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Härteofen inertisieren u. Mokume

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stahldurst

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Hallo!
Da mich der Schwund durch verzundern an meinen Mokumezwingen ( 80x80x20mm, St37, 4xM12 V2a) schon etwas nervt und
ich den Erfolg bei meinen Mokume Versuchen etwas steigern will, stelle ich mir die Frage ob es sich lohnt den Ofen mit Argon zu spülen.
Dabei habe ich dann gesehen, dass ich an Stickstoff gleich leicht rankomme.
Nun die Frage: Ist eher Argon zu bevorzugen oder kann man mit Stickstoff auch inertisieren?
Weiters denke ich auch daran mein Härtegut dann in solcher Atmosphäre zu behandeln. Taugt hier Stickstoff was oder ist das dann sowieso schon nitrieren? Wie ist Stickstoff in der Handhabung? Gleich wie Argon oder gibts hier so Feinheiten wie bei Sauerstoff mit "öl und fettfrei halten!"?
Über die Dosierung bin ich mir auch noch nicht im klaren. Da ich nicht permanent spülen will und der Ofen relativ dicht ist, bin ich am überlegen ob ich das Intervallweise mache, so zb. 4xBrennraumvolumenwechsel pro Stunde. Dies wäre noch relativ einfach mit einem Magnetventil und einer Zeitschaltuhr zu lösen. Dafür müsste die Armatur halt einen Durchflussmesser haben ( Schwebekörper ).
Wie läuft sowas bei professionellen Anlagen?
Fragen über Fragen, aber ich denke hier bin ich bester Umgebung und werde nicht angestarrt wie ein Aussätziger :glgl:
beste Grüsse
Hans
 
stahldurst schrieb:
.....Da mich der Schwund durch Verzundern an meinen Mokumezwingen..... schon etwas nervt und ich den Erfolg bei meinen Mokume-Versuchen etwas steigern will, stelle ich mir die Frage, ob es sich lohnt, den Ofen mit Argon zu spülen.
Dabei habe ich dann gesehen, dass ich an Stickstoff gleich leicht rankomme.
Nun die Frage: Ist eher Argon zu bevorzugen oder kann man mit Stickstoff auch inertisieren?
......
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Du hast keinen Hinweis auf die Bauart Deines Ofens gegeben, aber ich vermute, dass es sich um einen Elektro-Ofen handelt. Hier gibt es nun welche, bei denen die Glühwendel hinter einer (Schamotte-)Wand liegt und andere, bei denen die Wendel frei (sichtbar) liegt. Beim letztgenannten Typ gäbe es bei der Verwendung von sauerstoffverdrängenden Gasen das Problem, dass die Wendel bei hoher Temperatur ihren schützenden Oxidmantel abbaut. Dieser ist aber für die Haltbarkeit der Wendel wichtig.

Wenn Du also in sauerstoffarmer Atmosphäre glühen willst, solltest Du zwischen zwei Durchgängen die Wendel wieder aufoxidieren, damit sie Dir nicht durchbrennt. Das verlängert die Lebensdauer.

Gruß

sanjuro
 
Hallo Sanjuro!

Danke für Deinen Beitrag.
Der Ofen ist wie Du richtig annimmst ein E-Ofen. Die Heizwendel sind verdeckt ( im Brennraum nicht sichtbar ). Da ich sogar die Bedienungsanleitung mitbekommen habe ( was ja auch nicht selbstverständlich ist ), habe ich darin von dem og. Effekt gelesen.
Der Ofen ist übrigens ein Hofmann Produkt.

