DE2611247B2

DE2611247B2 - Herstellungsverfahren für Gußeisen

Info

Publication number: DE2611247B2
Application number: DE2611247A
Authority: DE
Inventors: Franklin Bruce Horton Mich. Rote (V.St.A.)
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1974-11-25
Filing date: 1976-03-17
Publication date: 1980-04-17
Also published as: FR2343808B1; GB1549319A; DE2611247A1; US3975191A; FR2343808A1; DE2611247C3

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Gußeisen aus flüssigem erschmolzenem Roheisen.

Die bei Eisengießereien häufig auftretenden Schwierigkeiten bestehen in einer Ungleichmäßigkeit des Gefüges und der mechanischen Eigenschaften, einem starken Bestreben zur Schrumpfung und Rißbildung und. im Fall von Graußguß, in einer übermäßigen Abkühl- oder Abschrecktendenz.

Diese Nachteile erscheinen am ausgeprägtesten bei Güssen, welche von in Elektroöfen erschmolzenen Metallen sowie von Füllungen mit hohem Schrottstahl· anteil erzeugt werden. Im Kupolofen erschmolzenes Eisen kann unter idealen Schmelzbcdingungen weniger anfällig für diese Mangel sein, obwohl sie stets cmc wichtige und kostspielige Frage darstellen. Durch Pfannenbehancllung laßt sich das Ausmaß dieser Mangel beim Temperguß kaum verringern, da eine korrigierende Pfannenbehandlung Mclieningcn im Weißguß erzeugen wurde. Pfannenimpfiinp v.ird hei der Herstellung von (!'auein I > mhutüuIS ■ vrv endet, um hei

Erstarrung die erwünschte Graphitbildungstendenz (Verringerung der Abschrecktendenz) zu erzeugen, doch führt dies häufig zu verstärkter Schrumpfung und Porigkeit. Diese ist eine Folge der Erhöhung der Erstarrungshohlraumzahl, die als Nebenergebnis der Gießpfannenimpfung entsteht. Eine Impfung mit gegenwärtig bekannten Stoffen wie Ferrosilizium, Graphit oder einer Verbindung entsprechender Impfstoffe führt stets zu einer erhöhten Hohlraumzahl. Auch ist eine Behandlung des Eisens mit Schuppengraphit bekannt (DE-AS 12 57 808). Der Zusatz von Kohlenstoff bis zu 0,3 Gew.-% der Schmelze ist ebenfalls bekannt (DE-AN B 17 883 bekanntgemachi am 2. Dezember 1954).

Die Gründe für diese Mangel lassen sich am besten

is durch eine sorgfältige Beobachtung der genauen Vorgänge während der Erstarrung des flüssigen Eisen erklären. Die Erstarrung von Gußeisen beginnt, wenn sich das Metall von der Gießtemperatur auf die Liquidus-Temperatur abgekühlt hat Diese Temperatur ändert sich in Abhängigkeit von der Zusammensetzung des Eisens. Unlegierter Grauguß von einer für Gußstücke der Kraftfahrzeugindustrie typischen Zusammensetzung besitzt eine Liquidustemperatur von 1160-1188⁰C. Bei niedrig gekohltem Eisen mit geringem Siliziumanteil (d. h„ bei Tempergußverbindungen) kann die Lif/uidustemperatur bis zu 1304⁰C betragen. Nach dem Abkühlen des Eisens auf die Liquidustemperatur bildet sich der erste Festkörper und beginnt zu wachsen, wobei er die Zusammensetzung der

» übrigen Flüssigkeit solange ändert, bis diese eutektisch wird. Die eutektische Zusammensetzung von Gußeisen wird mit etwa 4,33% Kohlenstoffäquivalent angegeben. Der Kohlenstoffäquivalent wird wie folgt ausgedrückt:

Im übereutektischen Eisen ist das Kohlenstoffäquivalent größer als 4.33% und im unterculektischen Eisen ist es kleiner als 4,33%.

Wenn ein übereutcktiseher verformbarer oder

*o Grauguß abkühlt, wird Graphit oder Eisenkarbid von der Schmelzmasse ausgeschieden, bis der geschmolzene Rest die eutektische Zusammensetzung erreicht. Anschließend werden gleichzeitig bei einer im wesentlichen konstanten Temperatur Graphit oder Eiscnkarbit sowie Austenit ausgeschieden. Bei weiterer Abkühlung von der Liquidus- auf die eutektische Temperatur wird mehr Austenit ausgefällt, und wenn die restliche Schmelzmasse die eutektische Zusammensetzung erreicht, werden Austenit und Graphit oder Eisenkarbid

w gleichzeitig bei einer konstanten Temperatur ausgeschieden.

