DE1114516B

DE1114516B - Process for hardening steel or pearlitic malleable cast iron

Info

Publication number: DE1114516B
Application number: DEG20899A
Authority: DE
Inventors: Mack Gordon
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1956-11-12
Filing date: 1956-11-12
Publication date: 1961-10-05

Description

Verfahren zum Härten von Stahl oder perlitischem Temperguß Die Erfindung betrifft die Verwendung wäßriger Lösungen substituierter Cellulose, wie Methylcellulose, Carboxymethylcellulose, Oxyäthylcellulose, Carboxymethyloxyäthylcellulose oder Gemische dieser Stoffe, als Abschreckmittel beim Härten von Stahl oder perlitischem Temperguß.Method of hardening steel or pearlitic malleable cast iron The invention relates to the use of aqueous solutions of substituted cellulose, such as methyl cellulose, Carboxymethyl cellulose, oxyethyl cellulose, carboxymethyloxyethyl cellulose or mixtures these substances, as a quenchant when hardening steel or pearlitic malleable cast iron.

Diese Lösungen können durch geeignete Wahl ihrer Bestandteile und Konzentration beliebig modifiziert und auf diese Weise dem jeweiligen Verwendungszweck angepaßt werden. Bekanntlich erzielt man mit Wasser eine ziemlich plötzliche, mit Öl dagegen eine wesentlich langsamere Abschreckwirkung. Die erfindungsgemäß zu verwendenden Lösungen gestatten eine Einstellung auf jede beliebige Kühlgeschwindigkeit zwischen derjenigen von reinemWasser und derjenigen von Öl, und man kann auch eine noch langsamere Abschreckung als mit Z51 erzielen.These solutions can be made by suitable choice of their constituents and Concentration modified as desired and in this way the respective purpose be adjusted. It is well known that with water one achieves a rather sudden one, with Oil, on the other hand, has a much slower quenching effect. To be used according to the invention Solutions allow adjustment to any cooling rate between that of pure water and that of oil, and an even slower one can also be used Achieve deterrence than with Z51.

Es -ist bekannt, zu dem gleichen Zweck wäßrige Lösungen von Vinylharzen zu verwenden. Hierbei muß jedoch die Konzentration der Lösung je nach der gewünschten Kühlgeschwindigkeit im Bereich von 0,1 bis 10111o geändert werden. Bei Konzentrationen bis zu 10111o an Vinylharz werden solche Lösungen daher ziemlich kostspielig. Außerdem bildet sich bei Verwendung dieser Lösungen ein Harzüberzug auf der Werkstoffoberfläche.It is known to use aqueous solutions of vinyl resins for the same purpose to use. However, the concentration of the solution must depend on the desired Cooling speed can be changed in the range of 0.1 to 10111o. At concentrations up to 101110 vinyl resin, therefore, such solutions become quite costly. aside from that When these solutions are used, a resin coating forms on the surface of the material.

Ferner ist es nicht mehr neu, als Härteflüssigkeiten für Eisen und Stahl Lösungen von signosulfonsauren Verbindungen und harzartigen Körpern der Ablaugen oder Abfälle der Sulfat- oder Sulfitcellulosefabrikation zu verwenden. Diese Lösungen enthalten chemisch undefinierte Körper und besitzen keine konstante Zusammensetzung, so daß mit ihnen keine Härtebäder mit einer von vornherein bestimmten Wirkung hergestellt werden können.Furthermore, it is no longer new as hardening fluids for iron and Steel solutions of signosulfonic acid compounds and resinous bodies of waste liquors or to use waste from sulphate or sulphite cellulose production. These solutions contain chemically undefined bodies and do not have a constant composition, so that no hardening baths with a predetermined effect are produced with them can be.

Auch die Verwendung von Gummiarabikum zur Herstellung von Härtebädern ist bekannt. Dieses ist jedoch als wenig wasserlösliches Polysaccharid der Arabinose als Zusatz zu Abschreckbädern ungeeignet, zumal seine Lösungen auch nicht haltbar genug sind, um auf Vorrat hergestellt zu werden.Also the use of gum arabic to make tempering baths is known. However, this is a sparingly water-soluble polysaccharide of arabinose unsuitable as an additive to quenching baths, especially since its solutions are not durable either are enough to be made in stock.

