DE1533279A1

DE1533279A1 - Legiertes oder unlegiertes graues Gusseisen

Info

Publication number: DE1533279A1
Application number: DE19661533279
Authority: DE
Inventors: Schelleng Robert Douglas
Original assignee: Inco Ltd
Current assignee: Inco Ltd
Priority date: 1965-05-04
Filing date: 1966-05-03
Publication date: 1969-12-18
Also published as: BE680503A; GB1069058A; ES326270A1; AT270721B; LU51002A1; CH444205A

Description

Dipl.-Ing. H. Sauerland ⁴ Dösseidorf, den ?.*

_ ** . Cecilienallee 76

Deutsche BankAG,°FHiaie Düsseldorf j ^Deu**CheS PoietlttSS

Postscheck-Konto: Essen 8734 I Eing. -3 ^U'AI J3^

Fernsprecher Nr. 432732 · .Mi w

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vor Oio

International Nickel Limited, Thames House, Millbank,

London, S. W₀ 1, England

"Legiertes oder unlegiertes graues Gußeisen"

Die Erfindung bezieht sich auf ein graues Gußeisen mit bestimmter Graphitausbildung und verbesserten technologischen Eigenschaften.

Gußeisen mit Lamellengraphit, d.h. Gußeisen, bei dem der Graphit in Form von unregelmäßigen Lamellen verteilt ist, wird bereits seit vielen Jahren in großem Umfang als Werkstoff für Konstruktionszwecke benutzt. Es besitzt nämlich eine Reihe von Vorteilen^ Insbesondere ist es billig und besitzt eine gute Vergießbarkeit einschließlich eines guten lOrmfüllungsvermögens bei geringer Neigung zur Bildung von Sohwindungslunker bei Gußstücken, die sohwierig zu gießen sind. Darüber hinaus ist diese Art von Gußeisen frei von Schlaokenfehlern und besitzt nur eine geringe Abschreckneigung bei im allgemeinen guten mechanischen Eigenschäften. Andererseits fehlt es dem Gußeisen mit Lamellengraphit jedooh wegen der großen Anzahl der im Gußgefüge

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durch die Graphitlamellen verursachten schwächenden Unterbrechungen und Kerben an der erforderlichen Zähigkeit_β

Der bedeutsamste Fortschritt auf dem Gebiete der Gußeisenherstellung der letzten Jahre war die Erfindung des sphärolithischen Gußeisens, bei dem ein Teil oder der gesamte Graphit bei geringer Vergrößerung in Gestalt kompakter, kleiner, grauer, runder Teilchen mit nahezu kreisförmigem Querschnitt oder als Zusammenballung bzw. Gruppen solcher Teilchen erscheint_o Diese Erscheinungsform des Graphits resultiert nach der deutschen Patentschrift 976 573 aus einem bestimmten Restgehalt an Magnesium oder Ger nach der britischen Patentschrift 645 862 oder beider Elemente nach der deutschen Patentschrift 941 490 im gegossenen Eisen. Das Vorliegen des Graphits in Gestalt von Sphärolithen anstelle von lamellen ermöglichte die Herstellung von Gußstücken mit sehr hoher Festigkeit und im Vergleich zu Gußeisen mit Lamellengraphit brauchbarer Duktilität. Gußeisen mit Kugelgraphit ist allgemein bekannt geworden, so daß der Verbrauch entsprechender Gußstücke in der Industrie von Jahr zu Jahr größer wird«,

Sphärolithisches Gußeisen besitzt jedoch eine Reihe von wesentlichen Nachteilen; insbesondere sind seine Gußeigenschaften nicht so gut wie die von Gußeisen mit Iamellengraphit derselben Grundzusammensetzung. Vor allem besitzt sphärolithisches Gußeisen eine stärkere Schwindung

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«..λ..«!..¹¹. Blatt

und nicht so gute Fließeigenschaften, so daß es schwierig ist, gesunde dünnwandige Gußstücke mit komplizierter Form in großen Mengen herzustellen. Als Beispiel solcher schwierig zu vergießender Gußstücke sind Zylinderblöcke von Yerbrennungskraftmasohinen, d.h_e von Kraftfahrzeugmotoren zu nennen« Derartige Zylinderblöcke werden normalerweise aus Grauguß mit Lamellengraphit hergestellt, und obgleich die bessere Zugfestigkeit des sphärolithisehen Gußeisens die Herstellung eines leichteren Zylinderblocks gestattet und auf diese Weise das Leistungsgewicht verbessert werden kann, wurde in der Praxis niemals versucht, sphärolithisches Gußeisen für diesen Verwendungszweck zu benutzen.