Natürlich gibt es zum Beginn der Erstarrung von Gußeisen eine Zeilspannt, in welcher sich die ersten festen Metallteilchen ausformen. Diese Teilchen bilden einen Keim oder eine Grundlage, auf welcher sich weiteres Festmetall auskristallisieren kann. Da sich jedes Teilchen bei fortschreitender Erstarrrung bildet und wächst, nimmt der Anteil an Festmetall in der Masse zu. während sich der Anteil der Flüssigkeit

so verringert. Allmählich erreichen die erstarrenden Teilchen cmc CiröUc. bei welcher sie beginnen, zusammenzustoßen. Anschließend ist die Erstarrung beendet, und das endgültige Primärgcfügc aufgebaut |edes einzelne Teilchen, dessen < >röße zugenommen hat

'>"> und das mit anderen Teilchen zusammenstoßt, bildet einen Holraum oder eine /.eile, die im Mikrogcfiigc des Gußstücks eindeutig zu identifizieren ist.

Bei f iraniruß besteht die /eil·¹ nir "inem I ibertjantis·

produkt aus Austenit (d. h, aus Ferrit, Perlit, Bainit, Martensit oder Verbindungen aus diesen Stoffen) und Graphit. Bei WeiOguO besteht die Zelle aus einem Übergangsprodukt oder Produkten aus Austenit und Eisenkarbiden. In Abhängigkeit von der Abschrecktendenz des Eisens läßt sich in einer Erstarrungszelle sowohl Eisenkarbid als auch Graphit finden.

Gußstücke rr>!·. einem gleichmäßigen Gefüge und gleichmäßigen physischen Eigenschaften werden nach den vorstehend beschriebenen Erstarrungserscheinungen nur unter Idealbedingungen hergestellt, bei weichen die Erstarrung bei einer Temperatur beginnt, die ein wenig unter der UmwandJungsliquidustemperatur liegt. In der Praxis jedoch beginnt die Erstarrung bei Gußstücken von dünnem Querschnitt normalerweise nicht auf oder nahe der wahren Liquidustemperatur, sondern suf einer viel niedrigeren Temperatur. Dies ist in erster Linie dem Unterkühlungsvorgang zuzuschreiben, der bewirkt, daß sich das Metall unter die wahre Ersiarrungstemperatur abkühlt, damit sich stabile Metallkerbe bilden können, auf welchen die E' uarrung fortschreiten kann. Wenn das Schmelzmetall erheblich unterkühlt wird, bilden sich viele Kerne, die bei fortgesetzter Abkühlung wachsen. Dies ergibt einen Guß mit vielen kleinen Zellen. Wenn sich das Metall der vollständigen Erstarrung nähert, stellen die vielen feinen Zellen ein schweres Hindernis für die Bewegung des restlichen Flüssigmetalls dar und leisten damit dem Erstarrungsschwund Vorschub. Daraus ergeben sich Porigkeit. Risse oder schwere innere Spannungen. jo

Gußstücke mit dicken Metallquerschnitten, die nur langsam abkühlen, können nahe der Umwandlungstemperatur erstarren. Es werden nur wenige stabile Festkerne ausgeformt und diese bilden bei Beendigung des Erstarrungsprozesses große Zellen. Das daraus J5 entstehende Gußgefüge ist grob und porig und besitzt mindere mechanische Eigenschaften. Somit weisen Gußstücke mit Kombinationen aus dünnen und dicken Metallquerschlitten äußerst verschiedene Erstarrungstemperaturen, Zellengrößen, Feingefüge und mechani- sehe Eigenschaften auf. Dies führt zu Gußmängeln wie Porigkeit. Schrumpfung und Rissen sowie stark unterschiedlichen mechanischen Eigenschaften.

Aus dem Fehlen eines gleichmäßigen Gefüges bei Gußstücken entstehe.: viele Folgen. V/eeen verschiedener Temperaturen und verschiedener Erstarningsgeschwindigkeiten sind beispielsweise dünne und dicke Querschnitte eines Gußstück bestrebt, den kritischen Grad der Erstarrung zu verschiedenen Zeitpunkten zu erreichen, wenn nur eine geringe Menge der eutektisehen Flüssigkeit übrig bleibt. Dies führt häufig zu Oberflächenabhüben oder Schrumpfungen, besonders bei den einspringenden Winkeln eines Gußstückes oder am Schnittpunkt zwischen dicken und dünnen Querschnitten. Außerdem können Abschnitte mit kleinen Zellengrößen Innenporigkeit aufweisen, da sie in den Endstufen der Erstarrung die Speisung oder Zufuhr von Flüssigmetall nicht sichern können. Weiter kann der Unterschied im Gefüge und in der Zellengröße zwischen verschiedenen Teilen eines Gußstücks zu mi Maßtingcnauigkcitcn bei dem daraus bearbeiteten Bauteil führen. Schließlich ergibt der Mangel an gleichmäßigem Gefüge zwischen den ein/einen Abschnitten des Gußstückes verschiedene· mechanische Eigenschaften. tv,

