DE1075649B

DE1075649B - Process for the production of wear-resistant, corrosion-resistant and machinable castings from a carbon-containing iron alloy

Info

Publication number: DE1075649B
Application number: DENDAT1075649D
Authority: DE
Inventors: Jellmghaus und Emil Prolingheuer Kamen Rudolf
Original assignee: Gebr Jellinghaus Maschinenfa bnk Kamen
Publication date: 1960-02-18

Description

Verfahren zum Herstellen von verschleißfesten, korrosionsbeständigen und zerspanbaren Gußstücken aus einer kohlenstoffhaltigen Eisenlegierung Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von gleichzeitig verschleißfesten, korrosionsbeständigen und zerspanbaxen Gußstücken aus einer kohlenstoffhaltigen Eisenlegierung.Process for producing wear-resistant, corrosion-resistant and machinable castings made from a carbonaceous iron alloy. The invention relates to a method for producing simultaneously wear-resistant, corrosion-resistant and machined castings made from a carbonaceous iron alloy.

Die bisher bekannten, gut zerspanbaren Gußlegierungen sind nicht hinreichend verschleißfest, so daß sie den an aus solchen Legierungen hergestellten Maschinenteilen gestellten Anforderungen nicht ausreichend entsprechen. Besitzen diese Legierungen eine hohe Verschleißfestigkeit zusammen mit einer guten chemischen Korrosionsbeständigkeit, so müssen bisher diese Eigenschaften durch eine Verschlechterung der spanabhebenden Bearbeitung erkauft werden.The cast alloys known to date that are easy to machine are not sufficient wear-resistant, so that they can be used on machine parts made from such alloys do not adequately meet the requirements. Own these alloys high wear resistance together with good chemical corrosion resistance, So far these properties have to be due to a deterioration in the machining Machining can be bought.

Es sind bereits Gußl'egierungeri für die Herstellung von hohen Beanspruchungen ausgesetzten Gegenständen bekanntgeworden, die bei einem Aluminium-, Chrom- oder Nickelgehalt bis zu 200,/o einen gegenüber dem normalen Gußeisen hohen Siliziumgehalt von etwa 5 % aufweisen. Solche Legierungen hat man insbesondere für die Herstellung von zunderbeständigen Werkstoffen verwendet, sie gehören jedoch zu den schlecht spanabhebend bearbeitbaren Legierungen. Ist eine spanabhebende Bearbeitung nach dem Guß noch erforderlich, so können diese an sich sonst gute Widerstandseigenschaften aufweisenden Legierungen nicht verwendet werden. Weiterhin ist sogenannter Potterieguß bekannt, bei welchem der unter 2% liegende Siliziuingehalt des Gusses nach dem Abstich in der Schmelze eingeführt wird. Der so, erzielte Eisenguß entspricht aber nicht den drei gleichzeitig an einen im Sinne der oben aufgewiesenen Gesichtspunkte technisch fortschrittlichen Guß zu stellenden Anforderungen, nämlich sowohl korrosions- als auch verschleißbeständig zu sein, wobei aber gleichzeitig eine gute spanabhebende Bearbeitung möglich sein muß.There are already cast alloys for the production of high loads exposed objects have become known that with an aluminum, chrome or Nickel content up to 200, / o a silicon content that is high compared to normal cast iron of about 5%. Such alloys are used in particular for manufacture Used by scale-resistant materials, but they are among the poor machinable alloys. Is a machining after If the casting is still required, these can otherwise have good resistance properties containing alloys are not used. Furthermore, there is a so-called Potterie cast known at which the silicon content of the casting, which is below 2%, after tapping is introduced in the melt. The iron casting achieved in this way, however, does not correspond the three at the same time to one technically in the sense of the points outlined above advanced casting requirements, namely both corrosion and also to be wear-resistant, but at the same time good machining Editing must be possible.

