CH177982A - Process for the production of items made of malleable cast iron. - Google Patents

Process for the production of items made of malleable cast iron.

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CH177982A
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Roesch Karl
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Josef Schleimer Otto
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  Verfahren zur Herstellung von Gegenständen aus     Temperguss.       Versuche,     Tempergussstücke    zu schweissen,  insbesondere geschweisste Verbindungen zwi  schen ihnen und Stücken aus Schmiedeeisen  oder Stahl herzustellen, sind bis heute ohne  praktischen Erfolg geblieben. Es hat sich her  ausgestellt, dass selbst     Stücke    aus weissem       Temperguss    nicht haltbar und dicht mitein  ander und mit Gegenständen aus     Flusseisen     zu verschweissen sind.

   Das liegt an dem eigen  tümlichen     (31refügeaufbau    des     Tempergusses,     der wiederum durch die Natur des     Ausgangs-          rnaterials    und des     Temperverfahrens,    wie man  sie bisher glaubte verwenden zu müssen, be  dingt ist.  



  Das     Temperverfahren    wird heute     bewusst    auf  einen Zerfall des     Eisenkarbides,    des     Zemen-          tits,        geführt    und der Prozess dann so geleitet,  dass der entstehende Graphit durch den Sauer  stoff des     Glühmittels    oxydiert und entfernt  wird.

   Um den     Zernentitzerfall    herbeizuführen       und    zu fördern, geht man von einem     Robguss     bestimmten     Siliziunrgehaltes    aus und regelt  mit ihm und der     (-r'lülrtemper@atur    die Verfalls-         geschwindigkeit.        Orn    den     Zernentitzerfall    nach  der Gleichung     FesC    =     3Fe        +    C mit diesen  Mitteln zu bewerkstelligen, sind je nach der       Wandstärke        Siliziumgehalte        von        0,6-1,

  50        %     im     Rohguss    erforderlich.  



  Wenn man den     Glühfrischprozess    so durch  den     Siliziumgehalt    des Rohgusses über einen       Eisenkarbidzerfall    führen und den als Graphit  ausgeschiedenen Kohlenstoff durch Oxydation  entfernen will, so lässt sich eine restlose     Ent-          kohlung    auch in den Randzonen nur dann  durchführen, wenn es gelingt, den Zerfalls  kohlenstoff so zu vergasen wie er entsteht,  das heisst, wenn es gelingt, die Oxydations  geschwindigkeit gleich oder annähernd gleich  der     Zerfallgeschwindigkeit    zu machen. Ein  mal ausgeschiedener Graphit ist, wie Versuche  ergeben haben, nur noch schwer zu oxydieren.

    Diese Zusammenhänge machen das mit Hilfe  eines bestimmten     Siliziumgehaltes    über den       Eisenkarbidzerfall        entstandene,    auch dem  stark getemperten, weissen Guss eigentümliche  Gefüge verständlich, bei dem in     ferritischer         oder     zementitischer    Grundmasse Reste von       Temperkohle    liegen.  



  Die zwischen oder in den     Ferritkristallen     lagernde     Temperkohle    ist die Ursache für die  mangelnde     Schweissbarkeit    der aus     Temper-          guss    gefertigten     Gussstücke.    Unter dem Ein  fluss der beim Schweissen angewandten hohen  Temperaturen findet nämlich eine Vergasung  der     Temperkohle    statt, so dass sich die  Schweisse stark aufbläht und poröse, löcherige  Schweissstellen entstehen.

   Weiter aber geht  die     Temperkohle    während des Schweissens mit  dem Material des Schweissstabes und auch  mit dein     Ferrit    der Schweissstelle in Lösung,  so dass die Schweissnaht selbst und ihre Um  gebung wieder stark     zementitisches    Gefüge  erhält und dann hart und leicht brüchig wird.  



