CH169415A - Process for the heat treatment of easily oxidizable metals. - Google Patents

Process for the heat treatment of easily oxidizable metals.

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CH169415A
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  • Drying Of Solid Materials (AREA)

Description

  

  Verfahren zur Wärmebehandlung leicht     ogodierbarer    Metalle.    Die Erfindung betrifft ein Verfahren  zur Wärmebehandlung leicht     oxydierbarer     Leichtmetalle und deren Legierungen, ins  besondere solche Legierungen, die erhebliche  oder überwiegende Mengen dieser     -Metalle     enthalten.  



  Der Ausdruck     "-Värmebehandlung"    hat  sowohl weitere wie engere Bedeutung. Hier  ist er im weitesten Sinne gemeint, um jedes  Erwärmen von Metall zu dem Zwecke zu  decken, dass darin irgend eine     gefügliche    oder  physikalische     Änderung    erzielt werden soll.

    Beispiele sind das Vorwärmen eines Metall  blockes vor der Verarbeitung, das Ausglühen  von     bearbeitetem    Metall     z@@ecks        Rekristalli-          sation    oder     Weichmachung,    die     Lösungs-          -#Ä';#irmebeiiandlung    von Metall zum Bewir  ken einer erheblichen Veränderung der Fe  stigkeit oder sonstiger physikalischer Eigen  schaften, das Altern von Metall für densel  ben Zweck und, kurz gesagt, jede     Erbitzun.g,     die bezweckt, in oder an dem Metall eine    bestimmte Wirkung ausser der Schmelzung  zu erzielen.  



  Die Faktoren, die bei der Verarbeitung  oder sonstigen     Behandlung    von Metall sich  ändern und geregelt werden müssen, sind  noch in keiner Weise vollständig durch  forscht. Unerwartete Metallfehler und uner  wartete Beschaffenheitsunterschiede zwischen  verschiedenen Posten scheinbar gleicher Me  talle sind keineswegs selten. Die leichten  und leicht     oxydierbaren    Metalle,     wie    Alu  minium, Magnesium und die vielen und man  nigfachen Legierungen, in     denen    das eine  oder andere dieser Metalle in erheblicher  Menge von zum Beispiel<B>50%</B> oder mehr  auftritt, bilden keine Ausnahme von dieser  allgemeinen Regel.

   Viele Entwicklungen in  der     wirksamen    und wirtschaftlichen Herstel  lung, Verarbeitung und Verwendung dieser  Leichtmetalle sind in den letzten Jahren ein  getreten, und besonderer Nachdruck wurde  auf die Wärmebehandlung dieser Metalle ge-      legt. Es verbleiben aber veränderliche Fak  toren, die gefunden und beherrscht werden.  müssen, bevor die Wärmebehandlung bei den  leichten Metallen so ausfallen kann, dass sie  das Möglichste aus den Eigenschaften dieser  Metalle und ihrer Legierungen herausholt.  



  Die Erfindung gründet sich nun auf die  Entdeckung eines dieser bisher nicht erkann  ten Faktoren. Es wurde gefunden, dass der  Feuchtigkeitsgehalt der Atmosphäre in dem  Ofen oder der Kammer, worin das Metall  erhitzt wird, eine wichtige Rolle bei der  Wärmebehandlung der Leichtmetalle und  ihrer Legierungen spielt, und es wurde wei  terhin gefunden, dass das Trocknen der das  Metall während der Wärmebehandlung um  gebenden Luft eine ausgesprochene und vor  teilhafte Wirkung auch in solchen Fällen  ergibt, wo die Menge der aus der Luft ent  fernten Feuchtigkeit so klein ist, dass sie  scheinbar     unbeachtlich    sein müsste.

   In Ver  folg dieser Entdeckung wurden Versuche mit  der Wärmebehandlung von Leichtmetallen  und ihren Legierungen gemacht, und es  wurde dabei gefunden, dass die in den Me  tallen während der Wärmebehandlung durch  die Gegenwart von Feuchtigkeit in der Luft  eingeleitete Verschlechterung kumulativ und  heimtückisch ist und die Erklärung, minde  stens zum Teil, für gewisse Übelstände und  Unstimmigkeiten abgibt, die man bisher bei  den leichten Metallen und Legierungen fand.

