Verfahren zum Abschrecken von metallischen Werkstücken

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Abschrecken von metallischen Werkstücken in einem Ofenraum, insbesondere unter überatmosphärischem Druck, wobei als Abschreckgas(gemisch) ein Inertgas oder Inertgasgemisch, insbesondere Stickstoff, Argon und/oder Helium verwendet werden, nachdem das metallische Werkstück in einem evakuierten Ofenraum einem Wärmebehandlungsprozess unterworfen wurde.

[0002] Gattungsgemäße Verfahren zum Abschrecken von metallischen Werkstücken sind hinlänglich bekannt. Metalle reagieren bei hohen Temperaturen, insbesondere bei Temperaturen über 700 °C, sehr empfindlich auf Sauerstoff. Chrom bspw. oxidiert bei 1000 °C bereits bei einem Sauerstoffpartialdruck von ca. 10^-23 bar. Des Weiteren resultieren höhere Gehalte, bspw. an Titan, in einer unerwünschten Nitridbildung, aufgrund derer Härterisse auftreten können.

[0003] Bei einer Vielzahl von Abschreckprozessen kommt ein sog. Formiergas, das aus ca. 5 % Wasserstoff und ca. 95 % Stickstoff besteht, zum Einsatz. Mittels dieses Formiergases wird eine geringe Oberflächenoxidation an den zu behandelnden metallischen Werkstoff erreicht und zudem unterhalb der Explosionsgrenze gearbeitet.

[0004] Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein gattungsgemäßes Verfahren zum Abschrecken von metallischen Werkstücken zu schaffen, bei dem Anlauffarben und Oxidationserscheinungen an den Oberflächen der metallischen Werkstücke verringert bzw. vermieden werden können. Darüber hinaus soll die Stickstoffaufnahme sowie die erwähnte Nitridbildung verringert werden.

[0005] Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein gattungsgemäßes Verfahren zum Abschrecken von metallischen Werkstücken vorgeschlagen, das dadurch gekennzeichnet ist, dass vor dem Einleiten des Abschreckgas(gemisch)es in den Ofenraum dem noch evakuierten Ofenraum Wasserstoff zugeführt wird, wobei dem Ofenraum jedoch nur soviel Wasserstoff zugeführt wird, dass, abhängig von dem Abschreckdruck, der Gastemperatur am Ende des Abschreckprozesses und der Zusammensetzung des Abschreckgas(gemisch)es, eine Wasserstoffkonzentration in dem Abschreckgas(gemisch) unterhalb der Explosionsgrenze erreicht wird.

[0006] Erfindungsgemäß wird nunmehr (unmittelbar) nach dem Wärmebehandlungsprozess und noch vor dem Einleiten des Abschreckgas(gemisch)es in den Ofenraum dem noch evakuierten Ofenraum Wasserstoff zugeführt. Die Menge des dem Ofenraum zuzuführenden Wasserstoffes ist jedoch abhängig von dem Abschreckdruck, der Gastemperatur am Ende des Abschreckprozesses sowie der Zusammensetzung des Abschreckgas(gemisch)es.

[0007] In vorteilhafter Weise wird das erfindungsgemäße Verfahren zum Abschrecken von metallischen Werkstücken daher so betrieben, dass die Wasserstoff-Konzentration in dem Abschreckgas(gemisch) maximal 5 % beträgt.

[0008] Durch die Zugabe des Wasserstoffes in den noch evakuierten Ofenraum vor der Zugabe des Abschreckgas(gemisch)es werden folgende Vorteile erreicht:

• Verringerung bzw. Vermeidung der Bildung von Anlauffarben und Oxidationserscheinungen an der Oberfläche der metallischen Werkstücke
• Verringerung der Stickstoffaufnahme sowie Nitridbildung aufgrund der mit der Zugabe des Wasserstoffes verbundenen geringfügigen Temperaturabsenkung
• Ausbildung von blankeren Oberflächen, so dass weniger Nacharbeiten anfallen

[0009] Das erfindungsgemäße Verfahren zum Abschrecken von metallischen Werkstücken weiterbildend wird vorgeschlagen, dass vor der Zugabe des Wasserstoffes in den noch evakuierten Ofenraum der in dem Ofenraum herrschende Druck gemessen bzw. ermittelt wird.

