DE3509709A1 - Process for producing an austempered nodular cast iron article, and the article thus obtained - Google Patents

Process for producing an austempered nodular cast iron article, and the article thus obtained

Info

Publication number
DE3509709A1
DE3509709A1 DE19853509709 DE3509709A DE3509709A1 DE 3509709 A1 DE3509709 A1 DE 3509709A1 DE 19853509709 DE19853509709 DE 19853509709 DE 3509709 A DE3509709 A DE 3509709A DE 3509709 A1 DE3509709 A1 DE 3509709A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
cast iron
weight
temperature
spheroidal graphite
iron body
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
DE19853509709
Other languages
German (de)
Other versions
DE3509709C2 (en
Inventor
Yoshio Yokosuka Jimbo
Mamoru Zushi Sayashi
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nissan Motor Co Ltd
Original Assignee
Nissan Motor Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nissan Motor Co Ltd filed Critical Nissan Motor Co Ltd
Publication of DE3509709A1 publication Critical patent/DE3509709A1/en
Application granted granted Critical
Publication of DE3509709C2 publication Critical patent/DE3509709C2/de
Granted legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D5/00Heat treatments of cast-iron
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D1/00General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
    • C21D1/18Hardening; Quenching with or without subsequent tempering
    • C21D1/19Hardening; Quenching with or without subsequent tempering by interrupted quenching
    • C21D1/20Isothermal quenching, e.g. bainitic hardening

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Refinement Of Pig-Iron, Manufacture Of Cast Iron, And Steel Manufacture Other Than In Revolving Furnaces (AREA)

Abstract

A process for producing an austempered nodular cast iron article and the resulting cast iron article, which can be a thick-walled article, are described. This is produced using a cast iron composition containing spheroidal graphite and consisting essentially of 3.0-4.0% by weight of C, 1.5-3.0% by weight of Si, 0.005-0.2% by weight of a spheroid-forming agent such as Mg, Ca and/or Ce, 0.3-0.8% by weight of Mn, 0.3-2.0% by weight of Cu, 0.2-2.5% by weight of Mo, and 0-0.3% by weight of Ni, the remainder being iron. The cast iron article is cooled from the austenite stabilisation temperature to the temperature of the transformation to troostite at a suitable cooling rate in such a way that precipitation of perlite is avoided, preferably at a cooling rate of between 10 DEG C/sec and 0.5 DEG C/sec. A fluidised-bed furnace is suitable for cooling. In the cast iron composition, the following relationship is preferably maintained: 3(Mn(% by weight) + Mo(% by weight)) + 2(Cu(% by weight) + Ni(% by weight)) >/= 7% by weight.

Description

Beschreibungdescription

Die Erfindung betrifft ein Gußeisen rnit Kueeleraphit und insbesondere ein Verfahren zur Herstellung eines zwischenstufen-vergüteten bzw. wärmebad-gehärteten Eisenkörpers mit Kugelgraphit (sphäroidisches tEraphitoußeisen) und das dabei erhaltene Produkt.The invention relates to a spheroidal graphite cast iron, and more particularly a process for the production of an intermediate tempered or heat bath hardened one Iron body with spheroidal graphite (spheroidal tEraphite cast iron) and the resulting Product.

Der Zwischenstufenvergütung bzw. Wärmehärtung von sphäroidischem Graphitgußeisen wurde großes Interesse qewidmet als Maßnahme zur Erzielung eines billiqen, leichten materials zur Verwendung anstelle von Stahlsorten für verschiedene Maschinenelemente in Motorfahrzeugen bzw. Kraftfahrzeugen, Schiffen, zivilen oder landwirtschaftlichen Maschinen, bei Einrichtungen für die Stahlherstellung, usw. Dies kommt daher, daß zwischenstufenvergütete sphäroidische Graphitgußeisen, die als bainitische sphäroidische Graphitgußeisen bezeichnet werden können, eine wesentlich bessere Kombination von Zugfestigkeit und Dehnung oder Zähigkeit aufweisen, als übliche ferritische oder perlitische sphäroidische Graphitgußeisen. Beispielsweise wurde ein Erfolg beim Ersatz von geschmiedeten und carburierten Stahlgetrieben für Automobile bzw. Kraftfahrzeuge durch zwischenstufen-vergütete Getriebe aus sphäroidischem Graphitgußeisen mit Vorteilen in vieler Hinsicht berichtet, wie die Verringerung der Gesamtproduktionskosten, die Verringerung des Gewichtes und die Lärmverringerung aufgrund einer hohen Dämpfungsrate des neuen Materials.The intermediate tempering or heat hardening of spheroidal graphite cast iron Great interest was devoted as a measure to achieve a cheap, lightweight materials to be used instead of steel grades for various machine elements in motor vehicles or motor vehicles, ships, civil or agricultural Machines, in equipment for steel production, etc. This is due to the fact that intermediate-tempered spheroidal graphite cast irons, which are known as bainitic spheroidal Graphite cast iron can be called a much better combination of Tensile strength and elongation or toughness than usual ferritic or pearlitic spheroidal graphite cast irons. For example, there was a success at Replacement of forged and carburized steel gears for automobiles and motor vehicles thanks to inter-stage tempered gears made of spheroidal graphite cast iron with advantages reported in many ways, such as reducing the overall production cost, the reduction in weight and noise reduction due to a high damping rate of the new material.

In der Praxis hat sich jedoch das Zwischenstufenvergüten von sphäroidischen Graphitgußeisen als nur für begrenzte Anwendungszwecke für kleine und dünnwandige Teile erwiesen, da es nicht leicht ist, eine ideale Zwischenstufenvergütung oder Verwertung von hohem Bainit oder Troostit durch Hitzebehandlung üblicher sphäroidischer Graphitgußeisen zu erzielen. Der hauptsächliche Grund für die Schwierigkeit der Zwischenstufenvergütung von sphärischem Graphitgußeisen üblicher Zusammensetzungen liegt darin, daß die Stabilität des supergekühlten Austenits unzureichend ist. Es ist daher zur Erzielung einer geeigneten Zwischenstufenvergütung erforderlich, daß das Gußeisen von der Austenisierungstemperatur zur Bainit-bzw. Troostitumwandlungstemperatur bei einer ausreichend hohen Rate der Temperaturverringerung gekühlt wird. Im Falle dickwandiger Teile jedoch ist es schwierig, eine derartig hohe Kühlungsrate bzw. Kühlungsgeschwindigkeit in jedem Teil jedes Gußkörpers zu verwirklichen und daher fällt viel Perlit aus supergekühltem Austenit während des Kühlungsverfahrens aus. In einigen Fällen wird ein Salzbad verwendet, um eine raschere Kühlung als die Luftkühlung zu erzielen. Jedoch ist es in der gegenwärtigen Industrie im allgemeinen unerwünscht, Salzbäder zu verwenden, aufgrund der mühsamen Arbeitsweise, der geringen Produktivität und der Verwendung von umweltverschmutzenden Materialien. Darüber hinaus neigt die Kühlung in einem Salzbad zur Bildung stärkerer Spannungen in dem behandelten Gußkörper als dies im Falle der Luftkühlung auftritt.In practice, however, the inter-stage of spheroidal Graphite cast iron as only for limited uses for small and thin-walled Parts proved to be an ideal interstage or because it is not easy Utilization of high bainite or troostite by heat treatment of common spheroidal ones To achieve graphite cast iron. The main reason for the difficulty of the Intermediate tempering of spherical graphite cast iron of conventional compositions lies in the fact that the stability of the supercooled austenite is insufficient is. It is therefore necessary to achieve a suitable intermediate level remuneration, that the cast iron from the austenization temperature to bainite or. Troostite transition temperature is cooled at a sufficiently high rate of temperature decrease. In the event of thick-walled parts, however, it is difficult to achieve such a high cooling rate or Realize cooling speed in each part of each cast body and therefore Much pearlite precipitates from supercooled austenite during the cooling process. In some cases a salt bath is used to provide faster cooling than air cooling to achieve. However, in current industry it is generally undesirable to To use salt baths because of the laborious operation, the low productivity and the use of polluting materials. In addition, the tends to Cooling in a salt bath to create stronger stresses in the treated cast body than occurs in the case of air cooling.

Als typische Maßnahme zur Lösung des vorstehenden Problems ist es bekannt, ein sphäroidisches Graphitgußeisen zu verwenden, das beträchtliche Mengen an Mo und/oder Ni enthält, wie zum Beispiel in der JP-Patentveröffentlichung Nr.As a typical measure to solve the above problem, it is known to use a spheroidal graphite cast iron which has substantial amounts of Mo and / or Ni, for example, in JP Patent Publication No.