    Auch wurde festgestellt, dass die physikali  schen Eigenschaften der leichten Metalle und  ihrer Legierungen mit grösserer Sicherheit       verbessert    und entwickelt werden können,  wenn die Feuchtigkeit in der die Metalle  oder Legierungen während der Wärme  behandlung umgebenden Luft durch eine       vorzugsweise    vorläufige Behandlung der  Luft verringert wird.  



  Zum Beispiel erleiden ersichtlich die  leichten Legierungen des Aluminiums und  oft dieses selbst bei dünnem Querschnitt eine  allmähliche Verschlechterung, wenn die       Wärmebehandlung    in ihrer Dauer verlängert  wird. Auf Grund der obigen Entdeckung  und der im Anschluss daran vorgenommenen    Versuche kam man zu der Annahme, dass die  Verschlechterung der Metalle in der gewöhn  lichen Ofenatmosphäre auf     interkristalliner          Hochtemperaturkorrosion    beruht, die durch  die Feuchtigkeit in der Ofenatmosphäre ver  ursacht wird. Diese besonders heimtückische  Art von Nachteil wird oft nicht eher ersicht  lich, als bis sie durch einen unerwarteten  Bruch im     Betriebe    zutage tritt.

   Der Fehler  zeigt sich besonders     deutlieh    bei dünnen  Drähten aus Aluminiumlegierung, die nach  einer Wärmebehandlung von üblicher Dauer  und üblicher Art oft so brüchig wird, dass  der Draht schon beim blossen     Hantieren     zerbricht. Solcher Draht wurde lange Zeit in  einem Ofen mit trockener Atmosphäre be  handelt und zeigte dann Festigkeit und     Duk-          tilität.    Dasselbe Ergebnis wurde bei dünnen  Blechen erzielt.

   Auch wurde gefunden, dass  bearbeitete Metalle nach einer in trockener  Atmosphäre durchgeführten     Lösungs-Wärme-          behandlung    sich der Oberflächenblasenbil  dung weniger unterworfen zeigten; die bei  solchen Metallen während einer Wärme  behandlung unter den normalen Bedingun  gen auftritt.  



  Beim     Wärmebehandeln    von Leichtmetal  len unter den Bedingungen in gewöhnlicher  Ofenatmosphäre ist die schädliche Wirkung  der Feuchtigkeit kumulativ und braucht sich  nicht bemerkbar zu machen, wenn nicht die  Behandlungszeit verlängert wird. Trotzdem  sind die Zerstörungskräfte von Anfang an  wirksam, und wenn, wie     Anmelderin    an  nimmt,     interkristalline    Korrosion die erste  Ursache der Schädigung ist, so können die  Zonen beginnender oder anfänglicher Korro  sion recht wohl als Herde oder     Mittelpunkte     für weitere Zerstörung wirken, wenn der  Gegenstand im Gebrauch korrosiven Ein  flüssen ausgesetzt wird.

   Bei dünneren Ge  genständen, dünnen Drähten oder Blechen,  treten die Schädigungen durch Wärme  behandlung in gewöhnlicher Ofenatmosphäre  deutlicher auf, da ihre     Eindringungstiefe     relativ einen grösseren Bruchteil der Gesamt  dicke ausmacht, doch ist es vorteilhaft, sol  che Schädigungen auch bei Gegenständen      starken Querschnittes, gleichviel ob gegossen  oder gereckt, zu vermeiden, wenn auch Un  terschiede in letzterem Fall nicht so leicht zu  finden sind. Es wurde     aueh    gefunden, dass  die zunächst bei Aluminium und seinen Le  gierungen bei Erhitzung in gewöhnlicher  Ofenatmosphäre beobachteten Erscheinungen       entsprechend    auch bei Magnesium und seinen  Legierungen auftreten.  



  Es ist ersichtlich. unmöglich, eine genaue  und feste obere Grenze für .den Feuchtig  keitsgehalt anzugeben, .den die das Metall  während der Wärmebehandlung. umgebende  Atmosphäre nicht     überschreiten    darf. Der  Idealfall wäre es, wenn die Ofenatmosphäre  überhaupt keine Feuchtigkeit enthielte. Dies  ist natürlich praktisch unmöglich, doch er  gibt schon eine merkliche Verringerung des       F'euchtigkeitsbehaltes    der Luft erhebliche  Vorteile.

