Wynalazek niniejszy dotyczy cieplnej obróbki stali, a zwlaszcza takich stopów stalowych, jak np. stal narzedziowa.Stal i wyroby stalowe wyrabiane do¬ tychczas posiadaja wady wskutek nierów¬ nomiernego rozmieszczenia w nich wegla, a mianowicie w warstwie zewnetrznej znaj¬ duje sie stal odweglona, w srodku stal per¬ lista, zas w warstwie posredniej — stal o duzej zawartosci wegla. Ta róznorodnosc warstw w strukturze wewnetrznej stali po¬ woduje zazwyczaj pewien stan nierówno¬ wagi wewnetrznej, która w stali walcowa¬ nej * jak np. w szynach kolejowych, jest przyczyna ich wyginania sie, szybkiego zuzywania i pekania w uzyciu. Dalsza wada powyzej wspomnianej struktury stali jest jej sklonnosc do wypaczania sie pod wply¬ wem istniejacych w niej naprezen .- we¬ wnetrznych.Wady powyzsze moga ujawnic sie pod¬ czas obróbki cieplnej gotowych wyrobów wykonanych z takiej stali. I tak np. w szta¬ bach lub klocach stalowych wady te wy¬ stepuja podczas /obróbki cieplnej w pie¬ cach wyzarzajacych i wogóle jezeli stal poddaje sie ponownemu wygrzewaniu. W praktyce dotychczasowej stosowanie obrób¬ ki cieplnej stali lub wyrobów stalowych po¬ woduje wyzej wspomniany nierówny roz¬ dzial zawartosci wegla, czyli róznorodnosc warstw w strukturze wewnetrznej stali,co wplywa szkodliwie na jej wlasciwosci przy uzyciu. k Stwierdzono, ze jezeli atmosfera pieca otsczajaca stal podczas obróbki cieplnej stala sie obojetna w stosunku do stali pod wzgledem utleniania i naweglania, wsku¬ tek! traktowania tlenkami ziem alkalicz¬ nych, takiemi jak glina, oraz metalem za¬ wierajacym wegiel zasadniczo nie powodu¬ jacy naweglania, to stal nie nawegla sie przy obróbce cieplnej i nie zachodzi nie¬ równe warstwowe rozmieszczenie we¬ gla w jej masie, a jezeli wadliwosc ta zachodzi, to wystepuje jednak w znacznie mniejszym stopniu w porównaniu z obrób¬ ka przy normalnej atmosferze, t. j, atmo¬ sferze niezmienionej, w takiej jaka uzyskac mozna bez stosowania wspomnianych dwóch odczynników, np. przy obróbce w piecu, jaka stosuje sie w piecach do wyzarzania, wygrzewania i podobnych.W poprzednim ustepie wspomniano o materjale, zawierajacym „wegiel zasadni¬ czo nie naweglajacy". Pod tern okresleniem rozumie sie materjal, zlozony (np. z okolo 10% lub mniej) z wolnego wegla z dosta¬ teczna iloscia obojetnego i zasadniczo nie¬ palacego sie materjalu tak, aby mieszanina ta zasadniczo nie utleniala stali w warun¬ kach jakie zachodza przy obróbce cieplnej, Materjalem nadajacym sie w powyzszym celu, którego stosowanie dalo zadawalnia- jace rezultaty i który moze byc specjalnie polecany ze wzgledów ekonomicznych z po¬ wodu jego taniosci, jest popiól z kotlów i retort oraz mieszaniny naweglajace, które wskutek dluzszego uzywania mniej lub wie¬ cej nadaja ^ie do naweglania i które dla uproszczenia w dalszym ciagu opisu na¬ zwane beda „wyczerpanemi mieszaninami naweglajacemi".Jak przedstawiono powyzef istota ni¬ niejszego wynalazku polega na tern, ze je¬ zeli np. przy cieplnej obróbce kloców stali w piecach do wyzarzania obróbka cieplna odbywa sie w obecnosci mieszaniny dwóch