Verfahren zum Zementieren und Härten von Gegenständen aus Eisen. Es. ist bekannt, Gegenstände aus Eisen, -,vorunter nachfv,lgend auch Gegenstände aus Eisenlegierungen, Stahl, Edelstählen und dergleichen verstanden sein sollen, durch Be handeln in Schmelzbädern zu zementieren, welche einerseits schmelzflüssige Salze, wie Kochsalz und -dergleichen, anderseits Zemen- tationsmittel enthalten. Als solche hat man bisher allgemein Cyanide verwendet.
Es wurde gefunden, dass man derartige Härtungen in vorteilhafter Weise in S,chmelz- b < i,clern durchführen kann, welche aus einer Schmelze von an sich nicht zementierend wirkenden Stoffen, in denen Kohle als Ze- mentationsmittel feinverteilt ist, bestehen.
Die Schmelze kann zum Beispiel aus Kochsalz und andern zu störenden Reak tionen keine Veranlassung gebenden Salzen, insbesondere niedrig schmelzenden Gemischen von Salzen, wie zum Beispiel N atriumchlorid, Ka.liumchlörid, bestehen. Nach der Erfindung wird .das Zementie ren unter Verwendung derartiger, ausrei chende Mengen von feinverteilter Kohle ent- haltender,Schmelzbäder vorgenommen, indem man die zu behandelnden Gegenstände in das schmelzflüssige Bad eintaucht und sie bei geeigneten Härtetemperaturen so lange darin belässt, bis die gewünschte Wirkung erzielt ist.
Als Zementationsmittel kann zum Beispiel feingemahlene Holzkohle, Torfkohle, Aktiv kohle, feinverteilter Graphit und dergleichen verwendet werden. Die Menge -der dem Schme lzb.a;d einzuverleibenden Kohle kann zum Beispiel 1 bis 2 % und mehr betragen. Die llärtetemperaturen richten sich unter anderem nach den gewünschten Zementations- tiefen. Die Zementation kann zum Beispiel bei Temperaturen von 800 und mehr :durch geführt werden.
Bei Anwendung höherer Temperaturen, zum Beispiel solchen von mehr als 850 und insbesondere solchen von 900 bis 950 und mehr steigt die Schnelligkeit .der Kohlenstoffeinwandentng, so dass der Härtevorgang abgekürzt oder .grössere Härte tiefen innerhalb bestimmter Härtedauer er zielt werden.
Beispiel 1: Ein Bolzen aus kohlenstoffarmen Eisen wurde während zwei Stunden in einem aus Kochsalz und Kaliumchlorid bestehenden Schmelzbad, welchem 1 % feinstgenäahlene Holzkohle einverleibt war, auf 950 erhitzt und sodann in bekannter Weise abgeschreckt.
Die Härte des Bolzens stieg hierbei von 13 Rockwell .auf 42 Rockwell, während ein, in einem gleich zusammengesetzten, aber kohlefreien Salzschmelzbad während gleicher Zeitdauer auf idie gleiche Temperatur erhitz ter und. abgeschreckter Kontrollbolzen nur 20' Rackwell zeigte.
<I>Beispiel 2:</I> Ein Bolzen aus k ohlenstoffarmen Eisen wurde 1i/2 Stunden in einem Bad aus Na trium- und Kaliumchlorid, in welchem unge fähr 2 % gemahlene Aktivkohle suspendiert war, auf 950 C erhitzt. Nach dem Ab schrecken zeigte der Bolzen .eine Härte von 58 Rockwell, während ein in -einem kohle freien Schmelzbad in gleicher Weise behan- delter Kontrollbolzen nur 20' Rockwell zeigte.
Die Einwanderung des Kohlenstoffes kann, wie weiterhin gefunden wurde, noch durch Zusatz gewisser Substanzen .zu den feinverteilte Kohle enthaltenden Schmelz bädern begünstigt werden. Als derartige Zusatzstoffe kommen alkalische Stoffe, ins besondere Ätzalkalien, ferner Alkalikarbo- nate und dergleichen in Betracht.
Die Menge des Zusatzes an Ätznatron und, dergleichen Hilfsstoffen kann in ver hältnismässig weiten Grenzen schwanken. In manchen Fällen genügen bereits einige Pro zente, um die Kohlungsdauer wesentlich her abzusetzen, (las heisst .die Einwanderung des Kohlenstoffes zu beschleunigen oder die Ein wanderungstiefe in der Zeiteinheit -zu stei gern.
In andern Fällen haben sich etwas grössere Zusätze an Ätznatron und Üerglei- chen Stoffen als vorteilhaft erwiesen. Es konnte zum Beispiel die Zementierungs,dauer von Eisenteilen durch Eintauchen in ein Schmelzbad, das als zementierenden Bestand teil feinverteilte Holzkohle enthielt, durch Zusatz von zum Beispiel 10 % Ätznatron auf 1/4 bis '/3 der sonst erforderlichen Zeit her abgesetzt werden.
