CH311889A - Process for nitriding steel. - Google Patents

Process for nitriding steel.

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CH311889A
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Waffenfabrik Eidg
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Waffenfabrik Eidg
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C8/00Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals
    • C23C8/06Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using gases
    • C23C8/08Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using gases only one element being applied
    • C23C8/24Nitriding
    • C23C8/26Nitriding of ferrous surfaces

Description

  

  Verfahren zur     Nitrierung    von Stahl.    Gegenstand vorliegender     Erfinduing    'ist  ein Verfahren zur     Nitrierung    von Stahl, wo  bei man den Stahl über einen Teil der Be  handlungsdauer der zur     Nitrierung    der Ober  fläche notwendigen Temperatur und im an  dern Teil der Behandlungsdauer zur Vermei  dung einer     Versprödung    des Kernmaterials  einer höheren Temperatur aussetzt.  



  Bekanntlich kann bei der     Nitrierung    von  Stahl bei der     Nitriertemperatur    eine     Ver-          sprödung    des Kernmaterials, das heisst des  innerhalb der zu behandelnden     Oberfläclie    lie  genden Teils des Stahlstückes, auftreten. Diese       Versprödung,    ein Vorgang, der bis heute wis  senschaftlich noch nicht geklärt ist<B>'</B> äussert  sich in einer Verminderung der     Kerbzähig-          keit,    die zum Beispiel bei     molybdänhaltigen     Stählen<B>20-25 0/9</B> und bei     molybdänfreien     Stählen über     601/o    betragen kann.

    



  Man hat bei     molybdänfreien    Stählen diese       Versprödung    bei der     Nitrierung   <B>-</B> schon da  durch zu vermeiden versucht,     dass    man nach  dem eigentlichen     Nitriervorgang    eine Erwär  mung auf eine über der     Nitriertemperatur,     jedoch unterhalb des     Umwandlungspunktes     liegende Temperatur vorgenommen und an  schliessend durch Abschrecken in Luft, Was  ser oder<B>Öl</B> schnell abgekühlt hat.<B>-</B>  Das     obgenannte    bekannte Verfahren hat  den Nachteil,     dass    durch das Abschrecken  Spannungsrisse in der nitrierten Oberfläche  auftreten.

   Auch können im     Kernmaterial    des  Stahlstückes durch das Abschrecken Span-         nungen    auftreten, die sich auf die Kerbzähig  keit nachteilig auswirken. Abgesehen davon ist  das bekannte Verfahren -aus folgenden Grün  den praktisch kaum durchführbar:  Bei einem     Nitrierprozess        muss    zum Her  ausnehmen der     abzusehreckenden    Stücke aus  dem. Ofen dieser geöffnet werden. Es tritt da  bei aber eine derart grosse Menge heisses     Am-          moniakgas    aus,     dass    das Personal     allzusehr     darunter leiden würde.

   Im weiteren kann eine       Vorriehtung,    die ein rasches Öffnen des Ofens  erlauben würde, nicht die notwendige Dicht  heit gegen Eindringen von Fremdgas sicher  stellen. Sie könnte also für ein zuverlässiges  Nitrieren kaum in Frage kommen. Ein<B>Ab-</B>  schrecken des     Nitriergutes    von der erhöhten  Temperatur von zum Beispiel<B>6500</B>     C    ist da  her praktisch mit grossen Schwierigkeiten ver  bunden.  



  Das erfindungsgemässe Verfahren ist da  durch gekennzeichnet,     dass    man nach der ge  nannten Behandlungsdauer die Temperatur  zuerst bis unterhalb des Bereiches der     Nitrier-          temperatur    unter Gaszufuhr rascher und  nachher gleichfalls unter Gaszufuhr lang  samer sinken     lässt.        Auf    diese Weise wird die  Gefahr von Spannungsrissen in der     Oberfä-,          chensehieht    und das Auftreten von der Kerb  zähigkeit schädlichen Spannungen im Kern  material vermieden.