Die Aufgabe der Er'v-dung besteht darin, ein Vi.-rfahren anzugeben, mn dem Gußeisen mit einem ''i-vHven fctricefiiKc. verp'iKcrier Schtimnfin i' und weniger Neigung zur Haarrißbildung hergestellt werden kann.

Zur Lösung der Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß dem Roheisen vor dem Gießen Garschaumgraphit zugesetzt wird. Garschaumgraphit besitzt einen feuerfesten Kern, welcher die Zellenbildung bei einer Temperatur fördert, die nur wenig unter der wahren Liquidustemperatur liegt.

Der als »Garschaumgraphit« oder »Primärgraphit« bezeichnete Stoff besteht nach allgemeiner Übereinkunft in der Gießereitechnik aus Graphit, das auf allen Stufen der Behandlung vom Zeitpunkt des Hochofenabstichs bis zur Erstarrung zu Masseln oder bis zur Streckung oder Frischung bei der Stahlerzeugung aus der flüssigen Roheisengicht ausgetrieben wird (»Gießerei« 40. Jahrgang 1953, Seiten 6?3, 634). In der nachfolgenden Beschreibung bezeichnet der Ausdruck »Garschaumgraphit« im wesentlichen freischwebende aus übereutektischer Roheisengicht gebildete Graphitblättchen. Gegenwärtig ist es ein .«törendes, doch unvermeidliches Nebenprodukt des Hocnofenbetriebs, das mit erheblichen Kosten gesammelt und beseitigt werden muß.

Wenn Garschaumgraphit als Beimengung für verformbaren Grauguß oder grauen Temperguß verwendet wird, so ergeben sich große Verbesserungen der Eigenschaften. Die Vergießbarkeit des Eisen wird erhöht. Ungleichmäßigkeiten des Gefüges und die Schrumpf-. Rißbildungs- oder Abschrecktendenz wird weitgehend verringert. Bei dünnen Querschnitten oder Querschnitten von mäßiger Dicke ist die Abmessung der Zellen größer oder gröber als bei Eisen von derselben Zusammensetzung, das ohne Garschaumgraphit oder Masseleisen erzeugt worden ist. Bei starken Querschnitten wird die Zellengröße verringert.

Es wird angenommen, daß die verbesserten Eigenschaften des Eisens mit beigemengtem Garschaumgraphit durch eine genaue Untersuchung des Garschaumgraphits erklärt werden können. Ich fand, daß jedes Gars^haumgraphitteilchen einen Kern eines Keramikstoffes enthält. Das Gewicht des Kerns scheint von etwa 5 bis 30% des Gesamtgewichts des Blättchens zu ändern. Eine Analyse verschiedener Garschaumgraphitproben ergibt einen Mangangehalt von er.va 0.5- 1.5% sowie einen Schwefelgehalt von etwa 0,3- 1%. Dies ist das richtige Verhältnis von Mangan zu Schwefel (ca. 1,7 und I) für die Bildung von Mangansulfid, was mich vermuten läßt, daß der Kern eines Garschaumgraphitteilchens vorwiegend aus Mangansulfid zusammen mit anderen feuerfesten Stoffen besteht. Die Zusammensetzung von Garschaumgraphit aus verschiedenen Gichten ändert sich, doch scheint es annähernd denselben Wi. kungsgrad unabhängig von der Quelle zu besitzen.

Es wird angenommen, daß die höheren Qualitä:en von mit Garschaumgraphit versetztem Gußeisen direkt dem Kern des Garschaunigraphitteilchens zuzuschreiben sind. Der Kern, der kein Kohlenstoff ist und der aus Roheisengicht gebiHet ist, muß notwendigerweise ein '•ehr feuerfester Stoff sein. Dies beruht auf der Tatsache, u'aß der K rn aus überhitztem Eisen gebildet ist (d. h. bei einer Temperatur von oder erheblich über 1482"C). Nach Aiisf'irmung dieses feuerfesten Kerns lagert sich Kohlenstoff auf ihm ab. wodurch ein Blättchen entsteht. Dieses Blättchen schw'.ngt dann zuoberst im Gießstrahl oder auf der Gießpfanne, wird freischwebend und dann für die Beseitigung gesammelt. Wenn es einer Graußguß- oder TemperguQfüllung oder der Giefinf.in. i: beiüemenal wird, wird der Kohlenstoff