  Auf diesen Erkenntnissen aufbauend und  davon ausgehend, dass die beim Tempern ent  standene     Temperkohle    das Schweissen von       Tempergussstüeken    erschwert oder sogar un  möglich macht, wird zur Herstellung gut  schweissbarer Gegenstände aus     Temperguss     erfindungsgemäss ein     Rohguss    von solcher Zu  sammensetzung verwendet, dass die Natur des       Glühfrischprozesses    geändert und dieser nicht  mehr über den     Eisenkarbidzerfall,    sondern  über einen allmählichen direkten     Kohlenstoff-          abbau    des     Zementits    geführt wird.

   Im Gegen  satz zu dem bisher üblichen     Temperverfahren          kommt        dabei        ein        Gusseisen        mit        2,2-3,2        %        C,          unter        0,6%        Si,        0,15-1,2%        Mn        und        unter     0,1 0% S zur Verwendung.

   Es hat sich gezeigt,  dass ein derartiges Eisen bei den üblichen       Glühtemperaturen    und     Glühzeiten    nicht zum       Eisenkarbidzerfall    neigt, und dass hier der  wesentlichste Teil des     Kohlenstoffes    unmittel  bar durch Oxydation und allmählichen Kohlen  stoffabbau des Eisenkarbids entfernt wird, so  dass die das Schweissen störende und hindernde  Graphit- oder     Temperkohlebildung    unterbleibt.

    Dabei ist entsprechend der Eigenart des Pro  zesses der     C-Gehalt    des Rohgusses erfindungs  gemäss so niedrig eingestellt, dass das Aus  gangsmaterial von     vorneherein    einen geringen       Anteil    an     Zementit    aufweist. Ausser, dass der  niedrige     Siliziumgehalt    des Rohgusses von       unter        0,6        %        im        Sinne        einer        geringeren    Karbid-         zerfallgeschwindigkeit    wirkt, beförderter auch.

    die     Schweissbarkeit    des     Tempergusses    allge  mein. Ein hoher     Siliziumgehalt    beeinträchtigt  die     Schweissbarkeit    des Werkstoffes infolge  der beim Schweissen sich bildenden Kiesel  säure. Auch treten bei höheren     Si-Gehalten     leicht Überhitzungserscheinungen und damit  Sprödigkeit der Schweissstelle auf.  



  Ähnlich wie durch die beim Schweissen  vergasende     Temperkohle    wird auch durch       Schwefelgehalte        von        über        0,1%        das        Gefüge     der Schweissnähte gestört, da die sich bilden  den     S02-Gase    aus ihrer Schmelze entweichen  müssen und durch den Schwefel die Diffusions  geschwindigkeit bei der     Temperung    erniedrigt  wird.

   Der Schwefelgehalt des     Robgusses    soll       daher        erfindungsgemäss        unter        0,1%        liegen.     Umfangreiche Versuche haben nun weiterhin  ergeben, dass sieh die besten Ergebnisse er  zielen lassen, wenn die beiden Stoffe Silizium       und    Schwefel im     Rohguss    in ganz bestimmtem  Verhältnis zueinander     stehen.    In dem durch  einen     Siliziumgehalt    von weniger als     0,

  6"/o          und        einen        Schwefelgehalt        von        unter        0,1%     gekennzeichneten Gebiet der schweissbaren       Tempergusslegierungen    liegt nämlich ein Feld  (siehe beigefügte Zeichnung), in dem der Roh  guss eine ganz besondere Eignung für die  Herstellung schweissbarer     Tempergussstücke     hat.

   Ein solcher     Rohguss    mit bis zu 0,25 0/0       Silizium        darf        höchstens        0,100%        Schwefel,        ein          Rohguss        mit        0,3        %        Silizium        höchstens        0,082        %          Schwefel,        mit        0,

  4%        Silizium        höchstens        0,050        %     Schwefel und mit     0,50%    Silizium höchstens  0,020 % Schwefel haben. Durch diese Zahlen  angaben beschreibt sich ungefähr die Be  grenzungslinie     (.A-B-C-D)    des     Silizium-          Schwefelfeldes    (B) besonders gut schweiss  barer     Tempergusslegierungen.    Geringe Ab  weichungen verändern den Charakter der  Kurve nicht.  



