DE1583352C

DE1583352C - Coating compound for use in the heat treatment of metal parts

Info

Publication number: DE1583352C
Authority: DE
Inventors: Donald Eugene Chatoonaga Tenn Carter (V St A )
Original assignee: Combustion Engineering Inc
Current assignee: Combustion Engineering Inc
Publication date: 1971-07-01

Description

ι 2ι 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 folgendeWhen metals are heat treated, the refractory binder usually protects the molten salt in addition to the already existing mixture on the metal surface from smoke gases, Oxide film formed a relatively thick crust. which are harmful to the salts and their reactions This crust has at least three adverse effects on the slag. Also serves Impact, it represents the destruction of a part 5 of the refractory binder to form a hard one of the metal on the surface of the coating to be treated, which occurs during the cooling of the tempera workpiece it reduces the cooling doors of heat treatment jumping and moving off speed of the workpiece at which the metal surface peels off. A suitable refractory deterrence and it usually has to be used in the case of material for use according to the present invention Treatments are removed. 10 invention has an aluminum silicate base and the following

Die Härtung von Metallen oder Legierungen, mit annähernde Zusammensetzung in Gewichtsprozent:
der sich die Erfindung in erster Linie befaßt, hängtThe hardening of metals or alloys, with an approximate composition in percent by weight:
who is primarily concerned with the invention depends

ab von der schnellen Abkühlung des Metalls von Chemische Zusammensetzungfrom the rapid cooling of the metal from chemical composition

einer erhöhten austenitisierenden Temperatur, so daß siO 41,3an increased austenitizing temperature, so that siO 41.3

die Überführung der Austenite in Martensit bei 15 ^ q 49 Qgthe conversion of austenite into martensite at 15 ^ q 49 qg

genügend tiefer Temperatur stattfindet. Der normale ^{2 3} 'sufficiently low temperature takes place. The normal ^{2 3} '

Härtungsprozeß wird dann mit einer Temperung ab- ^e2 s 'Hardening process is then reacted with a tempering off ^e 2 s'

geschlossen. Ist die Abkühlungsgeschwindigkeit nicht Alkali 3,4closed. If the cooling rate is not alkali 3.4

ausreichend groß, findet auch Umwandlung in Perlit Glühverlust 6,0sufficiently large, also converts to perlite loss on ignition 6.0

oder Ferrit statt, mit einer entsprechenden Verfinge- 20or ferrite instead, with a corresponding catch

rung des erzeugten Prozentsatzes von Martensit und Solches feuerfestes Material wird als dicke Pastetion of the percentage of martensite produced and such refractory material is called a thick paste

der entwickelten Härte. Die schon auf den Metall- gehandelt, die ungefähr 16 bis 20% Wasser enthält,the developed hardness. The already traded on the metal, which contains about 16 to 20% water,

teilen existierende Oxydschicht oder auch die wäh- Jedoch ist die Erfindung nicht auf diese spezielleshare the existing oxide layer or the selected one. However, the invention is not limited to this specific one

rend der Erhitzung ausgebildete wirkt als isolierendes feuerfeste Mischung begrenzt. Der feuerfeste Binderrend of heating trained acts as an insulating refractory mixture limited. The refractory tie

Material während der Abschreckung und verringert 25 sollte nur folgenden Anforderungen genügen: Er mußMaterial during quenching and reduced 25 should only meet the following requirements: It must

so den Wärmeübergang. Es ist deshalb vorteilhaft, tatsächlich als Bindemittel wirken können, so daß erso the heat transfer. It is therefore advantageous to actually act as a binder so that he can

diese Oxydschicht vor oder unmittelbar bei dem zusammen mit den Salzen einen ausreichend hartenthis oxide layer before or immediately in the case of which, together with the salts, forms a sufficiently hard one

Eintauchen in das Härtebad zu entfernen. Überzug bildet, und er muß mit der Reaktion derImmersion in the hardening bath to remove. Coating forms, and he must with the reaction of the

Aus der deutschen Patentschrift 685 657 ist es be- Salzmischung mit der Schlacke verträglich sein. DasFrom the German patent specification 685 657 it is a salt mixture to be compatible with the slag. The

kannt, zu diesem Zweck vor der Wärmebehandlung 30 feuerfeste Material sollte keine übermäßigen Mengenknows, for this purpose before heat treatment 30 refractory material should not be excessive amounts

