DE1242660B

DE1242660B - Quenching medium for quenching heat-treated metal

Info

Publication number: DE1242660B
Application number: DE1963T0024211
Authority: DE
Inventors: Robert Ross Blackwood; William David Cheeseman
Original assignee: Union Carbide Corp
Current assignee: Union Carbide Corp
Priority date: 1963-06-29
Filing date: 1963-06-29
Publication date: 1967-06-22

Description

Abschreckmedium zum Abschrecken von wärmebehandeltem Metall Die Erfindung bezieht sich auf ein verbessertes Abschreckmedium für Metalle und insbesondere auf eine neuartige flüssige Lösung für die Abschreckung von wärmebehandeltem Metall zur Verbesserung der physikalischen Eigenschaften des Metalls.Quenching Medium for Quenching Heat Treated Metal The invention relates to an improved quenching medium for metals, and in particular to a novel liquid solution for quenching heat-treated metal to improve the physical properties of the metal.

Eisenhaltige und andere Metalle werden normalerweise zur Erhöhung ihrer Festigkeit und zur Verbesserung ihrer strukturellen Beschaffenheit wärmebehandelt, indem sie auf eine hohe Temperatur erhitzt werden und das rotwarme Metall dann einem vergleichsweise kalten Abschreckbad ausgesetzt wird. Herkömmliche Abschreckbäder, die für diesen Zweck verwendet wurden, bestehen entweder aus einer wäßrigen Lösung, die mit sehr hoher Geschwindigkeit wirkt, aber die deshalb nicht zufriedenstellend ist, da sich häufig innere Verzerrungen und Brüche oder Risse des Metalls ergeben, oder es wird ein ölbad verwendet, in dem zwar das Verziehen verringert ist, bei dem jedoch die langsame Abschreckgeschwindig keit wirtschaftlich ungenügend ist. Darüber hinaus erhält das Metall bei herkömmlichen Abschreckmedien vom öltyp nicht den Grad an Härte und Festigkeit, der für die meisten Verwendungszwecke bevorzugt wird.Ferrous and other metals are usually used to increase heat-treated to improve their strength and structural properties, by heating them to a high temperature and then turning the red-hot metal into one is exposed to a comparatively cold quenching bath. Conventional quenching baths, which were used for this purpose consist either of an aqueous solution, which works at a very high speed, but which is therefore not satisfactory is because internal distortions and breaks or cracks in the metal often result, or an oil bath is used in which warping is reduced However, the slow deterrent speed is economically inadequate. In addition, the metal does not deteriorate with conventional oil-type quench media the level of hardness and strength preferred for most uses will.

Im Hinbick auf die vorstehenden Betrachtungen liegt die Aufgabe der Erfindung darin, ein neuartiges Metallabschreckmedium zu schaffen, das mit einer sehr hohen Geschwindigkeit arbeitet und demgemäß eine verhältnismäßig kurze Abschreclzeit erfordert, das zu einem Geringstmaß an innerer Spannung und Verzerrung in dem Metall führt, das dem Metall eine gleichmäßige Härtbarkeit verleiht und das, wie aus den nachstehenden Erläuterungen hervorgeht, im übri-en den gegelawär`tig in Benutzung befindlichen Abschreckmaterialien weit überlegen ist.In view of the above considerations, the task of Invention is to provide a novel metal quench medium that can with a works at a very high speed and accordingly a relatively short cut-off time requires that to minimize internal stress and distortion in the metal leads, which gives the metal a uniform hardenability and that, as from the The following explanations emerge, otherwise they are currently in use is far superior to the quenching materials.

Gegenstand der Erfindung ist nun ein Abschreckmedium zum Abschrecken von wärmebehandeltem Metall, das dadurch gekennzeichnet ist, daß es eine Lösung mit einem Gehalt von etwa 45 bis 99,9% Wasser und etwa 0,1 bis 55% eines flüssigen hochmolekularen Polyalkylenglykols mit einer bei ansteigenden Temperaturen abnehmenden Löslichkeit in Wasser ist.The invention now relates to a quenching medium for quenching of heat-treated metal, which is characterized by being a solution containing about 45 to 99.9% water and about 0.1 to 55% of a liquid high molecular weight polyalkylene glycol with a decreasing with increasing temperatures Solubility in water is.

Das im Abschreckmedium enthaltene Polyalkylenglykol bildet einen kontinuierlichen Überzug auf der Metalloberfläche, durch den eine verbesserte Wärmeleitung beim Abschreckprozeß erzielt wird. Dieser Überzug (Schicht) kann für aufeinanderfolgende Anwendungen übereinstimmend und genau reproduziert werden, indem man die Zusammensetzung und die Temperatur des Mediums unverändert hält.The polyalkylene glycol contained in the quenching medium forms a continuous one Coating on the metal surface, through which an improved heat conduction during the quenching process is achieved. This coating (layer) can be used for successive applications can be consistently and accurately reproduced by looking at the composition and keeps the temperature of the medium unchanged.

