DE2558156A1 - Verfahren zur erhitzung von stahlpulverpresslingen - Google Patents
Verfahren zur erhitzung von stahlpulverpresslingenInfo
- Publication number
- DE2558156A1 DE2558156A1 DE19752558156 DE2558156A DE2558156A1 DE 2558156 A1 DE2558156 A1 DE 2558156A1 DE 19752558156 DE19752558156 DE 19752558156 DE 2558156 A DE2558156 A DE 2558156A DE 2558156 A1 DE2558156 A1 DE 2558156A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- gas
- volume
- primary gas
- atmosphere
- mixed
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
- C21D1/74—Methods of treatment in inert gas, controlled atmosphere, vacuum or pulverulent material
- C21D1/76—Adjusting the composition of the atmosphere
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F3/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
- B22F3/10—Sintering only
- B22F3/1003—Use of special medium during sintering, e.g. sintering aid
- B22F3/1007—Atmosphere
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D3/00—Diffusion processes for extraction of non-metals; Furnaces therefor
- C21D3/02—Extraction of non-metals
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C33/00—Making ferrous alloys
- C22C33/02—Making ferrous alloys by powder metallurgy
- C22C33/0235—Starting from compounds, e.g. oxides
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Powder Metallurgy (AREA)
- Solid-Phase Diffusion Into Metallic Material Surfaces (AREA)
Description
München, 23. Dezember 1975
Kobe Steel, Ltd. Kobe, Japan
Verfahren zur Erhitzung von Stahlpulverpreßlingen
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Erhitzung von Stahlpulverpreßlingen unter Anwendung einer
geregelten Atmosphäre aus einem Primärgas, das wenigstens 8o Vol.-% eines inerten Gases enthält, und eines Sekundärgases,
das aus o,1 bis 5 Vol.-% (bezogen auf das Volumen des Primärgases)
eines paraffinischen Kohlenwasserstoffs besteht. Mithilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es möglich, die Restsauerstoff
konzentration in Stahlpulverpreßlingen zu reduzieren, während der Kohlenstoffgehalt genau geregelt wird.
609847/06U
Bekannt ist, daß Stahlpulverpreßlinge, die
durch Pressen von pulvermetallurgischem Stahl erhalten werden, normalerweise Sauerstoff in Mengen in der Größenordnung von
1ooo bis 2ooo ppm enthalten. Daher ist es zur Erzielung einer guten Qualität der Produkte wesentlich, daß der Sauerstoff
auf für die nachfolgende Erhitzungsstufe akzeptable Gehalte vermindert wird, während die Kohlenstoffgehalte in den
Preßkörpern geregelt werden. Es gibt bereits verschiedene Verfahren zum Erhitzen von Stahlpulverpreßlingen, nämlich
beispielsweise (vgl. auch die nachstehende Tabelle I) RX-, SRX- und ASRX-Gasverfahren, wobei Gase verwendet werden, die
durch paraffinische Kohlenwasserstoffe, z.B. Methan, Propan, Butan etc., für die betreffenden Atmosphären erzeugt werden.
Ferner ist bereits ein sogenanntes AX-Gasverfahren vorgeschlagen worden, wobei ein Gemisch aus Wasserstoffgas und Stickstoffgas,
erhalten durch Zerlegung von Ammoniak, als entsprechende Atmosphäre verwendet worden ist.
Bei diesen Verfahren werden reduzierende Atmosphären, z.B. Wasserstoffgas, zur Deoxydation der Stahlpulverpreßlinge
verwendet. Während der Deoxydationsreaktion neigen die Reduktionsbestandteile in den betreffenden Atmosphären zur Reaktion mit
Sauerstoff in den Pulverpreßlingen, wodurch oxydative Gase entwickelt werden. Die oxydativen Gase reagieren dann mit dem
Kohlenstoff in den Pulverpreßlingen, so daß entkohlte Schichten gebildet werden. Demzufolge ist es schwierig, die Kohlenstoffkonzentration
in den Stahlpreßlingen zu regeln, da unerwünschte entkohlte Schichten in den Stahlpreßlingen gebildet werden,
809847/06U
woraus schlechte Qualität der Produkte resultiert.
