DE2637584A1 - Verfahren zum erwaermen von gegen entkohlung geschuetztem stahl und das dabei erhaltene produkt - Google Patents
Verfahren zum erwaermen von gegen entkohlung geschuetztem stahl und das dabei erhaltene produktInfo
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Description
Verfahren zum Erwärmen von gegen Entkohlung geschütztem
Stahl und das dabei erhaltene Produkt
Die Erfindung betrifft die Herstellung von Stahl unter Eliminierung oder Verminderung der Entkohlung; sie betrifft
insbesondere die wirksame und wirtschaftliche Eliminierung der Entkohlung während des Erwärmens von Stahl
durch Aufbringen eines daran haftenden temporären Oberflächenschutz
züberzugs aus einem Metall, wie Aluminium, auf seine äußere Oberfläche vor dem Erwärmen zum. Bearbeiten
und Glühen.
Obgleich die Erfindung bei der Herstellung aller Stähle anwendbar ist, bei denen Entkohlungsproblerne auftreten,
wird sie nachfolgend zur Erleichterung des Verständnisses
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de;r Erfindung lediglich in Verbindung mit der Herstellung von Werkzeugstahl beschrieben; es ist jedoch selbstverständlich,
daß die Erfindung keineswegs auf die beschriebene Ausführungsform beschränkt ist, sondern auf alle Stähle' anwendbar
ist, bei deren Herstellung die Entkohlung ein Problem ist.
Eine Folge des Erwärmens (Erhitzens) von Stahl zur Herstellung von halbfertigen Produkten (Halbzeug) oder Fertigprodukten
besteht darin, daß ein Teil des Oberflächenkohlehstoffgehaltes des Rohblockes, des Walzblockes, der Bramme, des
Barrens (Knüppels), des Stabes (Stranges), von Vorformen und dgl., die bearbeitet werden, durch Oxydation durch die um-·
gebende Atmosphäre verlorengeht. So ist beispielsweise bei Werkzeugstahl, insbesondere bei Schnellarbeitsstahl, dieser
Verlust an Oberflächenkohlenstoff oder die Entkohlung ein schwerwiegendes Problem, da er (sie) eine entsprechende Ab-nähme
an nutzbarem Werkzeugstahlertrag und eine gleichzeitige Energieverschwendung zu einer Zeit, zu der die Energieeinsparung
von anerkannter Bedeutung ist, repräsentiert.
Bei der Herstellung von Werkzeugstahlprodukten werden Stahlherstellungsschmelzen, z.B. solche, wie sie in konventionellen
Lichtbogenofen erzeugt werden, in Pfannen abgestochen und in Formen einer bestimmten Größe vergossen oder gegossen
zum Gießen von Blöcken. Jede Blockcharge weist einen spezifischen Kohlenstoffgehalt sowie andere Legierungsbestandteile
auf, je nach den Eigenschaften, die das fertige Werkzeugstahlprodukt
haben soll. Nachdem die Blöcke aus ihren Formen ent- fernt worden sind, werden sie erwärmt und einer Reihe von
Warmverformungs- und Glühbehandlungen unterworfen zur Herstellung von selektiv geformten Werkzeugstahlprodukten einer bestimmten
Größe, die dann in der gewünschten Weise einer thermischen Schlußbehandlung unterworfen werden können.
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Werkzeugstahlblöcke und/oder -barren werden auch nach dem
Pulvermetallurgieverfahren mit ähnlichen Legierungselementen einschließlich Kohlenstoff hergestellt und zu halbfertigen
Produkten (Halbzeug) und Fertigprodukten verarbeitet ähnlich wie das Gießblockprodukt, wobei ähnliche Entkohlungsprobleme
auftreten. Daher gelten die nachfolgenden Ausführungen in bezug auf gegossene Produkte gleichermaßen auch für nach
Pulververfahren hergestellte Produkte, auch wenn nachfolgend der Bequemlichkeit halber nur erstere erwähnt werden.
So wird beispielsweise der gegossene Block auf konventionelle Weise auf seine Warmverformungstemperatur erwärmt, so daß
er durch Anwendung von mechanischen Kräften auf seine Oberfläche dauerhaft verformt werden kann unter Bildung von
Produkten einer spezifischen Größe und Gestalt, häufig unter Erzielung verbesserter physikalischer und mechanischer Eigenschaften.
Diese Warmverformungsbehandlungen, wie z.B. das Warmpressen oder Hämmern oder Vorwalzen des Blockes zu einer
Barrenform, das Warmwalzen des Barrens zu einem kleineren Werkstück und das endgültige Warmwalzen des Werkstückes zu
einem halbfertigen Werkstück, woran sich eine Glüh- und/oder Wärmebehandlung anschließt, führen jedoch alle zum Auftreten
eines beträchtlichen Verlustes an Oberflächenkohlenstoff bei dem Werkstück. Infolgedessen wird nach jedem dieser
Erwärmungscyclusarbeitsgänge die äußere Peripherie (der äußere Rand) des Werkstückes bis zu einem gewissen Grade
entkohlt. Um ein Werkzeugstahlprodukt herzustellen, das frei von einer Entkohlung ist, wird das Werkstück in der Regel
nach jedem Warmbearbextungsvorgang bis zu einer ausreichenden Tiefe abgeschliffen, um Oberflächendefekte und die entkohlten
Zonen oder Flachen zu entfernen.
Nach dem Glühen wird das Werkstück, beispielsweise in £"orm
eines Stabes, in der Regel gerichtet durch Walzen auf Richtwalzen und anschließend wird es kalten Oberflächenbehand-lungen,
v/ie z.B.
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einem Schälen und/oder kornlosen Schleifen, unterworfen, um Oberflächendefekte und die Entkohlung, falls vorhanden,
zu entfernen. Das fertige Werkstück oder Werkzeugstahlprodukt stellt somit"nur einen Teil der ursprünglichen Menge des
Werkzeugstahles dar, das häufig nur etwa ^O Gew.-% der Ausgangsschmelze
"beträgt.
Die Erfahrung insbesondere bei der Herstellung von warmgewalzten
Stab- und ähnlichen Produkten aus Werkzeugstahl, insbesondere Schnellarbeitsstählen, hat gezeigt, daß der
Verlust an Oberflächenkohlenstoff dort, wo er die Qualität des Fertigproduktes nachteilig beeinflussen kann^ hauptsächlich
in zwei Stufen der Bearbeitung auftritt, nämlich während der Erwärmung des Barrens für die Schlußwalzung und während
des Schlußglühcyclusc Die Werkzeugstahlhersteller haben mit
den Jahren versucht, den Grad der Entkohlung auf verschiedene Weise herabzusetzen. Es wurden Schutzüberzüge verwendet, um
das Problem zu lösen, wegen ihrer praktischen Nachteile ist bisher jedoch keine zufriedenstellende wirtschaftliche Lösung
dieses Problems gefunden worden.
