DE851961C - Zementieren von Gegenstaenden aus Eisen, Stahl und deren Legierungen - Google Patents

Description

• Zementieren von Gegenständen aus Eisen, Stahl und deren Legierungen Gegenstände aus Eisen oder Stahl und deren Legierungen werden zementiert und anschließend abgeschreckt, um eine gute Oberflächenhärtung zu erzielen. Es ist bekannt, die Zementation mit Hilfe von alkalicyanidhaltigen Salzgemischen vorzunehmen. Man hat auch schon vorgeschlagen, für die Aufkohlung Leuchtgas zu verwenden. Man richtet beispielsweise reduzierende Leuchtgasflammen auf die zu härtenden Stellen und schreckt nach kurzer Erhitzungsdauer die erhitzten Teile zwecks Härtung ab. Man erzielt auf diese Weise eine gute Oberflächenhärtung mit jedoch nur geringer Eindringungstiefe. Die karbonisierende Wirkung des Leuchtgases kann durch Zugabe von Ammoniak verbessert werden. Zur Ausführung dieser kombinierten Härtung benutzt man von außen beheizte Trommeln, in welchen das Material mit dem ammoniakhaltigen Leuchtgas bei hoher Temperatur behandelt wird.
• Es wurde nun gefunden, daß sich eine für die Oberflächenhärtung besonders gute Zementation durch gasförmige Blausäure erzielen läßt. Man kann die Blausäure in reiner Form verwenden. Es ist jedoch wirtschaftlicher, statt der reinen Blausäure Trägergase zu benutzen, die einen gewissen Gehalt an Blausäure besitzen. Als Trägergase kommen beispielsweise Stickstoff, Kohlenoxyd oder Hochofengas in Frage. Besonders günstig ist die Verwendung von Leuchtgas oder leuchtgasähnlichen Gasgemischen in Verbindung mit Blausäure. Für die Ausführung der Härtung kann man die bei der Leuchtgas-Ammoniak-Härtung benutzte Apparatur verwenden. Die Zementation mit Blausäure muß bei den auch sonst für die Zementation üblichen Temperaturen von 80o° C an aufwärts durchgeführt werden.
• Im Vergleich zur Härtung mit ammoniakhaltigem Leuchtgas wird bei Verwendung von blausäurehältigem Leuchtgas eine wesentlich höhere Eindringungstiefe erzielt, so daß auch nach dem Abschleifen der Oberfläche eine genügende Eindringungstiefe vorhanden ist.
• Die Blausäure kann dem Leuchtgas vor Eintritt in die Zementierungstrommel gasförmig durch entsprechende Verdampfung von .flüssiger oder wasserhaltiger Blausäure zugemischt werden. Man kann aber auch, um den Transport flüssiger Blausäure zu vermeiden, die nach beliebigem Verfahren erzeugte oder z. B. aus Kokereigas abgetrennte Blausäure. zusammen mit Leuchtgas auf Stahlflaschen oder Druckbehälter komprimieren.
• Man kann an Stelle von Blausäure auch das sehr leicht flüchtige Ammoniumcyanid verwenden, da sich ergeben hat, daß ein Zusatz von Ammoniak unter Umständen nicht von Nachteil, sondern in bezug auf die Zementationsgeschwindigkeit von Vorteil ist.
• Die nach der vorliegenden Erfindung erzielte vorteilhafte Wirkung sei durch nachsteheride Vergleichsbeispiele erläutert.
• i. In einem elektrisch 'beheizten Porzellanrohr wurden Proben von 15 mm 0 und 6o mm Länge aus bestem fleckenfrei härtendem Einsatzstahl mit etwa 0,15°/o C, 0,20°/o Si, 0,30°/o Mn der Zementation unterworfen. Das durch das Rohr strömende Leuchtgas enthielt jeweils 301, Blausäure oder Ammoniak. Die Temperatur im Rohr wurde bei beiden Versuchen möglichst genau auf 930'C gehalten. Die Versuchsdauer betrug in beiden Fällen 8 Stunden. Das von den Proben der beiden Versuche angefertigte Gefügebild zeigte folgendes Ergebnis:

