-
Die Verwendung einer Magnes,ium-Cer-Legierung zur Erzeugung von kugelartigem
Graphit in grauem Gußeisen Die Erfindung bezieht sich auf die Behandlung und Herstellung
von Grauguß und bezweckt eine Verbesserung dessen physikalischer Eigenschaften,
insbesondere der Zähigkeit, Festigkeit und Elastizität. In erster Linie soll .durch
diese Behandlung erreicht werden, die flockige Form des in solchen Eisensorten vorhandenen
Graphits in eine kugelige (nodular) Form überzuführen.
-
Es ist bekannt, daß das Vorhandensein von Graphit in Flockenform von
wesentlichem Einfluß auf die physikalischen Eigenschaften des Gußeisens ist und
daß diese Eigenschaften stark verbessert werden können, wenn das Ausmaß .des vorhandenen
grobblättrigen Graphits vermindert wird. Zu diesem Zweck ist bereits vorgeschlagen
worden, in das schmelzflüssige graue Roheisen bestimmte Zusätze, wie z. B. reines
Cer oder Legierungen von Cer mit Eisen, Nickel, Kupfer, Silicium, Mangan oder Aluminium,
einzugeben, welche sich sehr schnell in dem flüssigen Eisen lösen. Diese Stoffe
bewirken eine Umwandlung des Flockengraphits in sogenannten kugeligen (nodular)
Graphit und führen zu einer erheblichen Verbesserung der Festigkeit, Zähigkeit und
Elastizität der Gußstücke. Besonders vorteilhaft hat sich ein Zusatz von Cer in
Form der als »Mischmetall« bekannten Legierung erwiesen, welche durchschnittlich
aus annähernd 5o °/ä Cer besteht in Verbindung mit anderen seltenen Erdmetallen,
wie Lanthan und Neodym. Cer-Metall und dessen Legierungen sind jedoch
verhältnismäßig
teuer und ihre Verwendung ist begrenzt, -ausgenommen bei Gußeisgnsorten von relativ
geringen Schwefel- und Phosphorgehalten. Darüber hinaus erfordert deren Anwendungen
zur Erzielung bester Ergebnisse ein Eisen mit übereutektischem Kohlenstoffgehalt.
-
Weiterhin ist bereits vorgeschlagen, graues Gußeis.en mit Magnesium
zu behandeln zwecks Umwandlung seines ungebundenen,, in 'streifigen Graphitflocken
vorliegenden Kohlenstoffes zu kürzeren und dickeren Teilchen. Die Verwendung von
Magnesium bereitet aber gewisse Schwierigkeiten, da dieses bei Berührung mit schmelzflüssigem
Eisen sehr stark explosiv reagiert. Um die Gefahr dieser explosiven Reaktionen herabzusetzen,
wird das Magnesium in Form einer Magnesium-Kupfer-Legierung oder auch als Magnesium-Nickel-Legierung
bzw. in .einer Legierung aus all diesen drei Metallen zugesetzt. Immerhin ist auch
dann noch die Höchstmenge an Magnesium, welche gefahrlos in einer solchen Legierung.
enthalten sein kann, verhältnismäßig gering. Die Verwendung reinen Magnesiums ist
wieder zu kostspielig, da 7o bis 95 % beim Zusetzen verlorengehen. Wird es aber
dem schmelzflüssigen Gußeisen zusammen mit Kupfer, Nickel oder anderen Metallen
eingegeben, ergibt sich durch letztere ein nur beschränkt verwendbares Erzeugnis,
und auch der Abfall oder Bruch scheidet gegebenenfalls für eine Wiederverwendung
aus. Schließlich liegt eine weitere Behinderung der Verwendung solcher Metalle :in
Verbindung mit Magnesium auch noch in der Hinsicht vor, daß infolge der erforderlichen
großen Mengen an Legierungszusätzen hierdurch leicht eine unzulässige Kühlung der
Schmelze eintritt.
-
,Zur Behebung der vorstehend genannten und weiteren Nachfeile bei
der bislang versuchten Verwendung von entweder Cer oder Magnesium zur Behandlung
von grauem Gußeisen "werden erfindungsgemäß Zusätze von Legierungen -aus Magnesium
mit Cer angewendet, durch welche wertvolle neue%Ergebni sseund Vorteile ,erreichtisind.
Zur Herstellung solcher Cez-MagnesiumrLegierun gen können die einzelnen Komponenten
zusammengeschmolzen werden. .Für die Praxis hat es sich aber als vorteilhaft erwiesen,
an Stelle des reinen Cers das unter dem Namen »Mischmetall« bekannte Material zu
verwenden. Für gewöhnlich ist der Cer-Gehalt hierbei mit überschlägig 5o o/o anzusetzen.