Weiterhin ist es bekannt, Pektinstoffe als Abschreckmittel beim Härten von Stahl und ähnlichen Legierungen zu verwenden. Mit diesen Lösungen soll es möglich sein, durch geeignete Konzentrationsänderung jeden beliebigenHärtungsgrad zwischen der Wasserhärtung und der ölhärtung zu erreichen.It is also known to use pectin substances as a quenchant during hardening of steel and similar alloys. With these solutions it should be possible any degree of hardening between to achieve water hardening and oil hardening.

Diese Lösungen weisen aber bekanntlich den Nachteil auf, daß bei ihrer Verwendung der letzte Teil der Temperaturzeitkurve beim Kühlen zu steil verläuft, so daß eine gewisse Bruchgefahr des gehärteten Stahls besteht, und es ist daher erforderlich, bei Verwendung reiner Pektinlösung, um den oberen Verlauf der Temperaturzeitkurven flacher zu gestalten, mit der Konrzentration bis 20 111o heraufzugehen oder Gummiarabikum oder Glucose den Pektinlösungen zuzusetzen.However, these solutions are known to have the disadvantage that in their Use of the last part of the temperature-time curve for cooling is too steep, so that there is some risk of breakage of the hardened steel, and therefore it is required, when using pure pectin solution, around the upper course of the temperature-time curves to make it flatter, with the concentration going up to 20 111o or gum arabic or add glucose to the pectin solutions.

Schließlich ist auch die Verwendung von löslichen Pektaten als Bestandteil von Abschreckbädern bekannt.Finally, the use of soluble pectates as an ingredient known from quenching baths.

Alle diese bekannten Lösungen, die Pektinstoffe oder Pektate enthalten, weisen den Nachteil auf, daß sie keine chemischen Verbindungen darstellen, die in stets gleichbleibender Beschaffenheit erhältlich sind, und daß daher nicht von vornherein mit Sicherheit die Wirkung eines im Handel bezogenen Pektins oder Pektates vorausgesagt werden kann. Außerdem faulen diese Stoffe bei längerer Wärmeeinwirkung unter Bildung übelriechender Zersetzungsprodukte.All these known solutions that contain pectins or pectates, have the disadvantage that they are not chemical compounds that are used in always consistent quality are available, and that therefore not from the outset predicted with certainty the effect of a commercially available pectin or pectate can be. In addition, these substances decompose with prolonged exposure to heat malodorous decomposition products.

Alle diese Übelstände werden durch die Erfindung dadurch beseitigt, daß wäßrige Lösungen von Cellulosederivaten verwendet werden. Diese Cellulosederivate zersetzen sich nicht zu übelriechenden Produkten und gestatten außerdem eine genaue Vorausberechnung der jeweiligen Abschreckgeschwindigkeit. Da es sich hierbei um chemische Stoffe handelt, die in immer gleichbleibender Beschaffenheit erhältlich sind, kann durch Wahl der entsprechenden Lösungsbestandteile und der Konzentration die jeweils erforderliche Abschreckwirkung vorausberechnet werden. Hierbei braucht im Gegensatz zu den bekannten Mitteln die Konzentration des Abschreckbades nur im Bereich von 0 bis etwa 1,0 oder 1,25% verändert zu werden. Oberhalb von 1,25% ergibt sich kein weiterer Vorteil, und es bildet sich ein harzartiger überzug auf der Werkstückoberläche, der zum Verlust von Wirkstoffen aus dem Kühlbad führt.All these inconveniences are eliminated by the invention by that aqueous solutions of cellulose derivatives are used. These cellulose derivatives do not decompose into malodorous products and also allow accurate Pre-calculation of the respective quenching speed. Since this is chemical substances that are always available in the same quality can be done by choosing the appropriate solution components and concentration the required deterrent effect must be calculated in advance. Here In contrast to the known agents, requires the concentration of the quenching bath to be changed only in the range of 0 to about 1.0 or 1.25%. Above 1.25% there is no further benefit and a resinous coating forms the workpiece surface, which leads to the loss of active ingredients from the cooling bath.

Vorzugsweise enthalten die erfindungsgemäß zu verwendenden Abschrecklösungen außerdem ein Netzmittel, welches die Wärmeübertragungseigenschaften des Mediums wesentlich ändert.The quenching solutions to be used according to the invention preferably contain also a wetting agent, which the heat transfer properties of the medium changes significantly.

Fig. 1 zeigt die Abschreckkurven für verschiedene Abschreckmittel, und Fig. erläutert die Anpassung des Abschreckmittels an eine bestimmte Stahlsorte.Fig. 1 shows the quenching curves for various quenching agents, and Fig. explains the adaptation of the quenching agent to a specific type of steel.

