DE819100C - Schuetzen von Metallen und Legierungen gegen Oxydation, Verzunderung oder eine andere aehnliche Beschaedigung der Oberflaeche waehrend der Waermebehandlung - Google Patents

Schuetzen von Metallen und Legierungen gegen Oxydation, Verzunderung oder eine andere aehnliche Beschaedigung der Oberflaeche waehrend der Waermebehandlung

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Publication number
DE819100C
DE819100C DEI598A DEI0000598A DE819100C DE 819100 C DE819100 C DE 819100C DE I598 A DEI598 A DE I598A DE I0000598 A DEI0000598 A DE I0000598A DE 819100 C DE819100 C DE 819100C
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DE
Germany
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protective agent
heat treatment
container
scaling
alloy
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Expired
Application number
DEI598A
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English (en)
Inventor
William Oliver Alexander
Kenneth Joseph Forrest
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Imperial Chemical Industries Ltd
Original Assignee
Imperial Chemical Industries Ltd
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Publication date
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Expired legal-status Critical Current

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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D1/00General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
    • C21D1/74Methods of treatment in inert gas, controlled atmosphere, vacuum or pulverulent material
    • C21D1/76Adjusting the composition of the atmosphere

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Heat Treatments In General, Especially Conveying And Cooling (AREA)

