Verfahren zur Oberflächenhärtung von Metallkörpern aus Titan, einer Titanlegierung, Zirkonium oder einer Zirkoniumlegierung Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Oberflächenhärtung von Metallkör pern aus Titan, einer Titanlegierung, Zirkonium oder einer Zirkoniumlegierung, wobei oberflächengehär- tete Metallkörper aus Titan, einer Titanlegierung,
Zirkonium oder einer Zirkoniumlegierung erhalten werden, die dank der gehärteten Oberflächenschicht ausgezeichnete Verschleissfestigkeit und Abriebbe- ständigkeit aufweisen.
Die zur Titangruppe des Periodensystems gehö renden Metalle, insbesondere Titan, Zirkonium und Titan und Zirkonium enthaltende Legierungen, haben verhältnismässig niedrige spezifische Gewichte und weisen ausgezeichnete Zugefestigkeit und Korro- sionsbeständigkeitseigenschate:n auf und sind daher in ausgedehntem Masse als Materialien für verschie dene Gegenstände, Konstruktionen, Apparaturen usw., einschliesslich chemische Apparaturen und Ge räte, verwendet worden.
Jedoch besitzen Titan und Zirkonium eine niedrige Härte und schlechte Ver- schleissbeständigkeit und weisen darüberhinaus den Nachteil auf, dass sie Schaden nehmen, besonders wenn sie der Reibung ausgesetzt werden. Aus ,diesen Gründen sind diese Materialien nicht völlig befriedi gend trotz ihrer verschiedenen ausgezeichneten Eigenschaften.
Es ist Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Ver fahren zur Oberflächenhärtung von Metallkörpern aus Titan, Zirkonium, Titanlegierung oder Zirkonium- legierung zu schaffen, um sie verschleissfest und ab riebbeständig zu machen, so dass sie besser verwend bar werden.
Ein nach dem erfindungsgemässen Verfahren er haltener verbesserter Metallkörper besteht aus Titan oder Zirkonium oder einer Titan- oder Zirkoniumle- gierung mit einer oberflächengehärteten Schicht, die aus dem Nitrid .und/oder Oxyd des Metalls oder der Legierung es besagten Grundkörpers besteht.
Das erfindungsgemässe Verfahren ist .dadurch gekennzeichnet, dass an der Oberfläche des Körpers in einem Lichtbogen unter einer Schutzgashülle eine Schicht aus geschmolzenem Metall gebildet und diese Schicht durch dem Schutzgas zugesetzten Sauerstoff und/oder Stickstoff in eine Oxyd- und/oder Nitrid'- schicht übergeführt wind.
Insbesondere kann gemäss der vorliegenden Er findung das Nitrid und/od'er Oxyd durch Anwendung des sogenannten Schutzgas-Lichtbogenschweissens mit oder ohne Zusatzmetalld'raht, der aus dem glei chen Material wie das, Grundmetall oder die Grund, legierung besteht, gebildet werden.
Gasförmiger Sau erstoff und,/oder Stickstoff werden mit dem Schutzgas vermischt, so dass .die Nitrierung und/oder Oxydation eintreten, während die Oberfläche von dem. Schutz gas bedeckt ist.
Wenn kein Zusatzmetall verwendet wird, wird die geschmolzene Oberfläche des Grund- metalls mit Sauerstoff und/oder Stickstoff umgesetzt, um als Ganzes das Oxyd und/oder Nitrid zu bilden, während, wenn das Zusatzmetall verwendet wird,
das geschmolzene Zusatzmetall selbst die Oxyd- und/oder Nitridschieht auf dem Grundimetall bildet.
