DE3807455A1

DE3807455A1 - Nodulares gusseisen hoher schlagfestigkeit sowie verfahren zu dessen behandlung

Info

Publication number: DE3807455A1
Application number: DE3807455A
Authority: DE
Inventors: Jun Sakai; Takeshi Natsume; Yasuoki Ishihara; Fumio Obata
Original assignee: Honda Motor Co Ltd; Hitachi Metals Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd; Proterial Ltd
Priority date: 1987-03-09
Filing date: 1988-03-08
Publication date: 1988-09-22
Anticipated expiration: 2008-03-09
Also published as: US4889687A; DE3807455C2; GB2203448A; GB2203448B; GB8805483D0

Description

Die Erfindung betrifft nodulares Gußeisen, d.h. Kugelgraphit-Gußeisen hoher Zähigkeit, insbesondere hoher Schlagfestigkeit oder Kerbschlag festigkeit bei niedrigen Temperaturen.

Herkömmliche Kugelgraphit-Gußeisen auf der Basis von Ferrit oder ferritisches Kugelgraphit-Gußeisen wie FCD37 und FCD40 (JIS G5502 - Sphäroidaler Graphit-Grauguß) haben eine hohe Dehnung und eine hohe Schlagfestigkeit, jedoch eine geringe Zugfestigkeit und eine geringe Schlagfestigkeit bei niedrigen Temperaturen. Andererseits haben nodulares Gußeisen auf Perlit-Basis oder perlitisches nodulares Gußeisen wie FCD50 und FCD60 (JIS G5502) hohe Zugfestigkeit und hohe Streckfestigkeit, d. h. eine hohe Streckgrenze, jedoch eine geringe Dehnung und eine geringe Schlagfestigkeit, insbesondere bei niedrigen Temperaturen.

Gußeisenteile für die Automobilindustrie sowie für andere Industrien sollen nach Möglichkeit eine höhere Zähigkeit haben. Außerdem werden sie gelegentlich bei Temperaturen im Bereich von -40°C eingesetzt, so daß sie eine hohe Schlagfestigkeit auch bei solchen niedrigen Temperaturen haben sollten.

Um entsprechende Verbesserungen in dieser Richtung zu erzielen, wird in JA-OS 61 33 897 vorgeschlagen, dem Kugelgraphit-Gußeisen Nickel beizugeben. Die Zugfestigkeit des auf diesen Vorschlag beruhenden Kugelgraphit-Gußeisens ist jedoch auf 1,7 kgf-m/cm² bei -15°C begrenzt. Gemäß diesem Vorschlag muß der Werkstoff außerdem eine völlig ferritische Struktur haben. Deshalb ist es notwendig, daß nach dem Gießen auch noch ein Ferritisierungsprozeß angeschlossen wird. Im Hinblick auf die angestrebte Senkung der Herstellungskosten ist es jedoch eigentlich wünschenswert, derartige Wärmenachbehandlungen nach dem Gießprozeß entfallen zu lassen, und stattdessen die aus nodularem Grauguß bestehenden Komponenten als Guß zu verwenden.

JA-OS 59 17 183, die denselben Anmeldern gehört, hat ebenfalls nodulares Gußeisen zum Gegenstand, das Nickel enthält, und das ohne Wärmenach behandlung gegossen werden kann.

US-PS 44 32 793 empfiehlt die Anwendung einer erheblichen Beimengung von Wismuth beim nodularen Gußeisen, um die Wärmenachbehandlung zu vermeiden.

Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß die Zugfestigkeit sowie die Streckgrenze von nodularem Gußeisen durch Hinzufügen von Nickel gesteigert werden können, und daß außerdem die Dehnung und die Schlagfestigkeit dadurch verbessert werden können, daß man den Siliciumgehalt auf einem niedrigen Niveau hält. Die Erfinder haben weiterhin erkannt, daß durch Einstellen der Anzahl von Graphit-nodulen auf einen Wert, der größer als 300/mm² ist, durch Hinzufügen einer geringen Menge Wismuth zu dem nodularen Grauguß in geschmolzenem Zustand, die Menge des Perlits verringert wird, und daß selbst ohne jegliche Wärmenach behandlung oder mit nur einer geringen Wärmenachbehandlung über eine kurze Zeitspanne eine genügend große Dehnung und eine genügend hohe Schlagfestigkeit erreichbar sind. Es versteht sich, daß bei Umwandlung in eine ferritische Struktur durch Ferritisierung eine noch größere Dehnung und noch höhere Zähigkeiten erreichbar sind.

