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Verfahren zur Herstellung von Schalenhartgußgegenständen, die eine
nur geringe weiße Einstrahlung in den grauen Kern besitzen sollen Beim Schälenhartguß
ist im allgemeinen ein allmählicher obergang der weißen Schreckschicht in den grauen
inneren Teil erwünscht, d. h. der aus Weißeisen bestehende äußere Mantel des Werkstückes
(z. B. einer Walze) soll zunächst in eine Schicht von meliertem Eisen und diese
erst in das graue Eisen übergehen. Es kommen aber auch Fälle vor, in denen ein möglichst
unmittelbarer Übergang vom weißen zum grauen Eisen anzustreben ist, wobei also die
melierte Zwischenzone möglichst schmal sein muß. Solche Fälle ergeben sich meistens
aus der Bauart des Werkstückes und der Art der Bearbeitung. So muß beispielsweise
bei vielen Müllereiwalzen, die hohl gegossen und auf eine Stahlachse aufgezogen
werden, an den Stirnseiten Gewinde eingeschnitten werden, das :oftmals bis an die
verlangte Grenze der weißen Schicht heranreicht. Das Eisen muß aber, um bearbeitbar
zu sein, an dieser Stelle schon ein graues Gefüge haben. Deshalb ist in solchen
Fällen für die übliche melierte übergangszone, die auch noch zu hart für Bearbeitungen
ist, überhaupt kein Platz vorhanden.
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Bekanntlich bilden sich bei der Herstellung von Schalenhartgußgegenständen
oft sehr tief gehende und manchmal sogar den ganzen grauen Teil durchsetzende Knoten
aus hartem Weißeisen. Die Bildung solcher Knoten und dendritischen Einstrahlungen
im grauen Teil, die sowohl die Bearbeitung erschweren als auch die Zähigkeit des
Werkstückes herabsetzen, muß möglichst unterbunden werden. Dies ist unter Umständen
äußerst schwer oder gar unmöglich, besonders dann, wenn geeignete Roheisensorten
zu teuer oder nicht verfügbar sind.
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Bei einem bekannten Verfahren wird zur Erreichung einer kurzen Übergangszone
von der weißen zur grauen Schicht dem in der
Pfanne befindlichen
Eisen je nach Bedarf bis zu o,5 % Pyrit zugesetzt. Der Erfolg, beruht auf einer
gewissen Wechs,elwirkg:; des im Pyrit enthaltenen Schwefels mit äfn"' Mangan des
Eisens. Es hat sich gezei@»-daß die Anwendung von Pyrit nur bei Eisei". mit einem
Mangangehalt bis etwa, 0,4 % zum Ziele führt. Bei höheren Mangangehalten ist zwar
ebenfalls noch eine gewisse Einengung der melierten Zone zu beobachten, doch ist
in diesem Falle die Anwendung des Verfahrens unwirtschaftlich, denn die Verluste
an Mangan, das in die Schlacke geht, sind um so@ größer, je höher der Mangangehalt
des Eisens ist.
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Eingehende Versuche über den Einfluß einer großen Menge von verschiedenen
Nichteisenmetallen haben ergeben, daß ein Zusatz von Kupfer die tlbergangszone erheblich
verkürzt, gleichzeitig aber auch die reine Schrecktiefe des Eisens stark verringert
und daß durch Zusatz von Zinn die übergangszone ebenfalls wesentlich verkürzt, während
die reine Schrecktiefe dagegen vergrößert wird.
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Die Erfindung besteht nun in der gleichzeitigen Verwendung von Kupfer
und Zinn und gegebenenfalls auch Aluminium als Zusatzmittel für Schalenhartgußgegenstände
zur Verminderung der weißen Einstrahlung and Knotenbildung. Es wurde gefunden, daß
die günstigste Wirkung hinsichtlich der Verringerung der tlbergangszone bei fast
unveränderter Schrecktiefe erzielt wird, wenn das Zusatzmittel aus 2o bis 6o o/o
Kupfer und 8o bis 400/0 Zinn besteht.
