DE211201C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

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PATENTAMT.

Es sind verschiedene Verfahren zur Herstellung von solchen Stahlgegenständen (insbesondere von Panzerplatten zum Schutz der Schiffe) bekannt, die aus mehreren Schichten bestehen, die nicht nur mit Bezug auf ihren Kohlenstoffgehalt voneinander verschieden sind, sondern auch verschiedene Fremdmetalle, wie Chrom, Wolfram, Nickel, Vanadium, Mangan usw., enthalten. Man unterscheidet im wesentlichen zur Herstellung derartiger Platten die folgenden Verfahren.

i. Man gießt in eine Form eine erste Stahlschicht von bestimmter Zusammensetzung, und wenn diese beinahe (oder auch gänzlich) erstarrt ist, gießt man eine zweite Schicht aus geschmolzenem Stahl darüber, deren Zusammensetzung von der ersteren verschieden ist; wenn diese Schicht gänzlich oder teilweise erstarrt ist, gießt man eine dritte Schicht von ebenfalls

ao verschiedener Zusammensetzung darüber, und so fort. Die verschiedenen Schichten von ver-

. schiedener Zusammensetzung werden zuweilen in der Weise erhalten, daß die verschiedenen, Stahlsorten in geschmolzenem Zustande in eine durch senkrechte, feuerfeste Scheidewände unterteilte Form gegossen werden und dann diese Scheidewände entfernt werden, bevor das Metall vollständig erstarrt ist. In jedem Fall wird die aus Schichten von verschiedener Zusammen-Setzung erzeugte Masse den bekannten mechanischen Behandlungen, an der Presse, dem Walzwerk usw. unterworfen, um ihr die gewünschte Form zu geben.

2. Übereinandergelegte, aus geeigneten Stahlsorten gebildete, auf eine genügend hohe Temperatur erwärmte Platten werden geschmiedet, dem Hammer, der Presse oder dem Walzwerk unterworfen, wodurch eine Vereinigung der verschiedenen Platten bewirkt wird.

In dieser Weise hergestellte, aus mehreren Schichten bestehende Stahlplatten u. dgl. werden nun nach vorliegender Erfindung einer thermischen Behandlung in der Art unterworfen, daß eines oder mehrere der in jeder der Schichten enthaltenen Elemente in die angrenzenden Schichten bis zu einer entsprechend der Dauer der Operation größeren oder geringeren Tiefe diffundiert.

Eine Panzerplatte o. dgl. aus Stahl oder Stahllegierung, die einer solchen Behandlung Unterworfen wird, unterscheidet sich von der in bekannter Weise hergestellten ursprünglichen Platte, von der man ausging, wesentlich. Während die ursprüngliche Platte o. dgl. in ihrer Zusammensetzung beim Übergang von einer Schicht zur anderen mehr oder weniger plötzlich sich ändert, ändert sich das nach dem vorliegenden Verfahren behandelte Stahlstück in seiner Zusammensetzung, wenn man von einer Schicht zur anderen übergeht, nur ganz allmählieh. Dies ist eine Folge der allmählichen Diffusion der Elemente jeder Schicht in die an-

grenzenden Schichten. Außerdem kann diese Diffusion in vielen Fällen die Ursache der Bildung neuer Stahlsorten in den Zonen sein, in welchen die Diffusion selbst stattfindet, wie aus den nachstehenden Beispielen zu ersehen ist. '

Die thermische Behandlung, mittels welcher die Diffusion bewirkt wird, besteht in einer je nach den zu erzielenden Resultaten mehr oder

ίο weniger ausgedehnten Erwärmung bei einer Temperatur, die in dem kritischen Intervalle der besonderen Stahlsorten Hegt, bei welchem man die Diffusion erzielen will. Unter' kritischem Intervalle soll der Temperaturunterschied verstanden werden, der zwischen den kritischen oder Rekaleszenz-Temperaturen Hegt, bei welchen das Eisen von dem Eisenzustand a in den Eisenzustand β bzw. von dem Eisenzustand β in den Eisenzustand γ übergeht.

Wie bekannt, sind die kritischen Temperaturen und infolgedessen auch die Temperatur, bei welcher die Diffusion stattfindet, je nach der Zusammensetzung der Stahlsorten verschieden. Es ist deshalb nicht möglich, für die betreffende Temperatur besondere Angaben zu machen. Die Temperaturen sind jedoch für die verschiedenen im Gebrauch befindlichen Stahlsorten bekannt; zum Teil sind sie auch aus den besonderen, nachstehend beispielsweise angeführten Fällen zu entnehmen. Da mit dem Fortschreiten der Diffusion die Zusammensetzung der Schichten sich ändert, so ändern sich natürHch auch ihre kritischen Temperaturen. Es muß infolgedessen die Temperatur der Stahlmasse geändert werden, damit die Diffusion derart fortschreitet, daß die Temperatur selbst bei dem kritischen Intervalle dieselbe bleibt, das der Zusammensetzung entspricht, die der Stahl nach und nach mit fortschreitender Diffusion annimmt.

