DE1117263B

DE1117263B - Verfahren zum Verhindern der Randentkohlung von Gussstuecken aus kohlenstoffhaltigen Legierungen

Info

Publication number: DE1117263B
Application number: DES37159A
Authority: DE
Original assignee: Sulzer AG
Current assignee: Sulzer AG
Priority date: 1953-12-18
Filing date: 1954-01-14
Publication date: 1961-11-16

Description

Verfahren zum Verhindern der Randentkohlung von Gußstücken aus kohlenstoffhaltigen Legierungen Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verhindern der Randentkohlung von Gußstücken aus kohlenstoffhaltigen Legierungen, die mittels keramischer, vor dem Abgießen gebrannter Präzisionsgießformen hergestellt werden, wobei der Formmasse ein der Randentkohlung entgegenwirkender Schutzstoff beigemischt wird. Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß als Schutzstoff eine anorganische Verbindung verwendet wird, die zur Zeit der Abkühlung des Gußstückes im wesentlichen bei Formtemperaturen oberhalb der Brenntemperatur der Gießform Sauerstoff chemisch zu binden vermag.
Keramische Gießformen finden insbesondere bei der Herstellung von Gußstücken nach dem Präzisionsgießverfahren Anwendung, bei dem die Gießform mit Hilfe eines ausschmelzbaren oder ausbrennbaren Modells gebildet wird. Solche Formen werden in der Regel heiß abgegossen. Die Formtemperatur vor dem Eingießen des Metalls kann zwischen 800 und 1000° C liegen. Dienen solche Formen zur Herstellung von Gußstücken aus kohlenstoffhaltigen 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 den Formkörper diffundiert und mit der Randzone des Gußstückes in Berührung kommt. Dabei kann ein Teil des in der Randzone befindlichen Kohlenstoffes verbrennen. Diese Gefahr tritt in verstärktem Maße auf, wenn dickwandige und komplizierte Gußstücke hergestellt werden, welche während des Abkühlvorganges verhältnismäßig lange eine Temperatur oberhalb 800° C aufweisen, was das Ausmaß der Randentkohlung vergrößert.
Sind solche Gußstücke mit entkohlten Randpartien ohne vorherige mechanische Bearbeitung 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. Gegenüber dem nicht rekristallisierten Grundgefüge, welches meistens sogar einen tieferen Kohlenstoffgehalt aufweist, treten innere Spannungen auf, die sehr oft zu Rissen führen. Ferner ist die Festigkeit solcher Gußstücke mit aufgekohlter Randzone gegenüber , dynamischen Beanspruchungen vermindert.
Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens gelingt es, zur Zeit der Abkühlung des Gußstückes die Randentkohlung praktisch zu verhindern. Die Schutzwirkung kommt so zustande, daß der zur Herstellung ; der Gießform verwendeten Formmasse ein Schutzstoff beigemischt wird, welcher bei Temperaturen oberhalb der Brenntemperatur im Formkörper befindlichen molekularen Sauerstoff durch Verbrennung chemisch zu binden vermag.
Das Verfahren nach der Erfindung wird nachstehend an Hand der Herstellung eines Gußstückes aus Stahl mit hohem Kohlenstoffgehalt nach dem Präzisionsgießverfahren beschrieben. Ein Wachsmodell des herzustellenden Gußstückes wird zusammen mit einem geeigneten Wachsmodell des Eingusses in eine keramische Formmasse eingebettet, welche ein geeignetes Bindemittel enthält und welcher als Schutzstoff Kalziumkarbid (CaC2) beigemischt wurde. Letzteres besitzt die Eigenschaft, bei Temperaturen oberhalb der Brenntemperatur für die keramische Formmasse in Anwesenheit von Sauerstoff zu verbrennen. Die so erhaltene Form wird in den Brennofen verbracht, allenfalls nach vorherigem Trocknen der Formmasse und Ausschmelzen des Modellwachses, und hier im Zeitraum von einigen Stunden auf eine Brenntemperatur von etwa 800 bis 900° C erhitzt. Dieser Brennbehandlung vermag das Kalziumkarbonat ohne wesentliche Verbrennung zu widerstehen. 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, wodurch zumindest die im Bereich des Gießhohlraumes liegenden Teile des Formkörpers auf eine nur wenig unterhalb der Gießtemperatur liegende Temperatur erhitzt werden, bei welcher das Kalziumkarbid verbrennen kann. Hierbei verbindet es sich mit dem in den Poren des Formkörpers befindlichen Sauerstoff, bevor dieser mit dem Metall in Berührung kommen und die schädliche Randentkohlnng verursachen kann.
Nach dem beschriebenen Verfahren hergestellte Gußstücke zeichnen sich durch vollständige Abwesenheit jeglicher Randentkohlung aus. Nach dem Erstarren ausgeführte Analysen von an der Oberfläche des Gußstückes entnommenen Materialproben ergaben dieselben Kohlenstoffgehalte wie für Materialproben, die dem Inneren des Gußstückes entnommen wurden.
Das Kalziumkarbid kann nur einer Formmasse beigemischt werden, deren Wassergehalt keine Zersetzung des Karbides herbeiführt. An Stelle des Kalziumkarbides eignen sich aber auch andere Schutzstoffe, für die diese Bedingung wegfällt, so Silizide und Zyanide, wie z. B. Kalziumsilizid und Bariumzyanid; letztere besitzen ebenfalls die Eigenschaft, daß sie bei hohen Temperaturen oberhalb der Brenntemperatur für die Gießformen in Anwesenheit von Sauerstoff verbrennen, beim Eingießen des flüssigen Metalls in die Form aber in den Poren derselben befindlichen Sauerstoff chemisch zu binden vermögen. Das Bariumzyanid selbst kann ohne weiteres auch einer wäßrigen Formmasse beigemischt werden.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Verfahren zum Verhindern der Randentkohlung von Gußstücken aus kohlenstoffhaltigen Legierungen, die mittels keramischer, vor dem Abgießen gebrannter Präzisionsgießformen hergestellt werden, wobei der Formmasse ein der Randentkohlung entgegenwirkender Schutzstoff beigemischt wird, dadurch gekennzeichnet, daß als Schutzstoff eine anorganische Verbindung verwendet wird, die zur Zeit der Abkühlung des Gußstückes im wesentlichen bei Formtemperaturen oberhalb der Brenntemperatur der Gießform Sauerstoff chemisch zu binden vermag.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Schutzstoff Karbide, insbesondere Kalziumkarbid, verwendet werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Schutzstoff Zyanide verwendet werden.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Schutzstoff Bariumzyanid verwendet wird. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 312 305, 269 441, 151715, 638 579, 646 823, 638 498; Chemisches Zentralblatt 1946, 1, S. 1300 (USA.-Patentschrift Nr. 2 239 530); 1937, 1I, 1078/79 (italienische Patentschrift Nr. 339 929).