DE202010006651U1

DE202010006651U1 - cast body

Info

Publication number: DE202010006651U1
Application number: DE201020006651
Authority: DE
Original assignee: SHW Casting Technologies GmbH
Current assignee: HUETTENWERKE KOENIGSBRONN GMBH, DE
Priority date: 2010-05-10
Filing date: 2010-05-10
Publication date: 2010-08-05
Anticipated expiration: 2020-05-11
Also published as: EP2386660A1; EP2386660B1; ITMI20110150U1

Abstract

Gusskörper, der
a) aus einer Eisenbasislegierung gegossen ist,
b) die eine innere Zone (5) des Gusskörpers (1; 10) aus grauem Gusseisen (GJS, GJV) und
c) um die innere Zone (5) eine den äußeren Umfang des Gusskörpers (1) enthaltende Umfangsrandzone (6)
d) mit einer Oberflächenhärte größer als 400 HV bildet,
e) wobei die Umfangsrandzone (6) aus fein- oder feinststreifigem Perlit (P) mit eingelagertem freien Graphit, vorzugsweise Kugelgraphit (SG) oder Vermikulargraphit (V), oder aus einem Zwischenstufengefüge (ADI) mit Kugelgraphit oder Vermikulargraphit besteht.Casting body, the
a) cast from an iron-based alloy,
b) the one inner zone (5) of the casting body (1; 10) of gray cast iron (GJS, GJV) and
c) around the inner zone (5) a peripheral edge zone (6) containing the outer circumference of the cast body (1)
d) having a surface hardness greater than 400 HV,
e) wherein the peripheral edge zone (6) consists of fine or extremely fine-grained pearlite (P) with intercalated free graphite, preferably nodular graphite (SG) or vermicular graphite (V), or an interstage structure (ADI) with nodular graphite or vermicular graphite.

Description

Die Erfindung betrifft einen Gusskörper. Der Gusskörper kann insbesondere ein Walzenkörper für eine Walze zur Behandlung eines Materials, vorzugsweise eine thermische oder mechanische Behandlung eines Bahnmaterials, oder ein Werkzeug zum Ur- oder Umformen eines Werkstücks oder ein Übertragungsglied zur Übertragung von Kraft oder Drehmoment auf ein das Werkstück beim Ur- oder Umformen kontaktierendes Werkzeug, vorzugsweise ein Kolben oder Stössel, sein. Der Walzenkörper kann bereits Bestandteil einer Walze sein, die an den axialen Enden des Walzenkörpers Zapfenflansche für ihre Drehlagerung aufweist. Das Werkzeug oder Übertragungsglied kann Bestandteil einer Presse zum Umformen oder Urformen des Werkstücks oder eines Schmiedewerkzeugs sein. Die Erfindung betrifft den Walzenkörper oder das Werkzeug oder Übertragungsglied aber auch als solchen oder solches, vor einem Zusammenbau mit weiteren Komponenten.The The invention relates to a cast body. The cast body In particular, a roller body for a roller for the treatment of a material, preferably a thermal or mechanical treatment of a web material, or a tool for Ur- or forming a workpiece or a transfer member for transmitting force or torque to a workpiece when Ur- or forming-contacting tool, preferably a Piston or pestle, his. The roll body can already part of a roller, which at the axial ends of Roll body journal flanges for their rotary bearing having. The tool or transmission link can be part of it a press for forming or forming the workpiece or a blacksmith's tool. The invention relates to the roll body or the tool or transmission link but also as such or such, prior to assembly with other components.

In der Papierherstellung, einer bevorzugten Anwendung erfindungsgemäßer Walzenkörper, werden Walzen von mehreren Meter Länge und mehr als einem Meter Durchmesser verwendet, um aus Celluloseschlamm mittels thermischer und mechanischer Behandlung die fertige Papierbahn herzustellen. Zum Einsatz kommen Walzen aus Hartguss, insbesondere Schalenhartguss, oder Schmiedestahl. Die Walzenkörper aus Hartguss werden im Kokillengussverfahren hergestellt, zumeist stehend im statischen Kokillenguss. Durch die Ringkokillen wird erreicht, dass sich in der äußeren Umfangsrandzone, der Schale, ein karbidisches, weißes Gusseisen einstellt. Die Umfangsrandzone beziehungsweise Schale erstarrt metastabil, weiß, der Kohlenstoff ist dort in Form von Karbiden gebunden. Im Kern kommt es zu einer stabilen Erstarrung, die Schmelze erstarrt dort grau, der Kohlenstoff liegt als freier Graphit in der Eisen-Matrix vor. Die erforderliche Härte am äußeren Umfang des Walzenkörpers, die Oberflächenhärte, wird von dem Werkstoff der Schale, dem weißen Gusseisen gewährleistet. Über die Kokille und die Legierungselemente der Eisenbasisschmelze wird die Härte an der Oberfläche und im oberflächennahen Tiefenbereich eingestellt. Nachteilig wirken sich beim Schalenhartguss die Schlagsprödigkeit, eine Empfindlichkeit gegenüber plötzlichen Temperaturänderungen und ein aufgrund der im Weißeisen enthaltenen Karbide ungleichmäßiger Verschleiß am äußeren Walzenumfang aus. Die EP 0 505 343 A1 schlägt zur Überwindung der genannten Nachteile vor, dass der Walzenkörper aus einer Eisenbasislegierung gegossen wird, sodass eine perlitische oder ferritisch-perlitische Mikrostruktur entsteht, die wenigstens zu 60% perlitisch ist. Die Eisenbasislegierung enthält 3.0–3.8% C, 1.5–3.0% Si und 0.5–0.9% Mn. Für P und S werden Höchstmengen angegeben. Als weitere Legierungselemente werden Cr, Ni, Cu, Mg, Mo, Sn oder Al verwendet. Der Walzengusskörper wird oberflächengehärtet, genannt werden Induktions- und Flammhärten, und nach der martensitischen Umwandlung angelassen, sodass der Walzenkörper in seiner Umfangsrandzone eine Anlassmartensitstruktur erhält. Mit dem martensitischen Gefüge der Umfangsrandzone geht eine beachtliche Rissgefahr einher.In papermaking, a preferred application of roll bodies according to the invention, rolls of several meters in length and more than one meter in diameter are used to produce the finished paper web from cellulose sludge by means of thermal and mechanical treatment. Rollers made of chilled cast iron, in particular shell-cast iron, or forged steel are used. The cast iron bodies are produced by chill casting, usually standing in static chill casting. By the ring molds is achieved that sets in the outer peripheral edge zone, the shell, a carbide, white cast iron. The peripheral edge zone or shell solidifies metastable, white, the carbon is bound there in the form of carbides. At its core, solidification takes place, the melt solidifies in gray, the carbon is present as free graphite in the iron matrix. The required hardness at the outer circumference of the roll body, the surface hardness, is ensured by the material of the shell, the white cast iron. By means of the mold and the alloy elements of the iron base melt, the hardness is set at the surface and in the near-surface depth range. The disadvantage of shell casting is the impact brittleness, its sensitivity to sudden changes in temperature, and uneven wear on the outer circumference of the roll due to the carbides contained in the white iron. The EP 0 505 343 A1 proposes to overcome the disadvantages mentioned that the roll body is cast from an iron-based alloy, so that a pearlitic or ferritic-pearlitic microstructure is formed which is at least 60% pearlitic. The iron-based alloy contains 3.0-3.8% C, 1.5-3.0% Si and 0.5-0.9% Mn. Maximum levels are given for P and S. As further alloying elements, Cr, Ni, Cu, Mg, Mo, Sn or Al are used. The roll body is surface hardened, called induction and flame hardening, and annealed after the martensitic transformation so that the roll body receives a temper martensite structure in its peripheral edge zone. With the martensitic structure of the peripheral edge zone is accompanied by a considerable risk of cracking.

Mit der Eingangs genannten Alternative, Walzenkörper aus Schmiedestahl, können die genannten Materialprobleme gelöst werden. Oberflächenhärte und Einhärttiefe werden am Walzenkörper durch nachträgliche thermische Oberflächenbehandlung eingestellt. Die Herstellung erfolgt allerdings aus einem Schmiedeblock, dessen Gewicht von der Größe des Walzenkörpers abhängt. Walzenkörper, wie die Erfindung sie betrifft, wiegen viele Tonnen, große Walzenkörper haben beispielsweise ein Gewicht von etwa 50 t oder auch mehr. Für derartige Walzenkörper kann das Gewicht des Schmiedblocks bis zu 200 t betragen. Ein Hohlschmieden ist in diesem Gewichtsbereich nur mit sehr hohem Aufwand möglich. Zusätzlich werden hohe Anforderungen an die innere Güte des Schmiedestahls hinsichtlich Fehlstellen, Einschlüssen und dergleichen gestellt. Das Ausbringen ist daher sehr gering.With the alternative named at the beginning, forged steel roller body, the mentioned material problems can be solved. Surface hardness and hardening depth are on the roll body by subsequent thermal Surface treatment set. The production takes place however, from a forge block whose weight is the size the roll body depends. Roll body, how the invention affects them weigh many tons, big ones Roller bodies have, for example, a weight of approximately 50 t or more. For such roller body The weight of the forge can be up to 200 t. A hollow forging is in this weight range only possible with very high effort. In addition, high demands are made on the inner quality of the forged steel with regard to defects, inclusions and the like. The application is therefore very low.

Die Verhältnisse bei Werkzeugen und Kraft- oder Drehmoment übertragenden Übertragungsgliedern von Ur- oder Umformvorrichtungen, insbesondere zum Formen metallischer Werkstücke, sind vergleichbar.The Conditions in tools and force or torque transmitting transmission links of Ur- or forming devices, in particular for forming metallic Workpieces are comparable.

