DE1103711B

DE1103711B - Process for pre-treating objects to be enamelled made of mild steel and subsequent enamelling

Info

Publication number: DE1103711B
Application number: DEA27618A
Authority: DE
Inventors: Mary Gleeson Liest
Original assignee: Allis Chalmers Corp
Current assignee: Allis Chalmers Corp
Priority date: 1956-07-31
Filing date: 1957-07-29
Publication date: 1961-03-30

Description

Verfahren zum Vorbehandeln von zu emaillierenden Gegenständen aus Flußstahl und nachfolgendem Emaillieren Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Vorbehandeln von zu emaillierenden Gegenständen aus Flußstahl und nachfolgendem Emaillieren. Es ist bekannt, daß Stahlblech bei hohem Kohlenstoffgehalt eine große Aufnahmefähigkeit gegenüber Wasserstoff besitzt. Es ist ferner bekannt, daß ein hoher Wasserstoffanteil die Güte der Emaillierung herabsetzt. Deshalb war es die Ansicht der Fachwelt, für Gegenstände mit haltbarer Emailglasur Stähle zu verwenden, die einen sehr geringen Kohlenstoffanteil haben. Dies gilt insbesondere für hochbelastbare Emailüberzüge von Stromwenderringen, Gleichrichterbuchsen u. dgl., an die in mechanischer, elektrischer und thermischer Hinsicht bestimmte hohe Anforderungen gestellt werden.Process for pretreating objects to be enamelled Mild steel and subsequent enamelling The invention relates to a method for Pretreatment of objects to be enamelled made of mild steel and the following Enamel. It is known that steel sheet has a large high carbon content Has the ability to absorb hydrogen. It is also known that a high hydrogen content reduces the quality of the enamelling. That's why it was Experts believe that steels should be used for items with a durable enamel glaze, which have a very low carbon content. This is especially true for highly resilient Enamel coatings of commutator rings, rectifier sockets and the like, to which mechanical, electrical and thermal aspects, certain high demands are made.

Umgekehrt haben die Stähle mit niedrigem Kohlenstoffgehalt, der früher bei obenerwähnten Stromwenderringen, Gleichrichterbuchsen u. dgl. 0,040/0 nicht übersteigen durfte, nicht die Gefügeeigenschaften, die man benötigte. Es kommt hinzu, daß diese Stähle nicht in beliebigen Formen und Größen zur Verfügung stehen, beispielsweise nur in großen Platten oder Knüppeln, so daß die aus diesem Material hergestellten Gegenstände eine erhebliche Maschinenbearbeitung erfordern und daher äußerst teuer sind.Conversely, the low carbon steels used to have with the above-mentioned commutator rings, rectifier sockets and the like 0.040 / 0 not could not exceed the structural properties that were required. In addition, that these steels are not available in arbitrary shapes and sizes, for example only in large plates or billets, so those made from this material Items require significant machining and are therefore extremely expensive are.

In den letzten 15 Jahren sind viele Versuche unternommen worden, um durch bestimmte Zuordnung von Spezialstählen und Spezialemails unter genau kontrollierten Bedingungen brauchbare Erzeugnisse herzustellen, bei denen der Flußstahl bis zu 0,16% Kohlenstoffgehalt aufweisen konnte.Many attempts have been made over the past 15 years to through certain allocation of special steels and special enamels under precisely controlled Conditions to produce useful products in which the mild steel up to Could have 0.16% carbon content.

Nach einem solchen bekannten Verfahren wird der Flußstahlgegenstand mit dem erwähnten niedrigen Kohlenstoffgehalt bei einer Temperatur von 870° C normalisiert, und zwar je nach dem Gewicht des zu emaillierenden Gegenstandes zwischen 15 und 30 Minuten. Danach wird der Gegenstand luftgekühlt, einer Sandstrahlung unterzogen und dann unter Berücksichtigung seiner Eigenschaften emailliert. Leider -neigen sich bei den so emaillierten Gegenständen oftmals Sprünge im Email oder Abschuppungen, manchmal sogar erst nach 72 Stunden oder länger, was besonders nachteilig ist.According to one such known method, the mild steel article is made normalized with the mentioned low carbon content at a temperature of 870 ° C, depending on the weight of the object to be enamelled between 15 and 30 minutes. The object is then air-cooled and sandblasted and then enameled taking into account its properties. Unfortunately -tending The enameled objects often show cracks in the enamel or flaking, sometimes even after 72 hours or longer, which is particularly disadvantageous.