47-19496 (1972) und in den JP-OSn Nr. 50-127823 (1975) und 54-133420 (1979) gezeigt. Der Zusatz von Mo und/oder Ni bewirkt eine Stabilisierung von Austenit und es wird daher möglich, eine geeignete Zwischenstufenvergütung des sphäroidischen Graphitgußeisens zu erzielen, ohne daß eine Perlitausfällung auftritt, selbst wenn die Kühlung von der Austenisierungstemperatur zur Bainit- bzw. Troostitumwandlungstemperatur bei einer relativ geringen Kühlungsrate bzw. langsamen Kühlungsgeschwindigkeit durch Luftkühlung durchgeführt wird. Die Anwendung einer relativ geringen Kühlungsrate bietet den weiteren Vorteil, daß geringere Spannungen in den behandelten Gußkörpern erzeugt werden.47-19496 (1972) and JP-OS Nos. 50-127823 (1975) and 54-133420 (1979). The addition of Mo and / or Ni stabilizes the austenite and it therefore becomes possible to obtain a suitable intermediate grade of the spheroidal To achieve graphite cast iron without pearlite precipitation occurring, even if the cooling from the austenization temperature to the bainite or troostite transition temperature at a relatively low cooling rate or slow cooling speed Air cooling is carried out. The use of a relatively low rate of cooling offers the further advantage that there is less tension in the treated castings be generated.

Jedoch führt der Zusatz beträchtlicher Mengen des sehr kostspieligen Mo und Ni zu sphäroidischem Graphitgußeisen zu einem beträchtlichen Anstieg der Materialkosten und kann daher nicht weitverbreitet durchgeführt werden. Wenn darüber hinaus eine große Menge an Ni enthalten ist, so erfolgt die isotherme Umwandlung von Austenit zu Bainit bzw. Troostit so langsam, daß die Gußeisenkörper während eines sehr langen Zeitraumes bei der Temperatur zur Bildung des Troostits gehalten werden müssen, um bei Beendigung der Zwischenstufenvergütungsbehandlung gute mechanische Eigenschaften zu erzielen.However, the addition of vast amounts of the very expensive leads Mo and Ni to spheroidal graphite cast iron to a considerable one Increase in material cost and therefore cannot be widely carried out. In addition, when a large amount of Ni is contained, it becomes isothermal Conversion of austenite to bainite or troostite so slowly that the cast iron body for a very long period of time at the temperature for the formation of the troostite must be kept to upon completion of the inter-tier treatment to achieve good mechanical properties.

In der EP-Patentanmeldung 84 114 386.0 der gleichen Anmelderin, entsprechend der US-Patentanmeldung S.N. 676 929 vom 30. November 1984, wurde vorgeschlagen, eine sphäroidische Graphitgußeisenzusammensetzung zu verwenden, die 0,3 - 0,8 Gew.-% Mn und 0,3 - 2,0 Gew.-% Cu enthalten muß und gegebenenfalls bis zu 0,1 Gew.-% Mo und/oder bis zu 0,3 Gew.- Ni enthalten kann, und die Kühlung des Gußeisen körpers von der Austenit-Stabilisierungstemperatur zu der Troostitumwandlungstemperatur bei einer geeigneten Kühlungsrate bzw. Kühlungsgeschwindigkeit so durchzuführen, daß eine Perlitausfällung vermieden wird, vorzugsweise in einem Wirbelschichtbettofen, insbesondere wenn der Gußeisen körper ein dickwandiges Teil ist. Diese Methode basiert auf der Feststellung, daß durch gemeinsame Verwendung geeigneter Mengen von Mn und Cu es möglich ist, die Stabilität des supergekühlten Austenits zum Zeitpunkt der Zwischenstufenvergütung-Wärmebehandlung zu verbessern, ohne daß es notwendig ist, große Mengen an Mo und/oder Ni zu der Gußeisenzusammensetzung zu fügen. Dementsprechend führt diese Methode zu geringen Materialkosten und ermöglicht die praktische Erzielung von Vorteilen bei der Zwischenstufenvergütung von sphäroidischen Graphitgußeisenteilen, selbst in Fällen relativ dickwandiger Teile, ohne daß die Notwendigkeit der Verwendung eines Salzbades auftritt.In EP patent application 84 114 386.0 by the same applicant, accordingly U.S. patent application S.N. 676 929 dated November 30, 1984, it was proposed to use a spheroidal graphite cast iron composition containing 0.3-0.8% by weight Mn and 0.3-2.0% by weight of Cu and optionally up to 0.1% by weight of Mo and / or up to 0.3 wt .- Ni may contain, and the cooling of the cast iron body from the austenite stabilization temperature to the troostite transition temperature to be carried out at a suitable cooling rate or cooling speed, that perlite precipitation is avoided, preferably in a fluidized bed furnace, especially if the cast iron body is a thick-walled part. This method is based on the finding that by using appropriate amounts of Mn and Cu it is possible to maintain the stability of the supercooled austenite at the time of To improve interstage heat treatment without the need to to add large amounts of Mo and / or Ni to the cast iron composition. Accordingly this method leads to low material costs and enables practical achievement of advantages in the inter-stage tempering of spheroidal graphite cast iron parts, even in cases of relatively thick-walled parts, without the need for use a salt bath occurs.

Darüber hinaus kann die isotherme Umwandlung zu Troostit bei der Zwischenstufenvergütungsbehandlung in einer relativ kurzen Zeit erfolgen, aufgrund der strikten Begrenzung des Gehalts an Ni in dem Gußeisen. Jedoch bestehen bei dieser Methode Einschränkungen hinsichtlich ihrer Wirksamkeit, aufgrund der Zusammensetzung des sphäroidischen Graphitgußeisens, so daß die praktische Anwendung dieser Methode auf sehr dickwandige Teile nicht immer zu voll zufriedenstellenden Ergebnissen führt.In addition, the isothermal conversion to troostite can be used in the intermediate aging treatment in a relatively short time due to the strict limitation of the salary of Ni in the cast iron. However, there are this method has limitations in terms of their effectiveness, due to the composition of the spheroidal Graphite cast iron, so that the practical application of this method to very thick-walled Sharing does not always produce fully satisfactory results.

Es ist ein Ziel der Erfindung, ein Verfahren zur leichten und wirtschaftlichen Erzeugung von in geeigneter Weise zwischenstufen-vergüteten bzw. wärmebad-behandelten sphäroidischen Graphitgußeisenkörpern bereitzustellen, die gute mechanische Eigenschaften aufweisen, wobei das Verfahren voll anwendbar ist, selbst dann, wenn der Gußeisen körper ein sehr dickwandiges Teil ist.It is an object of the invention to provide a method for easy and economical Generation of appropriately inter-stage-tempered or heat-bath-treated spheroidal graphite cast iron bodies provide good mechanical properties have, the method being fully applicable even if the cast iron body is a very thick-walled part.

Ein weiteres Ziel der Erfindung ist die Bereitstellung eines in geeigneter Weise zwischenstufen-vergüteten bzw.Another object of the invention is to provide a suitable one Way inter-tier-remunerated resp.

wärmebad-behandelten sphäroidischen Graphitgußeisenkörpers, der gute mechanische Eigenschaften aufweist und relativ geringe Materialkosten erfordert.heat bath-treated spheroidal graphite cast iron body, the good Has mechanical properties and requires relatively low material costs.

Ein Verfahren gemäß der Erfindung zur Erzielung eines zwischenstufen-vergüteten bzw. wärmebad-behandelten sphäroidischen Graphitgußeisenkörpers besteht in folgenden Stufen (a) Gießen einer sphäroidischen Graphitzusammensetzung, die aus 3,0 - 4,0 Gew.-% C, 1,5 - 3,0 Gew.-% Si, 0,005 -0,2 Gew.-% eines sphäroidisierenden Mittels, 0,3 - 0,8 Gew.-% Mn, 0,3 - 2,0 Gew.-t Cu, 0,2 - 2,5 Gew.-t Mo, 0 -0,3 Gew.-% Ni und zum Rest aus Eisen und unvermeidlichen Verunreinigungen besteht, zu einem in gewünschter Weise geformten Körper, und (b) Zwischenstufenvergüten bzw.A method according to the invention for achieving an interstage paid or heat bath-treated spheroidal graphite cast iron body consists of the following Steps (a) Casting a spheroidal graphite composition consisting of 3.0-4.0 % By weight C, 1.5-3.0% by weight Si, 0.005-0.2% by weight of a spheroidizing agent, 0.3-0.8% by weight Mn, 0.3-2.0% by weight Cu, 0.2-2.5% by weight Mo, 0-0.3% by weight Ni and the remainder consists of iron and inevitable impurities, to an in body shaped as desired, and (b) intermediate tempering or

Wärmebadbehandeln ("Austempering") des Gußeisenkörpers dadurch, daß der Gußeisenkörper zuerst bei einer Temperatur gehalten wird, bei der der Austenit stabilisiert wird, der Gußeisenkörper von der ersten Temperatur auf eine zweite Temperatur gekühlt wird, bei der die Umwandlung von Austenit zu Troostit bzw. Bainit erfolgt, bei einer derartigen Kühlungsrate bzw. Kühlungsgeschwindigkeit, daß die Kühlung im wesentlichen ohne Ausfällung von Perlit erfolgt, wobei der Gußeisenkörper bei der zweiten Temperatur gehalten wird, um eine isotherme Umwandlung von Austenit zu Troostit bzw. Bainit zu erzielen, worauf der Gußeisenkörper abgeschreckt bzw. abgekühlt wird.Heat bath treatment ("Austempering") of the cast iron body in that the cast iron body is first held at a temperature at which the austenite is stabilized, the cast iron body from the first temperature to a second Temperature is cooled at which the transformation of austenite to troostite or bainite takes place at such a cooling rate or cooling speed that the Cooling takes place essentially without precipitation of perlite, whereby the cast iron body is held at the second temperature to undergo isothermal conversion from austenite to troostite or bainite, whereupon the cast iron body is quenched or is cooled.

