DEP0041645DA

DEP0041645DA - Case hardening powder for surface hardening of steel

Info

Publication number: DEP0041645DA
Authority: DE
Inventors: Josef Dr. Doskár
Original assignee: Svit np
Current assignee: Svit np
Publication date: 1950-12-07

Description

Das Einbringen von Kohlenstoff in kohlenstoffarme Stähle zum Zwecke der Oberflächenhärtung ist außer von der Temperatur vor allem von der Art des Einsatzhärtepulvers abhängig. Der Hauptbestandteil des festen Einsatzhärtemittels ist meist Holzkohle, welche den zum Aufkohlen des Stahles notwendigen Kohlenstoff liefert. Das Mittel, welches den Charakter der aufgekohlten Schicht, d.i. den Kohlenstoffgehalt, die Geschwindigkeit des Eindringens des Kohlenstoffes usw. bestimmt, sind Zusatzstoffe, welche früher als Katalysatoren bezeichnet wurden und für die jetzt oft die Bezeichnung Stabilisatoren verwendet werden. Als Stabilisator wurde zunächst meist Bariumkarbonat benutzt. Einsatzhärtepulver mit Bariumkarbonat war als energisches und konstantes Aufkohlungsmittel bekannt. Ein Nachteil dieses Einsatzhärtepulvers besteht in der Möglichkeit des Entmischens beider Bestandteile infolge ihrer unterschiedlichen spezifischen Gewichte.The introduction of carbon into low-carbon steels for the purpose of surface hardening depends, in addition to the temperature, primarily on the type of case hardening powder. The main component of the solid case hardening agent is usually charcoal, which provides the carbon necessary for carburizing the steel. The agent which enhances the character of the carburized layer, i.e. Determines the carbon content, the rate of penetration of the carbon, etc., are additives which were formerly known as catalysts and for which the term stabilizers are now often used. Initially, barium carbonate was mostly used as a stabilizer. Case hardening powder with barium carbonate was known as a vigorous and constant carburizing agent. A disadvantage of this case hardening powder is the possibility of the two components separating due to their different specific weights.

Auf diesem Grunde wurden mit einer Reihe anderer Stoffe wie Harzen, alkalischen Cyaniden, komplexen Cyaniden, Karbonaten von Alkalimetallen usw. Versuche unternommen; jedoch kam die Beständigkeit dieser Einsatzhärtepulver der Beständigkeit jener Einsatzhärtepulver, die Bariumkarbonat enthalten, nicht gleich. Auch die Regenerierung derartiger Einsatzhärtepulver ist entweder unmöglich oder sehr schwierig. Außerdem ätzen einige von ihnen die glatten Oberflächen der im Einsatz mit gehärteten Teilen an oder zerstören das Einsatzhärtegefäß.For this reason, attempts have been made with a number of other substances such as resins, alkaline cyanides, complex cyanides, carbonates of alkali metals, etc.; however, the resistance of these case hardening powders was not the same as the resistance of those case hardening powders containing barium carbonate. The regeneration of such case hardening powders is either impossible or very difficult. In addition, some of them etch the smooth surfaces of the hardened parts in use or destroy the case hardening vessel.

Als äußerst wirksamer Stabilisator erwies sich Natriumkarbonat. Einsatzhärtepulver mit Natriumkarbonat kohlen sehr rasch und beständig auf, insbesondere bei einem Gehalt von 8,5%. Ein derartiges Einsatzhärtepulver greift aber sehr stark die Oberfläche der Teile und das Einsatzhärtegefäß an.Sodium carbonate was found to be an extremely effective stabilizer. Case hardening powder with sodium carbonate carbonizes very quickly and consistently, especially at a content of 8.5%. Such a case hardening powder, however, attacks the surface of the parts and the case hardening vessel very severely.

Durch Versuche wurde jedoch festgestellt, dass dieser nachteil behoben werden kann, wenn man als Stabilisator eine Kombination von Natrium- und Bariumsalzen der Ameisensäure verwendet und Holzkohle mit einer Lösung dieser Salze tränkt. Vorzugsweise beträgt der Höchstgehalt an Formaliten beider Metalle 7,5%, der Mindestgehalt 2,5%, des Holzkohlepulvers und das Gewichtsverhältnis zwischen Natriumformiat und Bariumformiat beträgt 1:2 bis 2:1. Dieses Einsatzhärtepulver ist sehr beständig und greift die Metalloberflächen überhaupt nicht an. Durch Änderung des Gehaltes beider Stabilisatoren innerhalb der angegebenen Grenzen kann die Geschwindigkeit des Einsatzhärtens sowie der Kohlenstoffgehalt in der Einsatzhärteschicht leicht geändert werden.Experiments have shown, however, that this disadvantage can be eliminated if a combination of sodium and barium salts of formic acid is used as the stabilizer and charcoal is soaked in a solution of these salts. The maximum content of formalites of both metals is preferably 7.5%, the minimum content 2.5% of the charcoal powder and the weight ratio between sodium formate and barium formate is 1: 2 to 2: 1. This case hardening powder is very resistant and does not attack the metal surfaces at all. By changing the content of both stabilizers within the specified limits, the rate of case hardening and the carbon content in the case hardening layer can easily be changed.