Der genannte Überzug auf der Oberfläche des Metalls kann nach der Abschreckbehandlung entweder durch Abspülen oder durch Wiedererwärmen des Metalls leicht von der Metalloberfläche entfernt werden. Die beim Abdampfen erhaltenen Dämpfe sind nicht giftig oder reizend und auch nicht entflammbar. Die Kondensation der Dämpfe ist nicht so stark, daß eine Entlüftung oder Absaugung des Arbeitsgebietes notwendig ist.Said coating on the surface of the metal can after Quenching treatment by either rinsing or reheating the metal easily removed from the metal surface. The vapors obtained from evaporation are not toxic or irritant and also not flammable. The condensation of the Vapors are not so strong that venting or exhausting the work area necessary is.

Die auf dem Metall abgeschiedene, zurückbleibende Schicht des Abschreckmediums macht die Metalloberfläche nicht fleckig und beschädigt oder korrodiert sie nicht. Wird die Schicht in der vorstehend beschriebenen Art durch Wiedererwärmung des Metalls entfernt, so wird das Material nicht karbonisiert, und es bleibt kein Film zurück, der ein nachfolgendes Beizen, Blasen oder Reinigen bzw. Wälzen der Metalloberfläche stören könnte, wie das häufig in Verbindung mit herkömmlichen Abschreckmedien der Fall ist.The remaining layer of the quenching medium deposited on the metal does not stain, damage or corrode the metal surface. The layer is made in the manner described above by reheating the metal removed, the material is not carbonized and no film remains, the subsequent pickling, blowing or cleaning or rolling of the metal surface could interfere, as is often the case in connection with conventional deterrent media Case is.

Beider Verwendung des neuen Abschreckmediums können Verunreinigungen, wie sie bei den meisten Wärmebehandlungsprozessen vorliegen, anwesend sein, und das Medium braucht nicht wie die üblicherweise verwendeten Materialien gereinigt zu werden.When using the new quenching medium, impurities, present in most heat treatment processes be, and the medium does not need to be cleaned like the materials commonly used to become.

Durch die Verwendung des neuen Abschreckmediums wird eine Duktilität des abgeschreckten Metalls erhalten. Diese ist mit der Duktilität von Metallen vergleichbar, die nach dem Abschrecken in Öl, Wasser, Sole oder anderen herkömmlichen Benetzungsmitteln wieder erwärmt worden sind. Erfindungsgemäß wird dadurch eine zeitraubende Stufe im Wärmebehandlungsprozeß beseitigt und die Leistungsfähigkeit und Wirtschaftlichkeit der Behandlung stark verbessert.The use of the new quenching medium creates ductility of the quenched metal. This is comparable to the ductility of metals, those after quenching in oil, water, brine or other conventional wetting agents have been reheated. According to the invention, this becomes a time consuming stage eliminated in the heat treatment process and the efficiency and economy the treatment greatly improved.

Da das neue Abschreckmedium auch bei höheren Temperaturen beständig ist, besitzt es eine lange Lebensdauer.Because the new quenching medium is resistant even at higher temperatures it has a long lifespan.

Das erfindungsgemäße Polyalkylenglykol besitzt die besondere Eigenschaft, daß seine Löslichkeit in Wasser bei steigender Temperatur, etwa wenn rotwarmes Metall in die Lösung eingeführt wird, abnimmt. Es wird angenommen, daß das Glykol dadurch eine Deckschicht auf der gesamten Metalloberfläche bildet und die Wasserkomponente der Lösung ausgeschlossen wird. Auf diese Weise kann sich keine Dampfdecke an der Grenzfläche bilden. Mit herkömmlichen Wärmeübertragungsmedien auf Basis Wasser, Öl, Ölemulsion oder anderer Art bildet sich während der Abschreckbehandlung an der Grenzfläche entweder eine Dampfschicht oder ein Überzug aus Zersetzungsprodukten; diese Produkte sind unerwünscht, da sie isolierend wirken und den Wärmeableitungsvorgang hemmen. Andererseits wurde gefunden, daß die Polyalkylenglykolzwischenschicht, die sich bei Anwendung der erfindungsgemäßen Lösung bildet, ein ausgezeichnetes Wärmeableitungsmedium ist und die Abschreckzeit wesentlich verringert wird, wie das aus den nachstehenden Ausführungen hervorgeht.The polyalkylene glycol according to the invention has the special property that its solubility in water with increasing temperature, for example when red-hot metal is introduced into the solution, decreases. It is believed that the glycol thereby forms a top layer on the entire metal surface and the water component the solution is excluded. In this way there can be no vapor blanket on the Form interface. With conventional heat transfer media based on water, Oil, oil emulsion or other kind forms on the during the quenching treatment Interface either a vapor layer or a coating of decomposition products; these products are undesirable because they have an insulating effect and the heat dissipation process inhibit. On the other hand, it has been found that the polyalkylene glycol interlayer, the forms when the solution according to the invention is used, an excellent heat dissipation medium and the quench time is substantially reduced, as shown in the following Statements.