Die Reaktionen zwischen den reduzierenden Gasen in der betreffenden Atmosphäre und den Stahlpulverpreßlingen
finden gemäß den folgenden Gleichungen statt:
co + | FeO = Fe | + co2 | (Deoxydation) | (D |
co2 | + Fe(C) = | Fe + 2CO | (Entkohlung) | (2) |
TT ι | FeO = Fe | + H2O | (Deoxydation) | (3) |
H2O | + Fe(C) = | Fe + CO + H, | , (Entkohlung) | (4) |
Aus den vorstehenden Reaktionsgleichungen ist
ersichtlich, daß die Entkohlung gemäß (4) durch das entwickelte H2O-GaS verursacht wird. Diese Reaktion kann nicht verhindert
werden, selbst wenn eine Atmosphäre mit niedrigem Taupunkt (z.B. Taupunkt von -4o°C) verwendet wird. Zur Lösung dieser
Probleme ist schon vorgeschlagen worden, die RX-Gase als entsprechende Atmosphäre zu verwenden und die Stahlpulverpreßlinge
über eine lange Zeitdauer auf eine hohe Temperatur zu erhitzen. Bei diesem Verfahren verbleibt jedoch Sauerstoff
in hohen Gehalten in den Stahlpulverpreßlingen, obwohl der Kohlenstoffgehalt ungefähr bei dem erwarteten Wert gehalten
wird. Wenn zur Verminderung des Sauerstoffgehalts hohe Temperaturen angewendet werden, ist es äußerst schwierig, einen
geeigneten Kohlenstoffgehalt als Atmosphäre zu erhalten, nämlich wegen des üblichen Aufbaus des Generators· Daher
ist die genaue Kohlenstoffregelung fast unmöglich.
609847/06U
Wie man aus den vorstehenden Gleichungen ersieht, soll die Atmosphäre stark reduzierend gemacht werden; die
Reaktionen (1) und (3) sollen glatt voran gehen, damit der Sauerstoffgehalt in den Stahlpulverpreßlingen vermindert wird.
Praktisch geht jedoch gleichzeitig eine Entkohlung gemäß den Gleichungen (2) und (4) vor sich. Infolge dieses widersprechenden
Verhaltens können weder die entkohlten Schichten verhindert werden noch kann eine zufriedenstellende Deoxydation
erreicht werden.
Daher ist es bei den bekannten Verfahren äußerst schwierig, eine zufriedenstellende Deoxydation zu erreichen und
die Bildung von entkohlten Schichten zu verhindern, während der Kohlenstoff auf einen optimalen Gehalt geregelt wird. Es
hat sich tatsächlich als unmöglich erwiesen, pulvermetallurgische Stahlprodukte mit guten Qualitäten aus Stahlpulverpreßlingen
su erzeugen, die Sauerstoff in Mengen von mehr als 1ooo ppm enthalten.
Die Aufgabe der Erfindung liegt daher in der Schaffung eines Verfahrens zur Erhitzung von Stahlpulverpreßlingen, wobei
diese Stahlpulverpreßlinge vollständig deoxydiert werden können, während dabei der Kohlenstoffgehalt auf geeignete Höhe geregelt
vstxä.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Verfahren gelöst, wobei die Entkohlungsreaktion und die Deoxydations-
809847/0614
2 5 5 8 I S
reaktion gemäß den vorstehenden Gleichungen dadurch geregelt werden, daß eine Mischgasatmosphäre verwendet wird, v/obei das
Mischgas durch Verdünnung der reduzierenden Gase mit einem inerten Gas erhalten und dazu weiterhin ein paraffinisches
Kohlenwasserstoffgas gegeben wird.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird die reduzierende
Atmosphäre durch Verdünnung mit einem inerten Gas so eingestellt, daß sie mit den zu erhitzenden Materialien, d.h.
den Stahlpulverpreßlingen, nicht reagiert. Eine solche Verdünnung verhindert, daß die Stahlpulverpreßlinge durch die
Atmosphäre entkohlt werden; daher finden die Reaktionen nicht statt, wie sie in den vorstehenden Gleichungen (1) bis (4)
gezeigt sind. Andererseits wird die Deoxydation durch Reaktion von Sauerstoff mit dem Kohlenstoff ausgeführt, der zuvor mit
dem Stahlpulver vermischt worden ist.
In einer besonderen Ausfuhrungsform des erfindungsgemäßen
Verfahrens enthält die Atmosphäre ein Primärgas und ein Sekundärgas. Das Primärgas enthält wenigstens 8o% eines
inerten Gases; der restliche Teil wird durch andere Gase, z.B. Wasserstoffgas und Kohlenmonoxydgas, gebildet. Das Sekundärgas
besteht aus einem paraffinischen Kohlenwasserstoff, beispielsweise
Methan, Äthan, Propan oder Butan. Das Sekundärgas wird mit dem Primärgas in einer Menge von o,5 bis 5 Vol.-% (bezogen
auf das Volumen des Primärgases) vermischt. Wenn Stahlpulverpreßlinge in dieser Atmosphäre erhitzt werden, kann der
609847/0814
Restsauerstoffgehalt in den Preßlingen vermindert werden, so daß
der Kohlenstoffgehalt zweckmäßig eingeregelt werden kann.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung näher veranschaulicht. Die Zeichnung zeigt ein Diagramm zur
Darstellung der Relation zwischen der Zusammensetzung der Bestandteile in der Atmosphäre und der Kohlenstoffanalysenwerte
des Produktes.
