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Anwendung von Zusätzen zur Gießformmasse zum Schutz der Randzone von
Stahlgußstücken gegen Randentkohlung Die Erfindung betrifft die Anwendung von Zusätzen
zur Gießformmasse zum Schutz der Randzone von Stahlgußstücken gegen Randentkohlung.
Mit Randentkohlungen wird hierbei die Erscheinung bezeichnet, daß ein aus einer
homogenen; - kohlenstoffhaltigen Stahlschmelze hergestelltes Gußstück während seiner
Abkühlung in der Gießform eine schädliche Abnahme des Kohlenstoffgehaltes in der
Randzone erfährt. Die so gegenüber dem Kerngefüge des Gußstückes an Kohlenstoff
verarmte Partie kann unter Umständen eine Tiefe von einigen Millimetern aufweisen
und besitzt naturgemäß eine verminderte Härte und Festigkeit.
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Die Randentkohlung beruht darauf, daß in der Schmelze bzw. im Gefüge
des erstarrten Gußstückes vorhandene Kohlenstoffatome in Anwesenheit von Sauerstoffmolekülen
mit diesen eine gasförmige Verbindung eingehen, die in die Poren der Gießform entweicht.
Sauerstoff bildet einerseits einen Bestandteil der die Poren der Gießform ausfüllenden
Luft. Andererseits enthält die Stahlschmelze Sauerstoff in Lösung. von dem ein Teil
während der Abkühlung der Schmelze infolge abnehmenden Lösungsvermögens derselben
frei wird: Kohlenstoff findet sich in der Stahlschmelze in atomarer Form sowie als
Bestandteil von ungelösten Karbiden. Nach dem Abkühlen der Schmelze auf einen unterhalb
der Soliduslinie liegenden Temperaturbereich, in welchem die Randentkohlung aber
immer noch stattfinden kann, ist der Kohlenstoff in Form von Eisenkarbid (FesC)
vorhanden, und zwar in fester Lösung.
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Atomarer Kohlenstoff bzw. Kohlenstoff als Bestandteil des gelösten
Eisenkarbids reagiert mit dem Sauerstoff wie folgt: 2 C -I- 02 --@. 2 CO (a) 2 Fe3C
-f- 02 6 Fe -i- 2C0 (b) Die Randentkohlung, d. h. die stärkere Verarmung
der Randzone an Kohlenstoff tritt in Anwesenheit von Sauerstoff dann auf, wenn die
Schmelze so weit erstarrt ist, daß Kohlenstoff langsamer aus dem Inneren der Schmelze
in die Randzone nachdiffundiert, als durch Verbrennen in der Randzone verschwindet.
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Es ist nun bereits vorgeschlagen worden, die Randentkohlung dadurch
zu vermindern, daß der Formmasse der Gießform ein Schutzstoff beigegeben wird, der
vorhandene Sauerstoffmoleküle bindet und so die vorstehend genannten Reaktionen
(a) und (b) verhindern soll. Hierzu wurden beispielsweise Graphit; Karbide verwendet,
deren Kohlenstoffatome sich mit Sauerstoff verbinden, bevor dieser mit Kohlenstoffatomen
der Schmelze in Berührung kommen kann. Auch wurde schon vorgeschlagen, solche Schutzstoffe
als Anstrich auf die den Gießhohlraum begrenzende Formschicht aufzubringen.
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Diese Schutzmaßnahmen sind nun aber nur dann ausreichend wirksam,
wenn die Schutzwirkung über den ganzen Temperaturbereich aufrechterhalten bleibt,
in dem eine Randentkohlung stattfinden kann, d. h. bis herunter auf etwa 700° C.
Die Lösung dieser Aufgabe ist mit bekannten Verfahren vielfach schon aus dem Grunde
unmöglich; weil die Schutzwirkung des verwendeten Schutzstoffes vor Erreichen dieser
Temperatur aufhört. Es ist -dies beispielsweise eine Folge davon, daß vor der Abkühlung
eines Gußstückes auf die genannte Temperatur der ganze reaktionsfähige Kohlenstoff
des Schutzstoffes durch in die Formmasse eindiffundierenden Sauerstoff gebunden
wird, womit sich die Schutzwirkung nur über einen Teil des für Randentkohlung kritischen
Temperaturbereiches erstreckt.