Bei einem anderen bekannten Verfahren wird während der Normalisierungsstufe eine oxydierende Atmosphäre vorgesehen, wodurch sich der Nachteil der Oxydation des Stahls ergibt und auch in der Atmosphäre enthaltener Dampf oder sonstige Bestandteile zu einer Beeinträchtigung des im erhitzten Zustand befindlichen Stahls führt.Another known method is during the normalization stage an oxidizing atmosphere is provided, thereby reducing the disadvantage of oxidation of the steel and steam or other constituents contained in the atmosphere leads to a deterioration in the heated steel.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, ein Verfahren anzugeben, das eine einfache, wirkungsvolle und wenig kostspielige Emaillierung von Flußstahl mit höheren Kohlenstoffgehalten ermöglicht. Diese Vorbehandlung muß dabei sicherstellen, daß nicht nach dem Emaillieren irgendwelche Schäden, wie Sprünge im Email, Abschuppungen, Verzunderungen usw. die Haltbarkeit des Gegenstandes beeinträchtigen.The object on which the invention is based is to provide a method indicate a simple, effective and inexpensive enamelling made possible by mild steel with higher carbon contents. This pretreatment must Make sure that there is no damage, such as cracks, after enamelling in the enamel, flaking, scaling, etc. affect the durability of the object.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß auf die in üblicher Weise gereinigte Oberfläche eine Emailschutzschicht aufgebracht, getrocknet und so lange auf eine etwas unterhalb der kritischen Temperatur des Stahls liegende Temperatur erhitzt wird, bis nicht nur die Gefügespannung beseitigt, sondern auch der im Flußstahl befindliche Wasserstoff entwichen ist, worauf nach dem Abkühlen die Emailschutzschicht entfernt und der Gegenstand in bekannter Weise emailliert wird.This object is achieved according to the invention in that the in Usually cleaned surface, applied an enamel protective layer, dried and so long to a temperature slightly below the critical temperature of the steel Temperature is heated until not only removed the structural tension, but also the hydrogen in the mild steel has escaped, after which it has cooled down the protective enamel layer removed and the object enamelled in a known manner will.

Mit diesem Vorgehen ist es erstmals möglich, haltbare Emailüberzüge bei Flußstählen bis zu 0,45% Kohlenstoffgehalt zu erzielen. Da der Wasserstoff weitgehend ausgetrieben ist, ergibt sich eine äußerst gute Verbindung zwischen Emailschicht und Flußstahl an der Berührungsfläche. Das Austreiben des Wasserstoffes geschieht dabei in einem bereits für die Vergütung erforderlichen Arbeitsgang. Durch das Aufbringen der Emailschutzschicht ist sichergestellt, daß trotz der hohen Temperaturen keine Oxydation des Stahls, also keine Verzunderung hervorgerufen wird. Nicht zuletzt ergibt sich eine wesentliche Verringerung der Emaillierüngskosten, weil man die bisher für einen haltbaren Emailüberzug für erforderlich gehaltene mehrfache Emaillierung nicht benötigt.With this procedure it is possible for the first time to produce durable enamel coatings to achieve a carbon content of up to 0.45% in mild steel. Because the hydrogen largely is driven out, there is an extremely good connection between the enamel layer and mild steel on the interface. The hydrogen is driven out in a process already required for the remuneration. By applying the protective enamel layer ensures that, despite the high temperatures, none Oxidation of the steel, so no scaling is caused. not Finally, there is a significant reduction in enamelling costs because the multiple that was previously considered necessary for a durable enamel coating Enamelling not required.

Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung.Further advantages of the invention emerge from the following Description.

Das erfindungsgemäße Verfahren gestattet die Emaillierung von Flußstahl, dessen Kohlenstoffgehalt zwischen 0 und 0,450% schwanken kann. Der besondere Nutzen des Verfahrens erweist sich beim Emaillieren dicker Stahlplatten von mehr als 1,8 cm Dicke es wurden sogar mit Platten von mehr als 5 cm Dicke ausgezeichnete Resultate erzielt.The inventive method allows the enamelling of mild steel, the carbon content of which can fluctuate between 0 and 0.450%. The special benefit of the process turns out to be greater than 1.8 when enamelling thick steel plates cm thick. Excellent results were obtained even with panels more than 5 cm thick achieved.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird zunächst der zu emaillierende Gegenstand z. B. durch Sandstrahlen oder Beizen gereinigt. Auf die gereinigte Oberfläche wird nun z. B. durch Eintauchen, Aufschlämmen oder Aufsprühen ein Emailschlicker aufgetragen und getrocknet.In the method according to the invention, the first step is to enamel Object z. B. cleaned by sandblasting or pickling. On the cleaned surface is now z. B. by dipping, slurrying or spraying an enamel slip applied and dried.