Zusatz-Eintrag siehe Seite 8!Additional entry see page 8!

Beispiel 1:Example 1:

Mit einer Lösung von 25 g Natriumformiat und 50 g Bariumformiat in 400 cm(exp)3 Wasser wurden 925 g zerkleinerte Holzkohle getränkt. CE(sub)4-Stahl wird in dem gründlich getrocknetem Einsatzhärtepulver eingepackt und auf eine Temperatur von 880°C erhitzt. Nach 4 Stunden ergab sich eine aufgekohlte Oberflächenschicht von 1,25 mm Stärke und nach dem Abschrecken wurde eine Härte von 65,8°Rc festgestellt. Der Stahl C(sub)38 wies nach gleicher Behandlung eine aufgekohlte Schicht von 0,9 mm Stärke und nach dem Abschrecken eine Härte von 65,8°Rc auf. Den Härteverlauf und die Abnahme des Kohlenstoffgehaltes zum Kern hin zeigt nachstehende Tabelle:925 g of crushed charcoal were soaked in a solution of 25 g of sodium formate and 50 g of barium formate in 400 cm (exp) 3 of water. CE (sub) 4 steel is packed in the thoroughly dried case hardening powder and heated to a temperature of 880 ° C. After 4 hours there was a carburized surface layer 1.25 mm thick and, after quenching, a hardness of 65.8 ° Rc was found. After the same treatment, steel C (sub) 38 had a carburized layer 0.9 mm thick and, after quenching, a hardness of 65.8 ° Rc. The following table shows the hardness curve and the decrease in carbon content towards the core:

Beispiel 2:Example 2:

In 400 cm(exp)3 Wasser wurden 10 g Natriumformiat und 20 g Bariumformiat aufgelöst. Mit der Lösung wurde 970 g Holzkohle getränkt. Der Härteverlauf und die Abnahme des Kohlenstoffgehaltes der damit im Einsatz gehärteten Teile aus den Stählen C 38 und C 34 war nachstehend:10 g of sodium formate and 20 g of barium formate were dissolved in 400 cm (exp) 3 of water. 970 g of charcoal were impregnated with the solution. The hardness profile and the decrease in the carbon content of the parts hardened in use made of the steels C 38 and C 34 was as follows:

Durch ein passend gewähltes Verhältnis zwischen beiden Formiaten sowie zwischen Holzkohle und Formiaten können die untereutektoiden sowie auch die übereutektoiden Einsatzhärteschichten in den gewünschten Grenzen erreicht werden. Das hat insbesondere für das zuverlässige Einsatzhärten von Chromstählen Bedeutung, weil die Verwendung von Einsatzhärtepulver in dem angegebenen Verhältnis die Gefahr der Bildung übereutektoiden Zementits in der Einsatzhärteschicht ausschließt. Hierdurch wird die Sprödigkeit der Einsatzhärteschicht verhindert, sodass beim Schleifen in der Schicht keine Risse entstehen.The hypoeutectoid as well as the hypereutectoid case hardening layers can be achieved within the desired limits through a suitably chosen ratio between the two formats and between charcoal and formats. This is particularly important for the reliable case hardening of chrome steels, because the use of case hardening powder in the specified ratio eliminates the risk of hypereutectoid cementite forming in the case hardening layer. This prevents the case hardening layer from becoming brittle, so that no cracks appear in the layer during grinding.

Claims

1. Case hardening powder for surface hardening of steels, consisting of small pieces of charcoal that is impregnated with a solution that contains both sodium and barium formate.

2. Case hardening powder according to claim 1, characterized in that the amount of sodium and barium formates is 2.5-7.5% of the charcoal.

3. Case hardening powder according to claim 1 or 2ch, characterized in that the weight ratio of sodium formate to barium formate is 1: 2 to 2: 1.

Additional entry for page 5:

The steels with the usual commercial designations listed in the following examples have the following carbon or alloy content or skill values:

It should be noted that the two last-mentioned steel grades C 38 and C 34 differ only in their quality, namely in so far as the steel C 38 often contains various impurities, which also fluctuates its quality.