Stempel, Matrizen, Kolben und Stösseln von Pressen und Schmiedevorrichtungen,Stamp, Dies, pistons and rams of presses and forging devices,

Es ist eine Aufgabe der Erfindung, einen Gusskörper, wie insbesondere einen Walzenkörper, ein Ur- oder Umformwerkzeug oder ein Übertragungsglied für eine Ur- oder Umformvorrichtung, mit gegenüber Schalenhartguss verbesserten mechanischen Eigenschaften zu günstigem Preis bereitzustellen. Der Walzenkörper soll die bekannten Walzenkörper aus Schalenhartguss ersetzen können, insbesondere die geforderte Härte an der Oberfläche und auch im oberflächennahen Tiefenbereich, allerdings nicht die in der Anwendung nachteilige Ungleichmäßigkeit im Verschleiß und Schlagsprödigkeit aufweisen. Die mit einer Martensitschale einhergehende Rissgefahr soll ebenfalls vermieden werden. Für das Ur- oder Umformwerkzeug oder Übertragungsglied für eine Ur- oder Umformvorrichtung gilt sinngemäß das Gleiche.It is an object of the invention, a cast body, in particular a roller body, a master or forming tool or a transfer member for a master or forming device, with opposite Shell hard casting improved mechanical properties to favorable Price to provide. The roll body should be the well-known Can replace shell-cast iron roller bodies, in particular the required hardness on the surface and also in the near-surface depth range, however not the detrimental in the application unevenness in wear and impact brittleness. The risk of cracking associated with a martensite shell should also be avoided. For the master or forming tool or transfer element for a master or forming device applies mutatis mutandis Same.

Die Erfindung geht von einem Gusskörper aus, der aus einer einzigen Eisenbasislegierung gegossen ist. Die Eisenbasislegierung bildet im Gusskörper eine innere Zone, in einem Walzenkörper eine radial innere Zone des Walzenkörpers, aus grauem Gusseisen, vorzugsweise Sphäroguss, und die innere Zone umschließend eine den äußeren Umfang des Gusskörpers enthaltende Umfangsrandzone, die am äußeren Umfang eine Oberflächenhärte größer als 400 HV aufweist, wie dies auch für den bislang überwiegend zur Anwendung gelangenden Schalenhartguss der Fall ist. Der Gusskörper kann im Querschnitt gesehen aus vollem Material bestehen, so dass die innere Zone aus grauem Gusseisen einen zentralen Kern des Gusskörpers bildet. Der Gusskörper kann stattdessen auch ein hohler Mantel sein, so dass die innere Zone eine Ringzone ist. Die innere Zone und die Umfangsrandzone werden in einem Stück gegossen, die Verwendung der beiden Begriffe soll auf die Unterschiedlichkeit der in den beiden Zonen vorliegenden Mikrogefüge, im folgenden einfach Gefüge, hindeuten.The invention is based on a cast body cast from a single iron-based alloy is. The iron-based alloy forms an inner zone in the cast body, in a roll body a radially inner zone of the roll body, of gray cast iron, preferably nodular cast iron, and the inner zone enclosing a peripheral edge zone containing the outer circumference of the cast body, which has a surface hardness of greater than 400 HV at the outer circumference As is also the case for hitherto predominantly used for diecasting the case. The cast body can be seen in cross-section of full material, so that the inner zone of gray cast iron forms a central core of the cast body. Instead, the casting may also be a hollow shell, so that the inner zone is an annular zone. The inner zone and the peripheral edge zone are cast in one piece, the use of the two terms is intended to indicate the difference in the microstructure present in the two zones, hereinafter simply microstructure.

Nach der Erfindung besteht die Umfangsrandzone entweder aus feinstreifigem oder feinststreifigem Perlit mit Vermikulargraphit oder vorzugsweise Kugelgraphit oder aus einem Zwischenstufengefüge, vorzugsweise ADI mit Kugel- oder Vermikulargraphit. Den feinstreifigen Perlit bezeichnet man auch als Sorbit und den feinststreifigen als Troostit. Die Erfindung vereint die Vorteile von Gusskörpern mit denen der Werkstücke aus Schmiedestahl und vermeidet die mit einer Martensitschale einhergehende Rissgefahr. Der Gusskörper kann über seine gesamte Abmessung in einem Guss und somit im Vergleich zu einem Schmiedestahlkörper deutlich preiswerter hergestellt werden. Die aus grauem Gusseisen bestehende innere Zone lässt sich gut bearbeiten, beispielsweise spanend. So können in der inneren Zone oberflächennah pheriphere Bohrungen für die Durchleitung eines Thermalfluids geschaffen werden. Das Härteprofil der Umfangsrandzone, das heißt der über dem Abstand zur äußeren Oberfläche aufgetragene Verlauf der Härte, entspricht zumindest dem Härteprofil konventioneller Walzen oder der Ur- oder Umformung dienender Wergzeuge bzw. Übertragungsglieder und kann durch den Wärmebehandlungsprozess gesteuert werden. Die mechanische Festigkeit ist im Vergleich zum Schalenhartguss jedoch deutlich verbessert, was sich in höheren Werten für die 0.2% – Dehngrenze, die Zugfestigkeit und die Bruchdehnung ausdrückt. Gegenüber einem Anlassmartensitgefüge ist die Bruchdehnung vorteilhafterweise erhöht, insbesondere ist die Rissgefahr deutlich verringert.To the invention consists of the peripheral edge zone either of feinstreifigem or finely grained perlite with vermicular graphite or preferably Nodular graphite or of an interstage structure, preferably ADI with spherical or vermicular graphite. The fine-grained pearlite It is also known as sorbitol and the finest-grained as troostite. The invention combines the advantages of castings with those of the forged parts and avoids the Risk of cracking associated with a martensite shell. The cast body can cast over its entire dimension and thus Compared to a forged steel body significantly cheaper getting produced. The gray cast iron inner zone can be worked well, for example by cutting. So can in the inner zone, near-surface pheripheral drilling be created for the passage of a thermal fluid. The hardness profile of the peripheral edge zone, that is the above the distance to the outer surface applied course of hardness, at least equal to Hardness profile of conventional rolls or primary or forming serving tools or transmission links and can by the heat treatment process are controlled. The mechanical However, strength is significant compared to shell casting improved, resulting in higher values for the 0.2% - yield strength, tensile strength and elongation at break expresses. Opposite a reason martensite texture the elongation at break is advantageously increased, in particular the risk of cracking is significantly reduced.

In bevorzugten Ausführungen, in denen der freie Graphit der Umfangsgrundzone zumindest im Wesentlichen als Kugelgraphit vorliegt, haben die Graphitkugeln, die den Kugelgraphit in der erstarrten Umfangsrandzone bilden, maximal eine Größe, die einer Richtzahl von wenigstens 5 (0.06–0.12 mm) nach EN ISO 945 entspricht. Die Ausscheidung des Graphits in Form nur solch kleiner Graphitkugeln ist ebenfalls vorteilhaft für die mechanische Festigkeit und wird im Gießprozess durch Einstellung der Abkühlgeschwindigkeit der Schmelze erzielt. Die Schmelze wird hierfür von Außen, vom äußeren Umfang her, gekühlt, wobei die Abkühlgeschwindigkeit einerseits so klein ist, dass sich in der Umfangsrandzone bis zum äußeren Umfang oder bis praktisch zum äußeren Umfang ein Sphärogussgefüge einstellt, andererseits aber doch so groß ist, dass die Graphitkugeln der Umfangsrandzone kleiner sind als beim herkömmlichen Sphäroguss, beispielsweise beim Gießen in eine Sandform. Besonders vorteilhaft ist es, wenn in dem durch den Guss in der Umfangsrandzone erhaltenen Grundgefüge der Kugelgraphit nahezu nur, vorzugsweise nur Graphitkugeln mit einer maximalen Größe aufweist, die einer Richtzahl von wenigstens 6 (0.03–0.06 mm), noch besser wenigstens 7 (0.015–0.03 mm) nach EN ISO 945 aufweist. Die Graphitkugeln des bevorzugt auch in der inneren Zone vorliegenden Sphärogussgefüges können demgegenüber größer sein. In den erläuterten bevorzugten Ausführungen beträgt der Anteil des Kugelgraphits am freien Graphit der erstarrten Umfangsrandzone wenigstens 80%, bevorzugt wenigstens 90%, und von den Graphitkugeln des Kugelgraphits der Umfangsrandzone entsprechen wenigstens 90%, vorzugsweise wenigstens 95%, den vorstehenden Vorgaben für die Größe der Graphitkugeln. Bei der genannten Norm handelt es sich um die zur Zeit gültige EN ISO 945:1994 . Soweit der freie Graphit in Vermikularform ausgeschieden ist, gelten für die Vermikular-Graphitteilchen die genannten Angaben zur Größe und den prozentualen Anteilen ebenfalls. Demgemäß weisen die Vermikular-Graphitteilchen, soweit vorhanden, in bevorzugten Ausführungen eine maximale Größe auf, in diesem Fall die Länge, von 0.12 mm, bevorzugter höchstens 0.06 mm und noch bevorzugter höchstens 0.03 mm. Von den insgesamt vorhandenen Vermikular-Graphitteilchen fallen wenigstens 90%, vorzugsweise wenigstens 95%, in diesen Größenbereich.In preferred embodiments, in which the free graphite of the peripheral base zone is at least substantially spheroidal graphite, the graphite spheres forming the spheroidal graphite in the solidified peripheral edge zone have a maximum size equal to an index of at least 5 (0.06-0.12 mm) EN ISO 945 equivalent. The precipitation of the graphite in the form of only such small graphite balls is also advantageous for the mechanical strength and is achieved in the casting process by adjusting the cooling rate of the melt. For this purpose, the melt is cooled from the outside, from the outer circumference, wherein the cooling rate is on the one hand so small that sets in the peripheral edge zone to the outer periphery or virtually to the outer periphery of a ductile iron structure, but on the other hand is so large that the Graphite spheres of the peripheral edge zone are smaller than in the conventional nodular cast iron, for example, when poured into a sand mold. It is particularly advantageous if, in the basic structure obtained by the casting in the peripheral edge zone, the nodular graphite has almost only, preferably only, graphite balls having a maximum size which has a guideline value of at least 6 (0.03-0.06 mm), more preferably at least 7 (0.015-0.06 mm). 0.03 mm) EN ISO 945 having. In contrast, the graphite spheres of the nodular cast iron structure, which is preferably also present in the inner zone, can be larger. In the illustrated preferred embodiments, the proportion of spheroidal graphite on the free graphite of the solidified peripheral edge zone is at least 80%, preferably at least 90%, and from the graphite spheres of the spheroidal graphite graphite of the peripheral edge zone correspond to at least 90%, preferably at least 95%, the above requirements for the size of Graphitkugeln. This standard is currently valid EN ISO 945: 1994 , As far as the free graphite is excreted in vermicular form, the information given on the size and the percentage proportions also apply to the vermicular graphite particles. Accordingly, in preferred embodiments, the vermicular graphite particles, if present, have a maximum size, in this case the length, of 0.12 mm, more preferably at most 0.06 mm, and even more preferably at most 0.03 mm. Of the total vermicular graphite particles present, at least 90%, preferably at least 95%, fall into this size range.