Gruss und Dank
Hans
 
Stickstoff ist nur bei Raumtemperatur (um die 20°C) chemisch innert. Bei mehr als 400°C ist Stickstoff schon zu der einen oder anderen Reaktion fähig... gerade mit Metalloberflächen.
Wenn du Argon bekommen kannst ist es immer Stickstoff vorzuziehen. Die Handhabung ist die gleiche wie bei Stickstoff. Gut zu wissen ist, dass in den Flaschen nie flüssiges Gas (wie z.B. bei CO2 oder Butan/Propan) vorliegt, da die Kritischetemperatur zum Verflüssigen zu niedieg ist. Fällt dir ne Flasche CO2 um und schlägt das Ventil dabei ab knallts nur leicht und es läuft überall flüssiges Gas herum welches nach und nach verdampft. Unschön aber harmlos. Passiert dir sowas bei Argon, Stickstoff oder Helium... geht die Flasche selbst durch dicke Betonwände durch.
Leitest du in deinen ofen Argon/Stickstoff ein, kann dir die Temperatur stellenweise deutlich absacken, was zu einer nicht gleichmäßigen Erwärmung deines Schmiedeguts führt. Ideal wäre es das Argon vorzuwärmen.
 
Hallo,

ich habe sowas in meinem Eigenbau-Ofen schon ein paar Mal (mit Argon 4.8) gemacht. Mit einem Nadelventil habe ich einen Volumenstrom von wenigen Litern pro Minute eingestellt. Das Gas habe ich durch ein dünnes Edelstahlrohr eingeblasen, welches tief in den Ofen hineinreicht, um es vorzuwärmen.

Für Mokume mache ich das aber nicht. Die Lösung mit einem Härtefolienbeutel mit Holzkohle darin hat sich bei mir gut bewährt. Da sollte es eigentlich keine große Verzunderung geben.


viele Grüße, Jan.
 
@Nemo.26:
Fällt dir ne Flasche CO2 um und schlägt das Ventil dabei ab knallts nur leicht und es läuft überall flüssiges Gas herum welches nach und nach verdampft. Unschön aber harmlos.
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Ich weiß nicht woher du deine Weißheit hast. Aber auch in einer CO2-Flasche herrscht ein Druck von rund 80bar. Das kallt dann schon ordentlich. Außerdem wird das CO2 zu Trockeneisschnee mit ~ -78°C. Dieser Strahl kann zu Erfrierungen führen und auch die erstickende Wirkung ist nicht zu verachten. Also alles andere als harmlos. Wenn du noch deine Physikbücher hast kannst du ja mal den Raketenantrieb ausrechnen: 10kg CO2 bei 80bar. Da kommt auch ganz schön was zusammen.
Daher werden Gasflaschen IMMER so angebunden, dass sie nicht umfallen können.
 
Mir ist mal ne 2,5kg CO2 Flasche "aufgegangen" (wies dazu kam willste gar nicht wissen). Das CO2 ist überall aufm Boden herumgeflossen und erst nach 1-2min obeflächlich fest geworden, wohl aber eher durch die ausfrierende Luftfeuchtigkeit. Und vom Knall her wars auch nicht anders als ein platzender Autoreifen. Durch die Arbeitshandschuhe hab ich das CO2 nicht gespührt. Hab mir mal in Schlosserwerkstatt anschauen können was ne Argonflasche angerichtet hatte als sie "aufging" - dagegen ist CO2 nur ein laues Lüftchen.Fakt ist jedenfalls: Gasflaschen gegen Umfallen sichern, immer. CO2-Flaschen sind nicht so heftig wenn man ihnen das Ventil abschlägt wie Argonflaschen. Man sollte aber beides vermeiden.

Baut die NASA jetzt auch CO2-Raketen? Wäre mir neu!
 
Nemo, Kohlendioxid KANN nicht fließen, da es keinen flüssigen Aggregatzustand hat. Es gibt's nur in fest oder in gasförmig. Vielleicht war Dein Flüssiggas Stickstoff.

Achim
 
Hallo Achim,

Deine Aussage kann man so nicht stehen lassen. Es gibt ganz sicher flüssiges Kohlendioxid:
http://www.cumschmidt.de/sm_co2_zustandsdiag.htm
Es könnte also durchaus sein, dass die Umwandlung etwas verzögert abläuft und flüssiges Kohlendioxid kurzzeitig am Boden war. Bei Stahl sind ja auch einige Umwandlungen etwas verzögert, was Dir durchaus bekannt sein wird.

