DE2244424A1

DE2244424A1 - WATER RESISTANT CASTING

Info

Publication number: DE2244424A1
Application number: DE19722244424
Authority: DE
Inventors: Stanislav Dr Ing Hanzl; Jan Dr Ing Plachy; Alfred Dipl Ing Ruschitschka
Original assignee: TSCHESKE VYSOKE UTSCHENI TEDHN
Current assignee: TSCHESKE VYSOKE UTSCHENI TEDHN
Priority date: 1971-09-21
Filing date: 1972-09-09
Publication date: 1973-03-29
Also published as: IT967627B; FR2154153A5; CS189812B1

Description

Anmelder; Ceske v'ysoke uceni teefhnicke ν Praze Applicant; Ceske v'ysoke uceni teefhnicke ν Praze

Titel: Abnützungswiderstandsfähiger Guß Title: Abrasion Resistant Casting

Die Erfindung betrifft einen abnützungswiderstandsfähigen Guß auf einer Nickel-Chrom-Basis unter Ausnützung der metallurgischen Bindungen der üblichen Begleitelemente.The invention relates to a wear-resistant cast on a nickel-chromium base utilizing the metallurgical Bindings of the usual accompanying elements.

Die bisher bekannten und angewandten Güsse, die gegen Abnützung äußerst widerstandsfähig sind, gehen in der Regel aus Hartgüssen, martensitischen oder hochlegierten Spezialgüssen hervor.The previously known and used castings, which are extremely resistant to wear and tear, are usually made of hard castings, martensitic or high-alloy special castings.

Hartgüsse zeichnen sich durch einen geringen Gehalt an Begleit- und legierenden Elementen und auch durch geringe Härte aus. Kohlenstoff wird teilweise als Karbid und auch als Graphit ausgeschieden. Die Härte ist lediglich oberflächlich und es müssen gesteaerte Abkühlgeschwindigkeiten mittels Kokillen angewandt werden.Chilled castings are characterized by a low content of accompanying and alloying elements and also by low hardness. Carbon is partly precipitated as carbide and also as graphite. The hardness is only superficial and steamer cooling speeds by means of molds must be used will.

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Es sind einige Typen martensitischer GUsse bekannt, bei denen verschiedene Kombinationen und Möglichkeiten der Begleit- und legierenden Elemente angewandt werden. Bekannt sind GUsse, die vor allem Nickel in einer Kombination mit einem geringeren Gehalt an Chrom und Molybdän verwenden. Ihre verhältnismäßig gute Härte wird erst durch eine nachträgliche Wärmebehandlung des Materials erzielt, wodurch der wirtschaftliche Effekt der GußstUckerzeugung herabgesetzt wird.Some types of martensitic casts are known in which various combinations and possibilities of the accompanying and alloying elements are used. Are known GUsse that before Use mainly nickel in a combination with a lower content of chromium and molybdenum. Their relatively good hardness will be only achieved by a subsequent heat treatment of the material, whereby the economic effect of the casting is reduced.

Weitere bekannte Spezialtypen von GUssen sind wegen des Zusatzes von Molybdän und des geringen Gehalts an Silizium oder infolge der Anwendung eines hohen Gehalts an Chrom (14 bis 16 %) unvorteilhaft. Hochlegierte ChromgUsse mit einem Chromgehalt von 26 bis 28 %, 0,5 JS Niob und 0,1 % Bor, weisen trotz des hohen ProFurther known special types of cast iron are disadvantageous because of the addition of molybdenum and the low content of silicon or because of the use of a high content of chromium (14 to 16 %) . High-alloy chromium castings with a chromium content of 26 to 28 %, 0.5 JS niobium and 0.1 % boron, show despite the high pro zentsatzes an legierten Elementen nur eine Härte von HR 55 auf*percentage of alloyed elements only a hardness of HR 55 to *

Manche bekannte niedrig legierte GUsse verwenden eine Kombination von Begleit- und legierenden Elementen ähnlich wie bei dem erfindungsgemäßen abnutzungswiderstandsfähigen Guß. Es sind Kombinationen von Nickel mit Chrom und manchmal auch mit Molybdän bekannt. Bei manchen Typen wird Nickel durch Mangan ersetzt und es wird auch Bor fUr die Grundkombination der Begleitelemente mit Nickel angewandt.Some well-known low-alloy castings use a combination of accompanying and alloying elements similar to that wear-resistant casting according to the invention. They are combinations of nickel with chromium and sometimes with molybdenum known. In some types, nickel is replaced by manganese and boron is also used for the basic combination of accompanying elements applied with nickel.

Das übrige Gußmaterial ist auf der Basis von Stahlgüssen aufgebaut und zeichnet sich durch Nachteile aus, die die metallurgische Bearbeitung, die Gießereitechnologie und die Gesamtkosten betreffen.The rest of the cast material is based on cast steel and is characterized by disadvantages that are metallurgical Machining, foundry technology and total costs.

