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Verfahren zur Herstellung harter gusseiserner Gegenstände.
Die Herstellung harter gusseiserner Gegenstände erfolgt bisher dadurch, dass man hartes weisses und weiches tiefgraues Roheisen, bisweilen unter Zusatz von anderen Metallen, wie z. B. Ferromangan, mischt und in solche Formen giesst, die je nach der Ausdehnung der gewünschten Oberflächenhärte ganz oder teilweise aus eisernen Schalen, zum andern Teil aus Sand oder Masse bestehen, so dass die auf Schale gegossenen Flächen hart, die andern weich sind.
Die Bruchfläche solcher Gussstücke zeigt an der von der harten Fläche gebildeten Kante ein silberweisses, dichtes Gefüge, welches strahlenförmig in den von grauem oder halbiertem Gusseisen gebildeten Kern übergeht.
Ein Übelstand der an sich schwierigen Bearbeitung der harten Flächen ist es, da die Härte entsprechend der Veränderung des Gefüges von aussen nach innen abnimmt, dass gerade die härteste Schicht bei der Bearbeitung verloren geht. Da ferner der Kohlenstoff in der harten Schicht fast nur in gebundenem Zustande vorhanden ist, so haben diese bearbeiteten Flächen ein sehr dichtes Gefüge und infolgedessen einen geringen Reibungskoeffizientell, der die für manche Gegenstände, wie z. B. Müllereiwalzen, gewünschte Griffigkeit sehr heruntersetzt. Die Herstellung der Giessschalen erhöht die Erzeugungskosten für solche Gussstücke in bedeutendem Masse und bedingt bei der grossen Menge der für eine Spezialgiesserei erforderlichen Schalen ganz bedeutende Anlagekosten.
Gemäss der Erfindung erfolgt die Härtung nicht beim Guss, sondern der in Sand, Masse oder Lehm gegossene Gegenstand wird aus der Form genommen, geputzt, falls nötig oder erwünscht bearbeitet und dann erst gehärtet.
Zu diesem Zwecke wird gewöhnliches graues oder meliertes Roheisen, also Eisen von hohem Gehalt an perlitischem Kohlenstoff (der nach neuesten Forschungen bis o'go% beträgt), geschmolzen und in die für gewöhnlichen Grauguss gebräuchlichen Formen vergossen. Die gegossenen und gegebenenfalls bearbeiteten Gegenstände werden erhitzt und darauf in Wasser oder einer anderen Flüssigkeit abgeschreckt und dadurch gehärtet. Diese Erhitzung darf aber keine beliebige sein, sondern sie muss mindestens bis zu dem Hitzegrade gehen, bei welchem die Umwandlung des Perlits in Martensit vor sich geht. Das ist der aus der Metallographie bekannte sogenannte Haltepunkt oder Kalescenzpunkt.
Durch Versuche wurde nämlich festgestellt, dass,, wie beim Stahl bereits bekannt, es auch bei Gusseisen möglich ist, den grössten Teil des Perlits in Martensit überzuführen, wenn man das Gusseisen mindestens bis zum Haltepunkt erhitzt, und dass es demnach möglich ist, gusseiserne Gegenstände in gleicher Weise, wie es für Stahl bekannt ist, dadurch zu härten, dass man die mindestens bis zum Haltepunkt erhitzten Gegenstände so rasch abkühlt, dass die Umwandlung des Martensits nicht vor sich gehen kann oder je nach der Geschwindigkeit, mit der die Abkühlung erfolgt, stark behindert wird.
Der Haltepunkt wird zuvor an einer Eisenprobe gleicher Zusammensetzung wie die der zu härtenden Gegenstände in bekannter Weise bestimmt.
Die so hergestellten Gegenstände ergeben je nach ihren Querschnittsabmessungen eine durchgängige oder mehr oder weniger tiefe Härte. Da, die Gegenstände gegebenenfalls schon
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vor der Härtung fertig bearbeitet werden können, so bleibt hier im Gegensatz zum Hartguss die härteste Schicht für den Gebrauch erhalten.
'Nach diesem Verfahren hergestellte Versuchskörper von verhältnismässig starkem Querschnitt, die also nicht ganz durchgehärtet sind, zeigen auf der Bruchfläche im Innern die gewöhnliche graue Farbe wie vor dem Härten ; nach aussen nimmt die Farbe an Helligkeit zu. Dagegen ist die Verteilung der Graphitadern eine über die ganze Fläche gleichmässige. Der Unterschied in der Färbung wird lediglich durch die verschieden gefärbte Grundmasse, nämlich Perlit im Innern und Martensit im Äussern, hervorgerufen. Die mittels des Skleroskops von Shore festgestellte Härte nimmt durch das Verfahren bedeutend zu, beispielsweise von 45 auf 85.
Die chemische Untersuchung ergibt, dass der Gehalt an Gesamt-Kohlenstoff nach dem Härten etwas geringer ist als vorher. Dieser Verlust bezieht sich sowohl auf den Gehalt an Graphit als an gebundenem Kohlenstoff und dürfte auf die Oxydation beim Glühen zurückzuführen sein.
Weitere Versuche haben ergeben, dass auch weisses Eisen, sowohl in Sand wie auch selbst in Schale gegossen, noch eine Härtezunahme zeigt, wenn es nach dem Verfahren behandelt wird.
Da der Graphitgehalt des verwendbaren Eisens ziemlich gross sein kann und beim Glühen und Abschrecken als Graphit erhalten bleibt, so zeigen nach dem vorliegenden Verfahren hergestellte Gegenstände auf den bearbeiteten Flächen unter dem Mikroskop ein weniger dichtes Gefüge als der Schalenhartguss. Dieser Umstand ist für manche Zwecke insofern von Vorteil, als er den Walzen eine bedeutend grössere, den Porzellanwalzen nahekommende'Griffigkeit gegenüber den Schalenhartgusswalzen verleiht, so dass nach diesem Verfahren hergestellte Walzen einen Ersatz für Porzellanwalzen bilden.