Die genauen Mengenanteile an Polyalkylenglykol und Wasser, die im erfindungsgemäßen Abschreckmedium benutzt werden, sind innerhalb des angegebenen Bereiches von der im einzelnen in Betracht kommenden Abschreckbehandlung abhängig. Es können auch noch Zusatzstoffe mitverwendet werden, wie beispielsweise Nitrite, Chromate, Gluconate, Phosphate, Silicate, Borate und Hydroxyde von Metallen und ähnliche Materialien. Besonders gute Ergebnisse wurden bei Zusatz von Natriumnitrit und Natriummetasilicat zwecks Korrosionsschutz erzielt.The exact proportions of polyalkylene glycol and water in the The quench medium of the invention are used within the specified range Area depends on the particular quenching treatment to be considered. Additives can also be used, such as nitrites, Chromates, gluconates, phosphates, silicates, borates and hydroxides of metals and similar materials. Particularly good results were obtained with the addition of sodium nitrite and sodium metasilicate for corrosion protection.

Die Polyalkylenglykolkomponente ist in der neuen Abschrecklösung bei Temperaturen von unter etwa 104° C vollständig mit der neuen Lösung mischbar, und während der Abschreckbehandlung bleibt diese Komponente beständig und erleidet selbst bei so hohen Grenzflächentemperaturen wie etwa 400° C keine Zersetzung.The polyalkylene glycol component is included in the new quench solution Temperatures below about 104 ° C are completely miscible with the new solution, and during the quenching treatment, this component remains stable and suffers itself no decomposition at interfacial temperatures as high as about 400 ° C.

