DE244454C

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KAISERLICHESIMPERIAL

PATENTAMT.PATENT OFFICE.

PATENTSCHRIFTPATENT LETTERING

- JV! 244454 KLASSE 18c. GRUPPE- JV! 244454 CLASS 18c. GROUP

oder Stahllegierungen.or steel alloys.

Patentiert im Deutschen Reiche vom 16. August 1908 ab.Patented in the German Empire on August 16, 1908.

Das den Gegenstand der Erfindung bildende Verfahren der Zementierung von Panzerplatten u. dgl. aus Stahl oder Stahllegierungen gründet sich im Wesen auf die rationelle Verwendung der Reaktionen, die sich vollziehen zwischen kohlend wirkenden Gasen, dem in fester Lösung im Stahle befindlichen Kohlenstoff und dem Kohlenstoff der mit dem zu zementierenden Stahl in Berührung gebrachten Kohlungsstoffe. Die Reaktionen vollziehen sich unter dem Bestreben nach gewissen Gleichgewichtsverhältnissen, von denen die Kennzeichen der erhaltenen zementierten Zonen abhängen, und zwar insbesondere die Tiefe dieser Zonen, die Konzentration des Kohlenstoffs usw. Bei entsprechender Wahl der Bedingungen (besonders des Druckes und der Temperatur der Gase), von denen besagte Gleichgewichtsverhältnisse abhängen, kann man demnach Zementierungszonen erhalten, welche die zu dem Zwecke, für den sie bestimmt sind, am meisten geeigneten Kennzeichen aufweisen.The method of cementing armor plates which is the subject of the invention and the like made of steel or steel alloys is essentially based on rational use of the reactions that take place between gases with a carbonic effect and the solid solution of carbon in steel and the carbon in contact with the steel to be cemented Carbonic substances. The reactions take place under the endeavor certain equilibrium ratios of which the characteristics of the cemented obtained Zones depend, in particular the depth of these zones, the concentration of carbon, etc. With appropriate Choice of the conditions (especially the pressure and temperature of the gases) of on which the said equilibrium conditions depend, one can therefore obtain cementation zones which, for the purpose of for which they are intended have the most appropriate markings.

Um den Erwägungen, auf die sich das den Gegenstand der Erfindung bildende Verfahren gründet, eine klare Form zu geben, mag hier ein konkreter Fall ins Auge gefaßt werden, nämlich der zugleich einfachste, wo die Zementierung durch einen Kohlenoxydstrom sowie mit fester, mit dem zu zementierenden Stahl in Berührung gebrachter Kohle, ausgeführt wird.To the considerations on which the subject of the invention process found to give a clear form, a specific case may be considered here, namely at the same time the simplest, where the cementation by a carbon oxide stream as well with solid carbon brought into contact with the steel to be cemented will.

In diesem Falle vollzieht sich die Zementierung durch folgende beide umgekehrte Reaktionen :In this case, the cementation takes place through the following two reverse reactions :

2CO = CO₂ + £
CO₂+ C = 2 CO, 2CO = CO ₂ + £
CO ₂ + C = 2 CO,

von denen die erste besteht in der Zersetzung des Kohlenoxyds unter Abspaltung von Kohlenstoff, der als feste Lösung in den Stahl eindringt (dieser Kohlenstoff ist im zweiten Gliede der Gleichung 1 unterstrichen). Die zweite Reaktion vollzieht sich zwischen dem Kohlensäureanhydrid, das sich durch die Zementierung (Reaktion 1) gebildet hat, und der an dem Stahl liegenden festen Kohle, und man kann sie als »Regenerierung des Kohlenoxyds« bezeichnen.the first of which consists in the decomposition of carbon monoxide with splitting off of carbon, which penetrates the steel as a solid solution (this carbon is underlined in the second member of equation 1). the second reaction takes place between the carbonic anhydride, which is caused by the cementation (Reaction 1) has formed, and the solid coal lying on the steel, and it can be called the "regeneration of carbon monoxide".