Bei dieser Methode ist es bevorzugt, wenn die Gesamtmenge an Mn, Cu, Mo und Ni in der sphäroidischen Graphitgußeisenzusammensetzung so gesteuert ist, daß folgende Bedingungen erfüllt werden.In this method it is preferred if the total amount of Mn, Cu, Mo and Ni in the spheroidal graphite cast iron composition is controlled so that the following conditions are met.

3(Mn(Gew.-%) + Mo(Gew.-%)) + 2(Cu(Gew.-%) + Ni(Gew.-% >= 7 Gew.-C Es ist auch bevorzugt, wenn die Kühlungsrate bzw. Kühlungsgeschwindigkeit, die in der Stufe (b) erwähnt wird, im Bereich von 10 OC/sec bis 0,5 OC/sec liegt.3 (Mn (% by weight) + Mo (% by weight)) + 2 (Cu (% by weight) + Ni (% by weight> = 7% by weight) It is also preferred if the cooling rate or cooling speed set in of step (b) mentioned is in the range of 10 OC / sec to 0.5 OC / sec.

Ein wesentliches Merkmal der vorliegenden Erfindung ist die Koexistenz bzw. das gemeinsame Vorhandensein von 0,3 bis 0,8 Gew.-% ANn, 0,3 - 2,0 Gew.-% Cu und 0,2 - 2,5 Gew.-t Mo in dem sphäroidischen Graphitgußeisen. Durch Anwendung derartiger Mengen dieser drei Arten von Legierungselementen wird die Stabilität des supergekühlten Austenits zum Zeitpunkt der Zwischenstufenvergütung des Gußeisenkörpers stark verbessert, ohne daß es notwendig ist, eine große Menge an Ni zu der sphäroidischen Graphitgußeisenzusammensetzung zu fügen.An essential feature of the present invention is coexistence or the combined presence of 0.3 to 0.8% by weight of ANn, 0.3 to 2.0% by weight of Cu and 0.2-2.5 wt. t of Mo in the spheroidal graphite cast iron. By using such Amounts of these three types of alloying elements will increase the stability of the supercooled Austenite greatly improved at the time of the intermediate tempering of the cast iron body, without the need to add a large amount of Ni to the spheroidal graphite cast iron composition to add.

Das bei dieser Methode verwendete Material ist weniger kostspielig als übliche sphäroidische Graphitgußeisen mit hohem Nickelgehalt, und weist außerdem den Vorteil auf, daß die isotherme Umwandlung zu Troostit bzw. Bainit bei der Zwischenstufenvergütungsbehandlung in relativ kurzer Zeit durchgeführt werden kann. Der vorstehende spezielle Bereich der Kühlungsrate bzw. Kühlgeschwindigkeit ist vom Gesichtspunkt der sicheren Verhinderung der Ausfällung des Perlits und der Minimierung der in dem erzeugten Gußeisen körper durch die Zwischenstufenvergütungs-Wärmebehandlung erzeugten Spannungen, bevorzugt. In vielen Fällen kann die Kühlung von der Austenitstabilisierungstemperatur auf die Troostit- bzw. Bainitbildungstemperatur durch Luftkühlung erfolgen. In Fällen dickwandiger Gußeisenkörper ist es bevorzugt, einen Wirbelschichtbettofen zu verwenden, um die gewünschte Kühlrate bzw. Kühlgeschwindigkeit selbst in den inneren Teilen der Gußeisenkörper zu erzielen, obwohl es auch möglich ist, ein Salzbad oder ein Metallbad einzusetzen. Wirbelschichtbettöfen sind frei von den vorstehend erwähnten Problemen, die bei Salzbädern auftreten, und die zwischenstufen-vergüteten Produkte weisen bessere mechanische Eigenschaften auf, wenn die Kühlung in einem Ofen dieses Typs durchgeführt wird.The material used in this method is less expensive than usual spheroidal graphite cast irons with a high nickel content, and also has the advantage that the isothermal conversion to troostite or bainite in the intermediate tempering treatment can be carried out in a relatively short time. The above special area the cooling rate is from the point of view of safe prevention the precipitation of the perlite and the minimization of the body in the cast iron produced stresses generated by the interstage aging heat treatment are preferred. In many cases, the Cooling from the austenite stabilization temperature to the troostite or bainite formation temperature by air cooling. In cases thick-walled cast iron body, it is preferred to use a fluidized bed furnace, the desired cooling rate or cooling speed even in the inner parts to achieve the cast iron body, although it is also possible to use a salt bath or a To use metal bath. Fluidized bed furnaces are free from those mentioned above Problems encountered with salt baths and the intermediate-level products have better mechanical properties when cooling in an oven Type is carried out.

Erfindungsgemäß liegt ein geeigneter Bereich für die Austenit-Stabilisierungstemperatur bei etwa 800 "C bis etwa 1000 "C und vorzugsweise 850 bis 950 OC. Ein geeigneter Bereich für die Troostit-Bildungstemperatur liegt bei etwa 200 OC bis etwa 400 OC.According to the invention, there is a suitable range for the austenite stabilization temperature at about 800 "C to about 1000" C, and preferably 850 to 950 OC. A suitable one The range for the troostite formation temperature is about 200 ° C to about 400 ° C.

Durch die vorliegende Erfindung wird es möglich, die Zwischenstufen-Vergütungstechnik auf ein relativ kostengünstiges sphäroidisches Graphitgußeisen anzuwenden, um hierdurch nicht nur dünnwandige Maschinenteile sondern auch sehr dickwandige Maschinenteile zu bilden, die sowohl eine hohe Festigkeit als auch eine hohe Zähigkeit aufweisen, oder Maschinenteile herzustellen, die einen hohen Bainit-bzw. Troostitgehalt ausnutzen. Die Erfindung ist auf zahlreiche Strukturteile für Maschinen anwendbar, wie Getriebe, Verbindungen bzw. Gelenke, Zylinder, Kolbenringe, Gehäuse, Trommeln, Gabeln, Kurbelwellen, Schwenkarme, usw.The present invention makes it possible to use the interstage coating technique to apply to a relatively inexpensive spheroidal graphite cast iron to thereby not only thin-walled machine parts but also very thick-walled machine parts to form, which have both high strength and high toughness, or to manufacture machine parts that have a high bainite or Exploit troostite content. The invention is applicable to numerous structural parts for machines, such as gearboxes, Connections or joints, cylinders, piston rings, housings, drums, forks, crankshafts, Swivel arms, etc.

Im folgenden wird die beigefügte Figur kurz erläutert. Die einzige Figur ist eine grafische Darstellung, die den Einfluß des Mo-Gehaltes in einem sphäroidischen Graphitgußeisen zur Verwendung gemäß der Erfindung auf die Stellung der Perlitnase in dem TTT-Diagramm des Gußeisens zeigt.The attached figure is briefly explained below. The only Figure is a graph showing the influence of Mo content in a spherical Graphite cast iron for use according to the invention on the position of the pearlite nose shows in the TTT diagram of the cast iron.

Im folgenden wird die Erfindung genauer erläutert.The invention is explained in more detail below.

Erfindungsgemäß ist die Zusammensetzung aus einem sphäroidischen Graphitgußeisen wie vorstehend angegeben. Die Wirkungen der jeweiligen legierenden Elemente und die Gründe für die Angabe der Grenzen der Mengen der jeweiligen Elemente sind im folgenden aufgeführt. In der folgenden Beschreibung sind die Menge der Elemente in dem Gußeisen als Gewichtsprozent angegeben.According to the invention, the composition is made of a spherical graphite cast iron as stated above. The effects of the respective alloying elements and the reasons for specifying the limits on the quantities of the respective elements are in listed below. In the following description are the set of elements given in the cast iron as percent by weight.

(1) Kohlenstoff Kohlenstoff ist ein legierendes Element, das für Gußeisen unbedingt notwendig ist. In den erfindungsgemäßen sphäroidischen Graphitgußeisen ist der Gehalt an C auf ein Maximum von 4,0 % begrenzt, da die Anwesenheit von mehr als 4,0 % C zusammen mit Si eine Kristallisation von Graphit als Primärkristall bewirken kann, die für die Festigkeit und Zähigkeit des Gußeisens ungünstig ist. Wenn der Gehalt an C zu niedrig ist, so weist die Gußeisenzusammensetzung eine verschlechterte Gießfähigkeit auf. Der minimale Gehalt an C wird daher als 3,0 % angegeben.(1) Carbon Carbon is an alloying element used in cast iron is absolutely necessary. In the spheroidal graphite cast iron of the present invention the content of C is limited to a maximum of 4.0%, since the presence of more than 4.0% C together with Si a crystallization of graphite as primary crystal can cause which is unfavorable for the strength and toughness of the cast iron. If the content of C is too low, the cast iron composition will be deteriorated Pourability on. The minimum content of C is therefore given as 3.0%.