Die nachstehenden Beispiele und Tabellen erläutern die Erfindung. Wenngleich die aufgeführten Beispiele lediglich die Abschreckung von Stählen und Gußeisen behandeln, so ist selbstverständlich die Anwendung der neuen Abschreckmedien in keiner Weise auf eisenhaltige Metalle beschränkt. Diese können auch bei der Behandlung von Aluminium und anderen Metallen oder Legierungen Anwendung finden. Beispiel 1 Bei diesen Versuchen wurde ein Abschreckbad verwendet, das 2 Teile Polyalkylenglykol (Molekulargewicht 12 000 bis 14 000) und 98 Teile Wasser enthielt und bei etwa 21° C zur Anwendung gebracht wurde. Das behandelte Metall bestand aus Stahlstäben und -rohren, die von etwa 815° C abgeschreckt wurden. Bezüglich der Temperatur des erhitzten Metalls ist zu beachten, daß diese oberhalb der kritischen oder Martensit-Starttemperaturen der verschiedenen eisenhaltigen Metalle liegen sollte, um beste Ergebnisse zu erhalten, und sämtliche Versuche wurden auf dieser Basis durchgeführt. Die Härtbarkeit des Metalls wurde nach der Rockwell-C-Skala bestimmt, und die Ergebnisse sind in der nachstehenden Tabelle aufgeführt: Material Anfangshärte Ziehtemperatur Rc nach Ziehen Zähigkeit Rc ° C Oberfläche I Kern C-1040 50 bis 55 371 30 bis 34 30 bis 34 gut C-1213 Carb. 62 bis 65 177 55 bis 58 - - i C-1117 Carb. 61 bis 64 177 58 bis 60 35 bis 45 gut C-1018 Carb. 58 bis 61 177 56 bis 60 25 bis 28 gut C-1117 Carb. 60 bis 64 177 57 bis 60 22 bis 25 gut C-1117 Carb. 58 bis 62 177 56 bis 58 - gut Beispiel 2 Eine Mischung von 4,5 Teilen Polyalkylenglykol (Molekulargewicht 12 000 bis 14 000) und 95,5 Teilen Wasser wurde bei etwa 48° C zum Abschrecken durch Aufsprühen von Stahlrohren bei einer Temperatur von etwa 871° C benutzt. Die Härtbarkeit wurde durch Brinell-Tests bestimmt: Anfangshärte Verzerrung Material BHZ des Innendurchmessers in mm C-1030 Carb. 682 bis 700 0,406(1) 0,762 0,762 0,914 0,330 0,381 0,787 0,635 0,635 C-1030 Carb. 700 0,178(2) 0,000 C-1030 Carb. 700 0,229 Der Innendurchmesser besitzt etwa die folgende Größenordnung: (1) = 47 cm (2) = 26,5 cm (3) - 36,5 cm Beispiel 3 Es wurde eine Mischung aus 3 Teilen Polyalkylenglykol (Molekulargewicht 12 000 bis 14 000) und 97 Teilen Wasser bei etwa 27° C als Tauchbad verwendet. Das geprüfte Metall bestand aus 127 mm langen vollen Stahlstäben von etwa 18,9 und 19 mm Durchmesser, die eine Temperatur von etwa 843° C hatten; die Härte wurde nach dem Rockwell-C-Test bestimmt: Material Anfangshärte Ziehtemperatur Rc Duktilität Rc 0 C nach dem Ziehen C-1038 53 bis 55 371 38 bis 42 30 bis 401 Biegung C-1038 53 bis 55 371 38 bis 42 30 bis 401 Biegung Beispiel 4 Eine Mischung von 2,5 Teilen Polyalkylenglykol (Molekulargewicht 12 000 bis 14 000) und 97,5 Teilen Wasser wurde bei etwa 27° C verwendet, die Wärmeübertragung erfolgte durch Eintauchen. Das Metall bestand aus einem Flachstahlstab von 127 - 44,5 - 9,5 mm und einer Temperatur von etwa 843° C; die Härte wurde durch Brinellprüfung bestimmt: Material Anfangshärte Ziehtemperatur BHZ Duktilität BHZ o C nach dem Ziehen C-1045 I 451 bis 555 [ 371 I 363 bis 388 [ 30 bis 40° Biegung Beispiel 5 Es wurde eine Mischung von 2,8 Teilen Polyalkylenglykol (Molekulargewicht 12 000 bis 14 000) und 97,2 Teilen Wasser bei etwa 27° C verwendet, die Wärmeübertragung erfolgte durch Eintauchen. Das Metall bestand aus einem Flachstahlstab von 152 - 31,7 - 51 mm mit Löchern von 15,9 mm Durchmesser bei einem Mittelabstand von 102 mm; der Stab wurde von etwa 843° C abgeschreckt. Material Anfangshärte Ziehtemperatur Streckgrenze BH o C B# Duktilität C-1040 [ 477 bis 555 I 371 ` 321 bis 363 [ 301 Biegung Eine Untersuchung der Löcher nach dem Ziehen zeigte keine Abweichung in der Größe der 15,9-mm-Löcher, während der Mittelabstand sich um 0,076 mm geändert hatte. Es wurden identische Versuche unter Verwendung herkömmlicher wäßriger und öliger Abschreckmedien durchgeführt. Bei Verwendung von Öl konnte eine Härte von über 302 BHZ (Brinell-Härtezahl) nicht erzielt werden, während die Verwendung von Wasser Verzerrung und Bruchbildung verursachte. Beispiel 6 Es wurde eine Mischung von 17 Teilen Polyalkylenglykol (Molekulargewicht 12000 bis 14000) und 83 Teilen Wasser bei etwa 27° C verwendet, die Wärmeübertragung erfolgte durch Eintauchen. Es wurden dreizehn gesonderte Prüfungen mit unlegierten schmiedbaren Gußeisenstäben durchgeführt, diese wurden 2 Stunden bei 815° C gehalten, abgeschreckt und 2 Stunden bei 371° C gestreckt. Versuch Proportionalitätsgrenze Zerreißfestigkeit Dehnung Härte Nr. kg/mm2 kg/mm2 BHZ1 58,40 65,40 2 262 2 58,40 76,00 außer Meßbereich 269 3 62,60 73,50 2 269 4 54,80 78,60 außer Meßbereich 255 5 53,40 71,80 3,5 255 6 49,20 59,10 2,5 262 7 61,20 75,70 2 269 8 46,40 67,90 4 241 9 52,70 63,70 2,5 285 10 49,90 70,50 5 255 11 59,80 74,60 2 302 12 67,50 73,10 2 255 13 50,60 72,80 4 255 Durchschnitt 56,25 70,00 3 266 Die Ergebnisse dieser Untersuchung zeigen eindeutig, daß perlitische Qualitätsschmiedeeisen aus unlegiertem schmiedbarem Eisen durch eine einfache Verarbeitung unter Anwendung des neuartigen Abschreckmediums gemäß der Erfindung hergestellt werden kann. Beispiel 7 Es wurde eine Mischung von 19 Teilen Polyalkylenglykol (Molekulargewicht 12000 bis 14000) und 81 Teilen Wasser bei etwa 27° C verwendet, die Wärmeübertragung erfolgte durch Eintauchen. Die Prüfung wurde an fünfhundert gefertigten Teilen durchgeführt, um zu bestimmen, ob Weißeisenteile ohne Beschädigung zu einer erhöhten Härte verarbeitet werden können. Es ergab sich, daß keines der Teile brach oder riß und eine erhöhte Härte erzielt wurde. Anfangshärte Zieh- BHZ BHZ temperatur nach dem Bemerkungen ° C Ziehen 444 bis 461 204 444 keine Risse, Querschnittshärte 418 bis 429 BHZ Beispiel 8 Es wurde eine Mischung von 18 Teilen Polyalkylenglykol (Molekulargewicht 12000 bis 14000) und 82 Teilen Wasser bei etwa 27° C verwendet, die Wärmeübertragung erfolgte durch Eintauchen. Diese Prüfung erfolgte an zweitausend gefertigten Schmiedeeisenteilen, um die Wirkung einer Erhöhung der Anfangs- oder Austenitisierungstemperatur des Metalls auf die endgültigen physikalischen Eigenschaften des Metalls bei Verwendung des erfindungsgemäßen Abschreckmediums zu bestimmen. Austenitisierungs- Anfangshärte Ziehtemperatur BHZ temperatur o C (o F) BHZ o C nach dem Ziehen Duktilität 815 (1500) 269 bis 285 482 241 bis 255 201 Biegung 843 (1550) 269 bis 285 482 241 bis 255 201 Biegung 871 (1600) 269 bis 285 482 241 bis 255 201 Biegung 899 (1650) 269 bis 285 482 241 bis 255 201 Biegung Die vorstehenden Ergebnisse zeigen, daß die metallurgische Struktur, die sich bei Verwendung des