DE1758038A1 - Zaehes Gusseisen mit Kugelgraphit im Gusszustand - Google Patents

Zaehes Gusseisen mit Kugelgraphit im Gusszustand

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DE1758038A1
DE1758038A1 DE19681758038 DE1758038A DE1758038A1 DE 1758038 A1 DE1758038 A1 DE 1758038A1 DE 19681758038 DE19681758038 DE 19681758038 DE 1758038 A DE1758038 A DE 1758038A DE 1758038 A1 DE1758038 A1 DE 1758038A1
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DE
Germany
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cast
iron
spheroidal graphite
cast iron
tough
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Pending
Application number
DE19681758038
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English (en)
Inventor
Haverkamp Dr-Ing Klaus Dieter
Friedrich Kraemer
Joern Mandel
Siegfried Mayer
Dr-Ing Juergen Motz
Schulz Dr-Ing Hans Peter
Dr-Ing Klaus Roehrig
Dr-Ing Hilmar Weidenmueller
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Rheinische Stahlwerke
Original Assignee
Rheinische Stahlwerke
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Publication date
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C37/00Cast-iron alloys
    • C22C37/04Cast-iron alloys containing spheroidal graphite

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical 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

  • Patentanmeldung: "Zähes Guteisen mit Kugelgraphit im Gutzustand" Anmelderin: Rheinische Stahlwerke, Essen Die Erfindung betrifft ein im Gutzustand zähes Guteisen mit Kugelgraphit, das J,0 bis 4,2 % Kohlenstoff, 2,0 bis 510 % Sillzlum, unter 0,1 % Mangan, unter 0,04 % Phosphor, unter 0,01 % Schwefel und 0,0e bis 0,07 % Magnesium enthält.
  • Für viele Anwendungsbereiche ist ein Guteisen mit Kugelgraphit erwünscht, das infolge seiner hohen Duktilität eine gute Verformbarkeit der Gutstücke gewährleistet. Es ist bekannt, daß hier- für sowohl eine einwandfreie Kugelgraphitausbildung als auch ein weitgehend ferritisches Gefüge erforderlich ist. Ferritisches . Gefüge ist mit abnehmender Wandstärke der Gutstücke immer schwieriger zu erreichen. Früher hat man deshalb die fertigen Gutstücke einer meist zweistufigen ferritisierenden Glühung unterzogen, die jedoch neben den Glühkosten eine Erhöhung des Ausschußrisikos durch Verziehen, Verzundern und dgl. mit sich brachte.
  • In jüngerer Zeit geht das Bemühen dahin, in ihrer Zusammensetzung ausgewählte Roheisensorten herzustellen, aus denen ein Guteisen mit Kugelgraphit erzeugt werden kann, das selbst bei dünnwandigen Gutstücken schon im Gutzustand ein weitgehend ferritisches Gefüge aufweist. Derartige Roheisensorten müssen - abgesehen von ihren Gehalten an Kohlenstoff und Silizium - möglichst frei von -sonstigen Begleitelementen sein, da diese vielfach schon bei geringer Konzentration die Kugelgraphitausbildung stören und/oder perlitstabilisierend wirken, oder durch Lösungsversprödung des Ferrits die Zähigkeit senken.
  • Im Handel werden manganarme Roheisensorten mit abgestuftem maximalem Mangangehglt, abgestuftem maximalem Phosphorgehalt und abgestuftem maximalem Schwefelgehalt angeboten, die sich auch durch sehr niedrige Konzentrationen sonstiger Begleitelemente auszeichnen. Die Hersteller von Gußeisen mit Kugelgraphit können mithin die den jeweiligen Erfordernissen angepaßte Eisensorte auswählen.' - 1 t-Es ist darüber hinaus auch quantitativ bekannt (Jürgen Matz und Kurt Orths in °Gießereiforschung° 1967, Seiten lcg - 24), mit welchem Gewicht je Konzentrations-% bestimmte Störelemente die Zähigkeit von Gußeisen im Gußzustand nachteilig beeinflussen. Insoweit bedeutsam sind neben dem bereits genannten Mangan und Phosphor insbesondere die Gehalte an Kupfer, Blei, Antimon, Zinn und Arsen.
  • Obwohl begleitelementarme Roheisensorten als Ausgangsmaterial zur Verfügung stehen und, wie dargelegt, die Zusammenhänge weit- gehend aufgeklärt sind, sind bisher nur solche technisch herge- stellten Gußeisensorten bekannt, bei denen GußatUcke mit einer Wandstärke von 5 mm im Gußzustand (Sandformen) einen Perlitge-, halt aufweisen, der deutlich oberhalb 20 %, meist sogar um 50 % liegt.
  • Die Erfindung begehrt Schutz für ein im Gußzustand zähes Gußeisen mit Kugelgraphit, das sich gegenüber dem Bekannten dadurch 'auszeichnet, daß die Gehalte der nachstehenden Eisenbegleiter den Bedingungen genügen: Blei unter 0,002 %, Titan unter 0,04 y6, . Chrom unter 0,01 @, Arsen unter 0.002 %, Kupfer unter 0,01 @, Zinn unter 0,002 Vanadin unter 0,01 K und Antimon unter 0,002 % und daß das Gußeisen bei in Sand vergossenen GußstUcken mit einer Wandstärke von 5 mm In Gußzustand einen Perlitgehalt un-, ter 10 % aufweist.
