DE1284433B - Vorlegierung auf der Basis von Fe-Si-Ca zur Erzeugung von Gusseisen mit Kugelgraphit - Google Patents

Vorlegierung auf der Basis von Fe-Si-Ca zur Erzeugung von Gusseisen mit Kugelgraphit

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DE1284433B
DE1284433B DER25880A DER0025880A DE1284433B DE 1284433 B DE1284433 B DE 1284433B DE R25880 A DER25880 A DE R25880A DE R0025880 A DER0025880 A DE R0025880A DE 1284433 B DE1284433 B DE 1284433B
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calcium
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iron
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DER25880A
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English (en)
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Ototani Tohei
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RES INST IRON STEEL
Research Institute for Iron Steel and Other Metals of Tohoku University
Original Assignee
RES INST IRON STEEL
Research Institute for Iron Steel and Other Metals of Tohoku University
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Publication date
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21CPROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
    • C21C1/00Refining of pig-iron; Cast iron
    • C21C1/10Making spheroidal graphite cast-iron
    • C21C1/105Nodularising additive agents

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Refinement Of Pig-Iron, Manufacture Of Cast Iron, And Steel Manufacture Other Than In Revolving Furnaces (AREA)

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorlegierung auf der Basis von Fe-Si-Ca zur Erzeugung von Gußeisen mit Kugelgraphit mit einem Schwefelgehalt von weniger als 0,03 0/" und einem Calciumgehalt zwischen 0,003 und 0,20 0/0.
  • Es ist bekannt, grauem Gußeisen bei der Herstellung zur Verbesserung der Eigenschaften ein geeignetes Erdalkali, beispielsweise Caleium, und/oder Cer in geeigneter Form, beispielsweise als Legierung, zuzusetzen. Hierzu wurden bereits verschiedene Legierungen vorgeschlagen. Nach Zusatz der Metalle und/oder Vorlegierungen geht eine gewisse Menge der Komponenten in die Gußeisemehmelze über, wodurch sich bei der späteren Erstarrung der Schmelze eine günstige, z. B. kugelige Graphitstruktur ergeben kann, was die mechanischen Eigenschaften des Gußgefüges gegenüber einem unbehandelten Gußeisen bekanntlich wesentlich verbessert.
  • Es wurde auch schon eine Legierung aus 10 bis 30 Magnesium, 5 bis 30 0/0 Caleium und 40 bis 80 % Silieium vorgeschlagen. Diese kann daneben noch Eisen und darüber hinaus Kupfer und/oder Nickel enthalten.
  • Bei den bekannten Calciumlegierungen ist jedoch durch das geringe spezifische Gewicht dieser Vorlegierungen die Vermischung erschwert. Ferner sind die bekannten Legierungen auf Grund ihrer speziellen Zusammensetzung oftmals ziemlich teuer, so daß die Behandlung des Gußeisens nicht immer mit der erforderlichen Wirtschaftlichkeit durchgeführt werden kann.
  • Es ist daher Ziel der Erfindung,;eine Legierung zu schaffen, die die obengenannten Nachteile der bekannten Legierungen nicht aufweist.
  • Erfindungsgemäß wird dieses Ziel durch eine Legierung erreicht, die aus 4 bis 60 "/, Eisen, 5 bis 55 % eines oder mehrerer der Elemente Silicium, Mangan, Kupfer, Aluminium, 10 bis 400/0 Calcium, 0 bis 5 0/0 Nickel sowie weiteren Erdalkalimetallen, mit Ausnahme von Calcium, oder seltenen Erdmetallen in einer Menge von max. 20 0/" im Falle von Magnesium in einer Menge von max. 5 0/" bezogen auf den jeweiligen Calciumgehalt, besteht.
