Verfahren zur Herstellung von gusseisernen, durch Nitrieren gehärteten Gegenständen. Es. ist schon vorgeschlagen worden, zur Herstellung von gusseisernen, durch Nitrieren gehärteten Gegenständen ein mit A1 und ge gebenenfalls Si, Mn, Cr, Ni, Co, V, Mo, W, Ti, Zr legiertes Gusseisen zu verwenden.
Es hat sich nun herausgestellt, dass :die Nitrierung von Werkstücken aus normal her gestellten, zum Beispiel im Kupolofen er schmolzenen und in üblicher Weise vergosse nen legierten Gusseisen nicht einwandfrei ge lingt. Die Oberflächen der Stücke werden beim Nitrieren vielfach rauh und technisch unbrauchbar.
Erst wenn durch besondere Massnahmen das Gefüge des legierten Guss eisens so gestaltet wird, -dass der Graphit sich in sehr fein verteilter Form ausscheidet, er zielt man einwandfrei nietrierbare Guss- stücke. Den Gegenstand der Erfindung bil det demgemäss ein Verfahren zur Herstellung von gusseisernen, durch Nitrieren gehärteten Gegenständen, bei dem der Schmelz- und Giess vorgang so. geleitet wird, .dass der Graphit in dem legierten Gusseisen in feiner Verteilung vorliegt.
Die feine Verteilung des Graphits kann erreicht werden durch einen niedrigen C-Gehalt des Gusseisens und .schnelle Abküh lung des Gussstückes. Das Giessen erfolgt vorteilhaft nachdem Schleudergussverfahren, bei dem die Abkühlung des Gussstückes in Berührung mit einer die Wärme ableitenden Kokille schnell vor sich geht und daher eine feine Verteilung des Graphits bewirkt. Die feine Verteilung des Graphits kann noch da durch gefördert werden, dass die Gusseisen schmelze hoch überhitzt und in diesem Zu stand oder nach Abkühlung auf normale Giesstemperatur vergossen wird.
Die Über hitzung der Schmelze kann auch dadurch er setzt werden; dass die .Schmelze längere Zeit auf einer Temperatur oberhalb des Schmelz punktes gehalten wird. Bei der Zusammen- setzung,des Gusseisens, ist ausser auf die Härt- barkeit durch Nitrieren auch (insbesondere durch entsprechende Bemessung des Si-Gehal- tes) darauf Rücksicht zu nehmen, @dass das Gusseisen nicht weiss erstarrt und unbearbeit- bar wird.
Der Si-Gehalt wird zweckmässig nicht weniger :als 1,4%, vorzugsweise 1,4 bis 4,0@% betragen. Hoher Siliziumgehalt, der Für die feinverteilte Ausscheidung des Gra phits förderlich ist, kann auch ganz oder teil weise durch Gehalte von andern Elementen, die die Graphitausseheidung fördern, wie Al und Ti, ersetzt werden. Der Kohlenstoff Behalt wird zweckmässig auf weniger als 3,5 % bemessen; er kann 2 bis. 3,5 % betragen.
Von .den Legierungselementen, die die Härte barkeit durch Nitrieren hervorrufen, können zum Beispiel Cr, Mo, V, W und Ti im Be trage von mindestens 0;.5 %, am besten etwa 0,5 bis 3,5 %, einzeln oder gemischt im Guss eisen vorhanden sein. Daneben kann das Guss- oisen bis zu 2 % Al enthalten, das. ,die Härt- barkeit durch Nitrieren wesentlich erhöht.
Zur Verbesserung',der Festigkeitseigenschaf ten können ausserdem noch zum Beispiel Ni, Cu, Co, Mn, Zr usw. zugesetzt werden. Ein für das beschriebene Verfahren geeignetes Gusseisen für die Herstellung eines Rohres mit etwa 10 mm Wandstärke nach dem Schleudergussverfahren kann zum Beispiel folgende Zusammensetzung haben: 2,5% C 3 % Si 0,5% Mn 1 % Al <B>1,5%</B> Cr.