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein nodulares (Kugel graphit-) Gußeisen zu schaffen, das eine verbesserte Dehnung, eine höhere Zugfestigkeit, eine höhere Streckgrenze sowie eine verbesserte Schlagfestigkeit oder Kerbschlagfestigkeit aufweist, die letztere insbesondere bei niedrigen Temperaturen.

Außerdem liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein solches nodulares Gußeisen zu schaffen, das verbesserte mechanische Festigkeiten aufweist und keine Wärmenachbehandlung erfordert oder höchstens eine Wärmenachbehandlung während einer kurzen Zeitspanne, um somit die Herstellungskosten zu verringern.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Hauptanspruches gelöst. Der Wismuth-Gehalt läßt sich durch Hinzufügen von 0,005 bis 0,03 Gewichtsprozenten Wismuth zum nodularen Gußeisen erreichen, das die oben genannte Zusammensetzung abzüglich des Wismuths aufweist, und zwar in geschmolzenem Zustand, so daß die Anzahl der Graphit-Kugeln, die darin enthalten ist, derart eingestellt wird, daß sie größer als 300 pro mm² ist, und zwar durch Inokulation gleichzeitig oder nach der Zugabe von Wismuth. Der Endgehalt an Wismuth kann 0,0015 bis 0,015 Gewichtsprozente und mehr betragen, am besten zwischen 0,0015 bis 0,004 Gewichtsprozente. Die mechanischen Eigenschaften dieses Kugelgraphit-Gußeisens lassen sich durch Zugabe von 0,5 bis 2,0 Gewichtsprozenten Nickel weiter verbessern.

Im folgenden sollen die Grundlagen der obengenannten nummerischen Werte der Gehalte der verschiedenen Elemente diskutiert werden.

Liegt der Kohlenstoffgehalt unter 3,0%, so wird die Gießbarkeit beein trächtigt, und aufgrund der Verringerung der Anzahl der Graphitkugeln (Graphit-Nodule) steigt der Perlitgehalt. Falls andererseits der Kohlen stoffgehalt 4,0% übersteigt, so wird kish-Graphit erzeugt und damit die mechanische Festigkeit verringert.

Liegt der Siliciumgehalt unter 1,5%, so fallen Carbide aus, und es werden die Schlagfestigkeit sowie die Dehnungseigenschaften beeinträchtigt. Übersteigt der Siliciumgehalt 2,3%, so werden Schlagfestigkeit und Dehnung ebenfalls verschlechtert, und zwar aufgrund der Anwesenheit von Siliciumferrit.

Ist der Mangangehalt größer als 0,3%, so steigt der Perlitgehalt an, und die Schlagfestigkeit und die Dehnung werden wiederum verringert. Ist der Phosphorgehalt größer als 0,03%, so werden die Schlagfestigkeit und Dehnung aufgrund der Anwesenheit von Steadit verschlechtert.

Ist der Nickelgehalt geringer als 0,05%, so hat Nickel überhaupt keinen Einfluß mehr und bringt somit auch keine Steigerung der mechanischen Festigkeitseigenschaften herbei. Übersteigt der Nickelgehalt jedoch 2,0%, so steigt auch der Perlitgehalt an, und die Schlagfestigkeit sowie die Dehnung werden wiederum verschlechtert.

Ist der Chromgehalt größer als 0,1%, so neigen die Carbide zum Ausfallen, was die Schlagfestigkeit und die Dehnungswerte beeinträchtigt.

Ist der Magnesiumgehalt geringer als 0,02%, so findet keine Sphäroidisierung statt. Ist andererseits der Magnesiumgehalt geringer als 0,06%, so besteht nicht nur die Gefahr, daß Hohlräume und Carbide erzeugt werden, sondern es wird auch die Wirtschaftlichkeit verschlechtert.