Soweit das Gefüge der Umfangsrandzone überhaupt Karbide aufweist, liegt deren Anteil unter 5%, bevorzugt macht der Karbidanteil höchstens 3% aus. Anteilsangaben in % werden stets als Masse-%, d. h. als %-Anteil an der jeweiligen Gesamtmasse verstanden. In Bezug auf einen etwaigen Karbidanteil bedeutet dies, dass dieser von der Masse der Umfangsrandzone im Ganzen, einschließlich des Karbidanteils, weniger als 5 Massen-% ausmacht, bevorzugt höchstens 3 Massen-% beträgt. Zum Vergleich: Ein weißes Gusseisen hat typischerweise einen Karbidanteil von 15% und mehr. Auch aufgrund des deutlich verringerten Karbidanteils und der deshalb verringerten Mikrokerbwirkung weist der Werkstoff der Umfangsrandzone des erfindungsgemäßen Gusskörpers im Vergleich zum weißen Gusseisen deutlich verbesserte Festigkeitswerte auf.So far the structure of the peripheral edge zone at all carbides has, their share is less than 5%, preferably makes the carbide content not more than 3%. Shares in% are always reported as Mass%, d. H. understood as% share of the respective total mass. In terms of any carbide content, this means that this from the mass of the peripheral edge zone as a whole, including of the carbide content, less than 5% by mass, preferably at most 3 mass%. For comparison: a white one Cast iron typically has a carbide content of 15% or more. Also due to the significantly reduced carbide content and therefore reduced micro score has the material of the peripheral edge zone of the cast body according to the invention in Compared to white cast iron significantly improved strength values on.

Der Gusskörper mit der erfindungsgemäßen Struktur – innere Zone in Grauguss, bevorzugt in Sphäroguss, und Umfangsrandzone in fein- oder feinststreifigem Perlit oder als Zwischenstufengefüge, jeweils mit Vermikular- oder bevorzugt Kugelgraphit – kann Bestandteil einer Walze für die Materialbehandlung sein, entweder einer Walze noch außerhalb einer Maschine oder einer bereits in einer Maschine, beispielsweise Papiermaschine, eingebauten Walze. Die Walze weist dementsprechend den Walzenkörper und an den beiden axialen Enden des Walzenkörpers jeweils einen Zapfenflansch für ihre Drehlagerung, optional die Einleitung eines Drehmoments oder die Zu- oder Abführung eines Thermalfluids auf. Das Wort „oder” wird im üblichen logischen Sinne und somit als ein „inclusive oder” verstanden, umfasst also sowohl die Bedeutung von „entweder...oder” als auch die Bedeutung von „und”, soweit sich aus dem jeweils konkreten Zusammenhang nicht ausschließlich nur eine eingeschränkte Bedeutung erschließt. Bezogen auf die Zapfenflansche einer Walze bedeutet dies beispielsweise, dass die Zapfenflansche entweder nur der Drehlagerung oder der Drehlagerung und zusätzlich nur der Einleitung des Drehmoments oder in einer weiteren Alternative der Drehlagerung und der Zu- oder Abführung eines Thermalfluids dienen können. Des Weiteren kann beispielsweise einer der Zapfenflansche alle vier Funktionen in Kombination erfüllen, d. h. der Drehlagerung und Einleitung eines Drehmoments, sowie der Zu- und Abführung eines Thermalfluids dienen. Die Erfindung betrifft auch einen Walzenkörper als solchen, der erst für den Zusammenbau mit weiteren Komponenten solch einer Walze vorgesehen ist, beispielsweise den genannten Zapfenflanschen.Of the Cast body with the invention Structure - inner zone in gray cast iron, preferably in ductile iron, and peripheral edge zone in fine or very fine-grained perlite or as Intermediate microstructures, each with vermicular or preferred Nodular graphite - may be part of a roller for be the material treatment, either a roller still outside a machine or one already in a machine, for example Paper machine, built-in roller. The roller points accordingly the roller body and at the two axial ends of the roller body each a pin flange for their pivot bearing, optional the introduction of a torque or the supply or discharge of a thermal fluid. The word "or" becomes in the usual logical sense and thus as an "inclusive or "understood, so includes both the meaning of" either ... or "as also the meaning of "and", as far as is the respective concrete context not exclusively only opens up a limited meaning. With reference to the journal flanges of a roller, this means, for example, that the journal flanges either only the pivot bearing or the pivot bearing and additionally only the initiation of the torque or in one Another alternative of the pivot bearing and the supply or discharge can serve a thermal fluid. Furthermore, for example one of the tenon flanges fulfill all four functions in combination, d. H. the pivot bearing and initiation of torque, as well as the Supply and discharge of a thermal fluid serve. The invention also relates to a roll body as such, the first for assembly with other components such Roller is provided, for example, the said pin flanges.

Die Walze beziehungsweise der Walzenkörper kann insbesondere für die thermische oder mechanische Behandlung eines Bahnmaterials, vorzugsweise in der Papierherstellung, verwendet werden, beispielsweise als Glätt- oder Kalanderwalze. In der Behandlung von Bahnmaterial kann die Walze beziehungsweise der Walzenkörper auch als Prägewalze verwendet werden, um Bahnmaterial mit einer Gravur zu versehen, beispielsweise ein nonwoven Bahnmaterial. Eine weitere bevorzugte Anwendung ist die Materialzerkleinerung. So kann die Walze beziehungsweise der Walzenkörper zum Quetschen beispielsweise von Hopfen oder anderen Früchten verwendet werden, im Beispielfall als Quetschwalze beziehungsweise Quetschwalzenkörper.The Roller or the roller body can in particular for the thermal or mechanical treatment of a web material, preferably used in papermaking, for example as a smoothing or calendering roller. In the treatment of railway material can the roller or the roller body as well Embossing roll used to make web material with a Engraving to provide, for example, a nonwoven web material. A Another preferred application is material shredding. So can the roller or the roller body for crushing used for example by hops or other fruits be, in the example as a squeegee or nip roll body.

Anstelle einer Walze kann der Gusskörper aber auch ein Werkzeug für eine oder in einer Vorrichtung zum Urformen oder Umformen von Werkstücken sein, insbesondere metallischer Werkstücke. Der Gusskörper kann beispielsweise einen Stempel oder eine Matrize zum plastischen Formen bilden. Besonders vorteilhaft kann er ein Übertragungsglied zur Übertragung von Kraft oder Drehmoment auf ein bei der Formung unmittelbar auf den Werkstoff wirkendes Werkzeug bilden. Kolben und Stössel von oder für Ur- oder Umformvorrichtungen sind bevorzugte Beispiele. Pressen und Schmiedewerkzeuge, insbesondere mit hydraulischer Kraft- oder Drehmomentübertragung, sind bevorzugte Beispiele von Ur- und Umformvorrichtungen, in denen ein erfindungsgemäßer Gusskörper zum Einsatz gelangen kann.Instead of a roller, the cast body but also a tool for or in a device for molding or forming be of workpieces, in particular metal workpieces. The cast body, for example, a stamp or a Form mold for plastic molding. Particularly advantageous can he is a transmission link for transmitting power or torque on when forming directly on the material form acting tool. Piston and plunger of or for master or forming devices are preferred examples. Presses and forging tools, in particular with hydraulic power or Torque transmission are preferred examples of and forming devices in which an inventive Cast body can be used.

Der erfindungsgemäße Gusskörper ist zumindest insoweit fertig als er keiner thermischen Behandlung mehr unterworfen werden muss und vorzugsweise auch nicht mehr unterworfen wird, die gezielt der Einstellung des Mikrogefüges dient. Eine etwaige Nachbehandlung, beispielsweise ein Schleifen oder Polieren, optional eine spanende Bearbeitung oder beispielsweise auch ein mechanisches Trainieren und grundsätzlich auch thermische Behandlungen, die insbesondere das für die Umfangsrandzone beanspruchte Gefüge nicht in solch einem Ausmaß ändern, dass es nicht mehr der beanspruchten Erfindung entspricht, sind hiervon allerdings ausgenommen.Of the Casting according to the invention is at least as far as he finished no thermal treatment more must, and preferably no longer, be subjected to purposefully the adjustment of the microstructure serves. A possible Post-treatment, for example, grinding or polishing, optional a machining or, for example, a mechanical Exercise and basically also thermal treatments, in particular claimed for the peripheral edge zone Structure does not change to such an extent that it no longer corresponds to the claimed invention are excepted.

Ein Verfahren zur Herstellung des Gusskörpers umfasst zumindest die folgenden Schritte: der Gusskörper wird aus einer Schmelze einer Eisenbasislegierung gegossen, so dass die Schmelze sowohl in der inneren Zone des Gusskörpers als auch in der sich außen anschließenden und bis zum äußeren Umfang reichenden Umfangsrandzone stabil als Gusseisen und zumindest in der Umfangsrandzone, bevorzugt aber auch in der inneren Zone in einem Sphärogussgefüge oder einem Gussgefüge mit Vermikulargraphit erstarrt. Die Matrix des Gusseisens ist perlitisch/ferritisch, wobei der Anteil des Perlits größer als 90% und der des Ferrits kleiner als 10% sein sollte. Bevorzugt ist der Anteil des Perlits der Gusseisenmatrix größer als 95% und der des Ferrits kleiner als 5%. Ein etwaiger Karbidanteil ist in der Umfangsrandzone kleiner als 5%, vorzugsweise kleiner oder höchstens gleich 3%. Der mit diesem Gussgefüge erhaltene Gusskörper wird mittels einer thermischen Oberflächenbehandlung am äußeren Umfang, d. h. an der Umfangsoberfläche, und in der Umfangsrandzone gehärtet.One Method for producing the cast body comprises at least the following steps: the casting is made from a melt cast an iron-based alloy so that the melt both in the inner zone of the cast body as well as in itself outside adjoining and to the outside Scope reaching peripheral edge zone stable as cast iron and at least in the peripheral edge zone, but preferably also in the inner zone in a nodular cast iron structure or a cast structure solidified with vermicular graphite. The matrix of the cast iron is pearlitic / ferritic, wherein the proportion of perlite is greater than 90% and that of ferrite should be less than 10%. The proportion is preferred of the perlite of the cast iron matrix greater than 95% and that of ferrite less than 5%. A possible carbide content is in the peripheral edge zone less than 5%, preferably smaller or at most equal to 3%. The one with this cast structure obtained casting is by means of a thermal surface treatment on the outer circumference, d. H. on the peripheral surface, and cured in the peripheral edge zone.