Ein anderer Machteil des sphärolithischen Gußeisens ergibt sich daraus, daß seine Wärmeleitfähigkeit und Widerstandsfähigkeit gegen plötzliche thermische Beanspruchung geringer sind als diejenigen von Gußeisen mit Lamellengraphit, so daß sphärolithiaches Gußeisen für die Herstellung solcher Gegenstände wie leichte Bremstrommel^ und Kokillen kaum benutzt wurde.

Eine andere Eigenschaft hinsichtlich derer sphärolithisohes Gußeisen weniger günstig ist als Gußeisen mit Lamellengraphit, ist sein Dämpfungsvermögen, d.h. die Fähigkeit, Schwingungen zu dämpfen.

Somit besteht die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe darin, ein in industriellem Maßstab gleichmäßig her-

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zustellendes Gußeisen mit besseren Gießeigenschaften als , denjenigen des sphärolithisehen Gußeisens herzustellen, das zudem bessere mechanische Eigenschaften besitzt als Gußeisen mit Lamellengraphit.

Es ist bekannt, daß die Zugabe von Magnesium beim Gußeisen nicht in allen Fällen zu einem völlig sphärolithischen Graphit führt. So ist in der britischen Patentschrift 671 467 ein Verfahren zum Herstellen von Gußeisen mit einem Graphit beschrieben, dessen Gestalt zwisohen dem Lamellengraphit einerseits und dem sphärolithiechen Graphit andererseits liegt und bei dem ein geringerer Gehalt an Restmagnesium vorliegt als für die Erzeugung einer vollständigen Spharolithstruktur erforderlich wäre. In der Betriebspraxis ist es jedoch nicht möglich auf diese Weise in industriellem Maßstab Gußstücke mit reproduhierbaren Eigenschaften herzustellen. Die verschiedenen bisher festgestellten Graphittypen sind in einem Aufsatz von Donoho in der Zeitschrift "Modern Castings", Juli 1961, Seiten 65 bis 71 beschrieben. Unter diesen Graphittypen ist eine bestimmte Graphitausbildung, die im englischspra« chigen Schrifttum als "vermicular graphite" bezeichnet wird und von Zeit zu Zeit unvorhersehbar bei bestimmten Gußstük-

ken festgestellt wurde. Der Ausdruck Wtirmchengraphit wird nachfolgend in dem Sinne gebraucht, wie er in dem vorgenannten Aufsatz von Donoho definiert worden ist.

Die vorliegende Erfindung beruht auf der Feststel-909851/0834

lung, daß ein bestimmtes Gefüge mit Wurmch.engraph.it bei Gußeisen durch bestimmte Gehalte an Magnesium und Cer bzw. andere Metalle der Gruppe IIIB des periodischen Systems der Elemente erzeugt werden kann, wenn Titan in Gehalten vorliegt, die wesentlich größer sind, als sie bei Gußeisen normalerweise als vorteilhaft betrachtet werden. Das auf diese Weise hergestellte Gußeisen mit Würmchengraphit ist durch wesentlich bessere mechanische Eigenschaften gekennzeichnet, als sie Gußeisen mit Lamellengraphit einer im wesentlichen gleichen Zusammensetzung besitzt, sowie durch Gießeigenschaften, eine Wärmeleitfähigkeit und Widerstandsfähigkeit gegen plötzliche thermische Beanspruchung sowie ein Dämpfungsvermögen, das besser ist als beim sphärolithischen Gußeisen. Ein typisches Mikrogefüge von Gußeisen mit Würmchengraphit nach der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt, die ein Gefüge bei 100-fächer Vergrößerung wiedergibt ο Anhand des Schliffbildes kann man feststellen, daß der überwiegende feil des Graphits würmohenförmig und nur ein Rest sphärolithisch ist.

