CH320020A - Process for preventing the edge decarburization of castings made from carbon-containing alloys - Google Patents

Process for preventing the edge decarburization of castings made from carbon-containing alloys

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CH320020A
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22CFOUNDRY MOULDING
    • B22C23/00Tools; Devices not mentioned before for moulding
    • B22C23/02Devices for coating moulds or cores

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  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Continuous Casting (AREA)
  • Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)

Description

  

  Verfahren zur Verhinderung der     Randentkohlung    von     Gussstücken     aus kohlenstoffhaltigen Legierungen    Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur       Verhinderung    der     Randentkohlung    von     Guss-          stüeken.    aus kohlenstoffhaltigen Legierungen,  bei     welchem    der zur Herstellung der Giess  form verwendeten     keramisehen    Formmasse  ein der     Randentkohlung    entgegenwirkender       Seliutzstoff    beigemischt wird.

   Die     Erfindung     ist dadurch     gekennzeichnet,    dass als Schutz  stoff eine anorganische Verbindung verwendet  wird,     welehe    zur Zeit der Abkühlung des     Guss-          stüekes    bei     Formtemperaturen    oberhalb der  Brenntemperatur der Giessform ein der     Rand-          entkohlung    entgegenwirkendes     Sehutzgas    er  zeugt.  



       Keramisehe    Giessformen finden insbeson  dere bei der Herstellung von     Gtissstüeken    nach       dem        Präzisionsgiessverfahren    Anwendung, bei       welehetn    die Giessform mit Hilfe eines aas  schmelzbaren oder aasbrennbaren     Modelles    ge  bildet wird. Solche Formen werden in der  Regel heiss     abgegossen.    Die Formtemperatur  vor dem Eingiessen des     Metalles    kann zwischen  800 bis 1.000  liegen.

   Dienen solche Formen       zur        Heisstellung    von     Gussstüeken    aus kohlen  stoffhaltigen Legierungen, insbesondere aus  Stählen mit hohem Kohlenstoffgehalt, wird  die Randzone der     Gussstücke    während der       Abkühlung    in der Form in schädlichem Mass       entkohlt.    Dieser Vorgang beruht darauf, dass  Luft durch die Form diffundiert und mit  der Randzone des     Gussstückes    in     Berührung     kommt. Dabei kann ein Teil des in der Rand  zone befindlichen Kohlenstoffes verbrennen.

      Diese Gefahr tritt. in verstärktem Masse auf,  wenn     diekwandige    und komplizierte     Guss-          stüeke    hergestellt. werden, welche während des       Abkühlvorganges    verhältnismässig lange eine  Temperatur     oberhab    800  C aufweisen, was das  Ausmass der     Randentkohlung    vergrössert.  



  Sind solche     Gussstücke    mit     entkohlten          Randpartien    ohne vorherige mechanische Be  arbeitung der Oberfläche zu härten, muss die  Randzone vorher     aufgekohlt    werden; letzteres  ist aber mit folgenden Nachteilen verbunden:  Durch das Eindiffundieren des Kohlenstoffes  wird das Randgefüge     rekristallisiert.    Gegen  über dem nicht     rekristallisierten    Grundgefüge,  welches meistens sogar einen tieferen Kohlen  stoffgehalt aufweist, treten innere Spannun  gen auf, die sehr oft. zu Rissen führen.

   Ferner  ist die Festigkeit solcher     Gussstüeke    mit     auf-          gekohlter    Randzone gegenüber     dynamischen     Beanspruchungen vermindert.    Mit Hilfe des erfindungsgemässen Verfah  rens gelingt es, zur Zeit der Abkühlung des       Gussstückes    im Bereich des letzteren eine       Sehutzgasatmosphäre    aufrechtzuerhalten, wel  che die     Randentkohlung    praktisch verhindert.

    Die Schutzwirkung kommt so zustande, dass  der zur Herstellung der Giessform verwen  deten keramischen Formmasse ein Schlitzstoff  beigemischt wird, welcher bei Temperaturen  oberhalb der     Brenntemperatur    der Giessform  ein der     Randentkohlung    entgegenwirkendes  Schutzgas erzeugt, welches in der Form be-           findlichen    molekularen Sauerstoff vom ein  gegossenen Metall fernhält.  



