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Erhitzungsbad Gegenstand der Erfindung ist ein Erhitzungsbad für das
Härten von Stählen, insbesondere Werkzeugstählen, durch Erhitzen in schmelzflüssigen
Bädern bei hohen, vorzugsweise oberhalb zooo° liegenden Temperaturen mit darauffolgendem
Abschrecken und gegebenenfalls Anlassen.
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Es ist bekannt, daß bei der Härtung von z. B. Werkzeug- und Schnelldrehstählen
aus schmelzflüssigen Salzbädern bei hohen Temperaturen und nachfolgendem Abschrecken
und Anlassen sich vielfach weiche Oberflächenschichten bilden, die einer schnellen
Abnutzung unterliegen und als weiche Haut bezeichnet werden.
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Man hat bereits vorgeschlagen, zur Vermeidung dieser weichen Haut,
durch die die fertigen Stücke in ihrer Verwendbarkeit wesentlich beeinträchtigt
werden können, den Härtebädern Ferrosilicium zuzusetzen. Hierdurch erhält man zwar
auch eine harte Oberfläche, doch kann die Entkohlung nicht mit Sicherheit verhindert
werden, so daß beim Anlassen oder bei Benutzung des Werkzeuges die entkohlte Schicht
doch wieder weich wird.
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Es ist auch vorgeschlagen worden, die in üblichen Chlörbariumbädern
auf hohe Temperaturen erhitzten Werkzeuge in einem kohlenden Salzbad abzuschrecken.
Hierdurch sollte die beim Härten im Chlorbariumbad aufgetretene weiche Schicht,
die größtenteils auf Entkohlung zurückzuführen ist, durch neue Einführung von Kohlenstoff
wieder ihre alte Härte erhalten. Selbst wenn die Entkohlung rückgängig gemacht wird,
ist jedoch das charakteristische Schnellstahlgefüge auf diese Weise nicht wieder
zu erzielen.
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Da man festgestellt hat, daß ganz reine Bariumchloridbäder keine oder
nur eine sehr geringe Entkohlung geben, hat man vorgeschlagen, die Chlorbariumbäder
nach wenigen Stunden Gebrauchs vollkommen oder zum größten Teil durch frisches Salz
zu ersetzen. Diese Methode ist jedoch wegen des hohen Salzverbrauchs unwirtschaftlich
und außerdem mit technischen Schwierigkeiten verknüpft.
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Es sind auch bereits Salzbäder zum Glühen von Gegenständen aus Edelmetallen
und deren Legierungen bei Temperaturen, welche 6oo° C möglichst nicht übersteigen
dürfen, bekannt, welche aus einem Gemisch von Kochsalz und Soda oder Pottasche mit
größeren Mengen, z. B. qq. bis 54 0lo Kaliumsulfat, bestehen und welche Zusätze
an Borax oder Erdalkalicarbonaten bzw. Erdalkalioxyden oder auch Stoffe beider Art,
z. B. Borax und Magnesiumcarbonat, enthalten können (vgl. französische Patentschrift
6g8553). Diese Zusätze sollen der Badflüssigkeit gute Deckkraft verleihen, derart,
daß der geglühte Gegenstand beim Herausnehmen mit -einer
dünnen,
aber zugleich dichten Schutzschicht überzogen ist, damit das-Werkstück auf dem Wege
zur Kühlflüssigkeit vor Luftzutritt geschützt ist.
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Demgegenüber handelt es sich bei vorliegender Erfindung um das Härten
von Stählen durch Erhitzen in schmelzflüssigen Bädern auf höhere Temperaturen mit
nachfolgendem Abschrecken und gegebenenfalls Anlassen. Die Temperaturen liegen bei
Schnellstählen vorzugsweise oberhalb 1o00°, z. B. um 130o°, und bei ,Werkzeugstählen
z. B. bei etwa 730
bis 85o°. Für diese Zwecke sind die bekannten Alkalisulfat
in erheblichen Mengen enthaltenden Glühbäder ungeeignet, weil sie einerseits die
Verwendung der- hohen zum Härten von Stählen erforderlichen Temperaturen nicht gestatten
und weil anderseits das Alkalisulfat die Stähle angreifen würde.
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Nach der Erfindung wird die Bildung weicher Haut vermieden durch Verwendung
eines aus inerten Salzen oder Salzgemischen, wie Bariumchlorid, Mischungen von Barium.