Bei der nachfolgenden Beschreibung der Anwendung der Erfindung auf das Abschrecken von Stahl wird die Zone von 260° C als Maßstab für die verschiedenen Abschreckmittel gewählt, weil sich etwa bei dieser Temperatur in vielen Wärmebehandlungsstählen Martensit zu bilden beginnt. Es ist erwünscht, den Stahl auf etwa diese Temperatur abzukühlen, bevor er Gelegenheit hat, sich bei höheren Temperaturen von Austenit in Perlit umzuwandeln.In the following description of the application of the invention on the quenching of steel uses the zone of 260 ° C as a benchmark for the various Quenchants chosen because they are found around this temperature in many heat treatment steels Martensite begins to form. It is desirable to keep the steel at around this temperature to cool off before it has the opportunity to become austenite at higher temperatures to convert into perlite.

Für die erfindungsgemäßen Zwecke haben sich verschiedene wasserlösliche CeIIulosederivate als geeignet erwiesen. Ein Beispiel hierfür ist Carboxymethylcellulose, welche in Form des Natriumsalzes in den Handel gebracht wird. Hierbei ist in das Cellulosemolekül eine genau gelenkte Zahl von Natriumcarboxymethylgruppen eingeführt, um Wasserlöslichkeit zu erzeugen. Die Cellulose wird zuerst mit Alkali behandelt und dann mitNatriummonochloracetat umgesetzt. Da jede Anhydroglucoseeinheit in der Cellulosestruktur drei reaktionsfähige Hydroxylgruppen enthält, mit denen das Natriummonochloracetat reagieren kann, müßten zur vollständigen Umsetzung theoretisch drei Natriumcarboxymethylgruppen je Anhydroglucoseeinheit eingeführt werden. Ein solches vollständig umgesetztes Produkt müßte einen Substitutionsgrad von 3,0 haben. Indessen wird die optimale Kombination physikalischer Eigenschaften bei den erfindungsgemäß zu verwendenden Cellulosederivaten bei einem Substitutionsgrad von 0,3 bis 1,2 erreicht (wobei 0,7 der Normaltyp ist). Dieser gereinigte Normaltyp wird als »CMC-70« und das Prodruck mit dem Substitutionsgrad 1,2 als »CMC-120« bezeichnet. Diese Produkte werden in mehreren Viscositäten hergestellt. Der Zusatz »hoch« bedeutet ein höheres Molekulargewicht und damit eine höhere Viscosität. Das Polymere kann in einem solchen Fall bis zu 1000 Glucoseeinheiten in der Kette enthalten. Der Zusatz »niedrig« bedeutet ein niedrigeres Molekulargewicht und damit eine niedrigere Viscosität; das Polymere kann dabei weniger, z. B. 50 Glucoseeinheiten in der Kette enthalten.Various water-soluble ones have proven useful for the purposes of the invention Cellulose derivatives proved to be suitable. An example of this is carboxymethyl cellulose, which is marketed in the form of the sodium salt. Here is in the Cellulose molecule introduced a precisely directed number of sodium carboxymethyl groups, to create water solubility. The cellulose is first treated with alkali and then reacted with sodium monochloroacetate. Since each anhydroglucose unit in the Cellulose structure contains three reactive hydroxyl groups with which the sodium monochloroacetate can react, theoretically three sodium carboxymethyl groups would have to be required for complete conversion are introduced per anhydroglucose unit. Such a fully implemented Product should have a degree of substitution of 3.0. Meanwhile, the optimal one Combination of physical properties in those to be used according to the invention Cellulose derivatives achieved with a degree of substitution of 0.3 to 1.2 (with 0.7 the normal type is). This cleaned normal type is called "CMC-70" and the Prodruck with a degree of substitution of 1.2 called "CMC-120". These products are in several viscosities. The addition "high" means a higher molecular weight and thus a higher viscosity. In such a case, the polymer can be up to Contains 1000 glucose units in the chain. The addition "low" means one lower molecular weight and thus a lower viscosity; the polymer can do less, z. B. contain 50 glucose units in the chain.

