DE811900C - Verfahren zur Erleichterung der Kaltverformung von hochlegierten Staehlen - Google Patents

Description

• Verfahren zur Erleichterung der Kaltverformung von hochlegierten Stählen Die bekannte Anwendung der ,Phosphatierung zur Erleichterung der Kaltverformung versagt bei hochlegiertem Eisen, z. B. bei den sog. Edelstählen, da mit den bekannten Phösphatierungslösungen die Ausbildung einer mit dem Untergrund fest verwachsenen Kristallschicht, die bei der Verformung das Zielgut vom Werkzeug trennt, nicht zu erhalten ist. Es ist bereits vorgeschlagen worden, in solchen Fällen aggressivere Säuren als Phosphorsäure, insbesondere organische Säuren, heranzuziehen, die die Edelstahloberfläche anbeizen und die Ausbildung einer fest verwachsenen Schicht ermöglichen. In Vorschlag gebracht wurde Oxalsäure mit einer Nachbehandlung von Schwefelnatrium oder beide in einem Bad vereint, ferner mineralsaure Ferriazetatlösungen.
• Als nachteilig hat sich bei den bisherigen Vorschlägen herausgestellt, <laß entweder die Schichtausbildung nur unvollkommen oder ungleichmäßig erfolgt, oder daß der Angriff ungleichmäßig stattfindet und Lochfraß eintritt.
• Es wurde nun festgestellt, daß diese Nachteile nicht auftreten und daß eine die spätere Verformung erleichternde Schichtbildung eintritt, wenn für die chemische Oberflächenbehandlung Lösungen verwendet werden, die Eisenionen, und zwar Ferro-und/oder Ferriionen, Halogenwasserstoffsäure, insbesondere Salzsäure, und daneben schweflige Säure oder Oxalsäure enthalten. Bei Anwendung solcher Lösungen findet eine Schichtbildung statt, wobei die Schichten eine derartige Haftfestigkeit aufweisen, daß sie auch bei mehrfacher Verformung, z. B. nach mehreren Zügen noch erhalten bleiben.
• Als Lösungen für die erfindungsgemäße Vorbehandlung von Edelstählen eignen sich beispielsweise S02-haltige Lösungen, die im Liter 0,5 bis 6o g Eisen als Ferrochlorid, o,i bis 10 g S 02 und 5 bis 20 g HC1 enthalten, wobei die freie Salzsäure ganz oder teilweise durch Einleiten von Luft oder Sauerstoff ersetzt werden kann.
• Außerdem sind beispielsweise oxalsäurehaltige Lösungen brauchbar, die im Liter i bis 200g Oxalsäure und 0,2 bis 50 g Eisen als Ferro- und Ferrichlorid enthalten.
• Vorzugsweise folgt auf die chemische Oberflächenbehandlung in den genannten Lösungen eine Trocknung bei 'maximal 2oo° C. Die Überzüge können dann vor der Verformung eine Nachbehandlung, beispielsweise durch Kälken, Behandeln mit Fettkalk oder auch durch alkalische Oxydation, beispielsweise mit einer Natriumperoxydlösung, der sich zweckmäßig eine Behandlung mit Kalk oder Fettkalk anschließt, erfahren. Beim Trockenzug empfiehlt sich die Verwendung einer Trockenseife oder der in der Drahtindustrie üblichen Ziehschmier.