  • Die erfindungsgemäße Legierung wird der Gußeisenschmelze in einem solchen Anteil zugesetzt, daß sich nach dem Gießen ein graues Gußeisen bildet, das etwa 0,003 bis 0,20 0/, Calcium und den Graphit in kugeliger Form enthält.
  • Die Eisenschmelze soll einen verhältnismäßig niedrigen Schwefelgehalt von weniger als 0,03 0/0 aufweisen. Liegt der Schwefelgehalt oberhalb dieses Wertes, so kann sie zur Senkung des Schwefelgehaltes unter diesen Wert beispielsweise mit basischer Schlacke, mit Na,-triumcarbonat oder einem Gemisch dieser beiden- Stoffe entschwefelt werden. Anschließend wird die erfindungsgemäße Vorlegierung zusammen mit 0 bis 20/, Calciumfluorid oder Magnesiumfluorid zugesetzt, so daß nach dem Gießen im Eisen ein Caleiumgehalt von 0,003 bis 0,20 % erhalten wird.
  • Die mit der erfindungsgemäßen Legierung versetzte Eisenschmelze soll zur Erzeugung von Gußstücken mit im fertigen Zustand kugeligen Graphit 1,7 bis 4,3 Of, Q vorzugsweise 2 bis 3,5 0/" sowie etwa 0,5 bis 7 0/0 Si, vorzugsweise etwa 0,8 bis 3,50/" enthalten. Eine derartige Gußeisenschmelze kann auch noch weitere Legierungsbestandteile enthalten. Wird eine Gußeisenschmelze, die nach dem Gießen eine untereutektische Zusammensetzung aufweist, mit so viel der Eisencalciumvorlegierung, die eine ausreichende Menge an Cer enthält, um in dem fertigen Gußstück einen Cergehalt von mindestens 0,00501, und weniger als 0,20 % zu bekommen, versetzt, daß das Eisen des aus dieser Schmelze hergestellten Gußstücks mindestens 0,003 % und weniger als 0,20 0/, Ca enthält, hierauf geimpft und vergossen, so daß das fertige Gußstück insgesamt etwa 0,008 bis 0,300/, Calcium und Cer aufweist, dann erhält man Gußstücke, die ein Gefüge mit kugeligem Graphit aufweisen.
  • Die besten Ergebnisse werden dann erhalten, wenn die Summe der aufgenommenen Anteile des Calciums und Cers in dem Bereich von 0,05 bis 0,10 % liegt. Der Kohlenstoffgehalt des Gußeisens muß in diesem Falle so eingestellt werden, daß er geringer ist als der eutektische Wert, der sich gemäß der nachstehenden Formel aus dem Silicium- und dem Phosphorgehalt ergibt C = 4,3 - 1/a (Si + P).
  • Wenn sich der Kohlenstoffgehalt auf 2,5 bis 3,70/, und der Siliciumgehalt auf 1,5 bis 3,0 % beläuft, werden besonders zufriedenstellende Ergebnisse erhalten.
  • Ein alleiniger Cerzusatz ist zur Erzielung kugeligen Graphits nicht geeignet. Ferner müssen bei der kombinierten Verwendung von Calcium und Cer Impfmittel zugesetzt werden, die entweder gleichzeitig mit der Vorlegierung oder nachher zugesetzt werden können. Das Cer wird dabei vorzugsweise durch die cerhaltige erfindungsgemäße Vorlegierung zugesetzt.
  • Verzichtet man bei unterteutektischen Gußeisenschmelzen mit einem höheren Schwefelgehalt als 0,03 0/" beispielsweise mit einem Sehwefelgehalt von 0,05 bis 0,12 "/" auf eine Entschwefelung mit basischen Stoffen, wie Soda, so kann man die Schmelze auch mit der Vorlegierung allein entschwefeln, wobei das eingebrachte Calcium in Form seines Sulfids verbraucht wird.
  • Diese Tatsache ist bei der Bemessung der zuzusetzenden Menge der Vorlegierung zu berücksichtigen, damit das Eisen nach dem Vergießen den notwendigen Gehalt an Calcium besitzt.