Titan ist unterha=lb 500 C chemisch beständig, wird aber bei höheren Temperaturen sehr reaktions fähig und reagiert bei höheren Temperaturen als Rotglut (500 C) mit Sauerstoff unter Bildung von Titanoxyd in, Form einer festen Lösung oder Disper- sionsschichb, die hauptsächlich aus' Titandioxyd be steht, und reagiert bei höheren Temperaturen als 800 C mit Stickstoff unter Bildung einer festen Lösung oder Dispersionsschicht von Titannitrid. In ,
diesem Zusammenhang sollte bemerkt werden, dass die Löslichkeit von Sauerstoff und Stickstoff in Titan beträchtlich, höher als in anderen technisch verwen deten Metallen ist. In ähnlicher Weise reagiert Zirko- nium bei erhöhten Temperaturen (500 C) mit Sauer stoff und Stickstoff. Das Gleiche trifft hinsichtlich der Legierungen auf Titan- oder Zirkoniumgrundlage zu. In jedem Fall bildet das Oxyd und/oder Nitrid sehr harte Oberflächenschichten auf dem Grundmetall oder der Grundlegierung.
Erfindungsgemäss kann wie gesagt die Bildung des gewünschten Oxyds und/oder Nitrids bewirkt werden, indem man die Oberfläche des Grundmetall körpers mit einem Schutzgas, wie z. B.
Argon oder Helium, umgibt und im Lichtbogen: schmilzt, wonach man dem Schutzgas die vorherbestimmte Menge Sau erstoff und/oder Stickstoff zusetzt. Man kann auch dien Grundmetallkörper durch Verwendung eines Zu satzdrahtes mit zusätzlichem geschmolzenem Metall überziehen, wonach man dem Schutzgas die vorher bestimmte Menge Sauerstoff und/oder Stickstoff zu setzt.
Bekanntlich ist atmosphärische Luft reich an Sauerstoff und Stickstoff, und offensichtlich dienen, wenn Luft verwendet wird, .der darin enthaltene Sau erstoff und Stickstoff als Reaktionsgase unter Bildung des Oxyds und Nitrids. Auf den ersten Blick mag die Verwendung atmosphärischer Luft bequem und wirt- schaftlich erscheinen. Es hat sich jedoch gezeigt, dass dies vom praktischen Standpunkt aus nicht der Fall ist.
D. h. der Luftstrom in die Reaktionszone ist sehr unbeständig und ungleichmässig, und überdies sind die Bedingungen der Lichtbogenerzeugung, wie z. B. der elektrische Strom, nicht zu allen Zeiten konstant und gewöhnlich von einem Augenblick zum andern veränderlich, so dass das Oxyd und Nitrid in un gleichmässigem Ausmass und mit ungleichmässiger Struktur gebildet werden.
Vorzugsweise wird daher nicht atmosphärische Luft verwendet, sondern getrennt hergestellter Sauer stoff und/oder Stickstoff in das Schutzgas eingeführt. Auf .diese Weise können die Menge und die Mengen verhältnisse von Sauerstoff und/oder Stickstoff ganz leicht wie gewünscht geregelt werden,
um die Oxyda- tions- und/oder Nitrierungsreaktion zu stabilisieren und die gewünschte und gleichmässig gehärtete Ober fläche zu bilden.
Wie vorstehend erwähnt, kann eine Schutzgas Lichtbogenschweissung angewendet werden, welche, wie ,dem Fachmann so gut bekannt ist, dass keine ins einzelne gehende Erklärung erforderlich ist, eine in einer Schutzgasatmosphäre ausgeführte Lichtbogen- schweissung ist. Wie üblich kann eine Elektrode des hochschmelzenden Materials, wie z. B. Wolfram, ver wendet werden.
Wenn die gehärtete Schicht, die ge bildet werden soll, verhältnismässig dünn ist (0,01 bis 0,10 mm oder weniger), wird vorzugsweise kein Zu satzmetalldraht verwendet, und die Oberfläche, die gehärtet werden soll, wird im Lichtbogen geschmol zen und mit Sauerstoff und/oder Stickstoff umgesetzt, während sie mit dem Schutzgas umgeben ist, um das harte Oxyd und/oder Nitrid zu bilden. Wenn die ge- härtete Schicht, die gebildet werden soll,
verhältnis- mässig dick ist (ca. 5 mm oder dicker), wird vorzugs weise in .der üblichen Weise ein Zusatzmetall ver wendet. Das Zusatzmetall, welches aus dem gleichen Material besteht wie das Grundmetall, welches über zogen werden soll, wird in ähnlicher Weise im Licht bogen geschmolzen und mit Sauerstoff und/oder Stickstoff umgesetzt, während es mit dem Schutzgas umgeben ist, um das harte Oxyd und,/oder Nitrid zu bilden, welche auf der besagten Oberfläche niederge schlagen werden.