Bei den üblichen Erhitzungsverfahren für Deoxydationsreaktionen von Stahlpulverpreßlingen ergibt sich mit Bezug auf
die Zusammensetzung der verwendeten Atmosphären folgende Übersicht, wie in der nachstehenden Tabelle I dargestellt:
Tabelle | 31 | 2 | I | ,2 | CO | 2 | II | 2° | CH4 | N | 2 | |
(Bekannte | 32 | ,5 | ,1 | o, | 1 | O | ,4 | o, 4 | 43 | ,4 | ||
Art des Verfahrens |
Brennstoff H | 41 | ,9 | Verfahren) | /5 | o, | 1 | O | ,4 | o, 4 | 42 | /5 |
C4H1o | 66 | ,9 | CO | ,4 | o, | 1 | O | /4 | o,4 | 36 | ,7 | |
RX | C3H8 | 67 | ,4 | 24 | ,2 | 6, | 3 | 6 | ,5 | o,4 | - | — |
CH4 | 71 | ,4 | 23 | ,8 | 6, | 7 | 6 | ,5 | o,4 | - | — | |
C4H1O | 61 | ,1 | 2o | ,9 | 5, | 2 | 6 | ,5 | o,4 | - | — | |
SRX | C3H8 | 62 | .3 | 2o | ,7 | 4, | 6 | 6 | ,5 | o,4 | 5 | ,3 |
CH4 | 65 | ,6 | 19 | ,7 | 4, | 3 | 6 | o,4 | 4 | ,8 | ||
C4H1o | 75 | ,4 | 16 | 3, | 3 | 6 | ,5 | o,4 | 5 | ,7 | ||
ASRX | C3H8 | ,ο | 21 | O | O | ,0 | 0,0 | 25 | fO | |||
CH4 | 21 | |||||||||||
AX | NH3 | 18 | ||||||||||
0 |
609847/061 k
Beim Erhitzen in üblicherweise verwendeten Atmosphären finden die Deoxydationsreaktionen (1) und (3)
zwischen den reduktiven Bestandteilen in den betreffenden Atmosphären (d.h. CO-Gas und Wasserstoff) und dem Metalloxyd
im Stahlpulver statt. Weiterhin resultiert eine Deoxydation aus der Reaktion zwischen Sauerstoff und Kohlenstoff
in den Stahlpulverpreßlingen, wie durch die nachstehende Gleichung veranschaulicht ist:
Fe(C) + FeO = 2Fe + CO (5)
Andererseits werden entkohlte Schichten gebildet, wenn oxydative
Gase, z.B. C0_ und H3O, die in den Deoxydationsreaktionen (2)
und (4) entwickelt werden, und ferner das O3-GaS im Erhitzungsofen mit Kohlenstoff in dem Stahlpulver reagieren.
Die Bildung von entkohlten Schichten kann durch Unterdrückung der Reaktionen (2) und (4) verhindert werden. Jedoch
beeinträchtigt eine solche Unterdrückung die Deoxydationsreaktionen (1) und (3). Zur Ausschaltung solcher nachteiligen
Effekte ist es daher bei dem erfindungsgemäßen Verfahren sehr vorteilhaft, daß ein paraffinisches Kohlenwasserstoffgas, z.B.
Methan, mit der Atmosphäre vermischt wird, worin die Stahlpulver preßlinge erhitzt werden. Die Zugabe von Methan zu der betreffenden
Atmosphäre führt zu den folgenden Reaktionen (6), (7) und (8), so daß die Konzentration des oxydativen Gases vermindertverden
kann, woraus sich eine Verringerung der Reaktionen der oxydativen Gase mit Kohlenstoff ergibt:
609847/06U
CO2 + CH4 = 2C0 + 2H2 (6)
H2O + CH4 = CO + 3H2 (7)
O2 + 2CH4 = 2CO + 4H2 (8)
Zunächst wurden 2% Methan zu der Atmosphäre hinzugegeben, wie sie im RX-Verfahren (CH4) verwendet wird. Wenn Stahlpulverpreßlinge
in dieser methanangereicherten Atmosphäre erhitzt werden, kann die Bildung von entkohlten Schichten verhindert
werden; jedoch kann die restliche Sauerstoffkonzentration nicht bis auf eine tragbare Höhe vermindert werden, wie aus der nachstehenden
Tabelle III ersichtlich ist. Der Grund für die hohe Sauerstoffkonzentration liegt darin, daß die durch Gleichung (5)
veranschaulichte Reaktion wegen des hohen CO-Gehalts in der Atmosphäre verhindert worden ist. Daraufhin wurde der CO-Gehalt
durch Zugabe eines inerten Gases zur reduzierenden Atmosphäre vermindert; eine solche Verdünnung erleichtert die Deoxydationsreaktion
(5) und verhindert auch die Entkohlungsreaktionen (2) und (4).
