DE1287594B

DE1287594B - Waermebehandlung von Gussstuecken aus weisserstarrendem Gusseisen

Info

Publication number: DE1287594B
Application number: DE1959R0024872
Authority: DE
Original assignee: Renault SAS
Current assignee: Renault SAS
Priority date: 1958-02-06
Filing date: 1959-01-30
Publication date: 1969-01-23
Also published as: GB904753A; BE574550A

Description

Es ist bekannt, durch besondere Wärmebehandlung von Gußstücken aus weißerstarrendem Gußeisen den Graphit in zahllosen feinen Körnchen zu verteilen und dadurch die mechanischen Eigenschaften der Gußstücke so zu verbessern^ daß das· Gußeisen in zahlreichen Fällen als vollgültiger Ersatz für Stahl dienen kann. Dieses Ergebnis wird im wesentlichen durch eine Wärmebehandlung erreicht, bei der die Gußstücke erst auf Umgebungstemperatur abgekühlt, dann aus der Form entnommen und anschließend einem Lösungsglühen bei etwa 840° C zur Austenitbildung unterworfen werden. Daran sehließen sich folgende Phasen an: Martensithärtunig, 'Erhitzung auf eine kritische Keimbildungstemperatur, alsdann Graphitierung bei höherer Temperatur als für Eutektoidumwandlung.

Der so behandelte Temperguß führt bei Gußstücken bis zu etwa 70 mm Dicke "zu einer sehr gleichmäßigen Graphitverteilung bei-völlig weißer.Struktur. Bei einer Dicke von etwa 80 mm und mehr ist die Graphitausscheidung aber nicht mehr völlig gleichmäßig. Dem- so gemäß sind auch die mechanischen Eigenschaften schlechter.

Aufgabe der Erfindung ist es, das erwähnte Verfahren auch für Gußstücke größerer Dicke, z. B. Kurbelwellen für Brennkraftmaschinen, brauchbar zu machen. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß die Gußstücke bei einer Temperatur zwischen 750 und 1000° C aus der Form entnommen, dann sofort in einen Ofen, dessen Temperatur zwischen 740 und 850°C liegt, gebracht, anschließend in Öl auf eine Temperatur zwischen Raumtemperatur und 200° C oder im Salzbad auf eine Temperatur zwischen 150 und 250° e abgekühlt"Werden, worauf eine Anlaßbehandlung zwischen 425 und 500° C von 1 bis 48 Stunden und schließlich eine Glühung bei einer Temperatur zwischen 850 und 1100° C von 15 Minuten bis 8 Stunden erfolgt.

Vorzugsweise erfolgt die Abkühlung auf eine Temperatur zwischen —10 und —195° C.

Im Gegensatz zu dem bekannten Verfahren läßt man also erfindungsgemäß die Gußstücke nicht mehr auf Zimmertemperatur abkühlen, sondern läßt die Wärmebehandlung sofort bei Gießereiwärme beginnen. Die Gußstücke werden also bei einer Temperatur, die höher als die Temperatur der eutektischen Umwandlung liegt, aus der Form ausgestoßen. Anschließend wird die Temperatur sofort in einem Ofen auf 740 bis 855° C stabilisiert, woraufhin die Martensithärtung beginnt. Man erhält auf diese Weise Gußstücke, die insbesondere bei größerer Dicke (bis 80 mm) eine wesentlich feinere und gleichmäßigere Graphitverteilung und demgemäß erheblich überlegene mechanische Eigenschaften gegenüber den in bekannter -Weise behandelten Gußstücken aufweisen.

Das Neuartige der vorliegenden Erfindung besteht in den nicht ohfie weiteres vorauszusehenden Wirkungen, die sich zugleich aus der Härtung des ungekühlten Abgusses und aus der Gegenwart von Härtungselementen ergeben.

Eine systematische Untersuchung unter Zugrundelegung der »Jominyschen Stirnabschreckprobe« hat nämlich gezeigt, daß der Einfluß der klassischen Martensithärtungselemente bei Ausnutzung der Gießtemperatur, bei der die Austenitbildung schon in der Schmelze erfolgt ist, sehr wesentlich größer ist als der Einfluß derselben Elemente, die durch Widererhitzen der kalten Abgüsse für die Austenitbildung auf die klassische, um 50 bis 100° C über dem Umwandlungspunkt beim Glühen liegende Temperatur erzielt werden.