anteil des Garschaiiingraphits im flüssigen Lisch aufgelöst. Daraus entsteht ein verringertes Abschreckbestreben. Jedoch der hochfeuerfeste Kern (ein Festkörper bei 1482°C) bleibt im flüssigen Gußeisen bei Überhitzungstemperaturen von 1482 — I 566" C in der Schwebe. Somit steht bei Erstarrung des Eisen dieser Kern bei Liquidustemperatur zur Auslösung der Zellenbildung zur Verfügung. Wenn diese Kerne vorhanden sind bedarf es zur Einleitung der Zellenbildung keiner erheblichen Unterkühlung bei dünnen Metallquerschnitten wie im Falle von Eisen, das solcher Kerne ermangelt. Daher beginnen sich die Zellen bei einer höheren Temperatur und auf weniger Kernen aufzubauen, wobei die Graphitbildung gefördert wird. Daraus ergibt sich eine gröbere Zelle sowie ein größerer Graphitkern. Dicke Metallquerschnitte. die normalerweise nahe der Liquidustemperatur auf wenigen Kprnrn erstarren, um Zrllpn großrr Abmessung /ii bilden, werden mit freien Kernen des Garschaumgraphits gespeist und erzeugen somit Zellen von geringerer Größe, welche sich der Abmessung der dünneren Gußstückquerschnitte annähen. Im Falle von Grauguß ist die Größe der Graphitblättchen kleiner. Dies ergibt eine erheblich stärkere Gleichmäßigkeit der Zellengröße zwischen dicken und dünnen Metallquerschnitten und führt zur Meidung oder Herabsetzung der vorstehend beschriebenen Gußmängel. Bei Grauguß oder verformbaren Eisen ist die Größe des Graphitblättchens gleichmiiOiger. Bei Gußstücken, deren Metallquerschnitte sich von dick zu dünn ändern, ist die Funktion des Garschaumgraphits besonders wichtig. Ohne Garschaumgraphit kühlen die dickeren Querschnitte langsamer ab; sie unterkühlen nieh. wesentlich und weisen daher eine verhältnismäßig grobe Zellen- und Graphitblättchengröße auf. Wie jedoch vorstehend erwähnt wurde, unterkühlen sich die dünneren Querschnitte erheblich; sie bilden viele Kerne und entwickeln eine kleine Zellengröße mit feinem Graphit. Dies ist für die Ungleichmäßigkeit des Gefüges und die mechanischen Eigenschaften solcher Gußstücke verantwortlich. Die durch das Garschaumgraphit erzeugten freien Kerne üben eine sehr vorteilhafte Wirkung sowohl auf die dicken als auch die dünnen Querschnitte des Gußstücks aus. Bei dicken Querschnitten leiten die Garschaumgraphitrestkerne eine Erstarrung an mehr Stellen ein. wodurch sie tatsächlich die Zellen- und Graphitgröße verringern. In dünnen Querschnitten jedoch leiten die Kerne die Erstarrung auf einer hohen Temperatur ein, wodurch sie die Zellenabmessung vergrößern, die Graphitverteilung verbessern und größere Graphitbiättchen entwickeln.

Für Temperguß, der ohne Graphit erstarren muß. werden geringere Mengen von kontrolliertem Garschaumgraphit verwendet. Die Garschaumgraphitkerne lösen eine Flüssigkeitserstarrung aus und erzeugen eine gleichmäßige Zellengröße, wodurch sie ernsthafte Erstarrungsmängel kontrollieren. Ferner wirken sie auch als Kerne zur Bildung von Temperagraphitkohle während der ersten Stufe des Temperns bei 871 —982°C, wodurch sie ein gleichmäßigeres Graphitgefüge im getemperten Gußstück erzeugen. Infolge des Vorhandenseins dieser Kerne wird die Schnelligkeit dieser ersten Glühung erhöht.

Markenimpfstoffe für Gießpfannen erzeugen reichlich r^ranhitVprnp wplr*hp Hip RilHiina vnn Crranhithlätt-—-, , .. _o -— — ■-ι

chen in dünneren Querschnitten fördern. Gleichzeitig erzeugen diese Impfstoffe jedoch eine sehr kleine Zellengröße. Somit löst das Garschaumgraphit die vorteilhaften Wirkungen tier Gießpfannenimpfstoffe aus. doch vermeidet ihre nachteiligen Wirkungen.

