DE1483256B2

DE1483256B2 - Verwendung einer kalzium-titan-silizium-eisen-legierung

Info

Publication number: DE1483256B2
Application number: DE19651483256
Authority: DE
Inventors: Roland Prof. Dr. Leoben Steiermark Mitsche (Österreich); Kudielka geb. Artner, Elfriede, Dr., 4000 Düsseldorf
Original assignee: Klöckner & Co, 4100 Duisburg
Priority date: 1965-10-23
Filing date: 1965-10-23
Publication date: 1972-11-02
Also published as: DE1483256A1; SE337119B; AT290593B

Description

Die Erfindung bezieht sich auf die Verwendung einer Legierung aus 15 bis 25 % Kalzium, 15 bis 25% Titan und 40 bis 60% Silizium, Rest Eisen einschließlich einschmelzungsbedingter Verunreinigungen.

Das Rohgußgefüge kohlenstoffhaltiger Eisenlegierungen weist in zahlreichen Fällen besonders störende Merkmale auf, beispielsweise in Form grober Transkristalliten bzw. Dendriten oder Seigerungen, insbesondere karbidischer Art. Die zur Beseitigung dieser Mißstände bisher angewendeten Mittel sind unsicher und, wie die Regelung der Gieß- und Abkühlungsverhältnisse, entweder nur auf bestimmte Fälle, bzw. Zusammensetzungen und Abmessungen anzuwenden oder mit erheblichem technischem und wirtschaftlichem Aufwand verbunden.

Bekannt ist aus der britischen Patentschrift 547 708 ein Verfahren zum Herstellen von Gußeisen, d. h. eines Eisens mit freiem Graphit, das darauf gerichtet ist, durch einen Pfannenzusatz die Wanddickenempfindlichkeit des Gußeisens bzw. die an einer Keilprobe ersichtliche Weißeinstrahlung herabzusetzen, um auf diese Weise auch bei dünnwandigen Gußstücken ein durchgehend graphitisches Gefüge zu erreichen. Eine Dendritenbildung tritt jedoch bei Gußstücken nicht auf; sie ist vielmehr ein Charakteristikum größerer Gußblöcke, deren Erstarrungszeit im Gegensatz zu Formgußstücken im Blockinneren für die Ausbildung größerer und gerichteter Kristalle ausreicht und die insbesondere zur Lunkerbildung neigen. Des weiteren ist aus der britischen Patentschrift 525 706 bekannt, Eisen- oder Stahlschmelzen eine Kalzium-Titan-Silizium-Legierung zuzusetzen, die noch mindestens ein weiteres Element enthält, das jedoch nicht Eisen ist. Die bekannte Zusatzlegierung dient dazu, das Metall von schädlichen Gasen und festen, nichtmetallischen Verunreinigungen zu befreien und ihm bessere mechanische Eigenschaften sowie ein feinkörniges Gefüge zu verleihen.

Um nun die insbesondere bei größeren Gußblöcken auftretenden störenden Gefügebestandteile, insbesondere Transkristallite, Dendriten, Segerungen und Gefügeunterschiede zwischen Blockfuß und Blockkopf sowie zwischen Randzone und Blockkern zu vermeiden, wird erfindungsgemäß die Verwendung einer Legierung aus 15 bis 25% Kalzium, 15 bis 25% Titan und 40 bis 60 % Silizium, Rest Eisen einschließlich erschmelzungsbedingter Verunreinigungen in einer

ίο Menge von höchstens 1 % zum Impfen einer Schmelze beim Herstellen von Gußblöcken aus kohlenstoffhaltigen Stählen, insbesondere von ledeburitischen Werkzeug- und Schnellarbeitsstählen, sowie von unlegiertem und legiertem Hartguß vorgeschlagen. Vorzugsweise verhalten sich bei der erfindungsgemäß zu verwendenden Legierung die Gewichtsanteile an Kalzium, Titan und Silizium wie 1:1:2 bis 2,5. So kann die vorgeschlagene Legierung aus 20% Kalzium, 20% Titan und 50% Silizium, Rest einschließlich erschmelzungsbedingter Verunreinigung Eisen bestehen. "

Die zur Erzielung-deiL angestrebten Wirkung erforderlichen Impfzuschläge übersteigen nur selten 1% vom Gewicht der Eisenschmelze, die sie deshalb kostenmäßig nicht entscheidend belasten.