Eine praktische Maßnahme bestand insbesondere in der Verwendung einer Boraxverbindung zum Überziehen der Barren durch
Eintauchen und Aufbürsten derselben vor dem Warmwalzen. Diese Maßnahme war ziemlich erfolgreich in bezug auf das Schützen
des Werkstückes gegen Entkohlung während des Erhitzens (Erwärmens) zum 7/alzen, sie bot jedoch keinen Schutz während des
Glühens..( Temp erns ). Außerdem wurden die Barren durch den Borax-Abschirmungsüberzug
sehr schlüpfrig für die Handhabung während der Walzarbeitsgänge und dadurch entstand eine unnötig gefährliche
Situation für das Walzwerk-Personal (Hüttenpersonal).
Seit kurzem werdsaandere Typen von Schutzüberzügen und Abschirmmaterialien
mit einem gewissen Erfolg verwendet, wie z.B. Überzüge aus Graphit, Keramik und Anstriche auf Metall-
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basis. Keiner dieser Überzüge bietet Jedoch einen ausreichend wirksamen Oberflächenschutz gegen Entkohlung sowohl während
des Erwärmens zum Walzen des Barrens als auch während des Glühens.
Eine drastischere Alternative, die von einigen Werkzeugstahlherstellern
angewendet wurde, bestand darin, die Werkzeugstahlbehandlungsstufen
wegzulassen, die der Verminderung der Entkohlung dienen, zu Gunsten von Glühofeneinrichtungen mit
einer kontrollierten Atmosphäre oder mit Vakuum. Es wurde ein großer Kapitalaufwand für die Beschaffung von Öfen mit kontrollierter
Atmosphäre für das Wie der erwärmen und Warmverformen der Werkzeugstahl-Werkstücke und für die Beschaffung von
Vakuum-Glühöfen und dgl. getrieben, die aufgrund ihrer kontrollierten Umgebung die gewünschte Verminderung der Entkohlung
ermöglichen. Der offensichtliche Fachteil dieser Bearbeitungssysteme ist Jedoch in den hohen Kapitalinvestitionskosten
für die spezifische Ausrüstung und für den nachfolgenden Betrieb zu sehen.
Als Folge davon werden bei der heutigen Werkzeugstahlherstel—
lung entweder Schutzüberzüge oder Abschirmungsbehandlungen oder teure Apparaturen verwendet, welche die oben genannten
Nachteile mit sich bringen, oder es werden konventionelle Erwärmungsmethoden angewendet ohne spezielle Vorsichtsmaßnahmen
zur Minimalisierung der Entkohlung, wobei man sich auf die kalten Oberflächenbehandlungen, wie z.B. das Schälen und/oder das
kornlose Schleifen, zur Entfernung der auftretenden Entkohlung
verläßt?obgleich dadurch niedrige Gesamtausbeuten erzielt
werden.
Gegenstand der Erfindung ist nun ein wirksames und wirtschaftliches
Verfahren zum Erwärmen von Werkaeugstahl, der während des Erwärmens gegen auftretende Entkohlung:\im wesentlichen
geschützt ist. Gemäß seilen breitesten Aspekten besteht dieses
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Verfahren darin, daß man auf das Äußere des YiTerkzeugstahl-Werksbückes,
das erwärmt (erhitzt) werden soll, einen daran haftenden, entfernbaren Oberflächenschutzüberzug aus einem
Metallmaterial aufbringt, das geschützte Werkzeugstahl-Werkstück erwärmt (erhitzt) und anschließend den Überzug aus
dem Metallmaterial wieder entfernt unter Preilegung der äußeren Oberfläche des dabei erhaltenen Werkstückes.
Zweckmäßig wird das Äußere des Werkstückes vorher gereinigt und aufgerauht, beispielsweise durch Sandstrahlen (Sanden),
um die Haftung des anschließend aufgebrachten Überzugs aus dem
Metallmaterial zu verbessern oder zu erhöhen, und das Metallmaterial des Überzugs wird zweckmäßig in einer durchschnittlichen
Dicke von etwa 0,0152 bis etwa 0,0254- cm (0,006 bis 0,010 inch) aufgebracht, beispielsweise durch Metallspritzen.
Bei dem Metallmaterial dieses Überzugs kann es sich um irgendein geeignetes Metallmaterial, beispielsweise ein Nichteisenmetall,
insbesondere Aluminium, handeln.
Der hier verwendete Ausdruck "Erwärmen" bzw. "Erhitzen" umfaßt das übliche Warmverformen und das Glühen. Die Warmverformung
kann zweckmäßig eine oder mehrere Warmwalzstufen vom konventionellen Typ umfassen, z.B. solche, v/ie sie bei der
Warmwalztemperatur des Werkzeugstahles durchgeführt werden, die in der Eegel am Anfang mindestens etwa 982°C (18000F)
beträgt, und daran kann sich eine konventionelle Glühung anschließen. Die Entfernung des dabei erhaltenen Überzugs aus
dem Metallmaterial und einer eventuellen begleitenden verminderten Entkohlung in dem äußeren Randabschnitt des Werkstückes
kann durch konventionelle kalte Oberflächenbehandlung, wie z.B. Schalung und/oder kornloses Schleifen, bewirkt werden.