Erfindungsgemäß kann Garsehaunijgraphit in der Metallgicht oder als Beigabe einer Giellpfannenfülliing verwendet werden. Es kann in der Form von Blättchen verwendet werden oder zur leichteren Behandlung verarbeitet sein. Es kann durch Pressen ;rur Bildung von Kügelchen oder Scheiben brikettiert oder mit Zement verkittet werden. Ferner kann Garschnumgraphit zur Erzeugung von Hüttenkoks auch dem gemahlenen Kohlengemisch beigefügt werden, insbesondere für die Kupolofenschmelzung von Eisen. In diesem Falle würde der kohlenstoffhaltige Bestandteil des Garschaumgraphits einen Teil des festen Kohlenstoffgehaltes im Koks

π liefern. Während der Verkokung bleiben die Garschaumgraphitkerne unverändert und sind frei für eine Kontrolle der Graphit- und Zellengröße in der Kiinolnfrnsrhmrlze. Da dir Mengr iic% heim .Srhmrl/cn und Überhitzen des Eisens in einem Kupolofen verbrauchten Kokses durch das Gewicht des erschmolzenen Eisens zwischen IO und 20% schwanken kann und da bis etwa 75% der durch das Garschaumgraphit erzeugten Kerne während des Schmelzvorganges verschlackt werden können, müßte die dem gemahlenen Kohlengemisch beigesetzte Menge von Garschaumgraphit im Bereich zwischen etwa 2-20% liegen. Der kleinere Prozentsatz würde bei der Herstellung von Koks für Temperguß und die höheren Prozentsätze für das Schmelzen von Grauguß verwendet werden.

Bei der Bestimmung der Garschaumgraphitmenge für die Herstellung bestimmter Gußs'ücke müssen mehrere Faktoren berücksichtigt werden wie die Zusammenset zung der Metallgicht, das Schmelzverfahren, das Zuschlagsverfahren für Garschaumgraphit und schließlieh die Art des zu erzeugenden Gußeisens. Soweit es die Zusammensetzung der Beschickung oder der Metallgicht betrifft, werden geringe Zusätze von Garschaumgraphit beigemengt, wenn die Beschickung bereits große Mengen von graphitischen Stoffen enthält wie Roheisen und Anschnitte, Steiger und Graugußschrott, Gußeisen mit kugeliger Graphitausbildung oder gekühltem Temperguß. Diese Stoffe erzeugen einige vorteilhaften Kerne, so daß eine verhältnismäßig geringe Menge an Garschaumgraphit erforderlich ist.

um die optimalen Erstarrungseigenschaflen zu entwikkeln. Solchen Beschickungen kann Garschaumgraphit in Mengen zwischen 0,1% bis 0,5% der Gicht zugesetzt werden. Wenn die Metallbeschickung einen großen Anteil von Schrottstahl und wenig graphitische Stoffe enthält, können 0.5%—4% Garschaumgraphit der Gicht beigemengt werden, um die erforderliche Zellenführung zu entwickeln.

Das Schmelzverfahren bestimmt auch die zur Erzeugung der gewünschten Gleichmäßigkeit und Zellengröße erforderliche Menge an Garschaumgraphit. Bei der Produktion eines bestimmten Eisens von fester Metallbeschickung wird die Menge des Garschaumgraphits in der Beschickung vorteilhafterweise in Abhängigkeit vom Schmelzverfahren verändert. Eine Schmelzung im Kupolofen erfordert am wenigstens Garschaumgraphit. in einem Elektroinduktionsofen wird mehr gebraucht und in einem Lichtbogenofen am meisten. Diese Änderungen sind erforderlich, weil die Unterschiede in den Schmelzbedingungen und Verfahren verschiedene Mengen an Kernverlusten während des Schmelzvorganges ergeben. Wenn daher ein bestimmtes Schmelzgut etwa 0.25 bis 0.50% Garschaumgraphit für die Kupolofenschmelze braucht.

dann würde die Schmelzung in einem Induktionsofen etwa 0,5-1% Garschaumgraphit und die Schmelzung des gleichen Schrnelzgules in einem Lichtbogenofen etwa 0.75 bis 1,5% Garschaumgraphit erfordern. Offensichtlich muß bei einem hohen Stahlanteil im Schmelzgut die erlorderliche Garschaumgraphitmenge größt.' icin.

