DE2401138B2

DE2401138B2 - Kugelgraphitgußeisen hoher Härte

Info

Publication number: DE2401138B2
Application number: DE2401138A
Authority: DE
Inventors: Toshimi Abiko Sasaki; Masahisa Tokio Sobue
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1973-01-12
Filing date: 1974-01-10
Publication date: 1975-04-30
Also published as: DE2401138C3; JPS4993210A; US3902897A; DE2401138A1; JPS543128B2

Description

24 Ol

Tabelle I

Nr.	Chemische Zusammensetzungen (°/o)	Si	Mn	Mg	Ni	Al	Verschleißbreite 1	nach dem	Mo	Fe
	C	2,50	0,33	0,051			(mm)	Tempern *)		Rest
1	3,35	2,45	0,40	0,049	3,10	0,501			—	Rest
2	3,20	2,55	0,40	0,051	2,72	—	Gußzustand	0,51	Rest
3	3,22	2,40	0,36	0,05	4,01	—		0,19	Rest
4	3,17	2,70	0,35	0.050	1,55	0,513		0,81	Rest
5	3,20	2,70	0,35	0,048	2,73	0,203		0,52	Rest
6	3,31	2,01	0,24	0,052	2,73	0,449	0,52	Rest
7	3,35	2,01	0,20	0.051	2,75	1,020	0,53	Rest
8	3,20	2,00	0,28	0,050	2,69	2,000	0,52	Rest
9	3,25	2,35	0,30	0,052	4,01	0,217	0,20	Rest
10	3,18	2,33	0,36	0,050	4,05	0,511	0,19	Rest
11	3,54	2,44	0.32	0,049	4,08	0,990	0,18	Rest
12	3,20	2,51	0,37	0,050	4,10	0,198	0,52	Rest
13	3,55	2,60	0,51	0,050	4,07	0,492	0,49	Rest
14	3,55	2,67	0,36	0,050	4,11	1,050	0,53	Rest
15	3,60	2,70	0,20	0,051	5,98	1,980	0,13	Rest
16	3,27
Tabelle II		Brinell-Härte					Abmessungsänderungen
Nr.					nach dem Tempern
		Gußzustand	nach dem		(Vo)
			Tempern *)

1 188

2 262

3 317

4 350

5 250

6 268

7 283

8 275

9 280

10 331

11 321

12 321

13 352

14 331

15 325

16 343

*) 500° C 4 Stunden.

187

257 325 356

265 326 370 363 363 352 354 352 363 375 388 395

4,01

1,99 0,85 0,56

2,00 1,88 1,27 1,33 1,27 0,65 0,85 1,05 0,43 0,79 0,70 0,44 4,10

2,19
0,85
0,45

1,90
1,10
0,30
0,35
0,36
0,42
0,43
0,43
0,35
0,29
0,28
0,25

0,003

0,006 0,010 0,007

0,008 0,006 0,008 0,007 0,010 0,005 0,007 0,006 0,007 0,006 0,007 0,009

Dagegen erhöhten sich die Härtewene der Proben Nr. 5 bis 16 gemäß der Erfindung sämtlich nach der Temperbehandlung, und die Verschleißbreite / nach der Temperbehandlung war im Vergleich mit der der Proben vor der Temperbehandlung merklich reduziert. So konnte bestätigt werden, daß der Verschleißwiderstand verbessert war. Diese Tatsache zeigt, daß das Kugelgraphitgußeisen gemäß der Erfindung einerseits eine befriedigende mechanische Bearbeitbarkeit im direkten Gußzustand aufweist und andererseits nach Durchführung der Temperbehandlung einen guten Verschleißwiderstand zeigt. Weiter konnte aus der Tatsache, daß die Längenänderungen vor und nach der Temperbehandlung nur gering und praktisch vernachlässigbar waren, wie aus der Tabelle 2 ersichtlich ist, außerdem bestätigt werden, daß das Kugelgraphitgußeisen gemäß der Erfindung, wenn es nach dem Gießen vorab der endgültigen Bearbeitung unterworfen wird, praktisch nach der Temperbehandlung, so wie es ist, verwendet werden kann.

Die Gründe für die Begrenzung der Zusammensetzungsbereiche der einzelnen Elemente im erfindungsgemäßen Kugelgraphitgußeisen sind folgende:

C ist wesentlich zur Bildung von Graphit; wenn der C-Gehalt unter 2,3 %> liegt, wird die Gießbarkeit verringert, gleichzeitig bildet sich Karbid, während im Fall des Vorliegens von mehr als 4,2% C die Festigkeit sinkt. Daher wird erfindungsgemäß der C-Gehalt auf 2,3 bis 4,2 °/o begrenzt. Si ist ein wesentliches Element, das die Graphitisierung beschleunigt und die Verringerung des eutektischen Kohlenstoffs fördert. Wenn sein Gehalt niedriger als 1,5 %> ist, hat das Silizium praktisch keinen Graphitisierungsbeschleunigungseffekt. Wenn mehr als 5,0% Si vorliegen, wird das Gußeisen äußerst spröde. Deshalb