Servus

Manfred
 
Als Zwischenergebnis kann man schon mal festhalten: Schutzgas im normalen Härteofen ist für die Heizwendel gefährlich und im Umgang auch gar nicht so ohne.
Erforderlich ist es auch nicht. Die Diffusionsschweißung funktioniert bei sauberer Vorarbeit-metallisch blanke Oberflächen-, richtiger Temperatur und hohem Druck sehr gut. Bei edleren Ausgangsstoffen, die von Natur aus nicht zur Oxydbildung neigen, kann man sogar auf das sorgfältige Säubern der Oberflächen zur Not verzichten. Besser ist es natürlich doch, alle Schritte korrekt auszuführen.
Zum Schutz der Druckplatten oder der Schrauben ist Schutzgas auch nicht zwingend erforderlich. V2A zundert sowieso wenig und man könnte, wenn man es ganz perfekt machen will, auch eine Härteschutzpaste verwenden oder auch Folie. Nötig ist das, wie gesagt, nicht. Ich habe meine ersten Druckplatten seit 1992 und sie sind noch tadellos.
Wenn es schon kompliziert sein muß, wäre vielleicht auch an ein Aufsprengen der Platten zu denken. Man müßte die Druckplatten und Schrauben entsprechend stark dimensionieren, zwischen Platten und Mokumepaket eine Schicht Sprengmittel anbringen, die Schrauben fest anziehen, damit es die richtige Verdämmung gibt, ein hinreichend tiefes Loch in die Erde graben, darin ein Feuer anzünden und das Paket hineinlegen. Bei idealer Vorgehensweise werden die Bleche in Bruchteilen einer Sekunde aneinandergesprengt. Bei suboptimaler Ausführung passiert entweder nichts oder zuviel. Dann kann das Sprengloch u. U. noch als Grab dienen.
Sollte man an Sprengstoff geraten sein, der sich durch Hitze nicht zünden läßt, kann ein kräftiger Schlag mit dem Vorschlaghammer Abhilfe schaffen.
Nichts für ungut, man kann es aber auch wirklich zu gut machen wollen.
MfG U. Gerfin
 
Hallo Nemo,
ein leichter Hinweis,mit deiner Stickstofftheorie liegst du falsch,der Stickstoff in den Flaschen ist atomarer und der reagiert selbst bei
1000°C nicht -er ist inert. Zum nitrieren verwendet man Stickstoff aus
Verbindungen z.B. Ammoniak.
Argon ist gut aber viel zu teuer - Wurst nach Schinken werfen.
Die Härtereien verwenden alle meistens Stickstoff mit bestimmten Reinheitsgraden, wir selbst natürlich auch.
Es gibt kleine Kammeröfen von Nabertherm die mit N2 gespült werden ,einfach über eine Bohrung in der Rückwand, sehr effektiv und einfach.
Aber messerfreund Gerfin hat wahrscheinlich recht, es geht auch einfacher, die ,,Lochtheorie,, hat mir gut gefallen
Gruß Fritz
 
@Bummi
Stickstoff in Flaschen liegt sicher nicht atomar vor sondern als Molekül N2!
Nemo hat schon recht mit der Reaktivität von N2 bei höheren Temperaturen. Es bilden sich da sehr wohl Nitride mit Metallen und Si (als Siliziumcarbid in Heizwendeln)

Gruß

Mythbuster
 
Außer Frage steht ja inzwischen wohl, dass Stickstoff bei höheren Temperaturen nicht mehr inert ist. Was ich allerdings nicht weiß und auch in keinem meiner Bücher finden konnte ist in wie weit die, an der Oberfläche gebildeten Stickstoffverbindungen stabil sind bzw. den Härtevorgang beinflussen. Denkbar wäre dass sich diese Stickstoffverbidungen bei niedrigeren Temperaturen wieder vollständig zersetzen und es damit Jacke wie Hose ist ob man Stickstoff oder Argon als Inertgas nimmt.
Möchte man allerdings auf Nummer sicher gehen und völlig inertes Gas nehmen bleibt wohl nur Argon.
Und nun zu den anderen Kommentaren:
Schüttel mal ne CO2-Flasche. Und was höst du? Ja, genau hört sich nach ner Flüssigkeit an. Somit ist ja wohl klar, dass CO2 auch nen flüssigen Zustand annehmen kann. In weit es dass dann auch tut, unter den gegeben Bedingungen sei mal dahingestellt.
Wenn du ne Stickstoffflasche aufsägst und sich darin flüssiger Stickstoff befindet, solltest du deine Werkstatt unbedingt heizen, denn dann muß die Raumtemperatur weniger als - 147,1°C betragen. Das ist die kritische Temperatur von Stickstoff. Ist es wärmer als -147,1°C ist es unmöglich Stickstoff zu verflüssigen.
Würde Stickstoff elementar vorliegen in der Flasche, hätten wir bestimmt genügend Ennergie um die Platten zu sprengen.:teuflisch