Abschreckmediums gemäß der Erfindung ergibt, durch erhöhte Austenitisierungstemperaturen nicht beeinflußt wird; dies gestattet die Anwendung einer höheren Einbringwärme und eines kürzeren Ein- und Aus-Wärmekreislaufs, als das mit herkömmlichen Abschreckmaterialien möglich ist.The following examples and tables illustrate the invention. Although the examples listed only deal with the quenching of steels and cast iron, it goes without saying that the use of the new quenching media is in no way restricted to ferrous metals. These can also be used in the treatment of aluminum and other metals or alloys. Example 1 A quench bath containing 2 parts of polyalkylene glycol (molecular weight 12,000 to 14,000) and 98 parts of water was used in these experiments and was used at about 21 ° C. The treated metal consisted of steel rods and tubes quenched to about 815 ° C. With regard to the temperature of the heated metal, it should be noted that it should be above the critical or martensite start temperatures of the various ferrous metals for best results, and all tests were carried out on this basis. The hardenability of the metal was determined on the Rockwell C scale and the results are shown in the table below: Material initial hardness drawing temperature Rc after drawing toughness Rc ° C surface I core C-1040 50 to 55 371 30 to 34 30 to 34 good C-1213 carb. 62 to 65 177 55 to 58 - - i C-1117 carb. 61 to 64 177 58 to 60 35 to 45 good C-1018 carb. 58 to 61 177 56 to 60 25 to 28 good C-1117 carb. 60 to 64 177 57 to 60 22 to 25 good C-1117 carb. 58 to 62 177 56 to 58 - good Example 2 A mixture of 4.5 parts of polyalkylene glycol (molecular weight 12,000 to 14,000) and 95.5 parts of water was used at about 48 ° C for quenching by spraying steel pipes at a temperature of about 871 ° C. The hardenability was determined by Brinell tests: Initial hardness distortion Material BHZ of the inside diameter in mm C-1030 Carb. 682 to 700 0.406 (1) 0.762 0.762 0.914 0.330 0.381 0.787 0.635 0.635 C-1030 Carb. 700 0.178 (2) 0.000 C-1030 Carb. 700 0.229 The inside diameter is roughly as follows: (1) = 47 cm (2) = 26.5 cm (3) - 36.5 cm Example 3 A mixture of 3 parts of polyalkylene glycol (molecular weight 12,000 to 14,000) and 97 parts of water at about 27 ° C. was used as an immersion bath. The metal tested consisted of 127 mm long full steel rods about 18.9 and 19 mm in diameter and at a temperature of about 843 ° C; the hardness was determined according to the Rockwell C test: Material initial hardness drawing temperature Rc ductility Rc 0 C after pulling C-1038 53 to 55 371 38 to 42 30 to 401 bend C-1038 53 to 55 371 38 to 42 30 to 401 bend Example 4 A mixture of 2.5 parts of polyalkylene glycol (molecular weight 12,000-14,000) and 97.5 parts of water was used at about 27 ° C, the heat transfer was by immersion. The metal consisted of a flat steel bar of 127 - 44.5 - 9.5 mm and a temperature of about 843 ° C; the hardness was determined by the Brinell test: Material initial hardness drawing temperature BHZ ductility BHZ o C after pulling C-1045 I 451 to 555 [371 I 363 to 388 [30 to 40 ° bend Example 5 A mixture of 2.8 parts of polyalkylene glycol (molecular weight 12,000 to 14,000) and 97.2 parts of water at about 27 ° C. was used and the heat was transferred by immersion. The metal consisted of a flat steel bar of 152 - 31.7 - 51 mm with holes of 15.9 mm in diameter with a center distance of 102 mm; the rod was quenched to about 843 ° C. Material initial hardness, drawing temperature, yield point BH o CB # ductility C-1040 [477 to 555 I 371 `321 to 363 [30 1 bend Examination of the holes after drawing showed no change in the size of the 15.9 mm holes while the center distance had changed by 0.076 mm. Identical tests were carried out using conventional aqueous and oily quench media. When using oil, a hardness of over 302 BHZ (Brinell hardness number) could not be achieved, while the use of water caused distortion and breakage. Example 6 A mixture of 17 parts of polyalkylene glycol (molecular weight 12,000 to 14,000) and 83 parts of water at about 27 ° C. was used and the heat was transferred by immersion. Thirteen separate tests were carried out with unalloyed, malleable cast iron bars, these were held at 815 ° C. for 2 hours, quenched and stretched at 371 ° C. for 2 hours. Trial proportional limit tensile strength elongation hardness No. kg / mm2 kg / mm2 BHZ1 58.40 65.40 2 262 2 58.40 76.00 except measuring range 269 3 62.60 73.50 2 269 4 54.80 78.60 except measuring range 255 5 53.40 71.80 3.5 255 6 49.20 59.10 2.5 262 7 61.20 75.70 2 269 8 46.40 67.90 4 241 9 52.70 63.70 2.5 285 10 49.90 70.50 5 255 11 59.80 74.60 2 302 12 67.50 73.10 2 255 13 50.60 72.80 4 255 Average 56.25 70.00 3,266 The results of this investigation clearly show that pearlitic quality wrought iron can be made from unalloyed malleable iron by simple processing using the novel quenching medium according to the invention. Example 7 A mixture of 19 parts of polyalkylene glycol (molecular weight 12,000 to 14,000) and 81 parts of water at about 27 ° C. was used and the heat was transferred by immersion. The test was carried out on five hundred manufactured parts to determine whether white iron parts can be processed to an increased hardness without damage. As a result, none of the parts were broken or cracked, and increased hardness was obtained. Initial hardness drawing BHZ BHZ temperature according to the remarks ° C drawing 444 to 461 204 444 no cracks, Cross-sectional hardness 418 to 429 BHZ Example 8 A mixture of 18 parts of polyalkylene glycol (molecular weight 12,000 to 14,000) and 82 parts of water at about 27 ° C. was used and the heat was transferred by immersion. This test was performed on two thousand manufactured wrought iron parts to determine the effect of increasing the initial or austenitizing temperature of the metal on the final physical properties of the metal when using the quenching medium of the invention. Austenitizing initial hardness, drawing temperature BHZ temperature o C ( o F) BHZ o C after drawing ductility 815 (1500) 269 to 285 482 241 to 255 201 bend 843 (1550) 269 to 285 482 241 to 255 201 bend 871 (1600) 269 to 285 482 241 to 255 201 bend 899 (1650) 269 to 285 482 241 to 255 201 bend The above results show that the metallurgical structure which results when using the quenching medium according to the invention is not influenced by increased austenitizing temperatures; this allows the use of a higher input heat and a shorter in and out heat cycle than is possible with conventional quenching materials.