Auch das Verfahren, mit welchem das Garschaumgraphit dem Eisen beigesetzt wird, bestimmt die erforderliche Garschaumgraphitmenge zur Erzeugung der gewünschten Eigenschaften. Bei Gießpfannenzuschlägen wird weniger Garschaumgraphit gebraucht als bei der Metailbeschickung selbst. Dies ergibt sich aus der Tatsache, daß Garschaumgraphit als schwacher Impfstoff wirkt, wenn es der Gießpfanne beigemengt wird. Es wirkt auch zur Steuerung der Zellengröße unabhängig, ob es der Gießpfanne, dem Schmelz.gut oder als Teil infolge von Oberflüehenlunkern oder inneren Schrumpfungen an der Verbindung zwischen den Rad· und Wellenkeilen verschrottet werden. Beispielsweise wurde eine Schmelze in einem Lichtbogenofen erschmolzen, deren Schmelzgut ausfolgendem bestand:

J6J kg Stahl

454 kg Riicklaufanschnittc und Steiger

544,7 kg Gußeisenschrott

27,2 kg Flockengraphit

1,81 kg Ferromangan

9.07 kg Ferrosilizium

7.26 kg Ferromolvbdän

15,4 kg Ferrochrom

3.63 kg Kupfer

Die Zusammensetzung des erzeugten Metalls war: 3,45 C. 2,39 Si, 0.78 Mn, 1,40Cr, 0.32 Mo. 0.24 Cu und

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Gießpfannenzuschlag bewegt sich normalerweise im Bereich zwischen etwa 0,05 — 0,5%. Wenn Garschaumgraphit dem Schmelzgut beigemengt wird, so kann dies in Mengen bis zu 4% erfolgen, insbesondere im Falle eines Lichtbogenofens. Garschaumgraphit kann zur Erzeugung des gesamten Kohlenstoffes im Eisen dienen, um den gewünschten Kohlenstoffgehalt zu erreichen oder, in einer geringeren Menge, um nur die Zcllengröße zu steuern, wobei eine andere Kohlenstoffquelle für den Rest des erforderlichen Kohlenstoffes sorgt.

Ga¹ jchaumgraphit kann auch mit herkömmlichen n> Impfstoffen wie Ferrosilizium oder anderen entsprechenden Legierungen für den Gießpfannenzuschlag gemischt werden. Die Verbindung von Garschaumgraphit mit einem herkömmlichen Impfstoff ergibt eine hohe graphitische Legierungsleistung für Gußstücke mit >ϊ dünnen Querschnitten. Jedoch die Anwesenheit von Garschaumgraphitkernen erfordert die frühe Bildung von Zellen und Graphit während des Erstarrungsvorgangs. Wenn daher Garschaumgraphit in dieser W eise benutzt wird, erzeugt es eine gröbere Zellengröße und ■>" gleichzeitig vermeidet es ein nachteiliges Merkmal der herkömmlichen Impfstoffe.

In den nachstehenden Beispielen sind die Wirkungen von Garschaumgraphitzuschlägen für verschiedene Gußeisenarten aufgezeigt: -»5

Beispiel I

Die für eine herkömmliche Kraftfahrzeugnockenwelle vorgeschriebene Zusammensetzung ist wie folgt:

Kohlenstoff, insgesamt 3,30-3.50% '°

Silizium 2,20-2,40%

Mangan 0,70-0,80%

Schwefel 0,12% maximal

Chrom 1.20-1,40%

Molybdän 0,40 - 0,60% ^iS

Nickel oder Kupfer 0,20-0,40%

Das vorgeschriebene Feingefüge der gegossenen Nockenerhebung an der Nockenwelle besteht aus 10-20% Primäreisenkarbid, Graphit und Perlit. Zusam- M> mensetzung und Schmelzführung müssen zur Entwicklung des gewünschten Feingefüges der Nockenerhebung angepaßt werden, doch gleichzeitig müssen sie eine zerspanbare Brinellhärte von 262 — 311 im Lagerund Radteil der Nockenwelle ergeben. Häufig müssen es Gußstücke, die mit dem erforderlichen Feingefüge der Nockenwellenerhebung sowie mit einer Brinellhärte von 285 oder höher für das Lager hergestellt wurden.

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te Gefüge, und das Lager wies eine Brinellhai ic von 285 auf. Alle Gußstücke wurden wegen schwerer Schrumpfung zwischen Lager und Welle verschrottet. Einige zerrissen praktisch während des Erstarrungs- und Abkühlvorgangs.