Erfindungsgemäß scheidet sich der Graphit im Gußeisen vornehmlich in Würmchenform aus, d.h. mehr als die Hälfte der Graphitteilchen liegen in Würmchenform vor, wenn das Gußeisen 0,005 bis. 0,06$ Magnesium, 0,15 bis 0,59$ Titan und 0,001 bis 0,015$ eines Metalls der Gruppe IIIB des periodischen Systems der Elemente enthält, unter den Metallen der Gruppe IIIB ist das Cer bzw. eine als Mischmetall bekannte

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Cerlegierung vorzuziehen. Das Cer steht jedoch in der nachfolgenden Beschreibung für sämtliche Metalle der Gruppe IHB.

Es ist allgemein bekannt, daß sich sowohl Magnesium als auch Cer leicht mit dem Schwefel verbinden und daß die dabei entstehenden Sulfide in der Gußeisenschmelze schweben und mit in die Gußstücke hineingerissen werden. Diese Sulfide besitzen nicht die vorteilhafte Wirkung des elementaren Magnesiums und Cers, so daß sich sämtliche Magnesium, Cer. oder die anderen Metalle der Gruppe HIB betreffenden Angaben der Beschreibung auf die reinen Metalle beziehen.

Die drei Elemente Magnesium, Titan und Cer wirken im Hinblick auf die Ausbildung des Graphits vornehmlich in der Würmchenform zusammen, wobei es wichtig ist, daß jedes der genannten Elemente innerhalb der vorgenannten Grenzen liegt. Wenn nur zwei der genannten Elemente vorliegen, läßt sich die gewünsohte Graphitausbildung nicht oder nur äußerst selten erreichen, so daß die Eigenschaften des Fertiggusses hinsichtlich seiner Zugfestigkeit und Vergießbarkeit unbefriedigend sind« Im wesentlichen gilt dasselbe auch, wenn «war die Gehalte zweier der genannten drei Elemente innerhalb der angegebenen Grenzen liegen, der Gehalt des dritten Elementes jedoch außerhalb des angegebenen Bereichs liegt, d„he entweder kleiner oder größer ist.

Fehlt das Magnesium ganz, oder ist es in Gehalten unter 0,005$ vorhanden, dann bildet sich Lamellengraphit und

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wird die Zugfestigkeit des Eisens verringert· Eine Steigerung des Gergehaltes verursacht bei den fraglichen Eisensor~. ten eine plötzliche Änderung der Graphitausbildung von der lamellen- in die sphärolithische Form, Bei Magnesiumgehalten von O,OO5# und mehr, vorzugsweise bei 0,01$ Magnesium ergibt sich die gewünschte, vornehmlich würmchenförmige Graphit ausbildung, wenn die Gehalte an Titan und Ger gleichzeitig innerhalb der angegebenen Grenzen liegen. Vorteilhafterweise übersteigt der Magnesiumgehalt 0,04$ nicht, da bei etwa 0,065t übersteigenden Magnesiumgehalten die Menge des sphärolithisehen Graphits ansteigt, womit gleichzeitig ein unerwünschtes Ansteigen der Abschreckneigung und der Schwindung beim Erstarren zusammen mit einer verstärkten Tendenz zur Bildung von Schlackeneinschlüssen auftritt, die zu Oberflächenfehlern führen.

Fehlt das Titan ganz oder liegt sein Gehalt unter O,15?6f dann fällt der Graphit nicht in der Würmchenform an, sondern als Lamellengraphit wie bei geringen Magnesium- und Gergehalten, wobei die Tendenz besteht, bei Erhöhung des Magnesium- oder Gergehaltes über einen kritischen Wert plötzlich von der lamellaren in die sphärolithische Form umzuwandeln. Vorzugsweise beträgt der Titangehalt wenigstens 0,2$. Andererseits bilden sich bei 0,5# übersteigenden Ti<tangehalten Oxydfilme auf der Oberfläche des flüssigen Eisens, die zu Oberflächenfehlern beim Fertigguß führen«

Sofern das Cer fehlt, bildet sich Lamellengraphit ■ 909851/0834

oder eine Mischung von lamellarem und sphärolithischem ^% Graphit bei niedriger Zugfestigkeit des Eisens. Andererseits "bilden sich bei 0,015$ übersteigenden Cergehalten ungewöhnlich große Mengen sphärolithischen Graphits im Gefüge und die Schwindung des aus einem solchen Gußeisen hergestellten Fertiggusses wird in unerwünschtem Maße vergrößert. Die Tendenz eines solchen Eisens, weiß zu erstarren, wird auch bei mäßig dickwandigen Gußstücken verstärkt. Vorzugsweise überschreitet der Oergehalt 0,01$ nicht.

