Verfahren zum Aufkohlen von Eisenwerkstoffen
durch
organische Flüssigkeiten
Es ist bekannt, Eisenwerkstoffe
dadurch aufzukohlen, dass man sie,
in organische Flüssigkeiten
eingetaucht, durch Hochfrequenz- oder
Widerstandserwärmung erhitzt. Die
hierbei notwendigen Temperaturen liegen 3n der Grössenordnung
von etwa 1000o C. Als organische
Flüssigkeiten dienen a.
B. Alkohole, die sich an der Oberfläche
des erhitzten Eisenwerkstoffes
infolge des Wärmeeinflusses spalten,
so dann eine Aufkohlung
des Behandlungsgutes erfolgt. Bei den
bekannten Verfahren ist die
Aufkohlungstiefe bei 8000 C und einer
Behandlungsdauer von 10 Minuten nur
sehr gering. Als beste Aufkoh-
lungrtemperatur kann bei den bekannten
Verfahren etwa 1000 o bis
12000 C gelten. Bei diesen Temperaturen
können aber bereits Über-
hitzungserscheinungen auftreten, die unerwünschte
Kornvergrösse-
rungen zur Folge haben. Weiterhin- kann bei den
bekannten Verfahren
das aufgekohlte Behandlungsgut nicht in einem
anschliessenden
Arbeitsgang einer Diffusuionsglühung unterworfen
werden, da das
Werkstück mit der Aufkohlungsflüssigkeit umgeben
ist. Bei einer
Zonenaufkohlung unter der Flüssigkeit ist das Kohlenatoffgefälle
zum Grundmaterial neben der Arbeitsspule für .die Induktionserhitzung verhältnismässig
gross, so dass sich nach dem Aushärten spannung$-
reiche Härtezonenübergänge
ergeben.
Eine gleichmässige tiefere Aufkohlung von Eisenwerkstoffen
unter
Einfluss organischer Flüssigkeiten auf die erhitzten Eisenwerk-
stoffe
bei geringeren Temperaturen des Behandlungeguten in kürzerer
Zeit zu
erreichen, ist Aufgabe der Erfindung. Die gestellte Aufgabe
Xtrd
beim Verfahren nach der Erfindung dadurch gelöst, dass das
zu behandelnde
Gut ausschliesslich in. einer Dampfatmosphäre des
Alkohols über die
Siedetemperatur den Alkohols erhitzt wird. Der
Alkohol umgibt dabei in
Form von überhitztem Dampf fein verteilt
das Behandlungsgut und beeinflusst
dieses auf der gesamten erhitzten
Oberfläche gleichmässig. Dabei
können im Eisenwerkstoff keine Temperaturunterschiede im Bereich der
behandelten Oberfläche - besonders
bei Dr#hten und dünnen
Teilen wegen der geringen Wärmekapazität -eintreten und somit wird eine
gleichmässige Aufkohlung erweicht. Da de
Dampf eine wesentlich geringere
Abkühlung den erhitzten Behandlungs-
gutes ergibt, kann das Werkstitek
mit entsprechend geringerer Wärme-
zufuhr auf seiner
gewünschten Behandlungstemperatur gehalten
wenden: Das Verfahren nach der
Erfindung ermöglicht darüber hinaus auf
einfache Weise eine Karbonitrierurig
des Behandlungsgutes, wozu der Dampfatmosphäre des_Alkohola
nur gasförmiger Ammoniak im ge-
wünschten Masszugemischt
werden braucht. Da beim Verfahren nach der Erfindung der Eisenwerkstoff
in Dampfatmosphären von organi-
sehen Flüssigkeiten erhitzt wird, kann
diese Erhitzung auch nicht
durch Berühren des Eisenwerkstoffes mit flüssigem
Behandlungsgut
gestört,werden, wodurch die bereits erwähnte gleichmässige
Aufkohlung sichergestellt wird. Es ergibt sich ein kontinuierlich
verlaufender
Kohlenstoffgehalt in Werkstück, der nach dem Aushärten einen spannungsärmeren
Härtezonenübergang herbeifuhrt.
In Figur l.gind für verschiedene
Temperaturen die Aufkohlungstiefen in Abhängigkeit von der Aufkohlungadauer
bei Verwendung von Nethanol ge,zeigtj es ergeben sich lineare
Zusammenhänge. Zum Vergleich ist der Zusammenhang zwischen
Aufkohlungstiefe und Aufkohlungsdauer und der hierbei erforderlichen Temperatur
beim
bekannten Verfahren gestrichelt eingezeichnet. Die Vorteile der Erfindung
sind darin augenscheinlich erkennbar.