Ist der CE-(Kohlenstoffäquivalent)Wert geringer als 3,9%, so besteht die Neigung, daß Carbide entstehen, und es wird die Gießbarkeit verschlechtert. Übersteigen die CE-Werte 4,6%, so besteht die Neigung zum Erzeugen von Kish-Graphit. Der CE-Wert ist durch die folgende Gleichung gegeben, die in "Trans. AFS", 57 (1949) 24, by H.T. Angus, F. Dunn und D. Marles vorgeschlagen wird:
CE = Gesamt-Kohlenstoffgehalt in % plus (Silicium-% + Phosphor-%)/3

Ist der verbleibende Wismuth-Gehalt geringer als 0,0015%, so wird sein Einfluß im Hinblick auf das Steigern der Anzahl von Graphitkugeln (Graphit-Nodulen) ungenügend, und vor der Wärmebehandlung liegt im Gußeisen Cementit vor. Übersteigt der verbleibende Gehalt an Wismuth 0,015%, so neigt das Wismuth dazu, die Sphäroidisierung des Graphites zu blockieren, und das Sphäroidisierungsverhältnis fällt auf unter 70% mit dem Ergebnis, daß die verschiedenen mechanischen Eigenschaften des Gußeisens ganz erheblich verschlechtert werden.

Da die Löslichkeit von Wismuth in geschmolzenem Kugelgraphit-Gußeisen nur gering ist und sehr stark schwanken kann, ist es notwendig, die zuzuführende Wismuth-Menge im Bereich von 0,005 bis 0,030% zu halten, so daß der verbleibende Wismuth-Gehalt in der Größenordnung von 0,0015 bis 0,0150% vorliegt.

Ist die Anzahl der Graphit-Nodule geringer als 300 pro mm², so werden die Abstände zwischen den einzelnen Graphit-Nodulen derart groß, daß das Ausfällen von Perlit im Übermaß auftritt und die Schlagfestigkeit, wie auch die Dehnung verschlechtert werden.

Gemäß der Erfindung wird ein Kugelgraphit-Gußeisen von hoher Zugfestigkeit, hoher Streckgrenze und hoher Schlagfestigkeit sowie guter Dehnung geschaffen, insbesondere hoher Schlagfestigkeit bei Temperaturen von etwa -40°C, sogar ohne jegliche Wärmenachbehandlung. Wird dieses nodulare Gußeisen ferritisiert, so lassen sich sogar noch höhere Schlagfestigkeiten und höhere Dehnungen erreichen.

Die Erfindung ist anhand der Zeichnung näher erläutert:

Die Fig. 1 (a), 1 (b), 1 (c), 1 (d), 1 (e), 4 (a), 4 (b), 4 (c), 4 (d), 7 (a), 7 (b), 7 (c), 10 (a), 10 (b), 10 (c), 13 (a), 13 (b), 13 (c), 13 (d), 17 (a), 17 (b), 17 (c), 17 (d), 17 (e), 17 (f), 17 (g), 17 (h), 17 (i), 17 (j), 17 (k) und 17 (l) sind Mikroskopaufnahmen der Strukturen der verschiedenen Proben;

Die Fig. 2, 3, 5, 6, 8, 9, 11, 12, 14 und 15 sind Darstellungen der mechanischen Eigenschaften der in den Fotos wiedergegebenen Proben.

Fig. 16 ist eine Darstellung, die das Verhältnis zwischen Wismuth- Gehalt und Sphäroidisierungs-Verhältnis des Kugelgraphit-Gußeisens einer bestimmten Zusammensetzung veranschaulicht. Die numerischen Werte in den Fig. 17 (a) bis 17 (l) bedeuten die Wismuth-Gehalte bzw. in Klammern die Sphäroidisierungs-Verhältnisse.

Im folgenden sollen die einzelnen Ausführungsformen näher beschrieben werden. Alle Prozentzahlen der einzelnen Komponenten sind Gewichts prozente.

Beispiel 1

1) Chemische Zusammensetzung (Gewichtsprozent)

2) Form

Die Proben wurden hergestellt durch Gießen eines Y-Blockes (definiert in JIS G5502) mit einer Stärke von 25 mm und einer Länge von 250 mm in einer kohlendioxyd-gehärteten Sandform.

3) Ergebnisse

Die Ergebnisse des an den Proben durchgeführten Versuches, der mit der obenerwähnten Form gegossen wird, werden im folgenden beschrieben.

Die Fig. 1 (a), 1 (b), 1 (c), 1 (d), und 1 (e) sind mikroskopische Aufnahmen der Strukturen der verschiedenen Proben. Die Zufügung von Nickel führt zu einem Anstieg der Menge des Perlites gemäß den Fig. 1 (a), 1 (b) und 1 (c). Die Fig. 1 (d) und 1 (e) zeigen die Strukturen der herkömmlichen Materialien in FCD40 und FCD60.