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Andererseits ist man vielfach gezwungen, Gießformen vor dem Eingießen
des Materials einer Brennbehandlung zu unterwerfen, bzw. die Form in heißem Zustand
abzugießen. Dies ist der Fall beim Präzisionsgießverfahren, bei welchem aus einer
keramischen Formmasse mit Hilfe zerstörbarer Modelle eine Gießform gebildet, diese
bei Temperaturen zwischen 800 und 1000° C in einem Ofen gebrannt und
unmittelbar
anschließend in heißem Zustand abgegossen wird. Wird der Formmasse für eine solche
Präzisionsgießform z. B. ein Schutzstoff beigegeben, der auch im Temperaturbereich
bis hinunter auf 700= C Sauerstoff zu binden vermag, so wird eine Schutzwirkung
bereits vor dem Gießen durch die Brennbehandlung zerstört, weil der Kohlenstoff
des Schutzstoffes während der Brennbehandlung mit in die Formmasse eindiffundierendem
Sauerstoff vorzeitig verbrennt. Es ist deshalb bereits vorgeschlagen worden, solche
Schutzstoffe zu verwenden, die erst oberhalb der Brenntemperatur unter dem Einfluß
der Gießhitze wirksam werden.
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Ein solches Vorgehen bringt allerdings den Nachteil mit sich, daß
die Schutzwirkung während des Abkühlens des Gußstückes bereits oberhalb der Brenntemperatur
praktisch aufhört. Die Erfahrung zeigt jedoch, daß ein wesentlicher Teil der Randentkohlung
erst während der Abkühlung des Gußstückes im Temperaturbereich zwischen 600 und
l000° C stattfindet.
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Gerade nach dem geschilderten Präzisionsgießverfahren hergestellte
Gußstücke sind nun aber außerordentlich empfindlich gegen Randentkohlung. Das Ausmaß
der Entkohlung ist in der Regel um so größer, je langsamer die Abkühlung des Gußstückes
im Bereich seiner Oberfläche erfolgt. Die Abkühlung wird nun wesentlich verzögert
durch das beim Präzisionsgießen übliche Abgießen der Stahlschmelze in heiße Gießformen.
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Um die eingetretene Randenkohlung bei solchen Gußstücken nachträglich
aufzuheben, muß die Randzone aufgekohlt werden. Dies geschieht durch ein Glühen
in kohlenstoffhaltiger Atmosphäre, wobei Kohlenstoff in das Randgefüge eindiffundieren
kann. Durch diese Behandlung erfolgt aber eine schädliche Rekristallisation des
Randgefüges. Gegenüber dem nicht rekristallisierten Grundgefüge im Inneren des Gußstückes
treten innere Spannungen auf, die sehr oft Risse verursachen. Ferner ist die Festigkeit
solcher aufgekohlten Gußstücke gegenüber dynamischen Beanspruchungen in der Regel
vermindert.
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Die Erfindung bezweckt, die Randentkohlung von Gußstücken während
der Abkühlung in einer vor dem Gießen zu brennenden Gießform zu verhindern. Erfindungsgemäß
wird dies dadurch erreicht, daß die näher dem Formhohlraum gelegene Formschicht
einen Zusatz anderer Zusammensetzung erhält als die restliche Formmasse, deren Schutzzusatz
noch bis herunter zu Temperaturen wirksam ist, unterhalb derer eine Neigung zur
Randentkohlung nicht mehr besteht.
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Die Wirkung des erfindungsgemäßen Verfahrens läßt sich wie folgt zusammenfassen:
Der Schutzstoff, der sich in einer den Formhohlraum begrenzenden oder diesem benachbarten
Formschicht befindet, wird erst unter dem Einfluß der über der Brenntemperatur liegenden
Gießtemperatur wirksam. Dieser Schutzstoff vermag deshalb dem oxydierenden Einfiuß
der Atmosphäre im Brennofen zu widerstehen, auch wenn der Schutzstoff direkt in
der den Formhohlraum begrenzenden Formschicht enthalten ist.