Es ist offensichtlich, dass die Menge an Sauer stoff und/oder Stickstoff, die dem Schutzgas zugesetzt werden soll, die: Härte der gebildeten Schicht in star kem Masse beeinflussen wird. Wenn daher die Menge des Reaktionsgases geringer als erforderlich ist, würde keine ausreichende Härte erzielt werden, während, wenn die Menge .des Reaktionsgases über schüssig ist, die Brüchigkeit des Oxyds und/oder Nitrids in unzulässiger Weise verstärkt wird, so dass die Oberfläche spröde werden würde.
Die Menge des Reaktionsgases wird in Abhängig keit von der gewünschten Härte, die zuwege gebracht werden soll, von dem besonderen Metall oder der besonderen Legierung, die den Körper bilden, und von der Stärke der gehärteten Schicht oder des ge härteten Überzugs gewählt. Diese Menge kann vom Fachmann leicht mittels eines Vorversuchs in klei nem Massstab ausgewählt werden. Die Menge des Reaktionsgases (Sauerstoff und/oder Stickstoff) wird durch den Anteil, den es in dem Schutzgas einnimmt, bestimmt. Im allgemeinen ist gefunden; worden, dass die Menge des.
Reaktionsgases vorzugsweise weniger als 15 Vol. % des Schutzgases betragen soll, wenn die Metalloberfläche selbst geschmolzen und gehärtet wird ohne Verwendung eines ,aufgetragenen Metalls aus dem Zusatzme:
talldraht, während die Menge des Reaktionsgases, vorzugsweise weniger als, 10 Vol. o/o des Schutzgases beträgt, wenn die Auftragsschweis- sung angewandt wird. Im letztern Fall verursacht die Verwendung des Zusatzme@tall.drahtes für den aufge tragenen Überzug die besagte geringere erforderliche Menge.
D. h. wenn ein derartiger Zusatzmetalldraht verwendet wird, kommt es .dazu, dass, sich atmosphä rische Luft daruntermischt, auch wenn die Schutzgas umhüllung vorhanden ist, und in dieser Luft enthal tener Sauerstoff und Stickstoff würden an: :der Reak tion teilnehmen, sodass,dies von vornherein in Rech nung gestellt werden muss.
Im allgemeinen soll der Schweiss- oder Bogen strom vorzugsweise im Bereich von 60 bis; 130 Anip. geregelt werden, obgleich er nicht absolut notwendi gerweise auf diesen besonderen Bereich beschränkt werden soll. Gewöhnlich ist die Bogenlänge ca. 2-10 mm. Der Strom von Schutzgas, wie z. B.
Argon oder Helium, zur Erzeugung der Schutzgasatmo- sphäre oder -umhüllung um den Teil herum, der ge- schweisst oder geschmolzen werden soll, kann in den meisten Fällen ca. 0,283 bis 0,850 m3 pro Stunde betragen.
Die aus einer festen Lösung oder Dispersion be stehende Schicht aus Oxyd und/oder Nitrid, die so auf dem Grundmetallkörper gebildet wird, ist sehr gleichmässig und hat im allgemeinen eine Härte von 250 bis 550, gemessen mit dem Vickers- Härtemesser (Prüflast 30 kg).
Da gemäss der vorliegenden Erfindung das Reak tionsgas (Sauerstoff und/oder Stickstoff) dem Schutz gas, welches eine Schutzgasumhüllung erzeugt, zuge setzt wird, sind die Stabilität und! Gleichmässigkeit der Reaktion gesichert und ist die Beeinflussung der Reaktion leicht,
so dass eine gleichmässig harte Schicht erhalten wird. Durch Verwendung des Zu satzmetalldrahtes zum Auftragen kann erwünschten falls ein dicker überzug erhalten werden.
