DE112016002243T5

DE112016002243T5 - Verfahren zum Behandeln von geschmolzenem Gußeisen

Info

Publication number: DE112016002243T5
Application number: DE112016002243.3T
Authority: DE
Inventors: Ryosuke Fujimoto; Shuhei Honma
Original assignee: Toshiba Machine Co Ltd
Current assignee: Shibaura Machine Co Ltd
Priority date: 2015-05-18
Filing date: 2016-05-17
Publication date: 2018-02-08
Also published as: JPWO2016186094A1; JP6728150B2; CN107532225B; KR102107888B1; CN107532225A; WO2016186094A1; US20180148805A1; KR20180008612A

Abstract

Ein Verfahren zur Behandlung von geschmolzenem Gußeisen enthält die Durchführung einer Impfungsbehandlung mit dem geschmolzenen Gußeisen durch Verwendung eines Impfmittels, enthaltend: 15 bis 80 Gew.% Si, entweder La mit einer Reinheit von 80 bis 100 Gew.% oder Ce mit einer Reinheit von 80 bis 100 Gew.% als RE; Ca; Al und Rest Fe mit unvermeidbaren Verunreinigungen, durch Zugabe des Impfmittels zu dem geschmolzenem Gußeisen, so daß: die Zugabemenge von La oder Ce in bezug auf das geschmolzene Gußeisen 0,001 bis 0,009 Gew.%, die Zugabemenge von Ca in bezug auf das geschmolzene Gußeisen 0,001 bis 0,02 Gew.% und die Zugabemenge von Al in bezug auf das geschmolzene Gußeisen 0,001 bis 0,02 Gew.% ist.

Description

Technisches Gebiet
Diese Erfindung betrifft ein Verfahren zum Behandeln von geschmolzenem Metall für Gußeisen (einschließlich Kugelgraphit-Gußeisen und Lamellengraphit-Gußeisen). Das Verfahren beinhaltet eine Impfungsbehandlung, die insbesondere effektiv zur Verbesserung der mechanischen Eigenschaften von dickem Gußeisen (Kugelgraphit-Gußeisen und Lamellengraphit-Gußeisen) ist.
Hintergrund
Auf dem Gebiet der Erzeugung von Kugelgraphit-Gußeisen und Gußeisen mit Lamellengraphit wird üblicherweise geschmolzenes Metall einer Impfungsbehandlung unterworfen, wenn das Metall von dem Schmelzofen zu der Pfanne entnommen wird oder von der Pfanne zu der Form gegossen wird, um so die mechanischen Eigenschaften (Zugfestigkeit und Dehnung) von Gußeisenprodukten zu verbessern.
Bei dicken Gußeisenprodukten kann abnormaler oder grober Graphit in der Metallstruktur kristallisiert werden, weil die eutektische Verfestigungszeit, während der Graphit kristallisiert wird, länger ist. Die Kristallisierung von abnormalem oder grobem Graphit reduziert die Zugfestigkeit des Gußeisens. Bei ferritischem Kugelgraphit-Gußeisen vermindert dies beachtlich die Dehnung der Materialien.
Die Kristallisierung von abnormalem oder grobem Graphit kann verhindert werden, indem eine angemessene Impfungsbehandlung durchgeführt wird, so daß die Zahl der eutektischen Zellen erhöht werden kann. Eine Erhöhung der Zahl von eutektischen Zellen erhöht die Zahl der gebildeten Graphitkörner, die Kugelgraphit-Rate bei Kugelgraphit-Gußeisen und fördert ebenfalls die Bildung von feinem Graphit vom Typ A bei Lamellengraphit-Gußeisen. In jedem Fall können die mechanischen Eigenschaften des Gußeisens verbessert werden.
Bein Gießen von verhältnismäßig dünnen Gußeisenprodukten ist eine gutbekannte Annäherung die Impfungsbehandlung, die ein Impfmittel verwendet, das gebildet ist durch Zugabe von Calcium (Ca), Aluminium (Al), Barium (Ba), Wismut (Bi) und dergleichen zu Ferrosilicium (Fe-Si) in der Pfanne oder in der Kanalbox (runner box).
