schichten stark   kohlenstothältig   und der Gehalt an Kohlenstoff nimmt in dem Masse ab, als man in tiefere Schichten gelangt. 



   Mittels der bisher bekannten Verfahren ist es unmöglich, eine zementierte Zone zu erhalten, in welcher die oberen   (äusseren)   Schichten einen Kohlenstoffgehalt besitzen, der geringer ist als 0, 8-0,   9%,   sondern diese Schichten enthalten im allgemeinen (wenn die Zementierung eine Tiefe   von 15-20 mm Überschreiten son)   mehr als 1% Kohlenstoff.

   Ausserdem gelingt es nicht, zementierte Schichten zu erzielen, in welchen der Gehalt an Kohlenstoff in einer der Hälfte ode zwei Drittel der    < 1esamtdieke   der Kohlungsschicht entsprechenden Tiefe ganz (oder nahezu)   gleichmässig   bleibt, da   alle bisher zur Verwendung gelangenden Verfahren zementierte Schichten   liefern, in welchen der   Kohicgebalt   stetig abnimmt, je mehr man in die Tiefe dringt, und zwar anfangs schnell, später langsam. 
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 dicke dieser Zone entsprechenden Teil, nahezu auf konstanter Höhe zu halten. 



   Durch Vermeidung der bei den anderen Verfahren auftretenden starken Kohlung der Ober-   tläcl1f'nschicht   der zementierten Stahlgegenstände wird u. a. die Zerbrechlichkeit dieser Schicht aufgehoben, was vor allem bei Herstellung von Panzerplatten für Schiffe, insbesondere, wenn   die Platten aus Chromstahl bestehen, von Wichtigkeit ist. 



  Um die erwähnten Resultate zu erzielen, bedient man sich im Sinne der Erfindung der   
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   die ill verschiedenem Masse und mit verschiedener Geschwindigkeit vor sich geht, je nach den Temperatur-und Druckbedingungen und je nach der Anwesenheit anderer Substanzen, die imstande sind, mit einer oder mehreren der drei Substanzen in Verbindung zu treten, unter denen sich die erwähnte Reaktion abspielt, und zwar auf Grundlage vollkommen feststehender chemischer 'Gesetze. Erhitzt man Kohlenoxyd allein, so zersetzt es sich im Sinne des obigen Schemas (von links nach rechts gelesen), bis ein bestimmtes Verhältnis zwischen der entstehenden Kohlensäure und dem noch nicht zersetzten Kohlenoxyd erreicht ist.

   Ist nun dieses Verhältnis, das mit der Temperatur und dem Druck der Gase variiert, erreicht, so beginnt mit gleicher Geschwindigkeit die Reaktion im umgekehrten Sinne zwischen fester Kohle und Kohlensäure vor sich zu gehen, ) bis sich ein Gleichgewichtszustand einstellt.   

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 der im Eisen gelöst ist, mit anderen Worten, von dem Kohlenstoffgehalt der zementierten Schicht.

   Umgekehrt kann man, indem man in angemessener Weist die Schnelligkeit der Erneuerung des Kohlenoxydes, die Temperatur und den Druck regelt, eine bestimmte und konstante Kon- 
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Angenommen, man will eine äussere gekohlte Schicht in einem weichen Stahl von beispielsweise folgender Zusammensetzung herstellen : 
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<tb> Kohlenstoff..... <SEP> 0, <SEP> 06%.
<tb> Mangan.... <SEP> 0, <SEP> 25%
<tb> Silizium............ <SEP> 0, <SEP> 01%
<tb> Schwefel <SEP> * <SEP> 0,04%
<tb> Phosphor..... <SEP> 0, <SEP> 03%.
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   Nimmt man des weiteren an, man will, dass die Schicht bei einer Dicke von 22   mm   nirgends, auch nicht an ihrer Aussenseite mehr als 0, 4% Kohle enthält, und dass der Kohlenstoffgehalt in den ersten 15   wt   der Schicht   durchgehends   fast gleich gross ist. Der angegebene Kohlenstoffgehalt ist so niedrig, dass er mittelst der bekannten Zementierverfahren unmöglich erzielt werden könnte. 



   Um eine Schicht von den angegebenen Eigenschaften zu erzielen, wird der zu zementierende 
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 atmosphäre erhitzt, die in der Art erneuert wird, dass in die Zementierkammer ungefähr jede Stunde 1   rn3   Kohlenoxyd für jeden m2 Oberfläche des zu zementierenden Gegenstandes gelangt. 



   Will iran eine gleichmässige gekohlte Schicht mit erhöhtem   Kohlenstoflgehalt   (etwa 0, 6 mit 0, 7%) erhalten, so muss man die in dem oben angeführten Beispiel angedeuteten Bedingungen im Sinne einer der folgenden 4 Arten abändern :
1. Die Temperatur wird erniedrigt, jedoch nicht unter 9000 C. Da nämlich die erwähnte Reaktion exothermisch ist, wird sie durch   Temperaturerniedrigung   unterstützt. 



   2. Man erhöht den Druck des Gases. 



   3. Man vergrössert die Menge des Gases, die man in einer bestimmten Zeit um die zu zementierenden Stahlgegenstände herumstreichen lässt. 



   4. Die zementierende Wirkung wird selbstverständlich vermindert, wenn dem Kohlenoxyd Kohlensäure beigemischt wird. 



   Im allgemeinen kann man bei Anwendung eines dieser Mittel (falls erforderlich, kann man auch zwei oder drei derselben kombinieren oder auch alle 4 gleichzeitig anwenden) in den Stahlgegenständen gekohlte Schichten beliebiger Dicke und mit beliebigem Kohlenstoffgehalt bei einem Minimum von 0,2% und einem Maximum von 1,3% herstellen. Der so behandelte Gegenstand kann hierauf einem der gewöhnlichen Zementierverfahren unterworfen werden, um, falls erforderlich, eine stark gekohlte äussere Schicht zu erzielen oder einem der gewöhnlichen Frischverfahren, um gewünschtenfalls eine Entkohlung der äusseren Schicht herbeizuführen oder man setzt den Gegenstand beiden Verfahren nacheinander aus. 



   Schliesslich kann man den Gegenstand den gewöhnlichen thermischen Verfahren (Härten durch Eintauchen, Anlassen etc.) sowie mechanischen Bearbeitungsweisen (in der Presse, im Walzwerk, Stampfwerk etc.) unterwerfen, um ihm die gewünschte Form und die verlangten Eigenschaften zu geben.

Claims (1)

1. PATENT-ANSPRUCH : Verfahren zum Zementieren von Stahlgegenständen durch Kohlenoxyd, dadurch gekennzeichnet, dass die Gegenstände in einem Strom von Kohlenoxyd oder von einem KohlenoxydKohlensäuregemisch bei je nach dem zu erreichenden Kohlenstoffgehalt in der zementierten Schichte gewählten und während der Erhitzungsdauer konstant erhaltenen Bedingungen, d. i. Druck Temperatur, Kohlenoxydkonzentration und Strömungsgeschwindigkeit erhitzt werden.