DE714760C - Verfahren zur Oberflaechenbehandlung von nichtrostenden Chromstaehlen - Google Patents

Description

• Verfahren zur Oberflächenbehandlung* von nichtrostenden Chromstählen' Es-ist bekannt, Gegenstände aus nichtrostendem Stahl an der Luft oder unter Schutzgas weich#zu glühen und anschließend zu beizen. Dieses an sich einfache Verfahren hat aber eine Reihe schwerwiegender Nachteile. je nach der Ofenatmosphäre, die bekanntlich schnellen Schwankungen unterworfen ist, erhält man ganz verschieden ausgebildete Zunderschichten, wodurch das Beizverfahren sich einer strengen Beherrschung entzieht. Ferner verursachen geringe #Mengen Rückstände auf den Gegenständen, wie Fingerabdrücke, öl-und -Fettreste oder Oxyde, Störungen in » der Ausbildung des Zunders, wodurch nach dem Beizen eine fehlerhafte Oberfläche in Erscheinung tritt. Die Verwendung von reduzieren-(len Atmosphären bringt -ganz besondere -Schwierigkeiten. Die geringen Mengen Sauerstoff, die meist noch anwesend sind und z. B. bei der Glühung von normalem Eisen in keiner Weise stören, rufen bei nichtrostendem Stahl die Bildung von zwar dünnen, aber sehr festhaftdnden, durch Beizen kaum zu entfernenden 0--,#-ydhäuten hervor. Wenn gar itoch aufkohlende Substanzen, wie Fettreste, Kohlen- und Graphitstaub, anwesend sind,'so führen diese zu tiefgreifenden Schädigungen der Oberfläche. An diesen Stellen geht nämlich infolge der Auf kohlung die Rostbeständigkeit bis zu einer größeren Tiefe verloren.
• Gegenstand der vorliegenden' Erfindung ist ein Behandlungsverfahren von nichtrostenden Clirornstählen, die mit Salpetersäure oder einer Mischung aus Fluß- und Salpetersäure gebeizt werden. Bei diesem Verfahren werden die Stähle zuvor in schmelzflüssige Alkalichloride und/oder Alkalibrornide getaucht und während des Verweilens im Salzbade durch mechanische -Mittel, wie Schwenken, Rütteln, Klopfen. Abstreifen, von anhaftenden Gasblasen befreit. \-ach dem Herausziehen aus dem Salzbade werden die Stilile an der Luft erkalten gelassen, die anhaftenden Salze abgespült und anschließend gebeizt.
• Es ist an sich bekannt, die Wärniebeliandlung von L\#letallen in einem Schmelzbad von Alkalichloriden und -bromiden durchzuführen. Auch das Beizen in Salpetersäure oder in einem Gemisch von Salpetersäure und Flußsäure ist bekannt.
• Erfindungsgemäß kommt es nun darauf an, daß die Wärmebehandlung in den Schmelzbädern so durchgeführt -wird, daß die sich entwickelnden und an dem nichtrostenden Chromstahl anhaftenden Gasblasen immer wieder entfernt werden'. Diese Gasblasen verhindern die Bildung einer gleichmäßig oxydierenden Atmosphäre und die Entstehung lockerer Chromoxydfilme.
• Als geeignetes Salzbad hat sich überraschenderweise eine Mischung aus technisch reinem Kalium- und Lithiumchlorid zu etwa gleichen Teilen erwiesen. Das Lithiumchlorid kann zum Teil oder vollständig durch Natriumclilorid, das Kaliumclilorid zum Teil oder vollständig durch Alkalibromid ersetzt werden. Der gern verwendete Zusatz von Soda macht das Bad für (len vorliegenden Zweck unbrauchbar. Auch andere Flußmittel, z. B. Borax, Cvanicle, Pliosphate, Alkali-und Zr(Ialkalifluo-ride, Magnesiumchlorid, Erdalkalichloride und Alkalichromate und--bichromate, haben zerstörende Eigenschaften.
• Die Salze verwendet: man entweder einzeln oder in 'L\-lischung in der Weise, daß der Schmelzpunkt des Salzes möglichst niedrig liegt. Selbstverständlich müssen « dabei di e Salzscbmelzen einen Schmelzpunkt aufweisen, der unterhalb der Behandlungstemperatur lieggt. Die Behandlungsteniperatur der Stähle beträgt iin allgemeinen bei ferritischen Z, Chromstählen 75o bis 8oo'. Es ist, allgemein gesprochen, die Temperatur, bei* der der Stahl weich geglüht wird.
• Ein störender Vorgang bei Anwendung hochschinelzender Salzbäder, z. B. eines solchen aus gleichen Teilen Natriunichlorid. und Kaliumchlorid, ist das Kristallisieren von Salz z auf d#- -n kalten Gegenständen. Dieser Vorgang 21 wird erfindungsgemäß dadurch bekämpft, daß die Gegenstände bis auf den Schmelzpunkt des Salzgeinisches vorgewiärint werden, aber nicht 1 'i"liur als ut%\-#t 5jo-- U. 11-)urch (lie %' u orwia -niung wird gleichzeitig erreicht, daß anliaf-. e Feuchti-keit und Gase vertrieben tend h Nverden. -Nach dim 17-intauchen der Gegenstände in das Salzbad. sind anliaftende Luftblasen erfill(Iiiiigs.c,renli*-iß durch Schwenken, Rüfteln,