   Im weiteren bietet das  erfindungsgemässe Verfahren den Vorteil,       dass    man den behandelten Stahl während der,  Abkühlungsperiode zum Beispiel im gasdicht  geschlossenen     Nitriertopf    belassen kann. Eine      Belästigung des Personals durch Austreten  des heissen     Ammoniakgases    gibt es also nicht.  Das Belassen des Stahls im     gasdiellt    ab  geschlossenen Topf während der Abkühlungs  periode hat den weiteren Vorteil,     dass    wäh  rend der     Abkühlungsperiode    keine aktiven  Fremdgase zum Stahl gelangen können, wo  durch die Bildung einer     Oxydhaut    und da  durch- eine Verringerung der Oberflächen  härte vermieden wird.

      An Hand beiliegender Zeichnung werden  im folgenden einige Beispiele des erfindungs  gemässen Verfahrens beschrieben,    Die     Fig.   <B>1</B> bis 4 sind Diagramme, die den  Verlauf der Temperatur in Funktion der Zeit  zeigen.  



  Beim ersten     Ausführ-Lingsbeispiel        (Fig,   <B>1)</B>  handelt es sieh um die     Nitrierung    eines  oder gleichzeitig mehrerer Waffenläufe in  einem- Ofen, beispielsweise auf die im Patent       Nr.   <B>309995</B> geschilderte Art.

   Der dabei     ver-          wendiete    Stahl enthält zum Beispiel<B>0,3</B>     1/11          .Kohlenstoff,        1,5%        Chrom,        1,51/o        Aluminium,          1,2%        Nickel        und        0,31/o        Molybdän.        Die        ge-          samte        Warinbehandlungsdauer    beträgt etwa  <I>z</I><B>= 60</B> Stunden.

   Die Werkstücke werden zu  erst einer     Nitriertemperatur    von t,1<B>=</B> 450 bis  <B>5500 0 (je</B> nach Materialart     und/oder    Verwen  dungszweck) ausgesetzt und während etwa  z,1     =   <B>50</B> Stunden auf dieser Temperatur be  lassen. Würde man diese Temperatur, die     zur          Nitrier1.iiig    der Oberfläche der Werkstücke  notwendig ist, -während der ganzen Behand  lungsdauer von z<B>= 60</B> Stunden beibehalten,  so wäre das Kernmaterial der behandelten  Werkstücke     versprödet,    die     Kerbzäliigkeit    der  letzteren also beträchtlich herabgemindert.

    Nun erhöht man die     Temüeratur    nach etwa  <B>50</B> Stunden auf t,<B>=</B> etwa     600-65011   <B>C (je</B>  nach Materialart     iind/oder    Verwendungs  zweck), wobei auch das     KernMaterial    diese  Temperatur aufweist. Diese erhöhte     Tempera,-          tur    liegt mit Vorteil nahe, z.

   B. etwa<B>100</B>     C     unter der     Nachglübtemperatur        (Anlasstem-          peratur)    eines der     Nitrierung        vora-ngegange-          nen    Vergütungsprozesses (Härten und Nach  glühen), und ihre Zeitdauer ist abhängig von    der Grösse     und    Form der Werkstücke.

       Naeli     z     =   <B>60</B> Stunden stellt man die Ofenheizung  ab,     belässt    aber den gasdicht verschlossenen       Nitriertopf    bei weiterer Zufuhr von     Nietrier-          gas    im Ofen, bis die Temperatur nach zum Bei  spiel etwa<B>5</B> Stunden auf zum, Beispiel     t,-   <B><I>=</I></B>  etwa<B>200-3000 C</B> gesunken ist.

   Während die  ser<B>5</B> Stunden führt man dem Topf weiter       Nitriergas    zu, das nun aber nicht mehr ge  heizt wird.     Uin    nun     den-Ofen        1-.ür    eine wei  tere Charge freizubekommen, hebt man den  immer noch gasdicht verschlossenen Topf aus  dem Ofen und bringt ihn in eine     Abkühlgrube.     In dieser Grube     belässt    man den Topf zum  Beispiel während weiterer<B>19</B> Stunden, bis die  Temperatur unter     1.0011        C,    z. B. auf     t4=   <B>700 C</B>  oder noch weiter (handwarm), gesunken ist.

    Während dieser weiteren<B>19</B> Stunden führt  man dem immer noch     gasdieht    verschlossenen  Topf weiter     Nitriergas    zu, das aber nicht     inehr     geheizt wird. öffnet man nach dieser sieh  über 24 Stunden erstreckenden. Abkühlung       deii    Topf, so können die zum Beispiel nur  noch     W)        C    warmen     Stahlstüeke    ohne Schwie  rigkeit     herausgenonunen    werden. Da während  der ganzen     Abkühlperiode    kein aktives Fremd  gas     zuin    Behandlungsgut.