Nach der Erfindung wird die thermische Oberflächenbehandlung so durchgeführt, dass der die Umfangsrandzone bildende Gusswerkstoff, Gusseisen mit Vermiluargraphit oder Kugelgraphit, wobei Kugelgraphit bevorzugt wird, in fein- oder feinststreifigen Perlit mit Vermikular- oder Kugelgraphit oder in ein Zwischenstufengefüge mit Kugelgraphit oder Vermikulargraphit umgewandelt wird. Genauer gesagt wird die Gusseisenmatrix in den genannten Perlit oder das Zwischenstufengefüge umgewandelt, und der bereits durch den Guss als stabile Phase ausgeschiedene freie Graphit bleibt erhalten. Die Schmelze wird ferner nicht in Sand gegossen, sondern gegen Kokille, um die Abkühlgeschwindigkeit kontrollieren zu können. Der Kokillenguss kann statisch oder stattdessen auch dynamisch, also als Schleudergussverfahren, durchgeführt werden. Der Gusskörper wird zweckmäßigerweise stehend, also mit einer Hauptachse in vertikaler Ausrichtung, gegossen. Der Guss gegen Kokille erlaubt eine präzisere Einstellung der Abkühlgeschwindigkeit insbesondere über die Wahl der radial zur Hauptachse des Gusskörpers gemessenen Dicke der Kokille, der spezifischen oder der absoluten Wärmekapazität, der thermischen Leitfähigkeit oder der Masse der Kokille oder einer geeigneten Kombination solcher Einstellparameter seitens der Kokille. Im Vergleich mit dem konventionellen Schalenhartguss, der üblicherweise ebenfalls im Kokillengussverfahren erfolgt, allerdings mit weiß erstarrender Umfangsrandzone, kann die Abkühlgeschwindigkeit beispielsweise mittels einer einzigen oder bevorzugt einer Kombination von mehreren der folgenden Maßnahmen gesteuert werden: geringere Kokillendicke, Verwendung einer Kokille aus einem Werkstoff geringerer Wärmekapazität, Verwendung einer Kokille geringerer thermischer Leitfähigkeit, geringere Kokillenmasse, jeweils im Vergleich mit einer Kokille zum Gießen eines Gusskörpers gleicher Geometrie und gleichem Materials im konventionellen Schalenhartguss.According to the invention, the thermal surface treatment is carried out so that the peripheral edge zone forming casting material, cast iron with nodular graphite or nodular graphite, with nodular graphite being preferred, is converted into fine or very fine-grained perlite with vermicular or nodular graphite or into an interstage structure with spheroidal graphite or vermicular graphite. More specifically, the cast iron matrix is converted into said perlite or interstitial structure, and already through the casting Free graphite precipitated as a stable phase is retained. Further, the melt is not poured into sand, but against mold to control the cooling rate. Chill casting can be static or instead dynamic, ie centrifugal casting. The cast body is expediently poured upright, that is to say with a main axis in a vertical orientation. Casting against mold permits a more precise adjustment of the cooling rate, in particular via the choice of the thickness of the mold measured radially to the main axis of the cast body, the specific or the absolute heat capacity, the thermal conductivity or the mass of the mold or a suitable combination of such setting parameters by the mold. In comparison with the conventional shell casting, which is usually also done by chill casting, but with white solidifying peripheral edge zone, the cooling rate can be controlled, for example, by a single or, preferably, a combination of several of the following: smaller die thickness, use of a die of a lower heat capacity material , Using a mold of lower thermal conductivity, lower mold mass, in each case in comparison with a mold for casting a cast body of the same geometry and the same material in conventional hard shell casting.

In bevorzugten Ausführungen wird die Abkühlgeschwindigkeit durch Kühlung an der Kokille nicht nur so klein eingestellt, dass die Schmelze auch in der Umfangsrandzone stabil erstarrt, sondern andererseits so groß, dass wie vorstehend für den bevorzugten Kugelgraphit erläutert der Kugelgraphit in der Umfangsrandzone in Graphitkugeln ausgeschieden wird mit einer maximalen Größe entsprechend der Richtzahl 5, vorzugsweise einer maximalen Größe der Richtzahl 6, nach EN ISO 945 . Besonders bevorzugt liegen die Graphitkugeln im Größenbereich zwischen 7 und 8 nach EN ISO 945 , also bei der Richtzahl 7/8 vor. Solch eine feine Graphitausscheidung wirkt sich positiv auf die mechanische Festigkeit aus. Die Feinausscheidung des Graphits erhöht auch die Regelmäßigkeit der umgebenden Gusseisenmatrix, was wiederum für die Umwandlung dieses nach dem Guss vorliegenden Grundgefüges in fein- oder feinststreifigen Perlit oder in ein Zwischenstufengefüge von Vorteil ist.In preferred embodiments, the cooling rate is set by cooling the mold not only so small that the melt solidifies stable in the peripheral edge zone, but on the other hand so large that explained above for the preferred spheroidal graphite nodular graphite is excreted in the peripheral edge zone in graphite spheres a maximum size corresponding to the guide number 5, preferably a maximum size of the guide number 6, after EN ISO 945 , Particularly preferably, the graphite balls are in the size range between 7 and 8 EN ISO 945 , so in the guide number 7/8 before. Such a fine graphite precipitation has a positive effect on the mechanical strength. The fine precipitation of the graphite also increases the regularity of the surrounding cast iron matrix, which in turn is advantageous for the transformation of this basic structure present after casting into fine-grained or ultraprecipitated perlite or into an interstage structure.

Durch die thermische Oberflächenbehandlung wird der Gusskörper bis in eine Tiefe von vorteilhafterweise wenigstens 3 mm, bevorzugt wenigstens 5 mm gehärtet, indem die Gusseisenmatrix bis wenigstens in dieser Einhärttiefe in den fein- oder feinststreifigen Perlit oder das Zwischenstufengefüge umgewandelt wird. Für die Größenklasse von Gusskörpern, auf die es die Erfindung in erster Linie absieht, ist eine Einhärttiefe von 7 mm optimal. Eine Einhärttiefe über 10 mm soll zwar nicht ausgeschlossen werden, große Einhärttiefen erzeugen jedoch bei Temperaturwechsel Materialspannungen verbunden mit der Gefahr, dass die gehärtete Schicht, die Umfangsrandzone, abplatzt. Als Verfahren der thermischen Oberflächenbehandlung kommen insbesondere Flammhärten und Induktionshärten in Frage, wobei Induktionshärten der Vorzug gegeben wird, da Flammhärten auf den unteren Bereich der Einhärttiefe, im Allgemeinen noch unterhalb 3 mm, begrenzt ist. Flammhärten kommt daher in erster Linie für Gusskörper mit kleinen Durchmessern von bis zu 600 mm in Betracht, wobei allerdings dem Induktionshärten auch hier der Vorzug gegeben wird. Die Umfangsrandzone wird in Abhängigkeit von der gewünschten Oberflächenhärte und Einhärttiefe kurzzeitig in den austenitischen Bereich, vorzugsweise auf wenigstens 880°C und besonders bevorzugt auf etwa 950°C erwärmt. Das erwärmte Material wird durch eine Oberflächenkühlung, vorzugsweise mittels einer Wasserabschreckung, in kurzer Zeit auf unter 100°C, vorzugsweise unter 50°C, abgekühlt, so dass die isotherme Umwandlung in den fein- oder feinststreifigen Perlit stattfindet. Soll das Gusseisen der Umfangsrandzone in ein Zwischenstufengefüge umgewandelt werden, wird eine höhere Abkühlgeschwindigkeit eingestellt, die aber immer noch nicht so groß ist, dass nennenswert eine martensitische Umwandlung stattfindet. Martensit wird wegen der damit verbundenen Rissgefahr im Idealfall gänzlich vermieden. Das Gusseisen der Umfangsrandzone weist in bevorzugten Ausführungen daher eine Martensitstarttemperatur M_S auf, die unter den vorstehend angegebenen Werten, d. h. unter 100°C, vorzugsweise unter 50°C, liegt. Besonders bevorzugt weist der Werkstoff der Umfangsrandzone eine Martensitstarttemperatur M_S auf, die unterhalb Raumtemperatur, d. h. unterhalb 20°C liegt.By the thermal surface treatment, the cast body is hardened to a depth of advantageously at least 3 mm, preferably at least 5 mm, by the cast iron matrix is converted at least in this Einhärttiefe in the fine or feinststreifigen pearlite or the Zwischenstufengefüge. For the size class of castings, on which the invention is primarily intended, a hardening depth of 7 mm is optimal. Although a hardening depth of more than 10 mm should not be ruled out, large hardening depths produce material stresses in the event of a temperature change, with the risk that the hardened layer, the circumferential edge zone, will flake off. Flame hardening and induction hardening are particularly suitable as methods of thermal surface treatment, preference being given to induction hardening, since flame hardening is limited to the lower part of the hardening depth, generally even below 3 mm. Flame hardening is therefore primarily for castings with small diameters of up to 600 mm into consideration, although the induction hardening is also given preference here. Depending on the desired surface hardness and hardening depth, the peripheral edge zone is briefly heated to the austenitic region, preferably to at least 880 ° C. and particularly preferably to about 950 ° C. The heated material is cooled by a surface cooling, preferably by means of a water quenching, in a short time to below 100 ° C, preferably below 50 ° C, so that the isothermal conversion takes place in the fine or feinststreifigen perlite. If the cast iron of the peripheral edge zone to be converted into an intermediate structure, a higher cooling rate is set, but still not so large that a significant martensitic transformation takes place. Martensite is ideally avoided because of the associated risk of cracking. The cast iron of the peripheral edge zone therefore has, in preferred embodiments, a martensite start temperature M _S which is below the values given above, ie below 100 ° C., preferably below 50 ° C. The material of the peripheral edge zone particularly preferably has a martensite start temperature M _S which is below room temperature, ie below 20 ° C.