  Klopfen oder Abstreifen von der Oberfläche

  zu entfernen. Bei zielbewußteni Arbeiten

  nach dieser Vorschrift iasseti*,'iiel auch bei

  Ver#vendunepyon billigen, v#W.:Iltnisnäßig,

  hochschmelzenden Sa lzbäderi# -düs. eIne3;i -mi-

  schung gleicher eidpKaliumchlQr*d und Na-

  triumchlorid einw-'ai#ifrA,i #51)jäächen er-

  halten.

  Als besonders überraschend und günstig hat

  sich die Wirkung eines dünnen Ölfilms ge-

  zeigt. Durch den Ölfilm wird bewirkt, daß

  die auf der Oberfläche sich bildenden Gas-

  blasen in der Hauptsache aus sauerstofff reien,

  Kohlenwasserstoffe enthaltenden Blasen be-

  stehen. Diese Blasen rufen im Gegensatz zu

  den Luftblasen praktisch keine Störungen auf

  der Oberfläche der Gegenstände hervor.

  Selbstverständlich läßt sich das Verfahren

  aber auch ohne Ölfilm durchführen. Zum an-

  deren aber bedeutet die Verwendung dieses

  Ölfilms praktisch, daß die Gegenstände vor

  der Behandlung nicht mehr entfettet zu wer-

  den brauchen.

  Die überraschende Wirkung des Salzbades

  gemäß der Erfindung ist in drei sieh gegen-

  seitig fördernden günstigen Eigenschaf ten- des

  Bades zu erblicken.

  i. Das Salzbad stellt im Innern eine schwa-

  che, durch en-begrenzte Löslichkeit des Luft-

  sauerstoffes bestimmte, sehr gleichmäßige,

  oxydierende Atmosphäre dar. Irifolge des ge-

  ringen Sauerstoffangebotes wird nur das ini

  Vergleich zum Eisen unedlere Chrom an der

  Oberfläche des Stahles oxydiert, d. h. die

  äußersten Oberflächenschichten des Stahles

  verarmen an Chrom.

  2. Die Anwesenheit des Salzes an der Ober-

  fläche des Stahles bewirkt die Bildung einer

  lockeren Chromoxyddeckschicht, ganz zum

  Unterschied von schwäch oxydierenden Gas-

  atmosphären, denn in diesen entstehen äußerst

  (lichte Chromoxydfilme.

  3. Das Salz durchdringt alle auf der Ober-

  fläche des Stahles haftenden Substanzreste,

  ebenso wie auch die Verkolkungserzeugnisse

  von Öl, Fett oder Kohle, schiebt sich7 zwischen

  den Stahl und die aufsitzenden Fremdstoffe

  und liebt sie von der Oberfläche ab. Hier-

  durch werden die störenden Reaktionen zwi-

  schen Fremdstoffen und sich bildendem Oxyd

  einerseits und Kohlenstoff und Stahl anderer-

  seits #,erhindert. Die Bildung der Chrom-

  oxv(Ideckschicht kanti aus diesem Grunde

  vi-ifllzot-iii-nen gleichmäßig auf der ganzen

  Oberfläche erfolgen.