Das mit dem getrockneten Emailüberzug versehene Werkstück wird dann auf eine Temperatur von etwa 87Ö6 C erhitzt. Diese Wärmebehandlung diente bisher der zweifachen Aufgabe, und zwar die Gefügespannungen zu beseitigen und den Emailüberzug aufzuschmelzen.The workpiece provided with the dried enamel coating is then heated to a temperature of about 87Ö6 C. This heat treatment has served so far the twofold task, namely to remove the structural tension and the enamel coating to melt.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird dieser Wärmebehandlung eine dritte -Funktion zugewiesen, nämlich im wesentlichen den gesamten, nicht in Lösung befindlichen Wasserstoff aus dem Stahl zu entfernen.According to the present invention, this heat treatment becomes one third function assigned, namely essentially the entire, not in solution to remove any hydrogen from the steel.

Es besteht Grund zu der Annahme, daß die meisten der häufig auftretenden Fehlerquellen. bei den bekannten Emaillierungs.verfahren, wie z. B. das Abschuppen bzw. Aufplatzen des Ernäils' durch eirigeschlössenen Wasserstoff entstehen, der an der Grenzfläche zwischen Email und Stahl einen Druck hervorruft.There is reason to believe that most of the common Sources of error. in the known Emaillierungs.verfahren such. B. peeling or bursting of the Ernäils' arise through egg-closed hydrogen, the creates a pressure at the interface between enamel and steel.

Die bekannten Verfahren haben einige der zerstörenden Wirkungen des eingeschlossenen Wasserstoffes dadurch zu vermeiden versucht, daß zum Emaillieren hur-Stähle mit extrem niedrigem -Köhlenstoffgehalt verwendet wurden. Dies hätte den Nachteil, daß diese Materialien nur sehr unzureichende Festigkeitseigenechaften hatten und für mmche Zwecke nicht verwertet werden konnten.The known methods have some of the destructive effects of the Tried to avoid trapped hydrogen by doing that for enamelling hur steels with an extremely low carbon content were used. This would have the disadvantage that these materials only have very inadequate strength properties and could not be used for some purposes.

Die Erfindung beruht nun auf der Erkenntnis, daß nur-dann Werkstücke mit den erforderlichen mechanischen Eigenschaften emailliert werden können, wenn die Fehlerquellen ausggeschältet werden können, die durch das eingeschlossene Wasserstoffgas- bedingt sind. Als Lösung der Aufgabe bietet die Erfindung das genannte Verfahren zur Beseitigung des eingeschlossenen Wasserstoffes an, so daß nunmehr auch Stähle mit einem Kohlenstoffgehalt bis zu 0,45% emailliert werden können, die die erforderlichen Festigkeitseigenschaften besitzen.The invention is based on the knowledge that only then workpieces can be enamelled with the required mechanical properties, if the sources of error can be eliminated, which are caused by the enclosed hydrogen gas are conditional. As a solution to the problem, the invention offers the method mentioned to remove the trapped hydrogen, so that now also steels with a carbon content of up to 0.45% can be enameled, the required Have strength properties.

- Obwohl noch keine exakte Theorie der durch das erfindungsgemäße Verfahren erzielten Verbesserungen entwickelt werden konnte, wird angenommen, daß, wenn der Stahl auf eine Temperatur in der Nähe des kritischen Umwandlungspunktes erhitzt wird (der kritische Umwandlungspurikt liegt bei der Temperatur, bei der das Ferrit und Perlit in Austenit umgewandelt wird), die Atome- des einatomigen Wasserstoffes an die Oberfläche des Stahlwerkstückes diffundieren, von wo aus sie dann durch den porösen Emailüberzug in die Atmosphäre gelangen. Sobald der monoatomare Wasserstoff in die Atmosphäre austritt, verbindet er sich zu zweiatomigen Wasserstoffmolekülen oder vereinigt sich mit Atomen anderer Elemente zu @Vasserstoffverbihdungen. Jedes Wasserstoffatom, das aus der Oberfläche des Werkstückes in die Atmosphäre diffundiert, wird durch ein anderes Wasserstoffatom ersetzt, das seine Stelle einnimmt, so daß sich im Laufe der Zeit eine fast vollständige Entfernung des gesamten Wasserstoffes aus dem Stahl ergibt, sofern derselbe sich nicht im gelösten Zustand befindet.- Although not yet an exact theory of the inventive Processes achieved improvements could be developed, it is assumed that, when the steel has reached a temperature near the critical transition point is heated (the critical transformation purict is at the temperature at which the ferrite and pearlite is converted into austenite), the atoms of the monatomic Hydrogen diffuses to the surface of the steel workpiece, from where it emerges then pass through the porous enamel coating into the atmosphere. Once the monoatomic When hydrogen is released into the atmosphere, it combines to form diatomic hydrogen molecules or unites with atoms of other elements to form hydrogen compounds. Each Hydrogen atom diffusing from the surface of the workpiece into the atmosphere, is replaced by another hydrogen atom which takes its place so that In the course of time, almost all of the hydrogen is removed results from the steel, unless it is in the dissolved state.