Der oberflächengehärtete Gusskörper wird vorteilhafterweise angelassen, um Spannungen abzubauen. Die Anlasstemperatur liegt über der Temperatur, die der Gusskörper im späteren Betrieb höchstens erreicht, vorteilhafterweise über 300°C, bevorzugt wird eine Anlasstemperatur aus dem Bereich von 300 bis 350°C. Auch nach solch einem Anlassen weist der Gusskörper in der Umfangsrandzone das fein- oder feinststreifig perlitische Gefüge mit Kugel- oder Vermikulargraphit oder das Zwischenstufengefüge mit Kugel- oder Vermikulargraphit auf.Of the surface hardened cast body becomes advantageously tempered to relieve stresses. The tempering temperature is above the temperature of the cast body in later operation at most reached, advantageously over 300 ° C, an annealing temperature from the range is preferred from 300 to 350 ° C. Even after such a tempering points the cast body in the peripheral edge zone the fine or feinststreifig pearlitic microstructures with spherical or vermicular graphite or the interstitial structure with spherical or vermicular graphite on.

Die Eisenbasislegierung hat einen Kohlenstoffgehalt von vorzugsweise wenigstens 3%, vorzugsweise höchstens 4%. Der Siliziumgehalt beträgt vorzugsweise wenigstens 1.7 und vorzugsweise höchstens 2.4%, wobei auch dies wie stets Masse-% sind. Der Sättigungsgrad Sc der Legierung liegt vorzugsweise im Bereich von 0.97 bis 1.03, bevorzugt ist er geringfügig kleiner als 1.0, so dass die Schmelze leicht untereutektisch ist. Ein bevorzugter Legierungspartner ist Kupfer, als Perlitbildner, und mit einem Anteil von vorzugsweise wenigstens 0.5 und bevorzugt höchstens 1.3%. Ein besonders bevorzugter Legierungspartner ist auch Nickel, das in einem Anteil von vorzugsweise über 0.3%, noch bevorzugter über 0.5%, und vorzugsweise höchstens 1.5% zulegiert ist. Nickel erhöht die Zähigkeit und macht den Werkstoff korrosionsträger. Von besonderem Wert ist Nickel allerdings zur Verhinderung einer Martensitumwandlung beim Härten. Enthält die Eisenbasislegierung sowohl Silizium als auch Nickel, ist es vorteilhaft, wenn der Siliziumgehalt mit steigendem Nickelgehalt und der Nickelgehalt mit steigendem Siliziumgehalt abnehmen. Bevorzugt wird ein Siliziumanteil aus der unteren Hälfte des für Silizium angegebenen Bereichs und ein Nickelanteil aus dem mittleren Teil des für Nickel angegebenen Bereichs. Eine besonders bevorzugte Eisenlegierung enthält als Legierungspartner sowohl Ni als auch Cu mit bevorzugt wenigstens den hierfür jeweils angegebenen Mindestanteilen. Optionale Legierungspartner sind auch Mangan und Zinn, Mangan vorzugsweise aus dem Bereich von 0.3 bis 0.45%, Zinn bevorzugt aus dem Bereich von 0.005 bis 0.015%. Gegenüber den vorstehend genannten anderen Legierungselementen tritt die Bedeutung von Mangan und Zinn aber zurück. Eine bevorzugte Eisenbasislegierung enthält dementsprechend C, Si, Ni und Cu innerhalb der bevorzugten Anteilsgrenzen, gegebenenfalls Mn und Sn, sowie unvermeidbare Restanteile P und S sowie den Rest Fe. Etwaige Anteile von Phosphor und Schwefel liegen vorteilhafterweise jeweils deutlich unter 0.1%, bevorzugter noch deutlich unter 0.05%.The iron-base alloy has a carbon content of preferably at least 3%, preferably at most 4%. The silicon content is preferably at least 1.7 and preferably at most 2.4%, whereby these are also always% by mass. The degree of saturation Sc of the alloy is preferably in the range of 0.97 to 1.03, preferably it is slightly smaller than 1.0, so that the melt is slightly hypoeutectic. A preferred alloying partner is copper, as a perlite former, and in a proportion of preferably at least 0.5 and preferably at most 1.3%. A particularly preferred alloying partner is also nickel, which is alloyed in a proportion of preferably more than 0.3%, more preferably more than 0.5%, and preferably at most 1.5%. Nickel increases the toughness and makes the material corrosion-resistant. However, nickel is of particular value for preventing martensite transformation during curing. If the iron-base alloy contains both silicon and nickel, it is advantageous if the silicon content decreases with increasing nickel content and the nickel content decreases with increasing silicon content. Preference is given to a silicon content from the lower half of the range specified for silicon and a nickel content from the middle part of the range specified for nickel. A particularly preferred iron alloy contains as alloying partners both Ni and Cu with preferably at least the minimum proportions indicated for each. Manganese and tin are also preferred alloying agents, manganese preferably from 0.3 to 0.45%, tin preferably from 0.005 to 0.015%. Compared to the other alloying elements mentioned above, however, the meaning of manganese and tin is reversed. Accordingly, a preferred iron-based alloy contains C, Si, Ni and Cu within the preferred limits of the proportions, optionally Mn and Sn, as well as unavoidable residual P and S and the remainder Fe. Any proportions of phosphorus and sulfur are advantageously each well below 0.1%, more preferably still well below 0.05%.

Vorteilhafte Merkmale werden ferner in den Unteransprüchen und deren Kombinationen offenbart.advantageous Features are further in the subclaims and their Combinations disclosed.

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand von Figuren erläutert. An den Ausführungsbeispielen offenbar werdende Merkmale bilden je einzeln und in jeder Merkmalskombination die Gegenstände der Ansprüche und auch die vorstehend beschriebenen Ausgestaltungen vorteilhaft weiter. Es zeigen:following Embodiments of the invention with reference to figures explained. At the embodiments obviously Expecting characteristics form each individually and in every combination of features the subjects of the claims and also the above described embodiments advantageous further. Show it:

1 eine Walze mit einem erfindungsgemäßen Walzenkörper; 1 a roller with a roller body according to the invention;

2 den Querschnitt A-A der 1; 2 the cross section AA of 1 ;

3 Details zum Mikrogefüge des Walzenkörpers; 3 Details of the microstructure of the roll body;

4 den Walzenkörper während einer thermischen Oberflächenbehandlung; 4 the roll body during a thermal surface treatment;

5 ein Schliffbild des Grundgefüges des Walzenkörpers; 5 a microsection of the basic structure of the roll body;

6 ein Schliffbild des Gefüges einer mittels der thermischen Oberflächenbehandlung gehärteten Umfangsrandzone des Walzenkörpers; 6 a micrograph of the structure of a cured by means of the thermal surface treatment peripheral edge zone of the roller body;

7 den Mikrohärteverlauf in der gehärteten Umfangsrandzone; 7 the microhardness curve in the hardened peripheral edge zone;

8 eine Presse mit einem erfindungsgemäßen Kolben; und 8th a press with a piston according to the invention; and

9 einen erfindungsgemäßen Kolben einer modifizierten Form. 9 a piston according to the invention of a modified form.

1 zeigt eine Walze für die Behandlung eines Bahnmaterials, beispielsweise eine Kalanderwalze, mit einem erfindungsgemäßen Gusskörper 1, nämlich einem Walzenkörper, und zwei Flanschzapfen 2 und 3, von denen der eine an der linken und der andere an der rechten Stirnseite des Gusskörpers 1 montiert ist. Die Walze ist im Bereich der Zapfenflansche 2 und 3 um eine Drehachse R drehbar gelagert oder für die Drehlagerung vorgesehen. Für die thermische Behandlung des Bahnmaterials ist im Gusskörper 1 über einen der Zapfenflansche 2 und 3 ein Thermalfluid zuführbar, das über den anderen oder vorzugsweise den gleichen Zapfenflansch 2 oder 3 wieder abgeleitet werden kann. Den Gusskörper 1 durchziehen von einem axialen Ende zum anderen durchgehende, nahe des äußeren Umfangs des Gusskörpers 1 gelegene, periphere Temperierkanälen 4, die bei der thermischen Behandlung des Materials von dem Thermalfluid durchströmt werden. 1 shows a roller for the treatment of a web material, for example a calender roll, with a cast body according to the invention 1 , namely a roller body, and two flange pins 2 and 3 of which one on the left and the other on the right side of the cast body 1 is mounted. The roller is in the area of the journal flanges 2 and 3 mounted rotatably about a rotation axis R or provided for the pivot bearing. For the thermal treatment of the web material is in the cast body 1 over one of the pin flanges 2 and 3 a thermal fluid can be supplied, which over the other or preferably the same Zapfenflansch 2 or 3 can be derived again. The cast body 1 traversing from one axial end to the other continuous, near the outer periphery of the casting 1 located, peripheral tempering channels 4 , which are flowed through during the thermal treatment of the material from the thermal fluid.

2 zeigt den Gusskörper 1 im Querschnitt A-A. Im Gusskörper 1 ist axial durchgehend ein zentraler Hohlraum geformt. Der Gusskörper 1 wird im Kokillenguss, beispielsweise im statischen Kokillenguss, stehend aus einer Schmelze einer Eisenbasislegierung gegossen. Der zentrale Hohlraum wird gleich bei dieser Urformung geformt oder nachträglich eingearbeitet. Als Eisenbasislegierung wird eine Gusseisenlegierung verwendet. Die Abkühlung, die die Schmelze in erster Linie an der Kokille erfährt, wird so gesteuert, dass die Schmelze über die gesamte axiale Länge des Gusskörpers 1 von radial innen bis radial außen zum äußeren Umfang oder nahezu bis zum äußeren Umfang stabil in einem Sphärogussgefüge erstarrt, d. h. in Form eines Gusseisens mit Kugelgraphit. Die Steuerung der Abkühlung wird durch angepasste Auslegung der Kokille vorgenommen. Die Abkühlgeschwindigkeit kann insbesondere über die radiale Dicke der Kokille, die Wärmekapazität der Kokille, die thermische Leitfähigkeit des Kokillenmaterials oder die Gesamtmasse der Kokille eingestellt werden. Zur Einstellung kann die Kokille nur in Bezug auf einen einzigen der genannten Parameter oder eine Kombination von zwei, drei oder allen vier genannten Parameter durch entsprechende Werkstoffauswahl und Dimensionierung ausgelegt werden. 2 shows the cast body 1 in cross section AA. In the casting 1 is formed axially throughout a central cavity. The cast body 1 is poured in a chill casting, for example in static chill casting, standing from a melt of an iron-based alloy. The central cavity is formed or incorporated later in this Urformung. As the iron-base alloy, a cast iron alloy is used. The cooling experienced by the melt primarily on the mold is controlled so that the melt over the entire axial length of the casting 1 from radially inward to radially outward to the outer circumference or almost to the outer periphery stably solidified in a ductile iron structure, ie in the form of a cast iron sens with nodular graphite. The control of the cooling is done by customized design of the mold. The cooling rate can be adjusted in particular via the radial thickness of the mold, the heat capacity of the mold, the thermal conductivity of the mold material or the total mass of the mold. For adjustment, the mold can be designed only with respect to a single of said parameters or a combination of two, three or all four mentioned parameters by appropriate material selection and dimensioning.

