DE211201C

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KAISERLICHESIMPERIAL

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PATENTAMT.PATENT OFFICE.

Es sind verschiedene Verfahren zur Herstellung von solchen Stahlgegenständen (insbesondere von Panzerplatten zum Schutz der Schiffe) bekannt, die aus mehreren Schichten bestehen, die nicht nur mit Bezug auf ihren Kohlenstoffgehalt voneinander verschieden sind, sondern auch verschiedene Fremdmetalle, wie Chrom, Wolfram, Nickel, Vanadium, Mangan usw., enthalten. Man unterscheidet im wesentlichen zur Herstellung derartiger Platten die folgenden Verfahren.There are various methods of making such steel objects (in particular armor plates to protect ships), which consist of several layers, which differ from one another not only with regard to their carbon content, but also various foreign metals, such as chromium, tungsten, nickel, vanadium, manganese, etc., contain. A distinction is essentially made between the following for the production of such panels Procedure.

i. Man gießt in eine Form eine erste Stahlschicht von bestimmter Zusammensetzung, und wenn diese beinahe (oder auch gänzlich) erstarrt ist, gießt man eine zweite Schicht aus geschmolzenem Stahl darüber, deren Zusammensetzung von der ersteren verschieden ist; wenn diese Schicht gänzlich oder teilweise erstarrt ist, gießt man eine dritte Schicht von ebenfallsi. A first layer of steel of a certain composition is poured into a mold, and when this has almost (or completely) solidified, a second layer is poured out molten steel over it, the composition of which is different from the former; if If this layer has completely or partially solidified, a third layer is also poured

ao verschiedener Zusammensetzung darüber, und so fort. Die verschiedenen Schichten von ver-ao different composition above, and so on. The different layers of different

. schiedener Zusammensetzung werden zuweilen in der Weise erhalten, daß die verschiedenen, Stahlsorten in geschmolzenem Zustande in eine durch senkrechte, feuerfeste Scheidewände unterteilte Form gegossen werden und dann diese Scheidewände entfernt werden, bevor das Metall vollständig erstarrt ist. In jedem Fall wird die aus Schichten von verschiedener Zusammen-Setzung erzeugte Masse den bekannten mechanischen Behandlungen, an der Presse, dem Walzwerk usw. unterworfen, um ihr die gewünschte Form zu geben.. different compositions are sometimes obtained in such a way that the different Steel types in the molten state into one divided by vertical, refractory partitions Form to be poured and then these partitions are removed before the metal is completely solidified. In each case the layers are made up of different compositions The mass produced is subjected to the known mechanical treatments, on the press, the rolling mill, etc., to give it the desired To give shape.

2. Übereinandergelegte, aus geeigneten Stahlsorten gebildete, auf eine genügend hohe Temperatur erwärmte Platten werden geschmiedet, dem Hammer, der Presse oder dem Walzwerk unterworfen, wodurch eine Vereinigung der verschiedenen Platten bewirkt wird.2. Superimposed, made of suitable types of steel, at a sufficiently high temperature heated plates are forged, subjected to the hammer, the press or the rolling mill, whereby a union of the various Plates is effected.

In dieser Weise hergestellte, aus mehreren Schichten bestehende Stahlplatten u. dgl. werden nun nach vorliegender Erfindung einer thermischen Behandlung in der Art unterworfen, daß eines oder mehrere der in jeder der Schichten enthaltenen Elemente in die angrenzenden Schichten bis zu einer entsprechend der Dauer der Operation größeren oder geringeren Tiefe diffundiert.Multi-layer steel plates and the like made in this manner can be used now subjected to a thermal treatment according to the present invention in the manner that one or more of the elements contained in each of the layers in the adjacent Layers to a greater or lesser depth according to the duration of the operation diffused.

Eine Panzerplatte o. dgl. aus Stahl oder Stahllegierung, die einer solchen Behandlung Unterworfen wird, unterscheidet sich von der in bekannter Weise hergestellten ursprünglichen Platte, von der man ausging, wesentlich. Während die ursprüngliche Platte o. dgl. in ihrer Zusammensetzung beim Übergang von einer Schicht zur anderen mehr oder weniger plötzlich sich ändert, ändert sich das nach dem vorliegenden Verfahren behandelte Stahlstück in seiner Zusammensetzung, wenn man von einer Schicht zur anderen übergeht, nur ganz allmählieh. Dies ist eine Folge der allmählichen Diffusion der Elemente jeder Schicht in die an-An armor plate or the like made of steel or steel alloy that is subject to such a treatment Subjected differs from the original manufactured in a known manner Plate that was assumed to be essential. While the original plate o. The like. In their Composition when moving from one layer to another more or less suddenly changes, the piece of steel treated by the present method changes to its composition, if one passes from one layer to the other, only very gradually. This is a consequence of the gradual diffusion of the elements of each layer into the other

grenzenden Schichten. Außerdem kann diese Diffusion in vielen Fällen die Ursache der Bildung neuer Stahlsorten in den Zonen sein, in welchen die Diffusion selbst stattfindet, wie aus den nachstehenden Beispielen zu ersehen ist. 'bordering layers. In addition, this diffusion can in many cases be the cause of the formation new steel grades be in the zones in which the diffusion itself takes place, such as can be seen from the examples below. '