Die zweite Form des im Stahl befindlichen ungelösten Wasserstoffes besteht aus zweiatomigem Wasserstoff. Diese Form des eingeschlossenen Wasserstoffes bietet ein zusätzliches Problem, da der zweiatomige Wasserstoff nicht wie der monoatomare Wasserstoff schon bei niedrigen Temperaturen durch Stahl diffundieren kann. Dieses Problem wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Werkstück ungefähr bis zur kritischen Umwandlungstemperatur von Flußstahl erhitzt wird, da bei dieser Temperatur in Gegenwart von Eisen eine Dissoziation des zweiatomigen Wasserstoffes in monoatomaren Wasserstoff stattfindet, was bei etwa 780° C bereits beginnt. Die beim überschreiten dieser Temperatur von 780° C beginnende Aufspaltung des zweiatomigen Wasserstoffes findet nach der Gleichung statt:' Nach der Umwandlung in monoatomaren Wasserstoff gelangt derselbe ohne Schwierigkeiten durch einen Diffusionsvorgang an die Oberfläche-des Stahls und damit in die- freie Atmosphäre, wie dies bereits an Hand des von--vornherein- in Form monoatomaren Wasserstoffes°vorliegenden Anteils beschrieben wurde.The second form of undissolved hydrogen in steel consists of diatomic hydrogen. This form of enclosed hydrogen presents an additional problem, since diatomic hydrogen cannot diffuse through steel like monatomic hydrogen at low temperatures. This problem is solved according to the invention in that the workpiece is heated approximately to the critical transformation temperature of mild steel, since at this temperature, in the presence of iron, the diatomic hydrogen dissociates into monatomic hydrogen, which begins at about 780 ° C. The splitting of the diatomic hydrogen, which begins when this temperature of 780 ° C is exceeded, takes place according to the equation Instead of: 'After the conversion into monoatomic hydrogen, it reaches the surface of the steel and thus into the free atmosphere through a diffusion process without difficulty, as has already been described on the basis of the proportion present from the start in the form of monoatomic hydrogen .

Es -wurde ferner beobäehtet, daß, obwohl die Löslichkeit von Wasserstoff in Eisen. mit-der -Temperaturerhöhung im Bereiche des kritischen Umwandlungspunktes ansteigt (nämlich von 6,2- auf 9,8 cm3- pro 100 g reines Eisen), nur ein kleiner Teil des gesamten dissoziierten Wasserstoffes gelöst wird und der größte Teil 'des Wasserstoffes in die Atmosphäre gelangt. Während also die Menge des im Eisen gelösten Wasserstoffes etwas erhöht wird, wird die Gesamtmenge des im Eisen befindlichen Wasserstoffes erheblich herabgesetzt. Bei dem ausgetriebenen Wasserstoff handelt es sich aber gerade um den ungelösten Anteil, der für die Fehler der Emaillierung bei den bekannten Verfahren verantwortlich ist.-Die oben entwickelte Theorie ist ein Erklärungsversuch der Wirkungsweise der Erfindung und der durch dieselbe erzielten vorteilhaften Ergebnisse. Diese Theorie ist jedoch noch nicht voll entwickelt, und. dieselbe soll deshalb keine Beschränkung des Erfindungsgedankens bilden.It was also observed that, although the solubility of hydrogen in iron. with the temperature increase in the area of the critical transformation point increases (namely from 6.2 to 9.8 cm3 per 100 g of pure iron), only a little Part of the total dissociated hydrogen is dissolved and most of the Hydrogen enters the atmosphere. So while the amount of that dissolved in the iron Hydrogen is slightly increased, the total amount of that is in the iron Hydrogen significantly reduced. The expelled hydrogen acts But it is precisely the unresolved part that is responsible for the defects in the enamelling is responsible in the known procedures.-The theory developed above is an attempt to explain the mode of operation of the invention and that achieved by the same beneficial results. However, this theory is not yet fully developed, and. the same is therefore not intended to constitute a restriction of the inventive concept.