Die Erfindung betrifft insbesondere ein Gesamtverfahren zum Erwärmen (Erhitzen) von Werkzeugstahl unter Bildung eines
Produktes mit einem äußeren Randabschnitt mit verminderter
Entkohlung, das umfaßt: das Warmpressen eines Werkzeugstah1-
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Blockes bei seiner \Yaxmverformungstemperatur zu einer Barrenform, das Abkühlen des dabei erhaltenen Barrenform-Werkstückes,
das Glühen und Entfernen des irgendwelche Oberflächendefekte
enthaltenden äußeren Sandabschnittes desselben, das Wiedererwärmen des Barrenform-Werkstückes auf seine Warmverformungstemperatur
und das Warmwalzen des Werkstückes zu einer verkleinerten Barrenform, das Abkühlen des verkleinerten Barrenform-Werkstückes,
das Glühen und Entfernen seines irgendwelche Oberflächendefekte und eine Entkohlung aufweisenden äußeren
Randabschnittes, das · vorherige Reinigen und Aufrauhen der äußeren Oberfläche des verkleinerten Barrenform-Werkstückes
zur Verbesserung der Haftung des nachfolgend aufgebrachten
Überzugs aus dem Metallmaterial, das Aufbringen eines daran haftenden, entfernbaren Oberflächenschutzüberzugs aus einem
Metallmaterial auf die äußere Oberfläche des verkleinerten Barrenform-Werkstückes nach vorheriger Reinigung und Aufrauhung,
das Wiedererwärmen des dabei erhaltenen, mit dem Metallmaterial beschichteten Werkstückes auf seine Warmverformungstemperatur
und das Warmwalzen des Werkstückes bis auf seine Endform, das Glühen und Richten (Ausrichten) des fertig
geformten Werkstückes und das anschließende Entfernen des irgendwelche Oberflächendefekte und eine Entkohlung sowie
den dabei erhaltenen Überzug aus dem Metallmaterial aufweisenden äußeren Randabschnittes des Werkstückes in der endgültigen
Größe; oder das anschließende Glühen und Richten des Werkstückes in der endgültigen Größe, das Wärmebehandeln des Werkstückes
und das anschließende Entfernen des dabei erhaltenen äußeren Randabschnittes desselben, der irgendwelche Oberflächendefekte und irgendeine Entkohlung und den dabei erhaltenen
Überzug aus dem Metallmaterial aufweist.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird
eine Schmelze, die dem Aufbau eines typischen Schnellarbeitsstahles oder Werkzeugstahles entspricht, z.B. eine solche,
wie sie in einem Elektroofen erzeugt wird, zu Blöcken ver-
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gössen. Die Blöcke werden wieder auf ihre Warmverformungstemperaturen, die im Falle des Schnellarbeitsstahles zwischen
927 und 1260°G (I7OO bis 23000I1) liegen, erwärmt und zn einem
halbfertigen Produkt (Halbzeug) warmverformt. Diese Warmverformungsstufen
umfassen im Falle der Herstellung eines gewalzten Stabes das Warmpressen oder Vorwalzen des erwärmten
Block-Werkstückes auf einem Walzwerk zu einem Barren, die Entfernung des äußeren Randabschnittes desselben, beispielsweise
durch Schleifen oder Abschrägen, um Oberflächendefekte zu eliminieren, das Wiedererwärmen des Barrens auf seine Warmverformung
st emperatur und das Warmwalzen, Warmpressen oder Hämmern zu einem halbfertigen kleineren Barren. Ein haftender,
entfernbarer Oberflächenschutzüberzug aus Aluminium wird auf die äußere Oberfläche des halbfertigen Werkstückes aufgebracht
und das mit Aluminium beschichtete Werkstück wird wieder auf seine Warmverformungstemperatur erwärmt und bis auf seine endgültige
Größe warm ausgewalzt. Das V/erkstück wird dann geglüht und auf Richtwalzen gerichtet und der dabei erhaltene äußere
.Randabschnitt mit verminderter Entkohlung und der Aluminiumüberzug
werden anschließend entfernt. Um eine bessere Haftung des Aluminiumüberzugs an dem halbfertigen Werkstück zu gewährleisten,
wird die äußere Oberfläche desselben vorzugsweise vor der Aluminisierung (Aufbringung eines Aluminiumüberzugs)
zur Durchführung der Endwarmwalz- oder Endbearbeitungsstufen, d.h. der Stufen, durch welche das Werkstück zu seiner endgültigen
Größe für das Glühen verarbeitet wird, gereinigt und aufgerauht.
Es ist klar, daß der Überzug aus dem Metallmaterial zweckmäßig
zu einem solchen Zeitpunkt bei der Werkzeugstahlherstellung
aufgebracht wird ,/ebenso früh ist wie die Herstellung
des Barrenformwerkstückes in der halbfertigen Größe (Halbzeuggröße).
Dies ist deshalb so, weil die nachfolgenden Arbeitsgänge , wie z.B. das Wiedererwärmen für die Schlußwalzung
und die Schlußglühung, solche Erhitzungscyclen sind,
bei denen hauptsächlich ein Verlust an Oberflächenkohlenstoff
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auftritt. Gemäß ihren breiteren Aspekten betrifft die
liegende Erfindung auch das Aufbringen des Schutzüberzugs aus dem Metallmaterial zu einem früheren Zeitpunkt, beispielsweise
vor dem Miedererwärmen für die Warmwalzung zur Herstellung
der verkleinerten Barrenform, bei der ebenfalls eine Entkohlung auftritt.
Da der Schutzüberzug aus dem Metallmaterial entfernbar ist
und wegen der vorgesehenen weiteren sukzessiven Erhitzungscyclus-WarmverformungsstufenjUinfaßt
die vorliegende Erfindung auch die spezifischen Zwischenprodukte, die bei der Herstellung
erhalten werden. Eines dieser Zwischenprodukte ist das nicht-geglühte und nicht-gerichtete halbfertige Werkzeugstahl—
Werkstück mit einem daran haftenden, entfernbaren Oberflächenschutzüberzug
aus dem Metallmaterial, z.B. in Form eines aufgespritzten Aluminiumüberzugs in einer Dicke von etwa 0,0152 bis
etwa 0,0254- cm (0,006 bis O,Oio inch) auf die äußere Oberfläche
desselben, wobei vorzugsweise die äußere Oberfläche vor dem Aufbringen des Überzugs aus dem Metallmaterial vorgereinigt
und aufgerauht worden ist.
Das andere dieser Zwischenprodukte ist das fertige Yferkzeugstahl-Y7erkstück
mit einem äußeren Eandabschnitt mit verminderter Entkohlung und einem daran haftenden entfernbaren
Oberflächenschutzüberzug aus dem Metallmaterial, der vorher
auf die äußere Oberfläche des halbfertigen Vorläufer-Werkstückes,
beispielsweise in einer ursprünglichen Dicke von etwa 0,0152 bis etwa 0,0254- cm (0,006 bis 0,0i0 inch) aufgebracht
worden ist, wobei das halbfertige "Werkstück den Warm- ■ Verformungstemperaturen ausgesetzt worden ist, beispielsweise
dem y/armwalzen bei einer Temperatur von anfänglich
mindestens etwa 927 bis etwa 1260°C (I700 bis 22QO0E)-und
anschließendes Glühen und gegebenenfalls Richten, wonach der Überzug aus dem Metallmaterial darauf aufgebracht worden
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AS
ist, und anschließende Einwirkung von zusätzlichen Warmbehandlungstemperaturen
von anfänglich mindestens 816 bis 1288°C (1500 bis 23500S1) auf das Werkstück unter Bildung
des wärmebehandelten fertigen Werkzeugstahl-Werkstückes. Auch in diesem IPalle wird die äußere Oberfläche des halbfertigen "Vorläufer-Werkstückes vorzugsweise wie oben angegeben
vorher gereinigt und aufgerauht.