Ein optimales Gußeisen enthält erfindungsgemäß 0,01 bis 0,04# Magnesium, 0,2 bis 0,5$ Titan und 0,001 bis 0,01$ Cer oder eines anderen Metalls der Gruppe IIIB des periodischen Systems.

Die Neigung zum Weißerstarren, d.h. die Neigung des Eisens, massive Karbide zu bilden, ist bei dem erfindungsgemäßen Gußeisen geringer als beim sphärolithischen Gußeisen und bei Abwesenheit anderer Karbidbildner nahezu proportional dem Magnesiumgehalt. Für Gußstücke, bei denen eine geringe Neigung zum Weißerstarren erwünscht ist, beispielsweise bei solchen mit einem Querschnitt von etwa 6 mm oder weniger, ist es daher wünschenswert, den Magnesiumgehalt im unteren Bereich der angegebenen Gehaltsgrenzen, beispielsweise auf 0,01$ einzustellen.

Das erfindungsgemäße Gußeisen kann entweder legiert oder auch unlegiert sein und ein Grundgefüge besitzen,

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wie es für legiertes oder unlegiertes Gußeisen im Gußoder wärmebehandelten Zustand charakteristisch ist. So kann dae Grundgefüge im Gußzustand beispielsweise ferritiseh, perlitisch, austenitisch, martensitisch oder auch bainitisch sein« Im allgemeinen besteht das Gußeisen aus 2 bis 4# Kohlenstoff, 1,5 bis 3,55* Silizium, 0,1 bis 2,5# Mangan, bis 0,2|C Phosphor und höchstens 0,025^ Schwefel. Der Kohlenstoffgehalt liegt vorzugsweise zwischen 3 und 3,6$, während der Siliziumgehalt bei 2 bis 2,6$, der Mangangehalt bei 0,2 bis 0,75^ und der Sehwefelgehalt bei höchstens 0,02Jt liegt.

Hickel ist ein wichtiges Legierungselement und sollte in Gehalten bis zu 365C vorliegen. Nickel verbessert die Eigenschaften des Grundgefüges, insbesondere dessen Festigkeit und beeinträchtigt die Graphitausbildung nicht. So steigert bei Hickelgehalten bis zu etwa 5?£ jedes zusätzliche Prozent Hickel die Zugfestigkeit des Gußwerkstoffs um etwa 4,2 kg/mm · Bei Hickelgehalten über etwa 205ε wird das Grundgefüge austenitisch.

Sie Karbidbildner Chrom, Molybdän und Vanadin scheinen die Ausbildung des Würmchengraphits nicht zu beeinflussen, so daß das Eisen bis zu 1j£ Chrom, bis 256 Molybdän und bis 0,5ji Vanadin enthalten kann. Diese Elemente steigern jedoch die Abschreckempfindlichkeit der Gußstücke und sollten daher nicht vorhanden sein, wenn es wichtig ist, daß 'die Gußstücke grau erstarren. Bei Hickelgehalten, die für

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ein austenitisches firundgefüge ausreichend sind, können jedoch die Gehalte der Karbidbildner Chrom, Molybdän, Vanadin und Mangan höher sein als die oben angegebenen Werte. So kann austenitisches Gußeisen beispielsweise etwa 2$ Chrom enthalten»

Vorteilhafterweise enthält das Gußeisen auch Zirkonium, da es denselben Effekt wie das Titan zu haben scheint, doch ist der Zirkoniumverlust bei der Zugabe zum geschmolzenen Eisen so groß, daß es schwierig ist, ein Eisen mit einem Rest Zirkoniumgehalt von mehr als 0,05$ herzustellen«

Die Elemente Kupfer, Zinn, Blei, Antimon und Wismut stellen unerwünschte Verunreinigungen dar, weil sie der reproduzierbaren Herstellung von Würmchengraphit entgegenstehen ο Tatsächlich ergeben diese Elemente in Anwesenheit von wesentlichen Titangehalten, wie sie erfindungsgemäß im Eisen vorliegen, eine überraschende Wirkung in Richtung auf die Elldung sphärolithischen Graphits» Demnach sollte bei einem Magnesiumgehalt von 0,04# oder mehr der Kupfergehalt O,5?6 und der Zinngehalt 0,03# nicht übersteigen. Wenn der Magnesiumgehalt unter 0,04$ verringert wird, steigen die zulässigen Gehalte an Kupfer und Zinn bis auf 2# Kupfer und 0,15j6 Zinn bei einem Magnesiumgehalt von etwa 0,02$, ohne daß es zu der unerwünschten Bildung von Kugelgraphit kommt» Der Bleigehalt sollte 0,01$ und die Gehalte an Antimon und

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.......*" Blatt

Wismut je 0,0196 nicht übersteigen.