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Der andere, bei tieferen Temperaturen noch wirksame zweite Schutzstoff
ist in einer vom Formhohlraum weiter entfernten Formschicht enthalten und kommt
nicht direkt mit der Ofenatmosphäre in Berührung. Vielmehr ist er durch die zwischen
ihm und dem Formhohlraum liegenden Formteile isoliert, so daß nur langsam durch
die letztgenannten Formteile diffundierender Sauerstoff zum zweiten Schutzstoff
vordringen kann. Entsprechend. kann das Eindringen von Sauerstoff von außen erschwert
werden, beispielsweise durch Anordnen der Gießform in einem geschlossenen Formkasten
oder durch entsprechende Bemessung der Dicke der den zweiten Schutzstoff enthaltenden
Formschicht oder der Dicke einer an diese anschließenden weiteren Formschicht.
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Andererseits befindet sich beim Brennen der Form die den zweiten Schutzstoff
enthaltende Formschicht im Vergleich zum Abkühlungsvorgang der Gießform nach dem
Gießen nur verhältnismäßig kurze Zeit in demjenigen Temperaturbereich, in welchem
dieser Schutzstoff der Randentkohlung unter Bindung von Sauerstoff entgegenwirken
muß. Damit ist von vornherein gewährleistet, daß ein nur geringfügiger Abbrand des
zweiten Schutzstoffes beim Brennen der Gießform stattfindet; dieser Abbrand kann
zudem durch eine entsprechende Bemessung der zugegebenen Schutzstoffmenge kompensiert
werden.
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Wird anschließend an das Brennen die heiße Stahlschmelze in die heiße
Gießform eingegossen, wird die den Formhohlraum begrenzende Formschicht sprunghaft
von innen her auf höhere Temperatur erhitzt, während die Temperatur in den übrigen
Formteilen in Abhängigkeit der Wärmeleitfähigkeit und Wärmeabgabe nach außen graduell
abnimmt. Unter dem Einfiuß der Gießhitze wird der zunächst dem Formhohlraum befindliche
erste Schutzstoff wirksam und bewirkt eine Bindung der mit ihm in-Berührung kommenden
Sauerstoffmoleküle. Diese können dann nicht mehr mit dem in der Schmelze bzw. im
erstarrenden Gefüge befindlichen Kohlenstoff reagieren, womit eine Randentkohlung
während eines ersten Teils des Abkühlungsvorganges verhindert wird. Bereits oberhalb
der Brenntemperatur der Gießform erschöpft sich die Wirksamkeit des ersten Schutzstoffes.
Dafür bindet der noch bei tieferen Temperaturen wirksam bleibende zweite Schutzstoff
in der vom Formhohlraum weiter entfernten Formschicht den von außen eindiffundierenden
Sauerstoff, so daß kein Sauerstoff zur Randzone des Gußstückes vordringen kann.
So wird eine Randentkohlung bis herunter auf solche Temperaturen des erstarrten
Gußstückes verhindert, bei denen eine Entkohlung überhaupt noch auftreten kann.
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Das zonare Einbetten von Zusatzstoffen in eine Gießform ist an und
für sich bekannt. So ist z. B. vorgeschlagen worden, Zusätze zur Formmasse für eine
näher dem Formhohlraum gelegene Formschicht vorzusehen, die bei Gießtemperatur wirksam
werden, wobei dieselben Zusätze auch in einer vom Formhohlraum weiter entfernten
Schicht vorhanden sind. Abgesehen davon, daß bei dieser bekannten Arbeitsweise mit
Hilfe der unter der Gießhitze sich spaltenden Zusätze ein Eindiffundieren der Spaltprodukte
in die Randzone und eine damit verbundene Veränderung des Gefüges - z. B. Aufkohlen,
Nitrieren oder Eindiffundieren von metallischem Blei - herbeigeführt werden soll,
kann hierbei die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe nicht gelöst werden, weil
die benutzten Zusätze gleicher Zusammensetzung in verschiedenen Formzonen in ihrer
Wirksamkeit praktisch nur ein und denselben Temperaturbereich bestreichen. Insbesondere
kann die Wirkung des weiter vom Formhohlraum abgelegenen Zusatzes sich deshalb
nicht
über den Temperaturbereich der Wirkung des näher dem Formhohlraum gelegenen Zusatzes
hinauserstrecken.
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Ferner ist es auch bekannt, Anstrichmittel aus Siliziumkarbid und
Graphitbeimischungen zur Formmasse zu benutzen.
