DE875095C - Verfahren zum Pruefen der Diffusionseigenschaften eines festen, fluessigen oder gasfoermigen Mittels bei der Diffusion in Metalle, insbesondere in Eisen und Stahl - Google Patents

Description

• Verfahren zum Prüfen der Diffusionseigenschaften eines festen, flüssigen oder gasförmigen Mittels bei der Diffusion in Metalle, insbesondere in Eisen und Stahl Es ist bekannt, die Verfahren des Aufkdhlens, des Entkohlens, des Nitrierens usw. auf den Vorgang der Diffusion zurückzuführen, wobei für den Verlauf der Diffusion die Temperatur und Zeit sowie die Diffusionseigenschaften des zu behandelnden Metalls und des zur Behandlung benutzten Mittels bestimmend sind. Die Diffusionseigensdhaften dieser Mittel konnten bisher nur auf rechnerischem Wege aus dem Ergebnis einer Diffusion in dem behandelten Metall ermittelt werden.
• Demgegenüber liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, die Diffusionseigenschaften solcher Mittel, die sich in festem, flüssigem oder gasförmigem Zustand befinden können, in einfacher und trotzdem genauer Weise auf experimentellem Wege festzulegen. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß Metallteilchen beschränkter Abmessungen in dem zu prüfenden Mittel, welches zweckmäßig im Überschuß vorhanden ist, bei konstanter Temperatur in Höhe der bei dem jeweiligenDiffusionsverfahren üblichen Temperaturen geglüht werden, wobei der prozentuale Anteil bzw. Verlust an den diffundierenden Stoffen in den Metallteilchen in Abhängigkeit vol der Zeit Aufschluß gibt über die Diffusionseigenschaften und die Erschöpfung des Mittels.
• Günstige Versuchsbedingungen ergeben sich, wenn der weiteren Erfindung gemäß zur Prüfung von Mitteln, deren Wirkung sich im Gebiet der nicht übersättigten Lösung abspielt, die Metallteilchen höchstens so stark sind, daß der Zustand, in welchem Ider Kern der Metallteilchen den Gehalt ihrer Oberfläche an der diffundierenden Stoffen angenommen hat, in längstens einigen Stunden erreicht ist, und wenn zur Prüfung von Mitteln, deren Wirkung sich im Gebiet der übersättigten Lösung abspielt, die Metallteilchen je nach ihren Gefüge mindestens o,oI bis 0,I mm stark und höchstens so stark sind, daß ihr Sättigungszustand in längsten einigen Stunden erreicht ist.
• Nachstehend wird das erflndungsgemäße Verfahren der Ermittlung der Diffusionseigenschaften von Behandlungsmitteln an dem Beispiel der Aufko'hlung von Stahl im einzelnen beschrieben.
• Zur Durchführung sdes Verfahrens wird ein zweckmäßig kleiner Behälter mit einer Mischung aus dem zu prüfenden Einsatzpulver und Stahlspänen, wobei das erstere zweckmäßig im Überschuß vorhanden ist, gefüllt. Hierauf wird der Behälter versdhlossen, auf z. B. goo0 C erhitzt und während einiger Stunden auf dieser Temperatur gehalten. Nach Ablauf dieser Zeit wird der Behälter aus dem Ofen entnommen und die Zeit vom Erreichen der konstanten Einsatztemperatur bis zur Entnahme des Behälters festgelegt. Die Abkühlung des Behälters soll nunmehr rasch, z. B. durch bewegte Luft, vorgenommen werden. Nach dem Erkalten werden die Späne mit einem Magnet entnommen und, z. B. mit einer Kohlenwasserstoff'verbindung, sorgfältig von anhaftendem Einsatzmittel gereinigt. Hierauf wird der Kdhlenstoffgehalt der Späne nach einem der bekannten Verfahren bestimmt. Die prozentuale Höhe des Kohlenstoffgehaltes bildet zusammen mit der festgestellten Versuchszeit einen Maßstab für 'die Diffusionseigenschaften des zu prüfenden Einsatzmittels, wie folgende Auswertungsbeispiele erkennen lassen.
• Wird z. B. ein sehr mildes Einsatzmittel für Stahl geprüft, dessen Wirkung sich im Gebiet der nicht übersättigten Lösung abspielt, so ergibt der in der vorstehenden Weise ermittelte Wert des Kohlenstofigehaltes zusammen mit ender Zeit einen Punkt der in Abb. I der Zeichnung dargestellten, den Versuchsverlauf in diesem Gebiet kennzeicihnendenKurveA-C-D. Weitere Punkte dieser Kurve werden durch méhrmalilge Wiederholung des beschriebenen Versuches bei gleicher Anfangszusammensetzung des Einsatzmittels, gleichen Spänen desselben Stahles und gleicher Temperatur, jedoch verschieden langen Versuchszeiten gefunden. Die aus dem Schaubild zu entnehmenden verschiedenen Werte des Kohlenstoffgehaltes der Späne ergeben unmittelbar die Wirkungskraft des zu prüfenden Mittels zu den abzulesenden Zeiten. Der fallende Verlauf der Kurve A-C-D bildet einen Maßstab für die sich auf ,das Einsatzgut auswirkende Erschöpfung des Mittels. Der Teil A-C jeder Kurve bezeichnet den Zeitabschnitt, in welchem der Kern der Stahlspäne noch nicht den Kohlenstoffgehalt der Oberfläche angenommen hat. Die Länge dieses Zeitabschnittes ist von der Stärke der Späne abhängig. Um diesen Zeitabschnitt kurz zu halten, d. h. dem Schaubild maßgebende Werte für die Wirkungskraft des Mittels bereits für verhältnismäßig kurze Zeiten entnehmen zu können, ist es also vorteilhaft, die Stärke der Späne entsprechend gering zu wählen.