Wie oben angegeben ist die eutektische Verfestigungszeit länger bei dem Gießen von dicken Gußeisenprodukten. Bei der Erzeugung von dicken Gußeisenprodukten kann somit die Verwendung eines typischen Impfmittels, umfassend Ca, Al, Ba, Bi und dergleichen, die nicht nur eutektische Zell-Erhöhungswirkungen, sondern ebenfalls Graphitier-Förderungsbedingungen haben, zu der Kristallisierung von abnormalem Graphit ("grober Graphit" bei Kugelgraphit-Gußeisen) oder grobem Graphit führen. Mit anderen Worten erfordert die Erzeugung von dicken Gußeisenprodukten die Verhinderung der übermäßigen Graphitierung, während die Zahl der eutektischen Zellen erhöht wird. Somit wird es als bevorzugt angesehen, Seltenerdelemente als Graphit-Nukleierungsmaterialien zu verwenden.
Kein Verfahren zur Behandlung von geschmolzenem Metall ist auf dem Gebiet des Gießens von dicken Lamellengraphit-Gußeisenprodukten bekannt, das die Verwendung eines Impfmittels beinhaltet, umfassend Seltenerdelemente, die vollständig die obigen Erfordernisse erfüllen können. Patentdokument 1 (internationale Patentanmeldung WO 2015/034062 A1 ) offenbart ein Verfahren zur Durchführung einer Sphäroidisierbehandlung bei geschmolzenem Metall bei der Erzeugung von dicken Kugelgraphit-Gußeisenprodukten. Das darin offenbarte Verfahren läßt jedoch Raum für eine weitere Verbesserung in bezug auf die Effizienz für den Erhalt von feinerem Graphit.
Druckschriften des Standes der Technik
Patentdokument

Patentdokument 1: internationale Patentanmeldung WO 2015/034062 A1

Zusammenfassung der Erfindung
Ein Ziel dieser Erfindung liegt darin, ein Verfahren zur Behandlung von geschmolzenem Metall, insbesondere ein Impfungsverfahren anzugeben, das die Kristallisierung von abnormalem oder grobem Graphit und somit den Abbau der mechanischen Eigenschaften des Gußeisens verhindert.
Zum Erreichen des obigen Ziels optimiert die Erfindung die Mengen von Seltenerd (RE), Calcium (Ca) und Aluminium (Al), die in einem Impfmittel enthalten sind und die Verbindungen konstituieren, die Graphitkerne bilden, die zum geschmolzenen Metall gegeben werden. Durch Optimieren dieser Mengen ist es möglich, die Kristallisierung von abnormalem oder grobem Graphit zu verhindern, der von einer übermäßigen Graphitierung resultiert.
In einem Impfungsverfahren (Keimbildungsverfahren) gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung verwenden wir ein Graphit-Impfmittel (nachfolgend einfach als "Impfmittel" (Keimmittel) bezeichnet), das 15 bis 80 % Si, entweder Lanthan (La) oder Cer (Ce), Ca und Al enthält. Die Materialien, die den Rest des Impfmittels konstituieren, sind Eisen (Fe) und unvermeidbare Verunreinigungen. Das Impfmittel wird zu dem geschmolzenen Metall gegeben, so daß die Verhältnisse von RE (La oder Ce), Ca und Al zu dem geschmolzenen Metall 0,001 bis 0,009 %, 0,001 bis 0,02 % bzw. 0,001 % bis 0,02 % sind. In dieser Beschreibung bedeuten die Prozentsätze in bezug auf den Gehalt oder die zugegebenen Mengen Gew.% (Gewichtsprozent), wenn nichts anderes angegeben ist.
Bei dickem Gußeisen, dessen eutektische Verfestigungszeit 1,0 ks oder länger ist, tragen RE, Ca und Al zur Graphitierung bei, wobei die Kristallisierung von abnormalem oder grobem Graphit gefördert wird. Wie oben angegeben, kann durch Optimieren der Mengen von RE, Ca und Al, die zugegeben werden, und ebenfalls durch Verwendung von nur La oder Ce als RE-Element, die Kristallisierung von abnormalem oder grobem Graphit verhindert werden.
