DE905856C - Process for the production of rapid malleable cast iron - Google Patents

Process for the production of rapid malleable cast iron

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DE905856C
DE905856C DEP29832A DEP0029832A DE905856C DE 905856 C DE905856 C DE 905856C DE P29832 A DEP29832 A DE P29832A DE P0029832 A DEP0029832 A DE P0029832A DE 905856 C DE905856 C DE 905856C
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Dr-Ing Carl Adey
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CARL ADEY DR ING
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    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21CPROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
    • C21C1/00Refining of pig-iron; Cast iron
    • C21C1/10Making spheroidal graphite cast-iron
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C37/00Cast-iron alloys
    • C22C37/04Cast-iron alloys containing spheroidal graphite

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Description

Verfahren zur Erzeugung von Schnellfiemperguß Die Erfindung bezieht sich .auf ein Verfahren zur Erzeugung von manganhaltigem Schnelltemperguß mit hoher Festigkeit bei großer Sicherheit und einer Ausscheidung der Temperkohle in rennen bzw. fast reinen sphärolithischen Kristallisationsformen.Process for the production of high-speed malleable cast iron The invention relates to .auf a process for the production of manganese-containing rapid malleable cast iron with high Strength with great security and an elimination of the tempered carbon in races or almost pure spherulitic crystallization forms.

Das Verfahren: ist bei, @Sand- und Kokil-lenguß anwendbar. Temperguß, der im Gegensatz zu Grauguß eine kompaktere Ausscheidung des Graphits, und zwar in Form sogen@annter Temperkohlenknötchen aufweist, hat entsprechend dieser Ausbildwngsform wesentlich günstigere Festigkeitseigenschaften. Die Temperkoh#lenknötchen haben aber noch sehr zerfranste Konturen und sind manchmal recht stark aufgelockert. Nimmt die Temperkohle dagegen typisch sphärolithische, kugelartige Gestalt an, so tritt ;damit eine Steigerang der Festigkeit ein.The process: can be used for, @ sand and chill casting. Malleable cast iron, which in contrast to gray cast iron a more compact precipitation of graphite, namely in the form of so-called tempered carbon nodules, has according to this form of training much more favorable strength properties. The Temperkoh # have knots but still very frayed contours and are sometimes quite loosened up. Takes the temper coal, on the other hand, takes on a typical spherulitic, spherical shape, so occurs ; thus increasing the strength.

Man hat gelegentlich Sphärolithe in Temperguß beobachtet. Wegen der günstigen Eigenschaften ist auch schon eine Reihe von Methoden angegeben worden, nach denen sich solche sphärolithischen Kristallisationsformen der Temperkohle erzielen lassen. Alle Verfahren, die im folgenden erläutert werden sollen, haben Nachteile, die sie entweder in ihrer technischen Brauchbarkeit behindern oder doch ein teures, umständliches Herstellungsverfahren bedingen.Spherulites have occasionally been observed in malleable cast iron. Because of the favorable properties, a number of methods have already been given, according to which such spherulitic crystallization forms of the tempered coal are achieved permit. All the methods that are to be explained in the following have disadvantages, which either hinder their technical usability or an expensive, inconvenient manufacturing process.

