DE2433892C3 - Verwendung einer als Borierungsmittel bekannten Aufschlämmung bzw. Paste zum Entkohlungsschutz von Eisen- und Stahloberflächen - Google Patents

Description

Zum Entkohlungsschutz von Metalloberflächen aus Eisen bzw. Stahl bei der Wärmebehandlung und im besonderen zur Verhinderung der Abkohlung beim Glühen von Stählen sind eine Reihe von Maßnahmen bekannt. So ist es etwa bekannt, auf den unbehandelten Stahloberflächen einen Überzug von Borax aufzubringen, der die Wirkung hat, eine verstärkte Verzunderung zu bewirken, wobei dann nach Entfernen dieser Verzunderung die entstehende neue Oberfläche abkohlungsfrei ist. Ähnlich wirken Gemische von Borax, Borsäure und Ammonborat (AT-PS 89 649) bzw. ein Gemenge aus bestimmten Anteilen von Borax, Salmiak, Kolophonium und Salpeter (DE-PS 1 26 179). Andere Mittel sollen hingegen einen dichten Schutzüberzug auf den Metallteilen bilden und bei diesen als Hauptbestandteil zumeist keramische Fritten enthaltenden Mitteln kommt es im besonderen darauf an, daß sich eine der Wärmebehandlung angepaßte Viskosität beim Aufschmelzen derselben ergibt, damit während der Wärmebehandlung eine dichte und hochviskose Schutzschicht sichergestellt ist. Wenn in diesen Fällen auch schon borhaltige Emailfritten vorgeschlagen wurden, so dient der Boroxydgehalt dabei lediglich der Erzielung guter Hafteigenschaften und einer wesentlich höheren Viskosität im Vergleich zu Borax, was durch Abtropfen und anderweitig bedingte Nachteile verhindern soll.

Es wurde nun gefunden, daß ein sehr vorteilhafter und hochwirksamer Schutz von Metalloberflächen bei der Wärmebehandlung durch die Verwendung eines Mittels erreicht werden kann, das als Borierungsmittel bereits Anwendung gefunden hat (siehe insbesondere die DT-OS 21 47 755). Es handelt sich dabei um eine Aufschlämmung bzw. Paste bestehend aus zumindest einer Bor abgebenden Substanz, wie Borkarbid, Ferrobor, amorphes Bor und Borax, einer Aktivatorsubstanz, insbesondere einem Fluoroborat, wie Kaliumborfluorid, und/oder einer Halogen verbindung der Alkali- und/oder Erdalkalimetalle sowie des Ammoniums und einem flüssigen Bindemittel, die als Borierungsmittel dazu bestimmt ist, aus Eisenborid (Fe2B bzw. FeB) bestehende und Schichtdicken von etwa 20 bis 400 πιμ aufweisende verschleißfeste Oberflächenschichten mit hoher Härte auf Eisenwerkstoffen zu schaffen. Demgemaß besteht gegenüber der Anwendung für den erfindungsgemäßen Verwendungszweck ein grundlegender Unterschied, weil es dabei wohl zu einem gewissen Eindiffundieren von Boratomen in den Atomverband der Stähle im Oberflächenbereich kommen soll, das, wie sich gezeigt hat, einer Abkohlung höchst wirksam entgegenwirkt Wegen des vergleichsweise viel geringeren Borangebotes — zur Anwendung als Borierungsmittel sind Schichtstärken von etwa 5 mm vonnöten — kommt es bei der erfindungsgemäßen Verwendung jedoch nicht zur Ausbildung einer für die Härtesteigerung wesentlichen Boridschicht; eine solche wäre vielmehr für diesen Verwendungszweck nachteilig, weil sich dadurch Erschwernisse bei der Weiterverarbeitung der wärmebehandelten Metallteile ergeben würden.

Gegenstand der Erfindung ist somit die Verwendung einer als Borierungsmittel bekannten Aufschlämmung bzw. Paste bestehend aus zumindest einer Bor abgebenden Substanz aus der Reihe: Borkarbid, Ferrobor, amorphes Bor und Borax, einer Aktivatorsubstanz in Form eines Fluoroborats, wie Kaliumborfluorid, und/oder einer Halogenverbindung der Alkali- und/ oder Erdalkalimetalle sowie des Ammoniums und einem flüssigen Bindemittel, vorzugsweise einem wässerigen oder eine wässerige Phase enthaltenden Bindemittel als in dünner Schicht aufgebrachter Überzug von max. 1 mm Stärke in getrocknetem Zustand zum Entkohlungsschutz von Eisen- und Stahloberflächen bei der Wärmebehandlung in oxidierender Atmosphäre.

