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Wärmehehandlungsverfahren von Gußstücken aus Sonderstählen. Das den
Gegenstand der Erfindung bildende Verfahren besteht in einer besonderen Wärmebehandlung
von Gußstücken aus Sonderstahlen der bekannten Gattung mit starker thermischer Hvsterese
und starkem Auftreten von sekundären Kristallisationszentren. Diese Gattung ist
außerordentlich groß, und die dazugehörigen Stahlsorten sind sehr verschiedener
Zusammensetzung, so daß es unmöglich ist, sie hier alle aufzuzählen. Jedoch ist
die Gattung sehr wohl bekannt und durch obige Kennzeichnung vollständig festgelegt,
so daß kein Zweifel darüber walten kann, ob dieser oder jener Stahl bestimmter Zusammensetzung
dazugehört oder nicht.
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Die den Gegenstand der Erfindung bildende Wärmebehandlung besteht
wesentlich in folgenden nacheinander auszuführenden Handlungen, denen das Sonderstahlgußstück
obiger Kennzeichnung unterworfen wird: i. Das sorgfältig geputzte und abgeschliffene
Gußstück wird einer Anfangswärme von 8oo° C ausgesetzt, auf welche langsame Kühlung
im Ofen folgt. Diese erste Handlung soll hauptsächlich die Innenspannung des Stahles
beseitigen und spielt keine durchaus wesentliche Rolle bei der Erzielung der mechanischen
Eigenschaften, die der Stahl durch die verschiedentliche Wärmebehandlung bekommen
soll, sondern kann auch ohne Schaden für das Endergebnis manchmal unterbleiben,
jedoch nur aus wirtschaftlichen Gründen für gewisse Stahlarten, besonders solche
mit hohetn Kohle- und \langangehalt. Ob und wann die Unterlassung ratsam ist oder
nicht, kann nur die praktische Erfahrung von Fall zu Fall entscheiden.
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2. Das Gußstück wird allmählich sowie in allen seinen Teilen gleichmäßig
auf eine Temperatur gebracht zwischen einer unteren Grenze von etwa ioo° C über
seinem letzten Wärtneumwandlungspunkte Ac' und einer oberen Grenze von etwa 2oo°
C über dem besagten Punkte Ac3. Die Temperatur zwischen vorstehend angegebenen Grenzen
wird während eines Zeitraumes beibehalten, der sehr finit den veränderlichen Abmessungen,
besonders der Dicke der Arbeitsstücke wechselt. Z. B. kann für Stücke von nur wenigen
Kilogrammen Gewicht und von der Dicke von ungefähr einem Zentimeter der fragliche
Zeitraum sogar weniger als eine Stunde betragen, während es für Stücke von mehreren
Tonnen Gewicht und etwa einem Dezimeter Dicke nötig «-erden kann, ihn bis auf io
bis 12 Stunden zu verlängern.
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3. Man läßt die Temperatur des Stückes langsam und gleichmäßig (in
demselben Ofen) bis auf ioo bis i 5o° C über dem höchsten Umwandlungspunkte zur
Kühlung des behandelten Stahles Ay3 sinken. Für gewisse Stahlarten der in Frage
stehenden Gattung
kann dieses Temperaturinterval sich zum Teil mit
dem unter 2 angegebenen decken.
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.4. Wenn das Arbeitsstück in allen seinen Teilen gleichmäßig die oben
angegebene Temperatur erreicht, wird es aus dem Ofen genommen und so rasch gekühlt,
als es sich mit der Verhütung vor. Rissen verträgt. Letzteres hängt bekanntlich
von der Zusammensetzung des Stahles, von der Art seines Gusses und von seiner Größe
und Gestalt ab. Das Kühlmittel ist demnach unter Befolgung wohlbekannter praktischer.
Regeln gemäß obigen Umständen zu wählen. Stücke normaler Gestalt und Größe von Stahl
mit Durchschnittshärte wird man also in einem Strome natürlicher oder künstlich
erzeugter kalter Luft kühlen lassen.