Die Fig. 2 und 3 zeigen die mechanischen Eigenschaften der Proben. Man erkennt, daß das 0,53%-Nickelmaterial gemäß der Erfindung eine höhere Dehnung und eine höhere Schlagfestigkeit, jedoch eine niedrigere Zugfestigkeit und eine geringere Streckgrenze oder Streckfestigkeit als FCD40 hat.

Die Zugfestigkeit, die Streckfestigkeit sowie die Dehnung des 1,05%- Nickel-Materiales gemäß der Erfindung sind geringfügig höher als jene Werte des FCD40; eine gewisse Verbesserung läßt sich erkennen bezüglich der Schlagfestigkeit. Das Material hat natürlich eine Dehnung und eine Schlagfestigkeit, die weit größer als jene des FCD60 sind.

Das 1,98%-Nickel-Material gemäß der Erfindung hat höhere Zugfestigkeit, jedoch geringfügig kleinere Dehnung und geringere Schlagfestigkeit als FCD40. Dieses erfindungsgemäße Material zeigt eine geringfügig kleinere Zugfestigkeit und geringere Streckgrenze, jedoch eine höhere Dehnung und eine höhere Schlagfestigkeit, als FCD60.

Die erfindungsgemäßen Materialien sind somit den herkömmlichen weit überlegen.

Beispiel 2 1) Chemische Zusammensetzung

Wie Beispiel 1.

2) Wärmebehandlung

Die aus Beispiel 1 erhaltenen Materialien (ausgenommen FCD60) werden gemäß dem folgenden Wärmebehandlungszyklus ferritisiert
900°C × 2 Stunden
-- 720°C × 2 Stunden
-- Schmelzofenabkühlung

3) Ergebnisse

Die Fig. 4 (a), 4 (b), 4 (c) und 4 (d) sind mikroskopische Aufnahmen der Strukturen der verschiedenen Proben. Obgleich der Nickelgehalt auf 1,98% etwas angehoben wurde, wurden die Materialien gemäß der Erfindung vollständig ferritisiert, wie in den Fig. 4 (a), 4 (b) und 4 (c) gezeigt. Fig. 4 (d) zeigt das herkömmliche Material FCD40 nach der Wärmebehandlung. Die mechanischen Eigenschaften nach der Wärmebehandlung sind in den Fig. 5 und 6 dargestellt.

Das 0,53%-Nickel-Material hat eine Zugfestigkeit und eine Streckgrenze, die etwa gleich jenen des wärmebehandelten FCD40 sind, jedoch eine wesentlich höhere Dehnung und eine höhere Schlagfestigkeit (Kerbschlagfestigkeit) als das letztgenannte Material. Insbesondere die Schlagfestigkeit dieses Materials gemäß der Erfindung ist bei niedrigen Temperaturen (-40°C) wesentlich besser.

Das 1,05%-Nickel-Material hat eine sehr hohe Zugfestigkeit und eine hohe Streckgrenze sowie eine recht hohe Dehnung und eine recht gute Schlagfestigkeit. Es ist insbesondere bei niedrigen Temperaturen bezüglich der Schlagfestigkeit wesentlich verbessert.

Das 1,98%-Nickel-Material hat eine geringfügig kleinere Dehnung und geringere Schlagfestigkeit, jedoch eine höhere Zugfestigkeit und eine höhere Streckgrenze.

Beispiel 3

1) Chemische Zusammensetzung (Gewichtsprozente)

2) Form

Die Proben wurden durch Gießen eines Y-Blockes von einer Stärke von 25 mm und einer Länge von 250 mm in einer kohlendioxyd-gehärteten Sandform hergestellt.

3) Ergebnisse

Die Ergebnisse der an den Proben ausgeführten Tests, die auf oben beschriebene Weise in den Formen vergossen wurden, sind die folgenden:

Die Fig. 7 (a), 7 (b), und 7 (c) sind mikroskopische Aufnahmen der Strukturen der verschiedenen Proben. Die Beimengung von Nickel führt zu einem Anstieg der Menge des Perlites gemäß den Fig. 7 (a), 7 (b) und 7 (c). FCD40 und FCD60 haben kleinere Anzahlen von Nodulen als die Materialien gemäß der Erfindung. Dies liegt daran, daß Nickel den Materialien gemäß der Erfindung beigemengt war, und daß die Anzahl der Graphit-Nodule hierdurch gesteigert wurde.