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Die Metalle werden dem geschmalzenen Eisen .zugesetzt, also bei Verwendung
eines Kupolofens in die Pfanne, bei Verwendung eines Herdofens entweder bereits
in das Bad oder ebenfalls erst in die Pfanne eingeführt. Es ist nicht unbedingt
notwendig, das Kupfer und Zinn und gegebenenfalls Aluminium vor ihrer Zugabe miteinander
zu verschmelzen. Man kann diese Metalle auch getrennt oder in Form einer Mischung
in dem angegebenen Verhältnis, zugeben, wobei man sie vor der Zugabe in geeigneter
Weise zusammenfügen, z. B. zusammenbinden oder in eine Blechkapsel legen kann. Wird
eine Legierung hergestellt, so erübrigt sich das jedesmalige Abwiegen, und man erreicht
auch eine gleichmäßigere Verteilung und sicherere Wirkung.
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Bei einer solchen Legierung oder Mischung läßt sich gleichzeitig auch
von der desoxydierenden Eigenschaft des Aluminiums Gebrauch machen. Es lassen sich
nämlich kleine Mengen dieses Metalls im legierten Zustand leicht restlos in das
Bad einführen. Da das Aluminium wie das Kupfer die Schrecktiefe vermindert, so muß
das Aluminium an Stelle des Kupfers der Legierung zugesetzt werden. Der Anteil kann
o bis io% Aluminium be-',:Uagen. Unter Berücksichtigung des hohen rbeiwertes des
Zinns ist folgende Legie-"rt@g ganz besonders geeignet: 45 % Kupfer, 50 % Zinn,
5 % Aluminium. Schon bei einer Zugabe von o, i % wirkt diese Legierung stark vermindernd
auf die Einstrahlung, ohne daß sich die reine Schrecktiefe wesentlich verändert,
und zwar sowohl bei -manganarmen als auch bei hochmanganhaltigen Eisensorten. Gleichzeitig
ist eine bedeutende Verfeinerung des Korns im grauen Teil zu beobachten. Für die
Wirkung des Mittels in der Praxis wird folgendes Beispiel angeführt: Ein Zusatz
von o,i % der obigen Legierung verminderte die melierte Zone eines Eisens um 47
mm (von 6o auf i 3 mm), ein Zusatz von o, i 5 % zu demselben Eisen um 5o mm (von
6o auf i o mm), während in beiden Fällen eine Abnahme der reinen Schrecktiefe um
nur i mm, also praktisch gleich Null, festzustellen war.
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Es ist bereits bekanntgeworden, die Metalle Kupfer, Zinn und Aluminium
bei der Herstellung von Gegenständen aus Stahl oder Gußeisen als Zusätze zu verwenden.
Diese Maßnahme diente jedoch lediglich der Erhöhung des Korrosionswiderstandes,
während der Erfindung die Erkenntnis zugrunde liegt, daß es möglich ist, durch Zusatz
der genannten Metälle bei der Herstellung von Schalenhartgußgegenständen die oftmals
unerwünschte weiße Einstrahlung in den grauen Teil dieser Gegenstände ganz wesentlich
zu vermindern.
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Bestimmte Zusatzmittel dem geschmolzenen Eisen zuzugeben, ist auch
bei der Herstellung von Schalenhartgußgegenständen eine an sich bekannte Maßnahme.
So benutzt man beispielsweise Ferrosiliciurn oder Calciumsilicid zur Verringerung
oder Ferrochrom zur Vergrößerung der Schrecktiefe.
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Für die Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung ist es nicht
erforderlich, daß die zugesetzte Menge der einzelnen Komponenten der Zusatzlegierung
vollständig in dem Gußeisen verbleibt, wesentlich ist lediglich, daß durch die angegebenen
Maßnahmen die angestrebte Wirkung erreicht wird. Daß dies tatsächlich der Fall ist,
haben durcbgeführte Versuche einwandfrei ergeben.