DE1533337C - Legiertes weißes Gußeisen - Google Patents

Description

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Werte der Brinell-Härtemessungen sind in dem Dia- erhältlich sind, eine höhere Festigkeit und Zähigkeit, gramm in F i g. 1 aufgetragen und zeigen die Brinell- Bei der Prüfung spannungsfrei geglühter Kokillen-Härteänderung solcher Teile, wenn der Mangan-, gußteile mit 38,1 mm Kantenlänge, auf die ein 45 kg Kupfer- und Molybdängehalt verändert wurde, wäh- schweres Gewicht wiederholt aus einer Höhe von rend der Anteil der anderen Legierungsbestandteile 5 2,5 m fallen gelassen wurde, erwies sich die bevorinnerhalb der Versuchsgenauigkeiten konstant blieb. zugte Legierung als bedeutend zäher als Ni-Hard-Gemessen wurde die Brinellhärte der Teile. Gußteile mit Chrom- und Nickelzusätzen.

Aus dem Diagramm ist zu sehen, daß für ein legier- Weiterhin haben praxisnahe Gießversuche gezeigt, tes weißes Gußeisen bei einer Reihe von Zusammen- daß die Legierungen gemäß der Erfindung Kokillensetzungen Brinell-Härtewerte von über 500 HB erzielt io guß- oder Sandgußteile sein können, die mit gewöhnwerden können, die wesentlich billiger sind, als bisher lichem Kupolofenbetrieb und Gießverfahren hergegebräuchliche Legierungen mit denselben Eigenschaf- stellt sind. Die einzige Schmelzeinrichtung, die bisher ten. . bei diesen praxisnahen Versuchen benutzt wurde,

Die Untersuchungen erstreckten sich auf Legie- war ein Kupolofen, der eine billige, allgemein benutzte

rungen mit bis zu 4% Kupfer, bis zu 6% Mangan, 15 Schmelzeinrichtung für Gußeisen darstellt. Es ist

bis zu 0,5% Nickel, bis zu 0,5% Molybdän und bis jedoch naheliegend, daß auch andere bekannte

zu 0,1 % Bor. Jede Legierung hatte als Basis eine Schmelzeinrichtungen, wie z. B. Elektroöfen, benutzt

Gußeisertgattierung mit etwa 3% Kohlenstoff, 0,5% werden können. Gießtechnisch wurden sowohl bei

Silizium und dem Rest Eisen, wobei alle Angaben in Kokillenguß- als auch bei Sandgußteilen aus mit

Gewichtsprozent angegeben sind. Sämtliche unter- so Mangan, Kupfer und Molybdän legiertem Gußeisen

suchten Legierungen zeigten eine hohe Brinellhärte gute Ergebnisse erzielt,

und eine gute Abriebfestigkeit. Auch betriebsnahe Versuche in Erzbrechanlagen

Innerhalb des breiten Bereiches der untersuchten haben gezeigt, daß Kokillengußteile aus der bevor-Zusammensetzungen liegt eine spezielle und bevor- zugten Legierung, die anschließend bei 320⁰C sparizugte Legierung mit optimaler Härte. Diese Legierung 25 nungsfrei geglüht wurden, eine sehr gute Verschleißenthält 3,2% Mangan, 0,9% Kupfer und 0,20% und Schlagfestigkeit aufwiesen. Es wurden die gleichen Molybdän bei 2 bis 4% Kohlenstoff, 0 bis. 2% guten Ergebnisse wie mit den bisher verwendeten, Silizium und dem Rest Eisen mit geringen Mengen mit Nickel und Chrom legierten weißen Gußeisenvon Verunreinigungen, wie z. B. Phosphor und Sorten erzielt.

Schwefel, die in den gewöhnlich im Gußeisen gefunde- 30 Weitere Versuche wurden an Kugelmühlenteilen

nen Mengen vorliegen. Unter die vorstehend und aus der bevorzugten Legierung mit Abmessungen von

nachfolgend angegebenen Mengenangaben fallen na- 100 X 150 X 700 mm durchgeführt. Diese Teile zeig-

türlich auch solche Werte, die von den angegebenen ten bei der Prüfung mit einem frei aus einer Höhe

Weiten innerhalb der üblichen Fehlergrenzen ab- von 30 cm herabfallenden Gewicht von 1225 kg

weichen. 35 eine hohe Schlagfestigkeit.

