DE582166C

DE582166C - Process for the accelerated production of nitrided hardening layers on objects made of iron and its alloys

Info

Publication number: DE582166C
Application number: DEE40802D
Authority: DE
Original assignee: ELECTRO METALLURG CO
Current assignee: ELECTRO METALLURG CO
Priority date: 1930-03-14
Filing date: 1931-03-10
Publication date: 1933-08-11

Description

Verfahren zur beschleunigten Erzeugung von Nitrierhärtungsschichten auf Gegenständen von Eisen und seinen Legierungen Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur beschleunigten Erzeugung von Nitrierhärtungsschichten auf Eisen oder eisenhaltigen Körpern und bezweckt die Erzeugung einer Oberflächenschicht von bestimmter Härte oder Dicke in kürzerer Zeit, als es bisher möglich war: Erfindungsgemäß bettet man die zu härtenden Gegenstände in. eine bereits vornitrierte Eisenlegierung ein. Vorteilhaft enthält letztere mindestens eines der nämlichen Nitrierungshilfsmittel wie der zu behandelnde Gegenstand.Process for the accelerated production of nitriding layers on objects made of iron and its alloys. The invention relates to a method for the accelerated production of nitriding layers on iron or iron-containing layers Bodies and aims to produce a surface layer of a certain hardness or thickness in less time than was previously possible: according to the invention, one embeds the objects to be hardened in. an already pre-nitrided iron alloy. Advantageous the latter contains at least one of the same nitration auxiliaries as the to subject to be treated.

Es ist .vorteilhaft, die genannten Ober; Flächenschichten durch Erhitzen der Gegenstände während etwa 1a bis 2o Stunden in Gegenwart von Ammoniak bei Temperaturen hervorzurufen, welche unterhalb. des nitrideutektischen Punktes von Stahl liegen. Demnach wurden allgemein niedrige Temperaturen, beispielsweise von etwa q.6o bis 58o° O verwendet. Um die harten stickstoffhaltigen Oberflächenschichten bei diesen. niedrigen Temperaturen zu erzeugen, ist !ein die Härtung beschleunigender Legierungsbestandteil in dem zu härtenden Metall enthalten, beispielsweise Aluminium oder Vanadium.It is advantageous to have the above mentioned waiter; Surface layers by heating the objects for about 1 a to 20 hours in the presence of ammonia at temperatures evoke which below. of the nitrideutectic point of steel. Accordingly, generally low temperatures, for example from about q.6o to 58o ° E used. About the hard nitrogenous surface layers on these. Generating low temperatures is an alloy component that accelerates hardening contained in the metal to be hardened, for example aluminum or vanadium.

Es wurde nun gefunden, daß die Einwirkung der nitrierenden Gase dadurch verstärkt wird, daß man an die zu härtenden Ober-Bächen gewisse vomitrierte Legierungen dicht anordnet. Eine derartige Legierung wird im nachstehenden als äußerlich anzuwendender Beschleuniger bezeichnet. Er kann in irgendeiner Form benutzt werden, welche sich leicht den zu härtenden Teilen anpaßt und Poren aufweist, um dem Gas den Zutritt zu der zu härtenden Oberfläche zu gestatten. So wird z. B. Metall in Form von Feil!-. spänen oder Pulveroder in Gestalt eines Drahtnetzes bevorzugt; in dieser Form kann es leicht der zu behandelnden Oberfläche so angeschmiegt werden, daß es zahlreiche Be-Yührungspunkte mit dieser bietet. Es können aber ,auch andere Formen verwendet werden.It has now been found that the action of the nitriding gases thereby it is reinforced that certain de-nitrided alloys are attached to the upper brooks to be hardened densely arranged. Such an alloy will hereinafter be considered to be externally applicable Called accelerator. It can be used in any form which is easily adapts to the parts to be hardened and has pores to allow the gas to enter to allow the surface to be hardened. So z. B. Metal in the form of a fore! shavings or powder or in the form of a wire mesh preferred; in this form can it can easily be clung to the surface to be treated in such a way that there are numerous Points of contact with this. However, other forms can also be used will.