In Fig. 1 bezeichnet A die Kühlkurve für Wasser, B die Kühlkurve für ein handelsübliches Abschrecköl. Die drei anderen Kurven beziehen sich auf Gemische von »CMC-120 hoch« in Wasser mit 0,1% eines Alkylphenylpolyäthylenglykols als nichtschäumendem Netzmittel, das ein höheres Nätriumalkylsulfat enthält. Die Aufgabe dieses Netzmittels wird später erklärt. Kurve C bezieht sich auf eine 0,3%ige, Kurve D auf eine 0,5%ige und Kurve E auf eine 0,75%ige Lösung von »CMC-120 hoch« in Wasser -E- Netzmittel. Wie Fig. 1 zeigt, liegt Kurve C zwischen der KurveA für Wasser und der KurveB für Öl. KurveD entspricht sehr eng der Kurve B. Kurve E zeigt eine geringere Kühlgeschwindigkeit als im Fall des gewöhnlich verwendeten Abschrecköls der Kurve B.In Fig. 1, A denotes the cooling curve for water, B the cooling curve for a commercial quenching oil. The other three curves refer to mixtures of "CMC-120 high" in water with 0.1% of an alkylphenyl polyethylene glycol as the non-foaming Wetting agent containing a higher sodium alkyl sulfate. The task of this wetting agent will be explained later. Curve C relates to 0.3%, curve D to 0.5% and curve E to a 0.75% solution of "CMC-120 high" in water-E wetting agent. As shown in Fig. 1, curve C lies between curve A for water and curve B for Oil. Curve D corresponds very closely to curve B. Curve E shows a lower cooling rate than in the case of the commonly used quenching oil of curve B.

Die Versuche, mit denen die Kurven von Fig. 1 erhalten wurden, wurden mit einem Abschreckbad von 24 bis 28° C durchgeführt. Dieses Bad wurde in einem geschlossenen System eingesetzt, welches aus einem Rohr bestand, das von einem Sammelbehälter umgeben war. Das Rohr mündete am oberen Ende oberhalb des Sammelbehälters; das Bad wurde in dem Rohr nach oben gepumpt und floß von der Mündung wieder zurück in den Sammelbehälter. Diese Versuche wurden unter Anwendung einer turbulenten Rührung durchgeführt, die mit einem im Rohrfluß angeordneten Propellerrührer erzielt wurde. Als Metallprobe dienten 2,5-cm-Stäbe aus einem Stahl von 7I/2 oder 10 cm Länge. Dieser Stahl besteht aus 0,701% C, 2,00 % Mn, 0,30% Si, 1,000/a Cr, 1,35 q/o Mo, Rest Eiserz. Die Kühltemperaturen wurden mittels eines Registrierschreibers aufgezeichnet und durch Thermoelemente gemessen, die 1,59 mm unter der Oberfläche des Stabes eingebettet waren.The experiments used to obtain the curves of Fig. 1 were made carried out with a quench bath of 24 to 28 ° C. This bath was in one closed system used, which consisted of a pipe from a collecting tank was surrounded. The tube ended at the upper end above the collecting container; the bathroom was pumped up the pipe and flowed from the mouth back into the Collection container. These experiments were carried out using turbulent agitation carried out, which was achieved with a propeller stirrer arranged in the pipe flow. 2.5 cm rods made of a steel of 71/2 or 10 cm in length were used as the metal sample. This steel consists of 0.701% C, 2.00% Mn, 0.30% Si, 1,000 / a Cr, 1.35 q / o Mo, Remainder of the ice ore. The cooling temperatures were recorded using a chart recorder and measured by thermocouples, which are embedded 1.59 mm below the surface of the rod was.