Der Einfluß der folgenden Elemente, zahlenmäßig ausgedrückt in zusätzlicher Martensithärtungstiefe je °/₀ eines Elementes, geht aus nachstehender Tabelle hervor, in die die Ergebnisse für die Härtung des nicht gekühlten Abgusses und andererseits für eine Austenitbildung durch Wiedererhitzen des abgekühlten Abgusses auf 830°C mit anschließender Härtung eingetragen sind:

	Austenitbildung	Austenit
	durch Wiedererhitzen	bildung bei nicht
	des abgekühlten Ab	gekühltem
	gusses auf 830° C mit	Abguß
	anschließender	'--
	Härtung	16 mm
Fürjel°/₀Mn ..	6mm	6 mm
Fürjel°/₀Cu ..	1,4 mm	68 mm
Für je 1% Mo ..	7 mm

Die Folge dieser Ergebnisse ist die Erzielung hoch martensitisch härtbarer Gußeisenwerkstoffe durch die Anwendung geringer Mengen von Härtungselementen.

Ein greifbares Anwendungsbeispiel sei nachstehend angegeben:

In Sand mit Formkernen gegossene Werkstücke mit einem Durchmesser von 60 mm, einer Länge von .200 mm und folgender Zusammensetzung:

C 2,58%

Si 1,34%

Mn 1,08%

Mo 0,35%

S 0,009%

P 0,044%

Mg, 0,029%

Fe Rest

werden 10 Minuten nach Abguß aus der Form gelöst, 5 Minuten an der ruhigen Luft gekühlt, dann zwecks Stabilisierung der Temperatur 5 Minuten in einen Ofen bei 780° C eingesetzt, dann 7 Minuten lang in Öl von 180° C abgeschreckt und schließlich an der ruhigen Luft abgekühlt. Der gehärtete Abguß ist in seiner ganzen Masse weiß, ohne Spuren von Graphit. Sein Mikrogefüge besteht aus Martensit mit 10 bis 20% Austenit ohne Perlit in seiner ganzen Masse.

Der Abguß wird alsdann 4 Stunden bei 450° C für die Keimbildung gewärmt, alsdann 8 Stunden bei 950°C für die Graphitausscheidung geglüht. Nach der Abkühlung weist der Abguß von der Mitte bis an die Oberfläche eine sehr homogene Struktur und eine Graphitkörnchenzahl von 3000 je Quadratmillimeter auf. ---■-'-■

Die mechanischen Kennwerte eines solchen Werkstoffes erreichen:

90 kg/mm² Bruchlast,

70 kg/mm² Elastizitätsgrenze,

6% Dehnung,
40 kg/mm² Ermüdungsgrenze.

Diese Charakteristiken lassen sich nicht bei Abgüssen solcher Abmessungen (Durchmesser 60 mm) beobachten, die weder einen Zusatz an einem Weißmacher, wie etwa Magnesium, noch die Wärmebehandlung mit den vorgenannten Phasen, darunter

die Härtung aus der Gießtemperatur heraus, erhalten hätten.

Claims

Patentansprüche:

1. Wärmebehandlung von Gußstücken aus weißerstarrendem Gußeisen mit

2 bis 3 Gewichtsprozent Kohlenstoff, 1 bis 2,5 Gewichtsprozent Silizium, 0,1 bis 2,5 Gewichtsprozent Mangan, 0,1 bis 3,0 Gewichtsprozent Kupfer, 0,05 bis 0,5 Gewichtsprozent Molybdän, 0,03 bis 0,2 Gewichtsprozent Magnesium, 0,01 bis 0,20 Gewichtsprozent Schwefel, 0,02 bis 0,15 Gewichtsprozent Phosphor,

Rest Eisen mit den üblichen Verunreinigungen, wobei Magnesium ganz oder teilweise durch Tellur, Selen, Zinn, Wismut, Antimon, Kalzium, ferner Molybdän ganz oder teilweise durch Nickel, Kupfer, Mangan, Wolfram, Vanadium ersetzt, sowie die Wirkung des Silizium durch Zusatz von Titan bis 0,5%, Zirkon bis 0,5 % und/oder Aluminium bis 0,2% ergänzt werden kann, dadurch gekennzeichnet, daß die Gußstücke bei einer Temperatur zwischen 750 und 1000⁰C aus der Form entnommen, dann sofort in einen Ofen, dessen Tempertur zwischen 740 und 850⁰C liegt, gebracht, anschließend in Öl auf eine ίο Temperatur zwischen Raumtemperatur und 200⁰C oder im Salzbad auf eine Temperatur zwischen 150 und 25O⁰C abgekühlt werden, worauf eine Anlaßbehandlung zwischen 425 und 500⁰C von 1 bis 48 Stunden und schließlich eine Glühung bei einer Temperatur zwischen 850 und HOO⁰C von 15 Minuten bis 8 Stunden erfolgt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abkühlung auf eine Temperatur zwischen -10 und -195⁰C erfolgt.