Der Beschleuniger besteht aus einer Eisenlegierung mit mindestens einem die Nitridbildung fördernden Bestandteil. So wirkt beispielsweise eine vornitrierte Eisenlegierung, welche Aluminium enthält, energisch als äußerlich anwendbarer Beschleuniger bei der Nitrierung legierter Stähle, welche Aluminium als Beschleunigungsmittel bereits enthalten. Es können jedoch auch mehr als nur ein Nitrierhilfsmittel im äußerlich anzuwendenden Beschleuniger zugegen sein. Bieispielsweise kann in einem aluminiumhaltigen Beschleuniger noch Vanadium vorhanden sein; ein derartiger Werkstöff ist als Beschleuniger für zu nitrierende Legierungen geeignet, die Aluminium und/oder Vanadium als Beschleunigungsmittel bereits enthalten. In gleicher Weise wirken solche vornitrierten Eisenlegierungen beschleunigend, die andere die Nitrierung begünstigende Bestandteile enthalten. Die besten Ergebnisse werden durch Verwendung solcher Legierungen erzielt, welche die nämlichen Nitrierungsbeschleunigungsmittel enthalten wie die zu nitrierenden Legierungen; es ist jedoch nicht stets erforderlich, daß das nämliche Beschleunigungsmittel sowohl im Beschleuniger selbst als auch in der zu nitrierenden Legierung enthalten ist.The accelerator consists of an iron alloy with at least a component that promotes nitride formation. This is how a pre-nitrided one works, for example Iron alloy containing aluminum vigorously as an externally applicable accelerator in the nitriding of alloyed steels, which use aluminum as an accelerator already included. However, more than just one nitriding aid can also be used in the externally applied accelerator be present. For example, in a aluminum-containing accelerators still contain vanadium be; a Such a material is suitable as an accelerator for alloys to be nitrided, which already contain aluminum and / or vanadium as accelerators. In in the same way, such pre-nitrided iron alloys have an accelerating effect contain other components that favor nitration. The best results are obtained by using such alloys which have the same nitriding accelerators contained like the alloys to be nitrided; however, it is not always necessary that the same accelerator both in the accelerator itself and in contained in the alloy to be nitrided.

Der Beschleuniger kann dadurch vomitriert werden, daß er auf die kritischen Temperaturen in Gegenwart irgendeines Nitrierungsmittels, beispielsweise Ammoniak, erhitzt wird. Im allgemeinen ist der kritische Temperaturbereich der nämliche, wie er zur Erzeugung von harten, abnutzungsfesten überzügen auf solchen Eisenlegierungen angewandt werden kann, welche nitrierungsbegünstigende Nitrierungsbestandteile enthalten, wobei als Höchsttemperatur bekanntlich jene des Nitrideutektikums gilt. Die Maximaltemperatur dieses Bereiches beträgt etwa 58o° C, und die Minimaltemperatur ist durch die Zeitdauer der Behandlung beschränkt sowie durch die atomare Beweglichkeit der reagierenden Stoffe; die praktische untere Grenze liegt bei .etwa. 4oo° C.The accelerator can be nitrated by the fact that it is critical Temperatures in the presence of any nitrating agent, e.g. ammonia, is heated. In general, the critical temperature range is the same as it is used to produce hard, wear-resistant coatings on such iron alloys which contain nitriding constituents that favor nitration can be used, where the maximum temperature is known to be that of the nitride eutectic. The maximum temperature this range is about 58o ° C, and the minimum temperature is through the length of time the treatment is limited as well as by the atomic mobility of the reacting Fabrics; the practical lower limit is about. 4oo ° C.

