DE1906008C3

DE1906008C3 - Graues, geimpftes Gußeisen

Info

Publication number: DE1906008C3
Application number: DE1906008A
Authority: DE
Inventors: Charles Zele Defrancq; Jan Van Deurle Eeghem
Original assignee: Centre De Recherches Scientifiques Et Techniques De L'industrie Des Fabrications Metealliques Crif Ixelles (belgien)
Current assignee: Centre De Recherches Scientifiques Et Techniques De L'industrie Des Fabrications Metealliques Crif Ixelles (belgien)
Priority date: 1968-02-13
Filing date: 1969-02-07
Publication date: 1973-12-20
Also published as: DE1906008B2; GB1258824A; US3798027A; BE710679A; FR2001827A1; DE1906008A1; FR2001827B1; CH508729A

Description

3 M 4

Tabelle I

Einfluß von Mn, S und P auf die mechanischen Eigenschaften von Aluminiumgulieisen

	Weili-	■ 3u mm I	ηH kg/mm -	. ■ 12riim	HH	Schlagmodul
Gußeisen	einslruhlimgsliefL·		' 20 mm
	in mm	51,3		55,2	• iO mm	kgcnv'cni³
%Mn		51,9	53,6	54,6
/0,35	2	47,5	53,8		257	12,9
I 0,60	3	47,5	44,2	47,1	260	12.5
^Λ· 0,93	3		46		280	9,9
11,10	9	48,6			281	6,6
%s		46,5	52	51,8
[ 0,025	1	49,2	51,2	53,5	256	12,2
_R j 0,038	2	43,6	51,2	50	224	12,1
^ϋ· 10,051	4		48		249	10,9
I 0,079	5	51,7		54,1	252	11,6
%P		52,1	52,6	—
(0,047	2	51	54	52,3	244	13,8
_r ] 0,071	2	49,2	49,2	51,5	257	13,1
10,112	2	5C	249	10,7
10,182	2		246	8,2

Es ist also vorteilhaft, den Mangan-, Schwefel- Zum Vergleich mit üblichem Siliziumgußeisen gibt

und Phosphorgehalt auf die folgenden maximalen die gestrichelte Linie 8 dafür die theoretische Be-Werte zu beschränken: 0,7% für das Mangan, 30 ziehung nach der Formel 0,05% für den Schwefel und 0,1% für den Phosphor.

Durch die Abwesenheit natürlicher Keime und

HB = 100 τ- 4,3

trotz des graphitisierenden Effektes des Aluminiums ist die Neigung zur Weißeinstrahlung des Gußeisens

wobei HB die Brinell-Härte und <τ» die Zugfestignach der Erfindung, das aber nicht geimpft ist, 35 keit bedeutet, sehr groß. Die Punkte stellen die wenigen quantitativen

Die Weißeinstrahlungstiefe schwankt für nicht Ergebnisse dar, die in der Literatur für Gußeisen

mit hoher Zugfestigkeit zu finden si.'td.

Trotz hoher Zugfestigkeit ist die Härte des GuIieisens gemäß der Erfindung relativ niedrig. Es folgt daraus, daß die Bearbeitbarkeit derjenigen von Siliziumgußeisen vergleichbar oder sogar besser ist als diese.

Das Gußeisen gemäß der Erfindung bietet auch noch

geimpftes Gußeisen im allgemeinen zwischen 20 mm und aer vollständigen Weißerstarrung. Sie ist nach der Impfung fast unbedeutend (0 bis 2 mm).

Dieses Resultat kann nur durch Zuschlag einer größeren Menge Impfmittel, wie sie für die Impfung von üblichem Siliziumgußeisen verwendet wird, erhalten werden.

Wahrend die üblichen Gußeisenarten meistens mit 45 den Vorteil, daß es mit wenig teueren Rohstoffen ü,l bis 0,3% eines Impfmittels, z. B. SiCa geimpft hergestellt werden kann. Das erfindungsgemaße Gubwerden, muß das Gußeisen gemäß der Erfindung eisen eignet sich besonders gut zur Herstellung ⁿ°ch mit mindestens 0,3% SiCa geimpft werden. Obwohl
die Eigenschaften mit steigender Menge des hinzugefügten Impfmittels verbessert werden, ist es wirt- 50
schaftlich nicht gerechtferiigt, mehr als 2% SiCa
zu verwenden.