• Die Erfindung sei an einigen Beispielen beschrieben. Beispiel 1 Das zu behandelnde Material wird vom Glühzunder durch Beizen in Mineralsäure befreit und anschließend durch Poltern gründlich gereinigt. Edelstahldrähte mit 14%Chromund30%Nickelwurden nach dieser Vorbehandlung in einer Lösung, die im Liter 8o g Eisen als Eisenchlorür, 5 g S 02 und 7 g H C1 enthielt, io Minuten bei Raumtemperatur behandelt. Es entstehen schwarze, fest haftende Überzüge. Die gleichen Überzüge werden bei erhöhter Temperatur, z. B. 8o°, erhalten, wobei die H C1- und S 02-Konzentration erniedrigt werden muß und gegebenenfalls die Behandlungszeit zu variieren ist. Eine Grenze der verwendbaren Salzsäurekonzentration nach dem sauren Gebiet ist dadurch gesetzt, daß eine Schwefelausscheidung stattfindet, die das Bad rasch unwirksam macht und zu übermäßigem Chemikalienverbrauch führt. Der pli-Wert brauchbarer Behandlungslösungen liegt zwischen 0,2 und 1,5. Beispiel e Bei Verwendung von Oxalsäure zur Schichtbildung bewährte sich eine Lösung, die im Liter ioo g Oxalsäure, 2o g Eisen als Ferrichlorid und io g Eisen als Ferrochlorid enthielt. Es entsteht eine für die Zieherleichterung günstige Schicht, wenn unter anderem z. B. Edelstähle von der Zusammensetzung 2o % Chrom, 8% Nickel oder 18% Chrom, 8% Nickel und 2% Molybdän oder 2o% Chrom und 30% Nickel, nachdem sie, wie im Beispiel i angegeben, vorgebeizt sind, io Minuten lang bei 70 bis 8o° in der angegebenen Oxalsäurelösung behandelt sind. Es wurden fest haftende Schichten ausgebildet, die je nach der Materialzusammensetzung ein graugrünes bis hellgelbes Aussehen hatten.
• Auch hier läßt sich die Temperatur, Konzentration und Behandlungszeit variieren, jedoch muß dabei darauf geachtet werden, daß der Beizabtrag nicht zu hoch wird. Je nach dem Verformungsvorgang, z. B. der Zahl und Art der Züge, bringt man dickere oder dünnere Schichten auf.
• Das nach Beispiel i oder 2 behandelte Ziehgut kann nach der Spülung mit Wasser und nach Trocknung unmittelbar verarbeitet werden, oder aber es kann durch Kälkung oder durch Spülung in einem Bad mit Zusatz von Oxydationsmitteln, z. B. Natriumperoxydlösung, nachbehandelt werden. Eine Trocknung vor dei- Verformung ist erwünscht, eine Überschreitung der Trockentemperatur über 200° ist jedoch zu vermeiden.
• Mit den nach Beispiel i und 2 behandelten Edelstahlproben wurden Ziehversuche wie folgt durchgeführt.
• Nach Beispiel i behandelte, in Fettkalk getauchte Drähte wurden auf einer Trockenmehrfachziehmaschine vergleichsweise zu normal gebeizten und mit Fettkalk behandelten Drähten weiterverarbeitet. Draht von 1,2 mm 0 sollte hierbei in zehn Zügen auf 0,4 mm 0 verformt werden. Es zeigte sich nun, daß die nur normal gebeizten und mit Fettkalk nachbehandelten Drähte lediglich drei bis vier Züge zuließen, der Draht dann blanklief und zwischendurch abriß. Die nach Beispiel i behandelten und in Fettkalk getauchten Drähte ließen sich ohne weiteres von 1,2 mm 0 auf 0,4 mm 0 ziehen. Außerdem konnte eine zieherleichternde Wirkung beobachtet werden, und zwar einmal auf Grund von Ziehsteineinsparungen und zum anderen durch die Beobachtung der Drahtzieher bezüglich des gleichmäßigen Ablaufs des Ziehvorganges, der Maßhaltigkeit des Drahtdurchmessers und der Oberflächengüte. Der Ziehspiegel zog sich in die Oberfläche ein und wurde ohne Zwischenglühung oder chemische Zwischenbehandlung bis zum Enddraht beibehalten. Durch die erfindungsgemäße Oberflächenbehandlung war es möglich, in zehn Zügen ohne Zwischenbehandlung eine _ Querschnittsverminderung von 89% zu erzielen.
• Nach Beispiel e behandelte Drähte verhielten sich beim Ziehen wie folgt: Der erfindungsgemäß behandelte Stahldraht mit 2o% Chrom und 8% Nickel wurde ohne Kälkung oder sonstige zusätzliche Nachbehandlung im Trockenzug auf einer Einzelziehmaschine nur mittels Trockenseife von 1,8 mm 0 auf i,o5 mm 0 in vier Zügen gezogen; dies entspricht einer Querschnittsverminderung von 66,1%.