Beispiel 9 Es wurde eine Mischung von 19 Teilen Polyalkylenglykol (Molekulargewicht 12000 bis 14000) und 81 Teilen Wasser verwendet, die Wärmeübertragung erfolgte durch Eintauchen. Dieser Versuch wurde mit viertausend gefertigten schmiedbaren Teilen durchgeführt, um den Einfluß unterschiedlicher Temperaturen des Abschreckmediums auf die Zusammensetzung und die strukturelle Beschaffenheit der geprüften Teile zu bestimmen. Anfangshärte Ziehtemperatur B# Pomalkyten- temp atur Duktilität B# nach dem Ziehen C 0 C 269 bis 285 482 241 bis 255 24,4 20° Biegung 269 bis 285 482 241 bis 255 27,2 20° Biegung 269 bis 285 482 241 bis 255 27,8 201 Biegung 269 bis 285 482 241 bis 255 46,7 201 Biegung 269 bis 285 482 241 bis 255 57,2 20° Biegung Die Ergebnisse dieses Versuches zeigten, daß die metallurgische Struktur, die durch Abschreckung in dem erfindungsgemäßen Medium entwickelt wird, innerhalb des angegebenen Bereiches durch Änderungen der Mediumtemperatur nicht beeinflußt wird. Beispiel 10 Es wurde eine Mischung von 18,5 Teilen Polyalkylenglykol (Molekulargewicht 12000 bis 14000) und 81,5 Teilen Wasser verwendet, die Wärmeübertragung erfolgte durch Eintauchen. Das bei diesem Versuch verwendete Metall bestand aus 12,83 mm Prüfstabmustern, die Schmelzungen von schmiedbarem Eisen über einen Zeitraum von 3 Monaten kennzeichneten. Die Verarbeitung bestand aus einer 2stündigen Erhitzung auf etwa 815°C, gefolgt von einer Abschreckung in der vorstehend angegebenen Mischung bei den aufgeführten Badtemperaturen. Temperatur des Anfangs- Datum Abschreckbades härte Duktilität °C BHZ 14. März 28,3 269 18° Biegung 19. März 27,8 255 17° Biegung 20. März 30,0 269 20° Biegung 21. März 28,3 255 22° Biegung 24. März 30,0 255 25° Biegung 25. März 30,0 255 16° Biegung 26. März 27,8 255 19° Biegung 27. März 28,9 255 20° Biegung 31. März 29,4 255 20° Biegung 1. April 28,9 255 15° Biegung 4. April 26,7 255 20° Biegung 7. April 23,3 262 17° Biegung 17. April 26,1 255 l.6° Biegung 18. April 27,8 269 20° Biegung 24. April 23,9 255 18° Biegung 28. April 22,8 269 17° Biegung 6. Mai 28,9 255 21° Biegung B. Mai 25,6 285 15° Biegung 9. Mai 27,8 255 20° Biegung 12. Mai 26,1 241 21° Biegung 13. Mai 21,1 255 25° Biegung 14. Mai 17,2 269 24° Biegung 16. Mai 18,3 255 20° Biegung 20. Mai 19,4 269 17° Biegung 21. Mai 17,8 255 19° Biegung 26. Mai 23,9 255 211 Biegung 3. Juni 30,0 255 20° Biegung 5. Juni 24,4 255 17° Biegung 6. Juni 24,4 255 25° Biegung 9. Juni 23,9 255 22° Biegung 11. Juni 17,2 255 21° Biegung Dieser Versuch veranschaulicht die Wirksamkeit des erfindungsgemäßen Abschreckmediums für die Erzeugung gleichmäßiger physikalischer Eigenschaften bei zahlreichen Schmelzungen von schmiedbarem Eisen und die Fähigkeit des Mediums, seine Stabilität ohne Zugaben für einen ausgedehnten Benutzungszeitraum beizubehalten.Example 9 A mixture of 19 parts of polyalkylene glycol (molecular weight 12,000 to 14,000) and 81 parts of water was used and the heat was transferred by immersion. This test was carried out on four thousand machined forgeable parts in order to determine the influence of different temperatures of the quenching medium on the composition and the structural properties of the tested parts. Initial hardness drawing temperature B # pomalkyte temp ature ductility B # after dragging C 0 C 269 to 285 482 241 to 255 24.4 20 ° bend 269 to 285 482 241 to 255 27.2 20 ° bend 269 to 285 482 241 to 255 27.8 201 bend 269 to 285 482 241 to 255 46.7 201 bend 269 to 285 482 241 to 255 57.2 20 ° bend The results of this experiment showed that the metallurgical structure which is developed by quenching in the medium according to the invention is not influenced within the specified range by changes in the medium temperature. Example 10 A mixture of 18.5 parts of polyalkylene glycol (molecular weight 12,000 to 14,000) and 81.5 parts of water was used and the heat was transferred by immersion. The metal used in this experiment consisted of 12.83 mm test bar samples that indicated melts of malleable iron over a period of 3 months. Processing consisted of heating to about 815 ° C for 2 hours, followed by quenching in the above mixture at the listed bath temperatures. Temperature of the initial Date quenching bath hardness ductility ° C BHZ March 14th 28.3 269 18 ° bend March 19 27.8 255 17 ° bend March 20 30.0 269 20 ° bend March 21st 28.3 255 22 ° bend March 24th 30.0 255 25 ° bend March 25th 30.0 255 16 ° bend March 26th 27.8 255 19 ° bend March 27th 28.9 255 20 ° bend March 31 29.4 255 20 ° bend April 1 28.9 255 15 ° bend April 4th 26.7 255 20 ° bend April 7 23.3 262 17 ° bend April 17th 26.1 255 l.6 ° bend April 18 27.8 269 20 ° bend April 24 23.9 255 18 ° bend April 28th 22.8 269 17 ° bend May 6th 28.9 255 21 ° bend B. May 25.6 285 15 ° bend May 9 27.8 255 20 ° bend May 12th 26.1 241 21 ° bend May 13th 21.1255 25 ° bend 14 May 17.2 269 24 ° bend May 16, 18.3 255 20 ° bend May 20 19.4 269 17 ° bend May 21, 17.8 255 19 ° bend May 26 23.9 255 211 bend June 3, 30.0 255 20 ° bend June 5th 24.4 255 17 ° bend June 6th 24.4 255 25 ° bend June 9 23.9 255 22 ° bend June 11th 17.2255 21 ° bend This experiment illustrates the effectiveness of the quench media of the present invention in producing uniform physical properties over numerous smelts of malleable iron and the ability of the media to maintain its stability without additions for an extended period of use.