  Diese Salzbehandlung hat die Stahlober-

  fl-.iche für die folgende Beizung in bester

  Weise vorbereitet. Durch die lockere, poröse

  (.'liromoxvdscliiclit vermag die Säure überall

  bis an di# Stahloberfliche vorzudringen. Der

  Cliroiiieilt7ug an der Oberfläche ist so groß,

  dal.', sie hierdurch selbst für reine Salpetersäure aktiviert ist. '.\-,ich kurzem Verweilen im Beizbade wird die Oberfläche des Stahles wieder p.i:;.,;iv. Die Säure greift dann den .Stahl nicht nichr an, und (lie Beizung ist be- endet. Durch Verwendung von- Flußsall)etersäure kann die PassivierUng wCitCr,uetrieben werden.
• Die Behandlung gemäß der Erfindung ist in erster Linie dazu vorgesehen, kalt verarbeitete #Gegeiist#-i,nde, Drähte, Bänder oder Bleche mit metallisch blanken Oberflächen beim Weichglühen für die folgende Beiizung in zweckmäßiger Weise vorzubereiten. E's hat sich aber gezeigt, daß auch Gegenstände aus nichtrostendem- Chromstahl mit Glühliatit durch Behandeln im erfindungsgemäßen Salzbade in Flußsalpetersäure leichter heizbar werden.
• Die Behandlung gemäß der Erfindung ist in erster Linie vorgesehen für Stähle mit mehr als 16 0/, Chrorn und Zusatz von Molybdän. Sie ist aber grundsätzlich anwendbar für alle nichtrostenden Chromstähle, die der oxydierenden Wirkung des Salzbades genügefiden Widerstand entgegensetzen. Dies ist z. B. bei 'den i2"/,igen Chromstählen meist nicht in befriedigendem «L\Iaße der Fall.
• . Besonders vorteilhaft lassen sich in der angegebenen Weise Stähle folgender Zusammensetzung.behandeln - 16 bis 22 01, Chrom.
• über i bis 3% Molybdän. Durchdas erfindungsgemäßeVerfahren erhalten die behandelten Stähle eine glatte, blanke, korrosionsbeständige Oberfläche. Die so behandelten Teile lassen die durchgemachte Wärmebehandlung j)rakti'sch überhaupt nichlt erkennen.
• Es ist von besonderer Bedeutung, daß Fettrückstande, anhaftende Oxyde usw. keinen Einfluß auf die Oberflächenbeschaffenheit und das Verhalten beim nachfolgenden Beizen ausüben.
• Dabei erfahren die Stähle eine Weichglühe gerade bei der Temperatur, die für die betreffende Legierung die zweckmäßigste ist. Es ist nämlich zu beach * ten, daß bei ferritischen Chromstählen der günstigste Glühbereich zur Erzielung bester Eigenschaften sehr eng ist. Während im übrigen Salzbäder im allgemeinen den nichtrostenden Stahl angreifen und dieser dadurch eine verhältnismäßig rauhe, unansehnliche Oberfläche erhält, ist das bei den erfindungsgemäßen Salzmischungen nicht der Fal 1.
• Das erfindungsgemäße Verfahren hat des weiteren den Vorteil, (laß es in'ununterbrochen fortlaufender Weise durchgeführt werden kann, da Schwankungen in der Beschaffenheit der Oberfläche nicht eintreten. Ausiiihrungsbeispiel i Durch TiefziAen, Pressen, Drücken oder Schla, -;nrir richl,-zen liertrestellte fiet--en5:t....
• stahl mit iS bis --o "/, Cr, 1,2 - 1,4 o/', Mo, 0,080/" C, 0,120/, 2\ 1 n, 0,-JOO/" Si, 0,100/, Cu, 0,1511110 N i werden, ohne von anhaftendern. Fett befreit zu werden, entweder kalt oder, auf etwa 300 bis 4oo' vorgewärmt, je nach Wandstärke 2 bis 5 Minuten in das auf Soo ' erwärmte Bad aus 30 '/o technischem Kaliunichlorid. 30 % technischem '-\'atriumclilorid und 40 % technischem Lithiumchlorid mit einer Zange ganz untergetaucht, in dem Bad hin und her geschwenkt, so daß anhaftende Gasblasen aufsteigen, aus dem Bad herausgezogen, an der Luft bis auf 200 oder ioo' abkühlen gelassen, in Wasser getaucht, unter fließendem Wasser abgespült, in Salpetersäure einige Minuten geheizt, wieder in fließendem Wasser abgespült und getrocknet. AusführungsbeiSpiel 2 Kalt gezogener Draht in der Zusammensetzung, wie bei Beispiel i angegeben, wird nach vorheriger Reinigung oder auch ohne Reinigung mit einer solchen geringen Geschwindigkeit durch ein Bad aus technisch reinem Kaliumchlorid und technisch reinem Natriumehlorid gezogen, daß eine entsprechende Vorwärmung aus dem Bad heraus erfolgt. Anhaftende Luftblasen werti (len durch Abstreiferrollen. entfernt, derDralit nach dein Verlassen des Salzbades durch einen Luftstrom abgekühlt, über eine Rolle geführt, an der durch Biegung oder Klopfen (lie größte 'Menge des Salzes abspringt. Anschließend wird der Draht durch Wasser vom anhaftenden Salz befreit, durch Flußsalpetersäure geführt, die Reste der Säurelösung in Kalkmilch neutralisiert, die Reste der Kalkmilch durch fließendes Wasser beseitigt und der Draht schließlich getrocknet.

Claims (3)

1. PATENTANSPRÜCHE: i.
2. Behandlung' . von nichtrostenden Chromstählen, die mit Salpetersäure oder einer Mischung aus Fluß- oder Salpetersiure geheizt werden sollen, dadurch gekennzeichnet. daß die Stähle in schmelzflüssige Alkalichloride. und/oder Alkalibromide getaucht und während des Verweilens im Salzbade durch mechanische Mittel, wie Schwenken, Rütteln, Klopfen, Abstreifen, von anhaftenden Gasblasen befreit werden.
3. Nach dein Herauszi(,hen aus dem Salzbade werden die Stähle an der Luft erkalten gelassen und die anhaftenden Salze äbgespült. 2. 'Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Stähle or dem Eintauchen in das Salzbad vorgewärmt werden. 3. Verfahren nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Stiible im eingefetteten Zustand in das Salzbad ge-. taucht werden.