Die Fig. 8 und 9 zeigen die mechanischen Eigenschaften der Proben. Wie man erkennt, hat das 0,51%-Nickel-Material eine weit größere Dehnung und eine höhere Schlagfestigkeit, wenn auch eine geringfügig kleinere Zugfestigkeit und eine kleinere Streckgrenze als FCD40.

Die Zugfestigkeit, die Streckgrenze (yield strength) und die Dehnung des 1,03%-Nickel-Materiales gemäß der Erfindung sind gleich den Werten von FCD40. Das erfindungsgemäße Material hat jedoch eine außerordentlich hohe Schlagfestigkeit (Kerbschlagfestigkeit). Es weist Dehnungswerte und Schlagfestigkeitswerte auf, die weit größer als jene von FCD60 sind.

Das 2,00%-Nickel-Material gemäß der Erfindung hat eine höhere Zug festigkeit und eine höhere Streckgrenze, wenn auch eine geringfügig kleinere Dehnung und kleinere Schlagfestigkeit als FCD40. Das Material gemäß der Erfindung hat eine geringfügig kleinere Zugfestigkeit und kleinere Streckgrenze, jedoch eine höhere Dehnung und eine höhere Zugfestigkeit als FCD60.

Beispiel 4 1) Chemische Zusammensetzung

Wie Beispiel 3.

2) Wärmebehandlung

Die in Beispiel 3 erhaltenen Materialien (ausgenommen FCD60) wurden gemäß dem folgenden Wärmebehandlungszyklus ferritisiert
900°C × 2 Stunden
-- 720°C × 2 Stunden
-- Ofenabkühlung

3) Ergebnisse

Die Fig. 10 (a), 10 (b) und 10 (c) sind mikroskopische Aufnahmen der Strukturen der verschiedenen Proben. Obgleich der Nickelgehalt auf 2,0% angehoben wurde, wurden die Materialien gemäß der Erfindung vollständig ferritisiert, wie in den Fig. 10 (a), 10 (b) und 10 (c) gezeigt. Außerdem erkennt man, daß die Anzahl der Graphit-Nodule der Materialien der Erfindung, selbst wenn sie wärmebehandelt wurden, größer als jene des wärmebehandelten FCD40 sind.

Die Fig. 11 und 12 zeigen die mechanischen Eigenschaften der Materialien gemäß der Erfidnung.

Das 0,51%-Nickel-Material hat eine Zugfestigkeit und eine Streckgrenze, die etwa den Werten des wärmebehandelten FCD40 entsprechen, jedoch eine wesentlich höhere Dehnung und höhere Schlagfestigkeit, als das zuletzt genannte Material. Insbesondere ist die Schlagfestigkeit bei niedrigen Temperaturen (-40°C) wesentlich verbessert.

Das 2,00%-Nickel-Material hat eine geringfügig kleinere Dehnung und kleinere Schlagfestigkeit, dafür jedoch eine viel höhere Zugfestigkeit und Streckgrenze (yield strength).

Beispiel 5

1) Chemische Zusammensetzung (Gewichtsprozente)

2) Form

3) Ergebnisse

Die Ergebnisse der Versuche, die mit den Proben ausgeführt wurden, die auf obige Weise gegossen wurden, sind die folgenden:

Die Fig. 13 (a), 13 (b), und 13 (c) sind mikroskopische Aufnahmen der Strukturen der verschiedenen Proben. Man erkennt, daß das erfindungs gemäße Material, gezeigt in Fig. 13 (a), eine große Anzahl von Graphit- Nodule und eine große Anzahl von Ferrit hat. Andererseits hat gewöhnliches FCD40, dargestellt in Fig. 13 (b), weniger Graphit-Nodule und eine hohe Menge Perlit. FCD40 mit niedrigem Siliciumgehalt, dargestellt in Fig. 13 (c), hat weniger Graphit-Nodule und einen extrem hohen Perlitanteil. FCD40, dem Wismuth beigemischt wurde, dargestellt in Fig. 13 (d), hat eine größere Anzahl von Graphit-Nodulen und eine höhere Menge Ferrit.

