DE1583352B1

DE1583352B1 - UEberzugsmasse zur Verwendung bei der Waermebehandlung von Metallteilen

Info

Publication number: DE1583352B1
Application number: DE19671583352
Authority: DE
Inventors: Carter Donald Eugene
Original assignee: Combustion Engineering Inc
Current assignee: Combustion Engineering Inc
Priority date: 1966-12-12
Filing date: 1967-11-08
Publication date: 1970-11-26
Also published as: US3475230A; CH506624A; NL6715890A; ES347350A1; GB1164888A; BE706082A; SE331488B; JPS4928091B1

Description

1 . 2

Bei der Wärmebehandlung von Metallen wird schützt der feuerfeste Binder die geschmolzene Salzüblicherweise zusätzlich zu dem schon vorhandenen mischung auf der Metalloberfläche vor Rauchgasen, Oxydfilm eine relativ dicke Brandkruste ausgebildet. die sich schädlich auf die Salze und ihre Reaktionen Diese Brandkruste hat wenigstens drei nachteilige mit der Schlacke auswirken können. Außerdem dient Auswirkungen, sie stellt die Zerstörung eines Teils 5 der feuerfeste Binder zur Ausbildung eines harten des Metalls an der Oberfläche des zu behandelnden Überzugs, der bei der Abkühlung von den Tempera-Werkstückes dar, sie verringert die Abkühlungs- türen der Wärmebehandlung springt und sich von geschwindigkeit des Werkstückes bei der Ab- der Metallfläche abschält. Ein geeignetes feuerfestes schreckung und sie muß üblicherweise bei nach- Material zur Verwendung nach der vorliegenden Erfolgenden Behandlungen entfernt werden. 10 findung hat eine Aluminiumsilikatbasis und folgende

Die Härtung von Metallen oder Legierungen, mit annähernde Zusammensetzung in Gewichtsprozent: der sich die Erfindung in erster Linie befaßt, hängt

ab von der schnellen Abkühlung des Metalls von Chemische Zusammensetzung

einer erhöhten austenitisierenden Temperatur, so daß SiO₂ 41,3

die Überführung der Austenite in Martensit bei 15 ^y q 49 08

genügend tiefer Temperatur stattfindet. Der normale ^, ² _³ ' '

Härtungsprozeß wird dann mit einer Temperung ab- *^<e2^u8 · · »

geschlossen. Ist die Abkühlungsgeschwindigkeit nicht Alkali 3,4

ausreichend groß, findet auch Umwandlung in Perlit Glühverlust 6,0

oder Ferrit statt, mit einer entsprechenden Verringe- 20

rung des erzeugten Prozentsatzes von Martensit und Solches feuerfestes Material wird als dicke Paste

der entwickelten Härte. Die schon auf den Metall- gehandelt, die ungefähr 16 bis 20% Wasser enthält,

teilen existierende Oxydschicht oder auch die wäh- Jedoch ist die Erfindung nicht auf diese spezielle

rend der Erhitzung ausgebildete wirkt als isolierendes feuerfeste Mischung begrenzt. Der feuerfeste Binder Material während der Abschreckung und verringert 25 sollte nur folgenden Anforderungen genügen: Er muß

so den Wärmeübergang. Es ist deshalb vorteilhaft, tatsächlich als Bindemittel wirken können, so daß er

diese Oxydschicht vor oder unmittelbar bei dem zusammen mit den Salzen einen ausreichend harten

Eintauchen in das Härtebad zu entfernen. Überzug bildet, und er muß mit der Reaktion der

Aus der deutschen Patentschrift 685 657 ist es be- Salzmischung mit der Schlacke verträglich sein. Das kannt, zu diesem Zweck vor der Wärmebehandlung 30 feuerfeste Material sollte keine übermäßigen Mengen

Transformatorbleche mit einem Schutzüberzug aus von Alkali oder anderen Chemikalien enthalten,

Trinatriumphosphat zu überziehen. Aufgabe der Er- welche sich auf die Salze und die Fluß wirkung der

findung ist es, einerTSchutzüberzug anzugeben, der Salze mit der Schlacke während des Aufheizens

bei der Wärmebehandlung zur Härtung von Metall- schädlich auswirken könnten.

teilen nicht nur die Oxydierung verhindert, sondern 35 Obwohl das Verhältnis von Kaliumchlorid zu auch bei der anschließenden Abschreckung schon Natriumchlorid in der Salzmischung nicht kritisch vorhandene Schlacken absprengt. und jedes Verhältnis dieser beiden Salze in gewisser Die Erfindung löst diese Aufgabe durch eine ent- Weise wirksam ist, liegen doch die praktischen Grenschlackende Überzugsmasse, die aus 67 bis 83 Ge- zen für eine wirksame Salzmischung für die Überwichtsprozent einer Mischung aus Alkalisalzen und 40 zugsmasse bei folgenden Gewichtsprozent: 17 bis 33 Gewichtsprozent eines feuerfesten Binde- Kaliumchlorid 30 bis 55

mittels auf trockener Basis und aus einer zur Her- _XT . ,,- ., ' , . „,.