Während der Verfahrensstufe der Erhitzung wird der Emailüberzug flüssig und bildet eine viskose gläserne Schicht. Diese Schicht isoliert die Oberfläche des Stahls von dem in die Atmosphäre diffundierten Wasserstoffgas, so daß dasselbe nicht in Kontakt mit der heißen Oberfläche des Stahlwerkstückes kommt. Das zweiatomige Wasserstoffgas würde nämlich bei einer Berührung mit der heißen Oberfläche des Stahls wieder in monoatomaren Wasserstoff dissoziieren, der wieder in den Stahl eintreten könnte und die Einschlüsse auffüllen würde, die während der Erhitzung evakuiert wurden. Die ganzen Vorteile der erfindungsgemäßen Wärmebehandlung würden also beim Nichtvorhandensein der erfindungsgemäßen Schutzschicht im wesentlichen wieder rückgängig gemacht werden. Außerdem verhindert die viskose Schutzschicht die Dissoziation des vorhandenen Dampfes in Sauerstoff und monoatomaren Wasserstoff, indem sie die heiße Oberfläche des Stahls von der dampfhaltigen Atmosphäre isoliert. , Die Diffusionsgeschwindigkeit des monoatomaren Wasserstoffes, die durch die Erhitzung wesentlich gesteigert wird, wird teilweise auf die gesteigerte Beweglichkeit infolge der Wärme und teilweise auch auf die gesteigerte Beweglichkeit bzw. Lockerung der Eisenatome zurückgeführt. Eine ähnliche Steigerung der Diffusionsgeschwindigkeit ergibt sich auch für andere Gase, welche gleichfalls eine zerstörende Wirkung auf das Email ausüben.During the heating process stage, the enamel coating becomes liquid and forms a viscous glass layer. This layer isolates the surface of the steel from the hydrogen gas diffused into the atmosphere, so the same does not come into contact with the hot surface of the steel workpiece. The diatomic Hydrogen gas would be released when it came into contact with the hot surface of the steel again dissociate into monoatomic hydrogen, which re-enter the steel and would fill up the inclusions evacuated during heating became. All the advantages of the heat treatment according to the invention would therefore be at The absence of the protective layer according to the invention is essentially reversible be made. In addition, the viscous protective layer prevents the Dissociation of the existing vapor into oxygen and monoatomic hydrogen, by isolating the hot surface of the steel from the steamy atmosphere. , The diffusion rate of the monoatomic hydrogen caused by the heating is increased significantly, is partly due to the increased mobility as a result the warmth and partly also to the increased mobility or loosening of the Iron atoms returned. A similar increase in the rate of diffusion also results for other gases, which also have a destructive effect exercise the email.

Bei den beschriebenen bekannten Verfahren kann einiger ungelöster Wasserstoff aus dem Stahl freigesetzt werden. Der Betrag des freigesetzten Wasserstoffes ist jedoch nicht ausreichend; um die Bildung von Taschen aus zweiatomigem Gas zwischen dem Schutzüberzug und der Stahloberfläche zu verhindern, weil die Dauer der Wärmebehandlung ausschließlich auf die physikalische Umwandlung . des Metalls und auf das Einbrennen des Emailüberzuges abgestellt war. Wenn diese Bedingungen erfüllt waren, wurde die Wärmebehandlung unterbrochen und die Kühlung eingeleiteL-Somit wird die-Kühlung bereits zu einem Zeitpunkt eingeleitet, in -dem noch keine nennenswerte Menge Wasserstoff aus dem Stahl ->herausdiffundiert ist und sich noch erhebliche:Mengen von nichtgelöstem monoatomarem Wasserstoff und Einschlüsse von zweiatomigem Wasserstoff im Stahl befinden. Nach Einleitung des Kühlvorganges wird die Diffusionsgeschwindigkeit des monoatomaren Wasserstoffes und die Beweglichkeit der Eisenatome, die die Bewegung des Wasserstoffes behindern, so stark herabgesetzt, daß faktisch keine Entfernung des Wasserstoffes aus dem Stahl stattfinden kann. Bei den bekannten Emaillierungsverfahren bleibt also im Stahl ein solcher Anteil nichtgelösten Wasserstoffes zurück, daß sich keine einwandfreie Verbindung zwischen Email und Metallfläche ergibt.In the known methods described, some can be unsolved Hydrogen can be released from the steel. The amount of hydrogen released however, it is not sufficient; to the formation of pockets of diatomic gas between the protective coating and the steel surface because the duration of the heat treatment solely on the physical conversion. of the metal and on burning in the enamel coating was turned off. If these conditions were met, the The heat treatment is interrupted and the cooling is initiated already initiated at a time when no significant amount of hydrogen out of the steel -> has diffused and is still considerable: amounts of undissolved monoatomic hydrogen and inclusions of diatomic hydrogen are in the steel. After initiation of the cooling process, the diffusion rate of the monoatomic Hydrogen and the mobility of the iron atoms that control the movement of hydrogen hinder, so greatly reduced that in fact no removal of the hydrogen from which steel can take place. The known enamelling process remains so there is such a proportion of undissolved hydrogen in the steel that there is no results in a perfect connection between the enamel and the metal surface.