So kann nach dem erfindungsgemäßen Verfahren nicht nur die Deoxydation zufriedenstellend ausgeführt werden, sondern
es können auch die Reaktionen zwischen den oxydativen Bestandteilen in der Atmosphäre und dem Kohlenstoff im Stahlpulver
verhindert werden; nur die Reaktion mit Sauerstoff in dem Stahlpulver, wie durch die vorstehende Gleichung (5) veranschaulicht
wird, geht voran. Wenn daher der Sauerstoffgehalt der Stahlpulverpreßlinge zuvor bestimmt und Kohlenstoff in einer entsprechenden Menge zugegeben wird, kann der Kohlenstoffgehalt
609847/0614
gesinterten Produktes genau eingeregelt werden. Dies wird durch die nachstehende Gleichung (9) veranschaulicht, die sich
entsprechend aus Gleichung(5) ergibt:
- 3/4
worin y und y die Konzentrationen von Kohlenstoff bzw. Sauerstoff
in dem Produkt bedeuten und χ und χ die betreffenden Werte der Stahlpulverpreßlinge vor der Sinterbehandlung
bedeuten; sämtliche Werte sind in Gew.-% ausgedrückt.
Kohlenstoff kann zuvor als Bestandteil zum Stahlpulver in einer größeren Menge hinzugegeben oder er kann mit Stahlpulver
in der nachfolgenden Stufe vermischt werden.
Die Erfindung wird nachstehend weiterhin an einem Ausführungsbeispiel näher veranschaulicht.
Der hier verwendete Stahlpulverpreßling wurde durch Vermischen von o,32% Graphit mit feingepulvertem Legierungsstahlpulver
(Zusammensetzung: 2 Ni - o,5 Mo - Rest Fe) und Verpressen des Pulvers bis zu einer Dichte von 6,4 g/cm hergestellt.
Der Pulverpreßling wurde in eine Erhitzungsvorrichtung mit kontinuierlicher Förderung (bestehend aus einem drehbaren
Erhitzungsofen und einem Siebband-Tiefofen) eingebracht. Die
Wärmebehandlung wurde dadurch ausgeführt, daß Gase, die als Primärgas Stickstoff, Wasserstoff und Kohlenmonoxyd in variierenden
6098A7/06H
- 1ο -
Anteilen und als Sekundärgas ο bis 1ofo Vol.-% Methan enthielten,
eingeleitet wurden. Methan wurde mit Stickstoff vermischt, bevor die Einleitung in den Ofen erfolgte. Wenn
Methan allein hinzugegeben wird, wird zweckmäßigerweise ein Gasmischer am Zufuhrrohr angebracht, so daß Methan homogen
mit dem Primärgas verdünnt werden kann. Das Gemisch aus dem größeren Gasteil und dem Kohlenwasserstoffgas wurde mit einer
Fließgeschwindigkeit von 2o m /h eingeleitet. Während der Wärmebehandlung wurden diese Fließgeschwindigkeit und die
Zusammensetzung der Behandlungsatmosphäre durch einen Fließmeter bzw. durch Gaschromatographie überprüft; soweit erforderlich,
wurden Fließgeschwindigkeit und Zusammensetzung korrigiert.
Die Erhitzungstemperatur und die Tiefofen-Ausgangstemperatur wurden auf MaxLmaltemperaturen von 12oo C bzw.
95o°C eingeregelt. Der Preßling wurde 17 Minuten lang im Ofen
gehalten. Nach dieser Wärmebehandlung wurde der gesinterte Vorformling aus dem Ofen herausgenommen und zur Erzielung des
entsprechenden Produkts direkt geschmiedet. Das Produkt hatte eine Dichte von mehr als 99,8%.
Dieses Produkt wurde dann auf Kohlenstoffgehalt und
auf Sauerstoffgehalt analysiert; ferner wurde es durch mikroskopische Beobachtung auf das Vorhandensein von entkohlten
Schichten untersucht. In der Zeichnung ist die Relation zwischen den Kohlenstoffanalysenwerten bei diesen Produkten und
der Menge an reduzierendem Wasserstoffgas im eingeleiteten Primärgas dargestellt. Aus der Zeichnung ist ersichtlich, daß
609847/0614
die Bildung von entkohlten Schichten insbesondere in solchen
Fällen beträchtlich ist, wo die Atmosphäre ein paraffinisches Kohlenwasserstoffgas, z.B. Methan, nicht enthält (vgl. hierzu in der Zeichnung die Symbole 0 und Δ ). Je höher die Anteile an reduzierenden Gasen in der Atmosphäre liegen, desto größere Anteile an Entkohlung resultieren. So zeigt sich, daß es vorteilhaft ist, wenn das Primärgas wenigstens 8o Vol.-% Stickstoff als inertes Gas enthält.
Fällen beträchtlich ist, wo die Atmosphäre ein paraffinisches Kohlenwasserstoffgas, z.B. Methan, nicht enthält (vgl. hierzu in der Zeichnung die Symbole 0 und Δ ). Je höher die Anteile an reduzierenden Gasen in der Atmosphäre liegen, desto größere Anteile an Entkohlung resultieren. So zeigt sich, daß es vorteilhaft ist, wenn das Primärgas wenigstens 8o Vol.-% Stickstoff als inertes Gas enthält.
Die nachstehende Tabelle II veranschaulicht weitere üntersuchungsdaten bei dieser Ausführungsform.