Description

  • Schützen von Metallen und Legierungen gegen Oxydation, Verzunderung oder eine andere ähnliche Beschädigung der Oberfläche während der Wärmebehandlung Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Wärmebehandlung von Metallen und deren Legierungen und bezweckt insbesondere die Verhütung von Oxydschichten oder Zunder oder anderen ähnlichen Beschädigungen auf der Legierungs- bzw. Metalloberfläche, welche ansonst infolge der höheren Temperaturen, z. B. während einer Lösungs-oder Wä rtnebehandlung für das Härten oder eitles :lusglühens, auftreten können.
  • Eine Methode zur Behebung dieser Schwierigkeit besteht in der Schaffung einer inerten Atmosphäre rings um das Werkstück im Ofen, aber die Aufrechterhaltung einer solchen Atmosphäre, insbesondere während längerer Erwärmungsperioden, ist etwas umständlich und bedingt die Benutzung einer speziellen und kostspieligen Ausrüstung. Es ist außerdem vorgeschlagen worden, zur Verhütung der Oxydation, Aufkohlung oder Entkohlung von 2-Zetallen bei der Wärmebehandlung die Erwärmung in einer Ofenatmosphäre durchzuführen, welche genügend Lithium oder eine Verbindung desselben enthält, um eine oxydierende Einwirkung der Ofenatmosphäre auf das zu erwärmende Metall zu vermeiden.
  • Es sind schon eine große Anzahl weiterer Methoden zur Verhütung der Oxydation u. dgl. beim Ausglühen von Stahldraht oder -band oder anderen Materialien vorgeschlagen worden, welche darauf beruhen, daß zwecks Verhütung von Luftzutritt zur Oberfläche des zu behandelnden Materials während des Ausglühens oder nachfolgenden Abkühlens das Material in eilte :fasse aus inertenl oder desoxydierendem Material eingebettet oder hindurchgeführt wird, z. B. Sand, Holzkohle, Kalk, Feuerton, Asche, Eisenspäne, Schlackenwolle, Hammerschlag bzw. Walzensinter oder Mischungen gewisser dieser Materialien.
  • Man hat auch schon eine Wärmebehandlungsmethode für Metalle vorgeschlagen, nach welcher eine rasche Erwärmung des Metalles erzielt wird, indem man dasselbe durch eine erwärmte Masse einer körnigen oder feinverteilten, wärmeleitenden Substanz hindurchfährt, z. B. feinverteilter Graphit, Metallpulver oder feiner Metallschrot.
  • Es hat sich nun in gewissen Fällen herausgestellt, z. B. wenn eine längere Wärmebehandlung bei höheren Temperaturen, beispielsweise im Bereich von 35o bis 6oo° C, auf eine Zeitdauer von mehreren Tagen erforderlich ist, oder wenn eine Wärmebehandlung bei sehr hohen Temperaturen im Bereich von iooo° C erforderlich ist, daß die bisher vorgeschlagenen Materialien keine befriedigende Schutzwirkung ergeben. Die vorliegende Erfindung bezweckt nun eine Verbesserung des Verfahrens, welches einen guten Oberflächenschutz bei höheren Temperaturen und` insbesondere einen befriedigenden Oberflächenschutz unter den obenerwähnten Bedingungen ermöglicht.
  • Das Verfahren gemäß der Erfindung besteht darin, daß man während der Wärmebehandlung in Berührung mit dem Metall oder der Legierung oder in der Nähe davon ein Schutzmittel vorsieht, welches mindestenseinErdalkalimetall,Magnesium, oder mindestens ein Alkalimetall enthält.
  • Unter dem Begriff Erdalkalimetalle sollen Calcium, Strontium und Barium verstanden sein. Die Bezeichnung Alkalimetalle soll die in der Gruppe IA des periodischen Systems enthaltenen Metalle mit Ausnahme von Lithium umfassen.
  • Wenn mehrere dieser Schutzmetalle gleichzeitig verwendet werden, können dieselben in Form eines Gemisches oder miteinander legiert vorhanden sein. Außerdem können die Metalle in Form einer Legierung mit einem billigeren Metall, z. B. Kupfer oder Zink,, verwendet werden. So kann man z. B. eine 6o/40-Kupfer-Calcium-, 6o/4o-Magnesium-Calcium- oder 85/i5-Magnesium-Calcium-Legierung verwenden. Diese besitzen die, Vorteile verhältnismäßig geringer Kosten, einer leichten Granulierung und einer passenden Stabilität für die Behandlung bei der Produktion. Auch können die Legierungen von Natrium mit Blei, Zink, Zinn oder Quecksilber verwendet werden.
  • Zweckmäßigerweise wird das Schutzmittel in Form einer körnigen oder feinverteilten Masse verwendet, obgleich dieselbe unter gewissen Umständen im Laufe der Wärmebehandlung auch in den geschmolzenen oder gasförmigen Zustand übergehen kann, je nach der Temperatur der Wärmebehandlung und dem Schmelzpunkt des verwendeten Schutzmittels. Gewünschtenfalls kann auch ein inerter Füllstoff, wie Aluminiumoxyd oder Kalk, der Masse einverleibt werden, um die Partikel des aktiven Bestandteiles voneinander zu trennen. Zweckmäßigerweise wird zur Durchführung der Wärmebehandlung das Metall oder die Legierung zusammen mit dem Schutzmittel in einen Behälter eingeschlossen und dann der Behälter in einem Ofen während der erforderlichen Zeit erwärmt. Das Schutzmittel kann rings um das Metall oder die Legierung eingefüllt oder in einem besonderen Behälter enthalten sein, welcher an der Innenwand des Behälters oder in anderer Weise in dem Behälter untergebracht ist, indem z. B. das Schutzmittel von dem zu behandelnden Metall oder der Legierung durch eine Zwischenlage von Drahtgewebe oder einem anderen durchlässigen Material, wie Asbest oder Metallblech mit ausgestanzten Löchern oder ein poröser Stopfen aus feuerfestem Material, getrennt wird. In den meisten Fällen ist es vorteilhaft, wenn das Metall oder die Legierung nicht in direkter Berührung mit dem in fester Form eingefüllten Schutzmittel steht, da die erforderliche Menge des letzteren gewöhnlich verhältnismäßig klein ist und hierdurch jede Möglichkeit einer Verbrennung des Metalls oder der Legierung durch Berührung .mit dem Schutzmittel verhütet wird.
  • Die anzuwendende Menge von Schutzmittel wird auf Grund des Rauminhalts des Behälters, in welchem der Werkstoff der Wärmebehandlung unterworfen wird, d. h. des obenerwähnten geschlossenen Behälters oder des Ofens selbst, wenn der Werkstoff unmittelbar in diesen gestellt wird, und der bekannten Menge von Sauerstoff und/oder Stickstoff, welche durch das Einheitsgewicht des Schutzmittels absorbiert werden kann, . berechnet. Zum Beispiel wird ein Verhältnis von 2,4 kg Calcium pro ms des - Behälterraumes angewendet, also werden 68o g 60/40-Kupfer-Calcium-Legierung für einen o, i i m3 fassenden Behälter gebraucht.
  • Auch die Entkohlung von Stahl kann als eine oxydierende Einwirkung auf die Oberfläche eines Metallischen Werkstoffes betrachtet werden. Beispiel i Kupfer-Nickel-Mangan-Stangen, welche durch Ausscheidungshärtung bei 40o bis 5oo° C während einer Zeitdauer von ungefähr 8 Tagen gehärtet werden sollen, werden in Stahlbehälter mit einer Menge von 6o/4o-Kupfer-Calcium in einer durch ein 3-mm-Sieb hindurchgehenden Körnung eingepackt, wobei die Kupfer-Calcium-Füllung so abgesondert ist, daß sie nicht in direkte Berührung mit den Stangen kommen kann. Die Behälter werden verschlossen und dann in einem Heißluftofen während der geeigneten Zeit erwärmt. Nach der Wärmebehandlung haben die Stangen beim Herausnehmen einen leichten, blauen Überzug, welcher durch rasches Eintauchen in ioo/oige Schwefelsäure leicht entfernt werden kann. Vergleichsweise sind Stangen aus der gleichen Legierung in einem Falle in Graphitpulver anstatt in Kupfer-Calcium und in einem anderen Falle ohne jedes Schutzmittel verpackt und einer gleichen Wärmebehandlung unterzogen worden. Die in Graphit eingepackten Stangen hatten einen matten Zunderbeschlag, dessen Entfernung ziemlich kräftiges Beizen erforderte, woraus sich ein A ufrauhen der Oberfläche und etwas Metallverlust ergab, während die ungeschützten Stangen noch einen viel schwereren Zunderbeschlag aufwiesen, zu dessen Entfernung eine weit drastischere Behandlung erforderlich war.
  • Beispiel e Ein Stahlwerkzeug mit ungefähr i % Kohlenstoff wurde einer Wärmebehandlung von ungefähr 6 Stunden in dem unteren kritischen Umwandlungspunkt in einem geeigneten Behälter zusammen mit einer kleinen Menge 6o/.4o-Kupfer-Calcium-Legierung unterworfen. Nach der Abkühlung wurde das Stahlstück dem Behälter entnommen und erwies sich als leicht mattiert, ohne indessen Anzeichen einer Entkohlung zu zeigen. Beispiel 3 Ein Band aus einer Kupfer-Chroin-Legierung wurde einer Lösungswärmebehandlung unterzogen durch Einschließen des aufgewundenen Bandes in einem geschlossenen zylindrischen Behälter zusammen mit einer passenden Menge von 85/i5-Magnesium-Calcium-Legierung und in einem Heißluftofen unter den erforderlichen Temperatur- und Zeitverhältnissen erwärmt. Bei dieser Behandlung erlitt die Kupfer-Chrom-Legierung keinerlei Beschädigung. Es ergibt dies einen wichtigen Vorteil gegenüber dem gewöhnten Ausglühen dieser Legierung, wobei sich außer einer Verzunderung ein Eindringen des Sauerstoffes in die Legierung ergibt, wodurch eine Oberflächenzerstörung bewirkt wird, welche die Härtungseigenschaften der Legierung beeinträchtigt und nicht durch Beizen entfernt werden kann.
  • Das erfindungsgemäß vorgeschlagene Verfahren ergibt gegenüber anderen oder früher benutzten Methoden eine Anzahl Vorteile. So ermöglicht es den Schutz der Oberfläche der wärmebehandelten Legierung in weit größerem Maße als die früher vorgeschlagenen Einhüllungsmaterialien, und die zusätzlichen Gestehungskosten werden durch die bessere Qualität des Produktes und die Ausschaltung nachträglicher Behandlung wettgemacht. Außerdem werden die Betriebskosten während einer längeren Wärmebehandlung verringert, da die einmal verschlossenen Behälter im Gegensatz zu einem mit einer bestimmten Atmosphäre arbeitenden und stets zu kontrollierenden Ofen keinerlei weitere Aufsicht benötigen.
  • Natürlich ergeben sich die verbesserten Resultate bei jeder längeren Wärmebehandlung, obwohl dieselben bei sehr langer Behandlung oder bei sehr hohen Temperaturen besonders markant sind.