poprzednio wspomnianych czynników, np. mieszaniny gliny i popiolu kotlowego, oraz odpowiednie ilosci tejze mieszaniny doda sie do pieca i utrzymuje podczas obróbki, to kloce nie beda sie naweglaly i wykazy¬ wac beda jednolita strukture ze wzgledu na rozdzial wegla. Równiez w tych warun¬ kach kloce, sztaby i t. d. moga byc pozosta¬ wione w piecu do wyzarzania lub w innym rodzaju pieca, praktycznie biorac przez czas nieograniczony, i kazde dowolnie dlu¬ gie ich pozostawienie w piecu nie powodu¬ je szkodliwego przegrzania stali.Nastepna wada dotychczasowego sposo¬ bu cieplnej obróbki stali jest wytwarzanie sie na powierzchni stali lub wyrobu stalo¬ wego znacznej ilosci zendry, spowodowanej utlenianiem stali podczas jej wygrzewania.Niniejszy wynalazek usuwa wszystkie po¬ wyzsze wady prawie calkowicie lub w bar¬ dzo znacznym stopniu tak, ze stal lub przedmiot stalowy, poddane cieplnej obrób¬ ce w warunkach wymienionych powyzej, zupelnie nie ulegaja utlenianiu.Sposób wedlug niniejszego wynalazku mozna przeprowadzac nietylko w piecach do wyzarzania i wygrzewania, lecz równiez przy cieplnej obróbce stali we wszelkich innych urzadzeniach. Taknp. przy wyrobie szyn stalowych, które zwyczajnie po wyko¬ naniu w walcowni stopniowo ochladzaja sie na powietrzu, mozna równiez osiagnac cal¬ kowita jednorodnosc struktury wewnetrz¬ nej stali i uniknac jej odweglenia lub utle¬ nienia, zasypujac rozgrzane jeszcze szyny mieszanina wspomnianych dwóch czynni¬ ków, zmieniajacych atmosfere normalna.Pod okresleniem „atmosfera normalna" uzytem powyzej rozumie sie atmosfere ota¬ czajaca przedmiot stalowy podczas zwy¬ czajnego sposobu obróbki cieplnej zapomo- ca bezposredniego stykania sie takowych z goracemi gazami piecowemi i nie ogranicza jedynie do atmosfery w piecu do wygrze¬ wania lub wyzarzania.Nie posiada równiez w danym przypad- — 2 -ku znaczenia ta okolicznosc, czy przy cieplnej obróbce stali stosuje sie podnosze¬ nie czy tez obnizanie temperatury.Stwierdzono, ze do uzyskania naj¬ lepszych rezultatów wskazanem jest, aby tlenek ziem alkalicznych uzyty byl w pewnym okreslonym stosunku do materjalu zawierajacego wegiel.Stwierdzono równiez, ze odnosny stosu¬ nek wspomnianych odczynników powinien byc taki, aby ilosc uzytego tlenku wynosila od 10% do 50% wagi mieszaniny tlenku i materjalu zawierajacego wegiel, a zawar¬ tosc wegla w materjale weglowym powin¬ na byc taka, aby ilosc wolnego wegla wy¬ nosila od 4% do 20% wagi wspomnianej mieszaniny.Stwierdzono równiez, ze korzysci wyni¬ kajace ze sposobu cieplnej obróbki stali w zmienionej atmosferze pieca mozna spote¬ gowac, przeprowadzajac te obróbke w o- becnosci materjalów takich jak kawalki plyt stalowych, odpadki stali zwane ,,bla¬ chami bialemi", kawalki lub zwoje drutu stalowego, wszelkiego ksztaltu odpadki sta¬ lowe, np. opilki, wióry oraz wszelkie od¬ padki warsztatowe i podobne, które utlenia- ja sie latwo, nie wplywajac szkodliwie na wygrzewana stal w danej temperaturze o- raz posiadaja bardzo duza powierzchnie u- tleniana przez atmosfere srodowiska w sto¬ sunku do swej masy. Stopien