Die thermische Behandlung, mittels welcher die Diffusion bewirkt wird, besteht in einer je nach den zu erzielenden Resultaten mehr oderThe thermal treatment by means of which the diffusion is effected consists of one each according to the results to be achieved more or

ίο weniger ausgedehnten Erwärmung bei einer Temperatur, die in dem kritischen Intervalle der besonderen Stahlsorten Hegt, bei welchem man die Diffusion erzielen will. Unter' kritischem Intervalle soll der Temperaturunterschied verstanden werden, der zwischen den kritischen oder Rekaleszenz-Temperaturen Hegt, bei welchen das Eisen von dem Eisenzustand a in den Eisenzustand β bzw. von dem Eisenzustand β in den Eisenzustand γ übergeht.ίο less extensive heating at a temperature which lies in the critical interval of the particular steel grades at which diffusion is to be achieved. The term 'critical intervals' should be understood to mean the temperature difference between the critical or recalescence temperatures at which the iron changes from the iron state a to the iron state β or from the iron state β to the iron state γ .

Wie bekannt, sind die kritischen Temperaturen und infolgedessen auch die Temperatur, bei welcher die Diffusion stattfindet, je nach der Zusammensetzung der Stahlsorten verschieden. Es ist deshalb nicht möglich, für die betreffende Temperatur besondere Angaben zu machen. Die Temperaturen sind jedoch für die verschiedenen im Gebrauch befindlichen Stahlsorten bekannt; zum Teil sind sie auch aus den besonderen, nachstehend beispielsweise angeführten Fällen zu entnehmen. Da mit dem Fortschreiten der Diffusion die Zusammensetzung der Schichten sich ändert, so ändern sich natürHch auch ihre kritischen Temperaturen. Es muß infolgedessen die Temperatur der Stahlmasse geändert werden, damit die Diffusion derart fortschreitet, daß die Temperatur selbst bei dem kritischen Intervalle dieselbe bleibt, das der Zusammensetzung entspricht, die der Stahl nach und nach mit fortschreitender Diffusion annimmt.As is known, the critical temperatures, and consequently also the temperature, are at which diffusion takes place, depending on the composition of the steel types. It is therefore not possible to provide special information for the temperature in question. However, the temperatures are known for the various types of steel in use; in part, they are also made up of the special ones listed below, for example Cases. Since with the progress of diffusion the composition of the If layers change, their critical temperatures naturally also change. It must As a result, the temperature of the steel mass can be changed to allow the diffusion in such a way progresses that the temperature remains the same even at the critical interval that corresponds to the composition that the steel gradually becomes as diffusion progresses accepts.

Example.

Das folgende Beispiel ist geeignet, das Wesen der Erfindung zu erläutern:The following example is suitable to explain the essence of the invention:

Eine aus zwei verschiedenen Stahlschichten gebildete Panzerplatte ist mittels eines der oben als bekannt gekennzeichneten Verfahren hergestellt worden. Die eine Schicht enthält z. B.: o, 18 Prozent Kohlenstoff, 3 Prozent Nickel, 0,1 Prozent SiHcium, eine kleine Menge Mangan und nur Spuren von Schwefel und Phosphor. Die andere Schicht enthält: 0,45 Prozent Kohlenstoff, 0,15 Prozent SiHcium, 1 Prozent Mangan und Spuren von Schwefel und Phosphor.An armor plate formed from two different layers of steel is by means of one of the above process marked as known. One layer contains z. B .: o, 18 percent carbon, 3 percent nickel, 0.1 percent SiHcium, a small amount of manganese and only traces of sulfur and phosphorus. The other layer contains: 0.45 percent carbon, 0.15 percent SiHcium, 1 percent manganese and traces of sulfur and phosphorus.