Aus den vorstehenden Versuchen ist ersichtlich, daß das neue und verbesserte Abschreckmedium in vorteilhafter Weise für verschiedene Wärmebehandlungsoperationen benutzt werden kann und daß die relativen Mengenanteile an Polyalkylenglykol und Wasser in der Lösung, sowie zusätzliche korrosionsbeständige Bestandteile od. dgl., beträchtlich variiert werden können, um eine Anpassung an besondere Anforderungen bei der Abschreckung zu erzielen.From the above experiments it can be seen that the new and improved Quenching medium advantageous for various heat treatment operations can be used and that the relative proportions of polyalkylene glycol and Water in the solution, as well as additional corrosion-resistant components or the like, Can be varied considerably to accommodate specific requirements to achieve in deterrence.

Ein Hauptvorteil der Erfindung liegt darin, daß sich bei ihrer Anwendung geringere Spannungen und dimensionale Verzerrungen, Rißbildungen oder Verwerfungen des Metalls ergeben, als das bei Verwendung herkömmlicher Kühlmittel und insbesondere von wäßrigen Medien der Fall ist. Darüber hinaus führt die Anwendung der Erfindung zu einer größeren und gleichmäßigeren Härtbarkeit, als sie mit herkömmlichen Medien vom Öltyp erhalten wird, und es ist ein kürzerer Abschreckzyklus erforderlich (etwa ein Drittel der Zeit). Hinsichtlich der durch die Erfindung erzielten Zeitersparnis wurde gefunden, daß bei Anwendung des erfindungsgemäßen Mediums die Duktilität des abgeschreckten Metalls mit der Duktilität von Metallen vergleichbar ist, die nach dem Abschrecken in Öl oder anderen herkömmlichen Materialien langwierig und zeitraubend erhitzt worden sind (vgl. Beispiel 3), so daß der Zeitbedarf wesentlich verringert und eine wirtschaftlichere Wärmebehandlung ermöglicht wird.A main advantage of the invention is that its application results in lower stresses and dimensional distortions, cracking or warping of the metal than is the case with the use of conventional coolants and, in particular, of aqueous media. In addition, application of the invention results in greater and more uniform hardenability than is obtained with conventional oil-type media and a shorter quench cycle is required (about one third the time). With regard to the time savings achieved by the invention, it has been found that when using the medium according to the invention, the ductility of the quenched metal is comparable to the ductility of metals which have been heated in a lengthy and time-consuming manner after quenching in oil or other conventional materials (see Example 3 ), so that the time required is significantly reduced and a more economical heat treatment is made possible.