  Leuchtgas mit

  8 Std. bei 930' C 3 Volumpro- 3 Volumpro-

  zent HCN zent NH3

  Übereutektoide Zone

  (mehr als o,90/,-C) .... 1,2 mm o,6 mm

  Eutektoide Zone

  (etwa o,90/0 C) ........ 0,4 mm o,6 mm

  Gut härtbare Zone ...... 0,4 mm 0,3 mm

  Übergang .....'........ 0,6 mm 0,6 mm

  Gesamteindringungstiefe . 2,6 mm I 2,1 mm

  2. Noch deutlicher wird die vorteilhafte Wirkung der Blausäure; wenn man den Zementationsversuch unter sonst gleichen Bedingungen bereits nach 5 Stunden abbricht, wie aus dem Vergleich des Gefügebildes hervorgeht.

  Leuchtgas mit

  5 Std. bei 930 ° C 3 Volumpro 3 Volumpro-

  zent HCN I zent NH3

  Übereutektoide Zone

  (mehr als o,90/0 C) .... o,9 mm -

  Eutektoide Zone

  (etwa o,90/0 C) ........ 0,4 mm -

  Gut härtbare Zone ...... 0,4 mm 1,0 mm

  Übergang ............. I 0,4 mm 0,3 mm

  Gesamteindringungstiefe . I 2,1 mm 1,3 mm

  Das 4uftreten der übereutektoiden Zone ist erwünscht, da sie eine Gewähr dafür bietet, daß bei einer nachträglichen Wärmebehandlung keine nachteilige Abwanderung des Kohlenstoffs auftritt, z. B. beim Glühen, das erforderlich ist, um unerwünschte Schichten von den zementierten Werkstücken durch mechanische Bearbeitung zu entfernen, sowie bei Erwärmung für das Härten u. dgl.
• Das Zementitnetz besitzt durch diese neue Einsatzhärtung eine so günstige Ausbildung, daß es unter keinen Umständen als nachteilig anzusprechen ist.
• Die alkalicyanidhaltigen Salzbäder haben den Nachteil, daß sie eine Aufkohlung mit weniger als o,90/° C erzeugen, die zwar bei sofortiger Abschreckung ausreichende Härte ergibt, aber bei einer Zwischenwärmebehandlung ohne Schutzmittel den eingeführten Kohlenstoff abgibt und so keine gute Härteannahme mehr gewährleistet.
• Wie bereits erwähnt, muß die Zementation bei Temperaturen oberhalb 8oo°C erfolgen. Eine Einwirkung von Blausäure auf eiserne oder stählerne Gegenstände bei etwa 700°C führt zu keiner Zementation. Diese hört praktisch schon bei unter 780°C liegenden Temperaturen ganz auf, weshalb auch ein Vorschlag, mit Blausäure bei etwa 700°C zu zementieren, also in einem Gebiet, in welchem eine aufkohlende Wirkung überhaupt nicht erfolgt, nicht brauchbar ist. Ferner hat man bereits stickstoffhaltige Gase, und zwar Cyan und Ammoniak, als für Zementationen üblich, aber wenig vorteilhaft bezeichnet. Die Blausäure wird in diesem Zusammenhang jedoch nicht erwähnt.

Claims (2)

1. PATENTANSPROCHE: 1. Verfahren zur Zementation von Gegenständen aus Eisen, Stahl und deren Legierungen, dadurch gekennzeichnet, daß man die Werkstücke mit Blausäure bei Temperaturen von 8oo°C an aufwärts behandelt.
2. 2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß man die Zementation mit einem blausäurehaltigen Trägergas vornimmt. 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß man als Trägergas Leuchtgas oder leuchtgasähnliche Gasgemische benutzt. 4. Verfahren nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß man ammoniumcyanidhaltige Gasgemische verwendet. Angezogene Druckschriften Deutsche Patentschrift Nr. 243 238; USA.-Patentschrift Nr. 1 235 901#