   Zutritt hat, so bil  det -sich keine     Oxydhaut.    Durch die zuerst  rascher     auf    t3 sich vollziehende Abkühlung  trachtet man     darnaeh,    so rasch als möglich  aus dem Bereich der Temperatur t, herauszu  kommen.

   Würde man nach z von Anfang an  langsam abkühlen, so würde nicht nur die  Tiefe     derNitrierschicht    sieh     auf    unerwünschte  Weise ändern, weil man immer noch für län  gere Zeit im Bereich der     Nitriertemperatur     verweilen würde, sondern es würde sich auch  gerade die     Versprödung    des Kernmaterials  einstellen, die man durch die vorangehende  Erhöhung der Temperatur auf t,1, vermeiden  wollte. t3 braucht anderseits nur so tief     züi     liegen,     dass    bei der rascheren Abkühlung  Spannungsrisse nicht auftreten können.

       Sol-          ehe    Risse werden dann durch die nach t3 fol  gende langsamere Abkühlung auf t4 endgül  tig vermieden.  



       Fig.    2 zeigt den zeitlichen Temperaturver  lauf bei der     Nitrierung    von Waffenläufen,      deren Stahl sieh von demjenigen des ersten  Beispiels nur dadurch unterscheidet,     dass    er       3%        Chrom        enthält,        während        die        andern        im     Zusammenhang mit     Fig.   <B>1</B> genannten Legie  rungsbestandteile in     unveränderten    Prozent  sätzen vorhanden sind.

   Die totale     Warm-          behandlungsdauer    beträgt auch hier etwa  z<B>= 60</B> -Stunden. Weil aber dieser Stahl mehr  zur     Versprödung    neigt als der erstgenannte,  so wird er nur während ungefähr der ersten       z"   <B>= 30</B> Stunden auf der     Nitriertemperatur     von etwa     t,1   <B>=</B>     450-550,1   <B>0</B> belassen.

   Nach die  sen<B>30</B> Stunden wird die Behandlungstempe  ratur auf     -t",   <B>= 600-6500 C</B> erhöht und wäh  rend ungefähr der zweiten Hälfte der     Warm-          behandlungszeit    z zwecks Vermeidung einer       Versprödung    auf dieser Höhe belassen. Diese  erhöhte Temperatur liegt wiederum nahe, z. B.  etwa<B>100</B>     C    unter der     Naehglühtemperatuir    des  der     Nitrierung    vorangegangenen Vergütungs  prozesses.  



  Nach z<B>= 60</B> Stunden erfolgt die     Abküli-          lung    wieder zuerst rascher und dann lang  samer in der     Nitrieratmosphäre,    unter     Fern-          lialtung        jeglichen    aktiven Fremdgases. Dies  kann auf ähnliche Weise wie beim ersten Bei  spiel geschehen.  



  Bei beiden oben beschriebenen Beispielen       (Fig.   <B>1</B> und     Fig.    2) handelt es sich um min  destens angenähert den gleichen Verwen  dungszweck der behandelten Stahlstücke  (Waffenläufe), während die Art der Stähle  verschieden ist. Bei beiden     Verfahrensarten     wird zuerst bei der niedrigeren     Nitriertempe-          ratur        t"    und erst nachher bei der zur Vermei  dung einer     Versprödung    erhöhten Tempera  tur     t,p    gearbeitet.

   Die Lage des Bereiches er  höhter Temperatur im     Temperatur-Zeit-Dia-          -ramm    ist in     Fig.   <B>1</B> und 2 dieselbe, das heisst  dieser Bereich liegt nach dem Bereich der  niedrigeren     Nitriertemperatur.    Die zeitliche  Ausdehnung des Bereiches erhöhter Tempera  tur ist in     Fig.    2 grösser als in     Fig.   <B>1.</B> Dies  hängt im vorliegenden Fall hauptsächlich mit  der andern Art des Stahls zusammen.