Beim Aluminium handelt es sich um ein besonders unerwünschtes Element, das dem Eisen nicht absichtlich zugesetzt werden sollte* Dieses Element wirkt sich auf die Grießeigenschaften schädlich aus, weil es zu einer zähen und mit Schlacken verunreinigten Schmelze mit erhöhter Viskosität und zu Gußstücken mit Schlackenfehlern und einer schlechten Oberfläche, insbesondere an der Oberseite führt» Demzufolge sollte der Aluminiumgehalt 0,05$ nicht übersteigen. Auch das Bor gehört zu den unerwünschten Elementen, weil es in starkem Maße zur Bildung massiven Zementits und anderer unerwünschter Karbidformen führt, die durch eine Glühbehandlung der Gußstücke zu entfernen, sehr schwierig ist. Demzufolge sollte der Borgehalt 0,002$ nicht übersteigen.

Das erfindungsgemäße Gußeisen kann in jedem üblicherweise beim Erschmelzen von Gußeisen benutzten Ofen hergestellt werden. Dabei ist es wichtig, daß die zu behandelnde Schmelze eine solche Graphitisierungskraft besitzt, daß sie, gegebenenfalls nach einer Impfbehandlung, grau erstarrt und im wesentlichen frei von massiven Karbiden ist, wie sie im weißen Gußeisen auftreten. Wenn der Schwefelgehalt der Schmelze 0,02$ übersteigt, ist es vorteilhaft, den Sohwefelgehalt vor dem Einführen der erfindungsgemäßen Magnesium— und Cermengen durch eine übliche Entsohwefelungsbehandlung bis auf 0,02$ abzusenken. Dies ist besonders

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wichtig, wenn der Restgehalt an Magnesium gering sein, beispielsweise 0,01$ "betragen soll« Die Entschwefelung kann gegebenenfalls durch eine voraufgehende Behandlung mit Magnesium intensiviert werden.

Nachdem die Schmelze auf Gießtemperatur, beispielsweise auf 14-25 bis 154-O⁰C gebracht worden ist, werden ihr Cer oder andere Elemente der Gruppe IIIB, Magnesium und Titan zugesetzt, um Restgehalte dieser Elemente in den oben angegebenen Grenzen zu erzeugen. Titan liegt gewöhnlich in geringen Gehalten im Gußeisen vor, die jedoch geringer sind als die erfindungsgemäßen Titangehalte, während Magnesium, Ger und ' die anderen Elemente der Gruppe IIIB gewöhnlich im Eisen nicht enthalten sind. Der Titangehalt des schmelzflüssigen Eisens sollte daher bestimmt werden und nur so viel Titan zugesetzt werden, wie zur Einstellung des Titangehaltes des Bades auf den vorgeschriebenen Endwert erforderlich ist. Kurz vor dem Gießen wird der behandelten Schmelze ein graphitisierendes Impfmittel in einer Menge zugesetzt, die ausreichend ist, wenigstens 0,3$ Silizium, beispielsweise 0,3 bis 0,7$ in die Schmelze einzuführen; alsdann wird die Schmelze vergossen. Ein geeignetes Impfmittel ist Ferrosilizium mit 85$ Silizium, 0,5$ Kalzium, Rest Eisen. Wenn dünnwandige Grußstücke mit einer Wandstärke von beispielsweise 3,5 mm hergestellt werden sollen, wird vorteilhafterweise das Schnellimpfen angewandt, wobei wenige Gramm einer pulverförmigen Impflegierung, beispielsweise Perrosilizium, vor

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dem Abgießen des Gußstückes in den Gießtrichter eingeführt werdenc Die nach der Erfindung hergestellten Gußstücke können erforderlichenfalls in bekannter Weise zum Auflösen der Karbide oder des Perlite wärmebehandelt werden.