  Das Verfahren nach der Erfindung wird  nachstehend beispielsweise an Hand der Her  stellung eines     Gussstückes    aus Stahl mit  hohem Kohlenstoffgehalt nach dem     Präzisions-          giessverfahren    beschrieben. Ein     ZV        achsmodell     des     herzustellenden        Gussstiickes    wird zusam  men mit einem geeigneten Wachsmodell des  Eingusses in eine keramische Formmasse ein  gebettet, welche ein geeignetes Bindemittel  enthält und welcher als Schutzstoff gegen die       Randentkohlung        Calciumkarbonat    beigemischt  wurde.

   Letzteres besitzt die Eigenschaft, bei  Temperaturen oberhalb von 900  C Kohlen  dioxyd abzuspalten. Die erhaltene Form wird  in den Brennofen verbracht, allenfalls nach  vorheriger Trocknung, und hier im Zeitraum  von einigen Stunden auf eine Brenntempera  tur von etwa 880 bis 900  C erhitzt. Dieser  Brennbehandlung vermag das     Calciumkarbo-          nat    ohne wesentliche Zersetzung zu wider  stehen.

   Unmittelbar nach dem Herausnehmen  der Form aus dem Ofen wird der flüssige  Stahl mit. einer Giesstemperatur von etwa  1500  C in die heisse Form eingegossen wo  durch zumindest die im Bereich des Giesshohl  raumes liegenden Teile der Form auf eine nur  wenig unterhalb der Giesstemperatur liegende  Temperatur erhitzt werden, bei welcher das       Calciumkarbonat    sich unter Abspaltung von  Kohlendioxyd zersetzt. Letzteres diffundiert in  die Poren der Form und vermag in dieser  befindlichen Sauerstoff v     om    Metall     wegzuver-          drängen,    bevor er mit dem Metall in Berüh  rung kommen und die schädliche     Randent-          kohlung    verursachen kann.  



  Nach dem beschriebenen Verfahren her  gestellte     Gussstücke    zeichnen sich durch voll  ständige Abwesenheit jeglicher     Randentkoh-          lung    aus. Nach dem Erstarren ausgeführte  Analysen von an der Oberfläche des     Guss-          st.ückes    entnommenen Materialproben ergaben  dieselben Kohlenstoffgehalte wie .für Mate  rialproben, welche dem Innern des     Gussstückes     entnommen wurden.  



  An Stelle des     Calciumkarbonates    können  auch andere Schutzstoffe verwendet werden,    welche ein neutrales, den Sauerstoff vom       Gussstiick    fernhaltendes Schutzgas erzeugen.  Hierzu eignen sieh besonders gewisse     Nitride,     wie z. B.     Chromnitrid.    Dieser Schutzstoff be  sitzt ebenfalls die Eigenschaft, dass er sich  beim Brennen der     keramischen    Formmasse  nicht zersetzt, jedoch bei Temperaturen im  Bereich der Giesstemperatur der     Randentkoh-          lung    entgegenwirkender     Stickstoff    erzeugt.  



  Schliesslieb können auch zwei oder mehrere  Schutzstoffe als     Mischung    dem Formstoff bei  gegeben     werden,    z. B. eine     Mischung    von Cal  ciumkarbonat und     Chromnitrid.  



  Method for preventing the edge decarburization of castings made from carbon-containing alloys The invention relates to a method for preventing the edge decarburization of castings. Made of carbon-containing alloys, in which the ceramic molding compound used to manufacture the casting mold is admixed with a special substance that counteracts the decarburization of the edges.

   The invention is characterized in that an inorganic compound is used as the protective substance which, at mold temperatures above the firing temperature of the casting mold, generates a protective gas that counteracts the edge decarburization at the time the casting is cooled.



       Ceramic casting molds are used in particular in the manufacture of cast pieces according to the precision casting process, in which the casting mold is formed with the help of a fusible or combustible model. Such forms are usually poured hot. The mold temperature before pouring the metal can be between 800 and 1,000.

   If such molds are used to heat castings made from carbon-containing alloys, in particular from steels with a high carbon content, the edge zone of the castings is decarburized to a harmful degree during cooling in the mold. This process is based on the fact that air diffuses through the mold and comes into contact with the edge zone of the casting. Some of the carbon in the edge zone can burn up.

      This danger occurs. to a greater extent when diekwandige and complicated castings are produced. which have a temperature above 800 C for a relatively long time during the cooling process, which increases the extent of the edge decarburization.



  If such castings with decarburized edge parts are to be hardened without prior mechanical processing of the surface, the edge zone must be carburized beforehand; The latter is associated with the following disadvantages: The diffusion of the carbon causes the edge structure to recrystallize. Against the non-recrystallized basic structure, which usually even has a lower carbon content, internal tensions occur, which very often. lead to cracks.