(2) Silizium Silizium ist ein legierendes Element, das eine wichtige Rolle bei der Erzielung der Graphitbildung in dem Gußeisen spielt. Wenn der Gehalt an Si zu gering ist, so weist die Gußeisen zusammensetzung eine un zufriedenstellende Gieß -fähigkeit auf sowie auch einen unzufriedenstellenden Graphitbildungsgrad. Wenn andererseits der Gehalt an Si zu hoch ist, so weist das Gußeisen eine unzureichende Dehnung auf und ist ungünstig brüchig. Aufgrund derartiger Tendenzen ist der Si-Gehalt in einem erfindungsgemäßen sphäroidischen Graphitgußeisen auf den Bereich von 1,5 bis 3,0 % begrenzt.(2) Silicon Silicon is an alloying element that is an important one Plays a role in achieving graphite formation in the cast iron. When the salary Si is too small, the cast iron composition has an unsatisfactory one Castability as well as an unsatisfactory degree of graphite formation. On the other hand, when the content of Si is too high, the cast iron is insufficient Elongation and is unfavorably brittle. Due to such tendencies, the Si content is in a spheroidal graphite cast iron according to the invention to the range of 1.5 limited to 3.0%.

(3) Mangan Erfindungsgemäß wird Mangan als legierendes Element verwendet, das einen wichtigen Beitrag zur Erhöhung der Stabilität von unterkühltem Austenit in dem sphäroidischen Graphitgußeisen liefert. Der minimale Gehalt an Mn wird auf 0,3 % eingestellt, da angenommen wird, daß die Wirkung unzureichend ist, wenn der Mn-Gehalt weniger als 0,3 % beträgt. Der Gehalt an Mn ist auf ein Maximum von 0,8 % begrenzt, da die Zugabe einer größeren Mn-Menge eine Verringerung der Festigkeit und Zähigkeit des Gußeisens bewirken kann.(3) Manganese According to the invention, manganese is used as an alloying element, this makes an important contribution to increasing the stability of supercooled austenite in the spheroidal graphite cast iron. The minimum content of Mn becomes 0.3% set because the effect is believed to be insufficient is when the Mn content is less than 0.3%. The content of Mn is on Limited to a maximum of 0.8%, since the addition of a larger amount of Mn causes a reduction the strength and toughness of the cast iron.

(4) Kupfer Kupfer bewirkt eine Verbesserung der Eignung des sphäroidischen Graphitgußeisens für eine Hitzebehandlung. Der minimale Gehalt an Cu wird als 0,3 % angegeben, da der erwartete Effekt unzureichend ist, wenn der Cu-Gehalt weniger als 0,3 t beträgt. Andererseits wird durch die Anwesenheit relativ großer Mengen an Cu die Sphäroidbildung des Graphits erschwert und der Zusatz einer unnötig großen Menge an Cu führt zu einer Verringerung der Zugfestigkeit und Schlagzähigkeit des sphäroidischen Graphitgußeisens.(4) Copper Copper works to improve the suitability of the spheroid Graphite cast iron for heat treatment. The minimum content of Cu will be 0.3 % given because the expected effect is insufficient if the Cu content is less than 0.3 t. On the other hand, due to the presence of relatively large amounts on Cu the spheroid formation of the graphite made more difficult and the addition of an unnecessarily large one Amount of Cu leads to a decrease in the tensile strength and impact strength of the spheroidal graphite cast iron.

Daher wird der Gehalt an Cu auf ein Maximum von 2,0 % begrenzt.Therefore, the content of Cu is limited to a maximum of 2.0%.

(5) Molybdän Erfindungsgemäß ist Molybdän ein wichtiges Legierungselement, das sehr wirksam die Stabilität von unterkühltem Austenit zum Zeitpunkt der Zwischenstufenvergütung des sphäroidischen Graphitgußeisenkörpers erhöht. Um eine derartige Wirkung des Mo in ausreichendem Maße zu erzielen, werden sphäroidische Graphitgußeisen gemäß der Erfindung immer mit einem Gehalt von mindestens 0,2 % Mo hergestellt.(5) Molybdenum According to the invention, molybdenum is an important alloying element, this is very effective in maintaining the stability of supercooled austenite at the time of intermediate tempering of the spheroidal graphite cast iron body increased. To have such an effect of the To achieve Mo sufficient, spheroidal graphite cast irons according to of the invention always made with a content of at least 0.2% Mo.

Der Mo-Gehalt ist auf maximal 2,5 % hauptsächlich deshalb begrenzt, weil Mo ein kostspieliges Material ist.The Mo content is limited to a maximum of 2.5% mainly because because Mo is an expensive material.

(6) Sphäroidbildendes Mittel Für ein erfindungsgemäßes sphäroidisches Graphitgußeisen kann ein sphäroidbildendes Mittel frei aus bekannten bzw.(6) Spheroid-forming agent For a spheroidal one according to the present invention Graphite cast iron can be a spheroid-forming agent freely from known resp.

üblichen sphäroidbildenden Elementen gewählt werden, wie Mg, Ca und Ce, wobei das Mg gegenüber den anderen sphäroidbildenden Elementen bevorzugt ist. Um eine gute Sphäroidisierung des Graphits zu ergeben, ohne die mechanischen Eigenschaften des Gußeisens nachteilig zu beeinflussen, liegt ein geeigneter Bereich des Mg-Gehaltes oder eines anderen sphäroidbildenden Mittels in einer Gußeisenzusammensetzung gemäß der Erfindung bei 0,005 % bis 0,2 %.usual spheroid-forming elements can be chosen, such as Mg, Ca and Ce, with Mg being preferred over the other spheroid-forming elements. To give a good spheroidization of the graphite without the mechanical properties of the cast iron adversely, is a suitable range of the Mg content or another spheroid forming agent in a cast iron composition according to of the invention at 0.005% to 0.2%.

(7) Nickel Erfindungsgemäß ist Nickel ein wahlfreies Legierungselement, das die Stabilität von unterkühltem Austenit in dem Gußeisen erhöhen kann. Der Gehalt an Ni ist auf maximal 0,3 % begrenzt, da, wenn der Ni-Gehalt über 0,3 % liegt, die Neigung besteht, daß Ni die Bainit- bzw. Troostitumwandlung statt der Perlitumwandlung unterdrückt, und es daher eine längere Zeit erfordert, um die Umwandlung in Troostit erfolgreich durchzuführen, um gute mechanische Eigenschaften des zwischenstufen-vergüteten Gußeisens zu erzielen; ein weiterer Grund liegt darin, daß Ni ein kostspieliges Material ist.(7) Nickel According to the invention, nickel is an optional alloying element, which can increase the stability of supercooled austenite in the cast iron. The salary of Ni is limited to a maximum of 0.3%, since if the Ni content is above 0.3%, the There is a tendency that Ni undergoes the bainite or troostite transformation instead of the pearlite transformation suppressed, and it therefore takes a longer time to convert to troostite to successfully perform in order to achieve good mechanical properties of the interstage-quenched and tempered To achieve cast iron; Another reason is that Ni is an expensive one Material is.

Zieht man den gleichzeitigen Effekt von Mn, Cu und Mo oder von Mn, Cu, Mo und Ni auf die latente Periode oder die Inkubationszeit t. einer sogenannten Perlitnase in Betracht, die in einem TTT-Diagramm (Zeit-Temperatur-Transformation-(Umwandlungs)-Diagramm), das als auch isothermes Umwandlungsdiagramm bezeichnet wird, beim sphäroidischen Graphitgußeisen auftritt, so ist es bevorzugt, den Gehalt (die Gewichtsprozente) dieser legierungsbildenden Elemente derart zu steuern, daß die vorstehend im allgemeinen bzw. zusammenfassenden Teil der Beschreibung angegebene Gleichung sicher eingehalten wird.If one takes the simultaneous effect of Mn, Cu and Mo or of Mn, Cu, Mo and Ni on the latent period or the incubation time t. a so-called Perlite nose into consideration, which in a TTT diagram (time-temperature transformation (conversion) diagram), also known as the isothermal transformation diagram, in the spherical Graphite cast iron occurs, so it is preferred to determine the content (the percentages by weight) to control these alloy-forming elements so that the above in general resp. the summarizing part of the description is safely adhered to will.

In der Praxis ist es unvermeidlich und zulässig, daß ein erfindungsgemäßes sphäroidisches Graphitgußeisen sehr geringe Mengen an Verunreinigungen neben den vorstehend erwähnten wesentlichen und wahlfreien Legierungslementen und Fe enthält. Typische Beispiele für solche Verunreinigungen sind Phorphor und Schwefel. Es ist günstig, wenn der Gehalt an P unter 0,1 % liegt, da ein höherer Gehalt an P schädlich für die Verarbeitbarkeit des Gußeisens ist.In practice it is inevitable and permissible that an inventive spheroidal graphite cast iron has very low levels of impurities in addition to the contains essential and optional alloy elements and Fe mentioned above. Typical examples of such impurities are phosphorus and sulfur. It is favorable if the P content is below 0.1%, since a higher P content is harmful for the processability of the cast iron.