Das alte Bestreben der Fachwelt, einen zerspanbaren korrosions- und verschleißbeständigen Eisenguß mit höheren Gehalten an Silizium herzustellen, ist bisher praktisch nicht gelöst worden, sondern die bisherigen Ansätze enden immer in einfachem Gußeisen und zeitigen jedenfalls nicht eine die vorstehend aufgeführten Eigenschaften gemeinsam aufweisende Legierung.The old endeavor of the professional world, a machinable corrosion and To produce wear-resistant cast iron with higher silicon contents is has not been solved in practice so far, but the previous approaches always end in simple cast iron and in any case do not produce one of the ones listed above Alloy having properties in common.

Gemäß der Erfindung wird dieses Problem dadurch gelöst, daß aus einer wenigstens 30% Stahlschrott enthaltenden, j edoch praktisch von Legierungszusätzen, wie Aluminium oder Chrom, freien Gattierung im Kupolofen od. dgl., eine Schmelze hergestellt und diese dort auf wenigstens 1600° C überhitzt und der abgestochenen Schmelze bei dieser Temperatur in der Pfanne alles zuzusetzende Silizium, vorzugsweise in Form von reinem Silizium, in anteiligen Mengen von 5 bis 20% zulegiert wird, worauf die Schmelze auf die Vergießtemperatur von etwa 1400° C abgekühlt wird.According to the invention, this problem is solved in that from a Containing at least 30% steel scrap, but practically alloy additives, such as aluminum or chromium, free charging in a cupola furnace or the like, a melt produced and this overheated there to at least 1600 ° C and the tapped Melt all silicon to be added in the pan at this temperature, preferably in the form of pure silicon, in proportionate quantities of 5 to 20%, whereupon the melt is cooled to the casting temperature of about 1400 ° C.

Durch dieses Verfahren werden Gußstücke aus einer kohlenstoffhaltigen Eisenlegierung mit höheren Anteilen zu Silizium erzielt, die sowohl spanabhebend bearbeitbar als auch korrosions- und verschleißbeständig sind und im wesentlichen allen an solche Gußteile zu stellenden Anforderungen entsprechen. Es ist überraschend, daß dieser Erfolg vor allem durch besondere Maßnahmen bei dem Herstellen der Legierung im schmelzflüssigen Zustand erzielt wird, nämlich dadurch, daß der Zusatz des Siliziums, vorzugsweise in Form von reinem Silizium oder eines nur einen sehr geringen Eisenanteil enthaltenden Ferrosiliziums, erst in der Pfanne erfolgt. Hierdurch wird offenbar nicht nur eine Verbrennung des Siliziums verhindert, sondern außerdem in besonders vorteilhafter Weise der Kohlenstoff praktisch völlig in die graphitische Form übergeführt und gleichzeitig ein perlitisches Gefüge des Gußstückes erzielt.This process makes castings from a carbonaceous Iron alloy with higher proportions to silicon achieved, which is both machinable machinable as well as corrosion and wear resistant and are essentially meet all requirements to be placed on such castings. It is surprising that this success is mainly due to special measures in the manufacture of the alloy is achieved in the molten state, namely by the fact that the addition of silicon, preferably in the form of pure silicon or only a very small proportion of iron containing ferrosilicon, only takes place in the pan. This becomes evident not only prevents the silicon from burning, but also in particular advantageously, the carbon is practically completely converted into the graphitic form and at the same time a pearlitic structure of the casting is achieved.

Als Beispiel für ein Gußeisen, das sich besonders für die Herstellung von zerspanbaren Gußstücken mit hoher Verschleißfestigkeit und Korrosionsbeständigkeit eignet, sei folgende Analyse erwähnt: C I si I Mn I P I s 3 I 5 I 0,6 I 0,05 I 0,08 Beim normalen Vergießen werden Brinellhärtewerte bis 160 und mehr erreicht, die beim Gießen in der Kokille oder gegen Kokille noch weiter bis auf über 300 ansteigen.As an example of a cast iron that is particularly suitable for the production of machinable castings with high wear resistance and corrosion resistance, the following analysis should be mentioned: CI si I Mn IPI s 3 I 5 I 0.6 I 0.05 I 0.08 With normal casting, Brinell hardness values of up to 160 and more are achieved, which increase even further to over 300 when casting in the mold or against the mold.

