Verfahren zur Aufkohlung von Gegenständen aus Eisen und seinen Legierungen in einem Salzbad Salzbäder der verschiedensten Zusammen setzung sind als Mittel zur Aufkohlung von Eisen und seinen Legierungen bekannt. Die einige Zeit in ein solches Bad eingetauchten Gegenstände werden durch die Einwirkung; der geschmolzenen Salze aufgekohlt, wobei die Dicke der zementierten Zone von den Arbeits- bedingungen abhängt.
Es ist allgemein be kannt, für eine derartige Behandlung eine ge- sehmolzene Mischung aus Cyanid'en und Car- bonaten der Alkalimeta.lle zu verwenden.
Auch Bäder aus einer solchen CyanidlCarbo- nat-Mischung mit Zusatz von Alkalihalogeni- den, oder in gewissen Fällen Mischungen aus Alkalicyaniden und -hal'ogeniden mit Erd- alkalichloriden und -carbonaten sind bekannt.. 11leistens ist es bei der Verwendung derartiger Salzbäder gebräuchlich, die Schmelze mit einer Graphitschieht zu überdecken.
Im Einzelfall hängt die Zusammensetzung solcher zur Behandlung von Stahlgegenstän den bestimmter Salzbäder vom gewünschten C'Trad und der Eindringtiefe der Aufkohlung ab. Wenn eine verhältnismässig dünne zemen tierte Zone gewünscht wird, also Eindring- liefen von etwa. 0,5-0,75 mm, eignen sieh Schmelzen aus Alkalicy aniden und -carbonaten oder Mischungen dieser Cyanide und Carbo- nate mit.
einem oder mehreren Erd'alkalihalo- geniden. Grössere Eindringtiefen oder höhere Attf- kohlungswerte können mit Bädern erreicht werden,,
die zur Hauptsache aus Barium- und Strontiumchlorid mit einem Zusatz von 10 bis 20% Alkalicyanid bestehen. Auch eine geringe Menge eines Alkalihalogenides kann anwesend sein..
Bäder aus A.lkalicyaniden und -carbonaten mit oder ohne Zusatz von Alkallhalogeniden besitzen nur ein beschränktes Aufkohlungsver- mög,en und kommen zur Erzeugung dickerer zementierter Schichten nicht in Frage. Dort, wo sie ausreichen, werden sie aber gerne ver wendet, weil sie wasserlöslich sind und sich deshalb die an den behandelten Gegenständen haftenden Salzreste leicht entfernen lassen.
Im Gegensatz dazu erlauben zwar Schmel zen aus Bariumchlorid oder Strontiumchlorid und 10-20%. Alkalicyanid höhere Aufkoh- lungsgrade und grössere Eindringtiefen des Kohlenstoffes, sind aber in Wasser weniger löslich. Mit ihnen behandelte Gegenstände be dürfen also nach der Behandlung einer be sonderen Reinigung zum Entfernen anhaften der Salzreste, die sehr sorgfältig erfolgen muss, weil sonst erhöhte.
Rosttendenz besteht.
Es wurde nun ein verbessertes Salzbad ge funden, dessen Hauptbestandteil ein Alkali- halogenid oder eine Mischung von Alkalihalo- geniden ist und das ausserdem noch eine ge- ringere 'i#l:enge Alkalicyanid und 0,25-5,0 Ge wichtsprozente Silizium enthält.
Gegenstand der Erfindung ist ein Verfah ren zur Aufkohlung von Gegenständen aus Eisen und Eisenlegierungen. Es ist dadurch gekennzeichnet, dass die zu behandelnden Gegenstände in eine Salzschmelze gebracht werden, die zum grössten Teil aus mindestens einem A:lkalihalogenid besteht und die ausser dem eine Menge Alka:l'icyanid, die kleiner ist als die Alkalihalogenidmenge, sowie 0,25 bis 5,0 Gewichtsprozente Silizium enthält.