In diesem Fall kann durch Beeinflussung der Menge des Auf trages die Stärke des harten überzuges wie ge wünscht geändert werden. Da die bestimmte oder be rechnete Menge Sauerstoff und/oder Stickstoff zuge setzt werden kann und unerwünschtes Eindringen von atmosphärischer Luft (die Ungleichmässigkeit der gebildeten Schicht oder des, gebildeten überzugs hervorrufen würde), durch die Schutzgasumhüllung verhindert wird,
ist ferner die gebildete Schicht oder der gebildete überzug praktisch gleichmässig bezüg lich Härte und Struktur oder Zusammensetzung.
Die Erfindung wird weiter beschrieben werden mit Bezug auf -die! folgenden Beispiele.-- Diese Bei spiele sind jedoch selbstverständlich nur zur Erläute rung und nicht in irgendeiner Weise zur Beschrän kung der Erfindung bestimmt.
<I>Beispiel 1</I> Ein im Querschnitt kreisförmiger Titanstab von 17 mm Durchmesser wurde durch Auftragen einer Titanoxydschicht auf demselben oberflächengehärte@t.
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<I>Beispiel 3</I> In diesem Beispiel wurden Körper aus Titan und Titanlegierung durch Auftragen einer Titanoxyd- und -nitridschicht auf denselben oberflächengehärtet.
EMI0003.0064
Eine übliche <RTI
ID="0003.0066"> Schu tzgas-Lichtbogenschweissvorrich- tung mit Wolframelektrode wurde zusammen mit einem Titan-Zusatzdraht zum Auftragen verwendet. Zuerst wurde die Auftragsschweissung unter Ver wendung von gebräuchlichem oder gewöhnlichem Argongas (0 0/0 Sauerstoffgehalt) ausgeführt.
Als nächstes wurde das gleiche Verfahren unter Verwen dung von Schweissargongas für das Sigmaverfahren (Sauerstoffgehalt 5 %) und schliesslich mit gleichen Mengen Argangas und Sigma-Schweissargongas wie derholt,
wobei der Sauerstoffgehalt des besagten Ge- misches gemäss Gasanalyse 3,4 % betrug. In jedem Fall waren die Schweissbedingungen die gleichen wie nachfolgend angegeben.
Schweisstrom 75-95 Amp. Bogenstrom 8-9 V Bogenlänge 3-4. mm Gasstrom 0,425 m3/Std. Schweissgeschwindigkeit 100-130 mm/Min. In jedem Fall wurde der aufgetragene überzug oder die Schicht in einer Stärke von 5 mm gebildet, und ihre Härte war erheblich höher als die des Grundmetalls (Titans).
<I>Beispiel 2</I> In diesem Beispiel wurden Körper aus Titan, Ti- tanlegierungen, Zirkonium und Zirkoniumlegierungen unter Anwendung des Schutzgas-Lichtbogenschweis- sens mit Sauerstoff- und/oder Stickstoff-Inertgas-Ge- mischen ohne Verwendung eines Zusatzmetalles un ter verschiedenen Bedingungen
oberflächengehärtet. Die Ergebnisse waren die in der folgenden Tabelle angegebenen. In jedem Fall wurde die Oberflächen härte mit dem Vickers. Härtemesser (Prüflast 30 kg) gemessen.
Eine gebräuchliche Schutzgas-Lichtbogen.schweissvor- richtung mit Wolframelektrode wurde zusammen mit einem Zusatzrnetalldraht, wie angegeben, zum Auf- tragen verwendet.
Das Ergebnis war folgendermassen: <I>Beispiel 4</I> In diesem Beispiel wurden verschiedene, unten aufgeführte Körper aus Titan, Zirkonium und deren Legierungen. durch Anwendung des Schutzga,s-Licht- bogenschweissens mit Sauerstoff- und/oder Stickstoff- Inertgas-Gemischen mit oder ohne Verwendung eines Zusatzmetalldrahtes unter verschiedenen,
aufgezeich neten Bedingungen oberflächengehärtet. Die verschie- denen. Bedingungen und Ergebnisse sind unten wie dergegeben.