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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die angeführten Nachteile dieser Güsse durch eine vorteilhafte Kombination der Elemente und ihrer mengenmäßigen Vertretung in der gegebenen Kombination zu beseitigen.The invention is based on the stated disadvantages these castings through an advantageous combination of the elements and their quantitative representation in the given combination to eliminate.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Guß 3 bis 3.80 G.% Kohlenstoff, 1.4 bis 1.80 G.%-Silizium, 0.6 bis " 0.9 G.% Mangan, 3.50 bis 5.00 G.% Nickel, 1.00 bis 2.00 G.% Chrom, ferner Phosphor max. bis 0.10 G.% und Schwefel max. bis 0.10 G.% aufweist. ⁴ According to the invention, this object is achieved in that the casting consists of 3 to 3.80 % carbon, 1.4 to 1.80 % silicon, 0.6 to 0.9 % manganese, 3.50 to 5.00 % nickel, 1.00 to 2.00 % Chromium, furthermore phosphorus up to 0.10 % by weight and sulfur up to 0.10 % by weight. ⁴

Es ist besonders vorteilhaft, daß der erfindungsgemäße Guß außerdem karbidbildende und Karbide stabilisierende Elemente, vorzugsweise Bor, in einer Menge von 0.15 G.% enthält.It is particularly advantageous that the cast according to the invention also contains carbide-forming and carbide-stabilizing elements, preferably boron, in an amount of 0.15 % by weight.

Durch die Kombination von Elementen und ihrer quantitativen Vertretung in den angeführten Grenzen der Erfindung wird eine große Härte und hohe Widerstandsfähigkeit gegen Abnützung auf metallurgischem Wege so erreicht, daß der Kohlenstoff karbidisch in der martensitischen Grundmetallmasse bei wesentlich geringeren Materialkosten ausgeschieden wird.By combining elements and their quantitative representation within the stated limits of the invention there will be a great hardness and high resistance to wear on metallurgical Ways achieved in such a way that the carbon is carbidic in the martensitic base metal mass at significantly lower material costs is eliminated.

Diese Wirkung wird vor allem durch einen hohen Gehalt von Kohlenstoff ermöglicht, der struktuell vorteilhaft und billig im Einsatz gebunden ist. Durch einen höheren Siliziumgehalt in geeigneter Kombination mit den übrigen Elementen werden wesentlich bessere Gußeigenschaften erreicht. Es betrifft dies besonders die Fließ-This effect is mainly due to a high carbon content that is structurally advantageous and cheap to use. A higher silicon content makes it more suitable In combination with the other elements, significantly better casting properties are achieved. This applies particularly to the flow

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barkeit, das FormfUllungsvermögen und eine geringere Neigung zum Werfen und zur Rißbildung, was die Erzeugung von KonstruktionsgußstUcken ermöglichte Um die martensitische Grundmasse zu erlangen, wird der Erfindung gemäß Nickel in vorteilhaft ansteigender Menge angewandt. Bei einem größeren Nickelgehalt als hier angeführt ist, wirkt Nickel nicht mehr auf die Entstehung der martensitischen Metall-Grundmasse, es macht sich jedoch sein Einfluß auf die Stabilisierung des Austenits bemerkbare Außerordentlich wertvoll ist der Nickeleinfluß bei gegebener Härte bezüglich der Unterdrückung der Rißbildung· Chrom, als ergänzendes, legierendes Element kompensiert zweckmäßig die graphitisierenden Elemente und stellt die Erstarrung im metastabilen System sicher. Gleichzeitig erhöht es die Härte durch Verminderung der Lösbarkeit des Zementits in geringem Maße im Austenit. Die Härte des erfindungsgemäßen Gusses bewegt sich im Bereich von 57 - 62 HR in gegossenem Zustand ohne weitere Wärmebehandlung. Die Mikrostruktur ist durch ein metastabiles Erstarren charakterisiert, der gesamte Kohlenstoff ist in Form von Zementit ausgeschieden. Dabei verzögert die Nickelmenge die autektoiden Transformationen so, daß bei einer gegebenen AbkUhlgeschwindigkeit (Temperatur, Wanddicke, Wärmediffusion der Form) der Austensit in Martensit umgewandelt wird. Die endgültige Struktur wird durch Zementit und Martensit in einem geringen Anteil eines Rest-Austensits bestimmt.availability, the ability to fill the mold and a lower tendency to warp and crack formation, which made it possible to produce structural castings. Is at a greater nickel content cited as here, nickel does not act more on the formation of the martensitic metal matrix, however, it makes its influence on the stabilization of the austenite noticeable extremely valuable is the nickel influence at a given hardness with respect to the suppression of cracking · chromium, as a supplementary, alloying element, it expediently compensates for the graphitizing elements and ensures solidification in the metastable system. At the same time, it increases the hardness by reducing the solubility of the cementite to a small extent in the austenite. The hardness of the cast according to the invention is in the range of 57-62 HR in the cast state without further heat treatment. The microstructure is characterized by metastable solidification; all of the carbon is deposited in the form of cementite. The amount of nickel delays the autectoid transformations in such a way that at a given cooling rate (temperature, wall thickness, heat diffusion of the mold) the austenite is converted into martensite. The final structure is determined by cementite and martensite in a small proportion of a residual austenite.