Ferner ist Gegenstand der Erfindung ein Salzbad zur Ausführung dieses Verfahrens, dadurch gekennzeichnet, dass es zum grössten Teil aus mindestens einem Alkalihalogenid, zu einem kleineren Teil aus einem Alka.lieya.nid und zu 0,25-5,0 Gewichtsprozente aus Sili cium besteht.
Es ist von Vorteil, wenn das Bad bis zu etwa 101/o des Bad'gewichtes Natriumfluorid enthält, da, dieser Zusatz die Aufkohlungs- fähigkeit der Schmelze während längerer Zeit aufrechterhält.
Der Cyanidgehalt soll kleiner sein als das Gewicht aller anwesenden Alkalihalogenide zu sammen. Er soll vorzugsweise nicht mehr als 1519/9 und am besten zwischen 1 und 10 Ge- wichtsprozent dies Ganzen betragen.
Die Badtemperatur kann beliebig über dem Schmelzpunkt der Mischung gewählt werden, wobei die Zementierung mit steigender Tem peratur kräftiger wird. Es ist aber vorteil haft, bei einer zwischen 800 und 950 C liegen den Temperatur zu arbeiten.
Das Bad kann bereitet werden, indem man zuerst eine Alkalichloridschmelze herstellt, z. B. eine geschmolzene Mischung aus. Kalium- und Natriumchlorid oder aus Kalium- und Natriumehlorid und Natriumfluorf, und diese auf einer zwischen 750 und 950 C liegenden Temperatur hält.
Dann wird etwa 1 o/a Sili- eium, am besten in Pulverform, und 1 bis 10% Natriumcyanid,- zugesetzt. Es ist emp- fehlenswert, den bei der Stahlbehandlung sich bildenden Bodensatz in regelmässigen Abstän- den, vorzugsweise jeden Tag, durch Ausschöp fen mit einem Sieb zu entfernen.
Gleichzeitig wird dann das ursprüngliche Badniveau durch Zusatz von Natrium/Kaliumchloridmischung oder Chlorid/Fluoridmischung wieder herge stellt und das verbrauchte Natriumeyanid ersetzt. Auch ein neuer Zusatz von Silicium pulver kann nötig werden, wobei das Ausmass dieses Zusatzes stark von den Arbeitsbedin gungen abhängt.
Führt, die Benützung des Bades zum Beispiel zu einer starken Durch lüftung, so ist zur Beseitigung von sauerstoff haltigen Badbestandteilen ein vermehrter Sili- ciumzusatz nötig. Nach dem Silieiumzusatz ist auch der geeignete Zeitpunkt gekommen, um auf die Badoberfläche eine Schicht von Gra- phitpulv er aufzubringen. Ein, wenn gewünscht, mit einer Graphitschieht überdecktes Salzbad stellt eine spezielle Ausführungsform der Er findung dar.
Den bisher gebräuchlichen Salzbädern ,gegenüber weisen die erfindungsgemässen Bä der verschiedene Vorteile auf. Sie besitzen alle erwünschten Eigenschaften der Cyanidl'Car- bonat-Bäder, besonders die leichte Entfern- barkeit von Salzrückständen am behandelten Stück durch blosses Abwaschen mit Wasser und das weite Temperaturgebiet, innerhalb dessen sie befriedigend arbeiten.
Ausserdem kann mit den erfindungsgemässen Bädern ein Zementierungseffekt erreicht werden, der ent weder demjenigen von CyanidfCarbonat-Bä- dern oder von Cyanid'iErdalkalihaloaenid- Bädern entspricht, ohne dass wasserun:lösliehe Salzkrusten auftreten.
Nach dem Aufkohlen in Cyanidbädern oder Cya.nid/Erdalkalihalogenid-Bädern und Ab schrecken in Öl weisen gewisse hochlegierte Stahlsorten oft eine weiche Oberfläehenschieht auf. Das isst auf den infolge ihres hohen St.iek- stoffgehaltes in der Oberfläehensehieht 7tzrüek- bleibenden Au:stenit. zurückzuführen.