Eine für den genannten Zweck bevorzugt zu verwendende Aufschlämmung bzw. Paste besteht aus 10 bis 80 Gew.-% Borkarbid, 2 bis 10 Gew.-°/o Alkalifluoroborat, 2 bis 10Gew.-% Borax, Rest Wasserglas, Methylzelluiose oder Kunstharzleim als wässeriges Bindemittel.

Bei den angegebenen Prozentsätzen versteht es sich von selbst, daß die Schichtstärken des getrockneten Überzuges um so geringer sein können, je höher der Gehalt an der Bor abgebenden Substanz jeweils ist; in

so der Praxis haben sich dafür mittlere Werte im Bereich von etwa 20 bis 60 Gew.-% als besonders zweckmäßig erwiesen.

Die Erfindung wird nun an Hand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Zur Verhinderung der Abkohlung bei der Wärmebehandlung von Stabstahl (Qualität CK 60, somit ein Stahl mit 0,6% C; Abmessung: Quadrat 80 mm) wurden die entfetteten Stäbe mittels einer Spritzpistole mit einem dünnen Überzug bestehend aus 30% Borkarbid, 3% Kaliumborfluorid, 5% Borax, Rest flüssiges Natron wasserglas (40° Be) versehen, der nach dem Trocknen eine Schichtstärke von etwa 0,8 mm ergab. Die Wärmebehandlung der Stäbe bestand in einem 4stündigen Glühen bei 850⁰C. Nach dem Erkalten wurde die anhaftende Schutzschicht

h^r. durch Behandlung der Stäbe mit verdünnter 10%iger Phosphorsäure entfernt

Um die völlig unveränderte Randstruktur der Stäbe zu demonstrieren, wurden Querschliffe angefertigt und

nach dem Ätzen mit 2%iger Salpetersäure Gefügebilder in der Vergrößerung 250 :1 angefertigt. Ein solches Gefügebild zeigt Fig. 1; aus Fig. 1 ist auch zu ersehen, uaß sich bei der erfindungsgemäßen Verwendung des Mittels keine Boridschicht gebildet hat Dies wurde auch durch mit den Schliffproben vorgenommene Mikrohärtebestimmungen nachgewiesen, weil die mit 50 pond gemessenen Mikrohärtewerte im gesamten Bereich vom Rand zur Probenmitte durchwegs gleiche, im engen Streubereich liegende Härtewerte ergaben. Zum Vergleich wurden gleichartige Gefügebilder auch zur Darstellung der Randzone eines unter gleichen Bedingungen, jedoch ungeschützt wärmebehandelten Stabes angefertigt, bei denen man deutlich die in starkem Ausmaß aufgetretene Abkohlung bis zu einer Tiefe von ca. 0,2 mm erkennt (F i g. 2).

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Verwendung einer als Borierungsmittel bekannten Aufschlämmung bzw. Paste bestehend aus zumindest einer Bor abgebenden Substanz aus der Reihe: Borkarbid, Ferrobor,. amorphes Bor und Borax, einer Aktivatorsubstanz in Form eines Fluoroborats, wie Kaliumborflorid, und/oder einer Halogenverbindung der Alkali- und/oder Erdalkalimetalle sowie des Ammoniums und einem flüssigen Bindemittel, vorzugsweise einem wäßrigen oder eine wäßrige Phase enthaltenden Bindemittel als in dünner Schicht aufgebrachter Überzug von max. 1 mm Stärke in getrocknetem Zustand zum Entkohlungsschutz von Eisen- und Stahloberflächen bei der Wärmebehandlung in oxidierender Atmosphäre.

2. Verwendung einer als Borierungsmitte! bekannten Aufschlämmung bzw. Paste bestehend aus 10 bis 80Gew.-% Borkarbid, 2 bis 10Gew.-% Alkalifluoroborat, 2 bis IOGew.-% Borax, Rest Wasserglas, Methylzellulose oder Kunstharzleim als wäßriges Bindemittel für den Zweck nach Anspruch 1.

3. Verwendung des im Anspruch 2 genannten Borierungsmittels, das jedoch 20 bis 60% Borkarbid enthält, für den Zweck nach Anspruch 2.

4. Verwendung des in den Ansprüchen 1 und 2 genannten Borierungsmittels mit der Maßgabe, daß die Schichtstärken des getrockneten Überzugs um so geringer sind, je höher der Gehalt an der Bor abgebenden Substanz ist.