Taupunkt | CH4 | 0 | 2ο | H2 (V. | 3ΐ.-%) | 1οο |
(Vol.-%) | X | X | 5θ | 8ο | X | |
0 | 0 | O | X | X | X | |
+ Ίο | o,1 | 0 | O | X | X | X |
1,o | 0 | O | X | X | X | |
5,o | Δ | Δ | X | X | X | |
8,0 | Δ* | Δ* | X | X | X | |
1o,o | χ | χ | X | X | X | |
0 | 0 | 0 | X | X | X | |
0,1 | 0 | O | X | X | X | |
- 1o | 1,0 | 0 | O | X | X | X |
5,0 | Δ | A | X | X | X | |
8,0 | Δ* | Δ* | X | X | X | |
1o,o | X | X | ||||
809847/06U
Die Taupunkte gemäß der vorstehenden Tabelle
veranschaulichen das Ausmaß der Abschirmung des Ofens gegenüber der äußeren Atmosphäre. Je höher der Taupunkt liegt, desto
geringer ist das Ausmaß der Abschirmung bzw. Schutzfähigkeit. In der vorstehenden Tabelle II bedeutet das Symbol X einen
solchen Fall, wo entkohlte Schichten in einer Dicke von o,5 mm
oder mehr erzeugt werden. Das Symbol 0 stellt einen solchen Fall dar, wo eine entkohlte Schicht nicht gebildet wird. Das Symbol
Δ veranschaulicht einen solchen Fall, wo keine entkohlte Schicht
gebildet wird, aber gekohlte Schichten erzeugt werden. Das
afc
Symbol A zeigt einen solchen Fall, wo gekohlte Schichten gebildet
werden und Ruß auf den Stahloberflächen abgesetzt wird. Weiterhin ist aus der vorstehenden Tabelle II ersichtlich, daß das
Primärgas vorzugsweise aus wenigstens 8o Vol.-% Stickstoff als Inertgas besteht, damit die Bildung einer entkohlten Schicht
während der Erhitzungsstufe verhindert wird. Ferner zeigt Tabelle II, daß man ausgezeichnete Ergebnisse dadurch erhält,
daß das Sekundärgas, bestehend aus einem paraffinischen Kohlenwasserstoff
gas, z.B. Methan, zum Primärgas in Anteilen von o,1 bis 5 Vol.-% (bezogen auf das Volumen des Primärgases) hinzugegeben
wird, so daß die Stahlpreßlinge erhitzt werden, ohne daß die Bildung von irgendeiner entkohlten oder gekohlten
Schicht hervorgerufen wird. Erfindungsgemäß hat sich weiterhin herausgestellt, daß die Produkte mit ausgezeichneter Qualität
erhalten werden können, wenn Methan mit dem Primärgas vorzugsweise in einem Anteil von 2 Vol.-% vermischt wird.
809847/0614
Die nachstehende Tabelle III veranschaulicht
die Restsauerstoffkonzentrationen in den gesinterten Vorformlingen
(unter Anwendung der gemäß der vorstehenden Ausführungsform verwendeten Atmosphäre ) mit den Daten gemäß den bekannten
Ausführungsformen nach dem RX-Gasverfahren und dem RX-Gasverfahren
plus 2 Vol.-% Methan.
Atmosphäre Kohlenstoffgehalt (%) Sauerstoffgehalt (ppm)
Atmosphäre
erfindungsgemäß or21 7ο
RX o,2o 3oo
RX + 2% CH4 or2.3 4oo
Gemäß dieser Ausführungsform besteht die Atmosphäre
aus dem Primärgas, enthaltend 95 Vol.-% Stickstoff und 5 Vol.-% Wasserstoff,und dem Sekundärgas Methan, vermischt mit dem
Primärgas in einer Menge von 2 Vol.-%, bezogen auf das Volumen des Primärgases. Tabelle III zeigt, daß bei dem erfindungsgemäßen
Verfahren die Restsauerstoffkonzentration der Produkte auf eine so geringe Höhe wie bei üblichen Stahlmaterialien vermindert
werden kann; gleichzeitig kann außerdem der Kohlenstoffgehalt in geeigneter Weise geregelt werden.
Die nachstehende Tabelle IV veranschaulicht die Restsauerstoffkonzentrationen in gesinterten Vorformlingen,
609847/061 4
die unter Anwendung der Atmosphäre gemäß diesem Beispiel erhalten worden sind, wobei die Menge an Methangas auf einer
konstanten Höhe von 2 Vol.-% (bezogen auf das Volumen des Primärgases) gehalten wurde; die Menge des reduzierenden Kohlenmonoxydgases
im Primärgas wurde in verschiedenen Gehalten von 0, 5, 12 bzw. 2o Vol.-% (Restteil enthaltend Stickstoffgas)
verwendet.