   In der Praxis der Erfindung wird  vorzugsweise der Feuchtigkeitsgehalt der  Luft unter etwa 7     Gr/m'    gehalten, da dies  sich zur Erzielung guter Ergebnisse als aus  reichend     erwiesen    hat, und bei normaler  Sorgfalt in den Einrichtungen und Verfah  ren der Praxis zur Wärmebehandlung leich  ter Metalle und ihrer Legierungen aufrecht  zu erhalten ist.  



  Bei der Ausführung der Erfindung wird  das zu behandelnde Metall mit einer Atmo  sphäre von verringertem Feuchtigkeitsgehalt,  z. B. in einem Ofen oder dergleichen, um  geben. Es ist gewöhnlich nicht nötig, dass  die Passung der Tür oder sonstigen Öffnung  in der Heizkammer luftdicht ist. Ein guter  mechanischer Verschluss genügt gewöhnlich  vorzugsweise wird aber die Anlage zur Be  handlung von Leichtmetallen und ihren Le  gierungen nach der Erfindung so luftdicht  als praktisch möglich ausgebildet, unter Be  rücksichtigung der Fabrikationsverfahren,  bei denen die Erfindung eine Stufe bildet.

    Unter Verhältnissen, wo der Ofen, Behälter  oder Kammer für die Metallerhitzung im  wesentlichen luftdicht ist, braucht man nur  nach Hineinbringung der Ware in den Ofen  die Feuchtigkeit aus der darin enthaltenen  Luft zu entfernen, worauf gewöhnlich keine    weitere Luftbehandlung erforderlich ist, bis  die Tür zum Auswechseln der Beschickung  geöffnet wird.  



  Das     Troeknen    der Luft in der Kammer  kann leicht dadurch bewirkt werden, dass  man Luft aus dem Ofen abzieht, ihr die ge  wünschte Feuchtigkeitsmenge entzieht und       #ie    dann     wieder    in den Ofen einführt, oder  dadurch, dass man einen Strom trockener  Luft durch den Ofen schickt, dadurch mehr  oder weniger Luft von grösserem Feuchtig  keitsgehalt austreibt und den Nettogehalt an  Feuchtigkeit bis zu einem sicheren Punkte  senkt. Die Erfindung ist aber nicht auf  irgend eine besondere Art der Schaffung  einer trockenen Atmosphäre um das Metall  herum beschränkt, sondern deckt jeden Weg  der Gewährleistung einer . solchen Atmo  sphäre ohne Rücksicht auf die Art ihrer  Erzielung.

   In der Praxis, wo luftdichte Be  hälter oder     tjfen    nicht. leicht verfügbar oder  praktisch sind, und wo Türen oder Öffnun  gen oft geöffnet und geschlossen werden  können, wird vorzugsweise zur Kammer ein  stetiger Strom getrockneter Luft geliefert,  die gegebenenfalls vorgewärmt ist.  



  In der Zeichnung ist ein Ausführungs  beispiel einer Apparatur zur Ausführung der  Erfindung ' schematisch dargestellt.  



       Fig.    I. ist ein Grundriss,       Fig.    2 ein     Querschnitt    nach Linie 2-2  der     Fig.    3,       Fig.    3 ein Längsschnitt nach Linie 3-3  der     Fig.    1.  



  Der Ofen 10 aus feuerfesten Ziegeln oder  Blöcken hat einen     entfernbaren    Verschluss 11  und hat innen elektrische Reizwiderstände  12, deren     Heizwirkung    beliebig regelbar ist.  Die Ofenbeschickung     wird    zum Beispiel  durch     T-Träger    13 gebildet.  



  Am hintern Ende ist der Ofen mit einer  Anlage zur Lieferung von trockener Luft  verbunden. Diese Anlage besteht aus zwei  aufrechten Trommeln 14, die ein     Trock-          nungsmittel,    wie     Chlorcalcium,    aktivierte  Kohle,     Silica-Gel    oder vorzugsweise akti  vierte Tonerde enthalten und oben durch mit  Ventilen versehene Leitungen 15, 16 mit dem           Ofenanschluss    17 verbunden sind, sowie unten  durch Leitungen 18 mit Gebläsen 19, die von  getrennt gesteuerten     Klotoren    20 angetrieben  werden.