Es ist nicht unbedingt notwendig, daß das Impfmittel Silizium enthält. Um das Einbringen von Silizium und eine Anreicherung von Silizium durch Verwendung von Kreislaufmaterial zu vermeiden, ist es sogar vorteilhaft, die Impfung mit Legierungen des Typs Fe-Al-Ca durchzuführen, die kein Silizium enthalten und speziell dafür entwickelt wurden.

Die Kurve 7 der F i g. 3 gibt die Beziehung zwischen 60 gegossenen Siliziumgußeisen müssen meistens einer der Brinell-Härte und der Zugfestigkeit von AIu- Wärmebehandlung unterzogen werden, um die Karminiumgußeisen wieder. bide zu ..ersetzen, die während der schnellen Abküh-

Die Kreise stellen die ermittelten Versuchsergeb- lung in der Meiallform ausgeschieden wurden. Vernisse bei Gußeisen mit 1,8% Aluminium dar, wäh- suche haben gezeigt, daß infolge der schwachen Neirend sich die Kreuze auf Gußeisen mit 2,5% Alu- 65 gung zur Weißeinstrahlung des Gußeisens nach der minium beziehen. Alle Messungen wurden an Probe- Erfindung die mit diesem Gußeisen in Metallformen barren von 30 »in Durchmesser aus mit 1% SiCa gegossenen Stücke keine anschließende Wärmebegeimpftem Gußeisen durchgeführt. handlung benötigen.

fester und dünnwandiger Gußstücke, die nachher bearbeitet werden sollen.

Das im Gußeisen vorhandene Aluminium verhindert jede Form-Metall-Reaktion, wodurch das Ankleben von Sand am Gußstück fast völlig beseitigt wird, wodurch die Wirtschaftlichkeit bei der Reinigung von Gußstücken erhöht wird.

Die Gußhaut von Aluminiumgußeisen ist dadurch schoner als die von üblichen Siliziumgußeisen.

Ein sehr wichtiges Anwendungsgebiet für das erfindungsgemäße Gußeisen besteht im Gießen in Metallformen. Die Gußstücke aus üblichen, in Metallformen

Im folgenden werden zwei Beispiele von Zusammensetzungen des Gußeisens gemäß der Erfindung gegeben' die nicht zur Kiigclgraphitbildung behandelt und zu Probebarren vergossen wurden.

Die labeile mit den Härte- und Festigkeitswerter, des Beispiels zeigt zum Vergleich die Meßergebnisse bei einem Gußeisen gemäß der Hrfindung, das geimpft wurde. Der Siliziumgehalt ist die Summe des nicht zu vermeidenden Silicziumgehaltes der Rohstoffe und des Siliziumgchaltes des Impfmittels.

Zugfestigkeit in kg/mm¹

30 mm

nicht geimpft

24,7

geimpft

50,2

20 mm

nicht geimpft

38,9

geimpft

52,6

π 12 mm nicht geimpft

weißes Gußeisen

geimpft

57,9

10 c 30 mm nicht

Beispiel 1 Chemische Zusammensetzung

Nicht geimpftes Rohg'ußeisen:

2,90% C, 0.09% Si, 1,85% Al; ao

mit 1% SiCa geimpftes Gußeisen: 2,70% C, 0.35% Si. 1,85% Al.

nicht geimpft geimpft

Weißeinstrahlungstiefe in mm .... 40 Schlagmodul kgcm/cm³

(Durchmesser 30 mm) 5,6 13,5

Brinell-Härte

geimpft

234

ti 20 mm nicht

geimpft

295

geimpft

256

c 12 mm nicht geimpft

weißes

Gußeisen

(330)

geimpft

Beispiel 2 Bei diesem Beispiel wurde zum Vergleich ein mit 1% FeAlCa geimpftes Gußeisen verwendet.