Eine übermäßige Menge von Ca oder Al führt nicht nur zur Förderung der Kristallisierung von abnormalem oder grobem Graphit, sondern ebenfalls zur Förderung der Bildung von Schlacke oder Metallschlacke. Jedoch führt die obige Optimierung der Zugabemengen von Ca und Al zu einem reinen geschmolzenen Metall. Daher wird verhindert, daß das Endprodukte Defekte wie Schlackeneinschluß und feine Löcher aufweist.
Wie oben angegeben können durch Verminderung der Zugabemenge von RE, das teuer ist und ebenfalls Preisfluktuationen unterliegt, die Materialkosten reduziert werden, so daß die Produkte weniger durch Preisfluktuationen beeinflußt werden.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist ein Photo, das die Struktur von Kugelgraphit-Gußeisen gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt.
2 ist ein Photo, das die Struktur von Kugelgraphit-Gußeisen entsprechend einem konventionellen Verfahren zeigt.
3 ist ein Photo, das die Struktur von Lamellengraphit-Gußeisen gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt.
4 ist ein Photo, das die Struktur von Lamellengraphit-Gußeisen gemäß einem konventionellem Verfahren zeigt.
5 ist ein schematisches Diagramm, das die Kanalboximpfung zeigt.
6 ist ein schematisches Diagramm, das die Sandwichimpfung zeigt.
7 ist ein schematisches Diagramm, das die Drahtimpfung zeigt.
8 ist ein schematisches Diagramm, das die Kanalbox-Impfung und die In-Form-Impfung zeigt, die auf kombinierte Weise durchgeführt werden.
9 ist ein schematisches Diagramm, das die Gießstrom-Impfung und Kanalbox-Impfung zeigt, die auf kombinierte Weise durchgeführt werden.
Ausführungsbeispiele zur Durchführung der Erfindung
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel dieser Erfindung wird nachfolgend beschrieben.
Beim Gußprodukt, das dickes Kugelgraphit-Gußeisen ist, dessen eutektische Verfestigungszeit 1,0 ks oder länger ist, verhindert die Verwendung eines Schmelzmetall-Behandlungsverfahrens, insbesondere eines Impfungsverfahrens gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung die Kristallisierung von klobigem Graphit, der abnormaler Graphit ist.
Das hierin verwendet Impfmittel enthält 15 bis 80 % Si, entweder La oder Ce als RE; Ca; Al und als Rest Fe mit unvermeidbaren Verunreinigungen.
Das Impfmittel wird erzeugt durch Auflösen von bestimmten Mengen an RE, Ca und Al (später detailliert beschrieben) in geschmolzenem Metall aus Ferrosilicium(Fe-Si)-Legierung, Verfestigen des geschmolzenen Metalls und anschließendes Zerstoßen zu Körnchen.
Der Grund für die Einstellung des Prozentsatzes des Gehaltes von Si in dem Impfmittel auf den Bereich von 15 bis 80 % liegt darin, daß mehr Si in diesem Bereich aufgelöst werden kann, wie von einem bekannten Fe-Si-Statusdiagramm ersichtlich ist (siehe zum Beispiel ASM Handbuch (Marke oder eingetragene Marke), Band 3). Wenn der Prozentsatz des Gehaltes von Si größer als 80 % ist, lösen sich die anderen Bestandteilselemente weniger wahrscheinlich auf. Für den Zweck der weiteren Erhöhung der Menge an aufgelöstem Si ist es mehr bevorzugt, den Prozentsatz des Gehaltes von Si in dem Impfmittel auf den Bereich von 15 bis 25 % oder 50 bis 60 % einzustellen.
Als RE wird eine RE-Legierung, enthaltend mehrere RE-Substanzen (z.B. Ce-La-Legierung, worin Ce:La = 2:1, "Mischmetall" genannt) oder eine Mischung von mehreren RE-Substanzen, nicht verwendet. Stattdessen wird nur Cer (Ce) oder Lanthan (La) zugegeben. Die Zugabe einer angemessenen Menge von nur Ce oder nur La führt zu ausgezeichneten mechanischen Eigenschaften. Wenn nur Ca als RE verwendet wird, ist dessen Reinheit bevorzugt 80 bis 100 Gew.%. Wenn nur La als RE verwendet wird, ist dessen Reinheit bevorzugt 80 bis 100 Gew.%. Die obigen Bestandteilserfordernisse schließen keinen Fall aus, bei dem Ce La als unvermeidbare Verunreinigung enthält, das nicht vollständig von Ce getrennt werden kann, wenn das zuzugebende RE beispielsweise Ce ist.