  • Das Graphit des nach dem obigen Verfahren hergestellten grauen Gußeisens zeigt eine vollkommen kugelige Gestalt. Bei der Betrachtung durch das Elektronenmikroskop sieht man, daß die Spaltflächen in dem Inneren der Graphitkugeln im Vergleich zu den Kugeln, die man bei der Schmelzbehandlung mit Magnesium erhält, in radialer Richtung stark ausgeprägt sind.
  • Das unter Verwendung der erfindungsgemäßen Legierung hergestellte graue Gußeisen, welches in den Gußstücken ein Kugelgraphitgefüge aufweist, hat verschiedene hervorragende Eigenschaften; es besitzt im allgemeinen eine höhere Zugfestigkeit und zeigt eine mehr als 100%ige Verbesserung im Vergleich zu dem unbehandelten Gußeisen von ähnlicher Zusammensetzung, jedoch ohne Calcium- und Cer-Gehalt. Die erfindungsgemäße Vorlegierung besitzt gegenüber den für diesen Zweck bekannten Legierungen durch ihr hohes spezifisches Gewicht und durch ihre Wirtschaftlichkeit entscheidende Vorteile.
  • Beispiel 1 Es wurde eine Gußeisenschmelze mit einem Gehalt von etwa 2,9 0/() C, etwa 2,10/" Si, etwa 0,35 % Mn und 0,060/, P hergestellt, worauf eine ausreichende Menge Caleium und Cer zugesetzt wurde, um in den fertigen Gußstücken einen Gehalt von etwa 0,055010 Calcium und etwa 0,0240/0 Cer zu bekommen. Für den Zusatz von Calcium wurde ein Gemisch aus 2,5 0/, der Eisen-Calcium-Vorlegierung (29,50/, Ca, 33,50/, Fe, 0,40/, Mg, 1,501, Ce, Rest hauptsächlich Si) und 0,60/, Calciumfluorid (als Flußmittel) verwendet. Die Gußeisenschmelze wurde mit Ferrosilicium geimpft und dann vergossen, wobei durch das Impfen 0,40/, Silicium zugeführt wurden. Dieses Gußeisen stellte ein graues Gußeisen mit Kugelgraphit dar; es wurde eine Zugfestigkeit von 59,8 kp/mm2, eine Dehnung von 20/, und eine Brinellhärte von 278 kp/mm2 ermittelt. Beispiel 2 Es wurde eine untereutektische Eisenschmelze mit einem Gehalt von etwa 3,10/, Q etwa 2,6 0/, Si, etwa 0,18 0/, Mn und etwa 0,040/,) P hergestellt, die mit ausreichenden Mengen von Caleium und Cer versetzt wurde, damit die fertigen Gußstücke etwa 0,03501, Caleium und etwa 0,0320/, Cer enthielten. Für den Zusatz von Caleium wurde ein Gemisch aus 2 0/0 einer Eisen-Calcium-Vorlegierung (22,30/, Ca, 27,60/, Fe, Rest fast ausschließlich Si) und 10/, Magnesiumfluorid (als Flußmittel) verwendet. Die auf diese Weise behandelte Schmelze wurde mit Ferrosilicium geimpft, wodurch 0,30/0 Silicium eingeführt wurden. Dieses Gußstück zeigte einen stahläWichen Bruch und einen vollkommen kugeligen Graphit, begleitet von einer geringen katzenaugenartigen Struktur; es hatte eine Zugfestigkeit von 57,8 kp/mm2, eine Dehnung von 3 0/() und eine Brinellhärte von 299 kp/MM2.

Claims (1)

  1. Patentanspruch: Vorlegierung auf der Basis von Fe-Si-Ca zur Erzeugung von Gußeisen mit Kugelgraphit mit einem Schwefelgehalt von weniger als 0,03 l)/, und einem Caleiumgehalt zwischen 0,003 und 0,200/" bestehend aus 4 bis 60 0/, Eisen, 5 bis 55 0/, eines oder mehrerer der Elemente Silicium, Mangan, Kupfer, Aluminium, 10 bis 40 0/, Caleium, 0 bis 5 0/, Nickel, sowie weiteren Erdalkalimetallen, mit Ausnahme von Calcium, oder seltenen Erdmetallen in einer Menge von max. 20 0/0, im Falle von Magnesium in einer Menge von max. 5010, bezogen auf den je- weiligen Calciumgehalt.
DER25880A 1959-07-03 1959-07-03 Vorlegierung auf der Basis von Fe-Si-Ca zur Erzeugung von Gusseisen mit Kugelgraphit Pending DE1284433B (de)

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