Der haftende Oberflächenschutzüberzug aus einem Metallmaterial, wie Aluminium, kann unter Anwendung verschiedener
konventioneller Metallisierungsverfahren, beispielsweise durch Metallspritzen, auf die äußere Oberfläche des Werkzeugstahl-Werkstückes
aufgebracht werden. Die Metallisierung ' durch Aluminiumspritzen wird zum wirksamen Bedecken des
Werkstückes in einer gut kontrollierbaren Dicke angewendet. Im allgemeinen umfaßt das Metallspritzen das Erhitzen des
aufzuspritzenden Metalls bis zum Erreichen des geschmolzenen oder halbgeschmolzenen Zustandes durch Hindurchführen
durcli eine Hochtemperaturzone und die Abscheidung des aufgespritzten
Metalls in einer feinteiligen Form auf die Oberfläche des zu bespritzenden Formkörpers. Die geschmolzenen
oder halbgeschmolzenen Teilchen werden beim Aufprall auf die Substratoberfläche, auf die sie aufgespritzt werden,
abgeplattet und haften beim Erstarren daran. Die nachfolgend abgeschiedenen Teilchen werden ebenfalls abgeplattet und
haften ihrerseits an den vorher abgeschiedenen Teilchen unter Bildung einer allmählich anwachsenden Struktur von
aufgespritzten Überzügen in Schichtenform.
Das aufzuspritzende Metall wird häufig in Form eines Drahtes
oder in Form eines Pulvers zugeführt. Wenn nun Metall in Drahtform geschmolzen wird, kann es einem Hochgeschwindigkeitsgebläse
von Luft oder einem anderen Gas ausgesetzt werden, wodurch es zerstäubt und auf die Substratoberfläche getrieben
wird. Es sind bereits verschiedene Metallisierungspistolen
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oder ähnliche Vorrichtungen erhältlich sum Aufspritzen von
Draht, Stab oder Pulver und sie verwenden in der Regel eine Mischung aus Sauerstoff und Acetylen oder anderen ähnlichen
G-asen als Wärmequelle. Es werden auch Lichtbogenspritzpistolen verwendet, bei denen der Draht in einer Hochtemperaturzone
geschmolzen wird, die durch einen Gleichstrom-Lichtbogen erzeugt wird, und die geschmolzenen Teilchen werden
mit einer hohen Geschwindigkeit durch Druckluft weggespült♦
Der Vorteil der Anwendung des Metallspritzverfahrens zur Herstellung eines Überzugs der gewünschten Dicke besteht
darin, daß es nicht auf irgendeine spezielle Größe des Werkstückes beschränkt ist,und die zur Verfügung stehenden Metallisierungspistolen
sind bequem zu handhaben.
Im Falle von Aluminium sowie anderer konventioneller aufgespritzter
Metalle, beispielsweise der Nichteisenmetalle Kupfer, Bronze, Blei, Molybdän, Nickel, Zinn und Zink, und
sogar bei kohlenstoffarmen, kohlenstoffreichen und rostfreien
Stählen, ähneln die aufgespritzten Metallüberzüge in chemischer Hinsicht dem Derivat Draht, Stab oder Pulver, ihre
physikalischen Eigenschaften sind jedoch völlig verschieden von denjenigen des Metalls vor dem Aufspritzen. Die aufgespritzten
Metallüberzüge bilden eine Schichtstruktur, die nicht homogen ist und die Eohäsion beruht auf einer mechanischen
Bindung. Dennoch ist für die Herstellung von Oberflächenschutzüberzügen
für die Erzielung einer verminderten Verkohlung gemäß der Erfindung das Metallspritzverfahren als Möglichkeit
zur Aufbringung der gewünschten Überzugsschicht gut geeignet.
Zur Verbesserung der Haftung des Überzugs aus dem Metallmaterial an dem Werkstück wird vorzugsweise, wie oben angegeben,
eine Reinigung und Aufrauhung durchgeführt. Deshalb wird die Oberfläche des Werkstückes vor dem Aufbringen
des aufgespritzten Metallüberzugs auf eine solche Weise ge-
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reinigt und vorbehandelt, die eine gute Haftung der aufgespritzten
Metallteilchen an dem Grundmetall gewährleistet. Die Eeinigung umfaßt die Entfernung von Fett, Zunder,
Schmutz, Öl und irgendwelchen anderen Verunreinigungen, welche die Haftung des Überzugs beeinträchtigen würden.
Die Aufrauhungder Oberfläche des Werkstückes ist die letzte
Behandlungsstufe vor dem Aufspritzen des Metalls, Zur Erzielung
des gewünschten Zweckes sind in entsprechender Weise konventionelle mechanische Aufrauhungsverfahren anwendbar.
Y/ie ohne weiteres ersichtlich, beeinflussen sowohl die Sauberkeit
als auch die Rauhheit die Haftfestigkeit zwischen dem Metallüberzug und der Substratoberfläche des Werkstückes
stark.
Eine vorteilhafte Kombinationsmaßnahme zur gleichzeitigen Erzielung einer Reinigung und Aufrauhung der äußeren Oberfläche
des Werkstückes ist die Anwendung einer konventionellen Sandstrahlung (Sandung). Bei den üblicherweise für eine
derartige Vorbehandlung der Oberfläche vex'wendeten Schmirgelmaterialien
handelt es sich um zerkleinerten angularen Sand,
zerkleinerten Stahlgruß und Aluminiumoxid. Stahlgruß oder Aluminiumoxid ist bevorzugt, da das Schmirgelmaterial leicht
zurückgewonnen und wiederverwendet werden kann.
Das Werkstück sollte nach der Reinigung und Aufrauhung so schnell wie möglich metallisiert oder beschichtet werden,
um die Oberflächenoxydation und Rekontamination minimal zu
halten. Aus diesem Grunde kann beispielsweise dann, wenn ein £eil sandgestrahlt worden ist und mit dem Metall bespritzt
werden soll, das Werkstück sofort mit dem Metall bespritzt werden, wobei die relative Bewegung zwischen dem Werkstück
und der Metallisierungspistole möglichst mechanisch reguliert wird, um die Gleichmäßigkeit und Reproduzierbarkeit zu gewährleisten.
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Es wurde gefunden, daß dort, wo sich der auf die äußere Oberfläche des Werkstückes aufgespritzte Oberflächenüberzug
bis zu einer Dicke zwischen 0,0152 und 0,0254 cm (0,006
bis 0,010 inch) über der Substratoberfläche anreichert, ein zufriedenstellender Schutz während des Erhitzens zum
Walzen und Schlußglühen erzielt wird. Dicken unterhalb etwa 0,0152 cm (0,006 inch) sind im allgemeinen zu gering für
ein ordnungsgemäßes Arbeiten, während solche oberhalb etwa 0,025^ cm (0,010 inches) unnötig sind. Es wird angenommen,
daß der während des Erhitzungscyclus vor dem Walzen erzielte Schutz auf die mechanische Haftung des aufgebrachten Überzuges
an der äußeren Oberfläche des Werkstückes zurückzuführen ist, während der Schutz beim Glühen aus einer metallurgischen
Verschweißung und Diffusion resultiert, die zwischen den dabei erhaltenen Oxiden des aufgebrachten Hetallmatsrialüberzugs
und dem Substrat als Folge der Γ/armverfornung auftritt
.