Tabelle IV
CO (Vol.-%) Sauerstoffgehalt (ppm)
CO (Vol.-%) Sauerstoffgehalt (ppm)
0 5o
5 5o
12 1oo
2o 4oo
Wie aus der vorstehenden Tabelle ersichtlich, steigt der Gehalt an restlichem Sauerstoffgas mit der Zunahme des
Gehalts an Kohlenmonoxyd, das im Primärgas enthalten ist. Zur Verminderung des Sauerstoffgehalts in den Stahlpulverpreßlingen
auf eine Höhe etwa entsprechend üblichen Stahlmaterialien ist bevorzugt, daß der Kohlenmonoxydgehalt bei weniger als
12 Vol.-% gehalten wird.
Der Einfluß des Kohlenmonoxydgases auf die Entkoh lungsreaktion
ist aus der Zeichnung ersichtlich, wo die Kohlenstoffanalysenwerte gegen die Werte der Volumina des reduzierenden
Gases aufgetragen sind. Diese Ergebnisse sind bei Untersuchungen
609847/06U
2558Ί56
unter Anwendung von solchen Atmosphären erhalten worden, die
jeweils ein reduzierendes Gas in unterschiedlichen Anteilen von 0, 2o bzw. 5o Vol.-% als Primärgas enthalten, worin
Kohlenmonoxydgas und Wasserstoffgas jeweils miteinander in
gleichen Volumina zur Erzielung des entsprechenden reduzierenden Gases vermischt sind und worin das restliche Gas beispielsweise
Stickstoffgas enthält} ferner ist in den betreffenden Atmosphären als Sekundärgas beispielsweise Methan in einem
Anteil von o,1 Vol.-% mit Bezug auf das Primärgas enthalten. Ersichtlich ist, daß die Kohlenstoffanalysenwerte der gesinterten
Vorformlinge im wesentlichen ähnlich den Werten von solchen Vorformlingen sind, die unter solchen Bedingungen behandelt
worden sind, wobei nur Wasserstoff als reduzierendes Gas verwendet worden ist. Daher zeigt sich, daß der Einfluß von
Kohlenmonoxyd auf die Entkohlung ebenso hoch ist wie derjenige von Wasserstoff.
Außer Methan können auch andere paraffinische Kohlenwasserstoffe, z.B. kettengesättigte Kohlenwasserstoffe
der allgemeinen Formel c n H2n+2' we9en ihrer sehr ähnlichen
chemischen Eigenschaften verwendet werden, z.B. Äthan (n = 2),
Propan (η = 3) oder Butan (n = 4).
Die Reaktionen der betreffenden Kohlenwasserstoffe gemäß der allgemeinen Formel C H2 +2 mit den oxydativen Gasen
sind durch die nachstehenden Gleichungen veranschaulicht:
609847/0614
η CO2 + CnH2n+2 = 2η CO + (η + 1) H2 (1ο)
η H2O + CnH2n+2 = η CO + (2η + 1) H2 (11)
η O0 + 2C H0 ., = 2η CO + (2η + 2) H0 (12)
ζ η Zn+ζ ζ
Die Reduktionskraft der Kohlenwasserstoffe steigt im Verhältnis mit der Anzahl an Kohlenstoffatomen (n) in dem betreffenden
Molekül. Wenn η = 1, entsprechen die vorstehenden Gleichungen
(1o), 11) und (12) den zuvor angegebenen Gleichungen (6), (7) und (8) , wo Methan verwendet wird.
Daher wird bei Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, wenn man Methan durch Äthan (n = 2), Propan (n = 3)
oder Butan (n = 4) ersetzt, dieselbe Reduktionskraft wie bei Einsatz von Methan in einer Menge von 1/n des betreffenden
Methanvolumens erhalten. Soweit der mit dem Primärgas zu vermischende Methananteil vorzugsweise 2 Vol.-% beträgt, liegen
die entsprechenden bevorzugten Anteile für Äthan, Propan und Butan bei 1, o,66 bzw,o,5 Vol.-%.
Ersichtlich ermöglicht das erfindungsgemäße Verfahren zur Erhitzung von Stahlpulverpreßlingen die Verminderung der
Restsauerstoffkonzentration der Pulverpreßlinge bis auf einen so niedrigen Gehalt, wie er in üblichen Stahlmaterialien vorgefunden
wird. Das erfindungsgemäße Verfahren verhindert auch die Bildung von sowohl entkohlten als auch gekohlten Schichten im
Stahl und ermöglicht die Regelung des Kohlenstoffgehalts in den Produkten in einer geeigneten Höhe, wodurch pulvermetallurgische
Produkte mit ausgezeichneter Qualität erhalten werden können.
609847/0614
Claims (13)
1. Verfahren zur Erhitzung von Stahlpulverpreßlingen
in einer Atmosphäre zur Verminderung der Restsauerstoffkonzentration
in den betreffenden Pulverpreßlingen, wobei der Kohlenstoffgehalt der Preßlinge geregelt wird, dadurch gekennzeichnet,
daß die Atmosphäre aus einem Primärgas und einem Sekundärgas besteht, wobei das Primärgas wenigstens 8o Vol.-% eines inerten
Gases enthält und das Sekundärgas aus einem paraffinischen Kohlenwasserstoff in einer Menge von o,1 bis 5 Vol.-% (bezogen auf
das Volumen des Primärgases) besteht.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Primärgas ein reduzierendes Gas enthält.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das reduzierende Gas Wasserstoffgas in einem Anteil von
weniger als 2o Vol.-% enthält.