Die Bildung von iSphärolithen, welche als eine anomale Kristallisationserscheinung aufzufassen sind, tritt bei schlagartiger Erstarrung aus Lösungen oder (Schmelzen ein.. Beim Temperprozeß muß aber damit gerechnet werden, daß die Ausscheidung der Temperkohle aus der Grundmasse langsam vor sieh geht. Die Zusammenhänge bei Temperguß sind wissenschaftlich noch nicht völlig aufgeklärt, es hat aber den. (Anschein, als ob Keime gewisser Form und Struktur hier ausschlaggebend sind. Nach dem ersten Verfahren, welches von Schüz und Stotz in ihr°m Buch »Der Temp-rguß « (1930), S.770, angedeutet wurde, läßt sich eine kugelförmige Graphitausscheidung, über .deren sphärolithische Kristallisationsform nichts Bestimmtes ausgesagt ist, dadurch erzeugen"daß der Schwefelgehalt im Verhältnis zum Mangangelialt hoch liegt, vas aber ein unerwünschtes Herabsetzen des Mangangehaltes bedeutet, .der außerdem meist schon im !Ausgangseisen in einer Menge vorliegt, die nicht als sehr niedrig bezeichnet werden kann.The formation of spherulites, which appears as an abnormal crystallization phenomenon are to be understood, occurs in the event of sudden solidification from solutions or (melting a .. During the tempering process, however, it must be expected that the elimination of the Tempering charcoal from the base mass goes slowly in front of you. The relationships in malleable cast iron are not yet fully scientifically understood, but it has. (Appearance, as if germs of a certain shape and structure are decisive here. After the first Process, which Schüz and Stotz in their book »Der Temp-rguß « (1930), p.770, a spherical graphite precipitate can be seen, nothing definite is said about their spherulitic crystallization form, thereby producing "that the sulfur content is high in relation to the manganese steel, but that means an undesirable reduction in the manganese content, which also means is usually already present in the starting iron in an amount that is not considered to be very low can be designated.

Zti dem gleichen Ergebnis ist H. M o r r o g h, Birmingham, in neueren Arbeiten gekommen, wonach sphärolitliische Temperkohle nur dann entsteht, wenn. wiederum der Schwefelgehalt entsprechend höher liegt als der Mangangehalt, so saß der Schwefel nicht vollkommen an Mangan gebunden vorliegt (Mn S), sondern daß er ganz oder teilweise in das Eisen gebunden ist, -denn. diese Eisensulfide =ollen die Temperkohlenausscheidung so beein- flussen"daß die Temperkohle sphärolithisch kristal- liniert. Der analoge uA:usdrtick für sphärolithisch heißt im Englischen spherolitic. Also auch hier muß auf den günstigen Einfluß des Mangans auf die metallische Grundmasse verzichtet werden., -da es durch den, relativ gesehen, übermäßig hohen Schwefelgehalt vollkommen als Schlacke abgebunden s:-,in muß. Nach Angaben von N i a z Ah m a d soll nach einer älteren Arbeit von P i n s 1 aus :dem Jahre 1925 sphärol:ithischer Graphit in Temperguß nur dann erzeugt werden können, wenn man lange Glühzeiten bei hohen Temperaturen anwendet. Die Einhaltung dieser Bedingung bedeutet aber vom wirtschaftlichen Standpunkt aus einen großen Nachteil des Verfahrens. Gerade bei Temperanlagen kommt es darauf an, daß sie nicht zu lange und zu hoch beansprucht werden.H. Morrogh, Birmingham, came to the same conclusion in more recent work, according to which spherical tempered coal is only formed when. if the sulfur content is correspondingly higher than the manganese content, then the sulfur was not completely bound to manganese (Mn S), but that it was wholly or partially in which iron is bound, for. these iron sulfides = ole excretion of tempered carbon in such a way flow "that the temper coal is spherulitic crystalline lined. The analogous uA: usdrtick for spherolithic is called spherolitic in English. So here, too, the favorable influence of manganese on the metallic base mass must be dispensed with, since it must be completely bound as slag due to the, relatively speaking, excessively high sulfur content. According to N iaz Ah mad, according to an older work by P ins 1: from 1925, spherical graphite in malleable cast iron can only be produced if long annealing times at high temperatures are used. However, compliance with this condition is a major disadvantage of the process from an economic point of view. In the case of tempering systems in particular, it is important that they are not stressed too long or too heavily.

