DE2550655A1

DE2550655A1 - Verfahren zur vorbehandlung von kalt zu verformenden rostfreien staehlen

Info

Publication number: DE2550655A1
Application number: DE19752550655
Authority: DE
Inventors: Paolo Berardi; Massimo Memmi; Nereo Vantini
Original assignee: Dalmine SpA
Current assignee: Dalmine SpA
Priority date: 1974-11-11
Filing date: 1975-11-11
Publication date: 1976-05-13
Also published as: AT357589B; FR2290506B1; FR2290506A1; GB1472029A; DE2550655C3; SE7512607L; SE417334B; ATA853675A; IT1023210B; DE2550655B2

Description

DALMINE S.P.Α., Mailand, Italien

Verfahren zur Vorbehandlung von kalt zu verformenden rostfreien Stählen

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren, das die Kaltverformbarkeit rostfreier Stähle vereinfachen soll, Insbesondere befaßt sich die Erfindung mit einem Verfahren zum Herstellen von Gegenständen aus kalt verformtem rostfreien Stahl basierend auf dem Prinzip, dasB auf der Stahloberfläche Bedingungen für den bestmöglichen Halt des verwendeten Schmiermittels geschaffen werden, um die Verformung zu erleichtern und die beste Oberfläehenendbearbeitung des fertigen Gegenstandes zu erhalten.

Unter dem Ausdruck "Kaltverformbarkeit" werden eine Anzahl von Techniken zusammengefaßt, deren gemeinsames Merkmal darin zu sehen ist, daß die jeweilige Verformung beginnt, wenn das Metall auf Zimmertemperatur sich befindet. Es handelt sich um: Ziehen, Strangpressen, Pormen, Walzen, Stanzen, Pressen und Schmieden ( engl.: heading ). iiir Kohlenstoff stähle hat sich herausgestellt, daß die Kaltverformbarkeit leichter wird, wenn eine poröse

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und haftende Phosphatschicht des Basismetalls auf der Oberfläche vor der Bearbeitung erhalten werden kann. Beim Versuch, das gleiche Verfahren auf rostfreien Stahl anzuwenden, stellten sich jedoch keinerlei zufriedenstellende Ergebnisse ein. Es stellt sich somit das Problem, für rostfreie Stähle eine Alternative zum Überzug auf Phosphatbasis zu finden. Diese Alternative fand sich in der Verwendung von Bädern auf Oxalsäurebasis als Grundbestandteil.

Eine Erläuterung für den Reaktionsmechanismus, der die Oberflächenschicht des Metalls betrifft und zur Oxalatschicht führt, liegt außerhalb des Rahmens eier Erfindung. Es ist andererseits wichtig, die Eigenschaften und Merkmale dieser Schicht zu definieren, um deren Verhalten im Verlauf der Kaltverformung zu erklären.

Die Oxalatoberflächenschicht ist haftend und sehr porös und sorgt somit für ein merkliches Haftvermögen des Schmiermittels bei starkem lüLebmittelgriff " des Schmiersystems an der Schicht und somit an der Metalloberfläche.

Die Worte "Überzug" oder "Schicht" wurden bisher mit Bezug auf den Oxalatfilm benutzt. Das geeignetste Wort vom wissenschaftlichen Standpunkt aus und auch in Bezug auf die Erscheinungen, die tatsächlich in der Phasengrenzschicht von Metall-Bad auftreten, wäre "Omwandlungsschicht", unter der Berücksichtigung, daß aufgrund der im Bad vorhandenen Stoffe die Metalloberfläche ehem. modifiziert ist.

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Die Behandlung mit Oxalsäurelösungen, bei denen der kalt zu verformende Stahl in das Bad über Zeiträume und unter Arbeitsbedingungen, die in jedem Falle unterschiedlich sind, getaucht wird, hat bisher die von der Produktion gestellten Anforderungen nicht vollständig erfüllt, und zwar hauptsächlich aufgrund der folgenden Nachteile:zu lange Wartezeiten, bis man siehergeht, daß die Zeit ausreichte, um die Wirkungen voll ausreifen zu lassen; zu lange Wartezeiten, um sicherzugehen, daß der in der Verarbeitung befindliche Stahl für das gewünschte Umwandlungsphänomen geeignet ist oder nicht.

Es wurde nun gefunden, daß die obengenannten Nachteile völlig dadurch vermieden werden konnten, daß man den kalt zu verformenden Stahl einem Oberflächenumwandlungsprozeß in einem Bad mit Oxalsäure als Basiskomponente aussetzte, während er gleichzeitig während der gesamten Behandlung unter elektrochemischer Eontrolle gehalten wurde. Die durchgeführten Versuche zeigten das unerwartete Ergebnis, daß das Potential des rostfreien Stahls während der Behandlung sich nicht gegen edlerer Potentiale entwickelt, sondern ab einem spezifischen Wert gleich bleibt. Dagegen wurde überraschend gefunden, daß die Kurve des Potentials über die Zeit ein Maximum bildet, bei dem die besten Charakteristiken der TJmwandlungsschicht erhalten werden.