24 Ol 138

wird der Si-Gehalt auf 1,5 bis 5,0% begrenzt. Wenn der Mn-Gehalt, der zur Steigerung der Festigkeit dient, 1 % übersteigt, wird die Graphitisierung gestört, und es bilden sich Karbide, so daß das Gußeisen spröde wird. Daher wird der Mn-Gehalt auf höchstens 1,0% begrenzt. Das Kugelgraphitbildungsmittel, wie z. B. Mg oder Ca, wird zur Kugelgraphitbildung zugesetzt. Wenn sein Gehalt mehr als 0,1% beträgt, wird die Fehlerfreiheit der Gußstücke beeinträchtigt. Daher wird der Gehalt des Kugelbildungsstoffes auf maximal 0,1 % begrenzt. Als Kugelgraphitbildner können im übrigen irgendwelche bekannten Kugelgraphitbildungsmittel, z. B. Mg, Ca, Ce, Mg-Ca, Mg-Ce, Mg-Ca-Ce usw., verwendet werden. Wenn der Gehalt an Ni, das wesentlich zur Härtung beiträgt, geringer als 1,5% ist, läßt sich die gewünschte Härtung nicht erreichen. Wenn mehr als 6,0% Ni vorliegen, entsteht im Gußzustand Martensit in großem Anteil, wodurch sich eine zu holie Härte ergibt. Daher wird der Ni-Gehalt auf 1,5 bis 6,0% begrenzt. Al ist wesentlich, indem es die Härte des Gußeisens im Gußzustand senkt und nach der Wärmebehandlung steigert. Wenn der Al-Gehalt unter 0,2% liegt, lassen sich diese Wirkungen nicht erzielen. Wenn der Gehalt mehr als 2,0% beträgt, wird die Kugelbildung des Graphits unterdrückt, und außerdem sinkt die Fluidität der Schmelze äußerst stark. Daher wird der Al-Gehalt auf 0,2 bis 2,0% begrenzt. Mo erhöht die

ίο Härte nach der Wärmebehandlung und kürzt gleichzeitig die zur Härtung erforderliche Zeit ab. Außerdem kann ein Zusatz von Mo den Gehalt an Al senken, das die Fluidität der Schmelze verringert. Wenn jedoch der Mo-Gehalt unter 0,1% liegt, lassen sich die obigen Wirkungen nicht erzielen, und wenn mehr als 1 % Mo vorliegt, bildet sich eine große Menge von Karbiden im Gußzustand, was zu einer zu hohen Härte führt. Daher wird der Mo-Gehalt auf 0,1 bis 1,0 % begrenzt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

24 OI 138 ι dungsgemäße Kugelgraphitgußeisen nach dem Gie- _ ... ßen einer Temperbehandlung unterworfen. Patentansprüche: pig , und , sifld ejne vorder- und eine Seiten ansicht zur Veranschaulichung der Bedingungen der

1. Kugelgraphitgußeisen hoher Härtbarkeit, 5 Verschleißprüfung von erfindungsgemäßen Kugeldadurch gekennzeichnet, daß es aus graphitgußeisenproben und Vergleichsproben, und 2,3 bis 4,2%C, 1,5 bis 5,0%Si, höchstens 1,0% Fig. 3 veranschaulicht die Messung von Abmes-Mn, höchstens 0,1% Kugelgraphitbildungsmittel, sungsänderungen.

1,5 bis 6,0% Ni, 0,2 bis 2,0% Al, 0,1 bis 1,0% Die folgenden Beispiele zeigen die vorteilhaften Mo, Rest Fe und unvermeidlichen Verunreinigun- io Eigenschaften des erfindungbgemäßen Kugelgraphitgen besteht. gußeisens.

2. Kugelgraphitgußeisen nach Anspruch 1, da- Von verschiedenen Kugelgraphitgußeisenproben durch gekennzeichnet, daß es 2,7% Ni, 0,5 bis mit Zusammensetzungen nach der Tabelle 1 wurden 1,0% Al und 0,5% Mo enthält. Keilproben von 30 mm Dicke hergestellt. Dann wur-

3. Kugelgraphitgußeisen nach Anspruch 1 15 den Proben genommen und einer Temperbehandlung oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß es nach von 4 Stunden bei 500° C ausgesetzt. Die Probedem Gieße« einer Temperbehaidlung unterwor- stücke dieser Kugelgraphitgußeisensorten wurden vor fen worden ist. und nach der Temperbehandlung der Brinell-Härte-

Messung und der Verschleißprüfung unterworfen. 20 Die Eigebnisse davon sind in der Tabelle 2 aufgeführt. Außerdem wurden durch die Temperbehandlung hervorgerufene Abmessungsänderungen gemessen, wovon die Ergebnisse ebenfalls in der Tabelle 2

wiedergegeben sind.

