DE2137343C3

DE2137343C3 - Hitzefeste Legierung und Verfahren zu ihrer Herstellung

Info

Publication number: DE2137343C3
Application number: DE19712137343
Authority: DE
Inventors: Nikolaj Nikitewitsch Alexandrow; Wladimir Moiseewitsch Kobrin; Ewgenij Wladimirowitsch Kowalewitsch; Wasilij Iwanowitsch Kulikow; Wiktor Iwanowitsch Litwinenko; Boris Samojlowitsch Milman; Sergej Alexeewitsch Mitrofanow; Boris Grigorewitsch Nowikow; Anatolij Alexeewitsch Parschin; Albert Konstantinowitsch Petrenko; Ewgenij Petrowitsch Subbotin; Jurij Efimowitsch Tsembas; Igor Iwanowitsch Wasilew
Original assignee: ZENTRALNY NAUTSCHNO-ISSLEDOWATELSKIJ INSTITUT TECHNOLOGII MASCHINOSTROJENIJA MOSKAU
Current assignee: ZENTRALNY NAUTSCHNO-ISSLEDOWATELSKIJ INSTITUT TECHNOLOGII MASCHINOSTROJENIJA MOSKAU
Priority date: 1971-07-26
Filing date: 1971-07-26
Publication date: 1976-01-02
Also published as: DE2137343A1; DE2137343B2

Description

cerhaltigen Zuschlägen vorsieht, wobei erfindungsgemäß Aluminium in die Schmelze in Form einer Vorlegierung eingeführt wird, die nachstehende, ir. Gewichtsprozent angegebene Zusammensetzung hat:

Kupfer 0,05 bis 9,5

Magnesium 0 bis 2,0

Silizium 0 bis 6,0

Mangan höchstens 3,0

Aluminium und Verunreinigungen Rest

wobei diese Vorlegierung in einer Menge von 24 bis 30 Gewichtsprozent des Legierungsgesamtgewichts eingeführt wird.

Durch ein solches Verfahren wird die Erzeugung der hitzefesten Legierung mit der erfindungsgemäßen Zusammensetzung bedeutend verbilligt.

Nachstehend wird die Erfindung ausführlich beschrieben und an Hand von konkreten Beispielen erläutert.

Eine hitzefeste Legierung, deren Zusammensetzung im erfindungsgemäßen Bereich liegt, wird durch Schmelzen von Gußeisen und darauffolgendes Einführen einer barrenförmigen Aluminiumvorlegierung rtiit der oben angegebenen Zusammensetzung bei 1450 bis 155O°C erzeugt.

Falls das Gußeisen und die Aluminiumvorlegierung nicht eine ausreichende Menge an den erforderlichen Legierungsbestandteilen enthalten, werden diese in Form von Ferrolegierungen und Metallen der Schmelze zugesetzt. Die hitzefeste Legierung wird in Induktionsöfen mit basischer oder neutraler Tiegelausfütterung erschmolzen. Vor dem Ausgießen der Legierung aus dem Ofen wird sie mit einer solchen Menge von Cer oder Cerverbindungen modifiziert, die gewährleistet, daß das Gußstück 0,02 bis 0,2% Cer enthält. Der Cerzuschlag wird erhöht, wenn stark oxydiertes gashaltiges oder mit Schwefel angereichertes Gußeisen verwendet wird.

Es kann auch eine Aluminiumvorlegierung benutzt werden, Hie eine bedeutende Menge von Eisen und Nickel enthält.

Beispiel 1

Hitzefeste Le iemng mit nachstehender, in Gewichtsprozent angegebener Zusammensetzung:

Kohlenstoff 2,0

Silizium 2,03

Mangan 0,60

Phosphor 0,18

Schwefel Spuren

Kupfer 1,2

Aluminium 19,0

Cer 0,08

Eisen Rest

Eisen 72

Elektrodenbruch 2,5

Alimiiriiumvor!egierung , 22

Das Schmelzen wird bei 15"20⁰C durchgeführt.

Die erhaltene Legierung besitzt folgende Kennwerte: Brinellhärte 340 kp/mm^s, Zugfestigkeit 28 kp/ mm². Aus dieser Legierung gefertigte Teile widerstehen erfolgreich bei 1060 bis 1040⁰C dem Einfluß der Außenluft.