Und jetzt mal ne ganz persönliche Frage:

Ist es möglich durch das vorher genannte Szenario, also durch Sprengen zwei Platten miteinander dauerhaft zu verbinden? Würd mich echt mal brennend interessieren.
 
@allchemist:
Sicher gibt es bei bestimmten Bedingungen (im Zustandsdiagramm links der Linie 5,18bar bei -56,6°C und 73,9bar bei 31°C) flüssiges CO2 - sonst wäre es in der Flasche ja auch nicht flüssig.
Sicher aber nicht bei normalem Druck (~1bar) und Zimmertemperatur (20°C +- ein paar Grad). Sonst würde Trockeneis schmelzen und nicht sublimieren - dann wäre es kein Trockeneis mehr.
Bei einer schlagartigen Entspannung (Druckverlust) kühlt es sich so extrem ab (Joule-Thomson- Effekt), dass es als Trockeneis vorliegt.
So kann man übrigens auch Trockeneistabletten für die Cryobehandlung herstellen - ohne Umwandlungsverzögerung, es muss sich ja kein Kristallgitter umlagern.

@Nemo.26
CO2 kann definitiv nicht flüssig über den Boden fließen. Bei dem schwachen Knall vermute ein geplatztes Dewar-Gefäß mit flüssigem Stickstoff. An diesem kondensiert dann auch genug Wasser um Eis auszubilden.
 
Zuletzt bearbeitet:
@Nemo.26
Außer Frage steht ja inzwischen wohl, dass Stickstoff bei höheren Temperaturen nicht mehr inert ist. Was ich allerdings nicht weiß und auch in keinem meiner Bücher finden konnte ist in wie weit die, an der Oberfläche gebildeten Stickstoffverbindungen stabil sind bzw. den Härtevorgang beinflussen.
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Also ich kann mir nicht vorstellen, dass N2 bei einer üblichen Wärmebehandlung (sagen wir mal bis 1000°C) irgendwas am Stahl bewirkt. Luft besteht ja auch zu ca. 78% aus N2. Ich behandle täglich relativ viel Stahl in offener Atmosphäre und habe noch nie oberflächlich einen Effekt (wie z.Bsp. eine Nitrierschicht/Verbindungsschicht) feststellen können. Von daher bin ich mir ziehmlich sicher, dass sich N2 inert verhält.

Klaus
 
Hallo!
also erstmal vielen Dank für die tolle Diskussion.
Was die Chemie anbelangt, kann ich nur lesen und nicht mitreden.
Deshalb unterlasse ich das auch möchte es aber nicht hemmen.
Mein Hauptproblem ist einfach, dass ich zwar das bestgeeignete Werkzeug
( bzw Ofen ) habe aber noch nicht reproduzierbare Verfahren habe.
Ich hab zwar schon ein paar tordierte Mokume Ringe aber auch das Problem, dass nicht viel ( so ca 10% wenns hoch kommt ) vom Grundbarren übrigbleiben. Der Rest geht immer auf.
Am Putzen der Bleche kanns nicht liegen weil da kann ich mir fast japanische Genauigkeit selber attestieren. ( Mein Kollege der Schlosser ist verzweifelt regelmässig daran :irre: )
Ich glaube auch, dass die Verspannung der Zwingen eine grosse Rolle
spielt und die 4 M12 Schrauben bei 900° und 8-10 Stunden jenseits von diskutablen Festigkeitswerten sind.
Zum Thema Plattieren mittels Sprengstoff:
Ich kenne das als sprengplattieren und habe das in der Chemiefaserindustrie bei Behältern mit einem ordinären St37 Stahlabkömmling und einer Plattierung aus Kupfer gesehen. War allerdings nur ein Schaustück.
Aber Mokume + Sprengstoff = "nöö danke, lass mal.." für mich.
Sei es wie es sei... ich borge mir nächste Woche eine Buddel Argon aus und teste das mal an.
beste Grüsse
Hans
 