Es ist bevorzugt, daß die Menge des zugegebenen RE zu dem geschmolzenen Metall, in bezug auf das geschmolzene Metall, 0,001 bis 0,009 % ist, Wenn die Menge an RE weniger als 0,0001 % ist, wird bei Gußeisen mit Lamellengraphit die Zahl der eutektischen Zellen reduziert; bei Kugelgraphit-Gußeisen können die Graphitformen nachteilig beeinflußt werden wegen des Mangels der Fähigkeit, die Wirkung der Graphit-Sphäroidisierungs-Inhibitonselemente zu neutralisieren. Wenn die Menge des zugegebenen RE 0,009 % übersteigt, hat dies keinen großen Einfluß bei Gußeisen mit Lamellengraphit, aber mehr klumpiger Graphit oder abnormaler Graphit wird bei Kugelgraphit-Gußeisen kristallisiert. Eine schlechte Graphitform führt zu abgebauten mechanischen Eigenschaften.
Es ist bevorzugt, daß die Menge an zu dem geschmolzenen Metall zugegebenem Ca in bezug auf das geschmolzene Metall 0,001 bis 0,020 % ist. Gleichermaßen ist die Menge an Al, das zum geschmolzenen Metall zugegeben wird, in bezug auf das geschmolzene Metall bevorzugt 0,001 bis 0,020 %. Wenn die Mengen an zugegebenem Ca und Al weniger als 0,001 % sind, kann eine ausreichende Graphit-Nukleierung nicht erzielt werden. Wenn die Menge des zugegebenen Ca oder Al 0,020 % übersteigt, kann die Kristallisierung von abnormalem oder grobem Graphit wahrscheinlicher auftreten. In diesem Fall können Schlacke und Metallschlacke wahrscheinlicher gebildet werden, was zu Defekten beim Endprodukt wie Schlackeneinschluß und feinen Löchern führt.
Das obige Impfmittel kann in dem Ofen unmittelbar vor dem Abziehen der Schmelze verwendet werden. Ebenso kann es für irgendein bekanntes Impfungsverfahren verwendet werden, einschließlich einem Sandwichverfahren, Gießbox-Verfahren, Stromimpfungs-Verfahren, In-Form-Verfahren, Fülldraht-Verfahren und so weiter.
Nachfolgend wird eine Zusammensetzung eines bevorzugten Impfmittels für das Sandwichverfahren, Gießbox-Verfahren, Stromimpfungs-Verfahren und In-Form-Verfahren angegeben.
Si: 30 bis 80 %
RE: 0,1 bis 0,6 % (La oder Ce mit 80 bis 100 Gew.% Reinheit)
Ca: 0,1 bis 1,3 %
Al: 0,1 bis 2,0 %
Rest: Fe und unvermeidbare Verunreinigungen
Ebenso wird die Zusammensetzung eines bevorzugten Impfmittels für das Fülldraht-Verfahren angegeben.
Si: 30 bis 60 %
RE: 0,3 bis 1,8 % (La oder Ce mit 80 bis 100 Gew.% Reinheit)
Ca: 0,1 bis 6,0 %
Al: 0,1 bis 6,0 %
Rest: Fe und unvermeidbare Verunreinigungen
In dieser Zusammensetzung sind die Konzentrationen von Fe und Si niedriger, während die Konzentrationen der anderen Bestandteilselemente höher sind. Somit kann eine ausreichende Impfwirkung erhalten werden, selbst wenn die Zuführmenge des Drahtes gering ist. Als Ergebnis kann die Impf-Behandlungszeit verkürzt werden.
Unabhängig davon, welches Impfverfahren oder Impfmittel verwendet wird, werden die Mengen der Bestandteilselemente, die zu dem geschmolzenen Metall gegeben werden, in bezug auf das geschmolzene Metall, wie oben beschrieben, eingestellt.