Die Erfindung soll weiter in einigen Ausfuhrungsbeispielen beschrieben werden. Durch den gesteuerten metallurgischen Vorgang Wurde ein Guß erzeugt mit einem Gehalt an Kohlenstoff von 3.8 G.£,Silizium,The invention is to be further described in some exemplary embodiments will. The controlled metallurgical process produced a casting with a carbon content of 3.8 G. £, silicon,

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"⁵" 224*424" ⁵ " 224 * 424

Silizium 1„8 G.%, Mangan 0.7 Q,%, Nickel 5,0 G.%, Chrom 1.0 G.%, Phosphor 0,04 G.% und Schwefel 0,04 G»%„ Dieser Guß hatte eineSilicon 1.8% by weight, manganese 0.7 % by weight, nickel 5.0 % by weight, chromium 1.0 % by weight, phosphorus 0.04 % by weight and sulfur 0.04 % by weight

Härte von 57 HR . Aus diesem Guß wurden Rotorschaufeln einer MUhIe cHardness of 57 HR. This cast became the rotor blades of a mill c

zum Mahlen von Kalkstein gegossen und im Vergleich mit dem bisherigen Material ergab sich eine Lebensdauer, die von 700 bis Betriebsstunden auf 1 500 anstieg· Der Materialpreis des Gußstückes war dabei um 40 % geringer.Cast for grinding limestone and compared with the previous material, the service life was increased from 700 to 1,500 operating hours. The material price of the casting was 40 % lower.

Ein anderes Beispiel fuhrt einen Guß an, der folgende Elemente enthielt: Kohlenstoff 3»6 G.%, Silizium 1*4 G.%, Mangan 0,6 G.%, Nickel 4,8 G.%, Chrom 1,3 G.%, Phosphor 0,05 G.%, und Schwefel 0,04 G.%. Aus diesem Guß mit einer Härte von 59 HR wurde das Guß-Another example leads to a molding containing the following elements: carbon 3 »6% G., silicon 1 * 4 G.%, manganese 0.6% G., G. Nickel 4.8%, chromium 1.3 G .%, Phosphorus 0.05 % by weight, and sulfur 0.04 % by weight. From this casting with a hardness of 59 HR, the casting

stuck der Mündung einer keramischen Presse gegossen. Der Widerstand gegen Abnutzung wurde auf den vierfachen Wert erhöht und die Anwendung des erfindungsgemäßen Gusses ermöglichte den Übergang zu einem GußstUck und die Herabsetzung des MundstUckpreises für die Presse um ungefähr 80 %. stucco the mouth of a ceramic press poured. The resistance to wear was increased four times and the use of the casting according to the invention enabled the transition to a casting and the reduction in the price of the die for the press by approximately 80 %.

Falls eine besonders große Härte und Abnutzungswiderstandsfähigkeit erwUnscht wird, ist es zweckmäßig, den erfindungsgemäßen Guß mit einem oder mehreren karbidbildenden oder Karbide stabilisierenden Elementen, z. B. mit Bor zu legieren. Dann wUrde sin derartiger erfindungsgemäßer Guß z. B₀ folgende Elemente enthalten: 3.5 G.% Kohlenstoff, 1,75 G*% Silizium, 0,8 G.% Mangan, 1,8 G.% Chrom, 5 G.Ji Nickel und 0,1 G.% Bor„ Aus diesem Guß wurden z.B. die Schaufeln einer Pumpe fUr den Transport von Betongemisch gegossen_o Der Abnutzungswiderstand stieg im Vergleich mit den bisher benutzten hochlegierten Güssen um ein Vielfaches an.If a particularly high level of hardness and wear resistance is desired, it is advisable to use the cast according to the invention with one or more carbide-forming or carbide-stabilizing elements, e.g. B. to alloy with boron. Then such a casting according to the invention would e.g. B ₀ contain the following elements: 3.5 % carbon, 1.75 % silicon, 0.8 % manganese, 1.8 % chromium, 5% nickel and 0.1 % boron for this example were casting the blades of a pump for the transport of concrete mixture poured _o the wear resistance increased as compared to the previously used high-alloy castings to many times.

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Claims

PATENT CLAIMS!

1. AbnUtzungswiderstandsfilhiger cast, characterized in that it contains 3 to 3.80 G.% carbon, 1.40 to 1.80 G.% silicon, 0.60 to 0.90 G.% manganese, 3.5 to 5.00 G.% nickel, 1.00 to 2.00 G.% Contains chromium, max. 0.10 % by weight phosphorus and max. 0.10 % by weight sulfur.

2. Wear-resistant casting according to claim 1, characterized in that it further comprises carbide-forming elements and stabilizing carbides, e.g. B. contains boron in an amount up to 0.15 % by weight.

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