@Klaus1602
bei Stahl unter Luft passiert sicher nichts, da hat dieser eine höhere Affinität zum Sauerstoff und verzundert eher. Es ist auch die Frage, ob gebildete Nitride (ähnlich Carbide) in Gegenwart von Sauerstoff stabil sind. Im Hochofen in reduzierender Atmosphäre (zugegeben bei höherer Temperatur) schaut die Sache schon anders aus, da nitriert der Stahl nämlich merklich.
Metalle wie Aluminium, Vanadium und Chrom nitrieren in reinem Stickstoff bei Rotgluht auch deutlich.
Aber hier gings mir auch nicht so sehr um den Stahl, sondern um die Heizelemente die bei besseren Öfen aus SiC bestehen und die nitrieren ganz sicher.

Gruß

MythBuster
 
Hallo Mythbuster,
natürlich hast du recht , nicht atomar sondern molekular, aber ich bleibe
dabei N2 ist im Härteprozess bis zu den gebräuchlichen temp . von ca 1200°C nicht nitrierend, wir Härter würden uns freuen , da könnten wir
vom giftigen Ammoniak umsteigen.
Das chem Prozesse am SiC ablaufen will ich nicht abstreiten, was weiß ich nicht, aber das was man unter nitrieren versteht sicher nicht.
Danke Klaus ,für die Schützenhilfe.
Vieleicht kann uns U. Gerfin helfen, er hat glaube ich die meiste
metallographische Ahnung.(was sich da bildet)
Aber auf alle Fälle werde ich nachlesen, das ist ja eigentlich das Gute an solche n- manchen sinnlos erscheinenden Diskussionen - man wird angeregt über schon fest eingefahrenes Wissen wieder nachzudenken.
In diesem Sinne nix für ungut, finde es sehr interessant
Gruß fritz
 
ach ja, nochmal zum eigentlichen Thema:
ich verwende auch eine Plattenpresse mit 4 M12 ES Schrauben. Die Platten umwickle ich mit Härtefolie, innen kommt etwas Holzkohle rein. Dann werden die Platten in eine 40t Presse gelegt, zusammengepresst und die Schrauben angezogen. Warte nur darauf bis mir mal ne Mutter durch den Ofen schiesst:irre: Dann ab damit in den Ofen. Ca. 4h 10-20°C unterm Schmelzpunkt des Eutektikums. Dann rausnehmen und noch bei Rotgluht ca. 1/3 zusammenpressen. Funktioniert prima. Zugegeben, es hat nicht jeder ne 40t Presse, aber ein großer Schraubstock ist besser wie nix.

Gruß

MythBuster
 
Ich sehe, ich muß mich bessern und darf keine boshaften Beiträge mehr schreiben, weil - was ich nicht gedacht hätte- die Gefahr besteht, daß sie ernst genommen werden.
Sprengplattieren ist eine Technik, die unter allen Umständen den Leuten mit entsprechender Ausrüstung überlassen werden sollte.
Und es geht doch auch so einfach: Wie Mythbuster die Technik beschrieben hat, ist sie eigentlich narrensicher.
Um weiteren Mißverständnissen vorzubeugen: Vakuum kann nicht mit dem gut schließenden gespitzten Mündchen ziehen: Ich stelle mir gerade vor, daß mir beim nächsten Treffen lauter Leute mit hohlen Backen begegnen.
Auch die Härtung von Klingen im Fett übergewichtiger Freunde würde zwar technisch funktionieren, wird aber nicht mehr als politisch korrekt angesehen.
MfG U. Gerfin
 
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