Die in diesem Ausführungsbeispiel verwendeten Impfmittel enthalten kein Magnesium (Mg). Zur Erzeugung von Kugelgraphit-Gußeisenprodukten wird eine Sphäroidisierbehandlung getrennt vor der Impfbehandlung durchgeführt, wobei ein Sphäroidisier-Mittel verwendet wird, das von dem bei der Impfbehandlung verwendeten Impfmittel verschieden ist. Das Sphäroidisier-Mittel kann aus irgendwelchen bekannten ausgewählt werden. Zur Minimierung seines Einflusses auf die Impfbehandlung ist es jedoch bevorzugt, ein Sphäroidisier-Mittel zu verwenden, das nicht RE, Ca und Al enthält. Ein Beispiel ist ein Fe-Si-Mg-Mittel (Gewichtsverhältnisse von Fe:Si:Mg = 45:45:10, 30:30:20 oder 45:30:5).
Es ist bekannt, daß eine höhere Wirkung erhalten werden kann, wenn die Impfbehandlung bei einem Zeitpunkt durchgeführt wird, der möglichst nahe beim Gießen des geschmolzenen Metalls in die Form liegt. Angesichts dessen enthält bei diesem Ausführungsbeispiel das Impfmittel nicht Mg, wobei dieses Element zur Sphäroidisierung beiträgt. Eine Sphäroidisierbehandlung wird durch Verwendung eines unterschiedlichen Sphäroidisier-Mittels durchgeführt. Nach der Sphäroidisierbehandlung wird eine Impfbehandlung unmittelbar vor dem Gießen durchgeführt. Als Ergebnis kann die Impfwirkung verstärkt werden.
Bei der Erzeugung von Gußeisenprodukt mit Lamellengraphit kann das obige Impfmittel zu dem geschmolzenen Metall gegeben werden.
6 ist ein schematisches Diagramm, das das Sandwichverfahren erläutert. Wenn das Sandwichverfahren, das in großem Umfang angewandt wird, verwendet wird, wird zunächst die Reaktionsrille (Tasche) am Boden der Pfanne mit einem Impfmittel gefüllt. Die Basisschmelze bei einer Temperatur von 1400 bis 1500°C wird dann in die Pfanne gegossen, zur Durchführung der Impfbehandlung.
Bei der Behandlung für das geschmolzene Metall für Kugelgraphit-Gußeisen kann das Impfmittel über der Oberfläche eines Sphäroidisier-Mittels in der Reaktionsrille angeordnet werden, so daß das Impfmittel als Abdeckmittel dienen kann, um die Reaktion von Mg zu schwächen. Obwohl die Reaktion von Mg intensiv werden kann, wenn eine große Menge an Mg zugegeben wird, kann sie geschwächt werden durch Zugabe einer großen Menge an Ca innerhalb des oben erwähnten optimalen Bereiches (0,001 bis 0,02 Gew.% in bezug auf das gesamte geschmolzene Metall).
7 ist ein schematisches Diagramm, das das Fülldrahtverfahren erläutert. Mit dem Fülldrahtverfahren kann eine Impfbehandlung effizient in kurzer Zeit durchgeführt werden.
8 ist ein schematisches Diagramm, das das Gießbox-Verfahren und das In-Form-Verfahren erläutert, die kombiniert durchgeführt werden. Es ist zu beachten, daß nur eines der beiden Verfahren alleine durchgeführt werden kann. Im allgemeinen können durch Durchführen der Impfung unmittelbar vor dem Gießen in die Form die mechanischen Eigenschaften des Gusses viel stärker verbessert werden. Wie in 9 erläutert ist, können das Stromimpfungs-Verfahren und das Gießbox-Verfahren kombiniert durchgeführt werden.
Es ist ebenfalls bevorzugt, mehrere Impfungen für das geschmolzene Metall während der Zeitperiode nach dem Abziehen von dem Schmelzofen bis zur Pfanne und der Vollendung des Gießens durch Auswählen von zwei oder mehreren Impfverfahren von einer Impfung für das geschmolzene Metall in der Pfanne, einer Gießbox-Impfung, einer In-Form-Imfpung und einer Stromimpfung durchzuführen. Dies verbessert weiter die mechanischen Eigenschaften des Gießens. Es sollte beachtet werden, daß bei der Durchführung von mehreren Impfungen die Gesamtmenge eines jeden Bestandteilelementes in bezug auf das geschmolzene Metall innerhalb des oben genannten Bereiches fallen muß.