Es ist auch günstig, wenn der S-Gehalt unter 0,1 % liegt, da sich ein höherer Gehalt an S nachteilig auf die Sphäroidbildung des Graphits auswirkt.It is also favorable if the S content is below 0.1%, since a higher content of S has a detrimental effect on the spheroid formation of the graphite.

Die folgenden Beispiele dienen zur Erläuterung der Erfindung, ohne sie zu beschränken.The following examples serve to illustrate the invention, without to restrict them.

Beispiel 1 In diesem Beispiel wurden sphäroidische Graphitgußeisenzusammensetzungen gemäß der Erfindung hergestellt, durch Zusatz von Mn, Cu und Mo zu einer Grundzusammensetzung, die ein Beispiel für üblicherweise verwendete sphäroidische Graphitgußeisenzusammensetzungen war. Die Gußeisen grundzusammensetzung bestand aus 3,6 Gew.-% C, 2,8 Gew.-% Si, 0,04 Gew.-t Mg, 0,02 Gew.-E P, 0,007 Gew.-% S und zum Rest aus Fe. In den legierten sphäroidischen Graphitgußeisenzusammensetzungen betrug der Mn-Gehalt konstant 0,5 Gew.-% und der Cu-Gehalt betrug konstant 1,5 Gew.-%. Der Gehalt an Mo wurde variiert, um den Einfluß von Mo auf die thermische Stabilität von unterkühltem Austenit in einem sphäroidischen Graphitgußeisen, das eine Kombination von Mn und Cu enthält, zu untersuchen.Example 1 In this example, spheroidal graphite cast iron compositions were prepared produced according to the invention, by adding Mn, Cu and Mo to a basic composition, which is an example of commonly used spheroidal graphite cast iron compositions was. The cast iron base composition consisted of 3.6% by weight C, 2.8% by weight Si, 0.04 wt. T Mg, 0.02 wt. E P, 0.007 wt.% S and the remainder of Fe. In the alloy In spheroidal graphite cast iron compositions, the Mn content was a constant 0.5 % By weight and the Cu content was a constant 1.5% by weight. The content of Mo was varied, the influence of Mo on the thermal stability of supercooled austenite in a spheroidal graphite cast iron containing a combination of Mn and Cu, to investigate.

Jede der legierten sphäroidischen Graphitgußeisenzusammensetzungen wurde gegossen und zu Teststücken für einen Zugtest verarbeitet, die einen Durchmesser von 7 mm in ihrem zylindrischen Mittelteil aufwiesen, sowie auch zu Teststücken für den Charpy-Schlagtest zu verarbeiten, die 10 x 10 mm im Quadrat und 55 mm lang waren und einen schlitzartigen Einschnitt von 3 mm Tiefe aufwiesen. Die Teststücke wurden zwischenvergütet durch ein erstes Erhitzen bei 900 OC während 4 Stunden1 worauf auf 250 °C in einem Wirbelschichtbettofen gekühlt und anschließend 2 Stunden bei 250 °C gehalten und dann in Wasser abgekühlt bzw. abgeschreckt wurde. In dem Wirbelschichtbettofen wurde ein Aluminiumoxidpulver verwendet, das durch ein 0,177 mm Sieb (80 mesh) paßte, als Wärmeübertragungsmedium verwendet. Der Ofen war mit elektrischen Heizkörpern an der Außenseite der Heizkammer versehen, in die das Aluminiumoxidpulver eingeschlossen war, und Stickstoffgas wurde in die Heizkammer in einem Ausmaß von 230 1/min eingeführt, so daß die aufgeheizte Aluminiumoxidpulver-Schicht diffus verteilt wurde, um somit ein gleichmäßig aufgeheiztes Wirbelschichtbett zu erzielen. An den so behandelten Teststücken wurden die Zugfestigkeit und der Charpy-Schlagwert nach Standardmethoden gemessen. Die Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle zusammen mit den speziellen Zusammensetzungen der jeweiligen Proben angegeben.Any of the alloyed spheroidal graphite cast iron compositions was cast and made into test pieces for a tensile test having a diameter of of 7 mm in its cylindrical central part, as well as test pieces For the Charpy impact test to process, which are 10 x 10 mm square and 55 mm long and had a slot-like incision 3 mm deep. The test pieces were tempered by a first heating at 900 OC for 4 hours1 then cooled to 250 ° C in a fluidized bed furnace and then 2 hours was kept at 250 ° C and then cooled or quenched in water. By doing Fluidized bed furnace an alumina powder was used, which was replaced by a 0.177 mm sieve (80 mesh) was used as the heat transfer medium. The oven was with electric radiators are provided on the outside of the heating chamber, in which the aluminum oxide powder was included, and nitrogen gas was released into the heating chamber to an extent of 230 1 / min introduced so that the heated aluminum oxide powder layer diffuse was distributed in order to achieve a uniformly heated fluidized bed. The tensile strength and Charpy impact value were measured on the test pieces thus treated measured according to standard methods. The results are summarized in the table below given with the special compositions of the respective samples.

Außerdem wurde der Stabilitätsgrad des unterkühlten Austenits in den Proben der legierten sphäroidischen Graphitgußeisen bewertet unter Verwendung einer Meßvorrichtung für die Umwandlungsexpansion-Schrumpfung, zur Erzielung eines TTT-Diagramms. Bei diesem Test wurde jede Probe einer Zwischenvergütungsbehandlung bei 900 OC während 15 Minuten unterzogen und dann gekühlt. Die Tabelle enthält die Werte für die Inkubationszeit t. einer Perlitnase, die in dem TTT-Diagramm auftrat. In der einzigen Figur der beigefügten Zeichnung stellt die Kurve "1,5Cu-0,5Mn" das Ergebnis dieses Tests dar. Es ist ersichtlich, daß je größer der Wert von t. ist, um so stabiler der Austenit ist und die Wahrscheinlichkeit der Umwandlung in Perlit geringer ist, selbst wenn die Kühlungsgeschwindigkeit relativ gering ist.In addition, the degree of stability of the supercooled austenite in the Samples of the alloyed spheroidal graphite cast irons evaluated using a Conversion-expansion-shrinkage measuring device for obtaining a TTT diagram. In this test, each sample underwent an intermediate aging treatment at 900.degree. C. during Subjected for 15 minutes and then refrigerated. The table contains the values for the incubation time t. a pearlite nose that appeared in the TTT diagram. In the single figure of the In the accompanying drawing, the curve "1.5Cu-0.5Mn" represents the result of this test. It can be seen that the larger the value of t. the more stable the austenite and the likelihood of converting to pearlite is less even if the cooling speed is relatively slow.

Dies bedeutet, daß ein großer Wert von ti anzeigt, daß das Gußeisen ausgezeichnet zur Zwischenvergütungs-Wärmebehandlung geeignet ist, und daß ein geeignetes Zwischenvergüten des Gußeisens möglich ist.This means that a large value of ti indicates that the cast iron is excellently suited for the intermediate aging heat treatment, and that a suitable one Intermediate tempering of the cast iron is possible.

Beispiel 2 Cu, Mn, Mo und Ni wurden zu der im Beispiel 1 beschriebenen Gußeisen-Grundzusammensetzung gefügt, zur Erzielung einer sphäroidischen Graphitgußeisenzusammensetzung mit einem Gehalt von 2,0 Gew.-% Cu, 0,8 Gew.-% Mn, 1,01 Gew.-% Mo und 0,29 Gew.-% Ni, d. h. einer Zusammensetzung gemäß der Erfindung, die fast die zulässigen maximalen Mengen an Cu, Mn und Ni enthielt.Example 2 Cu, Mn, Mo and Ni became those described in Example 1 Basic cast iron composition joined to achieve a spheroidal graphite cast iron composition with a content of 2.0% by weight Cu, 0.8% by weight Mn, 1.01% by weight Mo and 0.29% by weight Ni, d. H. a composition according to Invention that is almost the allowed maximum amounts of Cu, Mn and Ni contained.

Dieses Gußeisen wurde ebenfalls den im Beispiel 1 beschriebenen Tests unterworfen. Die Ergebnisse sind in der Tabelle und in der Figur aufgeführt.This cast iron was also subjected to the tests described in Example 1 subject. The results are shown in the table and in the figure.

Beispiel 2A Das Beispiel 2 wurde modifiziert durch Erhöhen des Nickelgehalts auf 2,50 Gew.-%. Das resultierende sphäroidische Graphitgußeisen wurde ebenfalls den vorstehenden Tests unterworfen. Die Ergebnisse sind in der Tabelle aufgeführt.Example 2A Example 2 was modified by increasing the nickel content to 2.50 wt%. The resulting spheroidal graphite cast iron was also used subjected to the above tests. The results are shown in the table.