Es zeigte sich, daß die Abschreckwirkung bei höheren Temperaturen durch Dampfblasen gehemmt wurde, die sich an der Staboberfläche bildeten; dieser Effekt wurde durch die turbulente Rührung des Abschreckmediums und durch Anwendung eines Netzmittels beseitigt. Die bei dieser Versuchsreihe erhaltenen Werte sind in Tabelle I angegeben. Spalte 2 dieser Tabelle, in der die Temperaturen angegeben sind, bei denen die Kühlgeschwindigkeit auf unter 55,6° C je Sekunde absinkt, zeigt diejenige Temperatur, bei welcher die Kühlgeschwindigkeit ziemlich plötzlich von dem anfänglich sehr hohen Wert abfällt. Die in Spalte 3 der Tabelle angegebene Abschreckzeit, innerhalb welcher das Thermoelement den Wert von 260° C erreicht, wird als ein wichtiges Kriterium der Abschreckeigenschaften angesehen, weil 260° C etwa die Temperatur ist, bei der in vielen Wärmebehandlungsstählen eine Martensitbildung beginnt. In den Spalten 2 und 3 der Tabelle I sind jeweils Wertbereiche angegeben. Da die Abschreckflüssigkeit auf Grund der Propellerrührung in dem Rohr entgegengesetzt dem Uhrzeigersinne zirkuliert, wurden Versuche mit Anordnung des Thermoelementes in verschiedenen Stellungen in bezug auf die Strömung des Abschreckmittels durchgeführt. Der Buchstabe L hinter den Temperaturangaben besagt, daß das Thermoelement bei Bestimmung dieser Werte nur in der Aufstromstellung angeordnet war. Die Werte ohne Zusatz eines L geben den Bereich an, der erhalten wurde, wenn das Thermoelement einmal in der Aufstromstellung, dann in einem Winkel von 90° hierzu und dann um weitere 90° (bzw. 180° zur ersten Stellung); nämlich in Abstromstellung angeordnet war. Die Werte der Tabelle I geben somit den Bereich von Kühlkurven wieder, den man rund um einen 2,5-cm-Stab herum erhält, der mit einer in ähnlicher Weise gerührten Lösung abgeschreckt wird.It was found that the quenching effect at higher temperatures was inhibited by vapor bubbles that formed on the rod surface; this The effect was through the turbulent agitation of the quenching medium and through application a wetting agent eliminated. The values obtained in this series of experiments are given in Table I. Column 2 of this table, in which the temperatures are given at which the cooling rate drops below 55.6 ° C per second that temperature at which the cooling rate of drops from the initially very high value. The quenching time given in column 3 of the table, within which the thermocouple reaches the value of 260 ° C is considered an important Considered the criterion of quenching properties because 260 ° C is approximately the temperature at which martensite begins to form in many heat treatment steels. In Columns 2 and 3 of Table I each indicate value ranges. As the quenching liquid due to the propeller agitation in the pipe, it circulates counter-clockwise, experiments with the arrangement of the thermocouple in different positions in with respect to the flow of the quenchant. The letter L behind the temperature data states that the thermocouple in determining these values was only arranged in the upstream position. Give the values without the addition of an L. indicates the area obtained when the thermocouple was once in the upstream position, then at an angle of 90 ° to this and then another 90 ° (or 180 ° to the first Position); namely was arranged in the downstream position. The values in Table I give thus the area of cooling curves that can be found around a 2.5 cm rod obtained, which is quenched with a similarly stirred solution.