Es ist bevorzugt, daß das geschmolzene Metall, bei dem die Impfbehandlung durchgeführt ist (Sphäroidisierbehandlung zusätzlich zu der Impfbehandlung bei Kugelgraphit-Gußeisen), in die Form bei einer Temperatur von 1300 bis 1400°C gegossen wird. Hierdurch kann ein dicker Guß mit ausgezeichneten mechanischen Eigenschaften erhalten werden. Obwohl die oben genannten Impfungsverfahren dieses Ausführungsbeispiels nicht durch die Form der Gußteile beschränkt sind, entfalten sie eine ausgezeichnete Wirkung insbesondere bei Anwendung für dickwandige Gußteile, bei denen die eutektische Verfestigungszeit 1,0 ks oder länger ist. Bei größeren oder dickeren Gußteilen, bei denen die eutektische Verfestigungszeit länger ist, ist es bevorzugt, die Gießtemperatur auf eine etwas niedrige Temperatur einzustellen, beispielsweise auf eine Temperatur zwischen 1280 und 1360°C, um vorteilhafte mechanische Eigenschaften der Gußteile sicherzustellen. Bei Kugelgraphit-Gußeisen ist die bevorzugte Sphäroidisier-Temperatur 1400 bis 1500°C.
Beispiel
Ein Gießexperiment wurde durchgeführt, worin Lamellengraphit-Gußeisen und Kugelgraphit-Gußeisen erzeugt wurden unter Verwendung der Impfmittel gemäß dem obigen Ausführungsbeispiel der Erfindung (Beispiele) und Impfmittel als Vergleichsbeispiele. Bei dem Experiment wurden Teststücke mit einer Dicke von 100 nm unter Verwendung einer Form gegossen, die so gestaltet war, daß die eutektische Verfestigungszeit 1,2 ks war. Eine solch lange eutektische Verfestigungszeit ist geeignet für die Untersuchung der Impfwirkungen, weil sie die Kristallisation von abnormalem oder grobem Graphit fördert.
Bei dem Experiment erfolgten die Impfungen, wie zuvor gesagt, durch Auflösen von bestimmten Mengen (wie unten beschrieben) von RE, Ca und Al in geschmolzenem Metall einer Fe-50 % Si(Ferrosilicium)-Legierung, Verfestigen des geschmolzenen Metalls und anschließendes Zerstoßen zu Körnchen. Diese Impfmittel wurden unter Verwendung des Gießbox-Impfungsverfahrens zugegeben, so daß die Zugabemenge des zu geschmolzenem Metall (Schmelze) von 30 kg zugegebenen Impfmittels wie in Tabelle 1, Nrn. 1 bis 20 angegeben war. Wenn das Kugelgraphit-Gußeisenprodukt gegossen wurde, wurde ein Sphäroidisiermittel, das anders ist als die Impfmittel, in die Reaktionsrille am Boden der Pfanne angeordnet, zur Durchführung einer Sphäroidisierbehandlung zusätzlich zu der Impfbehandlung. Bei der Nr. 1 und 11 wurde kein Impfmittel zugegeben. Bei den Teststücken, bei denen Impfmittel zugegeben wurden, war die Zugabemenge von Ca entweder 0,003 %, 0,012 % oder 0,03 %, wobei die Zugabemenge von Al entweder 0,003 %, 0,012 % oder 0,03 % war, die Zugabemenge von RE 0,002 %, 0,008 % oder 0,020 % war.
Die Zusammensetzung des geschmolzenen Kugelgraphit-Gußeisens war 3,5 bis 3,7 % C, 2,4 bis 2,6 % Si und 0,5 bis 1,0 % Mn. Die Zusammensetzung des geschmolzenen Lamellengraphit-Gußeisens war 3,1 bis 3,2 % C, 1,5 bis 1,7 % Si und 0,8 bis 0,9 % Mn.
Die somit erhaltenen Teststücke wurden einem Zugtest unterworfen, zum Messen der Zugfestigkeit und Bruchdehnung und die Struktur davon wurde beobachtet. Die Ergebnisse sind unten in Tabelle 1 gezeigt.
