DE2409439B2

DE2409439B2 - Leichtbearbeitbares, verschleißfestes KugelgraphitguBeisen und Verfahren zu seiner Herstellung

Info

Publication number: DE2409439B2
Application number: DE19742409439
Authority: DE
Inventors: Franciszek Dipl.-Ing. Szymanowskiego Binczyk; Andrzej Dr.Ing.- Mech. Gleiwitz Bylica; Adam Prof. Dr.Habil.Ing.-Mech. Katowitz Gierek
Original assignee: POLITECHNIKA SLASKA IM WINCENTEGO PSTROWSKIEGO GLEIWITZ (POLEN)
Current assignee: POLITECHNIKA SLASKA IM WINCENTEGO PSTROWSKIEGO GLEIWITZ (POLEN)
Priority date: 1973-04-27
Filing date: 1974-02-27
Publication date: 1975-08-14
Also published as: PL85806B1; BR7402760D0; BE810727A; DE2409439A1; CH601485A5; IT1006267B; NL167731C; FR2227327A1; CS204983B2; SE410478B; GB1448771A; ATA76274A; FR2227327B1; JPS502618A; JPS5622940B2; AT327259B; NL7401443A; DD114623A5; NL167731B

Description

Gegenstand der Erfindung ist ein leichtbearbeitbares, verschleißfestes Kugelgraphitgußeisen, sowie ein Verfahren zu seiner Herstellung.

Das bisher bekannte unlegierte Kugelgraphitgußeisen besitzt im Gußzustand eine ferritische, ferritischperlitische, perlitische oder ledeburitisch-perlitische Grundmasse. Je nach der Art der Grundmasse ist das Kugelgraphitgußeisen durch gute Abriebbeständigkeit und Zugfestigkeit, wie es bei perlitischem Gußeisen der Fall ist, oder im Falle einer ledeburitisch-perlitischen Grundmasse durch hohe Abriebbeständigkeit, Härte und Sprödigkeit gekennzeichnet.

Die Verwendung von ledeburitischem Guß ist auf Grund seiner Sprödigkeit und hohen Härte, die seine spanabhebende Bearbeitung unmöglich machen, in de. Praxis äußerst begrenzt. Das bedingt, daß die abriebbeständigen ledeburitischen Kugelgraphitgußusen durch kostspieligere, jedoch wesentlich plastischere Nichteisenmetallgußlegierungen oder Stahlguß ersetzt werden.

Die Erfindung hat die Aufgabe, ein neues Kugelgraphitgußeisen mit hoher Abriebbeständigkeit und sehr guter Bearbeitbarkeit zu erzeugen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Kugeltraphitgußeisen gelöst, das in weicher ferritischer Grundmasse bei einer Brinellhärte von etwa 180 kp/ mm* kugelige Graphitausscheidungen und äußerst harten eutektischen und übereutektischen Zementit (mit einer Brinellhärte von etwa 800 kp/mm*) aufweist, wobei in dem Gefüge ein Gehalt an Perlit bis etwa 3% zugelassen ist.

Das erfindungsgemäße Kugelgraphitgußeisen enthält: 2,6 bis 2,8% C, 4,0 bis 4,5% Si, 0,1 bis 0,2% Mn. 0,15 bis 0,25 % Cr, 0,03 bis 0,06 % S, 0,05 bis 0,08 % P, Rest Eisen und Kugelgraphitbildner.

Das Verfahren zur Erzeugung dieses Kugelgraphitgußeisens besteht darin, daß der aus manganarmem Roheisen, Gußeisenbruch, Stahlschrott und Ferrolegierungsschrott bestehende Einsatz in einem Elektro-Induktionsofen eingeschmolzen wird, wobei der Guß unmittelbar nach dem Schmelzen folgende chemische Zusammensetzung aufweisen soll: 2,7 bis 2,9% C, 2,4 bis 2,9% Si, 0,1 bis 0.2",, Mn, 0,10 bis 0,20% Cr, etwa 0,07% S, 0,06% P, Rest Eisen.

Dann wird Ferromagnesiumsilizium (FeSiMg) in einer Menge von 2,5 bis 3 %, bezogen auf das Chargengewicht, zugesetzt, wobei das FeSiMg 40 bis 50",, Si. 6,0 bis 8,0°,, Mg, Rest Eisen enthalten soll. Der Gehalt der Schmelze an Silizium wird durch die Zugabe des Ferromaonesiumsiliziums bis zu einem Wert von 4.0 bis 4,5",, erhöht. Danach wird der Ch*omgehalt auf einen Wert von 0,15 bis 0.25% durch Zusatz von 60% Cr enthaltendem Ferrochrom eingestellt. Anschließend wird das Gußeisen unmittelbar in die Gußformen gegossen. Der höhere Kohlenstoffgehalt im Gußeisen nach dessen Aufschmelzen in Bezug zum Kohlenstoffgehalt im fertigen Zustand rührt daher, daß während der Schmelzenführung ein Abbrand um 0,1 bis 0,2",, erfolgt.

Eine Abart des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß der hauptsächlich aus manganarmem Roheisen bestehende Einsatz, der im Mittel 3,9% C, 1,7% Si, 0,005% Mn und 0,01 % Cr enthält, im Elektroofen, vorzugsweise im Lichtbogenofen, zusammen mit Fisenlegierungen wie Ferrosilizium, Ferrochrom, Ferromangan niedergeschmolzen wird und zwar in solchen Zusatzmengen, daß nach dem Einschmelzen nachstehende chemische Zusammensetzung erhalten wird: 2,7 bis 2,9% C, 2,4 bis 2,9% Si, 0,1 bis 0,2°,, Mn, 0.10 bis 0,20% Cr, 0,07 % S und 0.07% P, Rest Eisen. Die Reduzierung des Kohlenstoffgehaltes auf den Wert im fertigen Zustand ist das Ergebnis des Anbrandes im Lichtbogenofen. Die weiteren Verfahrensschritte sind analog den vorher beschriebenen.