Der Erstarrungsprozess wird so gesteuert, dass die Schmelze nicht nur in einer die Rotationsachse R umgebenden inneren Zone 5 stabil erstarrt, sondern auch in einer die innere Zone 5 umschließenden Umfangsrandzone 6, die den äußeren Umfang des Gusskörpers bildet. Der Gusskörper 1 erstarrt somit über seinen gesamten Querschnitt stabil und nicht weiß. Der Kohlenstoff wird bei der stabilen Erstarrung in Form von Kugelgraphit ausgeschieden. Der durch den Gießprozess unmittelbar erhaltene Gusskörper 1 weist somit überall ein Sphärogussgefüge auf. Aufgrund der mittels der Kokille gezielt eingestellten Abkühlgeschwindigkeit scheidet sich der Graphit in der Umfangsrandzone 1 jedoch feiner als in der inneren Zone 5 aus. Die Graphit-Sphärolite SG (Sphäro-Graphitteilchen) der Umfangsrandzone 6 haben eine Größe aus dem Bereich der Richtzahlen von 5 bis 8, also eine größte Abmessung von höchstens 0.12 mm. Bevorzugter wird die Abkühlgeschwindigkeit so eingestellt, dass die Graphitteilchen SG der Umfangsrandzone 6 eine Größe aus dem Bereich der Richtzahlen von 7 (0.022 μm) bis 8 nach EN ISO 945 haben, also eine größte Abmessung von höchstens 0.03 mm. Die Gusseisenmatrix ist auch in der Umfangsrandzone 6 perlitisch mit allenfalls einem geringen Ferritanteil. Der Perlitanteil beträgt wenigstens 90%, bevorzugter wenigstens 95%, und der Ferritanteil höchstens 10%, bevorzugter höchstens 5%. Soweit eine Karbidbildung nicht verhindert werden kann, liegt der Karbidanteil nicht nur in der inneren Zone 5, sondern auch in der mit höherer Abkühlgeschwindigkeit erstarrten Umfangsrandzone 6 unter 5%, bevorzugter unter 3%.The solidification process is controlled so that the melt is not only in an inner zone surrounding the rotation axis R. 5 Stably solidified, but also in one's inner zone 5 enclosing peripheral edge zone 6 , which forms the outer circumference of the cast body. The cast body 1 thus solidifies over its entire cross-section stable and not white. The carbon is eliminated in the stable solidification in the form of nodular graphite. The cast body immediately obtained by the casting process 1 thus has everywhere a nodular cast iron structure. Due to the targeted by means of the mold cooling rate, the graphite separates in the peripheral edge zone 1 but finer than in the inner zone 5 out. The graphite spherulites SG (sphero-graphite particles) of the peripheral edge zone 6 have a size in the range of the guide numbers of 5 to 8, so a maximum dimension of at most 0.12 mm. More preferably, the cooling rate is set so that the graphite particles SG of the peripheral edge zone 6 a size in the range of the guide numbers from 7 (0.022 μm) to 8 after EN ISO 945 have, so a largest dimension of at most 0.03 mm. The cast iron matrix is also in the peripheral edge zone 6 Pearlitic with at most a low ferrite content. The pearlite content is at least 90%, more preferably at least 95%, and the ferrite content at most 10%, more preferably at most 5%. As far as a carbide formation can not be prevented, the carbide content is not only in the inner zone 5 , but also in the frozen at a higher cooling rate peripheral edge zone 6 below 5%, more preferably below 3%.

3 zeigt einen Ausschnitt der 2 und ferner, herausgezogen, eine nochmals vergrößerte Darstellung des Mikrogefüges des durch den Guss erhaltenen Gusskörpers. Es handelt sich um die hinsichtlich der Feinheit der ausgeschiedenen Graphitteilchen SG unterschiedlichen Gefüge der inneren Zone 5 und der Umfangsrandzone 6. Die neben dem Querschnitt des Gusskörpers 1 dargestellten Mikrogefüge sind in erster Linie schematischer Natur, verdeutlichen aber qualitativ, dass die Graphitteilchen SG in der Umfangsrandzone 6 kleiner als die Graphitteilchen SG in der inneren Zone 5 sind und in der Umfangsrandzone 6 entsprechend in feinerer Verteilung vorliegen. 3 shows a part of the 2 and further, extracted, a further enlarged view of the microstructure of the casting obtained by the casting. It is the structure of the inner zone which differs with regard to the fineness of the precipitated graphite particles SG 5 and the peripheral edge zone 6 , The next to the cross section of the cast body 1 The microstructures shown are primarily schematic in nature but qualitatively illustrate that the graphite particles SG are in the peripheral edge zone 6 smaller than the graphite particles SG in the inner zone 5 are and in the peripheral edge zone 6 accordingly present in a finer distribution.

Der Gusskörper 1 wird in seiner bereits durch den Guss erhaltenen, höherfesten Umfangsrandzone 6 in einem nachfolgenden Härtungsprozess verschleißfest gemacht. Vor oder nach dem Harten werden die peripheren Temperierkanäle 4 eingearbeitet, vorzugsweise gebohrt. Als Umfangsrandzone 6 wird diejenige Ringzone des Gusskörpers 1 verstanden, die nach dem Härten die für die jeweilige Anwendung geforderte Harte überall aufweist, sich also vom äußeren Umfang bis in die Einhärttiefe erstreckt. Falls die Umfangsrandzone 6 des gehärteten Gusskörpers 1 sich radial einwärts bis zu oder sogar über die Temperierkanäle 4 erstreckt, werden diese zweckmäßigerweise vor dem Härten eingearbeitet. Andernfalls können die Temperierkanäle 4 ebensogut erst nach dem Härten eingearbeitet werden.The cast body 1 becomes in its already obtained by the casting, higher-strength peripheral edge zone 6 made wear-resistant in a subsequent hardening process. Before or after hardening, the peripheral tempering channels become 4 incorporated, preferably drilled. As peripheral edge zone 6 becomes the annular zone of the cast body 1 understood, which has the hardness required for the particular application everywhere after hardening, that extends from the outer periphery to the Einhärttiefe. If the peripheral edge zone 6 of the hardened cast body 1 radially inward up to or even over the tempering channels 4 extends, these are expediently incorporated before curing. Otherwise, the temperature control channels 4 just as well be incorporated after curing.

Der Härtungsprozess wird so durchgeführt, dass das unmittelbar aus dem Guss erhaltene Grundgefüge der Umfangsrandzone 6 in feinstreifigen oder noch vorteilhafter, in feinststreifigen Perlit umgewandelt wird. Die Graphitsphärolite SG werden hierdurch nicht oder zumindest nicht in einer für die Erfindung maßgeblichen Weise verändert. Alternativ zu der Umwandlung in fein- oder feinststreifigen Perlit, d. h. in Sorbit oder Troostit, kann der Härtungsprozess auch so gestaltet werden, dass sich die Gusseisenmatrix innerhalb der Umfangsrandzone 6 in ein Zwischenstufengefüge umwandelt, vorzugsweise in ADI (austempered ductile iron). In beiden Varianten wird der Gusskörper 1 in der Umfangsrandzone 6 gleichmäßig auf eine Temperatur im austenitischen Bereich erwärmt, beispielsweise auf 950°C, und anschließend abgeschreckt, wobei die Abschreckgeschwindigkeit für die Bildung eines Zwischenstufengefüges höher als für die Umwandlung in den feinen Perlit eingestellt wird, aber immer noch nicht so groß ist, dass eine Martensitumwandlung stattfinden kann. Das Zwischenstufengefüge ähnelt dem Bainit, bevorzugt dem unteren Bainit, ist aber kein Bainit, da es keine oder für die angestrebte Festigkeit nur vernachlässigbar wenig Karbide enthält. Auch für das Zwischenstufengefüge gilt, dass der Karbidanteil vorteilhafterweise weniger als 5%, vorzugsweise höchstens 3% beträgt. Im Sinne der Erfindung wäre es ideal, wenn weder das feinperlitische Gefüge noch das alternative Zwischenstufengefüge Karbide enthalten würden.The hardening process is carried out so that the basic structure of the peripheral edge zone obtained directly from the casting 6 is converted into finely striated or even more advantageous, in the finest strip of perlite. The graphite spherulites SG are thereby not or at least not changed in a manner relevant to the invention. As an alternative to the transformation into fine-grained or ultraprecipitated perlite, ie sorbitol or troostite, the hardening process can also be designed so that the cast iron matrix is within the peripheral edge zone 6 converted into an intermediate structure, preferably in ADI (austempered ductile iron). In both variants, the cast body 1 in the peripheral edge zone 6 uniformly heated to a temperature in the austenitic range, for example to 950 ° C, and then quenched, the quenching rate for the formation of an interstage structure being set higher than for fine perlite transformation, but still not so high as to cause martensite transformation can take place. The interstitial structure is similar to bainite, preferably the lower bainite, but is not bainite because it contains no or, for the desired strength, only negligible carbides. It is also true for the interstitial structure that the carbide fraction is advantageously less than 5%, preferably at most 3%. For the purposes of the invention, it would be ideal if neither the fine-pearlitic structure nor the alternative interstitial structure would contain carbides.

4 veranschaulicht einen Härtungsprozess am Beispiel der bevorzugten Induktionshärtung. Zum Harten werden eine Induktionseinrichtung 8 und eine Abschreckeinrichtung 9 axial von einem Stirnende des Gusskörpers 1 zum anderen bewegt. 4 illustrates a curing process using the example of the preferred induction hardening. To harden, an induction device 8th and a quenching device 9 axially from a front end of the casting 1 moved to another.

