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Einsatzpulver Die für die Einsatzhärtung verwendeten bekannten Einsatzpulver
zementieren den Werkstoff ljei der Erhitzung auf die jeweilige Einsatztemperatur
von 85o bis 95o° nicht direkt, sondern . indirekt über eine Gasphase von bestimmter
Zusammensetzung. Die handelsüblichen Einsatzpulvermiscbungen konnten bis jetzt nicht
so zusammengesetzt werden, daß es möglich war, die für den Einsatzprozeß in .einer
bestimmten Zusammensetzung liegende Gasphase dauernd, d. h. während des ganzen Zementationsprozesses
zu erhalten. Umfangreiche Versuche haben ergeben, daß die für die Zementation günstigste,
aus dem Einsatzpulver sich entwickelnde Gaszusammensetzung folgende ist: 0,7 bis
z %
Kohlensäure, o,ß °[o schwere Kohlenwasserstoffe, o,or °/o Sauerstoff,
31 bis 36°% Kohlenoxyd, 5 bis 8 °/o Methan, 5o bis 55 °% Wasserstoff. Diese ideale
Zusammensetzung der Zementiergasphase erhält sich nicht während des ganzen Einsatzprozesses,
sondern nur während a bis 3 Stunden. Schon nach einer zehnstündigen Einsatzzeit,
die für die Erreichung einer Einsatztiefe von etwa a mm nötig ist, haben die Gase
an :den die Zementation fördernden Bestandteilen, wie Kohlenoxyd, Methan und schweren
Kohlenwasserstoffen, so viel eingebüßt, daß die Aufkohlung nur noch mäßig vonstatten
geht und schließlich ganz aufhört. In gleichem Maße-verkleinert sich auch das Pulvervolumen,
was zur Folge hat, daß die in das Pulver eingepackten Werkstoffe durch das Nachsinken
des Pulvers freigelegt werden und an den freigelegten Steilen eine ungleichmäßige
Zementation aufweisen. Weiterhin würde durch eine Reihe von Großversuchen festgestellt,
daß während der ersten 2 bis 3 Stunden, d. h. während der Zeit, während der sich
die Gase in der idealen Zusammensetzung
bilden, die Gasentwicklung
solche Mengen annimmt, daß sich von diesen nur ein Bruchteil eines Prozentes an
dem Proz.eß beteiligt, der Rest unausgenutzt aus dein Einsatzkasten entweicht.
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Nachdem heute die Industrie und der Vierjahresplan besondere Anforderungen
an die Einsatzhärtung stellen, müssen Einsatzpulver entwickelt werden, mit denen
es möglich ist, Einsatztiefen bis über #:o inm hinaus zu erreichen. Unlegierte Werkstoffe
mit den .großen Einsatztiefen haben insbesondere bei Baggerteilen, Hartzerkleinerungsanlagen
und Mahlanlagen zwei- bis dreimal bessere Eigenschaften in bezug auf Verschleißbeständigkeit
und Dauerfestigkeit wie die bisher für diese Teile verwendeten hochwertigen legierten
Werkstoffe. Die unlegierten Werkstoffe müssen bei diesen großen Einsatztiefen nicht
mehr 5, 6 und 7 Stunden lang, wie es für die Erreichung von Einsatztiefen von i
mm bisher nötig war, sondern tagelang bis zu 1d. Tagen in dem Einsatzpulver zementiert
werden.
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Zweck der Erfindung ist nun, ein Einsatzpulver zu schaffen. welches
diesen erhöhten Anforderungen vollkommen gerecht wird.
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Das wesentliche Merkmal des erfindungsgemäßen Einsatzpulvers besteht
in einem Zusatz von 3 bis i11 11(o Calciumphosphat oder von 6 bis 20111o Knochenschrott,
3 bis f1111(0 Ouarzsandpulver und 2 bis 3 01o oder "veniger Nickel-Kalium-Cyanür
zu einem an sich bekannten Gemischaus Holzkohle, Koks, Barium-, Calcium- und Natroncarbonat.