   Zwischen den Leitungen 18 und den  Trommeln 14 können Erhitzer oder Öfen 21  vorgesehen sein, um die aktivierte Tonerde  zu reaktivieren     bezw.    die     Trocknungsmittel     in den Trommeln zu trocknen. Die Leitung  15 kann mit     einem        .Lüftvorwärmer    22 ver  sehen sein. Die Lufteinlässe 23 der Gebläse  19 können mit     Regelventilen    versehen sein,  die durch den Druck im Ofen     mittelst    auf  Druck ansprechender Einrichtungen 24 ge  steuert oder betrieben werden, die mit der.  Ventilen durch Rohre 25 verbunden sind, so  dass ein im     wesentlichen    konstanter Druck  von jedem gewünschten Werte im Ofen auf  recht erhalten werden kann.  



  Im Betriebe des Ofens wird bei. offener  Ofentür die Beschickung eingeführt; wäh  rend die Tür noch offen ist, wird ein Strom  von trockener Luft aus .einer der Trommeln  14 durch den Ofen gepresst und verdrängt  teilweise oder ganz die während des     Be-          schickens    eingedrungene feuchte Luft, wo  durch der     Feuchtigkeitsgehalt    der Ofenatmo  sphäre verringert wird. Während der Strom  von trockener Luft noch fliesst, wird die Tür  geschlossen, und man lässt den Druck im  Ofen ansteigen.

   Dieser Druck braucht nur  wenig über dem     Aussenluftdrück    zu liegen,  damit bei etwaiger     Undichtheit    die     Str    i5  mung nach aussen geht und somit das Arbei  ten in trockener Luft gewährleistet bleibt.  Da der Punkt grösster     Undichtheit    gewöhn  lich nahe der Tür liegt, werden die Druck  steuereinrichtungen 24 vorzugsweise nahe  diesem Punkt angeordnet.  



  Wenn das     Trocknungsmittel    in der je  weils in Betrieb befindlichen Trommel sich  mit Feuchtigkeit angereichert hat, wird die  andere     Trommel    in Betrieb genommen, und    das     Trocknungsmittel    in der ersten Trommel  wird wieder getrocknet oder reaktiviert.  Dies kann geschehen, indem man das Ventil  26 über der Trommel öffnet und durch diese  eine ausreichende Luftmenge bläst, die     mar.     mittelst     Hindurchschickens    durch den belie  big beheizten Ofen 21 auf eine geeignete  Temperatur erwärmt hat.

   Somit ist immer  eine Trommel in Betrieb, während das     Trock-          nungsmittel    in der andern behandelt wird,  um seine Fähigkeit zur Feuchtigkeitsentfer  nung wieder herzustellen.



  Process for the heat treatment of easily castable metals. The invention relates to a method for the heat treatment of easily oxidizable light metals and their alloys, in particular those alloys which contain substantial or predominant amounts of these metals.



  The term "heat treatment" has both broader and narrower meanings. Here it is meant in the broadest sense to cover any heating of metal for the purpose of producing some compliant or physical change in it.

    Examples are the preheating of a metal block before processing, the annealing of processed metal for recrystallization or plasticization, the solution treatment of metal to bring about a considerable change in strength or other physical properties Properties, the aging of metal for the same purpose and, in short, any inheritance that aims to achieve a certain effect in or on the metal besides melting.



  The factors that change and need to be regulated during the processing or other treatment of metal have not yet been fully researched. Unexpected metal defects and unexpected quality differences between different items of apparently the same metals are by no means rare. The light and easily oxidizable metals such as aluminum, magnesium and the many and many alloys in which one or the other of these metals occurs in considerable amounts of, for example, 50% or more, are no exception from this general rule.

   Many developments in the effective and economical production, processing and use of these light metals have occurred in recent years, and special emphasis has been placed on the heat treatment of these metals. However, there remain changeable factors that are found and mastered. must before the heat treatment of the light metals can turn out so that it gets the most out of the properties of these metals and their alloys.