Nr. 1 bis Nr. 10 in Tabelle 1 sind Kugelgraphit-Gußeisen, während Nr. 11 bis Nr. 20 Lamellengraphit-Gußeisen sind, und die mechanischen Eigenschaften und Testbedingungen sind angegeben.
Bezüglich der Zugfestigkeit des Kugelgraphit-Gußeisens wurde folgendes bestätigt. Die Zugfestigkeit war unterhalb von 450 MPa in den folgenden Fällen: ein Fall, bei dem kein Impfmittel zugegeben wurde (Nr. 1); ein Fall, bei dem das RE aus Ce und La bestand (Mischmetall wurde als RE verwendet) (Nrn. 2 bis 4) und ein Fall, bei dem RE nur La oder nur Ce war, wobei die Zugabemenge von RE 0,02 % war (Nrn. 7 und 10). In den anderen Fällen (Nrn. 5, 6, 8 und 9), nämlich bei den Beispielen, war die Zugfestigkeit 450 MPa oder mehr.
Ebenso wurde folgendes bezüglich der Dehnung des Kugelgraphit-Gußeisens bestätigt. In den Fällen, bei denen nur La oder Ce als RE zugegeben wurde und die Zugabemengen von RE, Ca und Al niedrig waren (Nrn. 5, 6, 8 und 9), nämlich bei den Beispielen, war die Dehnung viel größer als bei den Vergleichsbeispielen (Nrn. 1, 2 bis 4, 7 und 10).
Bezüglich der Zugfestigkeit des Lamellengraphit-Gußeisens entfalteten alle Teststücke eine Zugfestigkeit von 300 MPa oder mehr. Es wurde bestätigt, daß die Zugfestigkeit sich durch Impfung erhöhte. Im Vergleich dazu war bei den Teststücken mit den gleichen Zugabemengen von RE, Ca und Al die Zugfestigkeit höher in dem Fall, bei dem nur La oder Ce als RE zugegeben wurde, als in dem Fall, bei dem ein Mischmetall als RE verwendet wurde. Ein Vergleich der Teststücke, die nur mit La als RE versetzt waren, ist die Zugfestigkeit höher in dem Fall, bei dem die Zugabemengen von RE, Ca und Al klein waren (Nrn. 15 und 16) als bei dem Fall, bei dem die Zugabemengen von RE, Ca und Al groß waren (Nr. 17). Ein Vergleich der Teststücke, die nur mit Ce als RE versetzt waren, zeigte, daß die Zugfestigkeit höher ist, wenn die Zugabemengen von RE, Ca und Al klein waren (Nr. 18 und 19) als bei dem Fall, bei dem die Zugabemengen von RE, Ca und Al groß waren (Nr. 20). Bezüglich der Dehnung des Lamellengraphit-Gußeisens gab es einen geringen Unterschied unabhängig von der Impfung und den Mengen des zugegebenen RE, Ca und Al.
1 ist ein Photo, das die Struktur eines Kugelgraphit-Gußeisens in einem Beispiel der Erfindung zeigt, während 2 ein Photo ist, das die Struktur eines Kugelgraphit-Gußeisens in einem konventionellen Beispiel zeigt. 3 ist ein Photo, das die Struktur eines Lamellengraphit-Gußeisens in einem Beispiel der Erfindung zeigt, während 4 ein Photo ist, das die Struktur eines Lamellengraphit-Gußeisens in einem konventionellen Beispiel zeigt. Die Impfung erhöhte die Zahl der Graphitkörner in dem Kugelgraphit-Gußeisen und erzielte feinere Graphitstrukturen für das Lamellengraphit-Gußeisen. Es wurde somit bestätigt, daß die Strukturen mit der Verwendung eines Impfmittels mit optimalen Mengen von RE, Ca und Al verbessert werden konnten.