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Zweckmäßig kann den Formmassen für die den Formhohlraum begrenzende
Formschicht und für die anschließende Formschicht der gleiche Schutzstoff zugegeben
werden; jedoch derart, daß die den Formhohlraum begrenzende Formschicht eine kleinere
prozentuale Menge des Schutzstoffes aufweist als die nach außen an sie anschließende
Formschicht, wobei die letztgenannte Formschicht eine wesentlich größere Stärke
als die den Formhohlraum begrenzende Formschicht aufweist.
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Diese Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens dient dazu,
schädliche Reaktionen des unter dem Einfiuß der Gießhitze wirksam werdenden ersten
Schutzstoffes mit Bestandteilen der Stahlschmelze auf später beschriebene Weise
zu verhindern.
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Auch kann vorteilhaft mindestens einer, den unter dem Einfluß der
Gießhitze bei höheren Temperaturen wirksamen Schutzstoff enthaltenden Formschicht
eine Menge bis zu 10 Gewichtsprozent des bereits bei tieferen Temperaturen noch
wirksamen zweiten Schutzstoffes beigegeben werden. Diese Maßnahme bewirkt, daß in
die dem Formhohlraum näher gelegene Formschicht diffundierender Sauerstoff bereits
in dieser Schicht bei noch unwirksamem ersten Schutzstoff durch den hier vorhandenen
zweiten Schutzstoff gebunden wird. Auf diese Weise wird der vorzeitige Abbrand des
zweiten, in einer vom Formhohlraum weiter entfernten Formschicht befindlichen Schutzstoffes
vermindert.
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Ferner empfiehlt es sich, die der Formschicht mit dem zweiten Schutzstoff
bis zum Formhohlraum vorgelagerten Formteile mit einer geringeren Gasdurchlässigkeit
auszubilden als die Formschicht mit dem zweiten Schutzstoff. Zweckmäßig kann auch
die Dicke der den zweiten Schutzstoff enthaltenden Formschicht größer gehalten werden
als die Gesamtdicke des dieser Formschicht bis zum Formhohlraum vorgelagerten Formteiles.
Schließlich kann auch vorteilhaft an die den zweiten Schutzstoff enthaltende Formschicht
eine schutzstoffreie weitere Formschicht angeschlossen werden. Diese zuletzt genannten
Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens dienen dazu, den vorzeitigen
Abbrand des zweiten Schutzstoffes während des Brennens der Form zu verhindern, indem
durch die geschilderte Ausbildung der Schutzform dem auf der Forminnenseite und
auf der Formaußenseite in die Form eindiffundierenden Luftsauerstoff der Zutritt
zu der den zweiten Schutzstoff enthaltenden Formschicht erschwert wird.
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Die Wirksamkeit des zweiten Schutzstoffes läßt sich ferner auch dadurch
vorteilhaft zeitlich ausdehnen, daß dieser Schutzstoff als Gemisch von feinen und
gröberen Teilchen verwendet wird. Feine Teilchen besitzen eine erhöhte Reaktionsgeschwindigkeit
mit dem Sauerstoff als gröbere Teilchen, deren Reaktionsgeschwindigkeit kleiner
ist.
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Zweckmäßig kann als unter dem Einfluß der Gießhitze bei höheren Temperaturen
wirksam werdender Schutzstoff Siliciumkarbid verwendet werden. An Stelle dieses
Stoffes kann aber auch Borkarbid verwendet werden. Andererseits erweist sich die
Verwendung von Graphit als noch bei tieferen Temperaturen wirksam bleibender Schutzstoff
erfolgreich.
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Siliciumkarbid bzw. Graphit reagieren mit dem Sauerstoff nach folgenden
Formeln: 2 SiC + 3 02 2 Si02 + 2C0
2 C + 02 -@ 2 CO Die Erfindung ist nachstehend
an Hand der folgenden Ausführungsbeispiele näher erläutert. Beispiel 1 Ein Wachsmodell
des herzustellenden Gußstückes mit seinem zur Formung des Eingusses dienenden Wachsansatz
wird in eine Formmasse getaucht, welche durch Mischen einer Lösung aus 0,51 Äthylsilikat,
2,51 Alkohol, 0,251 Wasser und 5 ccm Salzsäure mit 18 kg fein gemahlenem Zirkonsand
erhalten wurde. Als Schutzstoff werden ferner dieser Formmasse 50 Gewichtsprozent
Siliciumkarbid (bezogen auf die Menge Zirkonsand) in ebenfalls feingemahlener Form
zugegeben. Durch das Eintauchen bildet sich eine dünne Formschicht von etwa 0,2
bis 0,5 mm Dicke auf dem Wachsmodell. Auf diese erste Formschicht wird anschließend
durch weiteres Eintauchen eine zweite Formschicht aus derselben Formmasse aufgetragen.