  Es hat sich herausgestellt, dass die inner  halb des so gekennzeichneten Feldes liegen  den     Rohgusslegierungen    einen     Temperguss    er  geben, dessen     Schweissbarkeit    mit und ohne  Schweissdraht der des Weicheisens entspricht.  Diese Feststellung ist deswegen wichtig, weil  sie die Verwendung von     Tempergussstücken,         insbesondere für zu schweissende Rohrverbin  dungen, Fahrrad- und Automobilteile, wie  überhaupt für Gegenstände ermöglicht, für  deren Schweissverbindungen nicht nur hohe  mechanische Festigkeit, sondern auch völlige  Dichtheit verlangt wird.

   Dieser Umstand er  möglicbt es ferner, bei     dei    der     Verschweissung          P-on        Tempergussstücken    ohne Zusatzschweiss  stoff zu arbeiten. So kann man jetzt beispiels  weise die     Anschlussenden    von     Tempergussfit-          tings    mit einem Wulst versehen und diesem  Wulst beim Zusammenschweissen des Fittings  mit den Rohrenden den     Schweissstoff    in ein  facher Weise entnehmen.  



  Schmelzversuche haben weiter ergeben,  dass beim Einhalten obiger Bedingungen auch  dein Erschmelzen des Gusseisens grosse Be  deutung zukommt. Es ist vorteilhaft, das nach  der     Erfindung    verwendete Gusseisen, vor allem       rnit    Rücksicht auf seinen geringen Silizium  gehalt, während des Einschmelzens und auch  nachher     weitgebendst    durch Aluminium oder  Mangan zu     desoxydieren.    Des weiteren hat  es sich gezeigt,     dass    durch Einstellen einer redu  zierenden Atmosphäre während des Schmelz  prozesses besonders günstige Bedingungen ge  schaffen werden.

   Als Schmelzöfen verwendet       man    dabei mit Vorteil den Elektroofen, sowie  öl-,     kohlenstaub-    oder gasbefeuerte     Flamin-          oder    Trommelöfen.  



  Da schliesslich der     Eisenkarbidzerfall    an  hohe Glühtemperaturen gebunden ist, kann  ihm weiterhin durch das Glühen des Roh  gusses bei Temperaturen unter 9500 C ent  gegengearbeitet werden.  



  Auf die     vorbeschriebene    Weise und unter  Beachtung der genannten Regeln sind ins  besondere dünnwandige     Tempergussstücke,     vornehmlich auch Fittings oder dergleichen,  leicht schweissbar zu machen, wodurch sich  ihr Anwendungsgebiet natürlich erheblich  erweitert.



  Process for the production of items made of malleable cast iron. Attempts to weld malleable cast iron pieces, especially welded connections between them and pieces of wrought iron or steel, have remained unsuccessful to this day. It turned out that even pieces made of white malleable cast iron are not durable and cannot be welded tightly to one another and to objects made of mild iron.

   This is due to the peculiar structure of malleable cast iron, which in turn is due to the nature of the starting material and the tempering process that was previously believed to have to be used.



  Today, the tempering process is deliberately directed towards a disintegration of the iron carbide, the cement, and the process is then managed in such a way that the graphite that is formed is oxidized and removed by the oxygen in the annealing agent.

   In order to bring about and promote the decay of carbon dioxide, one starts with a Robguss with a certain silicon content and regulates the rate of decay with it and the (-r'lülrtemper @ atur) , depending on the wall thickness, silicon contents of 0.6-1,

  50% required in the raw casting.



  If the annealing process is carried out through the silicon content of the raw casting via iron carbide decay and the carbon precipitated as graphite is to be removed by oxidation, complete decarburization can only be carried out in the edge zones if it is possible to break down the carbon in this way gasify as it arises, that is, if it is possible to make the rate of oxidation equal to or approximately equal to the rate of disintegration. Once graphite has precipitated, it is difficult to oxidize, as experiments have shown.