• Der erfindungsgemäß behandelte Stahldraht mit 18% Chrom, 8% Nickel und 2% Molybdän wurde ebenfalls ohne weitere Nachbehandlung von 4,7 mm 0 auf 2,3 mm 0 (Querschnittsverminderung 76%) in fünf Zügen im Einzelzug mittels Ziehschmier gezogen, während ein mit normal üblicher Vorbeizung und Kälkung behandelter Draht aus gleichem Material nur in ein bis zwei Zügen auf 4,2 mm 0 bzw. 3,5 mm 0 zu verformen war. Zur Weiterverformung mußte dieses Vergleichsmaterial mehrmals wiederum geglüht, gebeizt und gekälkt werden.
• Der erfindungsgemäß behandelte Stahldraht mit 20% Chrom.und 3o% Nickel wurde auf einer Einzelziehmaschine mittels Trockenseife von 1,6 mm 0 auf o,6 mm 0 in acht Zügen gezogen (Querschnittsverminderung 86%). Der Ziehspiegel bleibt weiterhin erhalten, aber das Ziehen mußte infolge zu hoher Festigkeit des Drahtes eingestellt werden. Bei diesem Material können bei normaler Vorbeizung und Kälkung lediglich vier Züge durchgeführt werden.
• In den erfindungsgemäßen Behandlungslösungeli können neben Eisenionen, Halogenwasserstoffs iitireii und schwefliger Säure bzw. Oxalsäure noch weitere Kationen, z. B. Manganionen, Alkaliionen und Netzmittel vorhanden sein. Die schweflige Säure kann gasförmig eingebracht bzw. in der Konzentration aufrechterhalten werden oder auch als Stilfite bzw. Bisulfite, z. B. als Natriumsulfit, als Natriumbisulfit oder als Chlorschwefel eingebracht und ergänzt werden. Ein Einbringen von Luft oder Sauerstoff in die sulfithaltige Badlösung, z. B. nach Beispiel i, wirkt sich auf die Schichtbildung günstig aus und kann den Anteil an freier Salzsäure ganz oder zum Teil ersetzen. Ein Manganzusatz, beispielsweise in Form von Manganchlorid, hat einen günstigen Einfluß auf die Schichtbildung.
• Als Halogenwasserstoffsäuren sind neben Salzsäure insbesondere Flußsäure brauchbar. Ein teilweiser Ersatz der Halogenwasserstoffsäure durch eine andere starke Säure ist möglich, jedoch kann auf die Anwesenheit von Halogenionen nicht verzichtet werden. Es ist beispielsweise möglich, das Eisen als Eisensulfat einzubringen, wenn für die -:\nwesenheit genügender Mengen von Halogen wasserstoffsä ure Sorge getragen ist. Wenn die Ha-Logenionen in Form von Salzen eingeführt sind, kann zur Erzielung der erforderlichen Acidität eine andere Mineralsäure, insbesondere Schwefelsäure, verwandt werden.

Claims (5)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zur Erleichterung der Kaltverformung von legiertem Eisen, insbesondere Edelstählen, durch eine chemische Oberflächenbehandlung, dadurch gekennzeichnet, daß das Material mit Lösungen behandelt wird, die Halogen-, insbesondere Chlorionen, Eisenionen und außerdem schweflige Säure oder Oxalsäure enthalten.
2. 2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß Lösungen benutzt werden, die 0,5 bis 6og/1 Eisen als Ferrfchlorid, o,i bis 10 g S O2/1 und 5 bis 20 g H C1/1 enthalten.
3. 3. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß Lösungen benutzt werden, die i bis Zoo g Oxalsäure!1 und o,2 bis 5o g/l Eisen als Ferro- und Ferrichlorid enthalten. .
4. 4. Verfahren nach Anspruch i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der chemischen Oberflächenbehandlung eine Trocknung, vorzugsweise bei Temperaturen bis maximal 200° C, angeschlossen wird.
5. 5. Verfahren nach Anspruch i bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Überzüge vor,der Verformung eine Nachbehandlung, z. B. durch Kälken oder durch alkalische Oxydation, erfahren.