°/oSi Chemische Zusammensetzung I '/.Mn I -/„P 1

7, S

'/.Al

Nicht geimpft

Geimpft mit SiCa

Geimpft mit Fe-Al-Ca (Fe: 40%; Al: 40%; Ca: 20%)

3.18 3.02

3,10

0,15 0,77

0,12 0,45
0,44

0,45

0,042
0,042

0.041

0,040 0,030

0,031

2,53 2,53

2,85

Eigenschaften	nicht geimpft	0 30 mm SiCa	FcAlCa	nicht geimpft	ο 20 mm SiCa	FeAlCa	nicht geimpft	c 12 mm SiCa	FeAlCa
Zugfestigkeit (kg/mm²) ... Brinell-Härte	40,1 239	47,6 241	49,8 245	42 272	51,8 285	53,5 278	43,2 288	53,3 302	55,1 302

Weißeinstrahlungstiefe in mm

nicht geimpft

20

SiCa 0,5

FeAlCa 0,5

In das Gußeisen, dessen Zusammensetzung mit- „₀ geteilt wurde, können getrennt oder gleichzeitig variable Mengen Legierungselemente eingebracht werden, wenn neben einer hohen Festigkeit besondere Eigenschaften (wie Korrosions- oder Wärmefestigkeit usw.) erwünscht sind.

So können z. B. hinzugefügt werden:

Kupfer 0 bis 6%

Nickel 0 bis 12%

Chrom 0 bis 5%

Molybdän 0 bis 2%

Zirkonium 0 bis 1 %

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

I 906 008 ;

ι 2

gestellt werden, wobL'i auch die spezifische Schlagfestigkeit um 25 bis 50"/„ zunahm, Es wurde aber

Patentanspruch: auch festgestellt, daß Biegefestigkeit, Durchbiegung,

Zugfestigkeit und Bearbeitbarkeit mit zunehmendem 5 Aluminiumgehalt bei steigender Härte absinken bis

Graues, mit einer handelsüblichen Impflegie- zu einem Minimum bei 1 bis 2"/o Aluminium. Mit · rung vom Typ SiCa oder KeAICa, in der Kalzium weiterem Aluminiumzusatz steigen Biegefestigkeit, durch Barium oder Strontium ersetzt sein kann, Zugfestigkeit und Bearbeitbarkeit bei abfallender geimpftes Gußeisen mit hoher Festigkeit und Härte vorübergehend bis 4% Aluminium wieder an, geringer Weißeinstrahlung, dadurch ge- to um mit zunehmendem Aluminiumgehalt erneut abkennzeichnet, daß es aus I bis 3°/₀ AIu- zufallen, wobei die Härte zunimmt. Die bekannten, minium, 2 bis 4% Kohlenstoff, 0 bis 1 % Silizium, mit Aluminium legierten grauen Gußeisen weisen 0 bis O,7^u/o Mangan, 0 bis 0,05% Schwefel, eine Zugfestigkeit auf, die im Gegensatz zu der des 0 bis 0,1 % Phosphor, 0 bis 6% Kupfer, 0 bis erfindungsgemäßen grauen Gußeisens 30 kg/mm² nie-12% Nickel, 0 bis 5% Chrom, 0 bis 2% Molyb- 15 mais überschreitet.

dän. 0 bis 1% Zirkonium, Rest Eisen und her- Das erfindungsgemäße Gußeisen hat demgegenüber

siellungsbedingten Verunreinigungen besteht und den Vorteil, daß durch die Impfung mit 0,3 bis 2% mit 0,3 bis 2% der handelsüblichen Impflegie- der Impflegierung und die Grundzusammensetzung rung geimpft i U. des erfindungsgemäßen Gußeisens die bekannten

20 nachteiligen Wirkungen des Aluminiums aufgehoben werden und eine hohe Zugfestigkeit, eine geringe Härte und damit eine gute Bearbeitbarkeit erreicht werden.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand der

25 F i g. 1 bis 3 erläutert.

F i g. 1 zeigt ein Diagramm, in dem die Zugfestigkeit von Probebarren von 30 mm Durchmesser aus Gußeisen, das im Mittel 1,8 (Kurve 1) oder

Die Erfindung bezieht sich auf graues, mit einer 2,5% (Kurve 2) Aluminium enthält und mit einem handelsüblichen Impflegierung vom Typ SiCa oder 30 Zuschlag von 1% SiCa geimpft worden ist, in Ab-FeAICa, in der Kalzium uurch !",arium oder Stron- hängigkeit vom Kohlenstoffgehalt dargestellt ist.
lium ersetzt sein kann, geimpftes Gußeisen mit Die gestrichelte gerade Linie 3 der F i g. 1 stellt

hoher Festigkeit und geringer Weisäeinstrahlung. die theoretische Zugfestigkeit von üblichem Guß-