Die bisher beschriebenen und in Fig. 1 und Tabelle I zusammengestellten Ergebnisse wurden in einem gerührten Bad und bei Abkühlung der Stahlprobe von einer Anfangstemperatur von 843° erhalten. Die in Tabelle 1I angegebenen Resultate wurden in derselben Anlage, aber unter Weglassung des Propellerrührers in dem Rohr erhalten. Mit anderen Worten, das von der Pumpe durch das Rohr geförderte Abschreckmittel floß in laminarer Strömung an der Probe vorbei und von dort aus dem oberen Rohrende heraus und zurück zu Reservoir und Pumpe. Im übrigen sind diese Versuche mit den zuvor angegebenen identisch. Tabelle I Temperatur, Zur- Erreichung Viskosität bei der Kühlgeschwindigkeit einer Temperatur von 260° C Abschreckmittel cp auf weniger als 55,6° C am Thermoelement je Sekunde absinkt erforderliche Zeit ° C Sekunden Handelsübliches Öl . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 549 bis 743 21 bis 43 Lösung von 0,211/o CMC-120 hoch . . . . . . . . . . . . . . 0,1% Netzmittel . . . . . . . . . . . . . . . . . . f 7 454 bis 554 13 L 0,3% CMC-120 hoch . . . . . . . . . . . . . . 0,1% Netzmittel . . . . . . . . . . . . . . . . . . f 11 316 bis 721 10 bis 26 0,40/a CMC-120 hoch . . . . . . . . . . . . . . 0,1"/o Netzmittel ... . .. . .. ... . . .... } 17 538 bis 649 27 bis 30 0,5% CMC-120 hoch . . . . . . . . . . . . . . 23 543 bis 704 15 bis 26 0,5111o CMC-120 hoch . . . . . . . . . . . . 1 26 504 bis 688 I6 bis 38 0,1,1/o Netzmittel .................. 0,750/a CMC-120 hoch ... . ....... ... 50 438 bis 693 21 bis 38 0,15% CMC-120 hoch . . . . . . . . . . . . . . 0,111/o Netzmittel . . . . . . . . . . . . . . . . . . J 54 632 bis 716 32 bis 48 0,3'0/a CMC-70 niedrig . . . . . . . . . . . . . 1 0,101o Netzmittel ............ . ..... f 10 582 bis 693 19 bis 39 0,411/o CMC-70 niedrig . . . . . . . . . . . . . 1 0,1% Netzmittel . . . . . . . . . . . . . .. . . . f 13 549 bis 577 26 bis 36 0,511/o CMC-70 niedrig . . . . . . . . . . 0,1% Netzmittel . ........ ....... .. } 15 621 bis 693 18 bis 34 0,60/a CMC-70 niedrig ............. 0,111/o Netzmittel . . . . . . . . . . . . . . . . . . f 23 582 bis 671 26 bis 47 0,75 01o CMC-70 niedrig . . . . . . . . . . . . . 0,111/o Netzmittel . . . . . . . . . . . . . . . . . . f 29 654 bis 743 37 bis 42 1,0% CMC-70 niedrig . .... .. . ..... 49 649 bis 710 34 bis 47 Wie Tabelle 1I zeigt, wird durch Veränderung der Konzentration der wäßrigen Lösung von »CMC-120 hoch« von 0,1 auf 0,75% die zur Erreichung eines Temperaturwertes von 260° C am Thermoelement notwendige Zeitspanne von 11,5 auf 73 Sekunden erhöht. Tabelle 1I Zur Temperatur, Erreichung bei der Kühl- einer geschwindig- Temperatur Abschreckmittel Konzen- keit auf von 260° C tration weniger als am Thermo- o/a 55,6° C element je Sekunde erforderliche absinkt Zeit, Sekunden 0,1 11,5 Lösung von 0,2 15,3 CMC-120 hoch 0,3 18,2 0,5 49,0 0,75 73,0 Andere erfindungsgemäß gut verwendbare Cellulosederivate sind Carboxymethyloxyäthylcellulose, Oxyäthylcellulose und Methylcellulose, wenngleich dies letztere auch nicht immer ganz so befriedigend wie die anderen obenerwähnten Cellulosederivate sein mag.The results described so far and compiled in FIG. 1 and Table I were obtained in a stirred bath and when the steel sample was cooled from an initial temperature of 843 °. The results given in Table 1I were obtained in the same system, but with the omission of the propeller stirrer in the tube. In other words, the quenchant conveyed through the tube by the pump flowed in a laminar flow past the sample and from there out the top of the tube and back to the reservoir and pump. Otherwise, these experiments are identical to those given above. Table I. Temperature, to attainment Viscosity at the cooling rate at a temperature of 260 ° C Quenchant cp to less than 55.6 ° C on the thermocouple required time decreases per second ° C seconds Commercial oil. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 549 to 743 21 to 43 Solution of 0.211 / o CMC-120 high. . . . . . . . . . . . . . 0.1% wetting agent. . . . . . . . . . . . . . . . . . f 7 454 to 554 13 L 0.3% CMC-120 high. . . . . . . . . . . . . . 0.1% wetting agent. . . . . . . . . . . . . . . . . . f 11 316 to 721 10 to 26 0.40 / a CMC-120 high. . . . . . . . . . . . . . 0.1 "/ o wetting agent .... ... .. ..... ....} 17 538 to 649 27 to 30 0.5% CMC-120 high. . . . . . . . . . . . . . 23 543 to 704 15 to 26 0.5111o CMC-120 high. . . . . . . . . . . . 1 26 504 to 688 I6 to 38 0.1.1 / o wetting agent .................. 0.750 / a CMC-120 high .... ....... ... 50 438 to 693 21 to 38 0.15% CMC-120 high. . . . . . . . . . . . . . 0.111 / o wetting agent. . . . . . . . . . . . . . . . . . J 54 632 to 716 32 to 48 0.3'0 / a CMC-70 low. . . . . . . . . . . . . 1 0.101o wetting agent ............. ..... f 10 582 to 693 19 to 39 0.411 / o CMC-70 low. . . . . . . . . . . . . 1 0.1% wetting agent. . . . . . . . . . . . . ... . . f 13 549 to 577 26 to 36 0.511 / o CMC-70 low. . . . . . . . . . 0.1% wetting agent. ........ ....... ..} 15 621 to 693 18 to 34 0.60 / a CMC-70 low ............. 0.111 / o wetting agent. . . . . . . . . . . . . . . . . . f 23 582 to 671 26 to 47 0.75 01o CMC-70 low. . . . . . . . . . . . . 0.111 / o wetting agent. . . . . . . . . . . . . . . . . . f 29 654 to 743 37 to 42 1.0% CMC-70 low. .... ... ..... 49 649 to 710 34 to 47 As Table 1I shows, changing the concentration of the aqueous solution of "CMC-120 high" from 0.1 to 0.75% increases the time required to achieve a temperature value of 260 ° C. at the thermocouple from 11.5 to 73 seconds . Table 1I To the Temperature, achievement at the cooling one speed- temperature Quenchant concentration up to 260 ° C tration less than on the thermal o / a 55.6 ° C element required per second time goes down Seconds 0.1 11.5 Solution of 0.2 15.3 CMC-120 to the power of 0.3 18.2 0.5 49.0 0.75 73.0 Other cellulose derivatives which can be used well according to the invention are carboxymethyloxyethyl cellulose, oxyethyl cellulose and methyl cellulose, although the latter may not always be quite as satisfactory as the other cellulose derivatives mentioned above.