    These relationships make the structure, which is also peculiar to the strongly tempered, white cast and which is created with the help of a certain silicon content through the decomposition of iron carbide, understandable, in which remnants of tempered carbon lie in the ferritic or cementitic matrix.



  The tempering carbon stored between or in the ferrite crystals is the cause of the inadequate weldability of castings made from malleable cast iron. Under the influence of the high temperatures used during welding, gasification of the tempering carbon takes place, so that the welds expand considerably and porous, holey welds are created.

   During the welding, however, the tempering carbon goes into solution with the material of the welding rod and also with the ferrite of the welding point, so that the welding seam itself and its surroundings have a strong cementitic structure again and then become hard and easily brittle.



  Building on these findings and based on the fact that the tempering carbon produced during tempering makes the welding of malleable cast iron pieces difficult or even impossible, according to the invention a raw casting of such a composition is used for the production of easily weldable items from malleable cast iron that the nature of the annealing process is changed and this is no longer conducted via the iron carbide decay, but via a gradual direct carbon breakdown of the cementite.

   In contrast to the previously used tempering process, a cast iron with 2.2-3.2% C, below 0.6% Si, 0.15-1.2% Mn and below 0.1 0% S is used.

   It has been shown that such iron does not tend to decompose iron carbide at the usual annealing temperatures and annealing times, and that here the most essential part of the carbon is removed directly through oxidation and gradual carbon degradation of the iron carbide, so that the graphite which interferes with and hinders welding - or there is no tempering carbon formation.

    According to the nature of the process, the C content of the raw casting is set so low according to the invention that the starting material has a low proportion of cementite from the outset. Except that the low silicon content of the raw casting of less than 0.6% has the effect of reducing the rate of carbide disintegration, promoted too.

    the weldability of malleable cast iron in general. A high silicon content impairs the weldability of the material due to the silicic acid that forms during welding. In the case of higher Si contents, overheating and thus brittleness of the weld can easily occur.



  Similar to the tempering carbon which gasifies during welding, the structure of the weld seams is also disturbed by sulfur contents of over 0.1%, since the S02 gases that form have to escape from their melt and the sulfur reduces the diffusion speed during tempering.

   According to the invention, the sulfur content of the Robguss should therefore be below 0.1%. Extensive tests have now shown that the best results can be achieved if the two substances silicon and sulfur are in a very specific relationship to one another in the raw casting. In which by a silicon content of less than 0,

  6 "/ o and a sulfur content of less than 0.1% marked area of the weldable malleable cast iron alloys is a field (see attached drawing) in which the raw cast has a very special suitability for the production of weldable malleable cast iron pieces.

   Such a raw casting with up to 0.25% silicon may not exceed 0.100% sulfur, a raw casting with 0.3% silicon maximum 0.082% sulfur, with 0,

  4% silicon have a maximum of 0.050% sulfur and with 0.50% silicon have a maximum of 0.020% sulfur. These figures roughly describe the delimitation line (.A-B-C-D) of the silicon-sulfur field (B) of malleable cast iron alloys that are particularly easy to weld. Small deviations do not change the character of the curve.



  It has been found that the raw cast alloys that lie within the field marked in this way give a malleable cast iron whose weldability with and without welding wire corresponds to that of soft iron. This finding is important because it allows the use of malleable cast iron, especially for pipe connections to be welded, bicycle and automobile parts, as well as for objects whose welded connections require not only high mechanical strength, but also complete tightness.

   This fact also makes it possible to work with the welding of P-on malleable cast iron pieces without additional welding material. For example, the connection ends of malleable cast iron fittings can now be provided with a bead and the welding material can be removed from this bead when the fitting is welded together with the pipe ends.