   In       Fig.   <B>1</B> und 2     könnten'aber    auch Lage und/  oder zeitliche Ausdehnung des Bereiches er  höhter Temperatur ebenso durch einen andern         Verwendungszweek    der Stahlstücke oder  durch beide Faktoren zusammen bedingt sein.  



       Fig.   <B>3</B> zeigt den zeitlichen Temperaturver  lauf bei der Behandlung von Werkstücken,  die     Schlagbeansprucli-ung    auszuhalten haben  und die aus einem Stahl mit<B>0,15</B>     II/e    Kohlen  stoff,<B>1</B>     O/c    Chrom und<B>1</B> %     Molybdän    beste  hen. Hier liegt der Bereich erhöhter Tempera  tur vor demjenigen der niedrigeren     Nitrier-          temperatur.    Die totale Behandlungsdauer be  trägt wiederum z etwa<B>60</B> Stunden.

   Inner  halb der ersten     z.p    etwa 20 Stunden werden  die Werkstücke zwecks Vermeidung einer       Versprödung    ihres     Kernmaterials    auf eine  Temperatur von t,<B>=</B>etwa<B>600-6500</B>     C        ge-          braclit,    welche wiederum mit Vorteil nahe,  z. B.<B>100 C</B> unter der     Nachglühtemperatur     eines vorangegangenen Vergütungsprozesses  liegt.

   Hernach wird die Temperatur auf die       Nitrierteiuperatur    4 von etwa     450-55011        C     verringert und diese bis zum Ende der Warm  behandlung, also während     z--z,p   <B>=</B> etwa 40  -Stunden, beibehalten. Nach z     =   <B>60</B> Stunden  erfolgt die Abkühlung wieder zuerst rascher  und dann langsamer in der     Nitrieratmosphäre     unter Fernhaltung jeglichen aktiven Fremd  gases. Dies kann     auf    ähnliche Weise gesche  hen wie in den beiden ersten Beispielen.  



  Beim     Teinperatur-Zeit-Diagramm    der     Fig.    4  handelt es sich ebenfalls um dasjenige eines  Verfahrens zur Behandlung     schlagbeanspruell-          ter    Teile, deren Stahl aber     0,151/o    Kohlen  stoff,<B>3</B>     1/o    Chrom und<B>1 0/a</B>     Malybdän    aufweist.  Auch hier geht, -wie in     Fig.   <B>3,</B> der Bereich der  zur     Verineidung    von     Versprödung    des Kern  materials erhöhten Temperatur t" (etwa<B>600</B>  bis<B>6501> C,</B> das heisst wenig, z.

   B. etwa     IOÖ        C     unter     Nachglühtemperatur)    dem Bereich der  niedrigeren     Nitriertemperatur    t. (etwa 450  bis<B>5500 C)</B> voran, erstreckt sich aber über     z""     gleich ungefähr die Hälfte der ganzen     Warm-          behandlungsdauer    z von etwa<B>60</B> Stunden.       _Auch    hier erfolgt nach z<B>= 60</B> Stunden die  Abkühlung zuerst rascher und dann lang  samer, auf ähnliche Weise wie in den voran  gehenden Beispielen.  



  Auch in den     Fig.   <B>3</B> und 4 hat man die  Lage des Bereiches erhöhter<B>-</B> Temperatur     t",         hauptsächlich dem Verwendungszweck des be  handelten Stahls (schlagbeanspruchte Teile)       und    die zeitliche Ausdehnung % dieses Be  reiches der Art des Stahls     angepasst.    Es  könnte aber ebenso umgekehrt sein, oder Lage  und Ausdehnung des erhöhten Bereiches       kö,nuten    beide<B>je</B> von beiden Faktoren (Mate  rialart und Verwendungszweck) abhängig  sein.  



  Je nach Art des Materials     'und/oder    Ver  wendungszweck der Werkstücke kann es in  weiteren Verfahrensbeispielen zweckmässig  sein, mit der niedrigeren Temperatur 4 über  einen grösseren oder kleineren     Zeitbereiel-i        züi     beginnen, hierauf die Temperatur über einen  bestimmten Bereich     auf        t,p    zu erhöhen und  hernach wieder auf die kleinere Temperatur       t"    zu senken.  



  Die Werkstücke aus Stahl können     belie-          .biger    Art, z. B. auch     molybdä-nfrei,    sein.  