  • Die Erfindung beruht auf der überraschenden Erkenntnis, da# die Erzeugung eines Gußeisens finit Kugelgraphit, dessen Gusstücke im Gußzustand auch bei geringen Wanddecken ein nahezu völlig ferritisches Gefüge und damit eine hohe Zähigkeit auf- weisen sollen, nicht schon dadurch gewährleistet ist, daß man, die Konzentration der die Nugelgraphitbildung störenden und,-die , der biARer als perlitstabilisiere>iden Begleitelemente niedrig hält. Offenbar sind noch weitere, bisher nicht erkannte Einflüsse wirksam.
  • Nachstehend wird die Herstellung eines Gußeisens nach der Erfindung an einem Ausführungsbeispiel näher beschrieben.
  • Ein Hochofen-Roheisen mit 4,4 ;6 C, 1,35 96 Si, 0,17 % Mn, 0,O()7 P, 0,0<2 % S, 0,037 % Ti, U,015 % Y, 0,015 % Pb, G,008 ;K Cr, 0,U01 % As, 0,008 % C.i, 0,001 % Sn, 0,001 % Sb wird in eine Pfanne abgestochen und unte2#Jmrühren in der Grenzzone Hoheisenbad/Schlakke zunächst Feinerz zugesetzt, bis der erstrebte Mangangehalt erreicht ist. :alsdann wird unter fortgesetztem Umrühren in der Grenzzone durch Zugabe von Soda und Feinerz der Phosphor verschlackt. Unter weiter fortgesetztem Umrühren in der Grer@zone Roheisenbad/Sehlacke wird durch Zugabe eines bekannten Entschwefelungsmitteln, wie beispielsweise Soda, die Hoheisenschmelze entschwefelt. Im einzelnen wird so vorgegangen, daß einer Roheisenmenge von 48,3 t insgesamt 86,2 kg Feinerz (Körnung G 10 mm) und 24,$ kg Soda je Tonne Roheisen zugesetzt werden. Für die Manganverschlaekung werden etwa 60 A der gesamten Erzmenge portionsweise zugesetzt und die dabei entstehende Schlacke. über einen Pfannenüberleuf selbstlaufend abgezogen, soweit diese den gegebenen Füllstand übersteigt.
  • Für die Entphospherung werden etwa 75 % der Sodagesamtmenge portionsweise und,abweehselnd mit der restlichen Feinerzmenge der Roheisenschmelze zugefügt. Auch hierbei soll die Schlacke über den Pfannenüberlauf teilweise abgeleitet werden.
  • Für die Entschwefelung werden etwa 25 % der Soda-Gesamtmenge zugegeben. Unmittelbar daran anschließend wird Ferrosilizium (75 % Si) unter Umrühren eingebracht, um einen Siliziumgehalt von 1,3 % einzustellen.
  • Für das Umrühren in der Grenzzone Roheisenbad/Schlacke kann ein Rührgerät benutzt werden, an dessen Antriebswelle ein balkenförmiges Rührorgan querstehend angeordnet ist, das aus einer (euer. festen Masse mit Armierung besteht. Das Rührgerätwird in seiner Höhenlage so eingestellt, daß sein Rührorgan teilweise in das Roheisenbad und zum geringeren Teil in die flüssige Schlacke hineinragt.
  • Als Ergebnis wird eine Gußeisenvorschmelze erhalten mit den Gehalten 4,3 % C, 1,26 % S1, 0,07 p6 Mn, 0,038 % p, 0,007 % S, 0,013 ;d Ti, 0,008 % V, 0,0015 % Pb, U,OOH % Cr, 0,001 % As, 0,008 % Cu, 0,001 % Sn, 0,001 % Sb.
  • Aus dieser Gußeisenvorschmelze wurde durch Umschmelzen im Mittelfrequenz-Induktionsofen unter Zusatz von Ferrosilizium ein Aus. gangleisen für Gußeisen mit Kugelgraphit hergestellt. Das Ausgangseisen wurde nach dem Tauchverfahren mit einer Eisen-Magnesium-Silizium-Legierung (etwa 3C % Mg) behandelt und anschließend mit U,b % Ferrosilizium (75 % Si) geimpft.
  • Die chemische Zusammensetzung des Eisens vor dem Abguß war folgende: j,66 ;% Kohlenstoff, 2,48 % Silizium, 0,08 % Mangan, 09034 Phosphor, C,606 % Schwefel und 0,051 % Magnesium. Die Ubrigen Elemente ar.tsr#@ol:e:: dva ';ehalteci der G:@3@@isenvorschmelze. Eiei einer Temperatur des Eisens zwischen 139G0 und 1360°C wurden Platten mit J,12 und 30 mm Wanddicke in Ölsandform vergossen. Der Ferlitgehalt in der 5mm-Platte betrug 3-5 %, 1n den 12 und 3o mm-Platten waren nur Spuren von Perlit enthalten. Der Rest der Grundmasse bestand aus Ferrit. Der Perlitgehalt wurde unter dem Mikroskcp bei hundertfacher Vergrößerung an Hand an ausplanimetrierten Richtreihen geschätzt (siehe die Zeichnung): Nach der von J. Motz und K. Grths angegebenen Formel ergibt sich auf Grund der chemischen Zusammensetzung ein mittlerer Ferritgehalt über alle drei Platten von 59 %. Der tatsächliche WertlfUr den mittleren FErritgehalt des Gußeisens nach der Erfindung beträgt jedoch nur 2 ;6. Die mechanischen Eigenschaften ergaben sich wie fclets Kerbschlagzähigkeit (bei 20'C, Probe aus j0 mm Platte) 2 - 2,5 Kp m/em2 Übergangstemperatur -j8 bis-43'C 0,2 p Dehngrenze 90,2 = 25 - j0 KP/mm: Zugfestigkeit Cl' B = 40 - 45 KP/mm` Bruchdehnung J 5 = 20 - 25 y6 Brinellhärte fiB j0 = 150 KP/mm 2