Nun vollziehen sich aber weder die erste noch die zweite Reaktion vollkommen, sondern nur teilweise und bis zur Erreichung bestimmter Konzentrationen des Kohlensäureanhydrids C O₂, des Kohlenoxyds C O und des im Stahle gelösten Kohlenstoffs C₁ Konzentrationen, die wesentlich von der Temperatur und dem Druck der Gase abhängen. Es ist demnach klar, daß man durch entsprechende Veränderungen des Druckes und der Temperatur besagte Konzentrationen nach Belieben verändem kann, insbesondere die Konzentration des Kohlenstoffs C in der zementierten Zorfe, wodurch man Zonen mit dem gewünschten Kohlungsgrade erhält. Dieses nun wird auch durch die praktische Erfahrung bestätigt.Now neither the first nor the second reaction take place completely, but only partially and until certain concentrations of the carbonic acid anhydride CO ₂ , the carbon oxide CO and the carbon C ₁ dissolved in the steel are reached, concentrations that essentially depend on the temperature and pressure of the gases depend. It is therefore clear that the said concentrations can be changed at will by corresponding changes in the pressure and the temperature, in particular the concentration of carbon C in the cemented zorfe, as a result of which zones with the desired degree of carbonization are obtained. This is now also confirmed by practical experience.

Zu bemerken ist hierbei, daß dieses aus-It should be noted here that this

schlaggebende Resultat nicht erzielt werden könnte, wenn die Reaktion 2 oder »Regenerierung des Kohlenoxyds« vollständig wäre, d. h. so weit ginge, das sich bei der Zementierung nach der Gleichung 1 bildende Kohlensäureanhydrid ganz auszuscheiden. Es ist also nicht zutreffend, wenn es in der Zeitschrift »Stahl und Eisen«, 1906, I, S. 756 heißt, daß die Reaktion 1 aufhört gleich nach Auftreten der geringsten Spur Kohlensäure, so daß also die Reaktion 2 dieses Gas vollständig ausscheiden müßte; denn offenbar würde, wenn letzterer Fall (nämlich die vollständige Ausscheidung der kleinsten Spuren Kohlensäureanhydrid durch die zweite Reaktion) einträte, die Reaktion 1 sich immer weiter vollziehen, und die Konzentration des Kohlenstoffs in den zementierten Zonen C würde immer den Höchstwert erreichen. Es ist mithin auch klar, daß der Umstand, daß die Reaktion 2 nie vollständig ist, sondern immer eine bestimmte (von dem Druck und der Temperatur abhängende) Menge Kohlensäureanhydrid unverändert läßt, die unerläßliche Voraussetzung zur Erzielung der das vorliegende Verfahren kennzeichnenden ResultateThe decisive result could not be achieved if reaction 2 or "regeneration of the carbon dioxide" were complete, that is, if the carbonic acid anhydride formed during the cementation according to equation 1 were completely eliminated. It is therefore not correct when it says in the journal Stahl und Eisen, 1906, I, p. 756 that reaction 1 stops immediately after the appearance of the slightest trace of carbonic acid, so that reaction 2 would have to eliminate this gas completely ; for apparently if the latter case (namely the complete elimination of the smallest traces of carbonic acid anhydride by the second reaction) occurred, reaction 1 would continue to take place, and the concentration of carbon in the cemented zones C would always reach the maximum value. It is therefore also clear that the fact that reaction 2 is never complete, but always leaves a certain amount of carbonic anhydride (depending on the pressure and temperature) unchanged, the indispensable prerequisite for achieving the results that characterize the present process

. ist.. is.