Chlorid mit Alkalichloriden usw., bestehenden, ein Erhitzen auf hohe Temperaturen,
z. B. 75o bis 1q.00° und mehr, gestattenden Erhitzungsbades, welches geringe Mengen
von Metalloxyden, wie z. B. Magnesiumoxyd, Aluminiumoxyd, Berylliumoxyd, Zirkonoxyd,
Ceroxyd oder Gemische solcher Oxyde, und außerdem geringe Mengen von Borverbindangen,
insbesondere Borax, oder andere in gleicher Richtung wirkende, insbesondere die
Lösung der Metalloxyde in den Schmelzen und die Einwirkung derselben auf die Oberfläche
des Härtegutes begünstigende Substanzen enthält. An Stelle von Metallverbindungen,
wie Magnesiumoxyd u. dgl., können dabei auch Stoffe verwendet werden, welche zur
Bildung der betreffenden Oxyde geeignet sind, wie z. B. Magnesiumcarbonat, Cerit-Chlorid
usw, An Stelle oder neben Borverbindungen können z. B. -verwendet werden Pyrophospliate,
Fluorverbindungen, z. B. FluflrsMfiate, rnetallsa.ure Verbindungen, wie Wolfxaniate,
u. dgl.
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Die ]Menge der dem Bad zuzusetzender Metalloxyde richtet sich- im
wesentlichen, nach den; Arbeitsbedingunen, wie Badzusam, mensetzüng, Behandlungstemperatur,
Durch satzmenge u. dgl. Der Zusatz an Metalloxyden kann z. B. etwa i bis io 1/Q,
vprzugsweise etwa 2 bis 7 % betragen.
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Der Anteil der lösungsvermittelnden, in Vereinigung mit Metalloxyden
die Bildung weicher Häute verhindernden Stoffe, wie Borverbigdungen u. dgl., hängt
im wesentlichen von der Menge der zugesetzten Metalloxyde und der Zusammensetzung
des inerten Salzgemisches ab i sie beträgt im allgemeinen nicht mehr als 2o 1/o,
vorzugsweise nicht mehr als etwa 12 010.
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Die Wirkung der Metalloxyde dürfte im wesentlichen darauf zurückzuführen
sein, daß sie die 'Zersetzung der Inertsalze, z. B. des Bariumchlorids, verhindern,
während den Zusatzstoffen, wie Borax, neben ihrer lösungsfördernden Wirkung wohl
auch die Aufgabe zufällt, einer Entkohlung entgegenzuwirken und so in Gemeinschaft
mit den Metalloxyden die Bildung einer weichen Oberflächenhaut auf dem Härtegut
auch bei anschließender Anlaßbehandlung zu verhindern.
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In Ausübung der Erfindung wird z. B. derart verfahren, daß die Gegenstände
in einem Bade, welches zu 85 Teilen aus Baritunchlorid besteht und neben 2,s bis
7 Teilen Magnesiumoxyd etwa 9 bis 12 Teile Borax (krist.) enthält, einer nur kurzen
Erhitzung bei etwa rooo bis 135o° C, deren Daher sich nacli der Größe der Stücke
richtet, unterworfen, hierauf in bekannter Weise abgeschreckt und alsdann angelassen
werden. Die Anlaßtemperaturen sind durch die Zusammensetzung des Stahles gegeben.
Da aber im Gegensatz zu den alten Verfahren auch komplizierte Werkstücke ohne Entkohlungsgefahr
bei der für den Stahl günstigsten Höchsttemperatur, bei Schnellstahl z. B. um, 130o°
C, gehärtet werden können, kann dementsprechend auch mit der Anlaßtemperatur sehr
hoch gegangen werden; bei Schnellstahl z. B, auf $50 bis 58o° C und mehr..
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Für die Herstellung des Bades kommen an inerten Salzen zum Schnellstahlharten
vorzugsweise Bariumchlorid in Frage, für Werkzeugstahl. im wesentlichen z. B. Natrium-Chlorid
und Kaliumchlorid, gegebenenfalls im Gemisch mit Bariumchlorid, Zur Durchführung
des Verfahrens geeignete Bäder können z. B. wie folgt zusammengesetzt sein: T. So
Teile Bariumchlorid, 39 Teile Natritumchlorid, 8 Teile Borax, 3 Teile Ma, gnesiumoxyd.
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84,3 Teile wasserfreies Bariumchlorid 6,7 Teile Magnesiumoxyd (gebrannt
und gemahlen), 9 Teile Borax (krist.).
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Neben oder an Stelle Magnesiumoxyd können =hierbei auch andere Metalloxyde
der obengenannten Art treten; an Stelle oder neben Borax auch andere Borverbindungen;
Fluorverbindungen u, dgl, Die Bäder sind praktisch. unbegrenzt haltbar; im allgemeinen
braucht man nur die Salzmengen nachzugeben, die durch Verdampfen und .durch Anhafteverluste
dem Bad entzogen worden sind. Beim Arbeiten mit den beanspruchten Bädern gelingt
es, Stähle von besonderen Qualitäten und von einwandfreier Härtung" nntex sicherer
Vermeidung
der Bildung weicher Häute in einfachem und leicht zu
überwachendem Dauerbetrieb herzustellen.