  Bei allen     Ausfübxungsarten    hängt die<B>Ab-</B>  kühlungszeit von der Temperatur am Ende  der     Warmbehandlungsdauer    und von der  Masse des zu behandelnden Gutes ab. Sie kann  zum Beispiel bei kleinen     Werkstüeken    nur  etwa drei Stunden anstatt 24 Stunden wie in  den beschriebenen Beispielen betragen.     Natür-          liell        kann#    es auch Fälle geben, wo die     Abküh-          Iungszeit    grösser als 24 Stunden ist.  



  Die     Abkühl-Lmg    braucht nicht unbedingt  in der     Nitrieratmosphäre    zu geschehen. Sie  kann ganz oder teilweise in einem andern Gas  strom erfolgen...     Nur        muss    man dann unter  Umständen damit rechnen,     dass    bei -noch hohen  Temperaturen aktives Gas auf den Stahl ein  wirken und sich somit eine     Oxydhaut    bilden  kann.  



  Auch steht das Überführen des Topfes vom  Ofen zur Grube nur mit einer wirtschaftlichen  Ausnützung der Anlage' im Zusammenhang.  Man könnte den Topf auch während der gan  zen     Abkühlangsperiode    im Ofen belassen.



  Process for nitriding steel. The subject of the present invention is a process for nitriding steel, where the steel is exposed to the temperature necessary for nitriding the surface over part of the treatment time and the other part of the treatment time to avoid embrittlement of the core material at a higher temperature.



  It is known that when steel is nitrided at the nitriding temperature, embrittlement of the core material, that is to say that part of the piece of steel lying within the surface to be treated, can occur. This embrittlement, a process that has not yet been scientifically clarified <B> '</B> manifests itself in a reduction in the notch toughness, which, for example, in steels containing molybdenum <B> 20-25 0/9 </ B> and in molybdenum-free steels can be over 601 / o.

    



  In the case of molybdenum-free steels, attempts have already been made to avoid this embrittlement during nitriding by heating to a temperature above the nitriding temperature but below the transition point after the actual nitriding process and then afterwards by quenching in air, water or <B> oil </B>. <B> - </B> The above-mentioned known method has the disadvantage that the quenching causes stress cracks in the nitrided surface.

   The quenching can also cause stresses in the core material of the steel piece, which have a negative effect on the notch toughness. Apart from that, the known method is practically hardly feasible for the following reasons: In a nitriding process, the pieces to be cut off must be removed from the. Open the oven of this. However, such a large amount of hot ammonia gas escapes that the staff would suffer too much.

   In addition, a Vorriehtung that would allow a quick opening of the furnace, not ensure the necessary tightness against the ingress of foreign gas. So it could hardly be considered for reliable nitriding. Quenching the nitrided material from the increased temperature of, for example, 6500 C is therefore practically associated with great difficulties.



  The process according to the invention is characterized in that, after the treatment time mentioned, the temperature is first allowed to fall below the range of the nitriding temperature with the addition of gas and then also more slowly with the addition of gas. In this way, the risk of stress cracks in the surface and the occurrence of stresses in the core material that are harmful to the notch toughness are avoided.

   Furthermore, the method according to the invention offers the advantage that the treated steel can be left in the gas-tight, closed nitriding pot during the cooling period. There is therefore no nuisance to the staff due to the escape of the hot ammonia gas. Leaving the steel in the gas-tight closed pot during the cooling period has the further advantage that no active foreign gases can reach the steel during the cooling period, which prevents the formation of an oxide skin and a reduction in surface hardness.

      Some examples of the method according to the invention are described below with reference to the accompanying drawings. FIGS. 1 to 4 are diagrams showing the course of the temperature as a function of time.



  The first exemplary embodiment (Fig, <B> 1) </B> concerns the nitriding of one or more gun barrels at the same time in a furnace, for example in the manner described in patent no. 309995 </B> .

   The steel used here contains, for example, 0.31 / 11 carbon, 1.5% chromium, 1.51 / o aluminum, 1.2% nickel and 0.31 / o molybdenum . The total warin treatment time is about <I>z</I> <B> = 60 </B> hours.