Eine zweite Schmelze wurde erzeugt, in welcher 9.07 kg. Flockengraphit durch 10.9 kg. Garschaumgraphit ersetzt wurden, wobei alle anderen Bestandteile gleich blieben. Dies ergab eine Zusammensetzung von 3.42 C. 2.37 Si. 0,75 Mn, 1,38Cr. 0.36 Mo. 0.29 Cu und 0.09 S in Gewichtsprozent. Das Feingefüge war hervorragend, und die Brinellhärte betrug 302. Es fanden sich keinerlei Anzeichen von Schrumpfung oder Lunkerbildung. Der Zellendurchmcsser der ersten Schmelze betrug et«.ι 50% der zweiten Charge. In diesem Falle wurde die Menge des im Schmelzgut verwendeten Garschaumgraphits verhältnismäßig gering gehalten, um eine große Anzahl von Restkernen zu vermeiden, welche die in der Nockenerhebung anwesende Karbidmenge reduzieren könnte.

Beispiel Il

Ein Fahrradrahmen mit dem Rohr für das Kettenrad und den davon ausgehenden Trägern wird häufig als Temperguß hergestellt. Produktionsgußstücke für diese Teile wurden aus Schmelzgut gefertigt, das aus Folgendem bestand:

53% Stahlschrott

40% Weißeisenanschnitt und Steiger

5% Temperschrott

2% Flockengraphit

Lie Objektanalyse des Metalls ergab: 2,5O-2,bO% C 1.50-1.60% Si. 0.30-0.35% Mn. 0,03-0.05%S. Das Metall wurde in einem kernlosen Induktionsofen mit einem Beschickungsvermögen von 13 t erschmolzen. Beim Produktionsausstoß mußten 50-95% der Gußstücke in Abhängigkeit von den täglichen Änderungen der Schmelzführung auf Schrumpfungen (Lunker) an den Schnittpunkter; des Hauptkettenradrohres und der Rahmenträger repariert werden.

Bei einer Probeschmelzung mit Garschaumgraphit als Ersatz für einen Teil des Graphits der oben angegebenen Beschickung wurde der Graphitzuschlag auf 1,5% herabgesetzt, und 0,6% Garschaumgraphit beigegeben. Von den tausend hergestellten Stücken wiesen nur fünf Anzeichen von Schrumpfung und Lunkerbüdung auf.

Die Dendritengröße der Weißgußstücke mit Garschaumgraphit in der Gicht war gröber und gleichmäßiger als in der Standardproduktionsschmelze. Dies war

auf die Keimbildung durch die Garschaumkerne bei Temperaturen zurückzuführen, die höher lagen als beim normalen Produktionsguß. Der Garschaumgraphitzuschlag wurde verhältnismäßig niedrig gehalten, um das erforderliche Weißgußgefüge zu bewahren. Die Gußstücke wiesen die folgende Analyse auf: 2,46% C. 1,53% Si, 0,33% Mn um. 0,05% S.

Beispiel III

Eine Gruppe von Hydraulikpumpengehäusen, die jeweils 22.2 kg wogen und Querschnitte zwischen 63.5 und 12.7 mm aufwiesen, wurde als Grauguß mit einer vorgeschriebenen Zugfestigkeit von 2810 kg/cm² gefertigt. Die Sollzusammensetzung war: 2,90-3,10% C, 1,90-2,10% Si. 0,60-0,70% Mn, 0.10-0,20% Cr und 0,05-0,08% S. Das Metall wurde in einem kernlosen Induktionsofen mit einem Aufnahmevermögen von 7 t mensetzung auf: 3,20-3,40% C, 2,20-2.40% Si. 0.70-0,80% Mn und 0,15% S maximal. Das Metall

irde vom Kupolofen in einen erwärmten Vorherd abgestochen und dann in eine Gießpfanne gegossen Während der Beförderung vom Vorherd zur Gießpfanne wurde ein Zuschlag von 0.25% eines Ferrosiliziumimpfstoffes beigemengt. Bis zu etwa 30% der auf diese Weise gefertigten Zylinderblöcke mußten wegen Lunkerbildung verschrottet werden. Die Gußstücke besaßen eine feine Zcllcngrößc.

Nach Änderung der Schmelzführung durch Ersatz von 0,15% Garschaumgraphit für den Ferrosiliziumimpfstoff wurde die innere Porigkeit beseitigt, die sich aus der Lunkerbildung ergab, und die Gußstücke wiesen keinerlei Abschreckungserscheinungen an den dünnen Querschnitten und an den Kanten auf. Die Zellengröße war etwa 75% gröber als beim Produktionsmetall. Die

zusammensetzte:	Stahl
40%	Rücklaufanstieg und Steiger
40%	Gußschrott
20%	Flockengraphit
1.2%	Ferrochrom(70% Cr)
0,15%

Die Brinellhärte der Gußstücke änderte sich von 241 beim Querschnitt 12,7 mm bis herab zu Ib3 beim Querschnitt von 2,5 63,5 mm. Die Zcllengröße war bei den dicken Querschnitteilen sehr grob und bei den dünnen Querschnitteilen sehr fein. Viele Gußstücke wiesen Schrumpfungen und Risse an den Schnittpunkten zwischen den dünnen und dicken Querschnitteilen auf.