Gelegentliche sphärolithische Graphitausscheidung im Grauguß wurde in Verkennung der Bildungsbedingungen ungenau als Temperkohleausscheidung bezeichnet. Man vermutete in derartigen Graphitsphärolitheri, wie sie bei Grauguß richtig bezeichnet werden müssen. Gefügebestandteile, die nur in verschwiadensdem Maße neben den bekannten Graphitformen auftreten würden, so daß von diesen Forschern nicht einmal der Versuch geinachtworden. ist, Wege zu zeigen, wie diese Ausscheidungsart in Grauguß systematisch erzeugt werden könnte.Occasional spherulitic graphite precipitation in gray cast iron was in misunderstanding of the formation conditions, it is imprecisely referred to as temper carbon precipitation. One suspected in such graphite spherolitheri, as they are correctly designated for gray cast iron Need to become. Structural constituents that only dissipate to a large extent in addition to the known ones Graphite forms would occur, so these researchers did not even attempt it got awake. is to show ways how this type of precipitation is systematic in gray cast iron could be generated.

H. A. Schwarz hat festgestellt, daß durch eine zusätzliche Abschreckbeh andlung vor dem eigentlichen Tempern Sphärolithe erzeugt werden können. Aber auch hier tritt eine Verteuerung durch dieses Verfahren ein, ganz abgesehen ,davon, d:aß das @.Abschrecken von Gußlegierungen einen höhen Ausschußprozentsatz .durch Reißen verursachen muß.H. A. Schwarz has found that spherulites can be produced by an additional quenching treatment prior to the actual tempering. But here, too, this process makes it more expensive, quite apart from the fact that the quenching of cast alloys must cause a high percentage of rejects due to cracking.

Im weißen, europäischen Temperguß, welcher durch die Frischwirkung des oxydhaltigen Tempermittels entkohlt wird, spielt die Form der Graphitausbildung, d. h. die kugelige bzw. sphärolithische Gestalt, nicht die entscheidende Rolle, wenngleich auch hier wegen des nie!drigen:NTangangehaltes leichter Sphärolithe entstehen können. Erfindungsgemäß wird nun ein Verfahren vorgeschlagen, das die Nachteile eines niedrigen Mangangehaltes neben einem entsprechend ,hohen. Schwefelgehalt, einer langen und hohen Temperzeit oder schließlich einer zusätzlichen Abschreckbeharndlung vermeidet und dafür eine weitgehende Ausscheidung der Temperkohle in kugeligen, sphärolitliischen Kri,stallisationsformen ermöglicht. Nachdem Verfahren wird eine eutektische bis übereutektische Gußlegierung soweit entgchwefelt, -daß weniger als o,oi o/o Schwefel bei einem beliebigen Mangange alt vorliegt, wobei. der Si-Gehalt so gewählt wird, daß bei der vorhandenen Wandstärke das Eisen weiß wird oder leichte Anzeichen zu melsierter Erstarrung zeigt. Ferner ist es erforderlich, daß die Schmelze eine Überhitzung erfährt und daß daher eine entsprechende Unterkühlung beider Erstarrung eintritt. Die Überhitzunsa kann beispiels- weise leicht in einem .Elektroofen oder in einem zlarnm#ofen, wie er in manchen @empengiBerei.en b E iblich isst, erreicht werden. Hierbei ist es gleich- gültig, ob der Schwefelgehalt vor oder nach der Überhitzung auf weniger als etwa. o,oi °/o. herabgemindert wird. Durch :den verhältnismäßig honen Si4Gehalt, der einerseits wegen des Mangans und andererseits wegen des geringen Anteils an sulfidischer Schlacke, welche in größeren Mengen eine Neigung zur Grauerstarrung bedingen würde, gewählt werden. kann, gelingt es. nunmehr, die Temperzeit von Tagen auf Stunden bzw. Minuten abzukürzen, beispielsweise auf qo Minuten bei 90o°. Es konnte aber euch schon eine Temperatur von weniger als 2o Minuten erreicht werden, ohne mit der Temperatur höher zu gehen.In white, European malleable cast iron, which is decarburized by the fresh action of the oxide-containing tempering agent, the shape of the graphite formation, i.e. the spherical or spherulitic shape, does not play the decisive role, although here too, due to the low N-orange content, spherulites can easily arise. According to the invention, a method is now proposed which has the disadvantages of a low manganese content in addition to a correspondingly high one. Sulfur content, a long and high tempering time or, finally, an additional quenching treatment and, in return, enables the tempering carbon to be largely precipitated in spherical, spheroidal crystallization forms. According to the method, a eutectic to hypereutectic cast alloy is desulfurized to the extent that less than o, o / o sulfur is present in any manganese old, with. the Si content is chosen so that, given the wall thickness, the iron turns white or shows slight signs of melsified solidification. Furthermore, it is necessary that the melt experience overheating and that therefore a corresponding undercooling occurs during solidification. The overheating can for example wise easily in an electric oven or in one zlarnm # oven, as it is in some @ empengiBerei.en b E iblich eats to be achieved. Here it is the same- valid whether the sulfur content before or after overheating to less than about. o, oi ° / o. is degraded. Due to: the relatively honed Si4 content, which is selected on the one hand because of the manganese and on the other hand because of the low proportion of sulphidic slag, which in larger quantities would cause a tendency to gray solidification. can succeed. now to shorten the tempering time from days to hours or minutes, for example to qo minutes at 90 °. However, a temperature of less than 20 minutes could be reached without increasing the temperature.