   The workpieces are first exposed to a nitriding temperature of t, 1 <B> = </B> 450 to <B> 5500 0 (depending on the type of material and / or purpose of use) and for about z, 1 = <B Leave at this temperature for> 50 hours. If this temperature, which is necessary for nitriding the surface of the workpieces, was maintained during the entire treatment period of, for example, 60 hours, the core material of the treated workpieces would be embrittled and the latter would be notched thus considerably reduced.

    Now increase the temperature after about <B> 50 </B> hours to t, <B> = </B> about 600-65011 <B> C (depending </B> on the type of material and / or intended use), the core material also having this temperature. This increased temperature is obvious with advantage, e.g.

   B. about <B> 100 </B> C below the post-annealing temperature (tempering temperature) of a tempering process preceding the nitriding (hardening and post-annealing), and its duration depends on the size and shape of the workpieces.

       Naeli z = <B> 60 </B> hours, the furnace heating is switched off, but the gas-tight, sealed nitriding pot is left in the furnace with further riveting gas supply until the temperature reaches, for example, about <B> 5 </B> Hours to, for example t, - <B><I>=</I> </B> about <B> 200-3000 C </B>.

   During these <B> 5 </B> hours, nitriding gas continues to be supplied to the pot, which is no longer heated. In order to get the furnace 1 free for a further batch, the pot, which is still sealed gas-tight, is lifted out of the furnace and placed in a cooling pit. The pot is left in this pit for a further <B> 19 </B> hours, for example, until the temperature is below 1.0011 C, e.g. B. to t4 = <B> 700 C </B> or even further (lukewarm).

    During these further <B> 19 </B> hours, nitriding gas is fed to the pot, which is still tightly closed with gas, which, however, is not very heated. you open after this see over 24 hours. When the pot cools down, the steel pieces, which are only warm, for example, can be removed without difficulty. Since there is no active foreign gas in the material to be treated during the entire cooling period.

   Has access, no oxide layer forms. As a result of the cooling, which initially takes place more rapidly to t3, one tries to get out of the range of temperature t as quickly as possible.

   If one were to cool slowly from the beginning after z, not only would the depth of the nitriding layer change in an undesirable way, because one would still stay in the range of the nitriding temperature for a longer time, but the embrittlement of the core material would also set in, which one wanted to avoid by previously increasing the temperature to t, 1. On the other hand, t3 only needs to be so deep that stress cracks cannot occur during the more rapid cooling.

       Such cracks are then finally avoided by the slower cooling to t4 that follows after t3.



       Fig. 2 shows the course of temperature over time during the nitriding of gun barrels, the steel of which differs from that of the first example only in that it contains 3% chromium, while the others mentioned in connection with FIG. 1 Alloy components are present in unchanged percentages.

   Here, too, the total heat treatment time is about, for example, 60 hours. But because this steel tends to become more brittle than the former, it is only used for approximately the first z "<B> = 30 </B> hours at the nitriding temperature of about t, 1 <B> = </B> 450- 550.1 <B> 0 </B> leave.

   After these <B> 30 </B> hours, the treatment temperature is increased to -t ", <B> = 600-6500 C </B> and during approximately the second half of the heat treatment time z in order to avoid embrittlement This increased temperature is in turn close, for example about <B> 100 </B> C below the heat-treatment temperature of the tempering process preceding the nitriding.



  After, for example, 60 hours, the cooling takes place again first more quickly and then more slowly in the nitriding atmosphere, removing any active foreign gas. This can be done in a similar way to the first example.



  Both of the examples described above (Fig. 1 and Fig. 2) are at least approximately the same purpose of the treated steel pieces (gun barrels), while the type of steel is different. In both types of process, work is carried out first at the lower nitration temperature t "and only afterwards at the temperature t, p, which is increased to avoid embrittlement.

   The position of the area of increased temperature in the temperature-time diagram is the same in FIGS. 1 and 2, that is, this area lies after the area of the lower nitriding temperature. The temporal expansion of the area of increased temperature is greater in FIG. 2 than in FIG. 1. In the present case, this is mainly related to the different type of steel.

   In FIGS. 1 and 2, however, the location and / or temporal expansion of the area of increased temperature could also be caused by another purpose of the steel pieces or by both factors together.