Die Bewegung ist gleichmäßig mit der Geschwindigkeit v und einem während des Härtungsprozesses konstanten axialen Abstand x, um den die Induktionseinrichtung 8 der Abschreckeinrichtung 9 vorausläuft. Die Induktionseinrichtung 8 und die Abschreckeinrichtung 9 umgeben den Gusskörper 1. Mittels der Induktionseinrichtung 8 wird der Gusskörper 1 bis in die vorgegebene Einhärttiefe, d. h. innerhalb der Umfangsrandzone 6 überall gleichmäßig bis in den genannten Temperaturbereich erwärmt und anschließend mittels der Abschreckeinrichtung 9 abgeschreckt. Die Abschreckung wird vorzugsweise mit einem flüssigem Abschreckfluid, beispielsweise Wasser, vorgenommen, das auf den äußeren Umfang des Gusskörpers 1 gespritzt wird. Obgleich das Induktionshärten ein bevorzugtes Verfahren für das Härten durch thermische Oberflächenbehandlung ist, kann die Umfangsrandzone 6 grundsätzlich auch mittels jedes anderen Verfahrens der thermischen Oberflächenbehandlung erwärmt werden, solange nur die erforderliche Temperatur mit der erforderlichen Gleichmäßigkeit eingestellt wird. Als Alternative zum Induktionshärten kommt insbesondere das Flammhärten in Betracht, in erster Linie jedoch nur für geringere Einhärttiefen. Mit zunehmender Einhärttiefe ist das Induktionshärten die bevorzugte Wahl. Die Einhärttiefe und dementsprechend die Dicke der Umfangsrandzone 6 beträgt vorzugsweise wenigstens 3 mm, bevorzugter wenigstens 5 mm. Andererseits ist es im Hinblick auf Temperaturwechselbeanspruchungen vorteilhaft, wenn die Einhärttiefe 10 mm nicht übersteigt. Die Einhärttiefe kann insbesondere durch eine Variation des Abstands x beeinflusst werden, im Falle des Induktionshärtens auch durch Variation der Frequenz der jeweiligen Induktionsspule 8. Weitere Stellparameter zur Beeinflussung der Einhärttiefe sind die Geschwindigkeit v, die Wahl des Abschreckfluids und der Durchsatz an Abschreckfluid.The movement is uniform with the speed v and a constant axial distance x, during the hardening process, around which the induction device 8th the quenching device 9 runs ahead. The induction device 8th and the quenching device 9 surround the cast body 1 , By means of the induction device 8th becomes the cast body 1 to the predetermined Einhärttiefe, ie within the peripheral edge zone 6 uniformly heated everywhere in the temperature range mentioned above and then by means of the quenching device 9 deterred. The quenching is preferably done with a liquid quenching fluid, for example water, applied to the outer periphery of the casting 1 is injected. Although induction hardening is a preferred method of thermal surface treatment curing, the peripheral edge zone may 6 In principle, also be heated by any other method of thermal surface treatment, as long as only the required temperature is adjusted with the required uniformity. As an alternative to induction hardening, in particular flame hardening comes into consideration, but primarily only for lower hardening depths. With increasing depth of cure, induction hardening is the preferred choice. The Einhärttiefe and, accordingly, the thickness of the peripheral edge zone 6 is preferably at least 3 mm, more preferably at least 5 mm. On the other hand, it is advantageous in view of thermal cycling, if the Einhärttiefe does not exceed 10 mm. The hardening depth can be influenced in particular by a variation of the distance x, in the case of induction hardening also by variation of the frequency of the respective induction coil 8th , Further adjusting parameters for influencing the hardening depth are the speed v, the choice of the quenching fluid and the throughput of quenching fluid.

Die 5 und 6 sind Schliffbilder des Gefüges der Umfangsrandzone 6. 5 zeigt das unmittelbar durch den Guss erhaltene Grundgefüge im Maßstab 50:1, und 6 ist ein Schliffbild des Gefüges nach dem Härten, zeigt also das Härtegefüge, ebenfalls im Maßstab 50:1. Im Grundgefüge der 5 sind die Graphitkugeln bzw. Graphitsphärolite mit SG, der Perlit mit P und Ferritinseln mit α bezeichnet. Wie zu erkennen ist, besteht das Grundgefüge im Wesentlichen aus Perlit und ausgeschiedenem Kugelgraphit sowie geringen Mengen Ferrit, im Ausführungsbeispiel weniger als 10% Ferrit. Das Härtegefüge besteht aus feinstreifigem und feinststreifigem Perlit, also aus Sorbit und Troostit, sowie den eingebetteten Sphäro-Graphitteilchen SG, wobei die Perlitgebiete entsprechend der Feinheit der Lamellen mit S für Sorbit und T für Troostit bezeichnet sind.The 5 and 6 are micrographs of the structure of the peripheral edge zone 6 , 5 shows the basic structure obtained directly from the casting in the scale 50: 1, and 6 is a microsection of the structure after hardening, thus showing the hardness structure, also in scale 50: 1. In the basic structure of the 5 the graphite spheres or graphitic spherolites are denoted by SG, the perlite by P and ferrite islands by α. As can be seen, the basic structure consists essentially of perlite and precipitated nodular graphite and small amounts of ferrite, less than 10% ferrite in the exemplary embodiment. The hardness structure consists of fine-grained and very fine-grained pearlite, ie sorbitol and troostite, as well as the embedded sphero-graphite particles SG, the pearlite areas being designated S for sorbitol and T for troostite according to the fineness of the lamellae.

In 7 ist der Mikrohärteverlauf bei einer vorgegebenen Einhärttiefe von 3 mm dargestellt, nämlich die Härte H in HV0,1 über dem Abstand d vom äußeren Umfang des Gusskörpers 1, das heißt über der Tiefe d.In 7 the microhardness curve is shown for a given hardening depth of 3 mm, namely the hardness H in HV0.1 over the distance d from the outer circumference of the cast body 1 that is over the depth d.

Der gehärtete Gusskörper 1 wird angelassen, vorteilhafterweise auf eine Anlasstemperatur zwischen 300 und 350°C.The hardened cast body 1 is tempered, advantageously to a tempering temperature between 300 and 350 ° C.

In der nachfolgenden Tabelle wird eine für das Gießen des Gusskörpers 1 besonders bevorzugte Eisenbasislegierung in der letzten Tabellenspalte spezifiziert. Die zweite und dritte Spalte enthalten bevorzugte Bereiche für den jeweiligen Legierungspartner, wobei die engeren Bereiche innerhalb des jeweils weiteren Bereichs für das gleiche Legierungselement besonders bevorzugt werden. Für den jeweiligen Legierungspartner wird dann wiederum der in der letzten Spalte angegebene Anteil am stärksten bevorzugt. Die Eisenbasislegierung enthält in bevorzugter Ausführung zumindest Kohlenstoff, Silicium, Kupfer und Nickel innerhalb der jeweils spezifizierten Anteilsbereiche. Kupfer als Perlitbildner und Nickel zur Verhinderung einer Martensitumwandlung kommen vorzugsweise in Kombination zum Einsatz. Fe macht den Rest der jeweiligen Legierung aus. Legierungselement Anteil in Masse-% Anteil in Masse-% Anteil in Masse-% C 3.0–4.0 3.4–3.8 3.6 Si 1.7–2.4 1.9–2.2 2.1 Cu 0.5–1.3 0.7–1.0 0.90 Ni 0.3–1.5 0.7–1.0 0.85 Mn ≤0.5 ≤0.5 0.35 Sn ≤0.05 ≤0.05 0.01 P <0.1 <0.05 ≤0.03 S <0.1 <0.05 ≤0.01 The following table shows one for the casting of the casting 1 particularly preferred iron-based alloy specified in the last column of the table. The second and third columns contain preferred ranges for the respective alloying partner, with the narrower ranges within the respective wider range being particularly preferred for the same alloying element. For the respective alloying partner, in turn, the proportion specified in the last column is most preferred. The iron-based alloy contains in a preferred embodiment at least carbon, silicon, copper and nickel within the respective specified ranges of shares. Copper as a perlite former and nickel to prevent martensite transformation are preferably used in combination. Fe makes up the rest of the respective alloy. alloying element Share in mass% Share in mass% Share in mass% C 3.0-4.0 3.4-3.8 3.6 Si 1.7-2.4 1.9-2.2 2.1 Cu 0.5-1.3 0.7-1.0 0.90 Ni 0.3-1.5 0.7-1.0 0.85 Mn ≤0.5 ≤0.5 12:35 sn ≤0.05 ≤0.05 12:01 P <0.1 <00:05 ≤0.03 S <0.1 <00:05 ≤0.01

Legierungselemente der EisenbasislegierungAlloy elements of the iron-based alloy

Die Eisenbasisschmelze der Zusammensetzung der letzten Spalte weist einen Sättigungsgrad Sc von 0.99 bis 1.00 auf. Bevorzugt werden Eisenbasislegierungen mit einem Sättigungsgrad Sc aus dem Bereich von 0.97 bis 1.03, wobei aus diesem Bereich von Legierungen naheutektischer Zusammensetzung solche mit einem Sättigungsgrad Sc aus der unteren Hälfte des angegeben Bereichs bevorzugt werden.The Iron melt base of the composition of the last column points a saturation Sc of 0.99 to 1.00. Prefers are iron-based alloys with a degree of saturation Sc from the range of 0.97 to 1.03, being from this range of Alloys of near-eutectic composition those with a degree of saturation Sc from the lower half of the specified range preferred become.