steUung einer geeigneten Konsistenz ausreichenden Natriumchlorid 45 bis 70

Wassermenge besteht und bei der die Alkalisalz- Die Menge des feuerfesten Materials in der Übermischung aus 30 bis .55 Gewichtsprozent KCl und 45 zugsmases sollte nicht übermäßig variieren, denn falls 45 bis 70 Gewichtsprozent NaCl zusammengesetzt zuviel vorhanden ist, ist- für eine geeignete Wirkung ist. Nach der Erfindung wird auf die Metallteile, die zu wenig Salz an der Metallfläche vorhanden, und wärmebehandelt werden sollen, dieser Überzug auf- falls zuwenig feuerfestes Material vorhanden ist, gebracht, der an der metallischen Oberfläche haftet wird keine geeignete Bindung erreicht. Das optimale und während des Wä^caebehandlungsprpzesses erhal- 50 Verhältnis des feuerfesten Binders zur Salzmischung ten bleibt. Er schützt das Metall vor Oxydation und kann etwas variieren, und zwar abhängend von dem Schlackenbildung bei den Temperaturen, die nor- verwendeten feuerfesten Material als auch von andemalerweise während der Wärmebehandlung auftreten. ren Bedingungen, die bei einem speziellen Wärme-Der Überzug ist leicht anzuwenden und so wirt- behandlungsprozeß existieren. Ein Beispiel für die schaftlich, daß seine Verwendung garantiert ist. 55 praktischen Bereiche der Bestandteile von Salz und Außerdem ist er von dem Metallstück absprengbar, feuerfestem Material bei einer Salzmischung mit vorzugsweise beim Abschrecken. Dazu ist sein Aus- 45% Kaliumchlorid und 55% Natriumchlorid und dehnungskoeffizient von dem des Metalls verschieden, der obenerwähnten feuerfesten Paste aus Aluminium- und außerdem haftet er an schon auf der Oberfläche silikat mit ungefähr 18% Wasser ist nachstehend in vorhandenen Oxydfilmen oder Schlacken oder ver- 60 Gewichtsprozent aufgeführt: bindet sich mit ihnen, so daß sie mit ihm abspringen.

Das Metall bleibt dann relativ sauber und frei von Salzmischung 63 bis 80

Wärmebehandlungsschlacken zurück. Wenn in der Feuerfestes Material

Beschreibung der Ausdruck Metall verwendet wird, (_auf nasser Basis) . 20 bis 37 schließt er Legierungen ein. 65

Die feuerfesten Bestandteile der Überzugsmasse Dieser Mischung wird noch Wasser in solcher

dienen als Bindemittel und halten die Salzmischung Menge zugesetzt, daß die geeignete Konsistenz zur

zusammen und auf der Metalloberfläche. Außerdem Aufbringung auf das Werkstück entsteht. Ein Beispiel

Claims

3 4

einer speziellen Zusammensetzung zur Erzeugung verwendet werden. Der Ausdruck Abkühlung enthält

von 4,51 der Mischung folgt: . ■ alle diese verschiedenen Formen. Jedoch wird die

Kaliumchlorid 0 61 kg Entfernung des Überzugs und der Schlackeschicht

_XT . . ,, .., „'„., von dem Metall auf befriedigendste Weise bei einer

Natriumchlorid 0,74 kg _{5 Abschreckung m Wasser erreicht Die} Entfernung

Feuerfeste Paste aus _der Umhüllung und der Schlackeschicht von dem

Alummiumsihkat 0,56 kg metallenen Werkstück beginnt nach Austritt aus dem

Wasser Auffüllen auf 4,51 Ofen zur Wärmebehandlung. Hauptsächlich springt

die Umhüllung jedoch bei dem Eintauchen des

Offensichtlich kann auch trockenes feuerfestes _i0 Werkstücks in das Wasserbad ab. Dies geschieht Material an Stelle der feuchten Paste verwendet wer- natürlich wegen der schnellen Abkühlung und Zuden. Die gesamte Wassermenge muß dann später sammenziehung der Umhüllung, die von der Abzugesetzt werden. In diesem Fall würden sich die kühlungsgeschwindigkeit und Zusammenziehung des Prozentsätze der verwendeten Materialien folgender- Metalls verschieden ist. maßen ändern: i₅ Nach der Erfindung kann auch wahlweise eine ge-