Ferner liegt es auf der Hand, daß man höher gekohlte Zonen erhält, wenn an Stelle von (oder zusammen mit) reinem Kohlenoxyd Kohlungsgase verwendet werden, bei denen die die Zementierung veranlassende Reaktion (entsprechend der Reaktion 1) sich ■— bei sonst ganz gleichen Bedingungen — vollständiger vollzieht. So verhalten sich z. B. die Kohlenwasserstoffe, so daß man also durch Hinzufügung von Kohlenwasserstoffen zum Kohlenoxyd (bei sonst ganz gleichen Bedingungen) um so höher gekohlte Zonen erhält, je höher das Verhältnis der verwendeten Kohlenwasserstoffe ist.It is also obvious that higher carbon zones are obtained if in place of (or together with) pure carbon monoxide are used in which the reaction causing the cementation (corresponding to reaction 1) is ■ - at otherwise quite the same conditions - more complete. So behave z. B. the Hydrocarbons, so that by adding hydrocarbons to the carbon monoxide (all other things being equal) the higher the carbonized zones, the higher it is is the ratio of hydrocarbons used.

Hiernach wird nun gemäß der vorliegenden Erfindung ein Verfahren vorgeschlagen, um Schiffspanzer oder andere Gegenstände aus Stahl oder Stahllegierungen mit einer oder mehreren oberflächlichen oder mehr oder weniger tiefen, stärker gekohlten Zonen oder Schichten mittels auf mehr als 1 Atmosphäre Druck gebrachter Kohlungsgase, wie Kohlen-Wasserstoffe, Kohlenoxyde usw. herzustellen. Dieses Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß die betreffenden Eisen- oder Stahlgegenstände, auf welche die Kohlungsgase oder Dämpfe unter Druck einwirken, von einer körnigen oder pulverförmigen, freien Kohlenstoff enthältenden Substanz oder Substanzmischung umgeben sind, welche geeignet sein muß, auf die Kohlungsgase oder Dämpfe zu, reagieren, und derart angeordnet ist, daß diese Gase oder Dämpfe durch diese Kohlungsmasse leicht hindurchdringen können.A method is now proposed according to the present invention to Ship armor or other items made of steel or steel alloys with an or several superficial or more or less deep, more carbonized zones or Layers by means of carbon gases, such as hydrocarbons, brought to a pressure of more than 1 atmosphere, To produce carbon oxides, etc. This procedure is characterized by that the iron or steel objects in question, on which the carbon gases or Vapors act under pressure, from a granular or powdery, free carbon containing substance or substance mixture are surrounded, which are suitable must react to the carbonization gases or vapors, and is arranged in such a way that these Gases or vapors can easily penetrate through this carbon mass.

Die Dauer eines Zementierungsvorganges wird bei einer derartigen Verfahrungsweise bedeutend abgekürzt, und man erzielt für eine gegebene Zeit eine viel tiefer gehende Zementierungszone. The duration of a cementing process is in such a procedure significantly shortened and a much deeper cementation zone is achieved for a given time.

Die Stahlgegenstände, welche man der Einwirkung der Kohlungsgase oder Kohlungsdämpfe unter Druck bei der für erwünscht erachteten Temperatur unterwerfen will, sind vorteilhaft völlig oder teilweise in eine körnige oder pulverförmige Mischung von Kohlungsstoffen (wie Tierkohle, Holzkohle, Ferrocyankalium, Cyanide usw., einzeln oder gemischt angewendet) eingebettet, welche fähig sind, mit dem Kohlungsgase oder Kohlungsdampfe zu ragieren. Diese festen Substanzen müssen in geeignetem Maße auf die zu zementierenden Gegenstände gepreßt sein; sie müssen aber für den freien Durchtritt der Gase oder Dämpfe eine genügend durchlässige Masse bilden. .The steel objects that are exposed to the action of carbon gases or carbon vapors wants to submit under pressure at the temperature considered desirable, are advantageous completely or partially in a granular or powdery mixture of carbon substances (such as animal charcoal, charcoal, ferrocyanic potassium, Cyanides, etc., applied singly or mixed), which are capable of reacting with the carbonization gases or carbonization vapors to act. These solid substances must be appropriate in proportion to the ones to be cemented Objects to be pressed; but they must for the free passage of the gases or Vapors form a sufficiently permeable mass. .