Vergleichsversuch 1 Das Beispiel 2 wurde modifiziert, wobei keine Zugabe von Mo erfolgte. Im Falle dieses sphäroidischen Graphitgußeisens, trat eine Perlitnase in dem TTT-Diagramm an der in der Figur gezeigten Stelle auf.Comparative experiment 1 Example 2 was modified, with none Addition of Mo took place. In the case of this spheroidal graphite cast iron, a Perlite nose in the TTT diagram at the point shown in the figure.

Beispiel 3 Cu, Mn und Mo wurden zu der Gußeisengrundzusammensetzung des Beispiels 1 gefügt, unter Erzielung eines sphäroidischen Graphitgußeisens, enthaltend 0,3 Gew.-% Cu, 0,3 Gew.-% Mn und 1,0 Gew.-% Mo, d. h. einer Zusammensetzung gemäß der Erfindung, die die minimalen Mengen an Cu und Mn enthielt.Example 3 Cu, Mn and Mo became the base cast iron composition of Example 1 added to obtain a spheroidal graphite cast iron containing 0.3 wt% Cu, 0.3 wt% Mn and 1.0 wt% Mo, i.e. H. a composition according to of the invention containing the minimal amounts of Cu and Mn.

Im Falle dieses sphäroidischen Graphitgußeisens zeigte sich eine Perlitnase in dem TTT-Diagramm, wie in der Figur angegeben.In the case of this spheroidal graphite cast iron, a pearlite nose was shown in the TTT diagram as indicated in the figure.

Vergleichsversuch 2 Das Beispiel 3 wurde modifiziert, wobei kein Mo zugesetzt wurde. In diesem Falle trat eine Perlitnase in dem TTT-Diagramm an der in der Figur gezeigten Stelle auf.Comparative experiment 2 Example 3 was modified, with no Mo was added. In this case a pearlite nose appeared on the TTT diagram at the position shown in the figure.

In der Figur zeigt die Kurve "1,5Cu-0,5Mn", daß die Wirkung von Mo auftritt, wenn sein Gehalt in dem sphäroidischen Graphitgußeisen etwa 0,2 Gew.-% erreicht, und daß die Stabilität des Austenits in dem Gußeisen beträchtlich verbessert wird, wenn der Gehalt an Mo erhöht wird. Durch einen Vergleich zwischen dem Wert von ti im Beispiel 2 und dem im Vergleichsversuch 1 ist ersichtlich, daß die Zugabe von Mo in gleicher Weise wirksam ist, auch wenn das Gußeisen relativ große Mengen an Cu, Mn und Ni enthält. Aus einem Vergleich zwischen dem Wert von ti im Beispiel 3 und dem im Vergleichsversuch 2 ist ersichtlich, daß die Zugabe von Mo in gleicher Weise wirksam ist, auch wenn der Gehalt an Cu und Mn relativ gering ist.In the figure, the curve "1.5Cu-0.5Mn" shows that the effect of Mo occurs when its content in the spheroidal graphite cast iron is about 0.2% by weight and that the stability of the austenite in the cast iron is improved considerably becomes when the content of Mo is increased. By comparing the value of ti in Example 2 and that in Comparative Experiment 1 it can be seen that the addition of Mo is equally effective even if the cast iron is relatively large of Cu, Mn and Ni. From a comparison between the value of ti in the example 3 and that in Comparative Experiment 2 it can be seen that the addition of Mo is the same Is effective even if the content of Cu and Mn is relatively low.

Vergleichsversuche 3-8 Zu weiteren Vergleichen wurden sechs verschiedene sphäroidische Graphitgußeisenzusammensetzungen außerhalb der Erfindung hergestellt, wie in der Tabelle gezeigt, wobei die im Beispiel 1 erwähnte Gußeisengrundzusammensetzung angewendet wurde. Ferner wurden die Tests des Beispiels 1 auch für die Vergleichsversuche 3-8 durchgeführt. Die Ergebnisse sind in der Tabelle aufgeführt.Comparative experiments 3-8 Six different comparisons were made for further comparisons spheroidal graphite cast iron compositions made outside of the invention, as shown in the table, using the cast iron base composition mentioned in Example 1 was applied. Furthermore, the tests of Example 1 were also used for the comparative experiments 3-8 carried out. The results are shown in the table.

Tabelle Gußeisen legierende Elemente (Gew.-%) Lage der Perlit- Zugfestig- Charpy-Schlag----------------------------- nase im TTT-Dia- keit wert Mn Cu Mo Ni gramm, ti (sec) (kgf/mm²) (kgf/m/cm²) Bsp. 1A 0,5 1,5 0,20 -- #140 128 0,8-1,0 Bsp. 1B 0,5 1,5 0,40 -- #180 129 0,7-1,0 Bsp. 1C 0,5 1,5 0,78 -- #240 126 0,7-0,9 Bsp. 1D 0,5 1,5 1,49 -- #350 125 0,7-0,9 Bsp. 1E 0,5 1,5 2,48 -- #530 123 0,7-1,0 Bsp. 2 0,8 2,0 1,01 0,29 #530 121 0,7-0,9 Bsp. 2A 0,8 2,0 2,50 0,29 #730 123 0,7-0,9 Vgl. 3 0,3 0,3 -- -- # 30 154 1,2-1,5 Vgl. 4 0,3 0,3 -- -- #130 132 1,2-1,1 Vgl. 5 0,3 0,3 -- -- #490 113 0,8-1,7 Vgl. 6 0,3 0,3 -- -- #550 102 0,5-1,7 Vgl. 7 0,3 0,3 -- -- #480 110 0,7-1,9 Vgl. 8 0,3 -- 0,50 2,10 #470 102 0,4-0,6 Anmerkung: Jede Gußeisenzusammensetzung enthielt 3,6 Gew.-% C, 2, 8 Gew.-% Si, 0,04 Gew.-% Mg, 0,02 Gew.-% P und 0,007 Gew.-% S neben den vorstehend angegebenen legierenden Elementen In der Tabelle zeigen die ti-Werte der Beispiele 1A bis 1E die gleiche Tendenz wie in der Kurve der Figur. Aus einem Vergleich zwischen den Daten des Beispiels 2 und den Daten des Beispiels 1C und 1D ist ersichtlich, daß die Zugabe einer adäquaten Menge von Ni zu den Gußeisenzusammensetzungen, die eine geringe Mo-Menge enthalten, eine weitere Verbesserung des Austenits bewirkt und damit eine weitere Verbesserung der Zugänglichkeit für die Zwischenstufenvergütung. Die Daten des Beispiels 2A demonstrieren, daß die Eignung des Ni-enthaltenden sphäroidischen Graphitgußeisens für die Zwischenstufenvergütung weiter verbessert werden kann, wenn der Mo-Gehalt bis zu dem zulässigen maximalen Gehalt erhöht wird.Table cast iron alloying elements (% by weight) Position of the pearlite tensile strength Charpy blow ----------------------------- nose in TTT-Dia- worth Mn Cu Mo Ni gram, ti (sec) (kgf / mm²) (kgf / m / cm²) Ex. 1A 0.5 1.5 0.20 - # 140 128 0.8-1.0 Ex. 1B 0.5 1.5 0.40 - # 180 129 0.7-1.0 Ex. 1C 0.5 1.5 0.78 - # 240 126 0.7-0.9 Ex. 1D 0.5 1.5 1.49 - # 350 125 0.7-0.9 Ex. 1E 0.5 1.5 2.48 - # 530 123 0.7-1.0 Ex. 2 0.8 2.0 1.01 0.29 # 530 121 0.7-0.9 Ex. 2A 0.8 2.0 2.50 0.29 # 730 123 0.7-0.9 Comp. 3 0.3 0.3 - - # 30 154 1.2-1.5 Comp. 4 0.3 0.3 - - # 130 132 1.2-1.1 Comp. 5 0.3 0.3 - - # 490 113 0.8-1.7 cf. 6 0.3 0.3 - - # 550 102 0.5-1.7 cf. 7 0.3 0.3 - - # 480 110 0.7-1.9 cf. 8 0.3 - 0.50 2.10 # 470 102 0.4-0.6 Note: each Cast iron composition contained 3.6 wt% C, 2.8 wt% Si, 0.04 wt% Mg, 0.02 % By weight of P and 0.007% by weight of S in addition to the alloying elements specified above In of the table, the ti values of Examples 1A to 1E show the same tendency as in the curve of the figure. From a comparison between the data of Example 2 and the data of Examples 1C and 1D can be seen that the addition of an adequate Amount of Ni to the cast iron compositions containing a small amount of Mo, causes a further improvement of the austenite and thus a further improvement the accessibility for the interstage remuneration. The data of Example 2A demonstrate that the suitability of the Ni-containing spheroidal graphite cast iron for the interstage aging can be further improved if the Mo content is up to the allowable maximum Salary is increased.

