• 专利附录
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  • 类似技术
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  • 法律状态
  • 优先权
    • 专利摘要:

    公开号:WO1989003433A1
    申请号:PCT/DE1988/000589
    申请日:1988-09-24
    公开日:1989-04-20
    发明作者:Ewald Schwing；Peter Sommer；Horst Uhrner
    申请人:Ewald Schwing；Peter Sommer；Horst Uhrner；
    IPC主号:C21D1-00
    专利说明:
    [0001] "Verfahren zum Warmbadhärten von Gegenständen aus legierten Stählen"
    [0002] Die Erfindung bezieht sich gattungsgemäß auf ein Verfahren zum Warmbadhärten von Gegenständen aus legierten Stählen , bei dem die Gegenstände auf Austenitisierungstemperatur aufgeheizt und anschließend in einem beheizten Wirbelbett aus fluidisierten Feststoffpartikeln abgeschreckt werden , wobei in dem Wirbelbett eine Temperatur eingestellt wird und die Feststoffpartikel des Wirbelbettes durch ein Wasserdampf enthaltendes Wirbelgas fluidisiert werden.
    [0003] Der Einsatz von Wirbelschichten als Abkühlmedium ist bekannt (Zeitschrift für die wirtschaftliche Fertigung ( 1982 ) , Seiten 411 bis 416) . Noch nicht befriedigend gelöst ist jedoch das Warmbadhärten im Wirbelbett . Die Abkühlgeschwindigkeit eines auf eine Temperatur oberhalb der Martensitumwandlungstemperatur aufgeheizten Wirbelbettes ist für die meisten legierten Stähle zu gering. An Versuchen zur Verbesserung der Abkühlgeschwindigkeit hat es nicht gefehlt. Es wurde versucht, die Abkühlgeschwindigkeit durch Zugabe von Wasser oder Wasserdampf zu verbessern (R. Pulkkinen , in 4TH INTERNATIONAL CONGRESS ON HEAT TREATMENT OF MATERIALS, 1985, Proceedings, Volume II , Seiten 1284 bis 1287) . Im Rahmen dieser Untersuchungen wurde ein Wirbelgas mit 30 % Luft und 70 % überhitztem Dampf verwendet . Alternativ hat man versucht , die Abkühlungsgeschwindigkeit durch Aufspritzen von Wasser auf die Oberfläche des Wirbelbettes zu verbessern . Die Untersuchungen kommen jedoch zum Ergebnis , daß eine Verbesserung der Abkühlgeschwindigkeit nur dann erreichbar ist, wenn die der Wärmebehandlung ausgesetzten Gegenstände im Wirbelbett mit Wasser direkt besprüht werden. Hierbei besteht jedoch die Gefahr , daß die Oberfläche der Gegenstände unter die Martensitumwandlungstemperatur abgekühlt wird , was einen unerwünschten Verzug sowie Rißbildung zur Folge haben kann . Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das gattungsgemäße Verfahren so weiter auszubilden, daß eine große Abkühlgeschwindigkeit ohne störenden Verzug oder Rißbildung der Gegenstände erreichbar ist.
    [0004] Zur Lösung dieser Aufgabe lehrt die Erfindung, daß das Wirbelgas mit Wasser und/oder Wasserdampf bis zur Übersättigung angereichert und als Tropfennebel in das Wirbelbett eingeführt wird. Es versteht sich, daß als Wirbelgas vorzugsweise Luft oder Stickstoff eingesetzt wird. Überraschenderweise wird durch die Zugabe des Tropfennebels im Wirbelbett ein die Äbkühlgeschwindigkeit verbesserndes Klima erzeugt, ohne daß an der Oberfläche 'der Gegenstände eine unerwünschte Unterkühlung auftritt. Ein besonders wirksames Klima stellt sich dann ein, wenn das Wirbelgas mit einer Wirbelgaseintrittstemperatur von 90 bis 95° C in das Wirbelbett eingeführt wird. Eine weitere Beschleunigung der Abkühlung läßt sich erreichen, wenn auf die Oberfläche des Wirbelbettes zusätzlich Wasser aufgespritzt wird. Während durch das Einspeisen des mit Wasser abgesättigten Wirbelgases im Wirbelbett ein besonderes Klima eingestellt und die WärmeÜbergangsverhältnisse an dem wärmezubehandelnden Gegenstand beeinflußt v/erden, bewirkt das Aufspritzen des W assers durch den Entzug der Verdampfungswärme eine unterstützende Kühlung des Wirbelbettes insgesamt. Aufgrund der schonenden Abkühlung des zu behandelnden Gegenstandes, bei der eine Unterkühlung ausgeschlossen ist, kann die Wirbelbettemperatur nahe an die Martensitumwandlungstemperatur herangeführt werden, was ebenfalls zu einer beschleunigten Abkühlung beiträgt. Die Wirbelbett-Temperatur wird so gewählt, wie es bei der Warmbadhärtung üblich ist. Sie liegt z. B. im Temperaturbereich von 100° bis 550° C. Nach bevorzugter Ausführung der Erfindung wird eine Wirbelbettemperatur von weniger als 400° C , vorzugsweise von weniger als 320° C , eingestellt . Das Wirbelbettmedium , insbesondere die Partikelgröße , und die Wirbelgasströmungsgeschwindigkeit im Wirbelbett beeinflussen die Abkühlgeschwindigkeit ebenfalls , Besonders gute Ergebnisse werden erreicht , wenn das Wirbelbett aus Al2O 3 -Partikeln mit einem mittleren Korndurchmesser von 50 bis 250 Mikrometern gebildet wird und wenn in dem Wirbelbett eine Wirbelgasströmungsgeschwindigkeit eingestellt wird, die das 2 bis 5-fache der Mindestfluidisierungsgeschwindigkeit beträgt.