Die Fig. 14 und 15 zeigen die mechanischen Eigenschaften der Proben. Man erkennt, daß das Material gemäß der Erfindung eine geringere Zugfestigkeit und eine geringere Streckgrenze hat, jedoch eine größere Dehnung und eine höhere Schlagfestigkeit. Die Schlagfestigkeit beträgt 1,7 kg-m/cm², selbst bei -40°C.

Das FCD40, das einen geringen Siliciumanteil hat, hat eine höhere Zugfestigkeit und eine höhere Streckgrenze, aufgrund des höheren Perlitanteiles in seiner mikroskopischen Struktur, jedoch eine extrem verringerte Kernschlagfestigkeit. FCD40 normalen Siliciumgehaltes, dem Wismuth beigemengt war, hat demgegenüber jedoch eine größere Menge an Ferrit, in welchem Graphit in seiner mikroskopischen Struktur fein verteilt ist. Die Dehnung und die Schlagfestigkeit sind jedoch schlechter als bei dem Material gemäß der Erfindung mit geringem SI. Insbesondere gibt es dort keine nennenswerte Verbesserung der Schlag festigkeit bei niedrigen Temperaturen von etwa -40°C.

Die Fig. 16 und 17 (a) bis 17 (l) zeigen den Einfluß des Wismuth- Gehaltes auf das Sphäroidisierungs-Verhältnis bei Kugelgraphit-Grauguß mit 3,55-3,75% Kohlenstoff, 2,0-2,3% Silicium, weniger als 0,3% Mangan, weniger als 0,03% Phosphor, weniger als 0,05% Chrom, weniger als 0,05% Kupfer, weniger als 0,005% Schwefel, und 0,027 bis 0,040% Magnesium, mit der Balance aus Eisen (d. h. den Restgehalt auf Eisen aufaddiert).

Gemäß dieser besonderen Zusammensetzung tritt das Abkühlen dann ein, wenn der Wismuth-Gehalt geringer als 0,0015% ist, und wenn sich das Sphäroidisierungs-Verhältnis dann zu vermindern beginnt, wenn der Wismuth-Gehalt auf 0,04% angehoben wird.

Bei manchen Anwendungen sollte das Sphäroidisierungs-Verhältnis größer als 80% sein, damit das Nodular-Gußeisen eine genügend große Nieder temperatur-Schlagfestigkeit und eine genügend große Dehnung hat. Will man dieses 80%-Verhältnis, so muß der Wismuth-Gehalt zwischen 0,0015 und 0,008% liegen.

In anderen Fällen kann ein Sphäroidisierungs-Verhältnis von etwa 70% anzustreben sein.

Das Verhältnis zwischen dem Wismuth-Gehalt und dem Sphäroidisierungs-Verhältnis kann sich dann ändern, wenn man die Anteile anderer Elemente verändert. Steigt beispielsweise der Magnesiumgehalt, so nimmt die Neigung der Kurve zu, die die Tendenz des Sphäroidisierungs-Verhältnisses zum Abnehmen bei steigendem Wismuth-Gehalt hat, ab. Wenn der Schwefelgehalt verringert wird, so wird die Neigung der Kurve ebenfalls kleiner. Auch gilt das Umgekehrte: Nimmt der Magnesiumgehalt ab und/oder steigt der Schwefelgehalt, so wird die Neigung der Kurve größer. Magnesium gilt allgemein als hilfreich zur Steigerung des Sphäroidisierungs-Verhältnisses, während der Schwefelgehalt dem abträglich ist. Schwefel neigt dazu, einerseits Graphit-Kugeln zu zerstören, und andererseits Magnesium aufzuzehren, durch Bilden nicht-metallischer Anschlüsse wie MgS oder Mg₂S, und zwar durch Reagieren mit Magnesium. Unter Berücksichtigung dieser beiden Faktoren läßt sich feststellen, daß man im wesentlichen dann gute Ergebnisse erzielt, wenn der Wismuth-Gehalt zwischen 0,0015 und 0,015% liegt. Wie jedoch oben erwähnt, läßt sich das Sphäroidisierungs-Verhältnis dann auf einem hohen Niveau halten, ohne nennenswert durch andere Anteile an Magnesium oder Schwefel beeinträchtigt zu werden, wenn der Wismuth-Gehalt zwischen 0,0015 bis 0,004% liegt.

Die erfindungsgemäßen Materialien sind somit den herkömmlichen Materialien, oder jenen, die durch Verringerung des Siliciumgehaltes und Hinzufügung von Wismuth verbessert wurden, weit überlegen. Darüber hinaus läßt sich ein hervorragendes Material ohne jegliche Wärmenachbehandlung erreichen.