Beispiel 2

Legierung mit nachstehender, in Gewichtsprozent angegebener Zusammensetzung:

Kohlenstoff 1,84

Silizium 1,69

Mangan 0,62

Kupfer 2,40

Aluminium 21,00

Cer 0,05

Eisen Rest

Diese Legierung wird durch Verschmelzen von Gewichtsprozent Gußeisen, 24 Gewichtsprozent

Stahlabfällen und 26 Gewichtsprozent Aluminiumvorlegierung erhalten, wobei letztere nachstehende, in Gewichtsprozent angegebene Zusammensetzung hat:

Aluminium 86,3

Magnesium 0,8

Silizium 2,0

Mangan 0,6

Kupfer 9,4

Zink 0,4

Nickel 0,5

Die erhaltene Legierung besitzt folgende Kennwerte: Brinellhärte 285 kp/mm², Biegefestigkeit 59,1 bis 64,6 kp/mm². Die gefertigten Teile sind g:gen den Einfluß von Verbrennungsprodukten gasförmigen Brennstoffs bei 980 bis 1000° C Temperatur widerstandsfähig.

Beispiel 3

Legierung mit nachstehender, in Gewichtsprozent angegebener Zusammensetzung:

Diese Legierung wird durch Einschmelzen von Eisen und Elektrodenbruch zusammen mit Aluminiumvorlegierung nachstehender, in Gewichtsprozent angegebener Zusammensetzung erhalten: Aluminium 84; Silizium 5,0; Kupfer 5,0; Zink 3,0; Gesamtgehalt an Nickel, Mangan, Blei und Zinn 3,0%.

Hierbei werden folgende, in Gewichtsprozent angegebene Mengen verwendet:

Kohlenstoff 1,86

Silizium 1,53

Mangan 0,64

Phosphor 0,10

Kupfer 0,28

Aluminium 22,4

Cer 0,12

Eisen Rest

Diese Legierung wird durch Verschmelzen von 50 Gewichtsprozent Gußeisen, 24 Gewichtsprozent Stahlbruch und 26 Gewichtsprozent Aluminiumvorlegierung erhalten, wobei letztere folgende, in Gewichtsprozent angegebene Zusammensetzung hat:

Aluminium 90,7

Magnesium 0,9

Silizium 5,0

Mangan 0,6

Kupfer 1,0

Eisen 1,0

Zink 0,5

Nickel 0,3

Die Legierung besitzt folgende Kennwerte: Brinellhärte 241 kp/mm², Zugfestigkeit 30,2 bis 34,5 kp/mm*. Aus diesem Werkstoff gefertigte Teile wurden mit Erfolg Prüfungen bei 960 bis 980¹C in einer Gasatmosphäre, die bis 12% SO₂ und Schwefeldämpfe enthielt, unterworfen.

Beispiel 4

Legierung mit nachstehender, in Gewichtsprozent angegebener Zusammensetzung:

Kohlenstoff 1,68

Silizium 2,50

Mangan 0,35

Phosphor 0,13 as

Kupfer 1,07

Aluminium 23,5

Eisen

Diese Legierung wird durch Verschmelzen von 31 % GuMsen 4?% Stahibruch, 1.5% Elektrodenbruch und 27 ™umimumvorlegierung erhalten, wöbe, letztere folgende, in Gewichtsprozent angegebene Zusammensetzung hat:

Aluminium

Silizium

Eisen

87 7

-'5 ₄'₀

15 Gesamtgehalt an

Mangan

Nickel

Blei

Zinn

Die Legierung besitzt folgende Kennwerte: Br härte 388 kp/mm², Zugfestigkeit 29,3 bis 32,1 kp/ Aus dieser Legierung gefertigte Teile wurden m.t Erfolg Prüfungen bei 1100⁰C Temperatur m einer Atmosphäre aus Verbrennungsprodukten von Kohlenstaub unterworfen.

Brinellmm².

Claims

19bis25 %Aluminium,1.5bis2,5%Kohlenstoff,1,0bis2,5%Silizium,0bis1,2%Mangan,0.2bis3,5%Kupfer,0bis0,3%Phosphor,0,02bis0,2%Cer,RestEisen Kohlenstoff 0,2 bis 0,4 Patentansprüche: Kupfer · 1 bis 5

1. Hitzefeste Legierung auf Basis von uußeiscn ΓΓ*"·'^:" 20 bis 25
mit Aluminiumgehait, gekennzeichnet Aluminium "'"'']]][[ Restgehalt

durch folgende Zusammensetzung ⁵ o^öc 'Ί Vso^

(ζ. B. PU-"j 3j joy).