Entsprechend Figur 2, die
in schematischer Darstellung eine Ein-
riahtung :zur Durchführung
des Verfahrens nach der.Erfindung zeigt,
ist die.organieahe.Flüssigkeit
1 in einem gefäss oder Behälter 2
untergebracht, in dem das an einem Halter 3 befestigte Werkstück
4
gehalten ißt. Der Kalter 3 ist seinerseits
an einer, das Gehäuse 2.
luftdicht abschliessenden Deckel 5 angebracht. Das Werkstück
4 ist
von einer rohrförmigen und flüssigkeitagekWilten Arbeitsspule
6 zur
induktiven Erhitzung umgeben,, deren elektrische Anschlüsse
a und b -
mit einem Hochtrcquenzgenerator 7 lsitend verbunden
sind.. Zur Steue-
rung der Erhitzung des WerkstücAes 4 durch die Arbeitespule
6 dient
eine das Werkstück überwaced® fotozell8, die des Generator
'
im Sinne einet Konztanthaltung der Temperatur das 'kerkstückez
beein-
flusst. Das GefRss 2-ist mit einam Kühler verbunden,
durch den die
bei Erhitzung der Z,lUs3lgküit 1 mittels einer Heizvorrichtung
10 er®
zeugten Dämpfe kondennsiurt, werden. na#ch"ädem zie an dem
Werkstick
teilweise gespalten wurden.- Die Spaltgene selbst können über-den
Kühler w@gehindert abziehen und sind egebenenfaile für Schutzgaa-
hä.rtezwocke noch benutzbar. Die Verbindungeleitungen a und
b der
Arbeitsspule 6 zum Genetor 7 sind ausserhalb
den Gefässes 2 an
die Kühlzuleitungen 11 und 12 angeschlossen. Durch den Deckel
5
führt noch ein Anachluasrohr 163 für eine SchutzgaezufUhrung
zur
Spülung des Systems.
Hei der Aufkohlung von Einenwerkatoffen in Däipfen von
Alkoholen
mit mehreren Kohlenstoffatomen bei höheren Temperaturen hat
sich
ergeben, denn die Aufkohlung ungleichmänaig verläuft
oder ganz
aueßetztQ Als Grund hierfür wurde erk
tg dann an der flUAzig-
keitegekUhiten ArbeItawioklung 6 eine
K®ndeneation des Alkohol-
dampfen etettfiedet, mo dann an der vorbeheisten
Obertläche-den
Werkstückes 4 keine oder keine ausreichende Dampfmenge
von Alkohol
zur Verfügung steht. Dies wurde insbesondere
bei Verwendung von
Isopropyl bawe Butylalkohol bemerkt. A method for carburizing of ferrous materials by organic liquids is known to carburize iron materials in that they are heated, immersed in organic fluids or by high-frequency resistance heating. The temperatures required for this are 3n of the order of magnitude of around 1000o C. The organic liquids used are a. B. alcohols that split on the surface of the heated iron material as a result of the influence of heat, so then a carburization of the material to be treated takes place. In the known methods, the depth of carburization at 8000 C and a treatment time of 10 minutes is only very small. The best carburizing temperature in the known processes can be around 1000 ° to 12000 ° C. At these temperatures , however, symptoms of overheating can occur, which can result in undesirable grain enlargements . Furthermore , in the known methods, the carburized material to be treated cannot be subjected to diffusion annealing in a subsequent operation , since the workpiece is surrounded by the carburizing liquid. In the case of zone carburization under the liquid , the carbon gradient to the base material next to the work coil for induction heating is relatively large, so that after hardening there are stress- rich hardness zone transitions . The object of the invention is to achieve a uniform deeper carburization of ferrous materials under the influence of organic liquids on the heated ferrous materials at lower temperatures of the treated good in a shorter time. The stated object Xtrd in the method according to the invention is achieved in that the material to be treated is heated exclusively in a steam atmosphere of the alcohol above the boiling point of the alcohol. The alcohol, in the form of superheated steam, surrounds the item to be treated in a finely distributed manner and influences it evenly over the entire heated surface. In this case, in the iron material can no temperature differences in the area of the treated surface - hten especially when Dr # and thin parts because of the low heat capacity - and thus enter a uniform carburization is softened. Since de steam a considerably lower cooling results in the heated material to be treated, the Werkstitek with correspondingly lower heat can turn intake to its desired treatment temperature kept: The method of the invention also makes it possible in a simple manner Karbonitrierurig of the treated material, to which the steam atmosphere des_Alkohola only needs to be gaseous ammonia in the desired degree course mixing. Since in the method according to the invention the ferrous material is heated in vapor atmospheres of organic liquids, this heating cannot be disturbed by touching the ferrous material with liquid material to be treated , whereby the above-mentioned uniform carburization is ensured . The result is a continuously running carbon content in the workpiece which, after hardening, brings about a less stress-relieved transition to the hardness zone. In figure, carburizing depths depending on the Aufkohlungadauer when using Nethanol l.gind for different temperatures ge, it zeigtj resulting linear relationships. For comparison , the relationship between the depth of carburization and the duration of the carburization and the temperature required for this is shown in dashed lines in the known method. The advantages of the invention are evident therein. According to Figure 2, the riahtung an input in schematic representation: shows for performing the method according to der.Erfindung, die.organieahe.Flüssigkeit 1 is in a vessel or container 2 housed in which the workpiece 4, which is fastened to a holder 3
kept eating. The cold 3 is in turn on one, the housing 2.