Beispiel.

Das folgende Beispiel ist geeignet, das Wesen der Erfindung zu erläutern:

Eine aus zwei verschiedenen Stahlschichten gebildete Panzerplatte ist mittels eines der oben als bekannt gekennzeichneten Verfahren hergestellt worden. Die eine Schicht enthält z. B.: o, 18 Prozent Kohlenstoff, 3 Prozent Nickel, 0,1 Prozent SiHcium, eine kleine Menge Mangan und nur Spuren von Schwefel und Phosphor. Die andere Schicht enthält: 0,45 Prozent Kohlenstoff, 0,15 Prozent SiHcium, 1 Prozent Mangan und Spuren von Schwefel und Phosphor.

Die kritischen Punkte des ersten Stahles befinden sich ungefähr bei 580° bis 640 ° bzw. 660 °, während diejenigen des zweiten Stahles zwischen 700° und 800 ° liegen. In diesem Fall ist es also sicher, daß bei Erwärmung der Metallmasse bei der Rotglühhitze die gewünschte Diffusion stattfindet. Das erste diffundierende Element wird der Kohlenstoff sein, welcher von der zweiten Schicht (die 0,45 Prozent davon enthält) in die erste übergeht, die nur 0,18 Prozent davon enthält, wodurch jenseits der Berührungsfläche der beiden Schichten eine Zone gebildet wird, deren Kohlenstoffgehalt nach und nach geringer wird und deren Dicke je nach der Dauer der Operation sich ändert. Dasselbe geschieht bei dem Nickel, welcher sich von der ersten in die zweite Schicht mehr oder weniger tief verbreitet, und auch beim Mangan, welches von der zweiten in die erste Schicht diffundiert. Es ist klar, daß infolge der Diffusion des Nickels von der ersten zur zweiten Schicht, die schon Mangan enthält, sich eine Nickel-Mangan-Stahlzone bildet, d. h. eine ternäre Stahlzone, die besondere Eigenschaften besitzt.

Man kann natürlich dasselbe Verfahren verschiedene Male wiederholen, indem man Panzerplatten aus mehreren besonders zusammengesetzten Stahlschichten herstellt. Es werden sich dann andere Stahlschichten von komplexerer Zusammensetzung bilden infolge der Diffusion eines oder mehrerer Elemente einer Schicht in die angrenzenden Schichten.

Die beiHegende Zeichnung stellt den Schnitt einer aus drei Schichten von verschiedenem Stahl gebildeten Panzerplatte schematisch dar. Angenommen die erste Schicht A stelle z. B. go einen Wolframstahl dar, die zweite B einen Chromstahl, die dritte C einen Nickelstahl. Vor der thermischen Behandlung sondern sich die drei Stahlsorten an den beiden Berührungsflächen A B und C D (Fig. 1) voneinander. Nach der thermischen Behandlung wird Wolfram von der Schicht I in die Schicht II bis zu einer gewissen Tiefe diffundieren, die in Fig. 2 durch die Verlängerung der schrägen, die Schicht I kennzeichnenden Schraffierungsstriche veranschaulicht ist. Chrom wird von der Schicht II bis in eine bestimmte Tiefe der Schicht I übergehen, was ebenfalls in Fig. 2 durch entsprechende Verlängerung der Schraffierung angedeutet ist.

Die neue Zone, die sich auf diese Weise bildet und in Fig. 2 durch den Raum dargestellt ist, in welchem sich die beiden Schraffierungen übereinanderlegen, wird aus Chrom und Wolfram enthaltendem Stahl bestehen, welcher, wie bekannt, durch Härten und Wiederauslassen ganz besondere Eigenschaften erlangt.

Dieselben Verhältnisse wiederholen sich zwischen den Schichten II und III bei Nicke.1 und Chrom; diese werden durch alle drei Schichten von der Diffusion des Kohlenstoffes aus der Schicht, die davon mehr enthält, zu derjenigen, die weniger enthält, begleitet.

Die nach vorliegendem Verfahren hergestellten Panzerplatten werden nachträglich den bekannten Behandlungsweisen wie Härten, Wiederanlassen, Schmieden (in der Presse, im Walz-

werk usw.) u. dgl. m. unterworfen, um ihnen die gewünschten Eigenschaften zu erteilen.

Claims (2)

1. Patent-Ansprüche:

   i. Verfahren der Verbesserung von aus mehreren Schichten verschiedener Zusammensetzung bestehenden Panzerplatten aus Stahl durch Erhitzen, dadurch gekennzeichnet, daß die Platten so. hoch und so lange erhitzt werden, daß eine Diffusion der verschiedenen Elemente einer jeden Stahlschicht in die angrenzenden erzielt wird.
2. 2. Ausführungsart des Verfahrens nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die nach dem Verfahren des Anspruchs ι behandelten Gegenstände den bekannten Härte-, Wiederanlaß-, Schmiedeverfahren u. dgl. unterworfen werden.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.