Der durch das -erfindungsgemäße "Verfahren erzielte Schutz gegen
Entkohlung ist einzigartig insofern, als dieser Schutz nicht nur während des Erwärmungscyclus, beispielS7/eise der Barren
zum Walzen, sondern auch während des Glühcyclus erzielt wird. Dieser Schutz kann gewünschtenfalls während eines nachfolgenden
Erwärmungscyclus zum Härten, d.h. vor der Entfernung
des aufgebrachten Schutzüberzuges, weiterhin wirksam sein, beispielsweise bei der Herstellung von Drehstählen aus einem
auf die erfindungsgemäße Weise gewalzten und geglühten Ausgangsmaterial. Zweckmäßig wird ein guter Schutz gegen einen
normalen Grad der Entkohlung während zwei oder drei aufeinanderfolgenden und bedeutenden Erhitzungscyclen oder Bearbeitungsvorgängen
dadurch ermöglicht, daß man einen metallisierten Oberflächenüberzug des erfindungsgemäß beschriebenen
Typs vorsieht.
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Es ist bisher kein, anderes Beschichtungsverfahren "bekannt,
mit dessen Hilfe es möglich ist, diesen Grad des Schutzes gegen Entkohlung durch Aufbringen eines einzigen Überzuges
zu erzielen. Darüber hinaus ist die Metallisierung dann' besonders wirksam, wenn als spezifisches Metallmaterial,
das als haftender, "vorübergehender Oberflächenschutz^ er zug
auf das Werkstück aufgebracht wird, Aluminium verwendet wird, da es au-f die wirksamste Weise zu einem Teil des Substrats
wird und einen wirksameren Schutz liefert.
Allgemein wird zwar der Überzug aus dem Metallmaterial als
Überzug aus Metall angesehen, darunter fällt jedoch auch, daß ein Teil des Metalls in Form von Oxiden vorliegt. So ist
es beispielsweise bekannt, daß sich Aluminium an seiner freiliegenden Oberfläche leicht in sein Oxid umwandelt. Wenn es
unter Verwendung einer Metallisierungspistole aufgespritzt wird, wandeln sich die geschmolzenen zerstäubten Teilchen
an ihrer Peripherie leicht in das Oxid um, das Gesamtergebnis ist jedoch eine Schicht, die überwiegend aus metallischem
Aluminium besteht, welche die Oberfläche des Werkstückes in bezug auf die Entkohlung vollständig schützt.
Die Metallisierung des Barrens oder Werkstückes ist zufriedenstellend,
insbesondere wenn man die Tatsache berücksichtigt, daß der Metallüberzug anschließend wiederholten Erwärmungscyclen
und Warmverformungsstufen häufig oberhalb seiner Schmelztemperatur, jedoch unterhalb seiner Siedetemperatur, unterworfen
wird. Durch das Erwärmen und Warmwalzen wird eine Fließverteilung des metallisierten Überzugs gewährleistet
und dadurch wird eine ausreichend gleichmäßige und verhältnismäßig
nicht-poröse Haut beispielsweise aus Aluminium und/oder Aluminium-Aluminiumoxid' erzeugt, welche das Werkstück bedeckt
und es gegen Oxydation und Entkohlung während des Glühens schützt. Diese Haut ergibt eine wirksame mechanische
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SO
Haftung zu Beginn an dem Werkstücksubstrat und als Folge der mechanischen Warmverformung gegebenenfalls auch eine
metallurgische Verschweißung und Diffusion.
Im Vergleich zu den Verfahren, die zur Erzielung einer verminderten
Entkohlung während des Erhitzens eines Barrens zum Warmverformen und/oder Glühen oder während einer anderen
thermischen Behandlung die Verwendung von Einrichtungen mit kontrollierter Atmosphäre vorsehen, liegt die Größenordnung
der heutigen Investitionskosten bei Anwendung des erfindungsgemäßen
Verfahrens für die gleiche Kapazität in Abhängigkeit von dem Grad der Mechanisierung bei ebwa 1/33 his 1/11 der
erforderlichen Investitionskosten für ein Verfahren, in dem ein Ofen mit einer kontrollierten Atmosphäre oder ein Vakuumglühofen
verwendet wird. Außerdem kann das erfindungsgemäße Verfahren mit einem Bruchteil (1/33 "bis 1/50) der laxifenden
Kosten der konventionellen Herstellung in kontrollierter Umgebung durchgeführt werden. Es ist völlig überraschend,
daß trotz des heutigen Trends zu verhältnismäßig teuren Einrichtungen mit kontrollierter Atmosphäre oder Vakuum
die vorliegende Erfindung eine wirksamere Alternative bei entsprechend niedrigeren Kosten, bezogen auf die Ausbeute und
die Energie, darstellt.
Die Erfindung wird durch die folgenden Beispiele näher erläutert,
ohne jedoch darauf beschränkt zu sein.
Zur Herstellung eines runden Stabes aus Schnellarbeitsstahl mit einem Durchmesser von 0,1381 bis 0,1390 cm (0,544- bis
0,5^7 inch) aus einer Schmelze der nachfolgend angegebenen
Zusammensetzung:
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Kohlenstoff 1,00 %
Molybdän 8,75
Wolfram 1,75
Chrom - 3,75
Vanadin . 2,10
wurden zur Herstellung eines halbfertigen Barren-Werkstückes die folgenden Stufen durchgeführt:
1.) Aufschmelzen der Charge in einem Elektroofen, 2.) Gießen in eine 30,4-8 cm (12 inch)-Blockform,
3.) Erwärmen des Blockes auf die Schmiedetemperatur von
114-90C (21000I?),
4-.) Pressen zu einem 15,24- cm (6 inches)-Vierkantbarren oder
4-.) Pressen zu einem 15,24- cm (6 inches)-Vierkantbarren oder
einem solchen einer anderen spezifischen Größe, 5.) Schleifen zur Entfernung der Oberflächendefekte,
6.) Wiedererwärmen auf die angegebene Temperatur zum Walzen,
1138°C (20800J1),
■ 7·) Walzen zu einem 3,4-9 cm (1 3/8 inch)-Vierkantbarren
■ 7·) Walzen zu einem 3,4-9 cm (1 3/8 inch)-Vierkantbarren
(Halbzeug),
8.) vollständiges Schleifen zur Entfernung der Entkohlung und der Oberflächendefekte.