       Fig. 3 shows the temperature profile over time during the treatment of workpieces which have to withstand impact stress and which are made of a steel with <B> 0.15 </B> II / e carbon, < B> 1 </B> O / c chromium and <B> 1 </B>% molybdenum exist. Here the area of increased temperature lies ahead of that of the lower nitriding temperature. The total duration of the treatment is again about <B> 60 </B> hours.

   Within the first zp about 20 hours the workpieces are braked to a temperature of t, <B> = </B> about <B> 600-6500 </B> C, which in turn is braked to avoid embrittlement of their core material Advantage close, z. B. <B> 100 C </B> below the afterglow temperature of a previous tempering process.

   Thereafter, the temperature is reduced to the nitriding temperature 4 of about 450-55011 C and this is maintained until the end of the heat treatment, that is for z - z, p <B> = </B> about 40 hours. After z = <B> 60 </B> hours, the cooling takes place again first more rapidly and then more slowly in the nitriding atmosphere while keeping away any active foreign gases. This can be done in a similar way as in the first two examples.



  The temperature-time diagram in FIG. 4 is also that of a method for treating impact-stressed parts, but their steel is 0.151 / o carbon, <B> 3 </B> 1 / o chromium and <B> 1 0 / a </B> Malybden. Here, too, - as in FIG. 3, the range of the temperature t "increased to avoid embrittlement of the core material (about <B> 600 </B> to <B> 6501> C, </B> that means little, e.g.

   B. about IOÖ C under afterglow temperature) the area of the lower nitriding temperature t. (about 450 to <B> 5500 C) </B>, but extends over z "" equal to about half of the entire heat treatment time z of about <B> 60 </B> hours. _After eg <B> = 60 </B> hours the cooling takes place first more quickly and then more slowly, in a similar way to the previous examples.



  Also in FIGS. 3 and 4 one has the position of the area of increased temperature t ", mainly the purpose of the steel being treated (impact-stressed parts) and the temporal expansion% this area could be adapted to the type of steel, but it could also be the other way around, or the position and extent of the raised area could both depend on both factors (type of material and intended use).



  Depending on the type of material and / or intended use of the workpieces, it may be useful in further examples of the method to start with the lower temperature 4 over a larger or smaller time range, then to increase the temperature over a certain range to t, p and then lower it again to the lower temperature t ".



  The steel workpieces can be of any kind, e.g. B. also be molybdenum-free.



  With all types of execution, the <B> cooling </B> time depends on the temperature at the end of the heat treatment period and on the mass of the goods to be treated. For small work pieces, for example, it can only be around three hours instead of 24 hours as in the examples described. # Of course there can also be cases where the cool-down time is longer than 24 hours.



  The cooling-down does not necessarily have to take place in the nitriding atmosphere. It can take place in whole or in part in a different gas flow ... Only then, under certain circumstances, you have to expect that active gas can act on the steel when the temperature is still high and thus an oxide skin can form.



  The transfer of the pot from the furnace to the pit is also only associated with an economic utilization of the system. You could also leave the pot in the oven for the entire cooling period.

 

Claims (1)