Ferner wurde gefunden, daß, wenn der Erhitzungsvorgang des mit einem Emailüberzug versehenen Stahls erheblich ausgedehnt wird, der größte Anteil des ungelösten atomaren Gases und nahezu der gesamte zweiatomige Wasserstoff an die Oberfläche des Werkstückes diffundiert und durch den flüssigen Emailüberzug in die Atmosphäre austritt. Es hat sich auch herausgestellt, daß die Zeit, die zur Austreibung des Wasserstoffes aus dem Stahl notwendig ist, zu der Reifungszeit, d. h. zu der Zeit, bei welcher das Email aufschmilzt, in einer bestimmten Beziehung steht. So sollte sich die verlängerte Wärmebehandlung mindestens auf einen Zeitraum erstrecken, der dreimal so groß ist wie die Zeit, welche zum Aufschmelzen des Emails benötigt wird. Vorzugsweise beträgt dieser Zeitraum sogar das Fünffache dieser Zeit, während bei den bekannten Verfahren die Wärmebehandlung meistens unmittelbar nach dem Aufschmelzen des Emails beendet wurde.It has also been found that when the heating process of the with a Enamel-coated steel is expanded significantly, the largest proportion of the undissolved atomic gas and almost all of the diatomic hydrogen to the Surface of the workpiece diffuses and through the liquid enamel coating into the Atmosphere. It has also been found that the time it takes to expel of the hydrogen from the steel is necessary at the time of ripening, i.e. H. to the Time at which the email melts, is in a certain relationship. So the extended heat treatment should extend to at least a period of time, which is three times as long as the time it takes to melt the enamel will. This period of time is preferably even five times this time during in the known processes, the heat treatment usually takes place immediately after melting of the email has ended.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren kann die Wärmebehandlung auch in einer oxydierenden Atmosphäre vorgenommen werden, wodurch der Wasserstoff infolge der Entstehung von Wasserstoffverbindungen unschädlich gemacht wird.In the method according to the invention, the heat treatment can also be made in an oxidizing atmosphere, whereby the hydrogen as a result the formation of hydrogen compounds is rendered harmless.

Wenn die Wärmebehandlung abgeschlossen ist. kann die Kühlung normal in Luft erfolgen.When the heat treatment is completed. the cooling can be normal take place in air.

Das bei der Kühlung erstarrte Email dient als Schutzüberzug für den Stahl, welcher den Eintritt von Wasserstoff und anderen Gasen in den Stahl verhindert und hierdurch eine Isolierung des Stahls gegenüber der Atmosphäre bewirkt.The enamel solidified during cooling serves as a protective coating for the Steel that prevents hydrogen and other gases from entering the steel and thereby insulates the steel from the atmosphere.

Nach der Abkühlung wird dann von dem wasserstoffarmen Stahl der Emailleüberzug entfernt, wasdurch Sandstrahlen, Eintauchen in kaustische Soda oder in irgendeiner an sich bekannten anderen Weise geschehen kann. Danach kann dann das Werkstück in einer den gewünschten Erfordernissen entsprechenden Weise emailliert werden. Infolge der durch das erfindungsgemäße Verfahren bedingten Verbesserungen der Eigenschaften des Stahlwerkstückes kann dasselbe nunmehr mit einem Überzug von getrübten Email versehen werden, weil die Oberfläche von Gasresten frei ist oder zumindest soweit frei ist, daß ein Abschuppen oder Aufplatzen des- Emails nicht stattfinden kann.After cooling, the low-hydrogen steel becomes the enamel coating removes what by sandblasting, dipping in caustic soda or in any known per se can be done in a different way. Then the workpiece can be in enamelled in a manner corresponding to the desired requirements. As a result the improvements in properties brought about by the process according to the invention the steel workpiece can now do the same with a coating of clouded enamel be provided because the surface is free of gas residues or at least so far it is clear that the enamel cannot flake off or crack open.