Transformatorbleche mit einem Schutzüberzug aus von Alkali oder anderen Chemikalien enthalten,Transformer sheets with a protective coating made from alkali or other chemicals,

Trinatriumphosphat zu überziehen. Aufgabe der Er- welche sich auf die Salze und die Flußwirkung derTo coat trisodium phosphate. Task of the er- which is concerned with the salts and the flow effect of the

findung ist es, einen Schutzüberzug anzugeben, der Salze mit der Schlacke während des Aufheizensfinding is to provide a protective coating that salts with the slag during heating

bei der Wärmebehandlung zur Härtung von Metall- schädlich auswirken könnten.in the heat treatment for hardening metal could have harmful effects.

teilen nicht nur die Oxydierung verhindert, sondern 35 Obwohl das Verhältnis von Kaliumchlorid zudivide not only prevents oxidation, but 35 Though the ratio of potassium chloride to it

auch bei der anschließenden Abschreckung schon Natriumchlorid in der Salzmischung nicht kritischEven with the subsequent quenching, sodium chloride in the salt mixture is not critical

vorhandene Schlacken absprengt. und jedes Verhältnis dieser beiden Salze in gewisserblasts off existing slag. and every ratio of these two salts to a certain extent

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:The invention solves this problem in a non-effective manner, since the practical end of the slag is there Coating that consists of 67 to 83 gigs for an effective salt mixture for the overweight percent a mixture of alkali salts and tensile mass at the following weight percent:

17 bis 33 Gewichtsprozent eines feuerfesten Binde- Kaliumchlorid 30 bis 5517 to 33 percent by weight of a refractory binding potassium chloride 30 to 55

mittels auf trockener Basis und aus einer zur Her- _XT . .means on a dry basis and from a to Her- _XT . .

stellung einer geeigneten Konsistenz ausreichenden Natriumchlorid 45 bis 70Establish a suitable consistency, sufficient sodium chloride 45 to 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 Wärxnebehandlungsprozesses erhal- 50 Verhältnis des feuerfesten Binders zur Salzmischung fen 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.The amount of refractory material in the supermixture of 30 to 55 percent by weight KCl and 45 tensile strength should not vary excessively, because if 45 to 70 percent by weight NaCl is too much, it is for a suitable effect. According to the invention, this coating is applied to the metal parts that are too little salt on the metal surface and are to be heat-treated, if there is insufficient refractory material, which does not adhere to the metal surface, a suitable bond is not achieved. The optimum ratio of the refractory binder to the salt mixture is maintained during the heat treatment process. It protects the metal from oxidation and can vary somewhat, depending on the slag formation at the temperatures, the refractory material used and other times during the heat treatment. Renal conditions that exist with a special heat-The coating is easy to apply and so host-treatment process. An example of the economic that its use is guaranteed. 55 practical ranges of the constituents of salt and, moreover, it is blastable from the metal piece, refractory material in the case of a salt mixture with preferably in the case of quenching. In addition, its content is 45% potassium chloride and 55% sodium chloride and the coefficient of expansion is different from that of the metal, the above-mentioned refractory paste made of aluminum and, moreover, it adheres to already on the surface silicate with about 18% water is below in existing oxide films or slags or 60 percent by weight listed:
binds himself to them so that they jump off with him.

Das Metall bleibt dann relativ sauber und frei von Salzmischung 63 bis 80The metal then remains relatively clean and free of salt mixture 63 to 80

Wärmebehandlungsschlacken zurück. Wenn in der Feuerfestes MaterialHeat treatment slag back. When in the refractory material

Beschreibung der Ausdruck Metall verwendet wird, (_auf nasser Basis) 20 bis 37Specification, the term metal is used, _(au f wet basis) 20 till 37

schließt er Legierungen ein. 65it includes alloys. 65

Die feuerfesten Bestandteile der Überzugsmasse Dieser Mischung wird noch Wasser in solcherThe refractory components of the coating mass This mixture is still water in such

dienen als Bindemittel und halten die Salzmischung Menge zugesetzt, daß die geeignete Konsistenz zurserve as binders and keep the salt mixture added that the appropriate consistency for the amount

zusammen und auf der Metalloberfläche. Außerdem Aufbringung auf das Werkstück~entsteht. Ein Beispieltogether and on the metal surface. In addition, application to the workpiece ~ occurs. An example