Die gegossenen Gegenstände können nach dem Erkalten in üblicher Weise bearbeitet und durch Nitrieren -.gehärtet werden. Bei dem vorstehend angegebenen Beispiel kann eine Nitrierschicht von etwa 0,2 bis 0,3 mm Dicke und einer Vickers-Brinellhärte von 800 bis<B>1000</B> erzielt werden.
Die Bearbeitbarkeit des Gusseisens der vorstehend angegebenen Zusammensetzung kann durch eine die Härte des Gusseiseus ver ringernde Wärmebehandlung verbessert wer den. Diese Wärmebehandlung besteht zweck mässig in einem Glühen bei etwa 900 C.
Zur Erzielung eines homogenen Gefüges und 'zur Erleichterung der Nitrierhärtung empfiehlt es sich, die Gussstücke nach dem Bearbeiten von einer Temperatur, die niedriger liegt als die Glühtemperatur (zum Beispiel etwa 875 C) abzuschrecken und (zum Beispiel auf etwa ' 700 bis<B>750'</B> C) anzulassen und nach dieser Behandlung die Nitrierung vor zunehmen.
Process for the manufacture of cast iron articles hardened by nitriding. It. It has already been proposed to use a cast iron alloyed with A1 and optionally Si, Mn, Cr, Ni, Co, V, Mo, W, Ti, Zr for the production of cast iron articles hardened by nitriding.
It has now been found that: the nitriding of workpieces made from normally made, for example in the cupola he melted and cast in the usual way NEN alloyed cast iron does not succeed properly. The surfaces of the pieces often become rough and technically unusable during nitriding.
Only when the structure of the alloyed cast iron is designed in such a way that the graphite precipitates in a very finely distributed form can one achieve perfectly rivable castings. Accordingly, the subject matter of the invention is a process for the production of cast iron objects hardened by nitriding, in which the melting and casting process is carried out in this way. that the graphite is finely distributed in the alloyed cast iron.
The fine distribution of the graphite can be achieved through a low carbon content in the cast iron and rapid cooling of the casting. Casting is advantageously carried out according to the centrifugal casting process, in which the cooling of the casting in contact with a mold that dissipates the heat takes place quickly and therefore causes a fine distribution of the graphite. The fine distribution of the graphite can be promoted by the fact that the cast iron melt is highly overheated and in this state or is cast after cooling to normal casting temperature.
The overheating of the melt can also be set by it; that the .Melt is kept at a temperature above the melting point for a long time. When it comes to the composition of the cast iron, in addition to the hardenability through nitriding, it is also important to ensure that the cast iron does not solidify and become unworkable (in particular by appropriately measuring the Si content).
The Si content is expediently not less than 1.4%, preferably 1.4 to 4.0%. High silicon content, which is conducive to the finely divided precipitation of the graphite, can also be wholly or partially replaced by contents of other elements that promote graphite precipitation, such as Al and Ti. The carbon retention is expediently measured at less than 3.5%; he can 2 to. 3.5%.
Of the alloying elements that cause hardness by nitriding, for example Cr, Mo, V, W and Ti in the amount of at least 0; .5%, preferably about 0.5 to 3.5%, individually or mixed in the cast iron. In addition, the cast iron can contain up to 2% Al, which significantly increases hardenability through nitriding.
To improve the strength properties, Ni, Cu, Co, Mn, Zr, etc., for example, can also be added. A cast iron suitable for the process described for the production of a pipe with a wall thickness of about 10 mm using the centrifugal casting process can, for example, have the following composition: 2.5% C 3% Si 0.5% Mn 1% Al <B> 1.5% </B> Cr.
After cooling, the cast objects can be processed in the usual way and hardened by nitriding. In the example given above, a nitrided layer with a thickness of approximately 0.2 to 0.3 mm and a Vickers-Brinell hardness of 800 to 1000 can be achieved.
The workability of the cast iron of the above composition can be improved by a heat treatment that reduces the hardness of the cast iron. This heat treatment expediently consists of annealing at around 900 C.
To achieve a homogeneous structure and to facilitate nitriding, it is advisable to quench the castings after machining from a temperature that is lower than the annealing temperature (for example about 875 C) and (for example to about 700 to <B> 750 '</B> C) and nitriding after this treatment.