Im Gegensatz hierzu waren die sphäroidischen Graphitgußeisen der Vergleichsversuche 3 und 4 schlecht für die Zwischcnstufenvergütung geeignet, da Mo nicht oder nur unzureichend zugesetzt war. Im Falle des Vergleichsversuches 5, wo der Gehalt an Mn zu groß war, und des Vergleichsversuches 6, wo der Gehalt an Cu zu groß war, waren die mechanischen Eigenschaften der zwischenstufenvergüteten Proben verschlechtert. Gleiches wurde auch im Falle der Vergleichsversuche 7 und 8 festgestellt, wo eine übermäßig große Menge an Ni eingesetzt wurde. Derartige sphäroidische Graphitgußeisen mit hohem Nickelgehalt weisen eine verringerte Zugfestigkeit und Schlagzähigkeit auf, voraussichtlich aufgrund der Verzögerung bei der Umwandlung in Bainit bzw. Troostit. In einem zusätzlichen Versuch wurde die für die Troostitumwandlung bei 250 "C erforderliche Zeit gemessen als etwa 2000 Sekunden für die Probe des Vergleichsversuches 7 (Ni 0,48 %) und als weniger als 1000 Sekunden für die Proben der Beispiele 2 und 2A (Ni 0,29 %). Dieses Versuchsergebnis zeigt, daß bei der erfindungsgemäßen Zwischenstufenvergütungs-Wärmebehandlung die Umwandlung zu Troostit in relativ kurzer Zeit vollständig ist, trotz einer Ausdehnung der Auftrittszeit der Perlitnase, was eine erhöhte Stabilität des Austenits anzeigt.In contrast, the spheroidal graphite cast irons of the comparative experiments were 3 and 4 poorly suited for the intermediate level remuneration, since Mo is not or only was insufficiently added. In the case of comparative experiment 5, where the content of Mn was too large, and Comparative Experiment 6, where the content of Cu was too large, the mechanical properties of the intermediate tempered samples were deteriorated. The same was found in the case of comparative experiments 7 and 8, where one an excessive amount of Ni was used. Such spheroidal graphite cast irons with high nickel content have decreased tensile strength and impact strength on, probably due to the delay in the conversion to bainite or Troostite. In an additional experiment, the one for the troostite transformation was made at 250 "C required time measured as about 2000 seconds for the sample of the comparative test 7 (Ni 0.48%) and less than 1000 seconds for the samples of Examples 2 and 2A (Ni 0.29%). This test result shows that in the interstage aging heat treatment according to the invention the conversion to troostite is complete in a relatively short time, despite expansion the time of occurrence of the pearlite nose, which indicates an increased stability of the austenite.

Beispiele 3-5 Im Beispiel 3 wurde eine sphäroidische Graphitgußeisenzusammensetzung, bestehend aus 3,6 Gew.-E C, 2,6 Gew.-% Si, 0,04 Gew.-% Mg, 0,8 Gew.-% Mn, 2,0 Gew.-% Cu, 0,2 Gew.-% Mo und zum Rest aus Fe und unvermeidbaren Verunreinigungen, zu einem zylindrischen Stab von 60 mm Durchmesser und 180 mm Länge gegossen. Der Gußeisenstab wurde durch eine erste Wärmebehandlung bei einer Vergütungstemperatur von 850 °C während 4 Stunden einer Zwischenstufenvergütung unterworfen, anschließend auf 350 °C in dem Wirbelschichtbettofen des Beispiels 1 gekühlt, worauf die Temperatur 2 Stunden bei 350 °C gehalten wurde, um die Umwandlung zu Proostit zu vervollständigen, worauf mit Wasser gekühlt bzw. abgeschreckt wurde.Examples 3-5 In Example 3, a spheroidal graphite cast iron composition was consisting of 3.6% by weight of E C, 2.6% by weight of Si, 0.04% by weight of Mg, 0.8% by weight of Mn, 2.0% by weight Cu, 0.2 wt .-% Mo and the remainder of Fe and unavoidable impurities, to one cast cylindrical rod 60 mm in diameter and 180 mm in length. The cast iron rod was made by a first heat treatment at a tempering temperature of 850 ° C Subjected to an intermediate level for 4 hours, then to 350 ° C in the fluidized bed furnace of Example 1, whereupon the temperature 2 Hours at 350 ° C to complete the conversion to Proostit, after which it was cooled or quenched with water.

Im Beispiel 4 wurde die sphäroidische Graphitgußeisenzusammensetzung des Beispiels 3 modifiziert durch Erhöhen des Mo-Gehaltes auf 0,3 Gew.-%. Im Beispiel 5 wurde die Zusammensetzung des Beispiels 4 weiter modifiziert durch Zusatz von 0,1 Gew.-E Ni. Die modifizierten Gußeisenzusammensetzungen wurden jeweils zu zylindrischen Stäben der im Beispiel 3 angegebenen Abmessungen gegossen, und diese Proben wurden in gleicher Weise wie im Beispiel 3 zwischenstufenvergütet.In Example 4, the spheroidal graphite cast iron composition was used of Example 3 modified by increasing the Mo content to 0.3% by weight. For example 5, the composition of Example 4 was further modified by adding 0.1 wt. E Ni. The modified cast iron compositions each became cylindrical Bars of the dimensions given in Example 3 were cast and these samples were made tempered in the same way as in example 3 between stages.

Nach der Zwischen stufenvergütung sbehandlung wurden die gegossenen Eisenstäbe der Beispiele 3, 4 und 5 in Abschnitte aufgeteilt und die Metall struktur jeder Probe wurde unter dem Mikroskop untersucht. In keiner Probe konnte eine Perlitstruktur selbst im zentralen Kerngebiet festgestellt werden und dementsprechend bestätigte es sich, daß jede Probe sehr gut zwischenvergütet war.After the interstage tempering treatment, the cast Iron bars of Examples 3, 4 and 5 divided into sections and the metal structure each sample was examined under the microscope. No pearlite structure was found in any of the samples can be found even in the central core area and confirmed accordingly it turns out that each sample was very well remunerated.

Claims (7)

Verfahren zur Herstellung eines zwischenstufenvergüteten Gußeisenkörpers mit Kugel graphit und der dabei erhaltene Körper Patentansprüche 1. Verfahren zur Herstellung eines zwischenstufen-vergüteten bzw. wärmebad-vergüteten Gußeisenkörpers mit Kugelgraphit, gekennzeichnet durch folgende Stufen: (a) Gießen einer Kugelgraphit enthaltenden Gußeisenzusammensetzung, die aus 3,0 bis 4,0 Gew.-% C, 1,5 ins 3,0 Gew.-% Si, 0,005 bis 0,2 Gew.-% eines sphäroidbildenden Mittels, 0,3 bis 0,8 Gew.-% Mn, 0,3 bis 2,0 Gew.-% Cu, 0,2 bis 2,5 Gew.-% Mo, 0 bis 0,3 Gew.-% Ni und zum Rest aus Fe und unvermeidbaren Verunreinigungen besteht, zu dem gewünschten Formkörper; und (b) Zwischenstufenvergüten bzw. Wärmebadbehandeln des Gußeisenkörpers dadurch, daß der Gußeisenkörper zuerst bei einer ersten Temperatur gehalten wird, bei der Austenit stabilisiert wird, der Gußeisenkörper von der ersten Temperatur auf eine zweite Temperatur gekühlt wird, bei der die Umwandlung von Austenit zu llroostit bzw. Bainit erfolgt, mit einer derartigen Kühlrate bzw. Kühlgeschwindigkeit, daß die Kühlung im wesentlichen ohne Ausfällung von Perlit erzielt wird, Halten des Gußeisenkörpers bei dieser zweiten Temperatur, um die isotherme Umwandlung von Austenit zu Troostit bzw. Bainit zu erzielen, und anschließendes Abschrecken bzw. Härten des Gußeisenkörpers.Process for the production of an intermediate-tempered cast iron body with ball graphite and the body obtained thereby Patent claims 1. Method for Production of an intermediate-tempered or heat bath tempered cast iron body with spheroidal graphite, characterized by the following stages: (a) Casting of spheroidal graphite containing cast iron composition, which consists of 3.0 to 4.0 wt .-% C, 1.5 ins 3.0 Wt% Si, 0.005 to 0.2 wt% of a spheroid-forming agent, 0.3 to 0.8 wt% Mn, 0.3 to 2.0 wt% Cu, 0.2 to 2.5 wt% Mo, 0 to 0.3 wt% Ni and the remainder consists of Fe and unavoidable impurities, to the desired shaped body; and (b) intermediate tempering or heat bath treatment of the cast iron body by that the cast iron body is first held at a first temperature at which Austenite is stabilized, the cast iron body from the first temperature to a second temperature is cooled at which the transformation of austenite to llroostite or bainite takes place, with such a cooling rate or cooling speed, that the cooling is achieved essentially without precipitation of pearlite, hold of the cast iron body at this second temperature to achieve the isothermal conversion of Austenite to troostite or bainite, and subsequent quenching or Hardening of the cast iron body. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gesamtmengen an Mn, Cu, Mo und Ni in der Zusammensetzung der folgenden Gleichung bzw. Beziehung entsprechen: 3(Mn(Gew.-%) + Mo(Gew.-%)) + 2(Cu(Gew.-%) + Ni(Gew.-%)) 2 7 Gew.-%.2. The method according to claim 1, characterized in that the total amounts on Mn, Cu, Mo and Ni in the composition of the following equation correspond to: 3 (Mn (% by weight) + Mo (% by weight)) + 2 (Cu (% by weight) + Ni (% by weight)) 2 7% by weight. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlrate bzw. die Kühlungsgeschwindigkeit im Bereich von 10 OC/sec bis 0,5 OC/sec liegt.3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the Cooling rate or the cooling speed in the range from 10 OC / sec to 0.5 OC / sec lies. 4. Verfahren nach Anspruch 3 oder einem der übrigen vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlstufe (b) von der ersten Temperatur auf die zweite Temperatur in einem Wirbelschichtbettofen bzw. Wirbelbettofen durchgeführt wird.4. The method according to claim 3 or one of the other preceding Claims, characterized in that the cooling stage (b) from the first temperature carried out to the second temperature in a fluidized bed furnace or fluidized bed furnace will. 5. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der übrigen vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Temperatur im Bereich von etwa 800 OC bis etwa 1000 OC liegt und die zweite Temperatur im Bereich von etwa 200 OC bis etwa 400 OC liegt.5. The method according to claim 1 or one of the other preceding Claims, characterized in that the first temperature is in the range of about 800 OC to about 1000 OC and the second temperature is in the range of about 200 OC to about 400 OC. 6. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der übrigen vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das sphäroidbildende Mittel ein Element umfaßt, ausgewählt aus der Gruppe von Mg, Ca und Ce.6. The method according to claim 1 or one of the other preceding Claims, characterized in that the spheroid-forming agent comprises an element selected from the group of Mg, Ca and Ce. 7. Zwischenstufenvergüteter Gußeisenkörper mit Kugelgraphit, hergestellt nach dem Verfahren eines der Ansprüche 1 bis 6.7. Intermediate tempered cast iron body with spheroidal graphite, produced according to the method of one of claims 1 to 6.
DE19853509709 1984-03-19 1985-03-18 Process for producing an austempered nodular cast iron article, and the article thus obtained Granted DE3509709A1 (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP5290784A JPS60197841A (en) 1984-03-19 1984-03-19 Spheroidal graphite cast iron