Nachstehend seien Beispiele für die Behandlung von Eisenlegierungen unterschiedlichen Aufbaus mit einer Impflegierung der Zusammensetzung:

etwa 20% Kalzium,
etwa 20% Titan,

etwa 50% Silizium,
Rest Eisen

beschrieben:
Beispiel 1

Ein Schnellarbeitsstahl mit

4% Molybdän,
4% Chrom,

2% Vanadium,
1 % Kohlenstoff,

wurde in Blockgrößen von 100 bis 1000 kg vergossen und das Rohgußgefüge an Bruch- und geatzten Scheibenproben untersucht. Unter gleichen Bedingungen erschmolzene Chargen wurden in der Gießpfanne nun mit wechselnden, 0,20 bis 0,45 Gewichtsprozent betragenden Anteilen der vorstehend bezeichneten Impflegierung in kleinstückiger Form behandelt. Dabei trat ein deutlich erkennbares, aber keineswegs störendes Verdampfen des Kalziums ein. Die Blockgewichte und -formate entsprachen denen der unbehandelten Schmelzen. Von den behandelten Blöcken wurden Proben wie bei den unbehandelten Blöcken entnommen und untersucht.

Ein Vergleich der Proben ergab bei den behandelten Blöcken folgendes:

a) Kleinere, gleichmäßig verteilte und praktisch nicht bevorzugt orientierte Dendritenausbildung;

b) wesentlich geringere Gefügeunterschiede zwischen Blockfuß und -oberteil;

c) viel kleinere Unterschiede in der Beschaffenheit - des Blockgefüges zwischen Rand und Kern der

Blöcke;

d) weitgehende Unterdrückung der Karbidseigerung bzw. eine Verfeinerung des Karbidnetzwerkes.

Bei den Versuchen betrag das Optimum des Verbrauchs an Impflegierung 0,3 °/o, bezogen auf das Gewicht des behandelten Schnellarbeitsstahles.

Beispiel 2
Ein höher legierter Schnellstahl mit

10 °/o Wolfram,

4% Molybdän,

3 % Vanadium,
10 %> Kobalt,

1,2% Kohlenstoff,

wurde mit Zusätzen von 0,1 bis 1,2 °/o der Impflegierung behandelt. Es ergab sich auch hier eine ähnliche verbessernde Wirkung auf das Gußgefüge wie beim Beispiel 1. Das zeigen die Abb. 1, 2 und 3. Alle Aufnahmen stellen eine 30fache Vergrößerung des Gußgefüges dar (Ätzung HNO₃).

ίο

Während der aus der unbehandelten Schmelze gegossene Block (A b b. 1) die typische Ausbildung langer Dendriten zeigt und auch das Karbid-Eutektikum dementsprechend zeilig angeordnet ist, bewirkt, wie aus A b b. 2 hervorgeht, schon ein Zusatz von 0,10 %> der Impflegierung eine weitgehende, praktisch fast vollständige Vermeidung der Dendriten und eine gleichmäßige Verteilung des Eutektikums.

Impfzuschläge in der Größenordnung von 1 Gewichtsprozent und mehr haben sich für den behandelten Stahl als nicht mehr zweckmäßig erwiesen, da dann, wie aus A b b. 3 zu erkennen ist, gewisse eutektische Anhäufungen auftreten.

Der Zusatz der Impflegierungen kann bei nicht zu langer Abtastzeit in der Abstichpfanne, in allen Fällen aber auch in der Zwischenpfanne erfolgen. Das Impfen ist selbst im Gießstrahl mit Erfolg durchzuführen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verwendung einer Legierung aus
15 bis 25 °/o Kalzium,

15 bis 25 %> Titan,

40 bis 60 % Silizium,

Rest einschließlich erschmelzungsbedingter

Verunreinigungen Eisen

in einer Menge von höchstens l°/o zum Impfen einer Schmelze beim Herstellen von Gußblöcken aus kohlenstoffhaltigen Stählen, insbesondere von ledeburitischen Werkzeug- und Schnellarbeitsstählen, sowie von unlegiertem und legiertem Hartguß mit dendriten- und seigerungs-, insbesondere karbidseigerungsfreiem homogenem Gefüge.

2. Verwendung einer Legierung nach Anspruch 1, deren Gewichtsanteile an Kalzium, Titan und Silizium sich wie 1:1: 2 bis 2,5 verhalten, für den Zweck nach Anspruch 1.

3. Verwendung einer Legierung nach Anspruch 2, die 2O°/o Kalzium,· 20% Titan und 50 % Silizium, Rest Eisen einschließlich erschmelzungsbedingter Verunreinigungen enthält, für den Zweck nach Anspruch 1.