Wählt man also beispielsweise Tempertemperaturen, die bei etwa 85o bis 9o0° liegen, so wird das TempeTgut nicht zu sehr beansprucht, und es ist meist nicht nötig, es in ein Tempermittel einzupacken, sondern man kann es in einem Glühofen fertigtempern, was eine wesentliche Verbilligung und Vereinfachung bei bestmöglicher ,Ausbildung des Gefüges, nämlich mit sphärolithischer Temper= kohle, darstellt.For example, if you choose tempering temperatures that are around 85o to 90 °, the TempeTgut is not stressed too much, and it is mostly it is not necessary to pack it in a tempering medium, it can be put in an annealing furnace finished tempering, which is a significant reduction in price and simplification with the best possible , Formation of the structure, namely with spherulitic temper = coal, represents.

Ein charakteristisches Zeichen, welches sphärolithischen Temperguß von ähnlichen Eisenarten mit normaler Temperkohle unterscheidet, ist die auffällige Eigenschaft, daß es nichts schadet, wenn der Ternperrohsguß nicht neinweiß erstarrt, sondern schon gewisse Anzeichen von melierter Erstarrung in Form von primär ausgeschiedenem Graphit auftreten, da bei dem erfindungsgemäß hergestellten Temperrohguß auch primär schon Sphärolithe entstehen, welche also keineswegs schaden, während sonst Graphitblätter bzw. eutektischer Graphit in feingraupeliger Form auftreten, die eine starilce Herabsetzung der erzielbaren Zugfestigkeit bzw. Dauerschlagfestisgkeit bedeuten. Das erfindungsgemäß anouwendendeVerfahren ergibt deshalb eine hohe ,Sicherheit in bezug auf das Erreichen hoher Festigkeitswerte. Die Sicherheit wird noch zusätzlichdurch diie- sphär:olith:ische Temperkohleausbildung in feinerer Verteilung erhöht.A characteristic sign, which is spherulitic malleable cast iron differs from similar types of iron with normal tempered charcoal is the conspicuous one Property that it does no harm if the Ternperrohsguss does not solidify, but already certain signs of mottled solidification in the form of primarily excreted Graphite occur because in the malleable cast iron produced according to the invention also primarily spherulites are already formed, which therefore do no harm, while otherwise graphite sheets or eutectic graphite appear in fine grainy form, which is a severe reduction the achievable tensile strength or fatigue strength. According to the invention Applying method therefore gives a high level of security with regard to the achievement high strength values. The security is made even more by diie-sphere: olith: ische Tempered carbon formation increased in finer distribution.