odweglania sie stali i wytwarzania zendry podczas wy¬ grzewania jest w przyblizeniu proporcjo¬ nalny do jej powierzchni. Wobec tego u- myslne zwiekszenie powierzchni stali w piecu przy uzyciu materjalów wymienio¬ nych powyzej zmniejsza stopien utlenienia stali na jednostke jej powierzchni oraz sto¬ pien jej odweglenia.Zaznaczyc nalezy, ze sposób wedlug ni¬ niejszego wynalazku zalezy od specyficz¬ nych chemicznych reakcyj pomiedzy gaza¬ mi pieca a skladnikami stali, poddanej ob¬ róbce. Proces niniejszy nalezy odróznic od wyzarzania, normalizowania, uszlachetnia¬ nia i tym podobnych zabiegów, które powo¬ duja jedynie dzialanie natury fizycznej.Jezeli bowiem ogrzewa sie mase stali, nabiera ona mniej lub wiecej wlasnosci gab¬ ki i gazy piecowe, któremi ogrzewa sie stal, staraja sie wniknac do wewnatrz jej masy i albo zabieraja ze stali pewna ilosc wegla przez dzialanie na zelazno-karbidowe skladniki stali, lub tez pozostawiaja we¬ giel, który laczy sie z zelazem zawartem w stali. Wynik dzialania gazów piecowych na stal zalezy od ilosci wolnego wegla i tlenu w gazach i waha sie zaleznie od tego, które dzialanie z wyzej wspomnianych jest sil¬ niejsze. Ustalono jednak, ze stopien i wy¬ dajnosc dzialania gazów na stal zalezy w wielkim stopniu od zawartosci weglowodo¬ rów w gazach. Ustalono na podstawie do¬ swiadczen, ze weglowodorowe skladniki sa czynnikami przyspieszajacemi lub kataliza¬ torami w stosunku do skladników gazów piecowych, dzialajacych na stal, oraz ze przy pomocy specjalnych srodków wyzej opisanych, tak dzialaniu przyspieszajacemu weglowodorowych skladników gazu, jak równiez skladników dzialajacych na stal, mozna zapobiec i w dowolnym stopniu je zneutralizowac z takim wynikiem, ze daja sie wytwarzac szyny lub inne przedmioty stalowe, które nie podlegaja utlenianiu -i naweglaniu.Ilosci uzytych wiórów stalowych, ka¬ walków stali, zwojów drutu stalowego i t, d. oraz wapna lub innego tlenku alka¬ licznego i zuzytej mieszaniny naweglajacej lub innych materjalów zawierajacych we¬ giel, zaleza od kazdorazowych warunków, a mianowicie zmieniaja sie one w zaleznosci od rodzaju, t, j. skladu chemicznego stali poddawanej obróbce cieplnej, a zwlaszcza od jej zdolnosci do utleniania sie, od wagi stali wprowadzonej do jednego pieca, od stosunku powierzchni stali stykajacej sie z gazami do objetosci gazów wprowadzonych do pieca, od ksztaltu pieca i wreszcie od skladu chemicznego gazów piecowych. Wa- — 3 —runki powyzsze sa zmienne, a poniewaz wplywaja na ilosci odpadków stalowych, które nalezy uzyc, wiec niemozliwem jest sformulowanie pewnej reguly, o- kreslajacej w jakiej ilosci powyzsze materjaly nalezy stosowac. W prakty¬ ce robotnik przeprowadzajacy wygrze¬ wanie moze okreslic ilosci wspomnia¬ nych materjalów na podstawie doswiadcze¬ nia lub prób. Podczas wykonywania obrób¬ ki stali, wedlug niniejszego sposobu, po¬ wstaja jednak pewne zjawiska, jak np. po¬ jawianie sie plomieni, wychodzacych z pie¬ ca, oraz ogólny wyglad plomienia, co daje moznosc stwierdzict czy wspomniane czyn¬ niki zostaly uzyte w ilosciach dostatecz¬ nych. Zastosowanie wspomnianych czynni¬ ków wytwarza w piecu zmieniona atmosfe¬ re, wskutek czego sam wyglad wewnetrzny pieca wskazuje na to, czy ilosc uzytych czynników jest dostateczna.Jezeli uzywa sie wyczerpanej mieszani¬ ny naweglajacej, to odpowiednia jest taka mieszanina, która przed uzyciem jej jako czynnika naweglajacego skladala sie z trzech czesci sproszkowanego wegla z drze¬ wa bukowego, z dwóch czesci sproszkowa¬ nego wegla rogowego i z dwóch czesci we¬ gla kostnego i nastepnie tak dlugo byla u- zywana, ze wskutek tego nie nadaje sie juz wiecej do naweglania.Sposób cieplnej obróbki wedlug niniej¬ szego wynalazku zapobiega nietylko wadom struktury wewnetrznej stali podczas wy¬ twarzania z niej przedmiotów, lecz równiez usuwa te wady z gotowych wyrobów stalo¬ wych. Doswiadczenia ustalily, ze jezeli stal lub przedmiot stalowy, posiadajacy wady spowodowane odweglaniem i róznorodno¬ scia stref struktury wewnetrznej, ogrzewa sie do temperatury, która powoduje zmiany struktury stali w atmosferze zmienionej w sposób wedlug niniejszego wynalazku, to wtedy wspomniane wady prawie calkowi¬ cie znikaja, struktura wewnetrzna stali sta¬ je sie równomierna pod wzgledem zawarto¬ sci wegla, a zawartosc wegla w stali powra¬ ca do tej normy, która stal posiadala przed odweglaniem podczas poprzedniej obróbki cieplnej.Wynalazek niniejszy posiada bardzo szerokie zastosowanie i mozna go zmieniac w szerokich granicach co do wzajemnego stosunku uzytych materjalów, wysoko¬ sci temperatur i wszelkich innych warun¬ ków.Ponizej przytoczono przyklad zastoso¬ wania wynalazku do wyrobu sztab stalo¬ wych, przeznaczonych do rozmaitych ce¬ lów.Dotychczas kloc stalowy oczyszczano i ogrzewano w piecach wygrzewczych przed przystapieniem do walcowania, przyczem czas wygrzewania wahal sie od 6 do 10 go¬ dzin, a to w zaleznosci od wymagan obrób¬ ki. Nastepnie kloc ten przeciagano przez walce az do nadania mu pozadanego prze¬ kroju, poczem obcinano konce i wreszcie przenoszono go do skladu.Wedlug niniejszego wynalazku przygo¬ towuje sie najpierw mieszanine skladajaca sie z jednej czesci wagowej gliny i osmiu czesci wagowych popiolów kotlowych, za¬ wierajacych okolo 10% palnego wegla. Mie¬ szanina ta wysycha nastepnie przez dwa dni, przyczem niema potrzeby rozdrabnia¬ nia jej na brylki o okreslonej wielko¬ sci.Mieszanine powyzsza w postaci war¬ stwy o grubosci 15 cm rozklada sie na dnie pieca, przed jego rozpaleniem, poczem podloze to pokrywa sie 5 cm warstwa wiórów stalowych. Po umie¬ szczeniu kazdego kloca stalowego do tego pieca, posypuje sie go jeszcze czte¬ rema pelnemi szuflami powyzsze; miesza¬ niny oraz dwiema szuflami wiórów stalo¬ wych- Nadto przy otworach gazowych pieca nasypuje sie równiez troche tej mieszaniny tak, aby gazy wchodzace do pieca przecho¬ dzily przez warstwe tej mieszaniny. Po wy¬ grzaniu kloca w tych warunkach, przeciaga _ 4 —sie go nastepnie w zwykly sposób przez walce, obcina konce i przenosi do skla¬ du.Strata na wadze stalowego kloca wy¬ grzewanego w piecu, lacznie z odpadkami, Stal o sredniej zawartosci wegla.Stan