Vorhergehend wurde bereits darauf hingewiesen, daß mindestens der Wärmebehandlungsvorgang auf das Dreifache der bei den bekannten Verfahren üblichen Zeit verlängert werden muß, wenn er bei Temperaturen vorgenommen wird, die in der Nähe des kritischen Umwandl.ungspunktes des Stahls liegen. Bezüglich der Dauer der Wärmebehandlung läßt sich keine obere Grenze angeben. So wurde die Wärmebehandlung einundzwanzigmal so- lange -als die normale Behandlungszeit gewählt, ohne daß hierdurch die Eigenschaften des zu emaillierenden Gegenstandes beeinträchtigt.worden sind.It has already been pointed out above that at least the Heat treatment process to three times that usual in the known processes Time must be extended if it is carried out at temperatures that are in the Be close to the critical transition point of the steel. Regarding the duration of the No upper limit can be specified for heat treatment. So was the heat treatment Twenty-one times as long as the normal treatment time was chosen, without this the properties of the object to be enamelled have been impaired.

Die im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen-Verfahren: genannte, Temperatur von 870° C ist ledig= lich beispielsweise als direkt unterhalb des kritischen Umwandlungspunktes liegende Temperatur aufgeführt. Diese Temperatur hängt natürlich von der jeweiligen Stahlsorte ab, die einer Emaillierung unterworfen werden soll.The in connection with the method according to the invention: mentioned, The temperature of 870 ° C is only, for example, directly below the critical one The temperature lying at the transition point is listed. This temperature depends of course depends on the type of steel that is to be subjected to enamelling.

Der im vorstehenden verwandte Ausdruck »Umwandlung« ist technisch eigentlich nicht gerechtfertigt. Die Wirkung der Wärmebehandlung des Stahls ist eigentlich eher eine sphärische Verformung als eine Umwandlung, wobei noch zu berücksichtigen ist, daß gewöhnlich nur ein Zehntel der Legierung in Austenit übergeführt wird. Die bedeutungsvolle Wirkung der Erhitzung besteht darin, daß der im Stahl befindliche Graphit von einer flachen in eine sphärische Form übergeführt wird, wodurch ein Schichtgleiten vermieden und gleichzeitig die Sprödigkeit reduziert wird.The term "conversion" used in the foregoing is technical actually not justified. The effect of heat treating the steel is actually more of a spherical deformation than a transformation, yet to be taken into account is that usually only a tenth of the alloy is converted to austenite. The significant effect of the heating is that the one in the steel Graphite is transformed from a flat to a spherical shape, creating a Layer slip is avoided and at the same time the brittleness is reduced.

Es versteht sich von selber, daß das vorliegende Verfahren nicht auf die Emaillierung von Stromwenderringen beschränkt ist; lediglich aus Gründen der näheren Beschreibung eines Ausführungsbeispiels der Erfindung wird deshalb hierauf zurückgegriffen.It goes without saying that the present method does not the enamelling of commutator rings is limited; only for the sake of A more detailed description of an embodiment of the invention is therefore hereupon resorted to.

Wenn der Wenderring die gewünschte Form erhalten hat, wird er einer Sandstrahlung unterzogen, um die Oberfläche zu reinigen und die Emaillierung vorzubereiten. Dadurch wird ein Emailschlicker auf die Oberfläche, z. B. durch Aufsprühen, aufgetragen, wonach dann der Ring in einen Infrarottrockner gebracht wird, der eine Temperatur von über 120° C aufweist und das in der Schicht befindliche überflüssige Wasser entfernt. Wenn die Trocknung beendet ist, wird der Ring in einen Ofen eingeführt, dessen Betriebstemperatur bei 870° C, also in der Nähe der kritischen Umwandlungstemperatur von Flußstahl, liegt.When the turning ring has the desired shape, it becomes one Sandblasted to clean the surface and prepare the enamelling. As a result, an enamel slip is applied to the surface, e.g. B. by spraying, applied, after which the ring is then placed in an infrared dryer that has a temperature of over 120 ° C and the excess water in the layer removed. When the drying is finished, the ring is put into an oven, its operating temperature at 870 ° C, which is close to the critical transition temperature of mild steel, lies.