4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das reduzierende Gas Kohlenmonoxydgas in einem Anteil von
weniger als 12 Vol.-% enthält.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das inerte Gas Stickstoffgas enthält.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß der paraffinische Kohlenwasserstoff
609847/061 4
enthält bzw» aus Methan besteht.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß der paraffinische Kohlenwasserstoff-Äthan
enthält bzw. aus Äthan besteht.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß der paraffinische Kohlenwasserstoff Propan enthält bzw. aus Propan besteht.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der paraffinische Kohlenwasserstoff
Butan enthält bzw. aus Butan besteht.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß Methan mit dem Primärgas in einem Anteil von 2 Vol.-% (bezogen auf das Volumen des Primärgases)
vermischt wird.
11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Äthan mit dem Primärgas in einem
Anteil von 1 Vol.-% (bezogen auf das Volumen des Primärgases) vermischt wird.
12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Propan mit dem Primärgas in einem
Anteil von o,66 Vol.-% (bezogen auf das Volumen des Primärgases)
vermischt wird.
609847/0614
13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß Butan mit dem Primärgas in einem Anteil von o,5 Vol.-% (bezogen auf das Volumen des Primärgases)
vermischt wird.
.809847/06U
Leerseite
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP50003942A JPS5178714A (en) | 1974-12-28 | 1974-12-28 | Kofunmatsutaino kanetsuhoho |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2558156A1 true DE2558156A1 (de) | 1976-11-18 |
Family
ID=11571168
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19752558156 Pending DE2558156A1 (de) | 1974-12-28 | 1975-12-23 | Verfahren zur erhitzung von stahlpulverpresslingen |
Country Status (6)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4153485A (de) |
JP (1) | JPS5178714A (de) |
DE (1) | DE2558156A1 (de) |
FR (1) | FR2296016A1 (de) |
GB (1) | GB1532438A (de) |
SE (1) | SE7514523L (de) |
Families Citing this family (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB1575342A (en) * | 1977-04-27 | 1980-09-17 | Air Prod & Chem | Production of furnace atmospheres for the heat treatment of ferrous metals |
DE2802445C3 (de) * | 1977-11-15 | 1981-02-05 | British Steel Corp., London | Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung eines Stahlbandes aus Stahlpulver |
US4436696A (en) * | 1981-05-20 | 1984-03-13 | Air Products And Chemicals, Inc. | Process for providing a uniform carbon distribution in ferrous compacts at high temperatures |
US4398971A (en) * | 1981-12-31 | 1983-08-16 | Aga Aktiebolag | Method of heating, holding or heat treatment of metal material |
US4579713A (en) * | 1985-04-25 | 1986-04-01 | Ultra-Temp Corporation | Method for carbon control of carbide preforms |
JPH05271713A (ja) * | 1992-01-27 | 1993-10-19 | Ngk Insulators Ltd | 易酸化性元素を成分に含む合金の焼成方法 |
WO1994014991A1 (en) * | 1992-12-21 | 1994-07-07 | Stackpole Limited | As sintered coining process |
SE9701976D0 (sv) * | 1997-05-27 | 1997-05-27 | Hoeganaes Ab | Method of monitoring and controlling the composition of the sintering atmosphere |
US5947722A (en) * | 1997-07-07 | 1999-09-07 | Iap Research, Inc. | Heat exchanger for particulate material |
GB2492054A (en) * | 2011-06-13 | 2012-12-26 | Charles Malcolm Ward-Close | Adding or removing solute from a metal workpiece and then further processing |
CN108817107B (zh) * | 2018-06-21 | 2019-10-25 | 武汉钢铁有限公司 | 一种弹簧钢防脱碳的加热及判别方法 |
Family Cites Families (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US2342799A (en) * | 1940-11-08 | 1944-02-29 | American Electro Metal Corp | Process of manufacturing shaped bodies from iron powders |
US2333573A (en) * | 1942-02-12 | 1943-11-02 | Westinghouse Electric & Mfg Co | Process of making steel |
US2489839A (en) * | 1946-04-30 | 1949-11-29 | Isthmian Metals Inc | Process for carburizing compacted iron articles |
US2886478A (en) * | 1953-06-29 | 1959-05-12 | Honeywell Regulator Co | Method and control apparatus for carburizing ferrous objects |