Nach dem Trocknen dieser Formschichten wird das so überzogene Modell in einen Formkasten
gestellt und hier mit einer breiartigen Formmasse aus Schamotte und Wasser hinterfüllt,
welcher als Bindemittel Phosphorsäure und als zweiter Schutzstoff gemahlener Graphit
mit einer größten Korngröße von etwa 1 mm in einer Menge von etwa 5 Gewichtsprozent
(bezogen auf das Trokkengewicht der Schamotte) zugegeben wurden.
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Nach Ableeren des überflüssigen Wassers wird der Formkasten in einen
Trockenofen verbracht und hier das Wachsmodell durch Ausschmelzen zerstört. Die
Dicke der als Schamotte gebildeten Hinterfüllschicht beträgt etwa im Mittel 5 cm,
ist also wesentlich größer als die der bis zum Formhohlraum vorgelagerten Formteile.
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Nach dem Trocknen wird der Formkasten mit der in ihm enthaltenen Form
in den Brennofen verbracht und hier 16 Stunden bei langsam steigender Temperatur
auf etwa 900 bis 1000° C erhitzt.
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Die Führung des Brennprozesses erfolgt so, daß die Gießform sich etwa
während der letzten 2 Stunden im Temperaturbereich von 700 bis 1000 ° C befindet.
Nach abgeschlossenem Brennprozeß wird die Gießform aus dem Brennofen herausgenommen
und anschließend in heißem Zustand abgegossen. Die Stahlschmelze besitzt beispielsweise
eine Temperatur von 1550° C.
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Bei der nachfolgenden Abkühlung der Gießform und des in ihr gebildeten
Gußstückes bindet das in den ersten beiden Formschichten vorhandene Siliciumkarbid
den in den Poren dieser Formschichten vorhandenen Sauerstoff. Es entstehen also
Quarz und Kohlenmonoxyd. Auf diese Weise vermag das Siliciumkarbid eine Schutzwirkung
gegen Randentkohlung herbeizuführen, und zwar etwa so lange, bis die diesen Schutzstoff
enthaltenden ersten Formschichten sich auf etwa 1300° C abgekühlt haben. Unterhalb
dieser Temperatur vermag Siliciumkarbid keine Schutzwirkung mehr zu entfalten, da
es gegen Oxydation beständig ist.
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Andererseits ist aber der in der Hinterfüllmasse, d. h. in der vom
Formhohlraum weiter entfernten
Formschicht vorhandene Graphit auch
noch bei tieferen Temperaturen wirksam, so daß kein Sauerstoff zur Oberfläche des
erstarrten Gußstückes vordringen und eine Randentkohlung verursachen kann. Die Randzone
des Gußstückes bleibt während des Abkühlens etwa 8 Stunden im Temperaturbereich
zwischen 1300 und 700° C. Das erhaltene Gußstück weist ein vollständig homogenes
Gefüge auf.
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Beispiel 2 Es werden drei verschiedene Tauchmassen hergestellt, die
zur Bildung der aufeinanderliegenden Formschichten auf dem Wachsmodell dienen. Alle
drei Tauchmassen können die gleichen Mengen Äthylsilikat, Wasser, Alkohol und feuerfestes
Material aufweisen, wie im Beispiel 1 angegeben wurde. Die ersten zwei Tauchmassen
erhalten jedoch verschiedene Mengen des unter dem Einfluß der Gießhitze bei höheren
Temperaturen wirksam werdenden Schutzstoffes. Als solcher wird beispielsweise Borkarbid
(B4C) in feingemahlener Form verwendet. Es könnte aber auch wiederum gemäß Beispiel
l Siliciumkarbid verwendet werden. Die erste, zur Bildung der ersten Formschicht
dienende Formmasse erhält 30 Gewichtsprozent Borkarbid beigemischt, und die zur
Bildung der anschließenden Formschicht dienende Tauchmasse erhält 70 Gewichtsprozent
Borkarbid beigemischt; die Gewichtsprozente sind sind jeweils auf das Trockengewicht
des in der Formmasse enthaltenen feuerfesten Stoffes - z. B. feingemahlener Quarz
oder Zirkon - bezogen. Jede durch Tauchen gebildete Formschicht weist eine Dicke
von etwa 0,3 mm auf. Der noch verbleibenden dritten Formmasse wird wiederum Graphit
als bei tieferen Temperaturen wirksam werdender Schutzstoff zugegeben, und zwar
in einer Menge von etwa 50 Gewichtsprozent, bezogen auf das Gewicht des in der Formmasse
enthaltenen feuerfesten Stoffes. Mit dieser Tauchmasse wird eine dritte Formschicht
durch erneutes Eintauchen des bereits überzogenen Modells gebildet; diese dritte
Formschicht ist vom Formhohlraum durch die zwei davorliegenden, das Borkarbid enthaltenden
Formschichten getrennt. Nach dem Trocknen der drei so auf dem Modell gebildeten
Formschichten wird das Ganze gemäß Beispiel 1 in einem Formkasten hinterfüllt, hierauf
getrocknet, anschließend im Brennofen gebrannt und dann die erhaltene Gießform in
heißem Zustand abgegossen.
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Die auf geschilderte Weise erhaltene Gießform unterscheidet sich von
derjenigen nach Beispiel 1. dadurch, daß die ersten beiden auf den Formhohlraum
folgenden Formschichten unterschiedliche Gehalte des gleichen Schutzstoffes aufweisen.
Dieses Merkmal ist mit folgender Wirkung verbunden. Stahlschmelzen enthalten neben
allfälligen Legierungsbestandteilen und üblichen Verunreinigungen in der Regel eine
ganz kleine Menge Eisenoxyd (Fe0). Dieses kann mit dem Schutzstoff in der den Formhohlraum
begrenzenden Formschicht nach folgender Formel reagieren: 7 Fe0 + B4C -@ 7 Fe +
2 B,03 + CO Es ensteht also Kohlenmonoxyd, und zwar an der Forminnenwand, wobei
das gasförmige CO dem fertigen Gußstück eine pockennarbige Oberfläche verleihen
kann, indem es die Schmelze von der Formwand wegdrängt. Diese Erscheinung kann dann
umso eher auftreten, wenn die Gasdurchlässigkeit der den Formhohlraum begrenzenden
Formschicht klein ist. Der geringere Anteil an Schutzstoff in der ersten, den Formhohlraum
begrenzenden Formschicht reduziert nun die Wahrscheinlichkeit, daß in der Schmelze
vorhandenes Eisenoxyd mit dem Schutzstoff in Berührung kommt und mit diesem die
geschilderte Reaktion unter Gasentwicklung eingeht. Mit Hilfe der angegebenen unterschiedlichen
Anteile der Schutzstoffe in den ersten beiden Formschichten kann deshalb eine schädliche
Gasentwicklung praktisch ausgeschaltet werden. Die an die erste Formschicht anschließende
zweite Formschicht kann den gleichen Schutzstoff in größerer Mengenkonzentration
aufweisen, ohne daß eine schädliche Gasentwicklung zu befürchten ist; diese Formschicht
kommt ja nicht mit der Schmelze in Berührung.
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Beispiel 3 Gegenüber dem Beispie12 unterscheidet sich das hier geschilderte
Verfahren einzig dadurch, daß der zur Bildung des ersten Tauchüberzuges auf dem
Modell dienenden Formmasse zusätzlich bis zu 5 Gewichsprozent Graphit (bezogen auf
die Menge des feuerfesten Stoffes) in ebenfalls feingemahlener Form zugegeben wird.