Bei Verwendung von zusätzlichen alkali schen Mitteln, wie Ätznatron, wird das Schmelzbad derart zusammengesetzt, dass störende Umsetzungen vermieden werden. In diesem Falle nimmt man zum Beispiel von der Anwesenheit von Bariumchlorid im Schmelzbade Abstand.
<I>Beispiel 3:</I> In einem aus Natrium-chlorid-Kalium- chlorid bestehenden Schmelzbade werden 3 feingemahlene Holzkohle suspendiert. Ein Bolzen aus "kohlenstoffarmen Eisen wird während 2 Stunden bei<B>950'</B> eingetaucht. Die Zementationstiefe nach dieser Zeit beträgt mir wenig mehr als 0,1 mm.
Ein Bolzen, der- in gleicher Weise in einem Bade behandelt worden ist, dem ausser dem noch 10 % Ätznatron zugesetzt war, wies eine Zementationstiefe von etwa 1 mm auf.
Da die Einbringung und gleichmässige Verteilung der pulverigen Kohle in das Schmelzbad, insbesondere beim Nachsättigen desselben, welches vorteilhaft unter Anwen dung von dem Verbrauch entsprechenden kleinen Mengen erfolgt, gewisse Schwierig keiten bereitet, da die pulverige Kohle das Bestreben hat, an der Oberfläche zu bleiben und beim Einrühren leicht Störung, zum Bei spiel Überschäumen, stattfindet, wird die Einverleibung der Kohle vorteilhaft in Ver- einig ing mit andern Stoffen, insbesondere solchen,
deren Anwesenheit im Schinelzbad ohnehin erwünscht ist, vorgenommen. Man kann zum Beispiel derart verfahren"dass man die Kohle mit einem Bestandteil des Bades oder mehreren Badbestandteilen zusammen schmilzt. Die Schmelze kann alsdann in warmem oder kaltem Zustand, zum Beispiel in Gestalt von Formstücken, in das Zemen- tierbad eingeführt werden. Hierbei verteilt sich die Kohle gleich indem Bad, ohne dass Störungen eintreten.
Hilfsstoffe, welche, wie zum Beispiel Ätzalkali (infolge Überganges in Alkalikarbonat), während des Zementa- tionsprozesses verbraucht werden, werden zweckmässig zusammen mit der Kohle in das Bad eingeführt.
Man verfährt zum Beispiel dt:rart, @dass man feingemahlene Kohle mit Ätznatron in Gegenwart oder Abwesenheit anderer Stoffe, zum Beispiel eines für dias Zementierba.d geeigneten Salzes, zusammen schmilzt und das IStoffgemisth flüssig oder erstarrt, gegebenenfalls in Formstücke, in die Zementationsschmelze einträgt. Kohle und Ätzalkali werden dabei zweckmässig in dem Verbrauch :der beiden Stoffe entsprechenden Mengenverhältnissen zusammengebracht.
Auf 1 kg Ätznatron kann man zum Beispiel 250 bis 300 gr Holzkohle verwenden. Von die ser Mischung werden dem zum Beispiel aus Kalium-Natrium-Chlorid bestehenden Schmelzbade, zum Beispiel solche Mengen zu gesetzt, da.ss eine Konzentration in Kohle von zum Beispiel 1 bis 3 % und an Ätznatron voll zum Beispiel 3 bis 10% aufrecht erhal ten wird.' In der Industrie anfallende Schmelzen oder Abfallschmelzen,
welche Kohle in Ver einigung mit für vorliegenden Verwendungs- zweck geeigneten Salzen oder andern Stof fen, wie zum Beispiel Atzalkalienoder bei den enthalten, können für vorliegendes Ze- rnentierungsverf:ahren Verwendung finden.
Man kann der feinverteilten Kohle als wirksames Zementierungsmittel und, gege benenfalls die zementierende Wirkung der Kohle verbessernde Zusätze enthaltenden Schmelzbädern gegebenenfalls auch noch ge ringe Mengen von oxydationsfähigen Stof fen, wie zum Beispiel Cyanide, Cyanamide und dergleichen, zusetzen, wodurch man un ter Umständen neben der Kohlung noch eine Stickstoffeinwanderung herbeiführen kann.
Die Verwendung von Cyanide enthaltenden Schmelzbädern zu Zementierungszwecken ist an sich bekannt. Derartige Bäder enthalten indessen Cyanidmengen von zum Beispiel 40 bis<B>50%</B> und mehr. Bei vorliegender Erfin- dung, bei welcher Kohle das Zementierungs- mittel darstellt, werden etwaige Cyanid- zusätze in erheblich geringeren Mengen ge geben.
Mit Hilfe Ader nach der Erfindung zusammengesetzten Bäder ist es möglich, Ze- mentationstiefen von 2 mm und darüber zu erzielen.