DE1053013B

DE1053013B - Verfahren zur Verhinderung oder Regulierung der Kohlenstoffaufnahme bei der Pulver- oder Gasaufkohlung

Info

Publication number: DE1053013B
Application number: DEO5159A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Alex Schweizer
Original assignee: Dipl-Ing Alex Schweizer
Current assignee: Dipl-Ing Alex Schweizer
Priority date: 1956-10-18
Filing date: 1956-10-18
Publication date: 1959-03-19

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren, um bestimmte Bereiche eines Stahlteiles gegen die aufkohlende oder karbonitrierende Wirkung von Reaktionsgasen mehr oder weniger zu schützen.

Es sind Verfahren bekannt, durch die diejenigen Flächen eines Werkstückes durch Abdeckung geschützt werden, an welchen der Kohlenstoff der Reaktionsgase nicht eindiffundieren soll. Hierzu verwendet man beispielsweise knetbare Massen, Pasten oder auch flüssige Schutzmassen. Die Werkstücke werden dabei in die Sohutznjässe getaucht oder mit derselben angestrichen und anschließend an der Luft getrocknet.

Als solche Abdeckmittel verwendet man z. B. eisenoxydhaltige Pasten. Hierbei dient das Eisenoxyd als sauerstoffabgebendes Mittel, daß das aufkohlende Kohlenmonoxyd zu Kohlendioxyd, d. h. zu einem inerten Schutzgas oxydiert.

Werkstücke, die mit einem solchen Abdeckmittel bestrichen sind, werden an diesen Stellen nicht oder weniger aufgekohlt.

Gegenstand der Erfindung sind sauerstoffabgebende Mittel, die aber nicht als festhaftende Überzüge, sondern als Formkörper zur Anwendung kommen. Danach werden eisenoxydhaltige Formkörper vorgeschlagen, die durch ihre Anbringung und Form in der Lage sind, um das aufzukohlende Werkstück herum durch Reduktion einen Kohlensäuregasmantel zu bilden und aufrecht zu erhalten. Je nach der Konzentration dieser Kohlensäureatmosphäre ist es möglich, bestimmte Werkstückhereiche verschieden stark den Reaktionsgasen auszusetzen. Durch die Erfindung ist man in der Lage, an ein und demselben Werkstück verschiedene Eindringtiefen der Reaktionsgase zu erzielen und schließlich an manchen Bereichen desselben Werkstückes jegliche Reaktion zu unterbinden.

Eine solche differenzierte Aufkohlung ist mit festhaftenden überzügen, wie sie seither vorgeschlagen wurden, nicht möglich. Darüber hinaus besitzt der sich aus den eisenoxydhaltigen Formkörpern bildende Gasmantel als Aufkohlungsschutz wesentliche weitere Vorteile gegenüber den festhaftenden Überzügen, wie er durch Auf streichen nicht geformter Abdeckungs mittel erhalten wird. Abgesehen davon, daß bei Verwendung von Formkörpern das Aufstreichen fortfällt, gewährt der homogene Gaismantel einen wesentlich gleichmäßigeren Schutz als ein von Hand aufgebrachter und oft ungleichmäßiger Schutzanstrich. Dazu kommt, daß der Formkörper im Gegensatz zu dem Schutzanstrich keine feste Verbindung mit dem zu schützenden Werkstück eingeht und daß dementsprechend auch keine fremden Stoffe auf der Oberfläche desselben verbleiben. Dies ist besonders wichtig bei Abkühlung der aufgekohlten Werkstücke im öl-

Verfahren zur Verhinderung

oder Regulierung der Kohlenstoffaufnahme bei der Pulver- oder Gasaufkohlung

Anmelder:

Dipl.-Ing. Alex Schweizer,
Hofheim (Taunus), Im Klingen 1

Dipl.-Ing. Alex Schweizer, Hofheim (Taunus),
ist als Erfinder genannt worden

bad, da hier keinerlei Versahmutzungen des Öles durch Abdeckungsmittel eintreten können.

Eisenoxydhaltige Formkörper haben schließlich noch den Vorteil, relativ leicht regenerierbar zu sein, indem man sie nach dem Gebrauch in einer sauerstoffhaltigen Atmosphäre bei etwa 500° C glüht. Sie gelangen dadurch zum größten Teil wieder in den ursprünglichen chemichen Zustand, ebenso behalten sie hierbei im wesentlichen ihre alte Form und Anpassungsfähigkeit.

Zur Herstellung der Formkörper selbst werden Bindemittel, wie Wasserglas, angewendet. Außerdem können die Formkörper durch einen Füllstoff, wie Aluminiumoxyd, Ton oder Sand, verdünnt werden.

Auf diese Weise ist es möglich, die Stärke der Sauerstoffabgabe zu steuern und damit, wie bereits erwähnt, die Eindringtiefe der Reaktionsgase bzw. die Stärke der Aufkohlungsschicht je nach Wunsch unterschiedlich zu beeinflussen.