Damit enthält die erste, den Formhohlraum begrenzende Formschicht eine kleine Menge
des bereits bei tieferen Temperaturen wirksam werdenden zweiten Schutzstoffes. Diese
Maßnahme dient dazu, beim Brennen der Form den in die erste Formschicht eindiffundierenden
Sauerstoff mindestens teilweise durch den Graphit zu binden und den Sauerstoff so
am Vordringen zu der weiter vom Formhohlraum entfernten, den Graphit als einzigen
Schutzstoff enthaltenden Formschicht zu hindern. Es muß allerdings darauf geachtet
werden, daß die in der ersten Formschicht vorhandene Graphitmenge beim Brennen der
Gießform vollständig verbrennt, um eine Reaktion zwischen noch vorhandenem Graphit
und Eisenoxyd der Schmelze zu verhindern.
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An Stelle von Borkarbid und Siliciumkarbid kann als bei höheren Temperaturen
unter dem Einfluß der Gießhitze wirksam werdender Schutzstoff auch Titankarbid,
Niobkarbid oder ein anderes Karbid verwendet werden. Zweckmäßig erweist sich in
jedem Fall ein Anteil dieser Schutzstoffe zwischen 10 und 70 Gewichtsprozent, bezogen
auf das Gewicht des in der betreffenden Formmasse vorhandenen feuerfesten Stoffes.
Die dem Formhohlraum näher liegenden und die vorstehend genannten Schutzstoffe enhaltenden
Formschichten können Dicken zwischen 0,1 und mehreren Millimetern aufweisen und
besitzen zweckmäßig eine kleinere Gasdurchlässigkeit als die den zweiten Schutzstoff
enthaltende, vom Formhohlraum weiter entfernte Formschicht, um das Vordringen von
Sauerstoff zum zweiten Schutzstoff während des Brennens der Form zu verhindern.
Bei dickeren Formschichten ist allerdings auf noch genügende Gasdurchlässigkeit
zu achten. Der Formhohlraum könnte auch durch eine dünne, schutzstofffreie Formschicht
begrenzt sein, an welche sich eine erste, einen Schutzstoff enthaltende Formschicht
anschließt. Die den Formhohlraum begrenzende Formschicht könnte auch als Anstrich
aufgetragen werden. Ferner wäre es auch möglich, eine Formschicht ganz aus Schutzstoff
zu bilden.
Der bereits bei tieferen Temperaturen eine Schutzwirkung
entfaltende Graphit wird vorteilhaft wie erwähnt im Hinblick auf eine zeitliche
Ausdehnung der Schutzwirkung in gemahlener Form mit unterschiedlicher Korngröße
verwendet. Zweckmäßig hat sich etwa folgende Korngrößenverteilung erwiesen:
Das bei der Bindung des Sauerstoffes durch die Schutzstoffe entstehende Kohlenmonoxyd
verteilt sich in die Poren der Gießform. Es kann gegenüber Kohlenstoff als inertes
Gas betrachtet werden, weil es keine Reaktion mit Kohlenstoffatomen in der Schmelze
eingeht. Das in den Poren der Gießform vorhandene CO verdrängt nun allenfalls vorhandenen
Sauerstoff und trägt so ebenfalls zur Verhütung der Randentkohlung bei. Darüber
hinaus vermag Kohlenmonoxyd bei Temperaturen unterhalb 900° C selbst Sauerstoff
unter Bildung von Kohlendioxyd zu binden. Dies trägt ebenfalls zur Schutzwirkung
der Schutzstoffe bei.
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An Stelle von Graphit kann auch ein anderer, ebenfalls bereits bei
tieferen Temperaturen wirksam werdender Schutzstoff verwendet werden, z. B. feingemahlenes
Bariumzyanid in ungefähr gleichen Mengenanteilen wie Graphit. Ferner kann auch mindestens
einer Formschicht der Gießform ein Stoff beigegeben werden, der beim Brennen der
Form ein Gas erzeugt, das in den Poren der Form vorhandenen Sauerstoff nach außen
aus der Form verdrängt. Als solche Stoffe erweisen sich- besonders Nitride geeignet,
z. B. Chromnitrid, das beim Brennen der Form Stickstoff abspaltet.
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Die Erfindung ist nicht auf die geschilderten Ausführungsbeispiele
beschränkt. Sie läßt sich auch bei Verwendung von anders zusammengesetzten Formmassen
anwenden sowie bei Gießformen, die nicht mit Hilfe von in der Form zerstörbaren
Modellen hergestellt worden sind.