25 Die Verschleißprüfung wurde unter Veiwendung eines in Japan handelsüblichen Veischleiß-Prüfgerätes (s. »Collection of Articles of Japan Mechanical Society« [Vol. 21, S. 555 ff., 1955]) unter den folgenden Bedingungen durchgeführt: Last 6,5 kg, Ver-

Die Erfindung bezieht sich auf Kugelgraphitguß- 30 Schleißgeschwindigkeit 0,5 m/s und Verschleißstrecke eisen, insbesondere ein Kugelgraphitgußeisen mit 200 mm.

hohem Verschleißwiderstand und guter mechanischer Das Prüfverfahren ist wie folgt: Wie in den Fig. 1

Bearbeitbarkeit und Formbarkeit. und 2 veranschaulicht ist, wurde ein Ring (2) (äuße-

Der Verschleißwiderstand der üblichen Kugel- rer Durchmesser 30 mm) aus der Kugelgraphitgußgraphitgußeisensorten wird mit dem Anstieg der 35 eisenprobe Nr. 1 der Tabelle 1 gegen ein festgehalte-Härte verbessert. Daher steigert man üblicherweise nes Prüfstück (1) gedrückt, dessen Verschleißwiderdie Härte durch Induktionshärten, ölhärten oder stand im trockenen Zustand zu messen ist, und in Wasserhärten. Drehung versetzt. Die Verschleißbreite / im festgehal-

Jedoch können bei diesen Verfahren Abschreck- tenen Prüfstück (1) wurde gemessen, und der Verrisse und -spannungen hervorgerufen werden, wenn 40 schleißwiderstand der Proben wurde auf Basis dieses das Eisen auf eine hohe Temperatur erhitzt und ab- Wertes verglichen.

geschreckt wird. Außerdem ist, falls eine hohe Fertig- Die Messung von Abmessungsänderungen auf

maßgenauigkeit benötigt wird, eine mechanische Be- Grund der Temperbehandlung wurde durch Messen arbeitung oder Formgebung nach der Wärmebehand- der Länge L der Prüfstücke vor und nach der Durchlung erforderlich. Damit steigt die Zahl der erfor- 45 führung der Wärmebehandlung vorgenommen, wie derlichen Verarbeitungsschritte und die Kosten. Fer- in F i g. 3 veranschaulicht ist. Die Längenänderung ner werden aus Kugelgraphitgußeisen häufig Gegen- wurde als Prozentsatz ausgedrückt, stände komplizierter Gestalt gegossen, und manch- In der Tabelle 1 ist die Probe Nr. 1 das übliche

mal ist es unmöglich, diese Gegenstände der genann- Kugelgraphitgußeisen, die folgenden Proben Nr. 2 ten Wärmebehandlung zu unterwerfen. 50 bis 4 sind Vergleichsprobcn von solchem Kugel-

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein graphitgußeisen mit Gehalt an Ni und entweder Al Kugelgraphitgußeise.1 zu entwickeln, das folgende oder Mo. und die Proben Nr. 5 bis 16 sind die Kugel-Eigenschaften hat: relativ niedrige Härte im gegos- graphitgußeisensorten gemäß der Erfindung, senen Zustand; leicht durchführbare mechanische Es ergibt sich aus der Tabelle 2 klar, daß im Fall

Bearbeitbarkeit; günstige Härtbarkeit durch eine 55 des bekannten Kugelgraphitgußeisens Nr. 1 und desWärmebehandlung bei verhältnismäßig niedriger jenigen Nr. 2, das die Zusammensetzung nach Nr. 1 Temperatur; geringe, durch die Wärmebehandlung mit Zusatz von Ni und Al aufweist, die Härte nicht verursachte Deformation. erhöht wurde und eher eine geringe Härteabnahme

Diese Aufgabe wird gelöst mit einem Kugelgraphit- nach der Wärmebehandlung auftrat. Weiter wurde im gußeisen hoher Härtbarkeit, das aus 2,3 bis 4,2% C, 60 Fall der Proben Nr. 3 und 4, die die Zusrmmenset-1,5 bis 5,0% Si, höchstens 1,0% Mn, höchstens 0,1 zungen der Probe Nr. 1 mit Zusatz von Ni und Mo Kugelgraphitbildungsmittel, 1,5 bis 6,0% Ni, 0,2 bis aufwiesen, die Härte nur geringfügig erhöht. Es ergab 2,0% Al, 0,1 bis 1,0% Mo, Rest Fe und unvermeid- sich also im Fall der Proben Nr. 1 bis 4 im wesentlichen Verunreinigungen besteht. liehen keine Änderung der Härte von vor bis nach Vorzugsweise enthält das Kugelgraphitgußeisen er- 65 der Temperbchandlung. Daher änderte sich auch die findungsgemäß etwa 2,7% Ni, 0,5 bis 1,0% Al und Verschleißbreite/ kaum vor und nach der TemperetwaO,5%Mo. behandlung. Man konnte keine Verbesserung des In Weiterbildung der Erfindung wird das erfin- Verschleißwiderstandes feststellen.