Claims (7)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zum Schützen von Metallen und Legierungen während der Wärmebehandlung bei höheren Temperaturen unter Bedingungen, welche eine Oxydation, eine Verzunderung oder eine andere ähnliche Beschädigung der Oberfläche des metallischen Werkstoffes herbeiführen könnten, dadurch gekennzeichnet, daß in Berührung mit dem Werkstoff oder in seiner Nähe ein Schutzmittel beigegeben wird, welches mindestens ein Erdalkalimetall, Magnesium, oder mindestens ein Alkalimetall (mit Ausnahme von Lithium) enthält.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Werkstoff zusammen mit ,dem Schutzmittel in einem Behälter eingeschlossen und der Behälter dann in einem Ofen während der erforderlichen Zeit erwärmt wird.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Werkstoff in das Schutzmittel eingebettet wird.
  4. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß das Schutzmittel in einen besonderen, an der Innenwandung des Behälters befestigten Behälter eingebracht wird.
  5. 5. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Werkstoff vom Schutzmittel durch eine Zwischenlage von Drahtgewebe oder anderem durchlässigen Material getrennt wird.
  6. 6. Verfahren nach den Ansprüchen i bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Schutzmittel in Form einer körnigen oder einer feinverteilten Masse verwendet wird.
  7. 7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß dem Schutzmittel ein inerter Füllstoff zugesetzt wird.
DEI598A 1944-10-30 1950-03-05 Schuetzen von Metallen und Legierungen gegen Oxydation, Verzunderung oder eine andere aehnliche Beschaedigung der Oberflaeche waehrend der Waermebehandlung Expired DE819100C (de)

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DEI598A Expired DE819100C (de) 1944-10-30 1950-03-05 Schuetzen von Metallen und Legierungen gegen Oxydation, Verzunderung oder eine andere aehnliche Beschaedigung der Oberflaeche waehrend der Waermebehandlung

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DE (1) DE819100C (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE972650C (de) * 1953-05-08 1959-08-27 Knapsack Ag Verfahren zur Herstellung von Schutzueberzuegen mittels pulverfoermiger schmelzbarerStoffe

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE972650C (de) * 1953-05-08 1959-08-27 Knapsack Ag Verfahren zur Herstellung von Schutzueberzuegen mittels pulverfoermiger schmelzbarerStoffe

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