Für die Ausnutzung in der Praxis ist es wichtig, daß man mit dem an die obere, hier höher liegende Grenze gehen kann, ohne unangenehme Schwankungen in den erzielbaren Festigkeitswerten befürchten zu müssen. Bei Kokillenguß oder bei Schleuderguß wird dadurch der Vorteil erzielt, daß die Temperzeit so stark herabgedrückt werden kann, daß man gegenüber grauem Schleuderguß kokurrenzfähig ist, ohne dabei den Nachteil einer eutektischen Graphitausbil,diung in Kauf nehmen zu müssen, die z. B. bei Schleudergußbüchsen praktisch immer auftritt und für die Verschleißfestigkeit und Laufeigenschaften als sehr nachteilig empfunden wird, ohne bisher völlig vermieden werden zu können.In order to use it in practice, it is important to be familiar with the the upper limit, which is higher here, can go without uncomfortable Fluctuations to have to fear in the achievable strength values. With die casting or In the case of centrifugal casting, this has the advantage that the tempering time is reduced so much can be that one is able to compete against gray centrifugal casting without doing so the disadvantage of a eutectic graphite formation, diung to have to accept the z. B. practically always occurs in centrifugal cast sleeves and for wear resistance and running properties is felt to be very disadvantageous, without being completely avoided so far to be able to.

In ähnlicher Weise bietet ein Schnelltemperguß für Kolbenringe einen Vorteil, da auch hier der schädliche eutektische Graphit vermieden werden kann, so daß selbst bei ferritischer Ausbildung des Grundgefüges bei sonst üblichen Gehalten an Phosphor eine hohe Verschleißfestigkeit erzielt wird, Jie besser ist, als bei normalen Graugußkolbenringen. In diesem Zusammenhang ist es auch noch von Bedeutung, daß durch obiges Schnelltempergußeisen wegen der erwähnten feineren sphärolithiischen Form der Temperkohleausscheidung ein El-astizitätsmodul erzielt wird, welcher viel höher liegt, als bei Einzelgußkolbenringwerkstoffen. @Es ist so, daß das angegebene Verfahren noch reich an Entwicklungsmöglichkeiten ist, auf welche hier schon hingewiesen werden soll.Similarly, high-speed malleable cast iron for piston rings offers one Advantage, since the harmful eutectic graphite can be avoided here too, so that even with ferritic formation of the basic structure with otherwise usual contents high wear resistance is achieved with phosphorus, which is better than with normal cast iron piston rings. In this context it is also important that by the above high-speed malleable cast iron because of the finer spherolithic ones mentioned Form of the tempered carbon precipitation an elastic modulus is achieved, which much higher than with single cast piston ring materials. @It is so that the specified Process is still rich in development opportunities, which have already been pointed out here shall be.

Claims (2)

PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zur Erzeugung von Schnelltemperguß hoher Festigkeit mit einer Ausscheidungsformder Temperkohle in reinen oder fast reinen sphärolithischen Kristallisationsformen, dadurch gekennzeichnet, daß eine eutektische bis übereutektische kohgußschmelze mit einem Schwefelgehalt beim Vergießen. von weniger als etwa o,oi °/o. hoch überhitzt und,durch entsprechende Wahl des Siliziumgehaltes oder der Wandstärke so zur Erstarrung gebracht wird, -daß das Eisen weiß wird oder leichte Anzeichen zur melierten ;Erstarrung zeigt. PATENT CLAIMS: i. Process for the production of high-speed malleable cast iron Strength with a precipitation form of the tempered carbon in pure or almost pure spherulitic crystallization forms, characterized in that a eutectic to hypereutectic coal cast melt with a sulfur content during casting. from less than about o, oi ° / o. highly overheated and, due to the appropriate choice of silicon content or the wall thickness is brought to solidification in such a way that the iron becomes white or shows slight signs of mottled; solidification shows. 2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet"daß der Siliziumgehalt wesentlich höher als bei gewöhnlichem Temperguß ist, vorzugsweise ein Mehrfaches beträgt, z. B. a bis 3010. Angezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 766592. 2. The method according to claim i, characterized in that the silicon content is significantly higher than in normal malleable cast iron, preferably a multiple, e.g. a to 3010. Cited publications: German Patent No. 766592.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1081032B (en) * 1955-10-05 1960-05-05 Rheinstahl Eisenwerke Gelsenki Process for the production of rapid malleable cast iron

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE766592C (en) * 1938-09-28 1953-09-28 Goetzewerke Process for producing gray cast iron of higher strength

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