DE1521285B2

DE1521285B2 - Verfahren zur Vergütung der Oberfläche von Metallgegenstände^

Info

Publication number: DE1521285B2
Application number: DE19651521285
Authority: DE
Inventors: Jacques Jean Saint-Etienne Caubet (Frankreich)
Original assignee: Hydromecamque et Frottement, Saint-Etienne, Loire (Frankreich)
Priority date: 1964-05-28
Filing date: 1965-05-25
Publication date: 1971-01-21
Also published as: DE1521292B2; US3467585A; GB1148988A; FR86729E; GB1059619A; FR1406530A; FR85988E; DE1521285A1; DE1521292C3; FR88839E; US3475291A; DE1521292A1

Description

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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ver- Korngrenzen oder eine chemische Bindung mit dem

gütung der Oberfläche von Metallgegenständen aus Metall des behandelten Teils, wobei natürlich je nach

Stahl, Aluminium oder Titan durch Eintauchen in dem Verfahren sich entweder eine dieser Wirkungen

geschmolzene Salzbäder unter Anlegen eines elek- oder mehrere gleichzeitig beobachten lassen,

irischen Gleichstroms, wobei die Metallgegenstände 5 Die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens

als Anode geschaltet werden. bestehen in der Hauptsache darin, daß die durch die

Ein bekanntes Verfahren dieser Art (deutsche Behandlung erzielte Schicht einen integrierenden BePatentschrift 608 257) dient zur Härtesteigerung der standteil des Werkstückes bildet und nicht eine AbOberflächen von Eisen, Stahl und deren Legierungen scheidung ist, die leicht abgeschabt werden kann, durch Zementieren bzw. Nitrieren in Cyanidsalz- io und weiterhin darin, daß das Einverleiben des Nichtschmelzen, wobei die zu behandelnden Gegenstände metalls bei einer viel niedrigeren Temperatur als als Anoden in der unter der Einwirkung elektrischen derjenigen erfolgt, welche bei den herkömmlichen Gleichstroms stehenden Salzschmelze behandelt Wärmebehandlungsverfahren angewendet werden, werden. Durch das Anlegen des elektrischen Gleichstroms

Dieses Verfahren weist jedoch verschiedene Nach- 15 wird die Vergütung wesentlich beschleunigt, so daß

teile auf, da es einmal nur zur Härtesteigerung der beispielsweise eine beträchtliche Nitrierung in einigen

Oberflächen von Gegenständen aus Eisen, Stahl und Minuten bei 350° C statt in 70 Stunden bei 500° C

deren Legierungen verwendet werden kann und erzielt werden kann.

weiterhin verhältnismäßig hohe Temperaturen an- Bei den nachfolgend beschriebenen Beispielen

gewendet werden müssen. Dies ergibt sich schon 20 wurden die angegebenen Zahlenwerte mit einer Rei-

daraus, daß das bei diesem Verfahren verwendete bungsprüfeinrichtung erzielt, die zwei Backen mit

Kaliumcyanid oder Natriumcyanid bei 635 bzw. einem V-förmigen Ausschnitt besitzt, zwischen wel-

564° C schmilzt. Ein weiterer Nachteil liegt in der chen das behandelte Prüfstück eingespannt wird. Das

außerordentlich hohen Giftigkeit der verwendeten verwendete Prüfstück hat einen Durchmesser von

Cyanide. ²5 6,35 mm. Es wird mit einer Drehzahl von 350 U/Min.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein angetrieben. Der durch die Backen auf das Prüfverfahren zu schaffen, das die genannten Nachteile stück ausgeübte Einspanndruck wird nachfolgend als nicht besitzt und welches insbesondere bei ganz er- »Backeneinspannung« bezeichnet,
heblich niedrigeren Temperaturen durchgeführt werden kann. 30 Beispiel 1

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß bei Ein Prüfstück aus einem geglühten mittelharten einem Verfahren zur Vergütung der Oberfläche von Kohlenstoffstahl wird in geschmolzenes Kalium-Metallgegenständen aus Stahl, Aluminium oder Titan cyanat KCNO getaucht. Die Temperatur der durch Eintauchen in geschmolzene Salzbäder unter Schmelze beträgt 350° C. Das Prüfstück dient als Anlegen eines elektrischen Gleichstroms, wobei die 35 Anode, während die Kathode ein Stahlzylinder ist, Metallgegenstände als Anode geschaltet werden, er- der um das Prüfstück herum angeordnet ist und findungsgemäß als Schmelzbad ein geschmolzenes einen Innendurchmesser von 35 mm hat. Die Dichte Cyanat verwendet wird. des Gleichstroms beträgt 30 Ampere je dm². Das

Es hat sich überraschenderweise gezeigt, daß man reine Cyanat ist nach dem Schmelzen nicht sofort bei Verwendung von Cyanaten an Stelle von Cy- 40 aktiv, sondern wird es erst nach einer gewissen Alteaniden wesentlich geringere Temperaturen anwenden rungszeit, die zwischen einigen Stunden und einigen kann, schon aus dem Grunde, weil Cyanate wesent- zehn Stunden schwankt, je nachdem mehr oder wenilich niedrigere Schmelzpunkte besitzen. So schmilzt ger umgerührt wird. Die erfolgte Alterung zeigt sich Kaliumcyanat bei 317° C. Beim erfindungsgemäßen unter anderem durch die Bildung von Carbonat, Verfahren ist es möglich, sehr gute Oberflächen- 45 Eisen(II)-cyanid und Eisen(III)-cyanid in der Salzeffekte bei Arbeitstemperaturen von 350° C zu er- schmelze an.