  Melting tests have also shown that if the above conditions are met, the melting of the cast iron is also of great importance. It is advantageous to deoxidize the cast iron used according to the invention, especially with regard to its low silicon content, during the melting process and also afterwards as much as possible with aluminum or manganese. Furthermore, it has been shown that setting a reducing atmosphere during the melting process creates particularly favorable conditions.

   The electric furnace, as well as oil, coal dust or gas-fired flame or drum furnaces, are advantageously used as melting furnaces.



  Since iron carbide decay is ultimately linked to high annealing temperatures, it can still be counteracted by annealing the raw casting at temperatures below 9500 C.



  In the above-described manner and taking into account the rules mentioned, thin-walled malleable cast iron pieces, especially fittings or the like, can be made easily weldable, which of course extends their field of application considerably.

 

Claims (1)

PATENTANSPRUCH: Verfahren zurHerstellungvongut schweiss baren Gegenständen aus Temperguss, dadurch gekennzeichnet, dass Gegenstände aus Guss- eisen mit 2,2-3,2% C, unter 0,6% Si, 0,15-1,2 % Mn und unter 0, PATENT CLAIM: Process for the production of well-weldable items made of malleable cast iron, characterized in that items made of cast iron with 2.2-3.2% C, below 0.6% Si, 0.15-1.2% Mn and below 0, 1% S gegossen werden und durch oxydierendes Glühen des erhaltenen Rohgusses eine Herabsetzung des Kohlenstoffgehaltes, sowie ein praktisch tem- perkohlefreies Gefüge erzielt wird, wobei die einzelnen Legierungsbestandteile des Roh gusses so aufeinander eingestellt sind, dass beim Glühen der Eisenkarbidzerfall unter bleibt und der Glühfrischprozess über einen allmählichen direkten Kohlenstoffabbau des Zementits verläuft. UNTERANSPRüCHE: 1. 1% S are poured and the oxidizing annealing of the raw casting obtained reduces the carbon content and a practically temperature-free structure is achieved, whereby the individual alloy components of the raw casting are adjusted to one another in such a way that the iron carbide does not break down during annealing and the annealing process continues a gradual direct carbon degradation of the cementite takes place. SUBCLAIMS: 1. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass im Rolrguss der Sili- ziumgehalt bis zu 0,5/o beträgt und der Schwefelgehalt den in der beigefügten Zeichnung durch die Linie A-B-C-D dargestellten, in Abhängigkeit vom Sili- ziumgehalt angegebenen Höchstgehalt nicht überschreitet. 2. Verfahren nach Patentanspruch und Unter anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gusseisen in der reduzierenden Atmo sphäre eines Ofens erschmolzen wird. 3. Process according to claim, characterized in that the silicon content in roll casting is up to 0.5 / o and the sulfur content does not exceed the maximum content shown in the attached drawing by the line A-B-C-D, depending on the silicon content. 2. The method according to claim and sub-claim 1, characterized in that the cast iron is melted in the reducing atmosphere of a furnace. 3. Verfahren nach Patentanspruch und Unter- ansprächen 1 und 2; dadurch gekennzeich net, dass das Gusseisen durch Metalle des oxydiert wird. 4. Verfahren nach Patentanspruch und Unter ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeich net, dass der Robguss bei Temperaturen unter<B>9500</B> C oxydierend geglüht wird. Method according to patent claim and subclaims 1 and 2; characterized in that the cast iron is oxidized by metals. 4. The method according to claim and sub-claims 1 to 3, characterized in that the Robguss is oxidized at temperatures below <B> 9500 </B> C.
CH177982D 1933-12-20 1934-06-12 Process for the production of items made of malleable cast iron. CH177982A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE872352C (en) * 1950-06-03 1953-03-30 Bergische Stahlindustrie Molded parts made of malleable cast iron, which, regardless of their wall thickness, can be easily welded by fusion welding

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE872352C (en) * 1950-06-03 1953-03-30 Bergische Stahlindustrie Molded parts made of malleable cast iron, which, regardless of their wall thickness, can be easily welded by fusion welding

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