Trotzdem sind die Gußstücke in normaler Weise auf der Drehbank mit den üblichen Drehstählen zu be` arbeiten. Infolge der hohen Verschleißfestigkeit ist die Lebensdauer von aus solchen Gußlegierungen hergestellten Gegenständen - z. B. hohen mechanischen Beanspruchungen ausgesetzten Gleitlagern, Führungsbahnen u. dgl. - auf das Mehrfache erhöht.Nevertheless, the castings are in the normal way on the lathe to work with the usual turning tools. As a result of the high wear resistance is the service life of objects made from such cast alloys - z. B. plain bearings exposed to high mechanical loads, guideways and the like - increased several times.

Bei Gußlegierungen beispielsweise in obiger Zu--sammensetzung liegt der Kohlenstoff im wesentlichen in Form von Graphit vor, und daher sind aus einer solchen Legierung hergestellte Gegenstände selbstschmierend und ölaufsaugend, woraus sich gewisse Notlauf-Eigenschaften ergeben.In the case of cast alloys, for example, it has the above composition the carbon is essentially in the form of graphite, and therefore consists of a Objects made of such alloy are self-lubricating and oil-absorbent, from which certain emergency running properties result.

Das Gefüge ist fast vollständig perlitisch. Ferrit ist nur in Spuren vorhanden. Wegen des hohen Si-Gehaltes liegt vorhandener Kohlenstoff, wie bereits erwähnt, im wesentlichen in Form von Graphit vor. Der Phosphorgehalt ebenso wie der Schwefelgehalt können gegenüber dem angegebenen Zusammensetzungsbeispiel nach oben und unten schwanken.The structure is almost completely pearlitic. Ferrite is only in traces available. Because of the high Si content, there is carbon present, as already mentioned, essentially in the form of graphite. The phosphorus content as well as the sulfur content can be compared to the composition example given sway up and down.

Das neue Gußeisen läßt sich ohne Schwierigkeiten brennhärten. Der Gattierung wird Stahlschrott nicht unter 30% zugesetzt. Wichtig ist, daß die Schmelze auf ungefähr 1600° C überhitzt wird. jedoch darf das Vergießen erst nach Abkühlen auf etwa 1400° C erfolgen. Der Zusatz an Ferrosilizium oder reinem Silizium soll erst in der Pfanne, keinesfalls im Kupolofen erfolgen.The new cast iron can be bake hardened without difficulty. Not less than 30% of steel scrap is added to the batch. It is important that the melt is superheated to around 1600 ° C. however, potting may only take place after cooling to around 1400 ° C. Ferrosilicon or pure silicon should only be added in the pan, never in the cupola furnace.

Claims

"" PATBNTANSYRÜCHE: 1. Method of making simultaneously wear-resistant, corrosion-resistant and machinable castings made from a carbon-containing one Iron alloy, characterized in that at least 30% steel scrap containing, but practically of alloy additives, such as aluminum or chromium, Free charging in the cupola or the like, a melt produced and this there superheated to at least 1600 ° C and the tapped melt at this temperature all silicon to be added in the pan, preferably in the form of pure silicon, is added in proportionate amounts of 5 to 20%, whereupon the melt on the casting temperature is cooled from about 1400 ° C.

2. The method according to claim 1, characterized in that the sulfur content of the alloy is at most 0.08%. Documents considered: Austrian Patent No. 127 445; Swiss Patent No. 221995; A. Grützner, "Iron and Steel Alloys", 1932, p. 32; E. Houdremont, "Handbuch der Sonderstahlkunde", 1943, p.783; "Excerpts of German Patent Applications ", Vol. 19 (1948), p.93 (St 48659 VIa / 18b); E. Piwowarsky, "High quality cast iron", 2nd edition, 1951, p.637.