Die MikroStruktur der bevorzugten Legierung ist Auf Grund der günstigen Eigenschaften kann das

in Fig. 2 dargestellt und zeigt bei 500facher Ver- weiße Gußeisen der Erfindung auf vielen Gebieten,

größerung die Verteilung von Karbid, Perlit, Restau- wo hohe Härte und Verschleißfestigkeit gefordert

stenit und Martensit. werden, Anwendung finden. So können beispielsweise

Außerdem besitzt diese bevorzugte Legierung im 40 Mahlkugeln, Reibplatten in Mühlen, Rollen, Pum-Vergleich zu den gewöhnlich verwendeten weißen penteile, Bergwerksmaschinenteile, Bandagen für Erz-Gußeisensorten mit Nickel- und Chromzusätzen wie mühlenläufer, Düsen usw. aus dem weißen Gußeisen sie beispielsweise unter dem Handelsnamen Ni-Hard der Erfindung hergestellt werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

1 2 bis 3,5 % C, 1 bis 3% Si, 0,6 bis 2% Mn, 0,05 bis Patentansprüche: 0,15% P +S und gegebenenfalls 0 bis 3% Cu oder/ und 0 bis 0,2 % Mo vor.

1. Legiertes weißes Gußeisen mit großer Härte Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, und großer Abrieb- und Schlagfestigkeit, ge- 5 eine Gußeisenlegierung zu schaffen, die-gleichzeitig kennzeichnet durch einen Gehalt an hohe Festigkeit, Zähigkeit, Härte und Verschleiß-2,5 bis 5% Mangan, 0,1 bis 1,8 °/o Kupfer, 0,1 festigkeit besitzt und zum anderen wirtschaftlich in bis 0,6% Molybdän, bis zu 2% Silizium und 2 der Herstellung ist, d.h. billige Legierungsbestandbis 4% Kohlenstoff, wobei der Rest aus Eisen teile enthält. ·

und übliche Verunreinigungen besteht. io Die Erfindung löst diese Aufgabe mit einem legier-

2. Legiertes weißes Gußeisen nach' Anspruch 1, ten weißen Gußeisen, das 2,5 bis 5% Mangan, 0,1 gekennzeichnet durch einen Gehalt an 3,2% bis 1,8% Kupfer, 0,1 bis 0,6% Molybdän, bis zu Mangan, 0,9% Kupfer, 0,2% Molybdän, bis 2% Silizium und 2 bis 4% Kohlenstoff und als Rest zu 2% Silizium und 2 bis 4% Kohlenstoff, Eisen mit den üblichen Verunreinigungen enthält, wobei der Rest aus Eisen und üblichen Verun- 15 Gegenüber der in der deutschen Patentschrift reinigungen besteht. 699 034 genannten Zusammensetzung besitzt die

erfindungsgemäße Legierung daher entweder einen

Zusatz von Molybdän bzw. die in der deutschen

Patentschrift genannte Legierung enthält gegenüber 20 der erfindungsgemäßen Legierung noch zusätzlich

Die Erfindung betrifft legiertes weißes Gußeisen. Chrom. Gegenüber der aus der britischen Patent-Es ist bekannt, in bestimmten Fällen, in denen schrift 846 477 bekannten Legierung liegen die. Legieeine große Härte, Verschleißfestigkeit und Schlag- rungskomponenten in anderen Mengenverhältnissen festigkeit gefordert wird, legiertes weißes Gußeisen vor, wobei insbesondere der Mangangehalt höher ist. mit Mangangehalten von 0,15 bis 15% zu verwenden. 25 Bei der erfindungsgemäßen. Legierung wird die Das Mangan dient dabei als Karbidbildner und Wirkung des Mangans durch die weiteren Legievergrößert die Schrecktiefe des Gußstückes. Darüber rungsbestandteile Kupfer und Molybdän noch verhinaus wandelt es bei höheren Gehalten (etwa ab stärkt, so daß Legierungen mit besonders günstigen 5 bis 6 %) auch bei normaler Abkühlung den Perlit Härte- und Festigkeitswerten entstehen,
in Martensit um und bildet damit neue Gefüge. Als 30 F i g. 1 zeigt ein Diagramm, das die Beziehung zusätzliche Legierungsbestandteile sind die Karbid- der Legierungshärte zu dem prozentualen Gewichtsbildner Chrom und Molybdän bekannt, die meist anteil von Mangan, Kupfer und Molybdän angibt; in niedrigen Gehalten (bis etwa 2%) und dann meist F i g. 2 zeigt ein Schliff bild einer bevorzugten

in Verbindung mit martensitbildendem Nickel (etwa Legierung in 500facher Vergrößerung,
ab 3 bis 4%) vorliegen. Diese Legierungen sind 35 Aus der Fig. 1 ist ersichtlich, daß die Legierung jedoch wegen der hohen Kosten der Legierungsbe- mit 3,2% Mangan, 0,9% Kupfer und 0,20 % Molybdän standteile sehr teuer. die günstigsten Härtewerte zeigt. - Eingehende Unter-