Das erfindungsgemäße Kugelgraphitgußeisen zeichnet sich durch eine erhöhte Abriebbeständigkeit bei gleichzeitig unveränderten Festigkeitseigenschaften aus, was auf sein spezifisches Gefüge zurückzuführen ist.

Das erfindungsgemäße Gefüge wird unmittelbar im Gußzustand erhalten, d. h. ohne zusätzliche Wärmebehandlung und ohne daß dem Gußeisen zusätzliche kostspielige Legierungszusätze zugeführt werden.

Beispiel 1

Zusammensetzung des metallischen Einsatzes (pro Tonne Gußeisen):

Manganarmes Roheisen (4,3% C,

0,17% Si,0,005% Mn. 0,01 %Cr) ...600 kg Stahlschrott (0,3 % C, 0,5 % Si,

0,7% Mn, 0,07% S, 0,06% P) 200 kg

Gußbrach (2$% C, 4,0% Si,

0,2% Mn,0,07% S, 0,06% P) 100 kg

Ferrosilizium (75 % Si) 30 kg

FeiTochrom (60% Cr) 35 kg

Schmelzung im Induktionsofen.

Chemische Zusammensetzung nach dem Schmelzen:

2,7 bis 2,9% C, 2,4 bis 2,9% Si, 0,1 bis 0,2% Mn, 0,1 bis 0,2% Cr, 0,08° S und 0,06% P.

Schmelztemperatur 1460 C.

Menge der Ferromagnesiumsilizium-

zugabe (45% Si, 8% Mg) 30 kg

Zusätze in die Pfanne:

Ferrochrom (60% Cr) 1,5 kg

Ferrosilizium (75% Si) 1,5 kg.

Beispiel 2

Zusammensetzung des metallischen Einsatzes (pro Tonne Gußeisen):

Manganannes Roheisen (3,9% C, 1,7 % Si, 0,005 % Mn, 0,01 % Cr) ... 974 kg

Ferromangan (80% Mn) 2,25 kg

Ferrochrom (60% Cr) 3,50 kg

Ferrosüizium(75%Sä) 20,0 kg

Schmelzen im Lichtbogenofen.

Chemische Zusammensetzung nach dem Schmelzen:
2,7 bis 2,9% C, 2,40 bis 2,90% Si, 0,1 bis 0,2% Mn, 0,1 bis 0,2% Cr, 0,07% S und 0,06% P.

Schmelztemperatur 1460 C.

Menge der Ferromagnesiumsiliziumzugabe (45% Si, 8% Mg) 30 kg

Zusätze in die Pfanne:

Ferrochrom (60% Cr) 1,5 kg

Ferrosilizium (75% Si) 1,5 kg.

Claims

24 09 43S Patentansprüche:

1. Leichtbeaibeitfaares, verschleißfestes Kugelgraphitgußeisen, dadurch gekennzeichnet, daß es aus 26 bis 2,8% C, 4,0 bis 4,5% Si, 0,! bis 0,2^u _o M n, 0,15 bis 0,25% Cr, 0,03 bis 0,06% S, 0,05 bis 0.08% P, Rest Eisen und Kugelgraphitbildner besteht und ein Gefüge aufweist, das in ferritischer Matrix kugelige Graphitausscheidungen sowie eutektischen und übereutektischen Zement it aufweist, wobei im Gefüge der Gehalt an PeTÜt 3 % nicht übersteigt.

2. Verfahren zur Erzeugung eines Kugelgraphitgußeisens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der aus manganarmem Roheisen, Stahlschrott, Gußeisenbruch. Ferrosilizium und Ferrochrom bestehende Einsatz so zusammengesetzt ist, daß er unmittelbar nach dem Einschmelzen in einem Induktionsofen 2,7 bis 2,9% C, 2,4 bis _so 2,9 °_u Si, 0,1 bis 0,2 % Mn, OJO bis 0,20 % Cr, etwa 0,07% S und 0,06% P enthält und daß durch Zusatz von Ferromagnesiumsilizium mit 45% Si und 8% Mg in einer Menge von 2,5 bis 3,0% in Bezug auf die flüssige Gußeisenmasse der Siliziumgehalt auf 4,0 bis 4,5% erhöht und der Gehalt an Chrom durch Zugabe in die Pfanne von 60% Cr enthaltenden Ferrochrom bis auf 0,15 bis 0,25% ergänzt wird.

3. Verfahren zur Erzeugung eines Kugelgraphitgußeisens nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß ein aus manganarmem Roheisen mit durchschnittlich 3,9",, C, 1,7% Si, 0,005% Mn. 0,01 % Cr bestehender Einsatz in einem Lichtbogenofen zusammen mit Ferrolegierungen wie Ferrosilizium. Ferrochrom und Ferromangan in solchen Mengen eingeschmolzen wird, daß unmittelbar nach dem Einschmelzen ein Gußeisen mit 2,7 bis 2,9",, C, 2,4 bis 2,9% Si, 0,1 bis 0,2% Mn, 0,1 bis 0,2% Cr, 0,07% S und 0,07% P erhalten wird und daß durch Zusatz von Ferromagnesiumsilizium mit 45% Si und 8% Mg in einer Menge von 2,5 bis 3,0% in Bezug auf die flüssige Gußeisenmasse der Siliziumgehalt auf 4,0 bis etwa 4,5",, erhöht und der Gehalt an Chrom durch Zugabe in die Pfanne von 60",, Cr enthaltendem Ferrochrom bis auf 0.15 bis 0,25% ergänzt wird.