Zum Erreichen einer grossen Oberflächenhärte ist es in solchen Fällen deshalb nötig, das Mate rial einer Unternullbeha.ndlung zu unterwer fen. Beim Behandeln hochlegierter Stähle nach dem erfindungsgemässen Verfahren wird durch die üblichen Absehreckverfahren dagegen eine bessere Oberflächenhärtung erreicht, so dass eine Unternullbehand:lung nicht notwendig ist.
Die Erfindung wird in den folgenden Bei spielen näher erläutert.
<I>Beispiel 1</I> Eine Salzschmelze der folgenden Zusam mensetzung wurde hergestellt: 12,5 kg Natriumchlorid, 12,5 kg Kaliumchlorid, 1,5 kg Natriumcyanid, 0,25 kg Siliciumpulver.
Das Bad wurde auf einer Temperatur von 950 C gehalten, die Oberfläche war mit einer Schicht aus Graphitkohle bedeckt. Die Eisen gegenstände wurden zwei Stunden im Bad belassen.
Nach der Behandlung wurden die Gegen stände langsam erkalten gelassen und dann untersucht. Die Ergebnisse waren die folgen den:
EMI0003.0012
Gesamtstärke <SEP> der <SEP> aufgekohl'ten <SEP> Zone <SEP> 0,8 <SEP> mm
<tb> 0,6 <SEP> o/a <SEP> C <SEP> in <SEP> einer <SEP> Tiefe <SEP> von <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> 0,4 <SEP> mm
<tb> Eutektische <SEP> Zusammensetzung <SEP> bei <SEP> .
<SEP> 0,2 <SEP> mm Nachdem das Bad einige Zeit im Betrieb gewesen war, wurde sein Natriumcyanidgehalt auf 81/o erhöht und dann durch dauernde Be nützung während mehrerer Tage allmählich bis auf 1% sinken gelassen. Während dieser Zeit wurde der Bodensatz täglich entfernt und an jedem der 8-9stündigen Arbeitstage wurden 226 g Siliciumpulver zum Aufrecht erhalten des <RTI
ID="0003.0027"> Aufkohlungsvermögens zugesetzt. Täglich wurden Weicheisenprobestücke im Bad behandelt, langsam gekühlt und die Dicke der zementierten Schicht gemessen. Dabei zeigte es sieh, dass auch bei einem Cyanidgehalt von 1 /o noch erhebliche Aufkohlung erreicht wurde. Durch zweistündiges Behandeln im Bad von 950 C und anschliessendes langsames Abkühlen wurden folgende Resultate erhalten:
EMI0003.0036
8% <SEP> NaCN <SEP> 3% <SEP> NaCN <SEP> i% <SEP> NaCN
<tb> Gesamtstärke <SEP> der <SEP> zementierten
<tb> Schicht. <SEP> 0,75 <SEP> mm <SEP> 0,7 <SEP> mm <SEP> 0,67 <SEP> mm
<tb> <B>0,604</B> <SEP> C <SEP> in <SEP> 0,47 <SEP> mm <SEP> 0,42 <SEP> mm <SEP> 0,27 <SEP> mm <SEP> Tiefe
<tb> Eutektisehe <SEP> Zusammensetzung <SEP> in <SEP> 0,17 <SEP> mm <SEP> 0,15 <SEP> mm <SEP> 0,05 <SEP> mm <SEP> Tiefe <I>Beispiel</I> Eine Sal'zsehmelze der folgenden Zusam mensetzung wurde hergestellt: 11 kg Natriumchlorid, 11 kg Kaliumehl'orid 1,25 kg Natriumfluorid 1,5 kg Natriumcyanid 0,25 kg Siliciümpulver.
Das Bad war fünf Tage bei 950 C im Be trieb. Täglich wurde genügend Natriumcyanid zugesetzt, um den Cyanidgehalt des Bades auf etwa 51/o zu erhalten.