[0010] Diese vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Abschrecken von metallischen Werkstücken dient der Gewährleistung eines sauerstofffreien Ofenraumes, so dass ein unerwünschtes und u. U. gefährliches Vermischen von Sauerstoff und Wasserstoff wirkungsvoll verhindert werden kann.

[0011] In vorteilhafter Weise erfolgt die Zugabe des Wasserstoffes in den noch evakuierten Ofenraum möglichst rasch bzw. schlagartig, wozu der Wasserstoff vorzugsweise aus einem Speicher- oder Pufferbehälter, der vorzugsweise direkt an den Ofenraum angeschlossen ist, in diesen entspannt wird.

[0012] Derartige Speicher- bzw. Pufferbehälter sind im Regelfall mit einem definierten Druck befüllt, so dass die Einleitung des Wasserstoffes in Ofenraum bzw. die Menge des einzuleitenden Wasserstoffes in den Ofenraum kontrollierbar ist.

[0013] Darüber hinaus ist es zweckmäßig, wenn auch die Zugabe des Abschreckgas(gemisch)es in den Ofenraum - bspw. ebenfalls durch Entspannung aus einem Speicher- oder Pufferbehälter - möglichst rasch bzw. schlagartig erfolgt.

[0014] Nach Beendigung des Abschreckprozesses wird der Ofenraum vorteilhafterweise mit einem Inertgas(gemisch) gespült; zusätzlich oder alternativ dazu erfolgt ein Abfackeln des aus dem Ofenraum austretenden Abschreckgas(gemisch)es, so dass dieses kontrolliert in die Atmosphäre abgegeben werden kann.

[0015] Nach dem bzw. den vorgenannten Schritten kann der Ofenraum dann druckentlastet und zur Entnahme des oder der metallischen Werkstücke geöffnet werden.

Ansprüche

1. Verfahren zum Abschrecken von metallischen Werkstücken in einem Ofenraum, insbesondere unter überatmosphärischem Druck, wobei als Abschreckgas(gemisch) ein Inertgas oder Inertgasgemisch, insbesondere Stickstoff, Argon und/oder Helium verwendet werden, nachdem das metallische Werkstück in einem evakuierten Ofenraum einem Wärmebehandlungsprozess unterworfen wurde, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Einleiten des Abschreckgas(gemisch)es in den Ofenraum dem noch evakuierten Ofenraum Wasserstoff zugeführt wird, wobei dem Ofenraum jedoch nur soviel Wasserstoff zugeführt wird, dass, abhängig von dem Abschreckdruck, der Gastemperatur am Ende des Abschreckprozesses und der Zusammensetzung des Abschreckgas(gemisch)es, eine Wasserstoff-Konzentration in dem Abschreckgas(gemisch) unterhalb der Explosionsgrenze erreicht wird.

2. Verfahren zum Abschrecken von metallischen Werkstücken nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Wasserstoff-Konzentration in dem Abschreckgas(gemisch) maximal 5 % beträgt.

3. Verfahren zum Abschrecken von metallischen Werkstücken nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass vor der Zugabe des Wasserstoffes in den noch evakuierten Ofenraum der in dem Ofenraum herrschende Druck gemessen bzw. ermittelt wird.

4. Verfahren zum Abschrecken von metallischen Werkstücken nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zugabe des Wasserstoffes in den noch evakuierten Ofenraum schlagartig, vorzugsweise durch eine Entspannung aus einem Speicher- oder Pufferbehälter, erfolgt.

5. Verfahren zum Abschrecken von metallischen Werkstücken nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zugabe des Abschreckgas(gemisch)es in den Ofenraum ebenfalls schlagartig, vorzugsweise durch eine Entspannung aus einem Speicher- oder Pufferbehälter, erfolgt.

6. Verfahren zum Abschrecken von metallischen Werkstücken nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass nach Beendigung des Abschreckprozesses der Ofenraum mit einem Inertgas(gemisch) gespült wird und/oder ein Abfackeln des aus dem Ofenraum austretenden Abschreckgas(gemisch)es erfolgt.