Wie bereits erwähnt, können anstelle des Oers andere Elemente der Gruppe IIIB des periodischen Systems, beispielsweise Yttrium, Lanthan, andere Elemente der Lanthanidengruppe oder seltenen Erden im Rahmen der Erfindung benutzt werden. Dabei wird auf das periodische System der Elemente Bezug genommen, das im "Handbook of Chemistry" von Norbert Adolf Lange, 10_oAuflage, McGraw-Hill Book Company, 1961, Seiten 56 und 57 abgebildet ist. Mischmetall, das im allgemeinen etwa 50$ Cer und etwa 25$ Lanthan, Rest andere seltene Erden, enthält, ist ein geeignetes Cer enthaltendes Legierungsmittel für die Erzeugung von Gußstücken nach der Erfindung. Bei praktischen Versuchen wurde festgestellt, daß bei der Zugabe eines solchen Mischmetalls zu einer Gußeisensohmelze die Lanthanausbeute nur etwa halb so groß ist wie die Cerausbeuteo Cer und die anderen Metalle der Gruppe IIIB können der Gußeisenschmelze entweder in metallischer Form oder als Verbindungen, beispielsweise als in der Schmelze zu Metall reduzierbare Oxyde zugegeben werden.

In Tabelle I sind die Zusammensetzungen von 22 Gußeisensohmelzen nach der Erfindung als Ausführungsbeispiel zusammengestellt, deren Zugfestigkeiten und Härten,

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die an liegend vergossenen 25 mm Probestücken im Gußzustand ermittelt wurden, in Tabelle II aufgeführt sind. Die letzte Spalte der Tabelle II gibt Auskunft über die Graphitausbildung, wie sie an Gußstücken mit einer Wanddicke von 50 mm
festgestellt wurden. Sämtliche Schmelzen der Tabelle I wurden unter Verwendung einer Mischmetallegierung mit etwa
50$ Oer und etwa 25# lanthan hergestellt und besaßen ein
Cerj Lanthanverhältnis von etwa 4:1. Der Restbestandteil jeder Schmelze war Eisen.

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Tatelle I

Eisen Zusammensetzung in Gew.-#

Nr. C Si Mn Mg Ti Ce+La S andere Elemente

1	3.34	2.53	0o23	0,013	0.1-5	0.004	0.015	——
2	3o44	2c59	0.24	0.023	0.23	0.006	0,015
3	3.23	2.56	0.25	0_e007	0,28	0.009	0.025	<O.002Pb
4	3.40	2c57	0.25	O0OI6	0.27	0.006	0.015	<0.002Pb
5	3 c 43	2.61	0.25	O0O23	0.27	0.005	0.015	<0.002Pb
6	3.31	2.57	0.24	0,013	0,28	0.006	0.015	0.005Pb
7	3o36	2.54	0.25	0.011	0.29	0.005	0.016	0.005Pb
8	3.43	2c54	0_e25	0.019	0.28	0,007	0.015	0.005Pb
9	3.61	2.20	0.14	0.042	0.20	0.007	0.020	—
10	3o68	2.10	0.13	0.015	0.22	0.005	0.015
11	.3.27	2.26	0.31	0,013	0.31	0.005	0.015	—
12	3.33	2.33	0.29	0.014	0.27	0.005	0.017	0.78 Ni
13	3.30	2.41	0.29	0.019	0.24	0.005	0.015	1.58 Ni
14	3.28	2.28	0c43	0.015	0.34	0.007	0.019	—
15	3.27	2o40	0.63	0.017	Ο.29	0.0055	0.015
16	3o26	2.31	0.29	0.016	0.30	0.005	0.019	0,12 Or
17	3o22	2.36	0.29	0.017	0.25	0.006	0.018	0.15 Pb
18	3c5	2.3	0o3	0.023	0,33	0.006	0.015	_—
19	3.50	1.73	0.65	0.015	0,35	0.003	0.015	—
20	3". 26	1.89	O'.33	0.017	0.34	0.003	0.015	—
21	3.07	2o28	0.41	0.013	0.35	0.006	0.015	—
22	3.5	2.3	0.3	0.008	0.23	0.006	0.015	—

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..Λ..0..Λ

Blatt

Tabelle II

Eisen
Nr.

