Verfahren zur Wärmebehandlung von Metallen. Die Vergütung von Legierungen durch Glühen bei hohen Temperaturen mit ansehlie- ssendemAbschrecken wird meist derart durch geführt, dass die Legierung zunächst in einem Glühofen oder in einem Bad von geschmol zenen Salzen (Salpeter, Chromale und der gleichen) geglüht und -anschliessend in Was ser, zuweilen auch in 01 oder ähnlichen schwerverdampfenden Flüssigkeiten, ab geschreckt wird.
Bei der Vergütung von Aluminiumlegie rungen durch Glühen in einem Salzbad mit anschliessender Abschreckung in Wasser ist beobachtet worden, .dassi die so behandelten Werkstik,ke, insbesondere Bleche, eine ober flächliche Fleckenbildung zeigen, für deren Beseitigung gelegentlich, auch schon Mass nahmen vorgeschlagen wurden.
So. wurde zum Beispiel empfohlen, d!em für die Glü- hung verwendeten Bad aus geschmolzenem Salpeter Chromale zuzusetzen in der An nahme, dass die Fdeekenbil.dung auf den An- griff der Werkstücke durch die bei längerer Benutzung des Glühbades gebildeten Zer- setzungsprodukte des Salpeters zurückzu führen sei.
Durch diese Massnahme ist die Fleckenbildung zwar wesentlich verringert, jedoch nicht völlig beseitigt worden.
Es wurde- nun gefunden, @dass auch die Zusammensetzung -des Abschreckbades von erheblichem Einfluss auf die Fleckenbildung ist.
Zwar ist beim Einbringen von Werk stücken, zum Beispiel Blechen, mit völlig sauberer Oberfläche in reines Wasser eine Fleckenbildung nicht zu erwarten. Es, lässt sich jedoch im praktischen Betrieb nicht ver meiden, dass -den abzuschreckenden Blechen oberflächlich nicht unerhebliche Reste der für die Glühung verwendeten Salzschmelze an haften, die zugleich, mit den Blechen in das Abschreckwasser gelangen und dessen Zu sammensetzung im. Laufe der Zeit derart ver ändern,
dass es fortschreitend alkalischere Reaktion zeigt. Eine solche Alkalisierung des Abschreckwassers tritt nicht nur dann ein, wenn die für die Glühung verwendete Salz schmelze an sich schwach alkalische Reaktion aufweist, sondern überraschenderweise auch dann, wenn die Alkalinität der Salzschmelze durch Zusatz von sauer reagierenden Salzen,
beispielsweise Bichromaten, bis zur neutralen Reaktion ausgeglichen wurde. Möglicherweise ist die leztere Erscheinung auf eine in Be rührung mit Wasserdampf eintretende Zer setzung des meist den Hauptbestandteil des Glühbades bildenden Salpeters unter Bildung von Stickoxyden und freiem Alkali zurück zuführen.
Die Fleckenbildung ist nun un mittelbar durch die Alkalinitä,t des Ab schreckwassers bedingt und nimmt mit stei gender A@lka.linität des letzteren zu.
In Auswertung dieser Erkenntnis. wurde weiter gefunden, daB die durch die Zusam mensetzung der Abschrecklösung bedingte Fleckenbildung vermieden wird, wenn, gemäss vorliegender Erfindung, der pH -Wert der Abschrecklösung, beispielsweisse durch Zusatz von Säuren, zweckmässig Mineralsäuren, dau ernd unter 7 gehalten wird.
Vorzugsweise werden hierzu Säuren ver wendet, die die gleichen Anionen aufweisen, wie sie in der für die Glühung verwendeten Salzschmelze vorhanden sind.
So kann. man zum Beispiel bei der Verwendung von Gltih- bädern, die aus Salpeter mit einem Zusatz an Chromaten bestehen, die Ansäuerung des Abschreckwassers mit Hilfe eines Zusatzes von Chromsäure vornehmen, wobei der Säure zusatz so bemessen wird., dass der pH -Wert der Abschrecklösung nahe unterhalb 7 ge legen ist, d. h.
also. da.B noch gewisse Anteile an Monochromat neben Dichromat im Ab- schreckwasser enthalten bleiben.
Da die Menge der im Laufe der Zeit. in der Abschrecklösung sich lösenden Salzreste eine nicht unerhebliche ist und bei Verwen dung teurer Glühsalzen eine beachtliche Ver lustquelle darstellt, erweist es sich als zweck mässig, die Salze aua der Abschrecklöeung zurückzugewinnen.
Zu diesem Zwecke wird, um eine genügende Anreicherung dieser Salze im Abschreckbad zu ermöglichen. dessen Vo- lumen möglichst konstant gehalten, indem jeweils nur die Verdampfungsverluste durch Frischwasser ergänzt werden. Eine solche fortschreitende Anreicherung der Abschreck- lösung an gelösten Salzen ist füT die Ab- schreckwirkung desselben ohne Nachteil.
Durch entsprechende Wahl der zur Einstel lung des pH-Wertes dem Abschreckwasser zuzusetzenden Säuren gelingt es dabei, schon im Abschreckbad das Konzentrationsver hältnis der Salze dem im Glühbad einzuhal tenden anzugleichen; Voraussetzung ist. hier für natürlich, dass auch das für die Glühung verwendete Salzgemisch neutrale oder schwach saure Reaktion aufweist.
Nach ge nügender Anreicherung kann dann die Ab- sch@recklösung eingedampft und so ein Salz gemisch gewonnen werden, welches dank seiner Zusammensetzung unmittelbar für die Nachspeisung der Salzglühbäder Verwen dung finden kann.