Weieheisenversuchsatücke wurden im Bad je zwei Stunden behandelt und zeigten nach .Abkühlung die folgenden Ergebnisse:
EMI0003.0051
Während dieser fünf Tage wurden dein Bad nur einmal 226 g Silicium zugesetzt, trotzdem die Gesamtmasse des Bades von der Grössenordnung 25 kg war. Aus der Tabelle ist klar ersichtlich, da.ss die Aufkohlungs- fähigkeitwährend der ganzen Gebrauchsdauer erhalten blieb.
Process for the carburization of objects made of iron and its alloys in a salt bath Salt baths of various composition are known as means for the carburization of iron and its alloys. Objects immersed for some time in such a bath are affected by the action; of the molten salts, the thickness of the cemented zone depending on the working conditions.
It is generally known to use a molten mixture of cyanides and carbonates of the alkali metals for such a treatment.
Baths made from such a cyanide / carbonate mixture with the addition of alkali halides, or in certain cases mixtures of alkali cyanides and halides with alkaline earth chlorides and carbonates, are also known. In addition, when using such salt baths it is common to use to cover the melt with a graphite layer.
In individual cases, the composition of such salt baths for the treatment of steel objects depends on the desired C'Trad and the depth of penetration of the carburization. If a relatively thin cemented zone is desired, ie penetration of about. 0.5-0.75 mm, see melts of alkali metal anides and carbonates or mixtures of these cyanides and carbonates with.
one or more alkaline earth metal halides. Larger penetration depths or higher carbonization values can be achieved with baths.
which mainly consist of barium and strontium chloride with an addition of 10 to 20% alkali metal cyanide. A small amount of an alkali halide can also be present.
Baths made from alkali metal cyanides and carbonates, with or without the addition of alkali halides, have only a limited capacity for carburization and are not suitable for producing thicker cemented layers. Wherever they are sufficient, however, they are often used because they are water-soluble and the salt residues adhering to the treated objects can therefore be easily removed.
In contrast, melts made from barium chloride or strontium chloride and 10-20% allow. Alkali cyanide has a higher degree of carbonization and greater penetration depths of the carbon, but are less soluble in water. Objects treated with them must therefore be cleaned after treatment to remove the adhering salt residues, which must be done very carefully because otherwise increased.
There is a rust tendency.
An improved salt bath has now been found, the main component of which is an alkali halide or a mixture of alkali halides and which also contains a smaller alkali cyanide and 0.25-5.0 percent by weight silicon .
The invention relates to a method for the carburization of objects made of iron and iron alloys. It is characterized in that the objects to be treated are brought into a molten salt which for the most part consists of at least one alkali metal halide and which also contains an amount of alkali metal halide which is smaller than the amount of alkali metal halide and 0.25 contains up to 5.0 percent by weight silicon.
The invention also relates to a salt bath for carrying out this method, characterized in that it consists for the most part of at least one alkali halide, a smaller part of an alkali metal halide and 0.25-5.0 percent by weight of silicon .
It is advantageous if the bath contains up to about 101 / o of the bath weight of sodium fluoride, since this additive maintains the carburizing ability of the melt for a long time.
The cyanide content should be less than the weight of all alkali halides present together. It should preferably not be more than 1519/9 and ideally between 1 and 10 percent by weight of this whole.
The bath temperature can be chosen above the melting point of the mixture as desired, the cementation becoming stronger as the temperature rises. But it is advantageous to work at a temperature between 800 and 950 C.
The bath can be prepared by first preparing an alkali chloride melt, e.g. B. a melted mixture. Potassium and sodium chloride or from potassium and sodium chloride and sodium fluoride, and keeps these at a temperature between 750 and 950 C.
Then about 1 o / a silicon, ideally in powder form, and 1 to 10% sodium cyanide are added. It is advisable to remove the sediment that forms during steel treatment at regular intervals, preferably every day, by scooping it out with a sieve.
At the same time, the original bath level is then restored by adding a sodium / potassium chloride mixture or a chloride / fluoride mixture and the used sodium yanide is replaced. A new addition of silicon powder may also be necessary, the extent of this addition depending heavily on the working conditions.