Es ist bekannt (Prospekt der Gesellschaft für eisen mit 1,5% Silizium dar. Es ist ersichtlich, daß Elektrometallurgie mbH., Düsseldorf, 1965, S. 30), 35 bei gleichem Kohlenstoffgehalt die Zugfestigkeit des Gußeisen mit 0,1 bis 0,3% einer Impflegierung aus mit SiCa geimpften Aluminiumgußeisens um 10 bis SiCa zu impfen, wodurch bei Gußeisen die Wand- 15 kg/mm² höher liegt als di"; Zugfestigkeit des dickenempfindlichkeit verringert und Kantenhärte üblichen Gußeisens mit 1,5% Silizium,
sowie Weißeinstrahlungen vermieden werden. Gemäß der Erfindung liegt der Aluminiumgehalt

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein 40 des Gußeisens zwischen 1 und 3%.
Gußeisen der oben bezeichneten Art mit höherer F i g. 2 zeigt den Einfluß des Siliziumgehaltes auf

Festigkeit und geringerer Härte und damit leichterer die Zugfestigkeit des geimpften Aluminiumgußeisens Bearbeitbarkeit zu schaffen. Diese Aufgabe wird von Probestäben mii drei verschiedenen Durchgemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß das Guß- messern.

«isen aus 1 bis 3% Aluminium, 2 bis 4% Kohlen- 45 Die Kurve 4 bezieht sich auf Rundstäbe von «off, 0 bis 1% Silizium, 0 bis 0,7% Mangan, 0 bis 30 mm Durchmesser, Kurve 5 auf Rundstäbe von 0.05% Schwefel, 0 bis 0,1% Phosphor, 0 bis 6% 20 mm Durchmesser und Kurve 6 auf Rundstäbe Kupfer. 0 bis 12% Nickel. 0 bis 5% Chrom, 0 bis von 12 mm Durchmesser.

2% Molybdän, 0 bis 1% Zirkonium, Rest Eisen Es kann festgestellt werden, daß der Einfluß des

und herstellungsbedingten Verunreinigungen besteht 50 Gehaltes an Silizium zwischen 0,4 und 0,8% schwach und mit 0,3 bis 2% der handelsüblichen Impflegie- ist, daß der optimale Wert um etwa 0,75% liegt rung geimpft ist. und daß oberhalb 0,9% Silizium die Festigkeit

Das graue Gußeisen gemäß der Erfindung weist sehr schnell absinkt.

«ine hohe Zugfestigkeit bis zu 70 kg/mm² auf. Es Der Siliziumgehalt des grauen Gußeisens gemäß

besitzt eine geringe Härte und läßt sich deshalb 55 der Erfindung soll bis 1 % betragen,
leicht bearbeiten. Es hat ferner eine fast unbedeu- Der Einfluß steigender Mengen von Mangan,

tende Neigung zur Weißeinstrahlung. Schwefel und Phosphor auf die Eigenschaften eines

Es ist bekannt (E. Pi wo war sky. »Hochwer- Gußeisens mit 2,7% Kohlenstoff, 0,45% Silizium tiges Gußeisen«. 1951, S. 786), Aluminium in Gehalten und 1,84% Aluminium ist in nachfolgender Tabelle bis 0.2% zu flüssigem Grauguß zuzusetzen und hier- 60 wiedergegeben.

bei als Desoxydationsmittel zu verwenden, wodurch Die Ergebnisse zeigen, daß Mangan die Weiß-

das Korn verfeinert, die Dichte des Materials erhöht einstrahlung erhöht und die Zugfestigkeit sowie den und auch die mechanischen Eigenschaften des gegos- Schlagmodul herabsetzt, insbesondere wenn der senen Materials verbessert werden. So konnten Mangangehalt 0,6% überschreitet,
bereits durch Aluminiumgehalte von 0,02 bis 0,08% 65 Schwefel erhöht die Weißeinstrahlung und setzt bei Grauguß mit etwa 3,5% C und etwa 1% Si die Zugfestigkeit und den Schlagmodul herab.
Steigerungen der Biegefestigkeit um 25% bei gleich- Phosphor hat keinen Einfluß auf die Weißeinbleibender oder etwas erhöhter Durchbiegung fest- strahlung, setzt aber den Schlagmodul deutlich herab.