8.) vollständiges Schleifen zur Entfernung der Entkohlung und der Oberflächendefekte.
Zur Verarbeitung des halfefertigen Barren-Werkstückes zu dem fertigen Eundstab mit einem Durchmesser von 0,1381 bis 0,1390
cm (0,544- bis 0,54-7 inch) wurden unter Anwendung des konventionellen
Verfahrens A und getrennt davon unter Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens B die nachfolgend angegebenen
Stufen durchgeführt:
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9A Wiedererwärmen auf eine 9B Sandstrahlen zur Reinigung und
spezifische Tenroerafcur, Aufrauhung der äußeren Ober-1149^(21000S1)
fläche des Werkstückes (1:1-
1OA Walzen zu einem 1,59 cm Mischung aus G25 und G40)-(5/8
inch)-Rundstab und Stahlgruß bis zu einem fertigen
0,1381 cm/0,1390 cm (0,544
inch/0,547 inch)-Rundstab
0,1381 cm/0,1390 cm (0,544
inch/0,547 inch)-Rundstab
11A Glühen IOB Aluminisieren durch Aufsprit-
i?ä p.vhfPTi zen ΎΟΐ1 Aluminium zur Erzie-
Ά iuoa ü lung eines Oberflächenschutz-
I3A kalte Oberflächenbehand- Überzuges einer durchschnittlung
durch Schälen bis liehen Dicke von etwa 0,0203 auf 0,1413 cm/0,1419 cm cm (0,008 inches)
(0,556 inch/0,553 inch) Drahtdicke: 0,476 cm (3/16
und kornloses Schleifen inch) Durchmesser
zu einem 0,1381 cm/0,1390 ΛΛ~, „. , .. „
cm (0514 inch/OW inch)11B ξ^^™"^
,3 ,39
cm (0,51-4 inch/OiW inch)-
Rundstab zur Entfernung der
Entkohlung 12B falzen au einem 1,51 cm (19/32
inch)-Rundstab und bis zu einem fertigen 0,1381 cm/0,1390 cm
(0,544 inch/0,54-7 inch)-Rundstab
13B Glühen 14B Richten
I5B kalte Oberflächenbehandlung
durch Schälen bis auf einen 0,1413 cm/0,1419 cm (0,56 inch/0,558 inch)-Rundstab und
kornloses Schleifen bis zu einem 0,1381 cm/0,1390 cm (0,544 inch/0,54-7 inch)-Rundstab
zur Entfernung des Aluminiumoberflächenüberzugs .
Die Größe der verwendeten Form und die Preß-, Erwärmungs-,
Schleif- und Walzverfahren können je nach dem gewünschten Endprodukt
und ^e nach der für die Bearbeitung verfügbaren Apparatur
variiert werden.
Bezogen auf die ursprüngliche Schmelzcharge betrug die Ausbeute an Werkzeugstahl nach der kalten Oberflächenbehandlungsstufe
I3A bei dem konventionellen Verfahren nur etwa 5^ %<
> während die
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Ausbeute nach der kalten Oberflächenbehandlungssfcufe I5B
bei dem erfindungs gemäß en Verfahren etwa 60% -betrug, wobei die
Versuche zeigen, daß die entsprechende Ausbeute nach dem Eecken des Stabes der Stufe 12A des konventionellen Verfahrens
und vor der Beseitigung der Entkohlung durch die Stufe 13-4- etwa die gleiche war. Die erfindungsgemäß erzielte
60 %-Ausbeute nach der Entfernung des Aluminiumoberflächenüberzugs
durch die Stufe I5B stellt eine Erhöhung um etwa
20/O gegenüber der entsprechenden 50 %-Ausbeute gemäß dem
konventionellen Verfahren und damit eine etwa 20 %ige Verminderung
der Entkohlung dar. Bezogen auf die Schmelzcharge wurden erfindungsgemäß etxva 10 % mehr nutzbarer Werkzeugstahl
erhalten, dies entspricht Gesamteinsparungen in bezug auf die
Stromkosten von etwa 400 bis etwa 750 DM pro Tonne erzeugtem
Ge s amtstahl.
In diesem Beispiel wurde das Metallspritzen mit einer Sauerstoff /Acetylengas-Druckluft-Metallisierungspistole unter Verwendung
eines Aluminiummetalldrahtes auf konventionelle Weise diirchgef uhr t.
Eine Mikrophotographie des Querschnittes des dabei erhaltenen metallisierten 0,2016 cm (0,794 inch)-Rundstabes (in 200-facher
Vergrößerung) vor der Beseitigung der Entkohlung durch Schälen und kornloses Schleifen zeigte nach einer 5 % Nital-Ä'tzung
eine metallisierte Oberflächenschicht aus Aluminium, die bis
zu einer Tiefe von 0,0203 cm (0,008 inch) vollständig verschweißt und. eindiffizndiert und mit dem Werkstück-Substrat
mechanisch verbunden war. Es konnte eindeutig das Fehlen jeg-" licher Entkohlung unterhalb der Metallisierungsschicht
(Metallschicht) festgestellt werden.
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Das Beispiel 1 wurde wiederholt, wobei diesmal in dem er— findung s gemäßen Verfahren B die Sandstrahl— und Aluminisie—
rungsstuf en zu einem früheren Zeitpunkt während der Bearbeitung an dem 15*24- cm (6 inches)—Ti erkantbarren nach dem
Schleifen gemäß Stufe 5 und vor dem Wie der erwärmen gemäß
Stufe 6 durchgeführt wurden, wobei Ergebnisse erhalten wurden.,
die mit denjenigen des Beispiels 1 vergleichbar waren.
Die Erfindung wurde zwar vorstehend unter Bezugnahme auf bevorzugte
Ausführungsformen näher erläutert, es ist jedoch. für den Fachmann selbstverständlich, daß sie darauf keines-*
wegs beschränkt ist. Der hier verwendete Ausdruck "Werkzeugstahl" äient nur der einfacheren Erläuterung der Erfindung.
Die Erfindung ist aber auf jeden beliebigen Stahl anwendbar, bei dem die Entkohlung ein Problem ist.
Patentansprüche:
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Claims (23)
1. Verfahren'zum Erwärmen von Stahl, der gegen gleichseitige
Entkohlung während des Erwärmens im wesentlichen geschützt ist, dadurch gekennzeichnet, daß man auf die äußere Oberfläche
des zu erwärmenden Stahl-Werkstückes einen darauf haftenden, entfernbaren Oberflächenschutzüberzug aus einem Metallmaterial
aufbringt, anschließend das auf diese 7/eise geschützte Stahl-Werkstück
erwärmt, wobei die Erwärmung mindestens eine Warmverformungsstufe umfaßt, und danach den Überzug aus dem Metallmaterial
wieder entfernt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die äußere Oberfläche des Werkstückes vorher reinigt und
aufrauht, um die Haftung des anschließend aufgebrachten Überzugs aus dem Metallmaterial zu verbessern.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
man die äußere Oberfläche des Werkstückes durch Sandstrahlen (Sanden) oder auf irgendeine andere Weise vorher reinigt und
aufrauht, um die Haftung des anschließend aufgebrachten Überzugs
aus dem Metallmaterial zu verbessern.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
man als Metallmaterial für den Überzug ein "Nichteisenmetall verwendet.
5· Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
man als Metallmaterial für den Überzug Aluminium verwendet.
6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man den Überzug aus dem Metallmaterial durch Aufspritzen
des Metalls aufbringt.
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7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man den Überzug aus dem Metallmaterial in einer durchschnittlichen
Dicke von etwa 0,Q152 "bis etwa 0,0254- cm
(0,006 bis 0,010 inches) aufbringt.
8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als mindestens eine Warmverformungsstufe eine Warmwalzstufe
durchführt.
9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
man die äußere Oberfläche des Werkstückes vorher reinigt und aufrauht, um die Haftung des anschließend aufgebrachten Überzugs
aus dem Metallmaterial zu verbessern, wobei der Überzug aus dem Metallmaterial aus Aluminium besteht und durch Aufspritzen
des Aluminiums aufgebracht worden ist.
10. Verfahren nach Anspruch 9» dadurch gekennzeichnet, daß man als mindestens eine V/armverformungsstufe eine Warmwalzstufe
durchführt.
11. Verfahren nach Ansprch 10, dadurch gekennzeichnet, daß
man den überzug aus dem Metallmaterial in einer durchschnittlichen Dicke von etwa 0,0152 bis etwa 0,0254- cm (0,006 bis
0,010 inches) aufbringt·
12. Verfahren zum Erwärmen von Stahl zur Herstellung eines
Produktes mit einem äußeren Handabschnitt mit einer verminderten Entkohlung, dadurch gekennzeichnet, daß man einen
Stahlblock bei seiner Warmverformungstemperatur zu einem
Barren warmpreßt, das dabei erhaltene Barren-Werkstück abkühlt und seinen äußeren Randabschnitt, der irgendwelche
Oberflächendefekte enthält, entfernt, das Barren-Werkstück erneut auf seine Warmverformungstemperatur erhitzt und das
Werkstück zu einem kleineren Barren warm auswalzt, das dabei erhaltene kleinere Barren-Werkstück abkühlt und seinen äußeren
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Sandabschnitt, der irgendwelche Oberflächendefekte und eine Entkohlung aufweist, entfernt, die äußere Oberfläche
des kleineren Barren-Werkstückes vorher reinigt und aufrauht,
zur Verbesserung der Haftung des anschließend aufgebrachten Überzugs aus einem Metallmaterial, auf die äußere
Oberfläche des kleineren Barren-Werkstückes nach der vorher durchgeführten Reinigung und Aufrauhung einen daran haftenden
vorübergehenden Oberflächenschutzüberzug aus einem Metall aufbringt, das dabei erhaltene, mit einem Metallmaterial
beschichtete Werkstück wieder auf seine Warmverformungstemperatur erwärmt und das Werkstück bis auf seine Endgröße warm
auswalzt, das Werkstück in der Endgröße glüht und· richtet und anschließend von dem Werkstück in der Endgröße den äußeren
Eandabschnitt, der irgendwelche Oberflächendefekte und eine Entkohlung und den Metallüberzug aufweist, entfernt.
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß
man die Entfernung des äußeren Eandabschnittes des Barren-Werkstückes
und des kleineren Barren-Werkstückes durch Schleifen, die vorherige Reinigung und Aufrauhung des kleineren Barren-Werkstückes
durch Sandstrahlen (Sanden) und die Entfernung des dann erhaltenen äußeren Randabschnittes und des Metallüberzugs
von dem Werkstück in der Endgröße durch kalte Oberflächenbehandlung
durchführt.
14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß man eine Warmverformungstemperatur von anfänglich mindestens
etwa 927OC (170O0I1) anwendet.
15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß
der Überzug aus dem Metallmaterial aus Aluminium besteht und durch Aufspritzen von Aluminium aufgebracht worden ist.
16. Verfahren nach Anspruch 15i dadurch gekennzeichnet, daß
der Überzug aus dem Metallmaterial in einer durchschnittlichen
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Dicke von etwa 0,0152 bis etwa 0,0254 cm (0,006 bis 0,010
inches) aufgebracht wird.
17«. ITicht-gerichtetes, halbfertiges Stahl-Werkstück mit
einem daran haftenden, entfernbaren Oberflächenschutzüberzug
aus einem Metallmaterial in Form eines auf seine äußere Oberfläche aufgespritzten Metallüberzugs.
18. Werkstück nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß
seine äußere Oberfläche vor dem Aufbringen des Überzugs aus dem Metallmaterial vorgereinigt und aufgerauht worden ist und
daß das Metallmaterial in Form eines aufgespritzten Metallüberzugs vorliegt.
19· Hicht-gerichtetes, halbfertiges Stahl-Werkstück nach
Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß es einen daran haftenden, entfernbaren Oberflächenschutzüberzug aus aufgespritztem
Aluminium aufweist, der auf seine vorgereinigte und vorher aufgerauhte äußere Oberfläche in einer Dicke
von etwa 0,0152 bis etwa 0,0254- cm (0,006 bis 0,010 inches)
aufgebracht worden ist.
20. Stahl-Werkstück mit einer verminderten Entkohlung, dadurch gekennzeichnet, daß es einen daran haftenden, entfernbaren
Oberflächenschutzüberzug aus einem Metallmaterial aufweist,
der auf seine äußere Oberfläche vorher aufgebracht worden ist, und daß es anschließend einer Warmverformung bei
einer Temperatur von anfänglich mindestens etwa 927°C (17000I1)
unterworfen und anschließend geglüht wird. .
21. Werkstück nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß seine äußere Oberfläche vor dem Aufbringen des Überzugs
aus dem Metallmaterial vorgereinigt und aufgerauht worden ist und daß der Überzug aus dem Metallmaterial in einer ursprünglichen
Dicke von etwa 0,0152 bis etwa 0,0254- cm (0,006 bis
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0,010 inches) aufgebracht worden ist.
22. Stahl-Werkstück mit einer verminderten Entkohlung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß es einen daran
haftenden, entfernbaren Oberflachenschutzuberzug aus aufgespritztem
Aluminium aufweist, der in einer ursprünglichen Dicke von etwa 0,0152 bis etwa 0,0254- cm (0,006 bis 0,010
inches) auf seine vorher vorgereinigte und aufgerauhte äußere Oberfläche aufgebracht worden ist, und daß es anschließend
bei einer Temperatur von ursprünglich mindestens etwa 927 G
(1700oP) bis zur Warmverformungstemperatur einer Wärmebehandlung
unterworfen und danach geglüht worden ist.