  The invention is based on the discovery of one of these previously undisclosed factors. It has been found that the moisture content of the atmosphere in the furnace or chamber in which the metal is heated plays an important role in the heat treatment of the light metals and their alloys, and it has also been found that the drying of the metal during the Heat treatment around the surrounding air has a pronounced and beneficial effect even in cases where the amount of moisture removed from the air is so small that it should apparently be irrelevant.

   In pursuit of this discovery, attempts were made on the heat treatment of light metals and their alloys, and it was found that the deterioration induced in the metals during heat treatment by the presence of moisture in the air is cumulative and insidious and the explanation at least in part, for certain evils and discrepancies that were previously found in light metals and alloys.

    It has also been found that the physical properties of the light metals and their alloys can be improved and developed with greater certainty if the humidity in the air surrounding the metals or alloys during the heat treatment is reduced by a preferably preliminary treatment of the air.



  For example, the light alloys of aluminum, and often aluminum, even of thin cross-section, clearly suffer gradual deterioration when the heat treatment is prolonged. On the basis of the above discovery and the subsequent experiments, it was assumed that the deterioration of metals in the usual furnace atmosphere is due to intergranular high-temperature corrosion caused by the moisture in the furnace atmosphere. This particularly insidious type of disadvantage is often not apparent until it becomes apparent through an unexpected break in the company.

   The error is particularly evident in the case of thin wires made of aluminum alloy, which, after a heat treatment of the usual duration and type, often becomes so brittle that the wire breaks just by handling. Such wire was treated in an oven with a dry atmosphere for a long time, and then showed strength and ductility. The same result was achieved with thin sheets.

   It was also found that machined metals were less subject to surface blistering after a solution heat treatment carried out in a dry atmosphere; which occurs with such metals during heat treatment under normal conditions.



  When heat-treating light metals under the conditions in the ordinary furnace atmosphere, the harmful effect of moisture is cumulative and need not be noticeable unless the treatment time is extended. Nevertheless, the destructive forces are effective from the start, and if, as the applicant assumes, intergranular corrosion is the first cause of damage, the zones of incipient or initial corrosion may well act as foci or centers for further destruction when the object is in the Use is exposed to corrosive influences.

   In the case of thinner objects, thin wires or sheets, the damage caused by heat treatment in a normal furnace atmosphere occurs more clearly, since their penetration depth makes up a relatively larger fraction of the total thickness, but it is advantageous to have such damage even with objects with a thick cross-section, regardless of whether Cast or stretched should be avoided, even if differences are not so easy to find in the latter case. It was also found that the phenomena initially observed with aluminum and its alloys when heated in a normal furnace atmosphere also occur correspondingly with magnesium and its alloys.



  It can be seen. impossible to give an exact and fixed upper limit for .the moisture content. that the metal during the heat treatment. surrounding atmosphere must not exceed. The ideal case would be if the furnace atmosphere contained no moisture at all. This is of course practically impossible, but even a noticeable reduction in the moisture content of the air gives considerable advantages.

   In the practice of the invention, it is preferred to keep the moisture content of the air below about 7 g / m 'as this has been found to be sufficient to achieve good results and with normal care in the facilities and procedures of light metal heat treatment and their alloys is to be maintained.



  In carrying out the invention, the metal to be treated is provided with an atmosphere of reduced moisture content, e.g. B. in an oven or the like to give. It is usually not necessary that the fit of the door or other opening in the heating chamber be airtight. A good mechanical lock is usually sufficient but preferably the system for the treatment of light metals and their alloys according to the invention is designed as airtight as practically possible, taking into account the manufacturing processes in which the invention forms a stage.

    In circumstances where the furnace, container or chamber for metal heating is essentially airtight, all that is necessary is to remove the moisture from the air contained therein after the goods have been placed in the furnace, after which no further air treatment is usually required until the door opens Replacing the loading is opened.



  Drying the air in the chamber can easily be accomplished by drawing air from the oven, removing the desired amount of moisture, and then reintroducing it into the oven, or by sending a stream of dry air through the oven , thereby driving out more or less air of greater moisture content and lowering the net moisture content to a safe point. The invention is not limited to any particular way of creating a dry atmosphere around the metal, but rather covers every way of ensuring one. such an atmosphere regardless of how it was achieved.