Wie oben beschrieben, hat das Kugelgraphit-Gußeisen gemäß der Erfindung eine überragende Zugfestigkeit, eine hervorragende Dehnung und eine sehr gute Schlagfestigkeit ohne jegliche Wärmenachbehandlung nach dem Gießen. Wird das Material aber wärmebehandelt, so werden seine Dehnung und seine Schlagfestigkeit, insbesondere die Niedertemperatur- Schlagfestigkeit, nocht weiter verbessert, verglichen mit jenen ohne Wärmenachbehandlung.

Anders ausgedrückt lassen sich durch die Erfindung ganz erhebliche Vorteile bezüglich der mechanischen Festigkeiten nodularen Gußeisens erzielen und außerdem die Herstellungskosten verringern.

Claims

1. Nodulares Gußeisen (Kugelgraphit-Gußeisen), umfassend:
zwischen 3,0 bis 4,0 Gewichtsprozent Kohlenstoff;
zwischen 1,5 bis 2,3 Gewichtsprozent Silicium;
weniger als 0,3 Gewichtsprozent Mangan;
weniger als 0,03 Gewichtsprozent Phosphor;
weniger als 0,10 Gewichtsprozent Chrom;
zwischen 0,02 bis 0,06 Gewichtsprozent Magnesium; und
zwischen 0,0015 bis 0,0150 Gewichtsprozent Wismuth;
wobei die Differenz (balance) aus Eisen und unvermeidlichen Verunreinigungen besteht und der CE-Wert (Kohlenstoff-Äquivalent) zwischen 3,9 und 4,6% liegt.

2. Gußeisen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl von Graphit-Nodulen größer als 300/mm² ist.

3. Gußeisen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Wismuth- Gehalt zwischen 0,0015 und 0,004 Gewichtsprozent beträgt.

4. Gußeisen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Nickel- Gehalt zwischen 0,5 und 2,0 Gewichtsprozent beträgt.

5. Gußeisen nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der Graphit-Nodule größer als 300/mm² ist.

6. Gußeisen nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Wismuth- Gehalt zwischen 0,0015 und 0,004 Gewichtsprozent beträgt.

7. Verfahren zum Behandeln nodularen Gußeisens, das zwischen 3,0 und 4,0 Gewichtsprozent Kohlenstoff, zwischen 1,5 und 2,3 Gewichtsprozent Silicium, weniger als 0,3 Gewichtsprozent Mangan, weniger als 0,03 Gewichtsprozent Phosphor, weniger als 0,10 Gewichtsprozent Chrom und zwischen 0,02 und 0,06 Gewichtsprozent Magnesium enthält, mit der Differenz (balance), bestehend aus Eisen und aus unvermeidlichen Verunreinigungen, wobei der CE-Wert zwischen 3,9 und 4,6% ist, gekennzeichnet durch die folgenden Verfahrensschritte: dem genannten nodularen Gußeisen werden in geschmolzenem Zustand zwischen 0,005 und 0,03 Gewichtsprozent Wismuth zugefügt, und es wird das nodulare Gußeisen entweder gleichzeitig oder im Anschluß hieran inokuliert, um Graphit-Nodule von einer Anzahl von mehr als 300 pro mm² zu erzeugen.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Menge des dem nodularen Gußeisen zugefügten Wismuths derart eingestellt wird, daß der verbleibende Wismuth-Gehalt zwischen 0,0015 und 0,015 Gewichtsprozent beträgt.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die dem nodularen Gußeisen zugefügte Wismuth-Menge derart eingestellt wird, daß der verbleibende Wismuth-Gehalt zwischen 0,0015 und 0,004 Gewichtsprozent beträgt.

10. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das nodulare Gußeisen zwischen 0,5 und 2,0 Gewichtsprozent Nickel enthält.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das dem nodularen Gußeisen zugefügte Wismuth derart eingestellt wird, daß der verbleibende Wismuth-Gehalt zwischen 0,0015 und 0,015 Gewichtsprozent beträgt.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die dem nodularen Gußeisen zugefügte Wismuth-Menge derart eingestellt wird, daß der verbleibende Wismuth-Gehalt zwischen 0,0015 und 0,004 Gewichtsprozent beträgt.