Die Anwendung eines sauerstoffabgebenden Formkörpers gemäß der Erfindung wird nachstehend an Hand eines Beispieles beschrieben: Das in der Zeichnung dargestellte Antriebskegelrad 1 soll nach seiner mechanischen Bearbeitung bis zu einer Tiefe von 0,7 bis 0,9 mm oberflächengehärtet werden, wobei jedoch das Gewinde 2 am unteren Ende des Schaftes weich bleiben soll. Hierzu fertigt man zylindrische Metallstücke mit Boden an, wie sie im Schnitt in der Zeichnung dargestellt sind (3). Diese Metallgefäße bestehen zweckmäßigerweise aus Kupfer. Auf den Boden eines jeden Metallgefäßes wird ein sauerstoffabgebender Formkörper (Tablette 4) gelegt. Diese besteht aus Hammerschlag oder Zunder, der vorwiegend Fe₃O₄ darstellt und in jedem Schmiedebetrieb in

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großer Menge anfällt, außerdem aus Ton und Sand sowie aus Wasserglas als Bindemittel. Beispielsweise ergeben 4,7 Teile Zunder, 2,4Teil€Ton, 1,2 Teile Sand und 1,7 TeMe Wasserglas eine gut formbare Masse.

Die Zusammensetzung kann jedoch mit gutem Erfolg zwischen 4 und 6 Gewichtsteilen Zunder, Rest Ton, Sand, Wasserglas und andere Füllstoffe, sowie Bindemittel — auf insgesamt 10 Teile — variiert werden.

Jetzt wird der Schaft des Antriebskegelrades mit dem Gewinde 2 in das Metallgefäß gestellt, wie dies aus der Zeichnung ersichtlich ist. Der Innendurchmesser des Metallgefäßes soll dabei nicht mehr als 1 bis 2 mm größer sein als der Druckmesser der zu schützenden Flächen, im vorliegenden Falle also als der Außendurchmesser des Gewindes 2.

Die so vorbereiteten Werkstücke werden anschließend in einer Aufkohlungsanlage bekannter Bauart im Gas oder Pulver aufgekohlt. Bei Gasaufkohlung kann das zugeführte Aufkohlungsgas z. B. folgende Zusammensetzung haben: 53% H₂, 18°/o CO, Rest N₂ und einen Zusatz von C₃H₈. Die Kohlungstemperatur beträgt bis zu 920° C.

Während der Aufkohlung spielen sich folgende Vorgänge ab: Das Aufkohlungsgas gibt auf den ungeschützten Oberflächen des Kegelrades 1 seinen Kohlenetoff an den Stahl ab:

3 Fe+ 2 CO - Fe₃C +CO₂

Im Bereich des sauerstoffabgebenden Formkörpers, d. h. an dem zu schützenden Gewinde 2 des Kegelrades, finden dagegen folgende Reaktionen statt:

Fe₂O₃ + CO-2FeO + CO₂

₈₄ j

Fe₂ O₃+ H₂ -2 Fe O+ H₂ O und weiter

H₂O +CO-

-H.

+ CO,

Das heißt, in allen Fällen wird durch das Eisenoxyd des Formkörpers das aufkohlende Kohlenoxyd unwirksam gemacht und in inertes Kohlendioxyd verwandelt. Da es spezifisch schwerer ist als das Aufkohlungsgas, entweicht es nicht aus dem Schutzraum.

Nach etwa 10 Stunden ist der Aufkohkmgsprozeß beendet, und die Werkstücke werden aus der Anlage genommen. Nach dem Erkalten werden die Metallgefäße 3 und der verbrauchte Formkörper (Tablette 4) entfernt. Schneidet man das Werkstück entlang seiner Längsachse auf und macht die Aufkohlungsschicht in bekannter Weise sichtbar, so findet man im ungeschützten Bereich eine gleichmäßige Aufkohlungsschicht, wohingegen das Gewinde 2 infolge der beschriebenen Verfahrensweise unverändert geblieben sind.

Das Gefäß 3 kann statt aus Kupfer auch unmittelbar als Formkörper aus dem sauerstoffabgebenden Mittel, also aus einem Material mit der gleichen Zusammensetzung wie die Tablette 4, hergestellt werden, darf dann aber nur die zu schützenden Teile bedecken.

Wenn die Innenflächen eines Werkstückes vor dem

Zutritt der Reaktionsgase zu schützen sind, verfährt man sinngemäß, indem vor der Behandlung im Ofen

z. B. stranggepreßte Formkörper in Hohlräume der Werkstücke gegeben werden und diese Räume an ihren Enden in geeigneter Weise verschlossen oder abgedeckt werden.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Verhinderung oder Regulierung der Kohlenstoffaufnahme bei der Pulver- oder Gasaufkohlung an bestimmten Stellen der aufzukohlenden Werkstücke unter Verwendung sauerstoffabgebender Mittel, wie Eisenoxyd, dadurch gekennzeichnet, daß 40 bis 60 % Hammerscblag, mit Füllstoffen und Bindemitteln zu einem Formkörper geformt, die zu schützenden Stellen in möglichst geringem Abstand umgeben.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Füllstoff Aluminiumoxyd, Ton oder Sand verwendet werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1
zeichnet, daß als Bindemittel

wendet wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1
zeichnet, daß der Formkörper

Tablette, eines stranggepreßten Profils oder einer Platte hat.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Formkörper in metallischen Gefäßen untergebracht wird, die sich den zu schützenden W^Terkstückflächen anpassen.

, dadurch gekenn-Wasserglas ver-

, dadurch gekenndie Form einer

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 307 991.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen