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Verfahren zur Herstellung von hochwertigen Tempergussstücken
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weiss und ist infolge ihres hohen Anteiles an Eisenkarbid spröde und praktisch unbearbeitbar. Die Guss- stücke müssen daher einer Glühbehandlung unterzogen werden, wodurch sie weich, verformbar und be- arbeitbar werden. Dieses Glühverfahren, das in einer entkohlenden Atmosphäre erfolgt, hat den Zweck, das Ausgangsgefüge des Gusses umzuwandeln. Es werden hiefür reine Glühzeiten von 60 bis 200 Stunden benötigt. Damit ist das Tempern von Weissguss das teuerste Glühverfahren, welches in der Praxis heute verwirklicht wird. Als Endprodukt ergibt sich ein Guss, der nach einer entkohlten Randzone in steigendem Masse streifigen Perlit und Temperkohle enthält.
Da der Entkohlung vor allem wirtschaftliche Grenzen gezogen sind, ist die Herstellung dickwandiger Gussstücke in weissem Temperguss so gut wie unmöglich.
Durch die vollautomatische Bearbeitung, vor allem in der Automobilindustrie, wurde die Forderung nach einem möglichst homogenen und randzonenlosen sowie gut zu bearbeitenden Temperguss gestellt. Zwar ist es möglich, dem Tempern des weissen Tempergusses einen weiteren Glühvorgang anzuschliessen und damit eine mehr oder weniger gute Kömigkeit des Perlits und eine bessere Bearbeitbarkeit zu errei- chen, die weiche entkohlte Randzone erschwert die Bearbeitbarkeit, sie vermindert auch die Gebrauchseigenschaften, da sie von geringer Festigkeit und damit, vor allem bei dauerbeanspruchten Teilen, dauerbruchanfällig ist.
Der schwarze Temperguss, dessen Richtanalyse etwa 2, - 2,7%Kohlenstoff, 0,8 - 1,2%Silicium, 0, 4 - 0, 60/0 Mangan, Rest übliche Verunreinigungen und Eisen angibt, kann wegen der notwendigen höheren Analysengenauigkeit nicht treffsicher in dem sehr wirtschaftlich arbeitenden Kupolofen allein erschmolzen werden, was nachteilig ist. Aus diesem Grunde wird meist das im Kupolofen vorgeschmolzene Eisen in einem Flammofen oder Elektroofen nachbehandelt. Der Kohlenstoffgehalt wird dabei gedrückt und der Siliciumgehalt erhöht. Auch hier erstarrt der Rohguss weiss. Der nachfolgende Tempervorgang dauert normalerweise 48 Stunden und wird in einer neutralen oder inerten Atmosphäre durchgeführt. Der so behandelte Guss ist randzonenlos und besteht aus einem Gefüge von Ferrit und Temperkohle.
Dieser Guss ist zwar gut zu bearbeiten, aber verhältnismässig weich und von geringer Zugfestigkeit sowie aus diesem Grunde auch wenig verschleissfest. Zu den Nachteilen bezüglich des Erschmelzens gesellen sich die erwähnten qualitätsmässigen Nachteile.
Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, einen Temperguss herzustellen, der von den eingangs beschriebenen, für den weissen Temperguss üblichen, teuren Wärme behandlungsmassnahmen frei ist, der randzonenlos anfällt, der sich jedoch so einfach wie der weisse Temperguss im Kupolofen erschmelzen lässt und dem schwarzen Temperguss in bezug auf Festigkeit und Härte sowie auf Bearbeitbarkeit zumindest gleichwertig ist.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von hochwertigen, gut bearbeitbaren Temper- gussstucken und ist gekennzeichnet durch die Kombination der folgenden Massnahmen : a) Verwendung an sich zur Herstellung reissen I'empergusses bekannter, im Kupolofen erschmolzener Gusslegierungen,
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b) Durchführung einer Wärmebehandlung der Gussstücke aus einer graphitisierenden Hochtemperatur- glühung bei Temperaturen zwischen 900 und 11000C mit Haltezeiten von 5 bis 20 Stunden, anschliessende
Kohlenstoffausscheidung aus dem austenitischen Gefüge durch langsames Abkühlen und Halten bei Tem- peraturen zwischen 800 und 950 C, c) Abschrecken zu einem Gefüge aus Martensit, Zwischenstufe, Sorbit und/oder feinstreifigem
Perlit, d)
Einformungsglühung des Abschreckgefüges unterhalb des Perlitpunktes bis zur Entstehung von kör- nigem Zementit.