Mit dieser Pulvermischung wird nach den -schon bekannten Verfahren zementiert. Es
sind Knochenkohle, Sand und Cyanverbindungen als Einsatzpulverbestandteile bekannt,
die eine Sinterung hervorrufen können, .doch ist es unmöglich, mit solchen Mischungen
eine tagelang wirkende Zementationsgasphase zu erreichen, weil die Nickelverbindungen
gemäß der Erfindung fehlen.
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Es ist auch bekannt, einen Nickelkatalysator zu verwenden, der in
kurzer Zeit eine normale Oberflächenhärte bis 2 inin hervorbringt, doch ist damit
die Erreichung einer Tiefenhärte nicht möglich, da die bekannten Einsatzpulver in
Verbindung mit diesem Nickelkatalysator nicht von tagelanger Reak-,tion sind. Infolge
Mangels an Knochenschrott, Sand und Phosphor in bestimmten Dosen verpufft das Pulver
in einigen Stunden und ist dann nicht mehr reaktionsfähig.
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Zum Stand der Technik gehört auch die Beimengung äon Knochenkohle
als alleiniger Bestandteil. -,',Zach der Erfindung wird Knochenschrott oder statt
dessen Calciumphosphat in bestimmter Dosierung mit anderen Bestandfeilen - verwendet,
und zwar zur Nickelabspaltung, zur Bildung eines porösen Skeletts und somit zur
Erhaltung einer gleichbleibenden und gleichmäßigen 7-ementationsphase.
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Es ist auch bekannt, verschiedene Stoffe den Einsatzpulvern zuzusetzen,
die wohl skelettbildend sind, aber einen toten Körper da,rstellen, der an keiner
Reaktion teilnimmt.
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Mit dem Einsatzpulver nach der Erfindung wird gegenüber dem Bekannten
der Erfolg erzielt, daß nach Erreichung der Zeinentationstemperatur von 85o bis
g>11° nicht sofort die bisher allen Einsatzpulvern charakteristische hohe Gasentwicklung
einsetzt. Es bilden sich weniger Gase, die aber durch den ganzen Prozeß sich .gleichmäßig
entwickeln. Die Regulierung der Gasniengenbildung und dieRegulierung der Gaszusammensetzung
auf solche Anteile, -,vie sie eine gleichmäßig verlaufende Zementation erfordert,
erfolgt nach der Formel Cal (P04)= -{- SiO., -E- C -1- K.,Ni (0N)= = Ca (K; SiO.j'+
CO -f- P -F- Ni -f- CN Die aus obiger Formel sich bildenden Reaktionsprodukte haben
folgende Eigenschaften: Das Calcium-Kalium-Silicat sintert schon bei 85o° und bildet
ein Gerippe im Einsatzpulver selbst, wodurch das Einsatzpulver die Form eines porösen
und dennoch stabilen Körpers erhält. Es kann nicht zusammenfallen, wodurch ein gleichmäßiger
Gasfluß durch das Einsatzpulver gewährleistet ist und, was noch wichtiger ist, die
im Einsatzpulver eingeschlossenen Werkstoffe nicht bloßgelegt und entkohlt werden.
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Das Kohlenoxyd als Hauptbestandteil der Zementations:gase nimmt selbständig
an der Zementation teil. Ein Teil dieses C O hingegen verbindet sich mit Wasserstoff,
der in Zeinentationsgasen in großen Mengen vorhanden ist, unter Einwirkung des in
obiger Formel frei gewordenen Nickels zu die Zementation noch schärfer förderndem
Methan gemäß folgender Formel: CO +H.=CH4+O Der hieraus frei gewordene Sauerstoff
nimmt einen stetigen Kreislauf, der für die Zenientation unerläßlich ist, unter
wechselnder Oxydierung des C und des P.
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Der frei gewordene Phosphor -unterstützt die Zementation ganz erheblich.
Genau so wird die Zementation durch das aus der Zersetzung von Nickel-Kalium-Cyanür
frei gewordene Cyan gefördert.