Die kritischen Punkte des ersten Stahles befinden sich ungefähr bei 580° bis 640 ° bzw. 660 °, während diejenigen des zweiten Stahles zwischen 700° und 800 ° liegen. In diesem Fall ist es also sicher, daß bei Erwärmung der Metallmasse bei der Rotglühhitze die gewünschte Diffusion stattfindet. Das erste diffundierende Element wird der Kohlenstoff sein, welcher von der zweiten Schicht (die 0,45 Prozent davon enthält) in die erste übergeht, die nur 0,18 Prozent davon enthält, wodurch jenseits der Berührungsfläche der beiden Schichten eine Zone gebildet wird, deren Kohlenstoffgehalt nach und nach geringer wird und deren Dicke je nach der Dauer der Operation sich ändert. Dasselbe geschieht bei dem Nickel, welcher sich von der ersten in die zweite Schicht mehr oder weniger tief verbreitet, und auch beim Mangan, welches von der zweiten in die erste Schicht diffundiert. Es ist klar, daß infolge der Diffusion des Nickels von der ersten zur zweiten Schicht, die schon Mangan enthält, sich eine Nickel-Mangan-Stahlzone bildet, d. h. eine ternäre Stahlzone, die besondere Eigenschaften besitzt.The critical points of the first steel are approximately at 580 ° to 640 ° or 660 °, while those of the second steel are between 700 ° and 800 °. In this case it is therefore certain that the desired Diffusion takes place. The first diffusing element will be the carbon, which is from the second layer (which contains 0.45 percent of that) merges into the first which is only 0.18 percent it contains, creating a zone beyond the contact surface of the two layers is formed, the carbon content of which is gradually reduced and its thickness depending on the Duration of the operation changes. The same thing happens with the nickel, which differs from the first spread more or less deeply into the second layer, and also with manganese, which diffused from the second into the first layer. It is clear that this is due to the diffusion of the nickel from the first to the second layer, which already contains manganese, there is a nickel-manganese steel zone forms, d. H. a ternary steel zone that has special properties.

Man kann natürlich dasselbe Verfahren verschiedene Male wiederholen, indem man Panzerplatten aus mehreren besonders zusammengesetzten Stahlschichten herstellt. Es werden sich dann andere Stahlschichten von komplexerer Zusammensetzung bilden infolge der Diffusion eines oder mehrerer Elemente einer Schicht in die angrenzenden Schichten.One can, of course, repeat the same procedure several times using armor plates made of several specially composed steel layers. Other layers of steel will then become more complex Composition form due to the diffusion of one or more elements of a layer into the adjacent layers.

Die beiHegende Zeichnung stellt den Schnitt einer aus drei Schichten von verschiedenem Stahl gebildeten Panzerplatte schematisch dar. Angenommen die erste Schicht A stelle z. B. go einen Wolframstahl dar, die zweite B einen Chromstahl, die dritte C einen Nickelstahl. Vor der thermischen Behandlung sondern sich die drei Stahlsorten an den beiden Berührungsflächen A B und C D (Fig. 1) voneinander. Nach der thermischen Behandlung wird Wolfram von der Schicht I in die Schicht II bis zu einer gewissen Tiefe diffundieren, die in Fig. 2 durch die Verlängerung der schrägen, die Schicht I kennzeichnenden Schraffierungsstriche veranschaulicht ist. Chrom wird von der Schicht II bis in eine bestimmte Tiefe der Schicht I übergehen, was ebenfalls in Fig. 2 durch entsprechende Verlängerung der Schraffierung angedeutet ist.The beiHegende drawing shows the section of an armor plate composed of three layers formed of different steel schematically. Suppose the first layer A z site. B. go a tungsten steel, the second B a chrome steel, the third C a nickel steel. Before the thermal treatment, the three types of steel separate from one another on the two contact surfaces AB and CD (FIG. 1). After the thermal treatment, tungsten will diffuse from layer I into layer II to a certain depth, which is illustrated in FIG. Chromium will pass from layer II to a certain depth of layer I, which is also indicated in FIG. 2 by a corresponding extension of the hatching.

Die neue Zone, die sich auf diese Weise bildet und in Fig. 2 durch den Raum dargestellt ist, in welchem sich die beiden Schraffierungen übereinanderlegen, wird aus Chrom und Wolfram enthaltendem Stahl bestehen, welcher, wie bekannt, durch Härten und Wiederauslassen ganz besondere Eigenschaften erlangt.The new zone that forms in this way and is represented by space in Fig. 2, in which the two hatchings are superimposed, is made of chrome and tungsten containing steel, which, as is known, by hardening and releasing completely attained special properties.

Dieselben Verhältnisse wiederholen sich zwischen den Schichten II und III bei Nicke.1 und Chrom; diese werden durch alle drei Schichten von der Diffusion des Kohlenstoffes aus der Schicht, die davon mehr enthält, zu derjenigen, die weniger enthält, begleitet.The same relationships are repeated between layers II and III at Nicke. 1 and Chrome; These are through all three layers by the diffusion of the carbon out of the Layer that contains more of it is accompanied by the one that contains less.

Die nach vorliegendem Verfahren hergestellten Panzerplatten werden nachträglich den bekannten Behandlungsweisen wie Härten, Wiederanlassen, Schmieden (in der Presse, im Walz-The armor plates produced according to the present process subsequently become the known ones Treatment methods such as hardening, re-tempering, forging (in the press, in the rolling

werk usw.) u. dgl. m. unterworfen, um ihnen die gewünschten Eigenschaften zu erteilen.work, etc.) and the like in order to give them the desired properties.

Claims

Patent Claims:

i. Method of improving from several layers of different composition existing armor plates made of steel by heating, characterized in that the plates so. high and so long are heated that a diffusion of the various elements of each steel layer is achieved in the adjacent.

2. embodiment of the method according to claim i, characterized in that the objects treated according to the method of claim ι the known Hardening, re-tempering, forging processes and the like.

1 sheet of drawings.