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In der obigen Tabelle bestand die Legierung von Versuch 8 aus 0,025 /o C, 0,065 % Fe, 0,05 % Si, 1,
06 % Mo, 4,53 % Al, 2 % Cr und Rest Ti, während die Legierung von Versuch 9 aus. 0,2 % C, 0,075 0/0 Fe,
0,015 % Si, 4,36 % Al, 4,54 % Mn und Rest Ti bestand.
Nach dem Schweissvorgang war die Härte dieser Metallkörper wie unten angegeben, wenn, sie mit dem Vickers-Härtemesser (Prüflast 30 kg) gemessene wurde.
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Versuch <SEP> Nr. <SEP> Härte <SEP> Versuch <SEP> Nr. <SEP> Härte
<tb> 1 <SEP> 300-350 <SEP> 11 <SEP> 450=550
<tb> 2 <SEP> 350-460 <SEP> 12 <SEP> 400-550
<tb> 3 <SEP> 400-550 <SEP> 13 <SEP> 350-400
<tb> 4 <SEP> 320-350 <SEP> 14 <SEP> 350-450
<tb> 5 <SEP> 300--400 <SEP> 15 <SEP> 250-300
<tb> 6 <SEP> 350-4.80 <SEP> 16 <SEP> 300-420
<tb> 7 <SEP> 470-550 <SEP> 17 <SEP> 350-500
<tb> 8 <SEP> 370-450 <SEP> 18 <SEP> 350-400
<tb> 9 <SEP> 390-510 <SEP> 19 <SEP> 200-250
<tb> 10 <SEP> 400-550
Process for the surface hardening of metal bodies made of titanium, a titanium alloy, zirconium or a zirconium alloy
Zirconium or a zirconium alloy can be obtained which, thanks to the hardened surface layer, have excellent wear resistance and abrasion resistance.
The metals belonging to the titanium group of the periodic table, in particular titanium, zirconium and titanium and alloys containing zirconium, have relatively low specific weights and have excellent strength and corrosion resistance properties and are therefore widely used as materials for various objects and constructions , Apparatus, etc., including chemical apparatus and devices, has been used.
However, titanium and zirconium have low hardness and poor wear resistance, and furthermore have the disadvantage that they are damaged, especially when they are exposed to friction. For these reasons, these materials are not entirely satisfactory in spite of their various excellent properties.
It is the aim of the present invention to provide a method for surface hardening of metal bodies made of titanium, zirconium, titanium alloy or zirconium alloy in order to make them wear-resistant and abrasion-resistant so that they are better usable.
An improved metal body obtained by the method according to the invention consists of titanium or zirconium or a titanium or zirconium alloy with a surface-hardened layer consisting of the nitride and / or oxide of the metal or the alloy of the said base body.
The method according to the invention is characterized in that a layer of molten metal is formed on the surface of the body in an arc under a protective gas envelope and this layer is converted into an oxide and / or nitride layer by the oxygen and / or nitrogen added to the protective gas wind.
In particular, according to the present invention, the nitride and / or oxide can be formed by using so-called inert gas arc welding with or without additional metal wire, which consists of the same material as the base metal or the base alloy.
Gaseous oxygen and / or nitrogen are mixed with the protective gas, so that nitration and / or oxidation occur while the surface of the. Protection gas is covered.
If no filler metal is used, the molten surface of the base metal is reacted with oxygen and / or nitrogen to form the oxide and / or nitride as a whole, while if the filler metal is used,
the molten filler metal itself forms the oxide and / or nitride layer on the base metal.
Titanium is chemically resistant below 500 C, but becomes very reactive at higher temperatures and reacts at higher temperatures than red heat (500 C) with oxygen to form titanium oxide in the form of a solid solution or dispersion layer, which mainly consists of ' Titanium dioxide is available and reacts with nitrogen at temperatures higher than 800 C to form a solid solution or dispersion layer of titanium nitride. In ,
In this context it should be noted that the solubility of oxygen and nitrogen in titanium is considerably higher than in other metals used industrially. In a similar way, zirconium reacts with oxygen and nitrogen at elevated temperatures (500 C). The same applies to the titanium or zirconium based alloys. In any case, the oxide and / or nitride forms very hard surface layers on the base metal or the base alloy.