Zugfestigkeit

m²

Streckgrenze

(kg/mm*) (kg/mm*)

Dehnung

E-Modul kg/mm

Härte

(BHN)

Anteil an Würmchengraphit (Rest Sphäro-Iithen)

1	35.5	26.8	5,5	14.5	-	X	10^	•	137	80*
2	34.7	28.0	6.5	14.7	-	X	10⁵	•	140	60*
3	32,5	26.9	4	14.1	—	X'	10³		143	90*
4	35,2	28.7	5*5	14.1	-	X	10³	•	148	80*
5	56.0	29.0	7.5	14.5	—	X	10³		140	70*
6	50.1	24.5	4.5	13.4	X	10³	131	90*
7	51.9	25o7	5.5	16.2	X	10³	131	70*
8	34.4	27.8	5.5	12.5	X	10³	137	60*
9	35.5	27.3	6	14.8	X	10³	136	90*
10	31.4	25.3	6	14.5	X	10³	—	90*
11	34.5	28.4	2,3	15.9	X	10³	156	95*
12	57.7	32.1	1.8	15.8	X	10³	163	90*
13	41.5	35.6	1.5	15.2	X	10³	187	90*
14	58.2	30.9	1.8	14.0	X	10³	174	90*
15	38.8	32.5	2.0	15.8	X	10³	179	95*
16	35.9	50.7	1.8	15.2	X	10³	179	90*
17	36.6	31.1	2,0	15.9	X	10³	168	95*
18	36.9	30,9	6.5	*• mrnrn*	143	70*
19	37.8	29.3	2.5		178	98*
20	55.9	28.6	2.0	—	163	95*
21	33.3	30.9	1.0		170	100*
22	37.8	30.8	7.5	—	140	80*

Aus den Schmelzen 25 und 24 wurden weitere Gußstücke mit unterschiedlichen Querschnitten hergestellt. Die Zusammensetzung der Gußeieenschmelzen sind in Tabelle III und die mechanischen Eigenschaften sowie das Mikrogefüge

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der Gußstücke in !Tabelle IV aufgeführt. Die Ergebnisse der Tabelle V zeigen, daß die Ausbildung des würmchenartigen Graphits duroh Änderung des Querschnitts im Bereich von 6,5 bis 51 mm kaum beeinflußt wird. Außerdem ist festzustellen, daß die Zugfestigkeit durch' eine Änderung der Wandstärke nicht stärker beeinflußt wird als die Zugfestigkeit des üblichen Gußeisens mit lamellarem Graphit.

Tabelle III

Eisen
Nr. C

Zusammensetzung in Gew.-

Si

Mn

Mg

Ti

Ge

Ni

23 3.53 1·86 0,47 0,018 0.31 0.005 Rest

24 3o48 1.90 0,40 0,023 0.28 0.005 1.53 Rest

Tabelle IV

Eisen Wand- Zugfe- Streek- Deh- Härte $ Anteil an Würmdioke stigkeit grenze nung chengraphit

Nr. (mm) (kg/mm²) (kg/mm²) $ (BHN) (Rest Sphärolithen)

23	6,5	47.8	34«O	3.0	194	90
	13.0	43.2	30,5	4.0	187.	75
	25.0	38o3	28,4	3.0	168	95
	51.0	34*6	26.2	3,0	149	90
24	6o5	60o5	44.3	3.0	222	90
	13.0	5U5	37.4	5.0	207	60 -
	25.0	43o5	33.5	2.5	196	70
	5UO	41.0	31.6	3.0	179	80

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,.^¹L. Blatt

Die Wärmeleitfähigkeit und das Dämpfungevermögen eines typischen Gußeisens nach der Erfindung wurden ebenfalls gemessen und mit der Wärmeleitfähigkeit und dem Dämpfungsvermögen von Gußeisen mit lamellarem und sphärolithi-8ehern Graphit derselben Grundzusammensetzung verglichen. Die bei diesen Versuchen ermittelten Ergebnisse sind in !Tabelle Y zusammengestellt. Das Dämpfungsvermögen wurde in der.Weise ermittelt, daß die Probestücke einer Schwingungsbeanspruchung unterworfen wurden, die anfangs zwischen 2,8 kg/mm und 0,7 kg/mm Druck variierte, wobei die Relativgeschwindigkeit gemessen wurde, bei der die Schwingungsamplitude abzunehmen begann, wenn die Schwingung unterbrochen wurde.