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Große Stücke von sehr komplizierter Form oder mit dünnen Teilen und
von Hartstählen läßt man in geschlossener Umgebung kühlen. Keine oder einfach gestaltete
Stücke sowie solche aus Stahl mit geringem Kohle-, :Mangan- und Chromgehalt können
durch Eintauchen in Blei unmittelbar nach dem Schmelzen in warmes oder kaltes Öl
oder in heißes Wasser gekühlt werden.
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5. Das wie oben behandelte Stück wird gleichmäßig ausgeglüht, und
zwar hängt die Temperatur des Ausglühens von den endgültigen mechanischen Eigenschaften
(besonders der Bruch- und Elastizitätsgrenze) ab, die das Material . des Arbeitsstückes
haben soll. Daher werden die Bedingungen dieses Ausglühens hinsichtlich Zeit und
Temperatur von Fall zu Fall für jede Stahlart durch Vorproben mit dem zu behandelnden
Material und nachherigen mechanischen Proben festgestellt.
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In Fällen, in denen durch die unter 1, 2, 3 und 4. angegebenen Vorbehandlungen
die Elastizitätsgrenze des behandelten Materials etwa den gewünschten Grad schon
erreicht hat, kann das Ausglühen auch wegfallen. Es ist jedoch stets angezeigt (besonders
wenn man ein Erzeugnis von großer Zähigkeit und Elastizität wünscht), das Material
so zu wählen und die Behandlung so durchzuführen, daß die Elastizitätsgrenze des
Stahles nach dieser (unter q. angegebenen) Behandlung über dem erforderten Werte
liegt, so daß dann der endgültige Wert durch zweckmäßiges Ausglühen erlangt wird.
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Es kann sein, daß in gewissen Fällen die praktische Erfahrung es angezeigt
erschehien läßt, eine oder einige der in obigen fünf Absätzen beschriebenen Behandlungen
zweimal oder auch öfter zu wiederholen.
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Diese (unter den vorstehend angegebenen Bedingungen und in der angegebenen
Reihenfelge) an Stahlsorten der eingangs festgelegten Merkmale vollzogenen Handlungen
ergeben in ihrer Gesamtheit folgende Resultate, deren Neuheit und technische Tragweite
augenfällig sind: A, Erhöhung der Zähigkeit und Elastizität des einfachen Gußstahles
auf die annähernden und manchmal sogar größeren Werte als diejenigen, welche man
in geschmiedeten und weiterbehandelten Stählen erzielen kann. Solche Ergebnisse
fallen besonders bei Bruch- und Biegungsproben ins Auge.
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B. Erreichung solcher Werte der Elastizitätsgrenze und Flächenverminderung
vor dein Bruch unter Zugbeanspruchung, als sie gewöhnlich nur bei geschmiedeten
und weiterbehandelten Stählen erreicht werden können.
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C. Gänzliche Beseitigung des eigenartigen kristallinischen Gefüges
der Gußstähle. Dieses Gefüge, das stets eiri Zeichen von Brüchigkeit ist, wird bei
den obigem Verfahren unterzogenen, vorstehend gekennzeichneten Stählen durch ein
sehniges Gefüge ersetzt, ähnlich demjenigen des Schmiedestahles.
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Zur klareren Erläuterung der Erfindung ist nachstehend die Behandlung
eines Sonderstahlgußstückes folgender Zusammensetzung beschrieben:
| Kohle , . . , , . . . o,18 Prozent, |
| Silizium ......... 0,25 - , |
| Mangan ........ o,90 - , |
| Nickel .......... 2,80 - , |
| Chrom ......... 0,40 - , |
| Titan .......... o,1o - , |
| Molybdän ....... 0,25 - , |
| Eisen .......... 95,12 - |
Das Gußstück wird einer Vorbehandlung in einer Wärme von Soo° C unterzogen.
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Im zweiten Abschnitt der Wärmebehandlung erreicht die Höchsttemperatur
95o° C. Dann wird das Arbeitsstück langsam bis auf 700° C.gekühlt, und zwar dauert
das Kühlverfahren, wenn das Stück 5oo kg wiegt, zwei Stunden.
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Hiernach wird es schnell in einem Luftstrom gekühlt und endlich bei
500° C ausgeglüht.