-
Da das Magnesium wahrscheinlich einen größeren Anteil dieser Legierung
ausmachen wird, ist es wichtig, diesen Bestandteil auf einem so geringen Wert zu
halten, daß sicher die Gefahr einer Explosion bei dem Zusammentreffen zeit dem flüssigen
Eisen vermieden wird. Andererseits soll bei vornehmlicher Berücksichtigung dieses
Sicher-, heitsfaktors jedoch der Anteil an Cer ziemlich hoch sein und möglichst
über den Magnesiumgehalt hinausgehen. Auch ist-im allgemeinen zu beachten, daß bei
der Benutzung von Cer mögl'i'chst sparsam vorgegangen wird, hauptsächlich auf Grund
dessen hohen Preises. Als günstig erwies-:sich eine Magnesium-Cer-Legierung, hergestellt
aus etwa 73 0/0 Magnesium und :27'/o Mischmetall., wobei keine überstarke Reaktion
eintrat. Eine andere Legierung, welche noch bessere Resultate ergab und keinerlei
gefahrvolle Eigenschaften des Magnesiums auslöste, wurde in einer Legierung aus
ungefähr 55 % Magnesium und 45'/o Mischmetall gefunden. Die erforderliche Menge
dieser Legierung zur Umwandlung des Flockengraphits in kugeligen Graphit meiner
Guß.eiseriprobe war wesentlich geringer, als bei irgendeinem anderen Zuschlagmittel,
das untersucht wurde, ausgenommen vielleicht gegenüber reinem Mischmetall. Eine
noch gefahrlosere Legierung von Magnesium mit Cer 'ergab sich bei einem Gehalt von
etwa 43 % Magnesium und 57 o/aMischmetall.. Hierdurch wurden sehr ähnliche Ergebnisse
entsprechend den erhaltenen Werten mit einer Legierung aus 55 % Magnesium und q.5
% Mischmetall erzielt.
-
Die Magnesium-Cer-Legierung nach der Erfindung kann vorteilhaft bei
allen GraugwBsorten zur Anwendung gelangen. Die vorliegende Erfindung beschäftigt
sich nicht mit irgendeiner Änderung hinsichtlich des Zusetzens oder der physikalischen
Vorgänge bei der Behandlung der Charge, sondern betrifft vielmehr die erfindungsgemäße
Auswahl der Zusatzmittel zur Bildung von kugeligem Graphit.
-
Von besonderem Vorteil ist bei diesen Magnesium-Cer-Legierungen deren
spröde Natur, wodurch sie sehr schnell aufgeteilt und innerhalb der Schmelze verteilt
werden.
-
Die Aufnahme des Magnesiums, wenn eine Magnesium-Cer Legierung verwendet
wird, ist weit vollständiger und: wirksamer als bei Verwendung reinen Magnesiums.
Aus diesem Grunde ist auch die Legierung viel wirtschaftlicher. Im .Gegensatz zu
reinem Cer kann die Magnesium; Cer-L,egierung auch mit zufrieden-stellenden Ergebnissen
bei solchen Eisensorten angewendet werden"dde relativ hohe Schwefelmengen aufweisen,
wobei der Kohlenstoffgehalt des Eisens nicht überentektisch zu sein braucht.
-
Auf Grund ihrer starken- Wirkung sind bei Magnesium-Cer-Legierungen
nur verhältnismäßig geringe Mengen erforderlich. Nachstehend sind beispielsweise
die Prozentsätze bei Vergleichsversuchen angegeben:
| Legierung Erforderliche Zusätze |
| Kupfer-Magnesium . . . . . . . . . 1,5 %, |
| Magnesium-Cer.............. 0,3 bis 0,5 % |
| Ferro-Si,licium-Magnesium .... 3,0')/0, |
Zu beachten ist hierbei, daß ;die Menge der zuzusetzenden Magnesium-Cer-Legierung
auch so klein ist, daß keine oder nur eine eehr geringe Abkühlung der Schmelze erfolgt.
Für eine Schmelze von i t (iooo kg) wären demnach folgende Mengen erforderlich:
| Kupfer-Magn.esium.................. 15 kg |
| Magnesium-Cer..................... ¢kg |
| Ferro,Silicium-Magnesium........... 30 kg |
Durch diesen geringen Prozentsatz der benötigten Magnesium-Cer-Legierung
werden weiterhin auch die Kosten in den Preisstufen der billigen Zusätze gehalten.
-
Es können also nach der Erfindung Gußeisensorten mit kugeligem Graphit
und besten Eigenschaften efzeugt werden, welche nicht ein ;schnelles Vergießen erfordern
uhd die beim Umschmelzen sich nicht wieder zurückwandeln.