Der Hauptnachteil dieser Legierungen ist ihre niedrige Fertigungsgerechtheit, da in ihrem Gefüge kein ίο ungebundener Kohlenstoff (Graphit) vorhander, ist, wodurch die Dünnflüssigkeit und Rißfestigkeit vermindert, aber ein stärkeres Schwinden hervorgerufen

wird.
Außerdem müssen beim Erzeugen einer Legierung

2. Verfahren zur Herstellung der Legierung nach .5 genannter Zusammensetzung reine Einsatotoffe (Alu-Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Alumi- minium, Ferrotitan, Kupfer]^verwendet werden. H.er-

£££23 ^{dner VOdegierUng mit der ZU}- ""SS^iS^-rS^ das nach-

samme e g stehende in Gewichtsprozent angegebene Zusammen-

0,05 bis 9,5% Kupfer ₂₀ setzung hat:
0 bis 2,0% Magnesium,

0 bis 6,0% Silizium Kohlenstoff 1,7 bis 2,5

höchstens 3,0% Mangan Silizium 1,5 bis 2,5

Rest Aluminium und Verunreinigungen Mangan 0,3 bis 0,8

in einer Menge von 24 bis 30 Gewichtsprozent des *5 Aluminium 18 bis 24

Legierungsgesamtgewichts eingeführt wird. Eisen genalt

Ein Nachteil dieses Gußeisens ist seine niedrige Zug-

festigkeit, die im Bereich von 10 bis 12 kp/mm² liegt.

30 Der Grund hierfür ist, daß im Gefüge lamellarer Graphit vorhanden ist. Ein weiterer Nachteil ist die

Die Erfindung bezieht sich auf hitzefeste Legie- Neigung zur Porsnbildung und zur Ausscheidung von

rungen und Verfahren zu ihrer Herstellung. Garschaumgraphit in den Gußstucken, wodurch

Solche Legierungen werden zum Herstellen der wiederum die Festigkeit vermindert wird.

Einzelteile für Feuerungsgeräte von Dampfkesseln, 35 Es sind, um die Porenbildung zu vermeiden zusätz-

Röst- und Glühofen usw. verwendet, wobei die er- liehe fertigungstechnische Arbeitsgänge (Vakuumbe-

wähnten Einzelteile in aggressiven Medien, insbeson- handlung, Beruhigen usw.) erforderlich, wodurch die

dere solchen, die Schwefeldioxyd, Wasserdampf usw. Gußeisenerzeugung komplizierter wird.

enthalten, eingesetzt werden. Das erwähnte Gußeisen wird, um seine Festigkeit

Es sind hitzefeste Legierungen bekannt, die nach- 4° durch Erhalt von Kugelgraphit im Gefuge zu erhöhen,

stehende, in Gewichtsprozent angegebene Zusammen- mit cerhaltigen Modifikatoren behandelt, doch auch

Setzungen haben: in diesem Fall wird nicht immer eine ausreichende mechanische Festigkeit des Gußeisens sichergestellt. Es

Kohlenstoff 0,28 bis 3,2 wird eine Zugfestigkeit von 25 bis 28 kp/mm² garan-

SiHzium , bis 2 45 tiert.

Aluminium 28 bis 32 Durch die Erfindung sollen die Nachteile der bePhosphor bis 0,3 kannten hitzefesten Legierungen beseitigt werden.

Eisen Restgehalt Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine

(z. B. OE-PS 1 95 467). solche Legierungszusammensetzung zu finden, die es

50 ermöglicht, optimale Betriebs- und Fertigungseigen-

Diese Legierungen besitzen eine äußerst hohe Härte schäften zu erhalten.

von über 450 HB. Eine Folge hiervon ist der Nachteil, Die gestellte Aufgabe wird durch eine auf Basis von

daß Legierungen der angeführten Zusammensetzung Gußeisen mit Aluminiumgehalt hitzefeste Legierung

praktisch nicht zerspant werden können. Erzeugnisse gelöst, die gekennzeichnet ist durch folgende Zusam-

aus diesen Legierungen können nur gegossen und 55 mensetzung in Gewichtsprozent:
danach nur geschliffen werden.

Es ist ein weiterer wesentlicher Nachteil dieser Le- Aluminium 19 bis 25

gierungen, daß sie bei normalen Temperaturen an der Kohlenstoff 1,5 bis 2,5

Luft, insbesondere bei feuchter Atmosphäre, zer- Silizium 1,0 bis 2,5

fallen. Dies erfolgt, da ihr Gefüge eine bedeutende 60 Mangan 0 bis 1,2

Menge von Aluminiumkarbiden enthält. kupfer 0,2 bis 3,5

Außerdem besitzen diese Legierungen unzureichende Phosphor 0 bis 0,3

mechanische Festigkeit und sind sehr spröde. Prak- Cer 0,02 bis 0,2

tisch wurde nachgewiesen, daß ihre Zugfestigkeit Eisen Restgehalt

20 kp/mm* nicht überschreitet. ⁶5

Es sind auch andere hitzefeste Legierungen bekannt, Gegenstand der Erfindung ist auch ein Verfahren zur

die nachstehende, in Gewichtsprozent angegebene Zu- Herstellung der hitzefesten Legierung mit oben ange-

sammensetzung besitzen: führter Zusammensetzung, das die Modifikation mit