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE3509709A1 true DE3509709A1 (en) 1985-09-26
DE3509709C2 DE3509709C2 (en) 1988-07-28

Family

ID=12927904

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE19853509709 Granted DE3509709A1 (en) 1984-03-19 1985-03-18 Process for producing an austempered nodular cast iron article, and the article thus obtained

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JPS60197841A (en)
DE (1) DE3509709A1 (en)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0747154A1 (en) * 1995-06-07 1996-12-11 MANNESMANN Aktiengesellschaft Process and apparatus for producing sintered parts
EP1029098A1 (en) * 1997-10-14 2000-08-23 Camcast Industries Pty. Ltd Iron alloy containing molybdenum
FR2866351A1 (en) * 2004-02-12 2005-08-19 Technologica Sarl Manufacture of high-precision components from cast iron with spheroidal graphite produces moulded blank of identical volume to component which is then shaped by hot plastic deformation
DE102010034529A1 (en) * 2010-08-16 2012-02-16 Man Diesel & Turbo, Filial Af Man Diesel & Turbo Se, Tyskland Part or component of machinery and method of making such
US10077488B2 (en) 2013-05-14 2018-09-18 Toshiba Kikai Kabushiki Kaisha High-strength, high-damping-capacity cast iron

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2672293B2 (en) * 1984-08-30 1997-11-05 日立金属株式会社 Spheroidal graphite cast iron with excellent mechanical properties
DE4313569C1 (en) * 1993-04-26 1994-05-26 Daimler Benz Ag Heat treatment of spheroidal graphite cast iron - to improve mechanical properties.
CN115161539B (en) * 2022-07-14 2024-03-01 江苏天奇重工股份有限公司 Isothermal quenching spheroidal graphite cast iron planet carrier blank and preparation process thereof

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE976573C (en) * 1947-03-22 1963-11-21 Mond Nickel Co Ltd Process for producing cast iron with spherulitic graphite
CH606461A5 (en) * 1972-07-12 1978-10-31 Kymin Oy Kymmene Ab
JPS54133420A (en) * 1978-04-07 1979-10-17 Toyo Kogyo Co Heat treatment of nodule iron parts

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE976573C (en) * 1947-03-22 1963-11-21 Mond Nickel Co Ltd Process for producing cast iron with spherulitic graphite
CH606461A5 (en) * 1972-07-12 1978-10-31 Kymin Oy Kymmene Ab
JPS54133420A (en) * 1978-04-07 1979-10-17 Toyo Kogyo Co Heat treatment of nodule iron parts

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0747154A1 (en) * 1995-06-07 1996-12-11 MANNESMANN Aktiengesellschaft Process and apparatus for producing sintered parts
EP1029098A1 (en) * 1997-10-14 2000-08-23 Camcast Industries Pty. Ltd Iron alloy containing molybdenum
EP1029098A4 (en) * 1997-10-14 2002-02-27 Camcast Ind Pty Ltd Iron alloy containing molybdenum
FR2866351A1 (en) * 2004-02-12 2005-08-19 Technologica Sarl Manufacture of high-precision components from cast iron with spheroidal graphite produces moulded blank of identical volume to component which is then shaped by hot plastic deformation
EP1566459A2 (en) * 2004-02-12 2005-08-24 Technologica Sarl Process for producing cast pieces of spheroidal graphite with high geometrical and dimensional precision and improved mechanical properties
EP1566459A3 (en) * 2004-02-12 2007-06-27 Technologica Sarl Process for producing cast pieces of spheroidal graphite with high geometrical and dimensional precision and improved mechanical properties
DE102010034529A1 (en) * 2010-08-16 2012-02-16 Man Diesel & Turbo, Filial Af Man Diesel & Turbo Se, Tyskland Part or component of machinery and method of making such
WO2012022450A1 (en) 2010-08-16 2012-02-23 Man Diesel & Turbo Filial Af Man Diesel & Turbo Se, Tyskland Grey cast iron part or component having a basic microstructure of troostites for machines and process for the production thereof
US10077488B2 (en) 2013-05-14 2018-09-18 Toshiba Kikai Kabushiki Kaisha High-strength, high-damping-capacity cast iron
DE112014002442B4 (en) * 2013-05-14 2019-07-11 Toshiba Kikai Kabushiki Kaisha Cast iron of high strength and high damping capacity

Also Published As

Publication number Publication date
DE3509709C2 (en) 1988-07-28
JPS60197841A (en) 1985-10-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE69427189T3 (en) HIGH-RESISTANCE, ABRASIVE-RESISTANT RAIL WITH PERLIT STRUCTURE AND METHOD FOR THE PRODUCTION THEREOF
DE2853870C2 (en)
DE60307076T2 (en) STEEL WIRE FOR HARDENED SPRINGS WITH OUTSTANDING DURABILITY, REDUCTION IN STRENGTH AND HARD-DRAWN SPRING
DE3401805C2 (en) Nodular cast iron and process for its manufacture
DE102005027258A1 (en) Ultra-high carbon steel used for production of motor vehicle parts contains alloying additions of aluminum, chromium, silicon and tin
US5252153A (en) Process for producing steel bar wire rod for cold working
DE69831733T2 (en) STEEL AND METHOD FOR PRODUCING BEARING PARTS
DE2830850C3 (en) Use of a case-hardening steel
DE60300561T3 (en) Process for producing a hot-rolled steel strip
DE69724595T2 (en) RESISTANT, HEAT-TREATED, HIGH-STRENGTH STEEL WITH EXCELLENT WORKABILITY
DE19852734B4 (en) Spring with improved corrosion fatigue resistance
DE3812624A1 (en) BALL GRAPHITE CAST IRON AND METHOD FOR PRODUCING IT
DE102006041902A1 (en) Components made of ultrahigh-carbon steels with reduced density and high scale resistance
DE3934037C1 (en)
DE10309386B4 (en) Process for producing a cast iron material with a targeted residual carbide content
DE3509709A1 (en) Process for producing an austempered nodular cast iron article, and the article thus obtained
EP0085828B1 (en) Use of a carbon-manganese steel for structural members of high strength and toughness by simple heat treatment
DE4125648A1 (en) HIGH TOE, UNCOVERED STEEL AND METHOD FOR THEIR PRODUCTION
WO2012152477A1 (en) Chromium-molybdenum alloy
DE102008050152B4 (en) High-strength, ductile cast iron alloy with nodular graphite and process for its production
DE102006024414B4 (en) Piston rings and cylinder liners
DE2324750A1 (en) MANUFACTURE OF HARDENED STEEL
DE3639658A1 (en) Process for producing castings from a nodular graphite iron
DE3441087C2 (en)
DE2529799B2 (en) Weldable cast steel with wide elastic limit

Legal Events

Date Code Title Description
OP8 Request for examination as to paragraph 44 patent law
D2 Grant after examination
8364 No opposition during term of opposition
8339 Ceased/non-payment of the annual fee