    [0005] Die Vorteile der Erfindung sind darin zu sehen , daß bei der Warmbadhärtung im Wirbelbett eine überraschende Verbesserung der Abkühlgeschwindigkeit erreicht wird, ohne daß die Gefahr eines störenden Verzugs des der Wärmebehandlung unterworfenen Gegenstandes oder die Gefahr einer Rißbildung auftritt . Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht die Wärmbadhärtung von martensitischen Chromstählen und ist fernerhin vorteilhaft anwendbar bei Vergütungsstählen . In allen diesen Fällen ist eine Härtung ohne störende Perlitbildung möglich .
    [0006] Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels erläutert. Die einzige Figur zeigt ein Zeit-Temperatur-Umwandlungsschaubild (ZTU-Schaubild) eines X20Cr13-Stahles .
    [0007] Eine zylindrische Probe mit einem Durchmesser von 50 mm sowie einer Länge von 200 mm wurde auf eine Austenitisierungstemperatur von 1050° C aufgeheizt und anschließend in einem beheizten Wirbelbett aus fluidisierten Al2O3-Partikeln abgeschreckt . In dem Wirbelbett wurde eine Wirbelbettemperatur von 310° C eingestellt . Als Wirbelgas wurde Luft verwendet, die mit Wasser und Wasserdampf bis zur Übersättigung angereichert wurde. Das Wirbelgas wurde mit einer Wirbelgaseintrittstemperatur von 95° C als Tropfennebel in das Wirbelbett eingeführt. Zusätzlich wurde auf die Oberfläche des Wirbelbettes Wasser aufgespritzt.
    [0008] Die in der Figur eingetragenen Kurven beschreiben den Ablcühlungsverlauf im Kern der Probe sowie an der Oberfläche der Probe. Die Kurve (A) gilt für die zeitliche Änderung der Oberflächentemperatur und die Kurve (B) beschreibt den Temperaturverlauf im Kern der Probe. Man entnimmt der Figur, daß die Abkühlungsgeschwindigkeit ausreichend groß ist, um die unerwünschte Perlitbildung zu vermeiden. Man erkennt fernerhin , daß die Temperaturunterschiede zwischen Kern und Oberfläche der Probe sehr klein sind, und eine Unterkühlung an der Oberfläche der Probe nicht auftritt. Dadurch kann im Wirbelbett eine Wirbelbettemperatur eingestellt werden, die nur geringfügig größer ist als die Martensitumwandlungstemperatur.
    权利要求:
    ClaimsPatentansprüche:
    1. Verfahren zum Warmbadhärten von Gegenständen aus legierten Stählen, bei dem die Gegenstände auf Austenitisierungstemperatur aufgeheizt und anschließend in einem beheizten Wirbelbett aus fluidisierten Feststoffpartikeln abgeschreckt werden, wobei in dem Wirbelbett eine Wirbelbettemperatur oberhalb der Martensitumwandlungstemperatur eingestellt wird und die Feststoffpartikel des Wirbelbettes durch ein Wasserdampf enthaltendes Wirbelgas fluidisiert werden, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß das Wirbelgas mit Wasser und/oder Wasserdampf bis zur Übersättigung angereichert und als Tropfennebel in das Wirbelbett eingeführt wird.
    2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Wirbelgas mit einer Wirbelgaseintrittstemperatur von 90 bis 95° C in das Wirbelbett eingeführt wird.
    3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß auf die Oberfläche des Wirbelbettes zusätzlich Wasser aufgespritzt wird.
    4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Wirbelbettemperatur von weniger als 400° C, vorzugsweise von weniger als 320° C, eingestellt wird.
    5. Verfahren nagh einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Wirbelbett aus Al2O3-Partikeln mit einem mittleren Korndurchmesser von 50 bis 250 Mikrometer gebildet wird und daß in dem Wirbelbett eine Wirbelgasströmungsgeschwindigkeit eingestellt wird, die das 2 bis 5-fache der Mindestfluidisierungsgeschwindigkeit beträgt.
    类似技术:
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    同族专利:
    公开号 | 公开日
    EP0334920A1|1989-10-04|
    DE3734169A1|1989-04-27|
    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
    1989-04-20| AK| Designated states|Kind code of ref document: A1 Designated state(s): JP SU US |
    1989-04-20| AL| Designated countries for regional patents|Kind code of ref document: A1 Designated state(s): AT BE CH DE FR GB IT LU NL SE |
    1989-05-13| WWE| Wipo information: entry into national phase|Ref document number: 1988908141 Country of ref document: EP |
    1989-10-04| WWP| Wipo information: published in national office|Ref document number: 1988908141 Country of ref document: EP |
    1991-04-02| WWW| Wipo information: withdrawn in national office|Ref document number: 1988908141 Country of ref document: EP |
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
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