Bei der Verwendung des vorstehend beschriebenen neuartigen Abschreckmediums hat die darin enthaltene Polyalkylenglykolkomponente die besondere Eigenschaft einer Löslichkeitsverringerung, wenn die Temperatur der Lösung zunimmt, etwa wenn rotwarmes Metall in die Lösung eingeführt wird. Demzufolge bildet diese Komponente eine Deckschicht über dem Metall, die das Metall kontinuierlich umgibt und die in der beschriebenen Weise als Wärmeableitungsmittel wirkt. Nach Abschluß des Abschreckprozesses kann die zurückbleibende durchsichtige Schicht aus Polyalkylenglykol durch Spülung mit Wasser oder durch Wiedererwärmung des Metalls und Verdampfung des Materials entfernt werden. Wenn die Schicht durch Abspülen entfernt wird, kann das Material durch Aufarbeitung des Spülwassers leicht für eine weitere Verwendung wiedergewonnen werden. Wenn das zurückbleibende Material durch Wiedererhitzen des Metalls und Verdampfen des Materials entfernt wird, führt eine solche Wiedererhitzung nicht zu einer Carbonisierung oder Zersetzung des Polyalkylenglykols, und es bleibt kein Film auf dem Metall zurück, der das normale Beizen, Blasen oder Wälzen bzw. Putzen, das normalerweise zwecks Vorbereitung der Metalloberfläche zur Fertigstellung Anwendung findet, stören könnte. Darüber hinaus sind die erzeugten Dämpfe nicht giftig und sie kondensieren nicht in einem Ausmaß, das eine Belüftung oder Absaugung des Arbeitsgebietes erforderlich machen würde.When using the novel quenching medium described above the polyalkylene glycol component contained therein has the special property of a Decrease in solubility when the temperature of the solution increases, for example when it is red and warm Metal is introduced into the solution. As a result, this component forms a top layer above the metal that continuously surrounds the metal and that is described in the Way acts as a heat dissipation agent. After the quenching process is complete, the remaining transparent layer of polyalkylene glycol by rinsing with Water or by reheating the metal and evaporating the material will. If the layer is removed by rinsing, the material can be worked up of the rinse water can be easily recovered for further use. If that lagging Material by reheating the metal and evaporating it of the material is removed, such reheating does not result in carbonization or decomposition of the polyalkylene glycol, and no film remains on the metal, the normal pickling, blowing or rolling or cleaning, which is normally used for the purpose of Preparation of the metal surface for completion application could interfere. In addition, the vapors generated are non-toxic and do not condense to the extent that ventilation or exhaustion of the work area is required would do.

Weitere Vorteile des neuartigen Abschreckmediums gemäß der Erfindung bestehen darin, daß das Medium beständig ist und sich selbst bei verhältnismäßig hohen Temperaturen nicht zersetzt, daß die Lösung nicht entflammbar ist und keine Feuergefahr verursacht, daß sie geruchfrei ist, daß sie die menschliche Haut nicht reizt und daß sie das Metall nicht beschädigt oder korrodiert. Weiterhin ist das Medium gemäß der Erfindung mit normalen Lagerungs-, Umwälz-, Pump- und Förderausrüstungen verträglich; es besteht keine Notwendigkeit zur Anordnung einer Abfallbeseitigung wie das bei alkalischen Abfällen und Erdöl- oder Fettölabfällen der Fall ist; das Medium verträgt herkömmliche Filterungsprozesse, und es eignet sich für eine genaue Temperaturregelung.Further advantages of the novel quench medium according to the invention consist in the fact that the medium is stable and proportionate to itself does not decompose at high temperatures, that the solution is non-flammable and none Fire hazard means that it is odor-free, that it does not affect human skin irritates and that it does not damage or corrode the metal. Furthermore, this is Medium according to the invention with normal storage, circulation, pumping and conveying equipment compatible; there is no need to arrange waste disposal as is the case with alkaline waste and petroleum or fatty oil waste; the Medium can withstand conventional filtering processes, and it is suitable for accurate Temperature control.

Claims

Claims: 1. Quenching medium for quenching heat-treated Metal, d a d u r c h g e - indicates that it is a solution containing about 45 to 99.9% water and about 0.1 to 55% of a liquid high molecular weight polyalkylene glycol with a decreasing solubility in water with increasing temperatures.

2. Quenching medium according to claim 1, characterized in that the polyalkylene glycol a polyethylene glycol, polypropylene glycol or a mixed polyethylene and polypropylene glycol or an ether or diether of a polyethylene glycol or polypropylene glycol or a mixed polyethylene or polypropylene glycol or another polyalkylene glycol or an ether or diether of such other polyalkylene glycol or a mixture of said compound is. Publications considered: German patent specification No. 316 800.