23. Stahl-Werkstück mit verminderter Entkohlung nach Anspruch
20, dadurch gekennzeichnet, daß es einen daran hafteden, entfernbaren Oberflachenschutzuberzug aus aufgespritztem
Aluminium aufweist, der auf seine vorgereinigte und aufgerauhte äußere Oberfläche vorher in einer ursprünglichen
Dicke von etwa 0,0152 bis etwa 0,0254- cm (0,006 bis 0,010
inches) aufgebracht worden ist, und daß es anschließend zur Durchführung einer Wärmebehandlung auf eine Temperatur von
anfänglich mindestens 8160C (15000E) erwärm b worden ist.
809808/0420
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Families Citing this family (12)
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|---|---|---|---|---|
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| US6913841B2 (en) * | 2002-08-19 | 2005-07-05 | Charles J. Upchurch | Method and apparatus for producing iron article and product |
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| DE10305725B3 (de) * | 2003-02-12 | 2004-04-08 | Benteler Automobiltechnik Gmbh | Verfahren zur Herstellung eines Formbauteils aus Stahl mit mindestens zwei Gefügebereichen unterschiedlicher Duktilität |
| US8137765B2 (en) * | 2003-08-18 | 2012-03-20 | Upchurch Charles J | Method of producing alloyed iron article |
| CA2516920A1 (en) * | 2004-08-31 | 2006-02-28 | Smith International, Inc. | Maintaining carburized case during neutral to the core heat treatment processes |
| US20060130940A1 (en) * | 2004-12-20 | 2006-06-22 | Benteler Automotive Corporation | Method for making structural automotive components and the like |
| CN100473762C (zh) * | 2006-08-31 | 2009-04-01 | 上海汽车变速器有限公司 | 消除钢件表面脱碳的热处理方法 |
| US20100310777A1 (en) * | 2009-06-03 | 2010-12-09 | D Alisa Albert | Method of producing an auto control system for atomizing aluminum to coat metal parts |
| US8544408B2 (en) | 2011-03-23 | 2013-10-01 | Kevin Wayne Ewers | System for applying metal particulate with hot pressurized air using a venturi chamber and a helical channel |
| EP3315617B1 (de) * | 2015-06-22 | 2020-08-05 | Hitachi Metals, Ltd. | Verfahren zur herstellung von stahlmaterial für ein hochgeschwindigkeitswerkzeug, verfahren zur herstellung eines stahlprodukts für ein hochgeschwindigkeitswerkzeug und stahlprodukt für ein hochgeschwindigkeitswerkzeug |
| CN110184434B (zh) * | 2019-05-30 | 2023-04-28 | 博罗县石湾镇东翔涂料有限公司 | 一种致密型高温防脱碳涂料的制备方法 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| AT204064B (de) * | 1955-12-23 | 1959-06-25 | Arnost Ing Hruby | Verfahren zur Herstellung eines aluminiumhältigen Schutzüberzuges für Ingots, Metallzaggeln, Platinen und Knüppeln |
| US3184331A (en) * | 1963-12-16 | 1965-05-18 | Du Pont | Process of diffusion coating |
| AT286340B (de) * | 1966-02-24 | 1970-12-10 | Foseco Trading Ag | Verfahren zum Schützen der Oberfläche von zu glühendem Stahl gegen Verzunderung oder Entkohlung |
Family Cites Families (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US1127072A (en) * | 1913-12-04 | 1915-02-02 | Morse Chain Co | Process of manufacturing plate-links for drive-chains. |
| GB216950A (en) * | 1923-03-09 | 1924-06-10 | Jenaer Glaswerk Schott & Gen | Method of making thin foils of an alloy containing iron |
| GB232976A (en) * | 1924-04-26 | 1925-08-13 | British Thomson Houston Co Ltd | Improvements in and relating to methods of treating ferrous metal |
| US1978265A (en) * | 1934-02-16 | 1934-10-23 | Ivins Ellwood | Process for the heat treatment of steel |
| GB601591A (en) * | 1943-06-25 | 1948-05-10 | Oneida Ltd | Method of protecting metals and their alloys during heat treating and fabricating operations |
| US3031330A (en) * | 1959-01-08 | 1962-04-24 | Hornick Frank | Method of bonding an outer coating of one metal to a base surface of aluminum or the like |
| DE1266101B (de) * | 1962-08-13 | 1968-04-11 | Erik Allan Olsson | Verfahren zur schuetzenden Oberflaechenbehandlung von Gussmaterial gegen Verzunderung und Entkohlung waehrend des Stranggiessens |
| US3344817A (en) * | 1965-05-28 | 1967-10-03 | Illinois Tool Works | Method of selectively hardening a corrosion resistant part and the article produced thereby |
| US3527624A (en) * | 1967-09-08 | 1970-09-08 | Webb Co Jervis B | Controlling carbide surfaces |
| PL69244B1 (de) * | 1971-09-15 | 1973-02-28 | ||
| US3959028A (en) * | 1972-11-20 | 1976-05-25 | The International Nickel Company, Inc. | Process of working metals coated with a protective coating |
-
1975
- 1975-04-03 US US05/564,953 patent/US4036670A/en not_active Expired - Lifetime
-
1976
- 1976-08-10 GB GB33167/76A patent/GB1552198A/en not_active Expired
- 1976-08-20 DE DE2637584A patent/DE2637584C2/de not_active Expired
- 1976-08-24 FR FR7625625A patent/FR2362940A1/fr active Granted
-
1984
- 1984-09-21 SE SE8404743A patent/SE456015B/sv not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| AT204064B (de) * | 1955-12-23 | 1959-06-25 | Arnost Ing Hruby | Verfahren zur Herstellung eines aluminiumhältigen Schutzüberzuges für Ingots, Metallzaggeln, Platinen und Knüppeln |
| US3184331A (en) * | 1963-12-16 | 1965-05-18 | Du Pont | Process of diffusion coating |
| AT286340B (de) * | 1966-02-24 | 1970-12-10 | Foseco Trading Ag | Verfahren zum Schützen der Oberfläche von zu glühendem Stahl gegen Verzunderung oder Entkohlung |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| Eduard Houdremont:"Handbuch der Sonderstahlkunde",1. Band, 1956, Springer-Verlag Berlin, Göttingen, Heidelberg, S. 282 und 283 * |
| Friedrich Eisenkolb, "Fortschritte der Pulver- metallurgie", Band 1, 1963, Akademie-Verlag, Berlin, S. 327 und 328 * |
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