In Fig. 2 ist die Anwendung der Erfindung auf die Ausarbeitung einer Abschreckmethode für einen gegebenen Stahl veranschaulicht. Kurve B ist wie in Fig. 1 die Kühlkurve für Öl und Kurve C, wie oben erläutert, die Kühlkurve für eine 0,3%ige Lösung von »CMC-120 hoch« plus 0,111/o »Netzmittel«. Kurve F von Fig. 2 ist eine isotherme Umwandlungskurve für einen Stahl mit der Zusammensetzung von 0,80 bis 1,1011/o Cr, 0,75 bis 1,00 Mn, 0,38 bis 0,43% C, 0,20 bis 0,35% Si, 0,15 bis 0,25% Mo, 0,040% P, 0,040% S, Rest Eisen. Wie in der Metallurgie bekannt, wird dieser Stahl bei Erhitzung auf 816 oder 843° C austenitisch. Die Zone oberhalb und links der Kurve F stellt diese austenitische Struktur dar. Wenn das Werkstück in Öl abgeschreckt wird, so beginnt an der Stelle, an welcher die Kühlkurve B die Kurve F im Punkt g1 schneidet, die Umwandlung in Perlit und diese Umwandlung setzt sich bis zu dem Punkte g2 fort, in welchem Kühlkurve B die Gerade MS schneidet und der Rest der Struktur als Martensit auskristallisiert. Die Linie MS entspricht hier einer Temperatur von 349° C, d. h. derjenigen Zone, in welcher in diesem Stahltyp die Bildung der Martensitstruktur beginnt. Wenn andererseits eine härtere Struktur als die durch die Abschreckung in Öl angestrebte erwünscht ist, so kann das Werkstück gemäß der Erfindung in einer wäßrigen Lösung von 0,3 0/0 »CMC-120 hoch«+0,1o/o Netzmittel abgeschreckt werden. Am Punkt Hl. in welchem die Kurve C die Linie MS schneidet, ist die Struktur des Werkstückes noch austenitisch und liegt noch gut links vom Punkt h2, in welchem Kurve F Linie MS schneidet. Auf diese Weise wird unter Verwendung der Lehre der Erfindung aus dem Austenit die maximale Menge an Martensit gebildet. Natürlich könnte auch unter Verwendung von Wasser als Abschreckmedium eine martensitische Struktur erzielt werden, wobei aber oft eine Rißbildung im Werkstück und ein Verziehen auftreten würde.In Fig. 2 is the application of the invention to the development of a Quenching method illustrated for a given steel. Curve B is as in Fig. 1 the cooling curve for oil and curve C, as explained above, the cooling curve for a 0.3% Solution of »CMC-120 high« plus 0.111 / o »wetting agent«. Curve F of Fig. 2 is a isothermal conversion curve for a steel with the composition from 0.80 to 1.1011 / o Cr, 0.75 to 1.00 Mn, 0.38 to 0.43% C, 0.20 to 0.35% Si, 0.15 to 0.25% Mo, 0.040% P, 0.040% S, balance iron. As known in metallurgy, this one becomes Steel is austenitic when heated to 816 or 843 ° C. The zone above and to the left the curve F represents this austenitic structure. When the workpiece is quenched in oil is, then begins at the point at which the cooling curve B, the curve F at the point g1 cuts that transformation into perlite and this transformation continues up to that Points g2, in which cooling curve B intersects the straight line MS and the rest of the Structure crystallized out as martensite. The line MS here corresponds to a temperature of 349 ° C, d. H. the zone in which in this type of steel the formation of the martensite structure begins. If, on the other hand, a harder structure than that desired by quenching in oil, the workpiece can according to the invention in an aqueous solution of 0.3% "CMC-120 high" + 0.1% wetting agent be deterred. At point St. where curve C intersects line MS, the structure of the workpiece is still austenitic and is still well to the left of the workpiece Point h2 at which curve F intersects line MS. This way is using According to the teaching of the invention, the maximum amount of martensite is formed from the austenite. Of course, a martensitic quenching medium could also be used using water Structure can be achieved, but often cracking in the workpiece and warping would occur.