Eine Probeschmelzung wurde gegossen, bei welcher alle Einsatzbestandteile gleich blieben, ausgenommen, daß 1% Flockengraphit durch 1,2% Garschaumgraphit ersetzt wurde. Dies ergab Gußstücke mit einer Brinellhärte von 217 bei den dünnen Querschnitten und 197 bei den dicken Querschnitten. Im Vergleich zu den Produktionsgüssen wurde die Zellengroße in den dicken Querschnitteilen verringe·"· und in den dünnen Querschnitteilen vergrößert. Es fanden sich keine Anzeichen von Schrumpfung oder Lunkerbildung. Die Metallzusammensetzung der mit der Probeschmelze erzeugten Gußstücke war: 3,08% C, 2,07% Si, 0,67% Mn. 0.17% Cr und 0.07% S.

Beispiel IV

Eine Gruppe von 6-Zylindermotorblöcken mit einem Gewicht von 172 kg wurde aus Kupolofengrauguß gefertigt. Die Gußstücke wiesen die folgende Zusam-Mn und 0,11% S.

Zur weiteren Darstellung der Natur des Garschaumgraphits und der Auswirkungen der Garschaumgraphitzuschläge zu Gußeisen sei auf die Zeichnung verwiesen. welche in

F i g. 1 eine Fotomikrographie eines Garschaumgraphitblättchens bei SOOfacher linearer Vergrößerung; in

Fig. 2 eine Fotomikrographie eines legierten Eisens bei 80facher linearer Vergrößerung, das in einem Lichtbogenofen ohne Gurschaumgraphitzuschlag erschmolzen wurde: und in

F i g. 3 eine Fotomikrographie des gleichen in der F i g. 2 gezeigten legierten Eisens bei SOfaeher linearer Vergrößerung, jedoch mit einem Zuschlag von 0.8'¹O Garschaumgraphit in der Beschickung:
zeigt.

< Das Graphitblättchen selbst der F i g. 1 ist die große flockige oder verschwommene helle Fläche 10. und der Keim ist das kleine winkelförmige hell gefärbte Teilchen 12 in der Mitte des Blättchens.

Die Darstellungen der F i g. 2 und 3 sind 80fach linear vergrößert, um die verschiedenen Zellengrößen zu zeigen, die man mit den beiden Güssen des vorstehend gebrachten Beispiels I erhält: Fig. 2 zeigt einen Querschnitt des Produktionsgusses ohne Garschaumgraphit und F i g. 3 den gleichen Querschnitt des > erfindungsgemäßen Gusses, bei welchem 0.07 kg Flokkengraphit durch 10.9 kg Garschaumgraphit ersetzt wurden. Der Unterschied der Zellengrößen bei diesen beiden Güssen ist ganz offensichtlich, weil die Eisenkarbide 14 an den Zellengrenzen ausgefällt wurden und damit die Kennzeichnung der Zellengröße sehr deutlich machen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von Gußeisen aus flüssigem, erschmolzenem Roheisen, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Gießen Garschaumgraphit zugesetzt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Garschaumgraphit in einer Menge zwischen 0,05 und 4,0 Gew.-% zugesetzt wird.

3. Verfahren nach Anspruch J oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Garschaumgraphit der Metallbeschickung zugesetzt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Garschaumgraphit der Schmelze zugesetzt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Garschaumgraphit der Schmelze ;i der Gießpfanne in einer Menge von etwa 0.05 bi* 0.5 Gew,-% zugesetzt wird,

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1—5, dadurch gekennzeichnet, daß das Garschaumgraphit mit einem Impfmittel vor dem Zusetzen in die Gießpfanne vermischt wird

7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Roheisen in einem Elektroofen geschmolzen wird und der Beschickungsmenge zwischen 0,2 und 4,0% Garschauingraphit zugesetzt wird.

8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Roheisen in einem Kupolofen geschmolzen wird, und de; Beschickungsmenge zwischen 0,2 und 0,5% Carschaumgraphii zugesetzt wird.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Teil des gewünschten Kohlenstoffgehaltes des Gußeisens durch den Zuschlag von Garschaumgraphit zu einem gemahlenen Kohlenger.iisch zur Erzeugung des Kokses gewonnen wird.

10. Verfahren nach Anspruch 9. dadurch gekennzeichnet, daß das Garschaumgraphit der gemahlenen Kohlenmischung in einer Menge zwischen 2 und 20 Gew.-% zugesetzt wird.