If, for example, the use of the bath leads to a strong ventilation, then an increased addition of silicon is necessary to remove oxygen-containing bath components. After the addition of silicon, the right time has come to apply a layer of graphite powder to the bath surface. A salt bath covered with a graphite layer, if desired, is a special embodiment of the invention.
The baths according to the invention have various advantages over the previously used salt baths. They have all the desired properties of the cyanide / carbonate baths, especially the easy removal of salt residues from the treated piece by simply washing it off with water and the wide temperature range within which they work satisfactorily.
In addition, a cementing effect can be achieved with the baths according to the invention, which corresponds either to that of cyanide / carbonate baths or of cyanide / alkaline earth metal halide baths without water-insoluble salt crusts occurring.
After carburizing in cyanide baths or Cya.nid / alkaline earth metal halide baths and quenching in oil, certain high-alloy steels often have a soft surface. This eats on the au: stenite which remains due to its high content of carbon in the surface. traced back.
In order to achieve a high surface hardness, it is therefore necessary in such cases to subject the material to a sub-zero treatment. When treating high-alloy steels by the method according to the invention, on the other hand, better surface hardening is achieved through the usual quenching method, so that a sub-zero treatment is not necessary.
The invention is explained in more detail in the following games.
<I> Example 1 </I> A molten salt of the following composition was produced: 12.5 kg of sodium chloride, 12.5 kg of potassium chloride, 1.5 kg of sodium cyanide, 0.25 kg of silicon powder.
The bath was kept at a temperature of 950 C and the surface was covered with a layer of graphite carbon. The iron objects were left in the bath for two hours.
After the treatment, the items were allowed to cool slowly and then examined. The results were as follows:
EMI0003.0012
Total thickness <SEP> of the <SEP> carburized <SEP> zone <SEP> 0.8 <SEP> mm
<tb> 0.6 <SEP> o / a <SEP> C <SEP> in <SEP> a <SEP> depth <SEP> of <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP> 0.4 <SEP> mm
<tb> Eutectic <SEP> composition <SEP> with <SEP>.
<SEP> 0.2 <SEP> mm After the bath had been in operation for some time, its sodium cyanide content was increased to 81 / o and then allowed to drop gradually to 1% through continuous use over several days. During this time the sediment was removed daily and on each of the 8-9 hour working days 226 g silicon powder was obtained to maintain the <RTI
ID = "0003.0027"> added carburizing ability. Soft iron specimens were treated daily in the bath, cooled slowly and the thickness of the cemented layer measured. It showed that even with a cyanide content of 1 / o, considerable carburization was achieved. Treatment for two hours in a bath at 950 C and subsequent slow cooling gave the following results:
EMI0003.0036
8% <SEP> NaCN <SEP> 3% <SEP> NaCN <SEP> i% <SEP> NaCN
<tb> Total thickness <SEP> of the <SEP> cemented
<tb> shift. <SEP> 0.75 <SEP> mm <SEP> 0.7 <SEP> mm <SEP> 0.67 <SEP> mm
<tb> <B> 0.604 </B> <SEP> C <SEP> in <SEP> 0.47 <SEP> mm <SEP> 0.42 <SEP> mm <SEP> 0.27 <SEP> mm < SEP> depth
<tb> Eutectic <SEP> Composition <SEP> in <SEP> 0.17 <SEP> mm <SEP> 0.15 <SEP> mm <SEP> 0.05 <SEP> mm <SEP> depth <I> Example A salt salt of the following composition was produced: 11 kg sodium chloride, 11 kg potassium chloride 1.25 kg sodium fluoride 1.5 kg sodium cyanide 0.25 kg silicon powder.
The bath was in operation at 950 C for five days. Sufficient sodium cyanide was added daily to keep the cyanide content of the bath at about 51%.
Mild iron test pieces were treated in the bath for two hours and showed the following results after cooling:
EMI0003.0051
During these five days, 226 g of silicon were added to the bath only once, despite the fact that the total mass of the bath was of the order of 25 kg. The table clearly shows that the carburizing ability was maintained throughout the entire service life.