• Bei Prüfung eines starken Einsatzmittels für Stahl, dessen Wirkung sich im Gebiet der übersättigten Lösung abspielt, ergibt sich die in Abb. 2 gezeigte, die Bildung von Karbiden kennzeichnende Kurve S-F-G-J-K-L (der strichpunktierte Ast G-H zeigt die Erschöpfung eines derartigen Mittels an).
• Wenn bei der Prüfung eines stailoen Einsatzmittels Stahlspäne verwendet werden, die je nach ihrem Gefüge mindestens 0,OI bis 0,I rrim stark und höchstens so stark sind, daß ilhre Sättigung in längstens einigen Stunden erreicht ist, so ist die in Abb. 2 gezeigte Kurve in ihrem Hauptteil eine Gerade, wobei der Neigungswinkel a der Geraden ein Maßstab für die Wirllungskraft des zu prüfenden Mittels ist. Der Teil A-F der Kurve entspricht in seiner Bedeutung dem TeilS-C der Kurve in Abb. I. Um die gegenseitige Lage der beiden oben beschriebenen Kurven erkennen zu lassen, ist in Abb. 2 der Verlauf der in Abb. I gezeigten Kurve in:dimnen Linien eingetragen.
• Die lzesondere Eigenschaft des Hauptteiles der Kurve in Abb. 2, eine Gerade zu sein, bringt außer dem einfachen Zusammenhang zwischen dem Winkel a und der Wirkungskraft eines zu prüfenden Einsatzmittels den weiteren Vorteil mit sich, daß, bei ungefährer Kenntnis der zeitlichen Lage des Punktes F und des Beginns G oder Erschöpfung des betreffenden Mittels, die Feststellung von nur zwei Versuchspunkten genügt, um die Lage der Geraden und damit sden Winkel a eindeutig bestimmen zu können.
• Durch Verlängern der Kurve C-D in Abb. I nach rückwärts erhält man den jeweiligen Gehalt der Oberfläche der Metallspäne an den diffundierenden Stoffen. In Abb. 2 fällt der Schnittpunkt der rückwärtigen Veriängerung der Geraden F-G und der Ordinate praktisch mit dem Sättigungspunkt des zu behandelnden Metalls bei der Prüftemperatur zusammen. Nachdem dieser Sättigungspunkt bei allen Versuchen mit gleichem Metall und gleicher Prüftemperatur stets an der gleichen Stelle liegt, genügt in diesen Fällen die Ermittlung nur eines Versuchspunktes zur Bestimmung der Lage der Geraden und damit des für die Eigenschaften des Behandlungsmittels maßgebenden Winkels a. DamitdieserVersuchspunkt sicher in den geraden Teil der Kurve gemäß Abb. 2 zu liegen kommt, ist wieder Voraussetzung, daß die zeitliche Lage der Kurvenpunkte F und G für das zu prüfende Behandlungsmittel ungefähr bekannt ist.
• Der in Abb. 2 erkennbare gerade Verlauf der Kurve ergibt sich nur tei !gleichmäßiger Zusammensetzung des Behandlungsmittels. Eine mehr oder weniger starke Abweichung der gefundenen Werte von einer Geraden ist ein Maßstab für die ETngleichmäßigkeit des Mittels.
• PATENTANSPR(JCHE: I. Verfahren zum Prüfen der Diffusionseigenschaften eines festen, flüssigen oder gasförmigen Mittels bei der Diffusion in Metalle, insbesondere in Eisen und Stahl, dadurch gekennzeichnet, daß Metallteilchen bescthränkter Abmessungen in dem zu prüfenden Mittel, welches zweckmäßig in Überschuß vorhanden ist, bei konstanter Temperatur in Höhe der bei den Diffusionsverfahren jeweils üblichen Temperaturen geglüht werden, wobei der prozentuale Anteil bzw. Verlust an den diffundierenden Stoffen in den Metallteilchen in Abhängigkeit von der Zeit Aufschluß giibt-über'die Diffusionseigenschaften und die Erschöpfung des Mittels.

Claims (1)

1. 2. Verfahren nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß zur Prüfung von Mitteln, deren Wirkung sich im Gebiet der nicht übersättigten Lösung abspielt, die Metallteilchen höchstens so stark sind, daß der Zustand, in welchem der Kern der Metallteilchen den Gehalt ihrer Oberfläche an den diffundierenden Stoffen angenommen hat, in längstens einigen Stunden erreicht ist.

   3. Verfahren nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß zur Prüfung von Mitteln, deren Wirkung sich im Gebiet der übersättigten Lösung abspielt, die Metallteilchen je nach i'hrem Gefüge mindestens 0,OI bis 0,I mm stark und höchstens so stark sind, daß ihr Sättigungszustand in längstens einigen Stunden erreicht ist.