Ein Beschleunigungswerkstoff, welcher bei Temperaturen :unterhalb. des Nitrideutektikuriis vornitriert wurde, kann wiederholt verwendet werden, Die durch den vornitrierten Werkstoff bewirkte Beschleunigung des Nitrierungsvorganges nimmt in dem Maße ab, wie die zur Vornitrierung verwendete Temperatur über jene des Nitrideutektikums erhöht wird. Die 'Temperatur des Nitrideutektikums für die Legierung des Beschleunigers bildet etwa die praktisch höchste Temperatur der Vornitrierungsbehandlung. Ausführungsbeispiel Späne einer Stahllegierung, welche etwa i % Aluminium äls Nitierungshilfsmittel enthält, wurden durch Erhitzung auf etwa 46o° C in einer Atmosphäre von Ammoniak während i?- bis 16 Stunden vornitriert. Ein Gegenstand, welcher aus Stahl mit einem Gehalt von etwa i % Aluminium als Beschleunigungsmittel besteht, wurde in die vornitrierten Stahlspäne in einem dicht schließenden Kasteneingebettet. Die Luft in dem Kasten wurde durch Ammoniak verdrängt und der Inhalt auf 46o° C während 4 Stunden erhitzt. Der Gegenstand zeigte nach dieser Behandlung einen dünnen, harten., gegen Abnutzung widerstandsfähigen Überzug, dessen Härte jenem gleichkam, der durch eine Behandlung ähnlicher Gegenstände während 16 Stunden bei der gleichen Temperatur, jedoch ohne Verwendung der vornitrierten Legierungsspäne, erhalten wurde.An acceleration material that works at temperatures: below. of the nitride eutecticuriis has been pre-nitrided, can be used repeatedly acceleration of the nitriding process brought about by the pre-nitrided material decreases as the temperature used for pre-nitriding decreases above that of the nitride eutectic is increased. The temperature of the nitride eutectic for the Alloy of the accelerator forms about the practically highest temperature of the pre-nitriding treatment. Embodiment Shavings of a steel alloy containing about 1% aluminum as a nitriding aid contains were made by heating to about 46o ° C in an atmosphere of ammonia Pre-nitrated for up to 16 hours. An object made of steel with a Containing about i% aluminum as an accelerator, was pre-nitrided into the Steel filings embedded in a tightly fitting box. The air in the box was displaced by ammonia and the contents heated to 46o ° C for 4 hours. After this treatment, the article showed a thin, hard., Against wear resistant coating, the hardness of which was equivalent to that obtained by treatment similar objects for 16 hours at the same temperature, but without Using the pre-nitrided alloy chips.

Ein zweiter Gegenstand-der nämlichen Zusammensetzung wurde in Späne der nämlichen Legierung eingebettet, welche jedoch nicht vornitriert worden waren. Der Gegenstand wurde auf 46o° C während q. Stunden in Gegenwart von. Ammoniak erhitzt. Eine nennenswerte Oberflächenhärtung des Gegenstandes wurde jedoch nicht erzielt.A second item - of the same composition - was cut into chips embedded in the same alloy, which, however, had not been pre-nitrided. The object was heated to 46o ° C during q. Hours in the presence of. Ammonia heated. A significant surface hardening of the article was not achieved, however.

Eine dritte Probe von der nämlichen Zusammensetzung wurde in ähnliche Legierungsspäne eingebettet, welche bei 700° C vornitriert worden waren, d. h. bei einer Temperatur, die über jener des Nitrideutektikums liegt. Durch Erhitzen in Ammoniak während 4 Stunden wurde keine nennenswerte Oberflächenhärtung erzielt.A third sample of the same composition was similar Alloy chips embedded which had been pre-nitrided at 700 ° C, d. H. at a temperature above that of the nitride eutectic. By heating in No appreciable surface hardening was achieved with ammonia for 4 hours.

An Stelle des oben beschriebenen vornitrierten Werkstoffes allein kann dieser in Verbindung mit inerten Stoffen und mit anderen Beschleunigern verwendet werden, so daß die Erfindung Abänderungen fähig ist.Instead of the pre-nitrided material described above alone it can be used in conjunction with inert substances and other accelerators so that the invention is capable of modification.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Process for the accelerated production of nitriding layers on objects made of iron and its alloys, characterized in that the Objects to be nitrided in direct contact with an already pre-nitrided one Iron alloy, e.g. B. by embedding in chips, and in the presence of a gaseous Nitrating agent are heated.

2. Pre-nitrided iron alloy to carry out the Method according to claim i, characterized in that it uses at least one of the contains the same nitration accelerator as the object to be treated.