zielen, wogegen bei dem Verfahren der eingangs ge- Nach der geschilderten Herstellung der Schmelze

nannten deutschen Patentschrift Temperaturen unter- läßt sich bei einer Behandlung des Prüfstückes von

halb 600 bis 650° C wegen des hohen Schmelz- 10 Minuten folgendes feststellen;

punktes der Cyanide überhaupt nicht möglich sind. 50 1. durch Mikroskopie, daß eine Diffusion von

Ein weiterer Vorteil ist die viel geringere Giftig- Stickstoff bis zu mehreren Mikron von der Ober-

keit der Cyanate gegenüber Cyaniden. fläche stattgefunden hat;

Schließlich lassen sich mit dem erfindungsgemäßen 2. -durch Härteprüfung, daß -eine wesentliche Zu-Verfahren nicht nur Stahl, Eisen und deren Legie- nähme der Härte auf einer Oberflächenmikroschicht rungen, sondern auch andere Metalle -wie Aluminium 55 von mehreren Mikron Dicke stattgefunden hat, wound Titan behandeln. bei diese Härte eine Vickers-Härte von 800 über-

Wie Fig. 1 der Zeichnung zeigt, wird der zu be- schreiten kann;

handelnde Metallteil 10 in ein Gefäß 11 getaucht, 3. durch die geschilderte Einspannprüfung, daß

das eine Salzschmelze 12 enthält, beispielsweise ein es unmöglich ist, das Prüfstück bis zu einem Ein-

Cyanat, wobei der Teil 10 mit dem positiven Pol 13 60 spanndruck der Backen von etwa einer Tonne zum

einer Stromquelle 14 verbunden ist, während das Ge- Fressen zu bringen, während ein nichtbehandeltes

fäß 11 mit dem negativen Pol 15 der gleichen Strom- Prüfstück bei einem Einspanndruck der Backen von

quelle verbunden ist. Auf diese Weise erhält man auf 200 kp festfrißt; außerdem erreicht der Reibungs-

dem behandelten Teil eine zur Reibung geeignete koeffizient an den Backen bei einem nichtbehandel-

Oberflächenzone, beispielsweise eine elektrolytische 65 ten mittelharten Stahl beim Fehlen jeder Schmierung

Carbonitrierung bei Verwendung von Cyanat. einen außerordentlich günstigen Wert von 0,07;

Die Wirkung dieser Behandlung ist eine Diffusion 4. durch einen Dauerschwingversuch, daß die Erin das Innere des Korns, ein Eindringen an den müdungsgrenze nach der Wöhler-Kurve von 25,300

kp/mm² (mittelharter Vergleichsstahl) auf 30 kp/mm² (mittelharter behandelter Stahl) ansteigt, was einer Zunahme von etwa 20% entspricht.

Hierbei ist zu bemerken, daß bei einem gleichgerichteten Wechselstrom von fünfzig Perioden je Sekunde und bei einer Stromdichte, die der vorgenannten vergleichbar ist, sich eine Wirkung von gleicher Art wie die bei der Verwendung von Gleichstrom beobachten läßt.

Beispiel 2

Das Bad wird aus Kaliumcyanat KCNO gebildet. Das Prüfstück besteht aus Aluminium, die Stromdichte beträgt 10 Ampere je dm², die Temperatur des Bades 350° C und die Behandlungsdauer 10 Minuten. Die Ergebnisse sind folgende:

Bei der Einspannprüfung dreht sich das Prüfstück ohne zu Fressen über 15 Sekunden unter einer Backeneinspannung von 100 kp, während ein nichtbehandeltes Prüfstück sofort festfrißt.

Der Reibungskoeffizient beträgt 0,08 bei Backen aus nichtvergütetem mittelhartem Stahl.

Beispiel 3

Ein Prüfstück aus Titan wird in geschmolzenes Kaliumcyanat KCNO einer Temperatur von 350° C getaucht, wobei die Stromdichte 50 Ampere je dm² und die Behandlungsdauer 2 Minuten beträgt.

Bei der Einspannprüfung ist festzustellen, daß sich das Prüfstück ohne festzufressen über 11 Sekunden unter einer Backeneinspannung von 150 kp dreht, während ein nichtbehandeltes Prüfstück sofort festfrißt. Der Reibungskoeffizient beträgt 0,15 bei nichtvergüteten Backen aus mittelhartem Stahl.

Als Beispiel für die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens für den beschriebenen Zweck wurde ein Prüfstück als Anode und eine Kathode, die beide den vorangehend beschriebenen ähnlich waren, in eine Schmelze getaucht, das aus einem Gemisch von alkalischen Cyaniden und Cyanaten besteht und einen Schmelzpunkt von 560° C besitzt. Normalerweise werden die Werkstücke in einem solchen Bad durch einfaches Eintauchen behandelt,

ίο wobei die erforderliche Zeitdauer etwa 2 Stunden beträgt. Dagegen erhält man eine im Rahmen der Erfindung voll gültige Wirkung, wenn zwischen der Anode und der Kathode ein Strom von 2 Ampere während etwa 2 Minuten geleitet wird. Zwischen der herkömmliehen Behandlung von 3 Stunden und der erfindungsgemäßen Behandlung von 1 Vs Minuten gibt es keine wesentlichen Leistungsunterschiede.

Claims

Patentansprüche:

ao 1. Verfahren zur Vergütung der Oberfläche von

Metallgegenständen aus Stahl, Aluminium oder Titan durch Eintauchen in geschmolzene Salzbäder unter Anlegen eines elektrischen Gleichstroms, wobei die Metallgegenstände als Anode geschaltet werden, dadurch gekennzeichnet, daß als Schmelzbad ein geschmolzenes Cyanat verwendet wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Cyanat Kaliumcyanat verwendet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Schmelzbadtemperatur von 350° C verwendet wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Schmelze verwendet wird, die zusätzlich ein Cyanid enthält.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen