DE1174342B

DE1174342B - Process for the production of cast iron

Info

Publication number: DE1174342B
Application number: DEJ17634A
Authority: DE
Original assignee: International Meehanite Metal Co Ltd
Current assignee: International Meehanite Metal Co Ltd
Priority date: 1959-02-05
Filing date: 1960-02-04
Publication date: 1964-07-23

Description

Verfahren zur Herstellung von Gußeisen Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Gußeisen, dessen Graphit in Kugelform vorliegt.Method of making cast iron The invention relates to to a process for the production of cast iron, the graphite of which is in the form of spheres.

Mit der Erfindung soll ein Verfahren vorgeschlagen werden, mit dem besonders geartete Strukturen der Grundniasse in Gußstücken von Eisen mit Kugelgraphit hervorgerufen werden können, um die gewünschten Spezialeigenschaften, wie erhöhte Festigkeit, Zähigkeit, Widerstandsfähigkeit gegen Schlag und Stoß und Verschleißwiderstand, zu erhalten.With the invention, a method is to be proposed with which special structures of the base nips in castings of iron with spheroidal graphite can be evoked to the desired special properties, such as increased Strength, toughness, resistance to impact and shock and wear resistance, to obtain.

Es ist ein weiteres Anliegen der Erfindung, die Glühdauer zu verkürzen, welche für dir, Zersetzung freier Karbide benötigt wird, die bei einer Kugelgraphit ergebenden Behandlung entstanden sind.Another concern of the invention is to shorten the glow time, which is needed for you, the decomposition of free carbides, which is the case with spheroidal graphite resulting treatment.

Die Herstellung von Kugelgraphit-Gußeisen mit Hilfe von Magnesium, Kalzium und/oder Cer ist bekannt, und ein großer Erfahrungsschatz wurde auf diesem Gebiet gewonnen. Ein Problem, welches bei der praktischen Durchführung üblicherweise auftritt, ist die Schwierigkeit, das Gefüge der Grundmasse so zu regeln, daß man die gewünschten Eigenschaften im Gußstück mit Sicherheit erhält. Ein anderes Problem ist das Auftreten von freiem Zernentit im Gußzustand des Metalls nach der Kugelgraphit erzeugenden Behandlung. Dies trifft besonders dann -zu, wenn Gußstücke mit dünnen oder veränderlichen Ouerschnitten zu gießen sind, und bereitet Schwierigkeiten beim Bearbeiten der Gußstücke und bringt eine Verminderung der Zähigkeit mit sich. Es ist daher allgemein üblich, die Gußstücke einer Glühung zu unterziehen, welche den freien Zernentit zum Zerfall in Perlit und/oder Ferrit bringt. Zur Zersetzung des freien Zementits ist es erforderlich, die Gußstücke auf eine Temperatur oberhalb des Umwandlungspunktes für mehrere Stunden zu erhitzen. Diese Maßnahme ist nicht nur aufwendig und zeitraubend, sondem sie bringt auch noch die Schwierigkeit mit sich, daß sich die Gußstücke wegen dieser Langzeitbehandlung bei hohen Temperaturen verziehen und häufig eines Richtens nach dem Glühen bedürfen. Ferner werden die Gußstücke in normalen Ofenatmosphären an der Oberfläche verzun&rt, so daß eine Entzunderung notwendig wird. Wegen dieser und anderer Schwierigkeiten sind die größtmöglichen Vorteile von Kugelgraphiteisen bisher nicht ausgenutzt worden.The production of spheroidal graphite cast iron with the help of magnesium, Calcium and / or cerium is known and a great deal of experience has been made on this Territory won. A problem that is common in practical implementation occurs, the difficulty is to regulate the structure of the matrix in such a way that one the desired properties in the casting with certainty. Another problem is the appearance of free Zernentit in the as-cast state of the metal after spheroidal graphite generating treatment. This is particularly true when castings with thin or variable cross-sections are to be poured, and causes difficulties in Machining the castings and brings about a reduction in toughness. It is therefore common practice to subject the castings to an annealing, which the causes free Zernentite to disintegrate into pearlite and / or ferrite. To decompose the free cementite it is necessary to bring the castings to a temperature above of the transition point to be heated for several hours. This measure is not only laborious and time-consuming, special it also brings the difficulty with it that the castings because of this long-term treatment at high temperatures warped and often require straightening after annealing. Furthermore, the Castings are zoned on the surface in normal furnace atmospheres so that a Descaling becomes necessary. Because of these and other difficulties are the greatest possible Advantages of spheroidal graphite iron have not yet been exploited.

Es ist bekannt, daß Tellu-r ein starker Karbidbildner ist, und diese Eigenschaft ist bereits bei der Herstellung von weißem Gußeisen ausgenutzt worden, in welchem der Kohlenstoff ganz oder zum größten Teil gebunden vorliegt, und zwar für Anwendungszwecke, bei denen ein hoher Verschleißwiderstand erwünscht ist. Es ist weiter bekannt, daß Tellur zur Erzeugung einer rein perlitischen Grundmasse in einem Gußeisen gebraucht worden kann, welches sonst eine ferritische Grundmasse besitzen würde, mit der Folge, daß die Festigkeitseigenschaften des Metalls stark ansteigen. Es ist auch ein Verfahren zur Erzielung ein-er Kombination einer rein perlitis#chen Grundmasse mit der Ausbildung des Graphits als Knötchen durch Zugabe eines überschusses an Tellur über die Menge bekannt, die zur Erzeugung rein perlitischer Struktur erforderlich ist, mit einer nachfolgenden Graphitisierung der Schmelze durch Behandlung mit KaMum- und/oder Magnesiumsiliziden oder anderen Siliziden.It is known that Tellu-r is a strong carbide former, and these Property has already been used in the manufacture of white cast iron, in which the carbon is wholly or largely bound, namely for applications where a high level of wear resistance is desired. It it is also known that tellurium can be used to produce a purely pearlitic matrix can be used in a cast iron, which is otherwise a ferritic matrix would have, with the result that the strength properties of the metal are strong increase. It is also a method of achieving a combination of a pure perlitic base mass with the formation of graphite as nodules by adding an excess of tellurium beyond the amount known to produce purely pearlitic Structure is required, with a subsequent graphitization of the melt by treatment with KaMum and / or magnesium silicides or other silicides.

Es wurde nun gefunden, daß Tellur mit großem technischem und wirtschaftlichem Erfolg bei der Herstellung von Kugelgraphit-Gußeisen benutzt werden kann, um bestimmte Grundmassen zu erzeugen und sie in Abhängigkeit von den Abmessungen des Gußstückes und unter Berücksichtigung der für das Gußstück bestimmten Betriebsbedingungen genau zu regeln.It has now been found that tellurium may be used with great technical and commercial success in the production of spheroidal graphite cast iron to produce certain matrices and to precisely regulate in function of the dimensions of the casting and taking into account the particular for the casting operating conditions .

Es wurde weiter gefunden, daß die Struktur des Gußeisens, welche nach Behandlung mit Tellur vorliegt# so geregelt werden kann, daß der gebundene Kohlenstoff sich im fertigen Gußstück in einer instabilen Form befindet, die leicht duruh eine geeignete Glühung zersetzt werden kann, je nach den Erfordernissen in Perlit und/oder Ferrit. Auf diese Weise wird erhöhte Zähigkeit in dem Metall in kürzeren Glühzeiten erzielt als bisher.It has further been found that the structure of the cast iron, which is present after treatment with tellurium, can be regulated so that the bound carbon in the finished casting is in an unstable form which can easily be decomposed by a suitable annealing, depending on the Requirements in pearlite and / or ferrite. In this way, increased toughness is achieved in the metal in shorter annealing times than before.

Erfindungsgemäß wurde weiter gefunden, daß eine Tellurbehandlung große Vorteile bei der Erzeugung von Kugelgraphit unter Bedingungen bietet, die no-rmal einen erhöhten Zusatz an Kugelgraphit erzeugenden Mitteln erfordern, z. B. dann, wenn dicke Querschnitte vorliegen, oder Schwefelgehalte, welche die normalen übersteigen. Ein weiterer wichtiger Vorteil, der durch die Tellurbehandlung nach der vorliegenden Erfindung erzielt wird, ist die Ausschaltung von Gasblasen und Schlackeneinschlüssen, welche häufig in Kugelgraphiteisen, welches nicht so behandelt worden ist, gefunden worden.According to the invention it was further found that a tellurium treatment is great Advantages in the production of spheroidal graphite under conditions that no-rmal generating an increased addition of spheroidal graphite Require funds z. B. when there are thick cross-sections, or sulfur contents that the exceed normal. Another important benefit brought about by the tellurium treatment is achieved according to the present invention is the elimination of gas bubbles and slag inclusions, which are common in spheroidal graphite iron, which are not has been treated has been found.

Dementsprechend sieht die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung von Gußeisen mit Kugelgraphit unter Zugabe von Tellur und von einem Graphitisierungsmittel vor, bei dem das Eisen mit Tellur und einem Kugelgraphit erzeugenden Mittel in solchem Maße behandelt wird, daß die Tellurzugabe den Keilwert des Grundmetalls erhöht in den Bereich von einem Fünftel bis neun Zehntel des »mittleren Gußquerschnittes« (wie unten definiert), und die Zugabe des Kugelgraphit erzeugenden Mittels den Keilwert des mit Tellur behandelten Zustandes in den Bereich von einem Zehntel bis der Hälfte des »mittleren Gußquerschnittes« verlagert. Der gebundene Kohlenstoff liegt sodann in einer unbeständigen Form vor und kann, wenn erwünscht, durch eine kurze Glühbehandlung leicht in Perlit und/oder Ferrit zersetzt werden.Accordingly, the invention provides a method of manufacture of spheroidal graphite cast iron with the addition of tellurium and of a graphitizing agent before, in which the iron with tellurium and a spheroidal graphite producing agent in such Measures are dealt with that the addition of tellurium increases the wedge value of the base metal in the range from one fifth to nine tenths of the "average cast cross-section" (as defined below), and the addition of the spheroidal graphite-producing agent, the wedge value of the state treated with tellurium in the range of one tenth to one half of the "mean casting cross-section" has been relocated. The bound carbon then lies in an inconsistent form and can, if desired, by a short annealing treatment easily decomposed into pearlite and / or ferrite.

Unter dem Ausdruck »mittlerer Gußquerschnitt« wird die Hälfte der Summe des größten und kleinsten Querschnittes im Gußstück verstanden. Tellur ist bei der Temperatur des geschmolzenen Gußeisens flüchtig, und es sollten besondere Vorkehrungen getroffen werden, um den Verlust durch Verdampfung in Grenzen zu halten, z. B. durch Einführung von reinem Tellurpulver in das geschmolzene Metall in einer schützenden Umhüllung, z. B. einem Kupferblech, oder durch Einblasen unter die Oberfläche des Schmelzbades.Under the expression "medium casting cross-section" half of the Understand the sum of the largest and smallest cross-section in the casting. Is tellurium volatile at the temperature of molten cast iron, and it should be special Precautions are taken to limit evaporation loss, z. B. by introducing pure tellurium powder into the molten metal in one protective cover, e.g. B. a copper sheet, or by blowing under the surface of the weld pool.

Vorzugsweise wird das Tellur dem geschmolzenen Metall in Form einer Legierung mit Eisen oder Kupfer zugegeben, in der das Tellur in großer Verdünnung, z. B. um etwa 10 "/o, vorliegt. Die Menge des Zusatzes wird genau geregelt im Verhältnis zu der Querschnittsdicke des zu gießenden Gußstückes, um auf diese Weise eine bestimmte Struktur vor der Behandlung auf Kugelgraphit zu erzeugen. Das Kug#c-lgraphit erzeugende Mittel wird sodann ebenfalls in geregelter Weise zugegeben, welche sich nach dem Querschnitt des Gußstückes richtet, um im fertigen Gußstück Kugelgraphit zu erzeugen und gleichzeitig ein Gefüge in der Grundmasse, welches die erforderlichen mechanischen Eigenschaften und das gewünschte Betriebsverhalten zeigt.Preferably, the tellurium is added to the molten metal in the form of an alloy with iron or copper, in which the tellurium is in great dilution, e.g. B. about 10 "/ o is present. The amount of the additive will be precisely regulated in proportion to the cross-sectional thickness of the article to be cast casting to produce in this manner a particular structure before the treatment to spheroidal graphite. The Kug # c-lgraphit generating Agent is then also added in a regulated manner, which depends on the cross-section of the casting in order to produce spheroidal graphite in the finished casting and at the same time a structure in the base material which shows the required mechanical properties and the desired operating behavior.

Vorzugsweise besteht das Kugelgraphit erzeugende Mittel aus Magnesium-Silizium oder Kalzium-Silizium oder einer Mischung der beiden Mittel, welche dem geschmolzenen Metall von oben oder unter der Oberfläche zugegeben werden.The spheroidal graphite-producing agent is preferably composed of magnesium-silicon or calcium-silicon or a mixture of the two agents, which the molten Metal can be added from above or below the surface.

Ermöglicht wird diese kontrollierte Zugabe' der Mittel durch Messung des »Karbidbildungswertes« des geschmolzenen Gußeisens nach einem bekannten Verfahren. Dabei wird aus dem zu behandelnden Metall ein Standardprüfkeil gegossen, der erstarrte Prüfling über den Keflquerschnitt gebrochen und die Strecke über die Keilfläche an der Grerizlinie zwischen dem weißerstarrten Teil und der dunklen, graphitisierten Zone gemessen. Der dabei erhaltene Wert wird üblicherweise in 1/32 Zoll = 0,794 mm ge- messen und »Keilwert« genannt. Der Keilwert des Metalls in dem Zustand, wie es aus dem Ofen anfällt, wird mit »Ausgangskeilwert«, die im Verlauf der Nachbehandlung gemessenen Keilwerte werden entsprechend bezeichnet, und zwar mit »Tellurbehandlungskeüwert« bei mit Tellur behandeltem Metall und mit »Graphitisierungskeilwert« bei mit einem Kugelgraphit erzeugenden Mittel behandeltem Metall. Zweckmäßig sollte der »Tellurbehandlungskeilwert« etwa die Hälfte des »mittleren Gu13querschnittes« betragen und der Graphitisierungskeilwert ein Sechstel bis etwa ein Viertel dieses Querschnittes. Die genauen Verhältnisse der Keilwerte zum »mittleren Gußquerschnitt« hängen noch von den gewünschten Eigenschaften des Gußstückes ab, z. B. je nachdem, ob höchste Festigkeit oder Zähigkeit oder Verschleißfestigkeit oder andere Spezialeigenschaften gewünscht werden. wie dies aus dem nachstehenden Beispiel ersichtlich ist.This controlled addition of the agents is made possible by measuring the "carbide formation value" of the molten cast iron according to a known method. A standard test wedge is cast from the metal to be treated, the solidified test specimen is broken over the cross-section of the kefl and the distance across the wedge surface is measured at the boundary between the white solidified part and the dark, graphitized zone. The value obtained is usually called in 1/32 inch = 0.794 mm Measured and "wedge value." The wedge value of the metal in the state in which it emerges from the furnace is referred to as the »initial wedge value«, the wedge values measured in the course of the post-treatment are designated accordingly, namely with the »tellurium treatment key value« for metal treated with tellurium and with the »graphitization wedge value« for with metal treated with a spheroidal graphite-producing agent. Appropriately, the "tellurium treatment wedge value" should be about half of the "mean Gu13cross-section" and the graphitization wedge value one-sixth to about a quarter of this cross-section. The exact ratios of the wedge values to the "mean casting cross-section" still depend on the desired properties of the casting, e.g. B. depending on whether maximum strength or toughness or wear resistance or other special properties are desired. as can be seen in the example below.

Wenn das Verhältnis der Tellurbehandlungs- und Graphitisierungskeilwerte zum »mittleren Gußquerschnitt« in die obengenannten Bereiche gebracht werden, so sind - wie gefunden wurde - die im fertigen Gußstück vorhandenen Karbide in einer unbeständigen Form, so daß sie leicht zersetzt werden können, in Perlit und Ferrit, und zwar mit einer kurzen Glühbehandlung. Das Gegenteil ist der Fall bei gebundenem Kohlenstoff, der unter normalen Karbidbildungsbedingungen entstanden ist, da ein solcher nur durch langes Glühen bei einer hohen Temperatur zum Zerfallen gebracht werden kann. Das Glühen in den Fällen, wo massive Karbide im fertigen Gußstück vorliegen. ähnelt sehr dem Verfahren bei normalem Temperguß. Es benötigt also langes Glühen oberhalb des oberen Umwandlungspunktes (üblich normalerweise 900 bis 920' C), gefolgt von einem weiteren Glühen durch den unteren Umwandlungspunkt hindurch (740 bis 760' Q entsprechend dem Zustand des Gußstückes.If the ratio of the tellurium treatment and graphitization wedge values to the "mean casting cross-section" is brought into the above ranges, the carbides present in the finished casting are - as has been found - in an inconsistent form, so that they can be easily decomposed, in pearlite and ferrite with a short annealing treatment. The opposite is the case with bonded carbon, which is formed under normal carbide formation conditions, since such carbon can only be made to disintegrate by long annealing at a high temperature. The annealing in cases where massive carbides are present in the finished casting. is very similar to the process for normal malleable cast iron. So it takes a long anneal above the upper transformation point (usually 900 to 920 'C), followed by another anneal through the lower transformation point (740 to 760' Q depending on the condition of the casting.

Durch Behandlung mit Tellur nach der vorliegenden Erfindung zersetzen sich die Karbide in Perlit und Ferrit in einer verhältnismäßig kurzen Glühzeit. Dadurch ergeben sich bedeutsame Vorteile hinsichtlich der Glühzeiten und der Kosten, insbesondere, wenn die e-rzeugten Glühstücke stark unterschiedlich im Querschnitt sind. In solchen Fällen ist der dicke Querschnitt zu wenig behandelt und daher von mäßiger Struktur und Festigkeit. wenn die Behandlung auf den dünneren Querschnitt abgestellt war, und umgekehrt wird in dem Falle, daß die Behandlung auf den dickeren Querschnitt eingestellt war, der dünnere Querschnitt übermäßig behandelt und mit überschüssigem Zementit erstarren. Die Folge wird ein Gußstück sein, weiches unbearbeitbar oder nur mit größter Schwierigkeit bearbeitbar ist, und das üblicherweise eine verlängerte Glühbehandlung benötigt.Decompose by treatment with tellurium according to the present invention the carbides in pearlite and ferrite in a relatively short glow time. This results in significant advantages in terms of glow times and costs, especially if the glow pieces produced differ greatly in cross-section are. In such cases, the thick cross-section is treated too little and therefore of moderate structure and strength. when treating on the thinner cross-section was turned off, and vice versa in the event that the treatment is on the thicker Cross-section was set, the thinner cross-section treated excessively and with solidify excess cementite. The result will be a casting that is soft and unworkable or can only be processed with the greatest difficulty, and this is usually an extended one Annealing treatment required.

Die folgenden Beispiele sollen die Erfindung erläutem: Beispiel 1 In diesem Beispiel soll die Herstellung eines rein ferritischen Eisens mit Kugelgraphit in Gußstücken von wechselndem Querschnitt gezeigt werden. Gegossen werden sollte ein Getriebeteil von 480 kg Gewicht. Der Querschnitt dieses Gußstückes schwankte zwischen '/2 Zoll = 12,7 mm und 2 Zoll = 50,8 mm, und es sollte ein besonders hoher Widerstand gegen Stoß im Betrieb aufweisen. Die Behandlung bestand in einer Tellurzugabe von 0,03 1/o, welche den Ausgangskeilwert von 2/32 Zoll = 1,587 mm auf "/32 Zoll = 12,7 mm hob. Danach wurden 1,25 % einer Mischung von gleichen Gewichtsteilen Magnesium-Silizium und Kalzium-Silizium zugegeben, und es ergab sich ein Graphitisierungskeilwert von 6/s2 Zoll = 4,762 mm. Dieses Metall ergab ein im wesentlichen perlitisches Gefüge in Querschnitten von 2 Zoll = 50,8 mm. In den 1/2 Zoll = 12,7 mm Querschnitten bestand die Grundmasse aus Zementit und Perlit. Eine Glühung von nur 2 Stunden bei 900' C mit langsamer Abkühlung über vier weitere Stunden von 760 bis 740' C ergab eine einheitliche ferritische Struktur in allen Querschnitten. Es ist ein weiteres wichtiges Merkmal des tell.urbehandelten Kugelgraphiteisens nach der vorliegenden Erfindung, daß der erzeugte Perlit ebenfalls weniger stabil ist, so daß er leicht in Ferrit zersetzt werden kann. Dies ist von großer praktischer Bedeutung, wenn eine vollständige Knötchen -oder Kugelstruktur des Graphits in einer vollständig ferritischen Grundmasse gefordert ist. Kugelgraphiteisen dieser Art zeigen außergewöhnliche Zähigkeit und Schlagwerte. In normalem Kugelgraphiteisen ist es schwierig, die letzten Spuren von Perlit zu beseitigen. Noch ernster ist die Schwierigkeit, der man in der üblichen Praxis in Gestalt von restlichem Korngrenzenperlit häufig begegnet, den zu beseitigen fast unmöglich ist, selbst bei langen Glühzeiten, und dessen Anwesenheit den Widerstand gegen Schlag und Stoß merklich herabsetzt. Der Perlit, welcher nach der Tellurbehandlung entsprechend dem Verfahren der vorliegenden Erfindung anfällt, erfordert nur ein kurzes Glühen beim unteren Umwandlungspunkt, um vollständig beseitigt zu werden. Beispiel 2 EinSatzGußstückewurdegegossenmiteinemDurchschnitts-Gießquerschnitt von l'/4 Zoll = 31,75 mm, wobei der Querschnittsbereich zwischen einem niedrigsten Querschnitt von 3/4 Zoll = 19,05 mm bis zu einem größten Querschnitt von 13/4 Zoll = 44,45 mm lag. Es war verlangt, daß diese Gußstücke ein rein ferritisches Gefüge aufweisen sollten sowie große Zähigkeit und hohe Schlagfestigkeit. Die für diesen Zweck benutzte Charge zeigte einen Ausgangskeil-Wert Von 3/32 Zoll = 2,381 mm. Die Schmelze wurde mit 0,2% Tellur gepulverten metallischen Tellurs behandelt, welches von oben in das Metall eingebracht wurde. Der Tellurbehandlungskeilwert war '5/32 Zoll = 11,906 mm. Danach wurden 1,1 % einer Mischung von gleichen Gewichtsteilen Magnesium-Silizium und Kalzium-Silizium zugegeben. Der Graphitisierungskeilwert nach dieser Behandlung zeigte einen Wert von 6/s2 Zoll = 4,762 mm. Die Mikrountersuchung zeigte eine Struktur von völlig kugeligem Graphit in einer Grundmasse, die etwa 80 % aus Perlit und 20 % aus Ferrit mit wenig freiem Zement besteht. Nach einer Glühung von nur 6 Stunden bei 7401 C war das Gefüge des Gußstückes völlig ferritisch. Probestücke, die mit diesem Metall gegossen und der gleichen Wärmebehandlung unterzogen waren, zeigten folgende Werte: Chemische Zusammensetzung Gesamt-Kohlenstoff ............ 3,51% Silizium ...................... 2,511/o Mangan ...................... 0,521/o Schwefel ...................... 0,020% Phosphor ..................... 0,0821/o Physikalische Eigenschaften In gegossenem 6 Stunden Zustan bei 7401 C 1 geglüht Festigkeit, kg7mm2 ... 74 ' 80 44,3 Dehnung, % ......... 3,3 23,4 Brinellhärte .......... 283 156 Das Ausmaß der Verminderung des Brinellhärtewertes und die Zunahme der Dehnung sind ein Maß für die Unbeständigkeit der bei Tellurbehandlung erhaltenen Karbide sogar bei kurzer Glühzeit und niedrigerer Temperatur. Beispiel 3 Eine Kupplungsplatte mit einem Durchmesser von 15Zoll # 381mm und einer Dicke von lZoll = 25,4mm wurde aus einem Gußeisen hergestellt mit einem Karbidkeilwert von 1/s2 Zoll = 2,381 mm vor der Behandlung. Nach der Behandlung mit 0,03 % Tellur war der Karbidkeilwert auf '5/32 Zoll = 11,906 mm angestiegen. Dieses Metall wurde darauf mit 1,1 % einer Mischung von gleichen Gewichtsteilen Magn--sium-Silizid und Kalzium-Silizid behandelt. Dadurch wurde der Karbidkeilwert auf 8/32 Zoll = 4,762 mm vermindert. Die Platte wurde gegossen aus diesem Metall, welches einen Tellufbehandlungskeilwert von der Hälfte des Querschnittes und einen Graphitisierungskeilwort von einem Viertel des Querschnittes zeigte. Bei der Prüfung zeigte das Gußstück einen völlig kugelförmigen Graphit mit einer Grundmasse aus einer Mischung von etwa 70 1/a Perlit und 30 % Ferrit. Es stellte sich heraus, daß Kupphingsplatten, die derart hergestellt waren, im nur gegossenen Zustand außer guten Festigkeitszigenschaften außergewöhnlich guten Verschleißwiderstand und Unempfindlichkeit gegen Teniperaturschocks aufwiesen. Die Leichtigkeit, genau abgestimm Verhältnisse von Perlit und Ferlit zu erzeugen und zu regeln, war wesentlich für die erfolgreiche Herstellung dieser Art Gußstücke.The following examples are intended to explain the invention: Example 1 This example is intended to show the production of a purely ferritic iron with spheroidal graphite in castings of varying cross-section. A gear unit weighing 480 kg was to be cast. The cross-section of this casting varied between 1/2 " = 12.7 mm and 2" = 50.8 mm, and it should have a particularly high resistance to impact in service. The treatment consisted of a 0.03 1 / o tellurium addition which raised the starting wedge value from 2/32 " = 1.587 mm to" / 32 " = 12.7 mm. Then 1.25 % of a mixture of equal parts by weight of magnesium- Silicon and calcium-silicon were added and the graphitization wedge value was 6 / s2 "= 4.762 mm. This metal gave a substantially pearlitic structure in cross-sections of 2" = 50.8 mm. In the 1/2 " = 12, 7 mm cross-sections, the matrix consisted of cementite and pearlite. Annealing for only 2 hours at 900 ° C with slow cooling for four more hours from 760 to 740 ° C resulted in a uniform ferritic structure in all cross-sections In the case of spheroidal graphite iron treated in accordance with the present invention, the pearlite produced is also less stable, so that it can easily be decomposed into ferrite, which is of great practical importance when a complete nodule or globule structure of the graphite in a completely ferritic matrix is required. Ductile iron of this type show exceptional toughness and impact values. In normal nodular iron it is difficult to remove the last traces of pearlite. Even more serious is the difficulty which is often encountered in normal practice in the form of residual grain boundary pearlite, which is almost impossible to remove, even with long annealing times, and the presence of which noticeably reduces the resistance to impact and shock. The pearlite that is produced after the tellurium treatment according to the process of the present invention only requires a brief anneal at the lower transition point in order to be completely eliminated. Example 2 Insert castings were cast with an average casting cross-section of 1/4 " = 31.75 mm, with the cross-sectional area ranging from a lowest cross-section of 3/4" = 19.05 mm to a largest cross-section of 13/4 " = 44.45 mm . It was required that these castings should have a purely ferritic structure as well as great toughness and high impact resistance. The batch used for this purpose showed an initial wedge value of 3/32 inch = 2.381 mm. The melt was treated with 0.2% tellurium powdered metallic tellurium, which was introduced into the metal from above. The tellurium treatment wedge value was 5/32 in. = 11.906 mm. Then 1.1 % of a mixture of equal parts by weight of magnesium-silicon and calcium-silicon were added. The graphitization wedge value after this treatment showed a value of 6 / s2 inch = 4.762 mm. The micro-examination showed a structure of completely spherical graphite in a matrix that consists of about 80 % pearlite and 20% ferrite with little free cement. After annealing for only 6 hours at 7401 C , the structure of the casting was completely ferritic. Test pieces cast with this metal and subjected to the same heat treatment showed the following values: Chemical composition Total carbon ............ 3.51% silicon .......... ............ 2.511 / o manganese ...................... 0.521 / o sulfur ........ .............. 0.020% phosphorus ..................... 0.0821 / o Physical Properties In poured 6 hours State at 7401 C 1 annealed Strength kg7mm2 ... 74 '80 44.3 Elongation,% ......... 3.3 23.4 Brinell hardness .......... 283 156 The extent of the reduction in the Brinell hardness value and the increase in elongation are a measure of the instability of the carbides obtained in the tellurium treatment even with a short annealing time and lower temperature. Example 3 A clutch plate with a diameter of 15 "# 381mm and a thickness of 1" = 25.4mm was made from a cast iron with a carbide spline value of 1 / s2 " = 2.381mm before treatment. After treatment with 0.03 % tellurium, the carbide wedge value had increased to 5/32 inch = 11.906 mm. This metal was then treated with 1.1 % of a mixture of equal parts by weight of magnesium silicide and calcium silicide. This reduced the carbide wedge value to 8/32 in. = 4.762 mm. The panel was cast from this metal which exhibited a tellufus treatment wedge of half the cross-section and a graphitization wedge of a quarter of the cross-section. When tested, the casting showed a completely spherical graphite with a base mass of a mixture of about 70 1 / a pearlite and 30 % ferrite. It turned out that cupping plates which were produced in this way, in the only cast state, had, in addition to good strength properties, exceptionally good wear resistance and insensitivity to temperature shocks. To generate the ease exactly concerted ratios of perlite and Ferlit and control was essential for the successful production of this type castings.

Ein weiteres Beispiel für die Vielseitigkeit der Erfindung bezüglich der Erzeugung bestimmter Grundmassestrukturen in Verbindung mit Kugelgraphit wurde aus dem Gebiet des Verschleißwiderstandes genommen. Es wurde gefunden, daß es durch eine abgestimmte, Tellurbehandlung möglich ist, eine Grundmasse zu erzeugen, welche Zementit in einer vorwiegend ferritischen Grundmasse enthält. Dieses Gefüge wurde durch eine Erhöhung der Tellurzugabe erhalten, und zwar in solchem Maße, daß ein hoher »Tcllurbehandlungskeilwert« erzielt wurde, worauf eine Graphitisierungsbehandlung folgte, die nicht ausreichte, um eine vollständige Zersetzung des mit Tellur erzeugten Zementits zu bewirken. Der unbeständige Perlit kann vollständig in Ferrit zersetzt werden, wobei etwas Zementit im fertigen Stück zurückbleibt. Ein solches Gefüge bietet außergewöhnliche Vorteile in vielen Fällen, in denen es auf Verschleißfestigkeit ankommt. Die harten Zementitteile, die in der weichen ferritischen Grundmasse eingebettet sind, ergeben eine gute Kombination von Härte-Zähigkeit, welche nach inzwischen gewonnenen Erfahrungen einen erhöhten Verschleiß- und Abmitzungswiderstand als die übliche Zementitstraktur bietet, selbst wenn diese erheblich höhere Härte aufwies. Außerdem liegt eine größere Widerstandsfähigkeit gegen Schlagbeanspruchung vor.Another example of the versatility of the invention regarding the creation of certain matrix structures in connection with spheroidal graphite taken from the area of wear resistance. It was found to be through a coordinated, tellurium treatment is possible to produce a basic mass, which Contains cementite in a predominantly ferritic matrix. This structure became obtained by increasing the addition of tellurium, to such an extent that a A high "Tcllur treatment wedge value" was achieved, followed by a graphitization treatment followed, which was insufficient to completely decompose that produced with tellurium Effect cementite. The inconsistent pearlite can be completely decomposed into ferrite leaving some cementite in the finished piece. Such a structure offers exceptional benefits in many cases where there is a need to wear resistance arrives. The hard cement parts embedded in the soft ferritic matrix are, result in a good combination of hardness-toughness, which according to meanwhile Experience gained has an increased resistance to wear and tear than the usual cementite structure offers, even if this is considerably higher hardness exhibited. In addition, there is greater resistance to impact stress.

Beispiel 4 Gußstücke für Sandschleuderschaufeln mit einem mittleren Querschnitt von -3/s Zoll = 9,52 nun wurden aus einer Schmelze gegossen, welche einen Karbidkeilwert von 2/32 Zoll = 1,587 mm vor der Behandlung aufwies. Ein Tellurzusatz von 0,04 0/0 erhöhte den Keilwert der Schmelze von 14/32 Zoll # 11,112 mm. Darauf wurde zur Erzeugung von Kugelgraphit ein Graphitisierungsmittel zugegeben, und zwar 1,2 II/o einer Mischung von gleichen Ge# wichtsteilen von Kalzium- und Magnesium-Silizid. Der Keilwert nach dieser Behandlung war "/32 7-011 = 4,762 mm. Die Gußstücke zeigten im gegossenen Zustand ein Gefüge, welches aus reinem Kugelgraphit in einer Grundmasse von etwa 20,% Zementit, 40 % Perlit verschwanden, ohne daß der Zementit wesent-Glühbehandlung von 4 Stunden bei 740' C war der Perlit verschwunden, ohne daß der Zementit wesentlich vermindert wurde. So erzeugte Gußstücke zeigten sich außergewöhnlich widerstandsfähig gegen die Schleifwirkung von Sand. Durch Abstimmung der Keilwerte im tellurbehandelten und graphitisierten Zustand in bezug auf den Gußquerschnitt ist ein außerordentlich anpassungsfähiges Verfahren gegeben, durch das die Struktur und die physikalischen Eigenschaften über einen weiteren Bereich je nach Wunsch geändert werden können, um die Betriebsbeditigungen des betreffenden Gußstückes je nach Erfordernis zu berücksichtigen.Example 4 Castings for sand sling paddles with an average cross-section of -3 / s " = 9.52 were now cast from a melt which had a carbide wedge value of 2/32 " = 1.587 mm prior to treatment. A tellurium addition of 0.04 0/0 increased the wedge value of the melt by 14/32 in. # 11.112 mm. A graphitizing agent was then added to produce spheroidal graphite, namely 1.2 II / o of a mixture of equal parts by weight of calcium and magnesium silicide. The wedge value after this treatment was "/ 32 7-011 = 4.762 mm. In the cast state, the castings had a structure which, made of pure spheroidal graphite in a base mass of about 20.% cementite, 40% pearlite, disappeared without the cementite being significantly After annealing for 4 hours at 740 ° C. , the perlite had disappeared without the cementite being significantly reduced. Castings produced in this way were found to be extraordinarily resistant to the abrasive action of sand An extremely adaptable process is given, by means of which the structure and the physical properties can be changed over a wider range as desired, in order to take into account the operating conditions of the casting in question as required.