Durch Anwendung der Erfindung kann die gewünschte Stahlstruktur erhalten werden, ohne daß die abrupte Behandlung mit Wasser angewandt zu werden braucht und ohne daß sich, wie es die Folge der Verwendung des Abschrecköles von Kurve B wäre, Perlit bildet. Wenn andererseits ein größerer Prozentsatz an Perlit erwünscht ist, als er bei Verwendung von Öl als Abschreckmedium gemäß Kurve B von Fig. 2 erhalten wird, so kann das der Kurve E von Fig. 1 zugrunde liegende Abschreckmittel gemäß der Erfindung verwendet werden. Unter Verwendung der verschiedenen, in den Tabellen gezeigten Werte können also Abschreckbäder für jeden beliebigen gewünschten Stahl und jede beim Abschrecken dieses Stahls aus Austenit gewünschte Struktur zusammengestellt werden. Gemäß der Erfindung wird auch perlitischer Temperguß mit einem Kohlenstoffgehalt von etwa 2,5% erfolgreich behandelt, indem der Temperguß auf 760 bis 871' C erhitzt, dann in einer 0,5 o/oigen Lösung von »CMC-120 hoch« abgeschreckt und so lange in der Lösung abgekühlt wird, bis seine Temperatur unterhalb des kritischen Punktes gesunken ist.By using the invention, the desired steel structure can be obtained without the need for the abrupt treatment with water and without the formation of pearlite as would be the result of using the quenching oil of curve B. If, on the other hand, a greater percentage of pearlite is desired than is obtained using oil as the quenching medium according to curve B of FIG. 2, then the quenching agent on which curve E of FIG. 1 is based can be used according to the invention. Using the various values shown in the tables, quenching baths can thus be put together for any desired steel and any structure desired when quenching this steel from austenite. According to the invention, pearlitic malleable cast iron with a carbon content of about 2.5% is also successfully treated by heating the malleable cast iron to 760 to 871 ° C., then quenching it in a 0.5% solution of "CMC-120 high" and so on long cooling in the solution until its temperature has dropped below the critical point.

Die Kühldauer zur Erreichung von 260° C wird bei Erhöhung der Konzentration des Cellulosederivates verlängert, und umgekehrt.The cooling time to reach 260 ° C increases when the concentration is increased of the cellulose derivative, and vice versa.

Unter gegebenen Bedingungen und bei konstanter Konzentration kann die Kühlgeschwindigkeit durch Veränderung der Temperatur der Lösung beeinflußt werden.Under given conditions and at constant concentration can the cooling rate can be influenced by changing the temperature of the solution.

Der Zusatz nichtschäumender Netzmittel wirkt sich im allgemeinen günstig aus. Die Kühlgeschwindigkeit kann aber auch durch Zusatz eines schäumenden Netzmittels herabgesetzt werden, das auf dem abzuschreckenden Werkstück eine Schicht von Blasen bildet.The addition of non-foaming wetting agents is generally beneficial the end. The cooling rate can also be increased by adding a foaming wetting agent a layer of bubbles on the workpiece to be quenched can be reduced forms.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Use of aqueous solutions of substituted cellulose, such as methyl cellulose, carboxymethyl cellulose, oxyethyl cellulose, carboxymethyloxyethyl cellulose or mixtures of these substances, as a quenchant in the hardening of steel or of pearlitic malleable cast iron.

2. Solution for use according to claim 1, characterized in that that it contains 0.1 to 1.0% substituted cellulose and the remainder essentially consists of water.

3. Solution according to claim 2, characterized in that it also Contains 0.1% wetting agent. Publications considered: German Patent Specifications No. 367 614, 577 711; Swiss Patent No. 176100; U.S. Patents No. 2178 925, 2 600 290.