Claims

3 43 4

can be used in a special composition for the production. The term cooling includes

on 4.5 1 of the mixture follows:. all of these different forms. However, the

KaliiimoHnrifi 0 61 Iro Removal of the coating and the slag layer

- _TA . ,,. j """, of the metal in the most satisfactory way at a

Sodium chloride. 0.74 kg _{5 quenching in water e} £ _{calibrates Distance}

Refractory paste from _the casing and the slag layer from that

Aluminum silicate 0.56 kg begins after exiting the metal workpiece

Water make up to 4.5 1 oven for heat treatment. Mainly jumps

however, the envelope upon immersion of the

Obviously, dry refractory ₁₀ work pieces can also be placed in the water bath. this happens

4material are used in place of the moist paste, of course, because of the rapid cooling and

en. The entire amount of water must then later contract the envelope, which is

be set. In this case, the cooling rate and contraction of the

The percentages of the materials used are of the following metal.

let change: _l5 According to the invention, an optional

Salt mixture 67-83 ^w i ^sse amount of boric acid or sodium tetraborate,

Refractory material Na ₂ B ₄ O ₇ , or both are added to the pulp,

The most valuable material in _{order to apply the salt to the iron}

(on a dry basis) 17 to 33 accelerate These boron constituents support the

To heat treat the workpiece and to create a flow effect. The amount added can be approximate

first, the metal surface will be 3 percent by weight of the pulp, although this will be

ett, loose dirt, loose slag, or other is not limited.

'freed from the application of the An additional effect of the salt coating

4mixture on the metal or the effect of the salts in that the salts which are in the water bath in

the slag could stand up against it. Go over the 25 solution, the duration of the shielding of the work

The compound is mixed well so that an even piece can reduce a layer of vapor. This magnifies

, the pulp is formed, and of course the cooling rate is reduced during the process because of the

a kept this state. The envelope can transfer heat,
.be applied to the metal in any way

ien, z. B. by brushing, spraying on or one 30 patent claims:
also. The consistency of the pulp must be adjusted by adding ^r 1, coating compound for use in the on more or less water on the selected heat treatment of metal parts, thereby Vufbringungsverfahren. To indicate that the compound from 67 to example, it may be beneficial and necessary to use the 83 percent by weight of a mixture of alkali> rei with additional water for spraying to 35 salt and 17 to 33 percent by weight of a fire thin. Regardless of which technique is used for the setting of dry-based binding agent and filling, it is necessary that enough material is applied to the metal piece to produce a suitable consistency, there is a sufficient amount of water and that the ο that the appropriate Reaction with the slag can take place - alkali salt mixture of 30 to 55 percent by weight: and the metal is protected from further oxidation 40 KCl and 45 to 70 percent by weight NaCl. In general, the wrapping should be set.

About half as thick as the slag layer on the second coating composition according to claim 1, characterized in that

learn to be metal. characterized in that the refractory binder

After the workpiece has been coated, contains approximately 18% water,

it rocks before it is put into the oven for heat treatment.

is introduced. The drying time is more usual- characterized in that the salt mixture and

possibly 15 to 20 minutes. If the cladding at the refractory binder in the ratio of

ter introduction to the furnace for heat treatment 1.35 to 0.563 kg to be mixed and in addition

nit its 650 ° C is still damp, bubbles can form enough water to generate 4.5 1 of the

step on. However, this effect disappears again when 50 mass is attached.

by melting the salts. Then the 4th coating mass is applied according to any of the

Block for the required period of time in claims 1, 2 and 3, characterized in that

} oven heated and finally cooled. Although the refractory binder is an aluminum silicate

^ cooling according to the present invention has a preferred basis.

possibly carried out by quenching in water 55 5. Coating mass according to any of the

vird, the method according to the invention can also stand claims, characterized in

) ei cooling in other liquids or media that the coating also boric acid and / or sodium

Contains trium tetraborate, including air, or if the furnace is cooled.