Es ist ein wesentliches Kennzeichen der vorliegenden Erfmdung, daß sowohl die Tellurbehandlung als auch die Graphitisierbehandlung in bezug auf den Gußquerschnitt geregelt werden. Praktisch wird dies durch die Behandlung zur Erzielung des gewünschten Verhältnisses vom Keilwert zum Gußquerschnitt erreicht. Wenn die Querschnitte eines einzelnen Gußstückes sich unterscheiden oder wenn eine Anzahl von Gußstücken verschiedener Querschnitte gegossen werden sollen, so kann der Keilwert in Beziehung gebracht werden zum mittleren Querschnitt des Gußstückes oder des Gußstückansatzes. Es ist vorteilhaft, das Grundmetall vor der Behandlung mit Tellur und Graphitisierungsmitteln einer Entschwefelungs- oder anderen Reinigungsbehandlung zu unterziehen, um die Wirksamkeit der folgenden Behandlungsmaßnahmen zu steigem. Solche Reinigungsbehandlungen sind besonders wirksain, wenn sie als eine Behandlung unterhalb der Oberfläche durchgeführt werden.It is an essential feature of the present invention that both the tellurium treatment and the graphitization treatment with respect to the Cast cross-section can be regulated. Practically this is achieved through treatment the desired ratio of the wedge value to the cast cross-section is achieved. If the Cross-sections of a single casting differ or if a number of castings of different cross-sections are to be cast, the wedge value can be are related to the mean cross-section of the casting or the casting neck. It is advantageous to treat the base metal with tellurium and graphitizing agents before treatment subject to desulfurization or other purification treatment to remove the To increase the effectiveness of the following treatment measures. Such cleansing treatments are particularly effective when done as a subsurface treatment will.

Claims

Claims: 1. A process for the production of spheroidal graphite cast iron with the addition of tellurium and a graphitizing agent to the molten iron, d a - characterized in that the molten iron is treated with tellurium and a graphitizing agent to produce nodular graphite in such amounts that the addition of tellurium has the wedge value of the base metal in the range from one fifth to nine tenths of the average casting cross section and the graphitizing agent is sufficient to reduce the wedge value of the tellurium treated state to the range from one tenth to one half of the average casting cross section, whereupon it is in an inconsistent form Bound carbon present can, if necessary, be decomposed into pearlite and / or ferrite by a brief annealing treatment.

2. The method according to claim 1, characterized in that the tellurium is added to largely avoid evaporation losses as an alloy with iron or copper, in which the tellurium in great dilution, z. B. by about 10% tellurium, or in the form of powder enclosed in a protective cover. 3. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that castings are annealed briefly to destroy their unstable cementite to achieve a base mass of Ptemlit and / or ferrite.

References considered: British Patent No. 553 573.