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Verfahren zur Herstellung von hochwertigem grauen Gusseisen.
Im Gusseisen wird die Bildung von Graphit durch Silizium herbeigeführt, u. zw. ist um so mehr Silizium erforderlich, je niedriger der Kohlenstoffgehalt ist. Die Zusatzmenge des Siliziums ist aber aus verschiedenen Gründen begrenzt, z. B. aus nachstehenden :
1. Ein höher als 1% liegender Siliziumgehalt beeinträchtigt die Gefügebeständigkeit des Gusseisens bei hohen Temperaturen und sollte deshalb für Maschinenteile, die hohen Temperaturen ausgesetzt sind, wie Zylinder und Kolben von Verbrennungskraftmaschinen, feuerberührte Teile u. a. m., nicht angewendet werden.
2. Der Einfluss des Siliziums auf die Graphitbildung steigert sich bis zu einem Siliziumgehalt von 3'5%, darüber hinaus schlägt er ins Gegenteil um.
Graues Gusseisen, dessen Kohlenstoffgehalt unter 3% und dessen Siliziumgehalt gleichzeitig unter 1% liegt, gab es bisher in der Praxis nicht ; lag der Kohlenstoffgehalt unter 3%, dann musste der Siliziumgehalt über 1% eingestellt werden, weil'sonst das Eisen weiss wurde. Eine Ausnahme bildet hierin nur das sogenannte Perlitgusseisen.
Wegen der Unmöglichkeit, aus Eisenkohlenstoffverbindungen, deren Kohlenstoffgehalt zwischen 1'7 und 2'2% liegt, Kohlenstoff im normalen Betrieb als Graphit zur Abscheidung zu bringen, rechnet man Eisen mit diesem Intervall bisher zu den Stahlsorten. Bei Stahl bleibt man aber praktisch in der Regel unter 1'7% C. Dieses Intervall fand deshalb bisher so gut wie keine Verwertung. Anderseits aber ist es bekannt, dass die mechanischen und physikalischen Eigenschaften des Gusseisens um so bessere sind, je niedriger der Kohlenstoffgehalt ist.
Bekannt ist, dass auch Nickel graphitfördernd wirkt ; erfindungsgemäss wurde festgestellt, dass man auch noch aus einer Eisenzusammensetzung, deren Kohlenstoffgehalt unter 3% bis auf 1'7% herunter beträgt, durch Nickelzusatz graues Gusseisen erhalten kann, selbst wenn man mit dem Siliziumgehalt unter 1% bleibt.
Das Verfahren gemäss der Erfindung besteht zunächst darin, dass die Gattierung auf einen zwischen 3% und 1'7% gelegenen Gesamtkohlenstoffgehalt des fertigen Stückes eingestellt und der für die Bildung grauen Gusseisens erforderliche Siliziumgehalt durch den Zusatz gleicher Mengen Nickel unter 1% gehalten wird.
Das nach diesem Verfahren hergestellte Gusseisen zeichnet sich gegenüber allen bisher bekannten Gusseisenarten durch eine sehr grosse Gefüge-und Volumenbeständigkeit bei hohen Temperaturen aus, ferner durch hohe Festigkeitseigenschaften, bedingt durch den geringen Kohlenstoffgehalt und durch die vorhandene Eisen-Nickellegierung.
Regelt man im übrigen das vorliegende Verfahren entsprechend dem bekannten Perlitgussverfahren so ein, dass Nickel in Verbindung mit dem unter 1% vorhandenen Silizium soviel Graphit ausfällt, dass bei entsprechender Abkühlung perlitisches Gefüge entsteht, so kommt man zu einem perlitisehen Niekelgusseisen mit der geringst möglichen Graphitbeimengung, also zu einem Material, das noch als Gusseisen anzusprechen ist und auch wie Gusseisen hergestellt wird, aber veredelte Stahleigensehaften aufweist.
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Process for the production of high quality gray cast iron.
In cast iron, the formation of graphite is brought about by silicon, u. between. The lower the carbon content, the more silicon is required. The amount of silicon added is limited for various reasons, e.g. B. from the following:
1. A silicon content higher than 1% impairs the structural stability of the cast iron at high temperatures and should therefore be used for machine parts that are exposed to high temperatures, such as cylinders and pistons of internal combustion engines, parts in contact with fire and the like. a. m., are not used.
2. The influence of silicon on graphite formation increases up to a silicon content of 3'5%, beyond that it turns into the opposite.
Gray cast iron, with a carbon content below 3% and a silicon content below 1% at the same time, has not existed in practice until now; If the carbon content was below 3%, then the silicon content had to be set above 1%, because otherwise the iron would become white. The only exception to this is the so-called pearlite cast iron.
Because of the impossibility of separating carbon from iron-carbon compounds with a carbon content between 1'7 and 2'2% in normal operation as graphite, iron with this interval has been counted among the types of steel up to now. In the case of steel, however, you usually stay below 1'7% C. This interval has therefore so far found almost no use. On the other hand, it is known that the mechanical and physical properties of cast iron are better, the lower the carbon content.
It is known that nickel also has a graphite-promoting effect; According to the invention, it was found that gray cast iron can also be obtained from an iron composition whose carbon content is below 3% down to 1'7% by adding nickel, even if the silicon content remains below 1%.
The method according to the invention consists first of all in setting the total carbon content of the finished piece between 3% and 17% and keeping the silicon content required for the formation of gray cast iron below 1% by adding equal amounts of nickel.
The cast iron produced by this process is distinguished from all previously known types of cast iron by a very high structure and volume stability at high temperatures, furthermore by high strength properties, due to the low carbon content and the iron-nickel alloy present.
If, moreover, the present process is regulated according to the known pearlite casting process in such a way that nickel, in combination with the silicon present below 1%, precipitates so much graphite that a pearlitic structure is formed when cooled accordingly, the result is a pearlite-like cast iron with the lowest possible amount of graphite, in other words, to a material that can still be called cast iron and is also manufactured like cast iron, but has refined steel properties.
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