airtight lid 5 attached. The workpiece 4 is
from a tubular and liquid-permeable work coil 6 to the
surrounded by inductive heating, whose electrical connections a and b -
are connected with a lsitend Hochtrcquenzgenerator 7 .. to Steue-
tion of the heating of the workpiece 4 by the work coil 6 is used
one of the workpiece overaced® fotozell 8 , that of the generator '
in the sense of keeping the temperature constant, the 'kerkstückez'
flows. The vessel 2 is connected to a cooler through which the
when heating the Z, lUs3lgküit 1 by means of a heating device 10 er®
condensed vapors. well, pull the factory stick
were partially cleaved .-- The cleavage genes themselves can over-den
Remove cooler w @ hindered and are egebenenfaile for Schutzgaa-
hä.rtezwocke can still be used. The connecting lines a and b of the
Work coils 6 to the generator 7 are outside the vessel 2
the cooling lines 11 and 12 connected. Through the lid 5
still leads to an anachluas pipe 163 for a protective wire feeder
Flushing the system.
Hei the carburization of materials in vapors of alcohols
having multiple carbon atoms at higher temperatures has been found
result, because the carburization runs unevenly or entirely
aueßetztQ The reason for this was ork then tg at flUAzig-
keitegek U hiten work 6 a deneation of alcohol
Steam etettfiedet, mo then on the past surface
Workpiece 4 no or insufficient amount of steam of alcohol is available . This has been noticed especially when using isopropyl BAWe butyl alcohol.
ßewäss der weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird das Kühlmittel
für die Arbeitswicklung 6 daher zumindest auf die Siedetemperatur
des jeweiligen Alkohols gebracht, um eine Kondensation den Dampfes
an der Arbeitswicklung zu verhindern. Somit gelangt eine ausreichende
Dampfmenge
des Alkohole an die beheizte Oberfläche den Werkstückes,
was eine einwandfreie
Aufkohlung den Werkstücken bei geringerer Temperatur und kürzerer
Aufkohlungszeit ergibt, wobei wegen des
Pbhlens von flüssigem
Alkohol an der Oberfläche die Aufkohlung gleichmässiger erfolgte
Damit eine Uberhitzung des Kühlmittels ver-
mieden wird,
kann der 1CUhlmittelkreislauf für die Arbeitswicklung
durch
eine nicht dargestellte KÜhlmittelpumpe beeinflusst werden,
wodurch
die Kühlmitteltemperatur konstant gehalten wird, Hierzu
wird
In KUhlmittelkreislauf zweckmässig ein TemperaturUberwachungsglied
14 eingefügt, das die Kühlmittelpumpe entsprechend steuerte
Durch
die UnterdrUokung jeglicher Kondensation an der Arbeitswick-
lung
kann diese eng um das Werkstück gelegt sein, was eine Verbesserung
des Wirkungsgrades ergibt. According to the further embodiment of the invention, the coolant for the working winding 6 is therefore brought to at least the boiling point of the respective alcohol in order to prevent condensation of the vapor on the working winding. Thus, a sufficient amount of vapor of the alcohols to the heated surface reaches the workpiece, resulting in a proper carburization results in the workpieces at a lower temperature and shorter carburizing time, wherein due to the Pbhlens of liquid alcohol at the surface of the carburization uniform was thus an overheating of the coolant comparable avoided is the 1CUhlmittelkreislauf for the working winding by an unillustrated coolant pump can be influenced, so that the coolant temperature is kept constant for this purpose, in coolant circuit a TemperaturUberwachungsglied 14 inserted practical that the coolant pump is controlled accordingly by the UnterdrUokung any condensation on the working winding can this be placed tightly around the workpiece, which results in an improvement in the efficiency.