Aus »Eisen- und Stahllegierungen«, von B. H a b- suchungen zahlreicher Legierungen haben auch ergebel, 2. Ergänzungsband, 1. Teil, S. 65, Nr. 38, und ben, daß diese Legierung eine besonders günstige S. 328, Nr. 1 und 2, sind ferner Gußeisenlegierungen 40 Kombination guter Festigkeits-, Härte-, Zähigkeitsbekannt, die neben anderen Legierungselementen und Verschleißfestigkeitswerte aufweist,
insbesondere 9 bis 13% Mangan enthalten. Weiterhin Für Legierungsintervalle νοιτ 2,5 bis 5% Mangan,

sind in der schweizerischen Patentschrift 186 454 die 0,1 bis. 1,8% Kupfer und 0,1 bis 0,6% Molybdän Legierung Nr. 38 von Seite 65 und die Legierung erhält man Härtewerte von mindestens 600 HB bei Nr. 1 von Seite 328 beschrieben, die für einen Schalen- 45 gleichzeitig guten Festigkeitseigenschaften,
hartguß bestimmt sind, der eine harte, verschleißfeste Diese Legierungen ohne Zusatz von Silizium

Oberfläche besitzt, während der Kern aus einem gehören zu den bevorzugten Ausführungsformen der zäheren Graugußeisen bestehen soll, der bearbeitbar Erfindung.

ist. Die MikroStruktur von Legierungen gemäß der

In der deutschen Patentschrift 699 034 werden 5° Erfindung weist eine Karbidphase, eine Perlitphase Hartgußlegierungen beschrieben, die entweder 2,6 und eine Austenit-Martensit-Phase zu verschiedenen bis 3,5% Kohlenstoff, 0,5 bis 1,2% Silizium, 0,8 Anteilen auf. Abgesehen von der Karbidphase braubis 4% Mangan, 0,2 bis 5% Kupfer, Rest Eisen und chen nicht alle diese Phasen gleichzeitig in der Mikrodie üblichen Verunreinigungen enthalten oder zu- struktur enthalten zu sein. Die Anteile der Karbidsätzlich zu den oben aufgeführten Bestandteilen 55 phase, der Perlitphase und der Austenit-Martensitnoch bis 3% Chrom und 1,5% Molybdän enthalten, Phase in der MikroStruktur ändern sich mit der Querwobei bei der Hartgußlegierung der erstgenannten schnittsgröße des Gußteiles, der Abkühlgeschwindig-Zusammensetzung das Kupfer in Form von Mangan- keit des Gusses und der genauen Zusammensetzung, kupfer zugesetzt wird, während bei der zweitgenannten Die Zusammenwirkung der Strukturelemente gibt Legierungszusammensetzung das Molybdän in Form 60 der Legierung die gewünschte Kombination von von Kalziummolybdat zugesetzt wird. Härte- und Festigkeitseigenschaften.

Aus der britischen Patentschrift 846 477 ist bereits Im folgenden soll die Erfindung an Hand von

eine Gußeisenlegierung bekannt, die außer Eisen Versuchsbeispielen erläutert werden.
Kohlenstoff, Silizium, Mangan, Schwefel und Phosphor In einer Versuchsreihe wurde eine Anzahl Mahl-

sowie mindestens ein Element aus der Gruppe Kupfer, 65 körper mit 25,4 und 12,7 mm Durchmesser, wie sie Nickel, Titan, Aluminium, Zirkon, Chrom und gewöhnlich in Erzbrechanlagen Verwendung finden, Molybdän enthält. Die zwingend erforderlichen Legie- untersucht. Die Mahlkörper lagen als Kokillengußrungsbestandteile liegen dabei in Mengen von 1,8 teile mit verschiedenen Legierungsgehalten vor. Die