According to the invention, as said, the formation of the desired oxide and / or nitride can be effected by the surface of the base metal body with a protective gas, such as. B.
Argon or helium, surrounds and in the arc: melts, after which the predetermined amount of oxygen and / or nitrogen is added to the protective gas. You can also cover the base metal body by using an additional wire with additional molten metal, after which the protective gas is set to the predetermined amount of oxygen and / or nitrogen.
As is well known, atmospheric air is rich in oxygen and nitrogen, and obviously, when air is used, the oxygen and nitrogen it contains serve as reaction gases to form the oxide and nitride. At first glance, the use of atmospheric air may seem convenient and economical. However, it has been found that this is not the case from a practical standpoint.
I.e. the flow of air into the reaction zone is very erratic and uneven, and moreover the conditions of arcing, such as e.g. B. the electric current, not constant at all times and usually variable from one moment to the next, so that the oxide and nitride are formed to an uneven extent and with an uneven structure.
Therefore, it is preferable not to use atmospheric air, but to introduce separately produced oxygen and / or nitrogen into the protective gas. In this way, the amount and the proportions of oxygen and / or nitrogen can be easily regulated as desired,
to stabilize the oxidation and / or nitration reaction and to form the desired, uniformly hardened surface.
As mentioned above, inert gas arc welding can be used, which, as is so well known to the person skilled in the art that no detailed explanation is required, is an arc welding carried out in a shielding gas atmosphere. As usual, an electrode of the refractory material, such as. B. tungsten, can be used.
When the hardened layer to be formed is relatively thin (0.01 to 0.10 mm or less), it is preferable not to use a filler metal wire, and the surface to be hardened is arc melted and with Oxygen and / or nitrogen reacted while it is surrounded with the protective gas to form the hard oxide and / or nitride. When the hardened layer to be formed
Is relatively thick (approx. 5 mm or thicker), an additional metal is preferably used in the usual way. The additional metal, which consists of the same material as the base metal that is to be drawn over, is melted in a similar way in the arc and reacted with oxygen and / or nitrogen, while it is surrounded with the protective gas to remove the hard oxide and, / or to form nitride, which are deposited on said surface.
It is obvious that the amount of oxygen and / or nitrogen to be added to the protective gas will have a strong influence on the hardness of the layer formed. Therefore, if the amount of the reaction gas is less than required, sufficient hardness would not be achieved, while if the amount of the reaction gas is excess, the fragility of the oxide and / or nitride is increased in an inadmissible manner, so that the surface becomes brittle would.
The amount of the reaction gas is selected as a function of the desired hardness which is to be brought about, of the particular metal or alloy which forms the body, and of the thickness of the hardened layer or of the hardened coating. This amount can easily be selected by the person skilled in the art by means of a preliminary test on a small scale. The amount of reaction gas (oxygen and / or nitrogen) is determined by the proportion it occupies in the protective gas. In general it is found; been that the amount of.
Reaction gas should preferably be less than 15% by volume of the protective gas if the metal surface itself is melted and hardened without using an applied metal from the additional material:
tall wire, while the amount of reaction gas, preferably less than 10 vol. o / o of the protective gas, if the build-up welding is used. In the latter case, the use of the additional metal wire for the applied coating causes the said lower amount required.
I.e. If such a filler metal wire is used, atmospheric air mixes with it, even if the protective gas envelope is present, and oxygen and nitrogen contained in this air would take part in:: the reaction so that this of must be invoiced in advance.
In general, the welding or arc current should preferably be in the range of 60 to; 130 Anip. although it is not strictly necessary to limit it to this particular area. Usually the arch length is about 2-10 mm. The flow of protective gas, such as. B.
Argon or helium, for generating the protective gas atmosphere or envelope around the part that is to be welded or melted, can in most cases be approx. 0.283 to 0.850 m3 per hour.
The layer of oxide and / or nitride, which consists of a solid solution or dispersion and is thus formed on the base metal body, is very uniform and generally has a hardness of 250 to 550, measured with a Vickers hardness meter (test load 30 kg) .