Da die Zusammensetzung- der Gussstücke für den Verbraucher kaum eine Rolle spielt, wenn gleiche
Gebrauchseigenschaften vorliegen, geht die Erfindung bezüglich der Legierung von an sich bekannten, weissen Tempergusslegierungen aus, die die grössten technischen und wirtschaftlichen Vorteile, insbeson- dere bezüglich des Erschmelzens, bieten.
Der wirtschaftlich arbeitende Kupolofen kann dabei im Rahmen der Erfindung zum Erschmelzen des Eisens eingesetzt werden und liefert ein sehr gut vergiessbares Eisen.
Die chemische Analyse wird so eingestellt, dass eine Weisserstarrung garantiert wird, jedoch empfiehlt es ! sich, eine möglichst grosse Zerfallsneigung des ledeburitischen Gefügeanteiles zu fördern. Diese Neigung wird durch das Mangan-Schwefel-Verhältnis von 3/1 bis 4/1 und Zugabe von geringen Mengen an Bor von
0, 0005 - 0, 0010/0 erhöht. Der so erhaltene Rohguss wird nun der Wärmebehandlung zugeführt, wobei zu bemerken ist,
dass nach dem Aufheizen auf die angegebenen 900 -1l00oC die Gussstücke während der
Kurzzeitglühung im Hochtemperaturteil eines Glühofens bevorzugt während 5-10 Stunden auf dieser
Temperatur gehalten werden. Hier zerfällt der ledeburitische Anteil des Rohgusses so, dass das Gefüge nur aus Temperkohle und Austenit besteht. Durch eine geeignete Gasatmosphäre wird dabei, wie die Er- findung lehrt, eine Entkohlung zweckmässig vermieden oder gesteuert. Die Lösungsfähigkeit des Austenits für Kohlenstoff richtet sich nach der Höhe der Glühtemperatur. Sie ist auf jeden Fall grösser als der eutek- toiden Zusammensetzung entspricht.
Dieser übereutektoide Anteil des Kohlenstoffes scheidet sich bei der üblichen Abkühlung nach der Hochtemperaturglühung vorzugsweise als sogenanntes Korngrenzenzementit ab, der die Verformbarkeit und die Bearbeitbarkeit herabsetzt ; wird nun erfindungsgemäss nicht nach der
Hochtemperaturglühung direkt an Luft oder z. B. Öl'abgeschreckt, sondern langsam auf Temperaturen zwischen 800 und 9500C abgekühlt, oder eine gewisse Zeit auf diesen Temperaturen gehalten und dann erst abgeschreckt, so tritt zwar eine Kohlenstoffausscheidung aus dem austenitischen Gefüge, überraschen- derweise jedoch kein Komgrenzenzementit mehr auf. Der Abschreckvorgang ergibt ein Gefüge aus Sorbit,
Troostit und eventuell sogar Martensit, in das Temperkohle eingelagert ist.
Durch einen anschliessenden
Anlassvorgang wenig unterhalb desPerlitpunktes wird dieses Gefüge umgewandelt in eine Grundmasse, die aus körnigem Zementit und Ferrit besteht, in welche Temperkohle eingelagert ist. Es hat sich gezeigt, dass bei den üblichen langen Haltezeiten für die entkohlende Glühung die Neigung zur Abscheidung von Korngrenzenzementit grösser ist als bei der von der Erfindung vorgeschlagenen Kurzzeitglühung. Für die
Erfindung ist insofern die überraschende Tatsache wesentlich, dass ein Temperguss mit kugeligem Zementit entsteht, der randzonenfrei und mit einfacher Wärmebehandlung hergestellt werden kann, in einer bisher unerreicht kurzen Zeit.
Die durch die Erfindung erreichten Vorteile sind neben den erwähnten vor allem darin zu sehen, dass ein vergüteter Temperguss entsteht, der einem entsprechenden schwarzen Temperguss ebenbürtig und qua- litätsmässig sogar überlegen sein kann, obwohl von der üblichen Analyse des weissen Tempergusses ausge- gangen wird. Das Eisen kann daher in dem äusserst wirtschaftlich arbeitenden Kupolofen ohne Duplizieren erschmolzen werden. Der Guss braucht dabei erfindungsgemäss nicht mehr entkohlt zu werden, er ist rand- zonenlos, hat ein homogenes Gefüge, bessere Bearbeitbarkeit und kann wärmebehandelt, ja sogar oberflä- chengehärtet werden. Tempern und Vergüten erfolgen dabei zweckmässig in einem kontinuierlichen Glüh- aggregat und der gesamte Vorgang kann in 10 Stunden beendet sein.
Die Wärmebehandlung kann auch in einer inerten, neutralen oder in einer Atmosphäre bestimmten Kohlenstoffpegels durchgeführt werden. Die technologischen Eigenschaften der hergestellten Gussstücke sind dabei praktisch unabhängig von der Wandstärke der Gussstücke.