Diese Stoffe sind dazu bestimmt, außer der Spezialwirkung, welche sich sowohl aus ihrer Kohlungsfähigkeit als auch aus ihrer Reaktion mit den Kohlungsgasen ergibt, die Wärmeübertragung auf die Stahlmasse zu erleichtern.These substances are intended, in addition to the special effect, which both result from their The ability to carbonize as well as its reaction with the carbonation gases results in the transfer of heat to facilitate the steel mass.

So z. B. erreicht in dem oben angegebenen Falle die Zementierung in einer gewissen Zeit eine große Tiefe, sobald die zu zementierenden Stahlgegenstände von einem groben Pulver umgeben sind, das aus einer Mischung von 60 Prozent vegetabilischer und 40 Prozent animalischer Kohle besteht, welche Mischung in dem Zementierungsbehälter sich befindet und die von den Stahlgegenständen freigelassenen Räume ausfüllt, aber in einer solchen Weise angeordnet ist, daß das unter Druck befindliche Kohlerioxydgas durch die zwischen den einzelnen Teilchen befindlichen Zwischenräume mit einer hinreichenden Leichtigkeit zirkulieren kann.So z. B. in the above-mentioned case achieves the cementation in a certain time a great depth once the steel objects to be cemented from a coarse powder are surrounded by a mixture of 60 percent vegetable and 40 percent animal coal is what mixture is in the cementing tank and fills the spaces left by the steel objects, but in such a way Is arranged so that the pressurized carbon dioxide gas through the between the spaces between the individual particles with sufficient lightness can circulate.

Die durch das vorliegende Verfahren erzielten Erfolge lassen sich in drei Klassen einteilen: The successes achieved by the present procedure can be divided into three classes:

1. Der Vorteil der starken Verminderung der für eine Zementierung in gegebener Tiefe erforderlichen Zeit liegt nicht lediglich in der Zeitersparnis, sondern z. B. auch in der Ersparung von Arbeit usw.1. The advantage of greatly reducing the time required for cementation at a given depth required time is not only in the time saved, but z. B. also in savings from work etc.

2. Indem der Stahl während einer weniger langen Zeit der erhöhten Temperatur unterworfen ist, ist er weniger unliebsamen Veränderungen in seinen physikalischen Eigenschaften ausgesetzt, welche immer eine solche Behandlung in der Wärme begleiten, und welche hinterher durch nachfolgende Behandlungen korrigiert werden müssen.2. By subjecting the steel to the elevated temperature for a shorter period of time is, he is less unpleasant changes in his physical properties exposed, which always accompany such a treatment in the heat, and which afterwards through subsequent treatments need to be corrected.

3. Indem man je nach Wunsch den Druck und die Temperatur nach der oben angegebenen Regel variieren läßt, ist man in der Lage, in verschiedenem Maße gekohlte Zonen oder3. By changing the pressure and temperature as required according to the above As a rule, one is able to different degrees of carbonized zones or

Schichten in verschiedener Aufeinanderfolge zu erzielen.To achieve layers in different succession.

Claims

Patent-An saying:

Process for the manufacture of ship armor or other objects Steel or steel alloys with one or more superficial or more or less deep, more strongly carbonized zones or layers by means of carbonation gases brought to a pressure of more than ι atmosphere, such as hydrocarbons, carbon monoxide, etc., characterized in that the iron or steel objects on which the carbonization gases or vapors act under pressure, of a granular or powdery substance or mixture of substances are surrounded, which contains free carbon and must be suitable to react to the carbonization gases or vapors and is arranged so that the gases or vapors through this carbon mass can easily penetrate.