Claims (1)

  1. Patentanspruch: Im Gußzustand zähes Gußeisen mit Kugelgraphit, das 3,0 bis 4,2 Kohlenstoff, 2,0 bis 3,0 % Silizium, unter 0,1 % Mangan, unter 0,04 % Phosphor, unter 0,01 % Schwefel und 0,02 bis 0,07 % Mag- nesium enthält, da d u r c h g e k e n n z e i c h n e t daß die Gehalte der nachstehenden Eisenbegleiter den Bedingungen genügen: Blei unter 09002 % Kupfer unter 0,01 % Titan unter 0,04 % Zinn unter 0,002 % Chrom unter 0,01 % Vanadin unter 0,01 % Arsen unter 0,002 % Antimon unter 0,002 % und daß das GuBeisen bei in Sandformen vergossenen Guflstücken mit einer Wandstärke von 5 mm im Gußzustand einen Perlitgehalt* unter 10 % aufweist.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1181102B (de) * 1958-08-07 1964-11-05 Hermann Buehler & Co Ag Fadenabsaugvorrichtung an Spinn- oder Zwirnmaschinen
FR2486100A1 (fr) * 1980-07-01 1982-01-08 Creusot Loire Pieces massives en fonte a graphite spheroidal
EP0241812A2 (de) * 1986-04-07 1987-10-21 General Electric Company Ferritisches Kugelgraphit-Gusseisen für den Einsatz bei erhöhter Temperatur

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EP0241812A2 (de) * 1986-04-07 1987-10-21 General Electric Company Ferritisches Kugelgraphit-Gusseisen für den Einsatz bei erhöhter Temperatur
EP0241812A3 (en) * 1986-04-07 1990-08-22 General Electric Company Ferritic ductile iron for elevated temperature applications

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