US2914434A (en) * | 1956-04-11 | 1959-11-24 | Harold L Snavely | Method for controlling atmospheres while heat treating steel |
US2992147A (en) * | 1957-04-29 | 1961-07-11 | Carl I Hayes | Method of heat treatment using dual atmospheres |
DE1232355B (de) * | 1960-09-06 | 1967-01-12 | Trafikaktiebolaget Graengesber | Verfahren zur Herstellung gewalzter Stahlprodukte |
US3109735A (en) * | 1961-10-30 | 1963-11-05 | John M Googin | Sintering method |
DE1433735B1 (de) * | 1963-09-21 | 1969-09-04 | Werner Goehring | Verfahren zur Erzielung einer Ofenatmosphaere,mit der eine oxydationsfreie Waermebehandlung von Werkstuecken aus Stahl unter gleichzeitiger Beeinflussung des Kohlenstoffgehalts durchfuehrbar ist |
US3663315A (en) * | 1969-03-26 | 1972-05-16 | Union Carbide Corp | Gas carburization and carbonitriding |
SE366673C (sv) * | 1972-06-12 | 1984-04-09 | Asea Ab | Forfarande for framstellning av snabbstal med utgangspunkt fran metallpulver |
US3891473A (en) * | 1973-05-17 | 1975-06-24 | Chrysler Corp | Heat treating atmospheres |
-
1974
- 1974-12-28 JP JP50003942A patent/JPS5178714A/ja active Granted
-
1975
- 1975-12-22 GB GB52387/75A patent/GB1532438A/en not_active Expired
- 1975-12-22 SE SE7514523A patent/SE7514523L/xx unknown
- 1975-12-23 DE DE19752558156 patent/DE2558156A1/de active Pending
- 1975-12-26 FR FR7539861A patent/FR2296016A1/fr active Granted
-
1977
- 1977-08-17 US US05/825,470 patent/US4153485A/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
SE7514523L (sv) | 1976-06-29 |
US4153485A (en) | 1979-05-08 |
JPS5551001B2 (de) | 1980-12-22 |
FR2296016A1 (fr) | 1976-07-23 |
FR2296016B1 (de) | 1979-02-02 |
JPS5178714A (en) | 1976-07-08 |
GB1532438A (en) | 1978-11-15 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE2512888C3 (de) | Verfahren zum Vorbehandeln von Gemischen aus Kohle, Pyrit und/oder aschebildenden Mineralstoffen fur die magnetische Trennung | |
DE2614633C2 (de) | Verfahren zum Rückgewinnen von Metallcarbiden aus Hartmetallschrott | |
DE2558156A1 (de) | Verfahren zur erhitzung von stahlpulverpresslingen | |
DE69130959T2 (de) | Kontinuierliche Herstellung von Eisen-Kohlenstoff-Legierung aus Eisenkarbid | |
DE2803239C2 (de) | Verfahren zur Herstellung von nichtrostendem Stahl mit extrem niedrigem Kohlenstoffgehalt | |
DE4128379A1 (de) | Verfahren und vorrichtung zur direkten reduktion von eisen | |
US4028100A (en) | Heat treating atmospheres | |
DE1232355B (de) | Verfahren zur Herstellung gewalzter Stahlprodukte | |
DE2802445C3 (de) | Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung eines Stahlbandes aus Stahlpulver | |
DE3811654C2 (de) | ||
DE2539722A1 (de) | Verfahren zur thermischen behandlung von stahl in reduzierender und nicht entkohlender atmosphaere | |
DE2843997A1 (de) | Verfahren zur herstellung von spaltgas in einem metallbad | |
DE4427507C1 (de) | Verfahren zur Wärmebehandlung, insbesondere Aufkohlung, metallischer Werkstücke | |
DE4326259C2 (de) | Verfahren zur Herstellung eines vanadiumhaltigen Agglomerates bzw. einer vanadiumhaltigen Stahllegierung | |
DE2704450B2 (de) | Verfahren zur kontinuierlichen Regelung der Gasaufkohlung metallischer Werkstücke | |
DE3722956C1 (en) | Process for roasting iron powder | |
DE572870C (de) | Verfahren zur Behandlung von Eisen, das im geschmolzenen Zustand durch eine Schicht gluehenden Materials hindurchtropft | |
DE2737610C2 (de) | Verfahren zur Herstellung eines Schutzgases für die Wärmebehandlung von Eisenmetallen | |
DE1926364C3 (de) | Verfahren zur Herstellung von Agglomeraten aus Carbiden des Vanadiums, Niobs, Tantals oder Titans | |
WO2001055471A1 (de) | Verfahren zum karbonitrieren von kohlenstoffreichen und hochlegierten stählen | |
DE951089C (de) | Exothermisches Gemisch und Verfahren zum Vergueten von Eisen | |
DE860346C (de) | Verfahren zur Reduktion von Metalloxyden durch aus materieller Kohle gewonnenem Kohlenwasserstoff bzw. Kohlenoxyd | |
DE10221605A1 (de) | Verfahren und Vorrichtung zur Wärmebehandlung metallischer Werkstücke | |
DE2132950A1 (de) | Verfahren zum Herstellen von Nickel oder Eisen | |
DE589986C (de) | Verfahren zur Reduktion von Chromoxyd |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OHJ | Non-payment of the annual fee |