Beispiel: Für die Vergütung von Blechen aus einer Aluminiumlegierung bei<B>500'</B> C wird ein Salzschmelzbad der Zusammensetzung: <B>65%</B> NaNO, 30 % gNOa 5 % R,CrO" verwendet.
Das zunächst nur mit Frischwasser be schickte Abschreckbad von 20 m3 Inhalt ent hält nach Behandlung von 18000 m2 Blechen 61,6 gll Na 34,8 g!1 g' 201,2 g/1 NOs' 6,7 gn N02, 10,7 gjl W0," und besitzt einen pH -Wert von 8,2.
Zur Ein stellung des pH -Wertes auf nahe an 6 wer den dem Bad 75 kg Salpetersäure (40 ö HNOg) oder 35 kg Chromsäureanhydrid zugesetzt, wodurch gleichzeitig das Konzen- trationsverhältnis der @im Absehreekwasser enthaltenen Salze ungfähr demjenigen ent spricht, das auch das Glühbad' aufweist,
so daB nach Eindampfen des Abschreckbadee das zurückgewonnene Salz (6300 kg) unmit telbar zur Nachspeisung -des Glühbades ver wendet werden kann.
Im praktischen Betrieb wird man die Zu gabe von Salpetersäure bezw. Chromsäure natürlich nicht erst nach Erreichung der Höchstkonzentration, sondern in kleineren Teilmengen und in kürzeren Zeitabständen vornehmen, um den px -Wert des Abschreck- wassers dauernd unterhalb 7 zu halten.
Process for the heat treatment of metals. The tempering of alloys by annealing at high temperatures with subsequent quenching is usually carried out in such a way that the alloy is first annealed in an annealing furnace or in a bath of molten salts (saltpeter, chromale and the like) and then in water, sometimes also in 01 or similar hard-to-evaporate liquids.
When aluminum alloys are tempered by annealing in a salt bath with subsequent quenching in water, it has been observed that the workpieces treated in this way, especially sheet metal, show superficial staining, for the removal of which measures have occasionally been suggested.
For example, it was recommended to add the bath of molten saltpeter chromale used for the annealing on the assumption that the reaction to the attack on the workpieces is caused by the decomposition products formed during prolonged use of the annealing bath of the saltpetre.
Through this measure, the formation of stains has been significantly reduced, but not completely eliminated.
It has now been found that the composition of the quenching bath also has a considerable influence on the formation of stains.
It is true that when bringing in work pieces, for example sheet metal, with a completely clean surface in pure water, staining is not to be expected. It cannot, however, be avoided in practical operation that -the sheets to be quenched on the surface, not inconsiderable remnants of the molten salt used for annealing, which at the same time get into the quenching water with the sheets and its composition in the. Change so much over time
that it shows progressively more alkaline reaction. Such an alkalization of the quenching water occurs not only when the molten salt used for the annealing has a weakly alkaline reaction, but surprisingly also when the alkalinity of the molten salt is increased by the addition of acidic salts,
for example, bichromates, until a neutral reaction has been achieved. The last phenomenon is possibly due to the decomposition of nitric oxide, which is usually the main component of the annealing bath, when it comes into contact with water vapor, with the formation of nitrogen oxides and free alkali.
The formation of stains is now directly caused by the alkalinity of the quenching water and increases with increasing A@lka.linität the latter.
In evaluating this knowledge. It was also found that the formation of stains caused by the composition of the quenching solution is avoided if, according to the present invention, the pH of the quenching solution is kept below 7, for example by adding acids, preferably mineral acids.
For this purpose, acids are preferably used which have the same anions as are present in the molten salt used for the annealing.
So can. For example, when using annealing baths made of saltpeter with an addition of chromates, the quenching water is acidified with the aid of an addition of chromic acid, the acid addition being measured so that the pH value is close to that of the quenching solution is placed below 7, d. H.
so. da.B certain proportions of monochromate in addition to dichromate remain in the quenching water.
As the amount of over time. in the quenching solution is a not insignificant salt residue that dissolves and represents a considerable source of loss when expensive annealing salts are used, it proves to be expedient to recover the salts from the quenching solution.
For this purpose, a sufficient concentration of these salts in the quenching bath is possible. its volume is kept as constant as possible by only adding fresh water to the evaporation losses. Such a progressive enrichment of the quenching solution in dissolved salts has no disadvantage for its quenching effect.
By appropriate selection of the acids to be added to the quenching water to set the pH, it is possible to adjust the concentration ratio of the salts to that in the annealing bath in the quenching bath; Requirement is. here it goes without saying that the salt mixture used for the annealing also has a neutral or weakly acidic reaction.
After sufficient enrichment, the Sch @reck solution can then be evaporated and thus a salt mixture can be obtained which, thanks to its composition, can be used immediately for topping up the salt baths.
Example: A molten salt bath with the composition: <B> 65% </B> NaNO, 30% gNOa 5% R, CrO "is used for tempering sheets made of an aluminum alloy at <B> 500 '</B> C.
The quenching bath with a volume of 20 m3, initially only filled with fresh water, contains 61.6 gll Na 34.8 g! 1 g '201.2 g / 1 NOs' 6.7 gn NO2, 10.7 after treatment of 18000 m2 of sheet metal gjl W0, "and has a pH value of 8.2.
To adjust the pH value to close to 6, 75 kg of nitric acid (40 ö HNOg) or 35 kg of chromic anhydride are added to the bath, whereby the concentration ratio of the salts contained in the Absehreek water corresponds approximately to that in the annealing bath ' having,
so that after evaporation of the quenching bath, the recovered salt (6300 kg) can be used immediately for replenishing the annealing bath.
In practical operation you will bezw the addition of nitric acid. Chromic acid, of course, not only after the maximum concentration has been reached, but rather in smaller portions and at shorter intervals in order to keep the px value of the quenching water permanently below 7.