Since, according to the present invention, the reac tion gas (oxygen and / or nitrogen) is added to the protective gas, which creates a protective gas envelope, the stability and! Uniformity of the reaction is ensured and it is easy to influence the reaction,
so that a uniformly hard layer is obtained. By using the filler metal wire for application, a thick coating can be obtained if desired.
In this case, the thickness of the hard coating can be changed as desired by influencing the amount of the order. Since the specific or calculated amount of oxygen and / or nitrogen can be added and undesired penetration of atmospheric air (which would cause the unevenness of the layer or coating that has formed) is prevented by the protective gas envelope,
Furthermore, the layer or coating formed is practically uniform with regard to hardness and structure or composition.
The invention will be further described with reference to the! The following examples .-- However, these examples are of course only intended to illustrate and not to limit the invention in any way.
<I> Example 1 </I> A titanium rod with a circular cross-section and 17 mm in diameter was surface-hardened by applying a titanium oxide layer on the same.
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<I> Example 3 </I> In this example, bodies made of titanium and titanium alloy were surface-hardened by applying a titanium oxide and nitride layer on the same.
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A common <RTI
ID = "0003.0066"> Protective gas arc welding device with tungsten electrode was used together with a titanium filler wire for the application. First of all, the build-up welding was carried out using common or normal argon gas (0 0/0 oxygen content).
Next, the same procedure was repeated using welding argon gas for the sigma process (oxygen content 5%) and finally with the same amounts of argangas and sigma welding argon gas,
the oxygen content of said mixture according to gas analysis being 3.4%. In each case, the welding conditions were the same as given below.
Welding current 75-95 Amp. Arc current 8-9 V Arc length 3-4. mm gas flow 0.425 m3 / h Welding speed 100-130 mm / min. In each case, the applied coating or layer was formed to a thickness of 5 mm and its hardness was considerably higher than that of the base metal (titanium).
<I> Example 2 </I> In this example, bodies made of titanium, titanium alloys, zirconium and zirconium alloys were made using inert gas arc welding with oxygen and / or nitrogen-inert gas mixtures without the use of an additional metal under different conditions
surface hardened. The results were as shown in the following table. In each case the surface hardness was measured with the Vickers. Hardness meter (test load 30 kg) measured.
A conventional protective gas arc welding device with a tungsten electrode was used for the application together with an additional metal wire as indicated.
The result was as follows: <I> Example 4 </I> In this example, various bodies listed below were made from titanium, zirconium and their alloys. by using protective gas arc welding with oxygen and / or nitrogen-inert gas mixtures with or without the use of an additional metal wire among various,
Surface hardened under recorded conditions. The different. Conditions and results are given below.
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In the table above, the alloy from Experiment 8 consisted of 0.025 / o C, 0.065% Fe, 0.05% Si, 1,
06% Mo, 4.53% Al, 2% Cr and the remainder Ti, while the alloy from Experiment 9 was made. 0.2% C, 0.075 0/0 Fe,
0.015% Si, 4.36% Al, 4.54% Mn and the remainder Ti.
After the welding process, the hardness of these metal bodies was as indicated below when it was measured with the Vickers hardness meter (test load 30 kg).
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Trial <SEP> No. <SEP> hardness <SEP> Trial <SEP> No. <SEP> hardness
<tb> 1 <SEP> 300-350 <SEP> 11 <SEP> 450 = 550
<tb> 2 <SEP> 350-460 <SEP> 12 <SEP> 400-550
<tb> 3 <SEP> 400-550 <SEP> 13 <SEP> 350-400
<tb> 4 <SEP> 320-350 <SEP> 14 <SEP> 350-450
<tb> 5 <SEP> 300--400 <SEP> 15 <SEP> 250-300
<tb> 6 <SEP> 350-4.80 <SEP> 16 <SEP> 300-420
<tb> 7 <SEP> 470-550 <SEP> 17 <SEP> 350-500
<tb> 8 <SEP> 370-450 <SEP> 18 <SEP> 350-400
<tb> 9 <SEP> 390-510 <SEP> 19 <SEP> 200-250
<tb> 10 <SEP> 400-550