<B>PATENTANSPRUCH:</B> Veifahren zur Nitrierung von Stahl, wo bei man den Stahl über einen Teil der Be handlungsdauer der zur Nitrierung der Ober fläche notwendigen Temperatur und im an- dern Teil der Behandlungsdauer zur Vermei dung einer Versprädung des Kernma erials einer höheren Temperatur aussetzt, dadurch gekennzeichnet, <B> PATENT CLAIM: </B> Process for nitriding steel, in which the steel is kept at the temperature necessary for nitriding the surface over part of the treatment time and the other part of the treatment time to avoid deformation of the core material exposed to a higher temperature, characterized in that dass man nach der genannten Behandlungsdauer die Temperatur zuerst bis unterhalb des Bereiches der Nitriertemperatur unter Gasz-uii-uih-r rascher und nachher gleich falls -unter Gaszufuhr langsamer sinken lässt. UNTERANSPRÜCHE: <B>1.</B> Verfahren nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass man den Stahl während der Periode des rascheren und lang sameren Absinkens der Temperatur in der gleichen Gasatmosphäre belässt, wie während der genannten Behandlungsdauer. 2. that, after the treatment time mentioned, the temperature is first allowed to fall below the range of the nitriding temperature below gas-uii-uih-r more rapidly and then also more slowly with the addition of gas. SUBClaims: <B> 1. </B> Method according to patent claim, characterized in that the steel is left in the same gas atmosphere during the period of the more rapid and slower drop in temperature as during the said treatment period. 2. Verfahren nach Unteransprueli <B>1,</B> da durch gekennzeichnet, dass man die Tempera tur des Stahls innerhalb der gleichen Gasatmo sphäre -unter<B>1000, C</B> absinken lässt. <B>3.</B> Verfahren nach Unteranspruch 2, da durch gekennzeichnet, dass die Dauer des<B>Ab-</B> sinkens der Temperatur mindestens drei Stun den beträgt. 4. Verfahren nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass man die erhöhte Temperatur -unter der Nachglühtemperatur eines der Nitrierung vorangegangenen Ver gütungsprozesses wählt. <B>5.</B> Verfahren nach Unteransprüchen<B>1</B> und 4. Method according to Unteransprueli <B> 1, </B> characterized in that the temperature of the steel is allowed to drop within the same gas atmosphere - below <B> 1000, C </B>. <B> 3. </B> Method according to dependent claim 2, characterized in that the duration of the <B> decrease </B> in the temperature is at least three hours. 4. The method according to claim, characterized in that the increased temperature -below the afterglow temperature of one of the nitration preceding Ver compensation process is selected. <B> 5. </B> Method according to dependent claims <B> 1 </B> and 4. <B>6.</B> Verfahren nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass man den Stahl zuerst der höheren und erst nachher der nied rigeren, zur Nitrierung notwendigen Tem peratur aussetzt. <B>7.</B> Verfahren nach Unteransprüehen <B>1</B> und<B>6.</B> <B>8.</B> Verfahren nach Unteransprüchen 4 und<B>6.</B> <B>9.</B> Verfahren nach Unteransprüchen <B>1,</B> 4 und<B>6.</B> <B>10.</B> Verfahren nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass man nach Ab- schluss der genannten Behandlungsdauer den immer noch gasdicht abgeschlossenen Topf, <B> 6. </B> Method according to patent claim, characterized in that the steel is first exposed to the higher temperature and only afterwards to the lower temperature required for nitriding. <B> 7. </B> Method according to subclaims <B> 1 </B> and <B> 6. </B> <B> 8. </B> Method according to subclaims 4 and <B> 6. < / B> <B> 9. </B> Method according to subclaims <B> 1, </B> 4 and <B> 6. </B> <B> 10. </B> Method according to patent claim, since through characterized in that after the end of the treatment time mentioned, the pot, which is still gas-tight, is in welchem sieh der Stahl während der Be- handlungsda-Lier in einem Ofen befand, aus dem Ofen in eine Abkühlgrube bringt, wo man dem Topf weiter einen Gasstrom zuführt. <B>11.</B> Verfahren nach Unteransprüchen <B>1</B> und<B>10.</B> 12. Verfahren nach Unteransprüchen 4 und<B>10.</B> <B>13.</B> Verfahren nach Unterausprüchen <B>1,</B> 4 und<B>10.</B> 14. Verfahren nach Unteransprüchen<B>6</B> und<B>10.</B> <B>15.</B> Verfahren nach Unteransprüclien <B>1, 6</B> <B>und 10.</B> <B>16.</B> Verfahren nach Unteransprüchen 4,<B>6</B> und<B>10.</B> <B>17.</B> Verfahren nach Unteransprüchen<B>1,</B> 4, <B>6</B> und<B>10.</B> In which the steel was in a furnace during the treatment date, it is brought out of the furnace into a cooling pit, where a stream of gas is fed to the pot. <B> 11. </B> Method according to subclaims <B> 1 </B> and <B> 10. </B> 12. Method according to subclaims 4 and <B> 10. </B> <B> 13 . </B> Method according to sub-claims <B> 1, </B> 4 and <B> 10. </B> 14. Method according to sub-claims <B> 6 </B> and <B> 10. </ B > <B> 15. </B> Method according to subclaims <B> 1, 6 </B> <B> and 10. </B> <B> 16. </B> Method according to subclaims 4, <B> 6 </B> and <B> 10. </B> <B> 17. </B> Method according to dependent claims <B> 1, </B> 4, <B> 6 </B> and <B> 10. </B>
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