Salzmischung 67 bis 83 wisse Menge von Borsäure oder Natriumtetraborat,

V^V" Na₂B₄O₇, oder beides dem Brei zugesetzt werden,

17 bis 33 ™^den A^ ^to Sato auf die Eisenoxyde zu be-

o. u±_a ^ schleunigen. Diese Borbestandteile unterstutzen die

Um das Werkstück Wärmezubehandeln und zu _ao Flußwirkung. Die zugesetzte Menge kann ungefähr

überziehen, wird zunächst die Metalloberfläche von 3 Gewichtsprozent des Breis betragen, obwohl dies

Fett, losem Schmutz, loser Schlacke oder anderen keiner Begrenzung unterliegt.

Materialien befreit, die der Aufbringung der Eine zusätzliche Wirkung des Salzüberzugs besteht Mischung auf das Metall oder der Wirkung der Salze darin, daß die Salze, welche in dem Wasserbad in auf die Schlacke engegenstehen könnten. Die Über- 25 Lösung gehen, die Dauer der Abschirmung des Werkzugsmasse wird gut gemischt, so daß ein gleichmäßi- Stücks eine Dampfschicht verringern. Dies vergrößert ger Brei entsteht, und wird während des Verfahrens natürlich die Abkühlgeschwindigkeit wegen des besin diesem Zustand gehalten. Die Umhüllung kann seren Wärmeübergangs, auf das Metall in irgendeiner Weise aufgebracht werden, z. B. durch Bestreichen, Aufspritzen oder Ein- 30 Patentansprüche: tauchen. Die Konsistenz des Breis muß durch Zusatz 1. überzugsmasse zur Verwendung bei der von mehr oder weniger Wasser auf das gewählte Wärmebehandlung von Metallteilen, dadurch Aufbringungsverfahren eingerichtet werden. Zum gekennzeichnet, daß die Masse aus 67 bis Beispiel kann es günstig und notwendig sein, den 83 Gewichtsprozent einer Mischung aus Alkali-Brei mit zusätzlichem Wasser zum Aufsprühen zu 35 salzen und 17 bis 33 Gewichtsprozent eines feuerverdünnen. Gleichgültig, welche Technik zur Um- festen Bindemittels auf trockener Basis und aus hüllung verwendet wird, ist es notwendig, daß genü- einer zur Herstellung einer geeigneten Konsistenz gend Material auf das Metallstück aufgebracht wird, ausreichenden Wassermenge besteht und daß die so daß die geeignete Reaktion mit der Schlacke statt- Alkalisalzmischung aus 30 bis 55 Gewichtsprozent finden kann und das Metall vor weiterer Oxydation 40 KCl und 45 bis 70 Gewichtsprozent NaCl zusamgeschützt ist. Im allgemeinen sollte die Umhüllung mengesetzt ist.

ungefähr halb so dick wie die Schlackeschicht auf 2. Überzugsmasse nach Anspruch 1, dadurch

dem Metall sein. gekennzeichnet, daß das feuerfeste Bindemittel

Nachdem das Werkstück umhüllt worden ist, ungefähr 18% Wasser enthält,

trocknet es, bevor es in den Ofen zur Wärmebehand- 45 3. Überzugsmasse nach Anspruch 1 oder 2, da-

lung eingeführt wird. Die Trockenzeit beträgt üblicher- durch gekennzeichnet, daß die Salzmischung und

weise 15 bis 20 Minuten. Wenn die Umhüllung bei das feuerfeste Bindemittel im Verhältnis von

der Einführung in den Ofen zur Wärmebehandlung 1,35 zu 0,563 kg gemischt werden und zusätzlich

mit seinen 650° C noch feucht ist, kann Blasenbildung ausreichend Wasser zur Erzeugung von 4,51 der

auftreten. Jedoch verschwindet dieser Effekt wieder 50 Masse beigefügt wird.

durch das Schmelzen der Salze. Dann wird das 4. Überzugsmasse nach irgendeinem der AnWerkstück für die erforderliche Zeitspanne in dem sprüche 1, 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß Ofen erhitzt und schließlich abgekühlt. Obwohl die das feuerfeste Bindemittel eine Aluminiumsilikat-Abkühlung nach der vorüegenden Erfindung Vorzugs- basis hat.

weise durch Abschreckung in Wasser ausgeführt 55 5. Überzugsmasse nach irgendeinem der vorwird, kann das Verfahren nach der Erfindung auch stehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, bei Abkühlung in anderen Flüssigkeiten oder Medien daß der Überzug auch Borsäure und/oder Naeinschließlich Luft oder bei einer Ofenabkühlung triumtetraborat enthält.