Claims

Verfahren zur Behandlung von geschmolzenem Gußeisen, enthaltend die Durchführung einer Impfungsbehandlung mit dem geschmolzenen Gußeisen durch Verwendung eines Impfmittels, das enthält: 15 bis 80 Gew.% Si; entweder La mit einer Reinheit von 80 bis 100 Gew.% oder Ce mit einer Reinheit von 80 bis 100 Gew.% als RE, Ca, Al und der Rest Fe mit unvermeidbaren Verunreinigungen, durch Zugabe des Impfmittels zum geschmolzenen Gußeisen, sodaß: die Zugabemenge von La oder Ce in bezug auf das geschmolzene Gußeisen 0,001 bis 0,009 Gew.% ist, die Zugabemenge von Ca in bezug auf das geschmolzene Gußeisen 0,001 bis 0,02 Gew.% ist und die Zugabemenge von Al in bezug auf das geschmolzene Gußeisen 0,001 bis 0,02 Gew.% ist.
Verfahren zur Behandlung von geschmolzenem Gußeisen nach Anspruch 1, worin in dem Impfmittel der Gehalt von Si 30 bis 80 %, der Gehalt des La mit einer Reinheit von 80 bis 100 Gew.% oder Ce mit einer Reinheit von 80 bis 100 Gew.% 0,1 bis 0,6 Gew.% ist, der Gehalt von Ca 0,1 bis 1,3 Gew.% ist und der Gehalt von Al 0,1 bis 2,0 Gew.% ist.
Verfahren zur Behandlung von geschmolzenem Gußeisen nach Anspruch 1, worin in dem Impfmittel der Gehalt von Si 30 bis 80 %, der Gehalt des La mit einer Reinheit von 80 bis 100 Gew.% oder Ce mit einer Reinheit von 80 bis 100 Gew.% 0,3 bis 1,8 Gew.% ist, der Gehalt von Ca 0,1 bis 6,0 Gew.% ist und der Gehalt von Al 0,1 bis 6,0 Gew.% ist.
Verfahren zur Behandlung von geschmolzenem Gußeisen nach einem der Ansprüche 1 bis 3, worin das Impfmittel in der Form von Körnchen vorliegt, die jeweils einen Durchmesser zwischen 1 bis 5 mm haben.
Verfahren zur Behandlung von geschmolzenem Gußeisen nach einem der Ansprüche 1 bis 3, worin das Impfmittel in der Form von Klumpen mit jeweils einer Länge von 5 bis 70 mm vorliegt.
Verfahren zur Behandlung von geschmolzenem Gußeisen nach einem der Ansprüche 1 bis 3, worin das Impfmittel in der Form von Körnchen, die jeweils einen Durchmesser von 0,1 bis 1,0 mm haben, vorliegt, und worin das Impfmittel zu dem geschmolzenen Gußeisen geführt wird, wobei die Körnchen kontinuierlich in einem Kernbereich eines Drahtes enthalten sind.
Verfahren zur Behandlung des geschmolzenen Gußeisens nach einem der Ansprüche 1 bis 6, weiterhin enthaltend die Durchführung einer Graphitsphäroidisier-Behandlung unter Verwendung eines Sphäroidisiermittels, das von dem Impfmittel verschieden ist, worin die Verarbeitungstemperatur der Graphitsphäroidisier-Behandlung zwischen 1400 und 1500°C, und die Gießtemperatur, bei der das geschmolzene Gußeisen in eine Form gegossen wird, zwischen 1270 und 1370°C liegt.
Verfahren zur Behandlung von geschmolzenem Gußeisen, das eine Sphäroidisierbehandlung und eine Impfung durch ein Sandwichverfahren unter Verwendung des Impfmittels nach einem der Ansprüche 1 bis 6 und danach eine Impfung in zumindest einem von einer Pfanne, einer Kanalbox und einer Form unter Verwendung des Impfmittels durchführt.
Verfahren zur Behandlung von geschmolzenem Gußeisen nach Anspruch 8, worin das Verfahren kombinierte vielfache Impfungen durchführt, umfassend eine Stromimpfung während des Gießens in die Form, ein In-Form-Impfung und eine Gießbox-Impfung.
Verfahren zur Behandlung von geschmolzenem Gußeisen nach einem der Ansprüche 1 bis 9, worin das Verfahren getrennt von der Impfung unter Verwendung des Impfmittels eine Sphäroidisierbehandlung unter Verwendung eines Sphäroidisiermittels, das Magnesium enthält, beinhaltet.