   In practice, where airtight containers or not. are readily available or practical, and where doors or openings can be opened and closed often, a steady stream of dried air is preferably supplied to the chamber, optionally preheated.



  In the drawing, an embodiment example of an apparatus for carrying out the invention is shown schematically.



       FIG. 1 is a plan view, FIG. 2 is a cross section along line 2-2 in FIG. 3, FIG. 3 is a longitudinal section along line 3-3 in FIG. 1.



  The furnace 10 made of refractory bricks or blocks has a removable closure 11 and has electrical stimulation resistors 12 inside, the heating effect of which can be regulated as required. The furnace charge is formed by T-beams 13, for example.



  At the rear end, the furnace is connected to a system for supplying dry air. This system consists of two upright drums 14 which contain a desiccant such as calcium chloride, activated carbon, silica gel or preferably activated alumina and are connected to the furnace connection 17 at the top by lines 15, 16 provided with valves, and at the bottom Lines 18 with fans 19 which are driven by separately controlled Klotoren 20.

   Heaters or ovens 21 can be provided between the lines 18 and the drums 14 in order to reactivate the activated alumina respectively. to dry the desiccants in the drums. The line 15 can be seen with a .Lüftvorwärmer 22 ver. The air inlets 23 of the fan 19 can be provided with control valves, which are controlled or operated by the pressure in the furnace by means of pressure-responsive devices 24, which are operated with the. Valves are connected by pipes 25 so that a substantially constant pressure of any desired value can be maintained in the furnace.



  When the furnace is in operation,. open furnace door the loading introduced; While the door is still open, a stream of dry air is pressed from one of the drums 14 through the furnace and partially or completely displaces the moist air that has entered during loading, reducing the humidity of the furnace atmosphere. While the stream of dry air is still flowing, the door is closed and the pressure in the oven is increased.

   This pressure only needs to be slightly above the outside air pressure so that in the event of a leak the flow goes outwards and thus work in dry air is guaranteed. Since the point of greatest leak is usually near the door, the pressure control devices 24 are preferably arranged near this point.



  When the drying agent in the drum that is in operation has accumulated moisture, the other drum is put into operation and the drying agent in the first drum is again dried or reactivated. This can be done by opening the valve 26 above the drum and blowing a sufficient amount of air through it to allow the drum. has heated by means of passing through the belie big heated oven 21 to a suitable temperature.

   Thus, one drum is always in operation while the desiccant is being treated in the other in order to restore its ability to remove moisture.

 

Claims (1)

PATENTANSPRUCH: Verfahren zur Wärmebehandlung leicht oaydierbarer Leichtmetalle und deren Legie rungen, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmebehandlung in einer mindestens zum Teil getrockneten Atmosphäre durchgeführt wird. UNTERAN Sl'Rü CHE 1. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Feuchtigkeits- gehalt einer Kammeratmosphäre, in der die Metalle und Legierungen erwärmt werden, vorher vermindert wird. 2. PATENT CLAIM: Process for the heat treatment of easily oxidizable light metals and their alloys, characterized in that the heat treatment is carried out in an at least partially dried atmosphere. UNTERAN Sl'Rü CHE 1. Method according to claim, characterized in that the moisture content of a chamber atmosphere in which the metals and alloys are heated is reduced beforehand. 2. Verfahren nach Patentanspruch und Un teranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass trockene Luft in die Kammer ge schickt wird, um feuchte Luft daraus zu vertreiben, und zwar in einem Masse, das ausreicht, um das Hineinstreichen feuch ter Luft in die Kammer zu verhindern. 3. Verfahren nach Patentanspruch und Un teranspruch 1, dadurch gekennzeichnet. dass der Feuchtigkeitsgehalt der Kammer atmosphäre unter etwa 7 Gr/m3 gehalten wird. A method according to patent claim and sub-claim 1, characterized in that dry air is sent into the chamber in order to expel moist air therefrom, in a mass sufficient to prevent moist air from being drawn into the chamber. 3. The method according to claim and un terclaim 1, characterized. that the moisture content of the chamber atmosphere is kept below about 7 gr / m3.
CH169415D 1932-03-02 1933-02-24 Process for the heat treatment of easily oxidizable metals. CH169415A (en)

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