   Furthermore, the strength of such castings with a carburized edge zone against dynamic loads is reduced. With the aid of the method according to the invention, it is possible to maintain a protective gas atmosphere at the time of the cooling of the casting in the area of the latter, which practically prevents the edge decarburization.

    The protective effect comes about by adding a slit material to the ceramic molding compound used to manufacture the casting mold, which at temperatures above the firing temperature of the casting mold generates a protective gas that counteracts edge decarburization and which keeps molecular oxygen in the mold away from the cast metal .



  The method according to the invention is described below, for example, with reference to the manufacture of a cast piece made of steel with a high carbon content by the precision casting process. A ZV axis model of the cast piece to be produced is embedded together with a suitable wax model of the sprue in a ceramic molding compound which contains a suitable binding agent and to which calcium carbonate has been added as a protective substance against decarburization.

   The latter has the property of splitting off carbon dioxide at temperatures above 900 C. The shape obtained is placed in the kiln, if necessary after previous drying, and heated here to a firing temperature of about 880 to 900 C over a period of a few hours. The calcium carbonate is able to withstand this burning treatment without substantial decomposition.

   Immediately after removing the mold from the furnace, the molten steel is with it. A casting temperature of about 1500 C is poured into the hot mold where at least the parts of the mold located in the area of the casting cavity are heated to a temperature only slightly below the casting temperature at which the calcium carbonate decomposes with the elimination of carbon dioxide. The latter diffuses into the pores of the mold and is able to displace oxygen from the metal before it can come into contact with the metal and cause the damaging surface decarburization.



  Castings produced according to the process described are characterized by the complete absence of any surface decarburization. Analyzes carried out after solidification of material samples taken from the surface of the casting showed the same carbon content as for material samples taken from the inside of the casting.



  Instead of calcium carbonate, other protective substances can also be used, which generate a neutral protective gas that keeps the oxygen away from the casting. Certain nitrides, such as B. chromium nitride. This protective substance also has the property that it does not decompose when the ceramic molding compound is fired, but generates nitrogen which counteracts the decarburization at temperatures in the range of the casting temperature.



  Finally, two or more protective substances can also be added to the molding material as a mixture, e.g. B. a mixture of calcium carbonate and chromium nitride.

 

Claims (1)

PATENTANSPRUCH Verfahren zur Verhinderung der Rand- entkohlung von Gussstücken aus kohlenstoff haltigen Legierungen, bei welchem der zur Herstellung der Giessform verwendeten kera mischen Formmasse ein der Randentkohlung entgegenwirkender Seluitzstoff beigemischt wird, dadurch gekennzeichnet, dass als Schutz stoff eine anorganische Verbindung verwen det wird, welche zur Zeit der Abkühlung des Gussstückes bei Formtemperaturen oberhalb der Brenntemperatur der Giessform ein der Rundentkohlung entgegenwirkendes Schutzgas erzeugt. <B>UNTERANSPRÜCHE</B> 1. PATENT CLAIM A method for preventing the edge decarburization of castings made of carbon-containing alloys, in which the ceramic molding compound used to manufacture the casting mold is admixed with a seluitzstoff that counteracts the edge decarburization, characterized in that an inorganic compound is used as a protective substance which is used for During the cooling of the casting at mold temperatures above the firing temperature of the casting mold, a protective gas that counteracts round decarburization is generated. <B> SUBClaims </B> 1. Verfahren nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass ein Schutzstoff verwendet wird, welcher ein neutrales, den Sauerstoff vom CTussstück fernhaltendes Schutzgas erzeugt. ?. Verfahren nach Unteranspruch 1, da durch gekennzeichnet., da.ss als Schutzstoff ein Karbonat verwendet wird. 3. Verfahren nach LTnteransprueh 2, da durch gekennzeichnet, dass als Schutzstoff Caleiumkarbonat verwendet wird. 4. Verfahren nach Unteranspruch 1, da durch gekennzeichnet, dass als Schutzstoff ein Nitrid verwendet wird. 5. Method according to patent claim, characterized in that a protective substance is used which generates a neutral protective gas which keeps the oxygen away from the C-key. ?. Method according to dependent claim 1, characterized in that a carbonate is used as the protective substance. 3. The method according to LTnteransprueh 2, characterized in that calcium carbonate is used as the protective substance. 4. The method according to dependent claim 1, characterized in that a nitride is used as a protective substance. 5. Verfahren nach Unteranspruch 4, da durch gekennzeichnet, dass als Schutzstoff Chromnitrid verwendet wird. Method according to dependent claim 4, characterized in that chromium nitride is used as the protective substance.
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