<Desc/Clms Page number 1>
Verfahren zur thermischen Behandlung von metallenen Werkstücken.
Bekanntlich ist. jede molekulaie Änderung in einem allmählich erhitzten Material, insbesondere Stahl, von einer Änderung der Geschwindigkeit der Temperatursteigerung des Materials begleitet, die sich in einem deutlichen Knickpunkt oder einer plötzlichen Änderung der Richtung in der Zeit-Temperaturkurve bemerkbar macht, die man durch Auftragen der Zeiten als Abszissen und der Temperaturen als Ordinaten erhält.
Die genaue Bestimmung der Temperatur des Materials oder Werkstückes ist mit grossen Schwierigkeiten verbunden und unter den Bedingungen des praktischen Betriebes geradezu ausgeschlossen ; es ist aber durch eingehende Untersuchungen gefunden worden, dass die Zeit-Temperaturkurve der Stellen des das Werkstück umgebenden Mittels, welche in der Nähe des Werkstückes liegen, der Zeit-Temperaturkurve des Werkstückes selbst sehr ähnlich ist und einen Knickpunkt oder eine plötzliche Änderung in der Richtung derselben Art und an genau derselben Stelle (entsprechend derselben Zeit) aufweist, wie die Zeit-Temperaturkurve des Werkstückes selbst. Der Zeitpunkt, in dem das Werkstück eine molekulare Änderung erfährt, wird so deutlich kenntlich gemacht durch eine plötzliche Richtungsänderung der Zeit-Temperaturkurve des das Werkstück umgebenden Mittels.
Eben in dem Zeitpunkt, wo das Werkstück eine solche molekulare Änderung erfährt, oder kurz nachher ist es einer raschen oder allmählichen Abkühlung zu unterwerfen, um ihm in vorteilhaftester Weise gewisse Eigenschaften, wie Härte, Weichheit oder feines Korn, zu erteilen.
Die Erfindung besteht im wesentlichen darin, die Zeit-Temperaturkurve von in der Nähe des Werkstückes gelegenen Stellen des das Werkstück umgebenden Mittels zu beobachten oder aufzunehmen und in dem Augenblick, wo diese Kurve durch den Knickpunkt geht oder gegangen ist, oder nachher das Werkstück der erforderlichen Abkühlung zu unterwerfen. Durch dieses Verfahren wird nicht nur die Notwendigkeit vermieden, die Temperatur des Werkstückes oder des dasselbe umgebenden Mittels zu bestimmen, sondern auch noch der weitere Vorteil erreicht, dass irgend ein Material von neuer oder unbekannter Zusammensetzung ohne Vorversuche mit Probestücken desselben richtig behandelt werden kann ; die verwendeten Pyrometer brauchen nicht genau zu sein, es ist nur nötig, dass sie ausreichend. empfindlich sind.
Bei der in Fig. 3 der Zeichnung veranschaulichten Versuchsanordnung bezeichnet F den
Ofen und S das Werkstück ; T"T, sind in das Innere des Werkstückes versenkte Pyrometer, z. B. Thermoelemente, und Tg ist ein der Oberfläche S des Werkstückes nahe-
EMI1.1
heizung eine höhere Temperatur zeigt, als die Pyrpmeter TI, T"weil es unmittelbar von den Flammen bespült wird, sind die von den im Werkstück S versenkten Pyrometern angezeigten Temperaturen untereinander nur sehr wenig verschieden, aber erheblich niedriger als die von dem Pyrometer Ta'angezeigten Temperaturen, so dass die Feder 3 die ZeitTemperaturkurve A (Fig.
I) und die Federn 1 und 2 die Zeit-Temperaturkurve B ziehen,
<Desc/Clms Page number 2>
welche der Kurve A sehr ähnlich ist. Insbesondere weisen die beiden Kurven an den gleichen Zeiten entsprechenden Stellen i, kund 0, p auf der einen und q, r und t, u auf der anderen Seite des der Höchsttemperatur entsprechenden Scheitels b bzw. e Knickpunkte oder plötzliche Änderungen der Richtung auf, welche anzeigen, dass in dem entsprechenden Zeitpunkt eine molekulare Änderung im Werkstück eintritt.
Gemäss der Erfindung wird, wie Fig. 4 zeigt, im Ofen F in der Nähe des Werkstückes S und in dem das letztere umgebenden Mittel ein oder eine Anzahl von Pyro- metern 4, 5, 6 angeordnet und'beim allmählichen Erhitzen des Werkstückes durch Elektrizität oder Gasfeuerung oder sonst eine. geeignete Feuerung die Zeit-Temperaturkurve beobachtet, die von den Pyrometern verzeichnet wird und in Fig. 2 dargestellt ist. In dem Zeitpunkte, wo diese Kurve A, die anfänglich von a an annähernd gleichmässig ansteigt, bei gleichmässigem Gang der Feuerung einen Knickpunkt oder eine plötzliche Richtung- änderung aufweist, wie bei i, k dargestellt ist, erfährt das Werkstück eine molekulare Änderung.
Dieser Zeitpunkt ist so eindeutig festgelegt, gleichgültig, welches die Temperatur des Werkstückes selbst ist, und daher unabhängig von der Genauigkeit der Pyrometer. In diesem Zeitpunkt oder kurz nachher, etwa bei Erreichung des Punktes n der ZeitTemperaturkurve in Fig. 2 oder it oder v in Fig. i, wird das Werkstück gemäss der Erfindung einer plötzlichen oder langsamen Abkühlung unterworfen, um dem Werkstück besondere gewünschte Eigenschaften zu erteilen (Härten, Anlassen, Veränderung des Kornes) ; man ist sicher, die angestrebte Wirkung zu erreichen, selbst ohne dass die besonderen Eigenschaften des Materialstückes bekannt wären, die sich oft nur durch langwierige und kostspielige Vorversuche ermitteln lassen.
Das vorliegende Verfahren ist vollkommen verlässlich, rasch, einfach und billig ; es ist nicht an eine besondere Art der Aufnahme der Zeit-Temperaturkurve gebunden, erfordert keine grosse Genauigkeit der Pyrometer, sondern nur eine ausreichende Empfindlichkeit im Bereich der kritischen Temperaturen, und erfordert auch keine genaue Kenntnis der speziellen Eigenschaften des behandelten Materials. Es eignet sich insbesondere für die Verarbeitung von Stahl auf Qualitätsware, ist aber in allen Fällen verwendbar, bei welchen das Auftreten eines Knickpunktes der beschriebenen Art in der Zeit-Temperaturkurve das Eintreten molekularer, für die weitere thermische Behandlung des Werkstückes massgebender Ver- änderungen im Material des Werkstückes anzeigt.