An einer nach dem erfindungsgemäßen Verfahren gegossenen und gehärteten Probe mit fein- und feinststreifigem Perlit mit Kugelgraphit, an der auch die Schliffbilder der 4 und 5 genommen und das Härteprofil der 6 erstellt wurden, ergaben die im Zugversuch vorgenommenen Messungen die folgenden Eigenschaften hinsichtlich der Festigkeit und Härte:

(i) 0.2%-Dehngrenze R_p,0.2 > 400 N/mm²;
(ii) Zugfestigkeit R_m > 650 N/mm²;
(iii) Bruchdehnung A > 3–4%.
(iv) Härte > 400 HV

On a cast and cured by the novel sample with fine and very fine strip perlite with nodular graphite, on which also the micrographs of 4 and 5 taken and the hardness profile of 6 The measurements made in the tensile test gave the following properties in terms of strength and hardness:

(i) 0.2% proof stress R _{p, 0.2} > 400 N / mm ² ;
(ii) tensile strength R _m > 650 N / mm ² ;
(iii) Elongation at break A> 3-4%.
(iv) hardness> 400 HV

8 zeigt eine hydraulische Presse mit einem erfindungsgemäßen Gusskörper 10, der einen Kolben der Presse bildet. Der Gusskörper 10 ist in einem Zylinder 11 der Presse längs einer Arbeitsachse A hin und her beweglich geführt. An einer Vorderseite des Gusskörpers 10 ist ein Umformwerkzeug 12, beispielhaft ein Stempel, angeordnet. Die Presse weist dem Stempel 12 axial gegenüberliegend eine Matrize 13 auf. Der Zylinder 11 bildet an der Rückseite des Gusskörpers 10 einen Druckraum mit einem Einlass 14 und einem Auslass 15 für ein hydraulisches Arbeitsfluid, um den Gusskörper 10 zum Pressformen von Werkstücken mit einem Arbeitsdruck P von mehr als 100 bar, vorzugsweise wenigstens 200 bar, in Richtung auf die Matrize 13 beaufschlagen zu können. 8th shows a hydraulic press with a cast body according to the invention 10 which makes a piston of the press. The cast body 10 is in a cylinder 11 the press guided along a working axis A back and forth. At a front of the cast body 10 is a forming tool 12 , a stamp by way of example, arranged. The press has the stamp 12 axially opposite a die 13 on. The cylinder 11 forms at the back of the cast body 10 a pressure chamber with an inlet 14 and an outlet 15 for a hydraulic working fluid to the casting 10 for the compression molding of workpieces with a working pressure P of more than 100 bar, preferably at least 200 bar, in the direction of the die 13 to be able to act on.

9 zeigt einen Gusskörper 10 mit einer modifizierten Form. Der modifizierte Gusskörper 10 kann ebenfalls als Kolben einer Presse, vorzugsweise hydraulischen Presse, verwendet werden. Während der Gusskörper 10 des vorherigen Ausführungsbeispiels zumindest im Wesentlichen einfach zylindrisch geformt ist, weist der modifizierte Gusskörper 10 zumindest im Wesentlichen die Form eines Topfs mit einem die Rückseite des Kolbens bildenden Boden und einer Seitenwand auf. Der Stempel 12, der beim Umformen das Werkstück kontaktiert, ragt aus dem vom Gusskörper 10 geformten Topf vor. Eingezeichnet ist auch die Arbeitsachse A für den in einer Presse eingebauten Zustand. 9 shows a cast body 10 with a modified form. The modified cast body 10 can also be used as a piston of a press, preferably a hydraulic press. While the cast body 10 of the previous embodiment is at least substantially cylindrically shaped, has the modified cast body 10 at least substantially the shape of a pot with a back of the piston forming the bottom and a side wall. The Stamp 12 , which contacts the workpiece during forming, protrudes from the cast body 10 shaped pot in front. Also marked is the working axis A for the installed in a press state.

Die Gusskörper 10 weisen jeweils ein dem Gusskörper 1 entsprechendes Mikrogefüge mit einer grau erstarrten inneren Zone 5 und einer äußeren Umfangsrandzone 6 auf, die die innere Zone 5 über den Umfang und vorzugsweise auch über die Stirnseiten umschließt. Der topfförmige Gusskörper 10 weist eine erfindungsgemäße Umfangsrandzone 6 wie bevorzugt auch an derjenigen äußeren Umfangsfläche auf, die innen umläuft und vorzugsweise auch an der im Topf gelegenen Stirnfläche. Bevorzugt umschließt eine erfindungsgemäße Umfangsrandzone 6 den jeweiligen Gusskörper 10 allseitig. Für die Zonen 5 und 6 der Gusskörper 10 gelten die zu den Zonen 5 und 6 des Gusskörpers 1 gemachten Ausführungen.The castings 10 each have a cast body 1 corresponding microstructure with a gray solidified inner zone 5 and an outer peripheral edge zone 6 on that the inner zone 5 encloses over the circumference and preferably also over the end faces. The cup-shaped cast body 10 has a peripheral edge zone according to the invention 6 as preferred also on that outer peripheral surface which rotates on the inside and preferably also on the end face located in the pot. Preferably encloses a circumferential edge zone according to the invention 6 the respective cast body 10 on all sides. For the zones 5 and 6 the cast body 10 apply to the zones 5 and 6 of the cast body 1 made statements.

Die Gusskörper 1 und 10 der Ausführungsbeispiele sind jeweils in einem Sphärogussgefüge erstarrt. In alternativen Ausführungen kann der eingelagerte freie Graphit in der inneren Zone 5 und auch in der Umfangsrandzone 6 im Wesentlichen in Form von Vermikulargraphit oder auch in Form von Kugelgraphit und Vermikulargraphit ausgeschieden sein. Der Ausscheidung von Kugelgraphit wird gegenüber der Ausscheidung von Vermikulargraphit allerdings der Vorzug gegeben. In Ausführungen, in denen der freie Graphit als Kugelgraphit und auch als Vermikulargraphit vorliegt, ist es vorteilhaft, wenn der Kugelgraphit den überwiegenden Teil des freien Graphits ausmacht.The castings 1 and 10 The embodiments are each solidified in a nodular cast iron. In alternative embodiments, the embedded free graphite in the inner zone 5 and also in the peripheral edge zone 6 be excreted in the form of vermicular graphite or in the form of nodular graphite and vermicular graphite. However, the excretion of nodular graphite is given preference over the excretion of vermicular graphite. In embodiments in which the free graphite is present as spheroidal graphite and also as Vermikulargraphit, it is advantageous if the spheroidal graphite makes up the vast majority of the free graphite.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

EP 0505343 A1 [0002]

Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

- EN ISO 945 [0009]
- EN ISO 945 [0009]
- EN ISO 945: 1994 [0009]
- EN ISO 945 [0017]
- EN ISO 945 [0017]
- EN ISO 945 [0034]

Claims

Cast body which is a) cast from an iron-based alloy, b) which has an inner zone ( 5 ) of the cast body ( 1 ; 10 ) of gray cast iron (GJS, GJV) and c) around the inner zone ( 5 ) one the outer circumference of the cast body ( 1 ) containing peripheral edge zone ( 6 ) d) having a surface hardness greater than 400 HV, e) the peripheral edge zone ( 6 ) consists of fine or ultraprecipitated perlite (P) with intercalated free graphite, preferably nodular graphite (SG) or vermicular graphite (V), or of an interstage structure (ADI) with nodular graphite or vermicular graphite.

Cast body according to the preceding claim, characterized in that the material of the peripheral edge zone ( 6 ) has at least one of the following strength values: (i) 0.2% proof stress R _{p, 0.2} > 400 N / mm ² ; (ii) tensile strength R _m > 600 N / mm ² , preferably R _m > 650 N / mm ² ; (iii) Elongation at break A> 1.5%, preferably A> 2%.

Cast body according to one of the preceding claims, characterized in that the embedded free graphite is at least substantially spheroidal graphite (SG) and the graphite spheres of this spheroidal graphite in the solidified peripheral edge zone ( 6 ) have a size corresponding to an index of at least 5, preferably at most 7, according to EN ISO 945.

Cast body after one of the preceding ones Claims, characterized in that the iron-based alloy contains at least 0.3% Ni, preferably at most 1.5% Ni.

Cast body after one of the preceding ones Claims, characterized in that the iron-based alloy contains at least 0.5% Cu, preferably at most 1.3% Cu.

Cast body according to one of the preceding claims, characterized in that the iron-based alloy is composed so that the Martensitstarttemperatur (M _S ) of the cast iron is less than 20 ° C.

Cast body after one of the preceding ones Claims, characterized in that the iron-based alloy contains at least 1.7% Si, preferably at most 2.4% Si.

Cast body after one of the preceding ones Claims, characterized in that the iron-based alloy Contains 3-4% C

Cast body according to one of the preceding claims, in which: a) the cast body ( 1 ; 10 ) was poured from a melt of an iron-based alloy against mold, b) the cooling rate was set to the mold so small that the melt in one of the outer circumference of the cast body ( 1 ; 10 ) containing peripheral edge zone ( 6 ) is not white, but solid as cast iron (GJS, GJV) with free intercalated graphite, preferably nodular graphite (SG) or vermicular graphite (V), is solidified, c) and the material of the peripheral edge zone ( 6 ) was converted by means of a thermal surface treatment in fine or ultraprecipitated perlite (P) with spherical or vermicular graphite (SG, V) or in an interstage structure (ADI) with spherical or vermicular graphite.

Cast body according to the preceding claim, characterized in that the embedded free graphite of the peripheral edge zone ( 6 ) is at least substantially spheroidal graphite (SG) and the cooling rate at the mold was set so large that the graphite spheres of this spheroidal graphite (SG) in the solidified peripheral edge zone ( 6 ) have a size corresponding to an index of at least 5, preferably at most 7, according to EN ISO 945.

Cast body according to one of the two preceding claims, characterized in that the cast iron in the peripheral edge zone ( 6 ) contains at least 90% pearlite and at most 10% ferrite before the surface treatment.

Cast body according to one of the preceding claims, characterized in that the cast iron in the peripheral edge zone ( 6 ) contains at least 95% pearlite and at most 5% ferrite.

Cast body according to one of the preceding claims, characterized in that the cast body ( 1 ; 10 ) was subjected to a surface treatment without martensitic transformation.

Cast body according to one of the preceding claims, characterized in that the cast body ( 1 ; 10 ) was tempered after performing a surface treatment and cooled again without martensitic transformation.

Cast body according to one of the preceding claims, characterized in that the cast body ( 1 ) distributed around its central longitudinal axis (R) peripheral bores ( 4 ) for the passage of a thermal fluid.

Cast body according to one of the preceding claims, characterized in that the cast body ( 1 ) forms a roll body for a roll for treating a material, preferably sheet material.

Cast body according to the preceding claim, characterized in that the cast body ( 1 ) Is part of the roller and at the axial ends of the cast body ( 1 ) Spigot Flanges ( 2 . 3 ) are mounted for a rotary bearing of the roller.

Cast body according to one of claims 1 to 15, characterized in that the cast body is a tool for molding or forming a workpiece or a transmission member ( 10 ) for transmitting force or torque to a tool contacting the workpiece during initial or forming ( 12 ).

Cast body according to the preceding claim, characterized in that the cast body ( 10 ) Is part of a forging tool or a press for forming or forming the workpiece.

Cast body according to one of the two preceding claims, characterized in that the cast body ( 10 ) is a piston or plunger, preferably for a hydraulic application of force.