Der Zeitpunkt der Reifung des Emails, also der Zeitpunkt, in dem das Email in den Zustand eines Glasflusses übergeht, kann an dem Erscheinen eines matten Glanzes erkannt werden. Die Länge der gesamten Wärmebehandlung wird dann noch einmal auf einen Zeitraum ausgedehnt, der zweimal so lang ist wie der Zeitraum bis zum Erscheinen des Reifungsglanzes, damit das gesamte im Stahl befindliche monoatomare Element Wasserstoff herausdiffundiert. Nachdem die Wärmebehandlung die dreifache, vorzugsweise die fünffache normale Behandlungszeit gedauert hat, wird der Ring aus dem Ofen herausgenommen und gekühlt. Während des Kühlvorganges wird aus dem glasflußähnlichen Überzug eine feste Glasur oder, physikalisch gesprochen, eine unterkühlte Flüssigkeit, die fest an dem Metallring haftet. Wenn der Ring bis auf Zimmertemperatur abgekühlt ist, wird der Überzug entfernt, so daß nunmehr die eigentliche Emaillierung in irgendeiner Weise vorgenommen werden kann.The time at which the enamel matures, i.e. the time at which the The enamel changes to the state of a glass flux, can lead to the appearance of a matt Shine can be recognized. The length of the entire heat treatment is then once again extended to a period twice as long as the period up to Appearance of the ripening luster, so that all of it is in the steel monatomic element hydrogen diffuses out. After the heat treatment the three times, preferably five times the normal treatment time the ring taken out of the oven and cooled. During the cooling process a solid glaze from the glass flux-like coating or, physically speaking, a supercooled liquid that adheres firmly to the metal ring. When the ring is up has cooled to room temperature, the coating is removed, so that now the actual enamelling can be done in some way.

Die vorliegende Erfindung bietet also eine erfolgreiche Lösung des Problems der durch den im Stahl enthaltenen Wasserstoff hervorgerufenen Fehlerquellen, indem der im Metall enthaltene Wasserstoff entfernt wird und sein Wiedereintritt durch die Oberfläche des Werkstückes durch einen Emailüberzug verhindert wird. Die vorliegende Erfindung löst die seit langem bestehende Aufgabe aber nicht nur prinzipiell, sondern sogar in einer solchen Weise, daß die Herstellungskosten erheblich reduziert werden. Dies gilt vor allem bei Gegenständen wie Stromwenderringen, Gleichrichterbuchsen oder ähnlichen Teilen, bei denen nunmehr ein weiter Materialbereich für die Emaillierung zur Verfügung steht, wodurch sich erhebliche Vereinfachungen bei der Herstellung ergeben. Außerdem fällt bei dem erfindungsgemäßen Verfahren im Gegensatz zu den bekannten Verfahren kaum ein bemerkenswerter Ausschuß an.The present invention thus offers a successful solution to the Problem of sources of error caused by the hydrogen contained in the steel, by removing the hydrogen contained in the metal and re-entering it is prevented by an enamel coating on the surface of the workpiece. the The present invention solves the long-standing problem not only in principle, but even in such a way that the manufacturing cost is significantly reduced will. This applies above all to objects such as commutator rings and rectifier sockets or similar parts, which now have a wide range of materials for the enamelling is available, which considerably simplifies production result. In addition, in the method according to the invention, in contrast to the known processes hardly any noteworthy rejects.

Claims

YATENTANSYH (ICI1E: 1. Process for pretreatment of to be enamelled Objects made of aviation steel and subsequent enamelling, characterized in that that an enamel protective layer is applied to the surface, which has been cleaned in the usual way, dried and so long at a slightly below the critical temperature of each The steel used is heated to the lying temperature until not only the structural tension removed, but also the hydrogen in the mild steel has escaped, whereupon, after cooling, the protective enamel layer is removed and the object in known Way is enamelled.

2. The method according to claim 1, characterized in that the duration of the heat treatment is at least three times as long as the time which is required to burn in or melt the enamel.

3. The method according to claims 1 and 2, characterized by the use of a mild steel that has a carbon content has up to 0.45 ° la. Publications considered: Petzold, »Email«, 1955, pp. 47 to 50, 188, 206.