Die Möglichkeit, das Vorhandensein des Maximums festzustellen und die bis zu seinem Auftreten erforderliche Zeit zu bestimmen, verspricht interessante Anwendungen sowie die Lösung einer Anzahl von Problemen erheblichen praktischen Interesses wie:
a) Bewertung der Eigenschaft eines rostfreien Stahls

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hinsichtlich der Oberflächenumwandlungsbehandlung;

b) Wahl des geeignetsten Verfahrensbades in Zuordnung zur zu behandlenden Stahlsorte;

c) Wahl der günstigsten Verarbeitungstemperatur in Zuordnung zu Wirkungsgrad und Zeit der Behandlung;

d) sofortige Bestimmung des geeignetsten Momentes zur Unterbrechung der Behandlung.

Das Verfahren nach der Erfindung besteht darin, den rostfreien kalt zu bearbeitenden Stahl den folgenden Schritten auszusetzen:

- Vorbehandlung der Oberfläche, um diese empfindlich für die folgende Oberflachen-tJmwandlun^mit dem spezifischen zu verwendenden Bad zu machen;

- Oberflächen-"Umwandlung" durch Tauchen des Werkstoffs in an sich bekannte Oxalsäure enthaltende Lösungen bei Temperaturen unterhalb 10O⁰G;

- Regelung des Umwandlungsverlauf durch Bewertung (bzw. Erhöhung )der Potentiale des rostfreien Stahls, wobei die Umwandlung nach einem Zeitraum zwischen 1-6 Minuten nach Erreichen des maximalen Potentialwertes unterbrochen wird; (Umwandlung = Umformung)

- Schmierung und Kaltverformung nach an sich bekannten Techniken.

Das folgende Beispiel erläutert die Erfindung ohne sie zu begrenzen.

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- 5 BEISPIEL

Ein Rohrprobekörper von 25 cm Länge aus einem Stahl vom Typ AISI 321 wurde den folgenden Schritten nach der Erfindung ausgesetzt:

a) Oxidation durch die Umgebungsluft, 5 Minuten lang bei 105O⁰Oi

b) Beizen, 20 Minuten lang in einem Bad von 55⁰C, welches aus 6 £ HF, 12 # HNO, und 15 # HgSO, und dem Rest Wasser "bestand;

c) Behandlung in einem Bad mit Oxalsäure als Basiskomponente entsprechend der Arbeitsvorschrift "BOUDER SS4" (Warenzeichen )j

d) Regelung bzw. Eontrolle während der Behandlung des Potentialverlaufs des Rohres bezogen auf eine gestättigte Kalomelelektrode. Das Umwandlungsverfahren wird 1 Minute nachdem das Rohrpotential seinen Maximalwert ( angenähert - 210 mV ) erreicht hat, unterbrochen;

e) Schmieren und Kaltverformen des Rohres zur Verminderung der Dicke seiner Wandungen nach an sich bekannten Verfahren, Um sich nach den bekannten Techniken davon überzeugen zu können, daß die Umwandlungsbehandlung vollendet ist, wäre es notwendig, mittels Annäherungen und Versuchen aufgrund von Abschätzungen basierend auf komplizierteren empirischen Verfahren, die sicher länger Zeit benötigen würden, zu arbeiten.

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Claims

Case: T 2

PATJMAISPRÜCHE

Verfahren zur Herstellung von für die Kaltverformung geeigneten Halbfertigerzeugnissen aus rostfreiem Stahl, dadurch gekennzeichnet, daß das zu verarbeifc ende Werkstück den folgenden Behandlungsschritten ausgesetzt wird:

- Vorbehandlung der Oberfläche, um diese empfindlich für die folgende Oberflächen-^wUmformungs^- Behandlung bezüglich des zu verwendenden spezifischen Bades zu machen;

- Umformungsbehandlung der Oberfläche durch Eintauchen in an sich bekannte Oxalsäure enthaltende Lösungen, bei Temperaturen unterhalb 10O⁰Oj

- Regelung bzw. Kontrolle des Umformungsverlaufs

durch die Bewertung oder Abschätzung der Potentiale des zu verarbeitenden Werkstücks, wobei die Umwandlung nach einem Zeitraum zwischen 1 und 6 Minuten nach Erreichen des maximalen Potentialwertes unterbrochen wird} und

- Schmieren und Kaltverformung nach an sich bekannten Techniken.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Kontrolle bzw. Regelung des Umformungsverlaufs, durch Bestimmung bzw. Abschätzung der Potentiale des rostfreien Stahls während der Umformung, verwendet werden, um dessen Empfindlichkeit bzw. Bereitschaft für die Umformungsbehandlung festzulegen bzw. zu beurteilen.

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3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontrolle oder Regelung des ümformungsverlaufs, durch Abschätzen bzw. Ermitteln der Potentiale des rostfreien Stahls während der Umformung, verwendet wird, um das geeignetste Behandlungsbad in Bezug auf Zusammensetzung und Aufbau des Stahles selbst zu wählen.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Eontrolle bzw. Regelung des Umformungsverlaufs, durch die Abschätzung oder Ermittlung des Potentials des rostfreien Stahls während der Umformung, verwendet wird, um die günstigste Terarbeitungstemperatur in Bezug auf Wirkungsgrad und Zeit der Behandlung zu wählen.
5. Erzeugnisse hergestellt nach dem Verfahren eines der Ansprüche 1 bis 4.
6. Verfahren zum Herstellen industrieller Gegenstände aus rostfreiem Stahl durch Kaltverformung und so hergestellte Gegenstände, wie erläutert, durch das Beispiel verdeutlicht und beansprucht.

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