Tabelle V

Graphit im Wärmeleitfähigkeit Helative Dämpfung Werkstoff Gal./cm²./see./em./°C

Würmchengraphit etwa 0,11 0,6

Lamellengraphit etwa 0.12 1.0

Kugelgraphit etwa 0.08 0.34

Um das gute Formfüllungsvermögen des Gußeisens

mit Würmohengraphit nach der Erfindimg im Vergleich zu Gußeisen mit Kugelgraphit zu veranschaulichen, wurden Ventilkörptr-Probestücke mit komplizierter Gestalt in gleichen Gießformen hergestellt, die so ausgelegt waren, daß sich

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schlechte Voraussetzungen für die Formfüllung ergaben. Das erfindungsgemäße Gußeisen enthielt 3,73 1· Kohlenstoff, 2,21jC Silizium, 0,18jl Hangan, 0,01 OjC Magnesium, 0,25$ Titan, 0,009J* 0er und besaß einen Graphit in Würmchenform. Das Gußeisen mit Kugelgraphit besaß dieselbe Grundzusammensetzung und enthielt etwa 0,05J* Magnesium. Die Gußstücke wurden der Länge nach aufgeschnitten, wobei festgestellt wurde, daß die nach der Erfindung hergestellten Gußstücke fast völlig gesund waren, während die Gußstücke aus dem Gußeisen mit Kugelgraphit durch große Sohwindungshohlräume in den mit nur wenig Material gefüllten Bereichen versehen waren.

Das erfindungsgeaäße Gußeisen mit Würmchengraphit ist besondere als Werkstoff zur Herstellung von gegossenen Zylinderblöoken für Verbrennungskraftmaschine!!, Gußkokillen, Bremstrommeln und insbesondere für einstückig mit Habe gegossene Bremstrommeln geeignet. Es kann jedoch auch für zahlreiche andere Verwendungszwecke eingesetzt werden, die eine erfindungsgemäße Kombination von Eigenschaften erfordern» wie beispielsweise Pumpen, Ventile, Kammwalzen, Zahnräder, Getriebekästen, Zahnradträger, Zylinderköpfe für Verbrennungskraftmaschinen, Kolbenringe, Dichtungsringe, Wärmebehandlungsgefäße, Papierwalzen, Maschinenbetten und -rahmen, Tranemissionsgehäuse u.dgl«

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Claims

International Nickel Limited, Thames House, Millbank,

London, S. W. 1, England

Patentansprüche:

1» Legiertes oder unlegiertes graues, Magnesium., Cer und Titan enthaltendes G-ußeisen, gekennzeichnet durch 0,005 Ms 0,06$ Magnesium, 0,15 bis 0,5$ Titan und 0,001 bis 0,015$ der Metalle aus der Gruppe IHB des periodischen Systems der Elemente, dessen Graphit vornehmlich in Würmchenform ausgeschieden ist.
2. Gußeisen nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Magnesiumgehalt von 0,01 bis 0,04$, einen Titangehalt von 0,2 bis 0,5$ und 0_f001 bis 0,01$ eines Metalls der Gruppe IIIB des periodischen Systems„
3. Gußeisen nach den Ansprüchen 1 oder 2 mit 2 bis 4$ Kohlenstoff, 1,5 bis 3,5$ Silizium, 0,1 bis 2,5$ Mangan, höchstens 0,2$ Phosphor und höchstens 0,025$ Schwefel.
4» Gußeisen nach Anspruch 3 mit 3 bis 3»6$ Kohlenstoff, 2 bis 2,6$ Silizium, 0,2 bis 0,7$ Mangan und höchstens 0,02$ Schwefel.
5. Gußeisen nach den Ansprüchen 1 bis 4,dadurch gekennzeichnet, daß das Metall der Gruppe IHB ganz oder teilweise Cer ist.

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6. Verwendung eines Gußeisens naGh den Ansprüchen 1 bis 5, als Werkstoff zum Herstellen von Zylinderblöcken.
7. Verwendung eines Gußeisens nach den Ansprüchen 1 bis 5, als Werkstoff zum Herstellen von Gußkokillen«
8. Verwendung eines Gußeisens nach den Ansprüchen 1 bis 5, als Werkstoff zum Herstellen von Bremstrommeln.

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