kloca w chwili zaladowy¬ wania na zimno na goraco na goraco Czas pobytu w piecu w godz. 6.30 10.20 10.0 Waga klo¬ ców przy zaladowa¬ niu w kg. 1821 1417 1400 Waga Sztaby walco¬ wane 1615 1312 1310 Stal wygrzewana w powyzszych warun¬ kach nie posiadala wad jej wlasciwych przed wygrzewaniem i naogól byla lepsze¬ go gatunku.W innem zastosowaniu niniejszego wy¬ nalazku ogrzewano pilniki stalowe celem zahartowania stali. Wiazke pilników harto¬ wano w zwykly sposób w piecu muflowym opalanym gazem, przyczem po ukonczeniu wygrzewania pilniki pokryte byly duza ilo¬ scia zendry i posiadaly miejsca odweglone.Druga wiazke pilników wygrzewano w tym samym piecu i w takich samych warunkach jak poprzednio, lecz w obecnosci mieszani¬ ny dwóch czesci wapna z trzema czesciami zuzytego materjalu naweglajacego, zawie¬ rajacego okolo 15% wolnego wegla w chwi¬ li wprowadzania go do pieca, przyczem mieszanina ta tworzyla warstwe grubosci okolo 15 cm na dnie pieca muflowego, na której to warstwie umieszczone byly pilni¬ ki. Po ukonczeniu hartowania przekonano sie, ze pilniki byly doskonale zahartowane oraz wolne od zendry i mniej twardych miejsc, czyli powierzchni odweglonych.Wygrzewano równiez w podobnych wa¬ runkach, lecz w piecu elektrycznym stal na¬ rzedziowa dla jej hartowania i to bez zmia¬ ny oraz ze zmiana atmosfery piecowej. Wy- wynosila dotychczas okolo 4%, gdy tym¬ czasem kloce wygrzewane w sposób we¬ dlug wynalazku wykazuja znacznie mniej¬ sze straty, jak to ilustruje ponizsza ta¬ belka. po walcowaniu Straty Uwagi Odpadki Razem w kg. w °/o 195 1810 11 0,59| Sztaby walcowa- 97 1409 8 0,565 ne o wy¬ miarze 90 1400 0.0 0.0| 150mm grzewanie tej stali w sposób dotychczasowy powodowalo znaczne jej utlenienie oraz znaczna ilosc miejsc odweglonych. Po wy¬ grzaniu natomiast innego kawalka tej sa¬ mej stali w obecnosci mieszaniny wapna z popiolem kotlowym, zawierajacym okolo 15,6% wegla palnego, które to skladniki uzyte byly w mieszaninie w stosunku wa¬ gowym 40 : 60, otrzymano stal dobrze za¬ hartowana, wolna od zendry i miejsc od¬ weglonych. Nalezy jeszcze dodac, ze po¬ wyzsza mieszanina wapna i popiolu kotlo¬ wego umieszczona byla ha dnie pieca w warstwie o grubosci okolo 10 cm, na której ulozono stal, obsypujac ja po bokach od strony scianek pieca wspomniana miesza¬ nina redukujaca. Oprócz mieszaniny wap¬ na z popiolem kotlowym wprowadzono równiez do pieca pewna ilosc wiórów sta¬ lowych zmieszana z wapnem i popiolem kotlowym tworzacym warstwe pokrywaja¬ ca dno pieca, a miejsca wolne nad i po bo¬ kach stali, podlegajacej wygrzewaniu, za¬ pelnione byly zwojami stali zwisajacemi z bokówt i stropu pieca. Spiralne zwoje sta¬ lowe iwisaly w odleglosciach 10 cm wpo- przekfstropu komory pieca. Podczas wy- gtzfew$nia wrzucano do pieca co pewien e£3&**Lliwalki stali. — 5 -Wynalazek niniejszy mozna takze sto¬ sowac z wielkiem powodzeniem do obróbki cieplnej stalowych plyt pancernych, Sposób niniejszy mozna przeprowadzac w piecach wszelkiego rodzaju, np. w pie¬ cach o ogniskach otwartych, w piecach elek¬ trycznych lub w piecach gazowych. PL