DE941490C

DE941490C - Hypoeutectic, gray cast iron

Info

Publication number: DE941490C
Application number: DEM6038A
Authority: DE
Inventors: Albert Paul Gagnebin; Warren Mclellan Spear
Original assignee: Mond Nickel Co Ltd
Current assignee: Mond Nickel Co Ltd
Priority date: 1949-09-17
Filing date: 1950-09-17
Publication date: 1956-04-12

Description

Untereutektisches, graues Gußeisen Bei der Herstellung von grauem Gußeisen mit sphärolithischem Graphit, dessen Eigenschaften bekanntlich die Eigenschaften von Gußeisen mit flockigem Graphit erheblich übertreffen, werden etwa 0,04 bis o,5 % Magnesium in den Fertigguß eingeführt. In schwefelarmem, übereutektischem Gußeisen hat man durch das Einführen von Cer eine ähnliche Wirkung erzielt.Hypoeutectic gray cast iron In the manufacture of gray Cast iron with spherulitic graphite, the properties of which are known to be the properties of cast iron with flaky graphite significantly outperform, about 0.04 to 0.5 % Magnesium introduced into the final casting. In low-sulfur, hypereutectic cast iron a similar effect has been achieved by introducing cerium.

Es zeigte sich nun, daß man auch in einem grauen, untereutektischen Gußeisen, d. h. in einem Gußeisen, dessen Kohlenstoffgehalt den Wert von 4,3-1/3 (Si -I- P) nicht übersteigt, durch Einführen von Cer in den Fertigguß den Graphit in Form von Sphärolithen, also kugelförmig, zur Ausscheidung bringen kann, wenn der Guß noch Maznesium in einer Menge enthält, die für die Umbildurig des Graphits praktisch nicht ausreichen würde.It now became apparent that one can also work in a gray, hypoeutectic Cast iron, d. H. in a cast iron, the carbon content of which is 4.3-1 / 3 (Si -I- P) does not exceed the graphite by introducing cerium into the final cast in the form of spherulites, i.e. spherical, can cause excretion, if the cast still contains magnesium in an amount sufficient to transform the graphite practically would not be enough.

Gegenstand der Erfindung ist ein solches graues, untereutektisches Gußeisen. Es kennzeichnet sich dadurch, daß es 0,015 bis o,i6% Cer und o,oi5 bis 0,0400/0 Magnesium enthält mit der Maßgabe, daß die Summe der Gehalte an Magnesium und Cer mindestens 0,035% beträgt und daß mindestens 250/0 seines Graphits in sphärolithischer Form ausgeschieden sind. Im allgemeinen beträgt der Cer-Gehalt des Gußeisens nicht mehr als o, i %, vorzugsweise nicht mehr als o,o6%: Der Gehalt an Magnesium -I- Cer bewegt sich vorteilhafterweise zwischen o;05 und 0,075 0/0.The invention relates to such a gray, hypoeutectic cast iron. It is characterized in that it contains 0.015 to 0.16% cerium and 0.015 to 0.0400 / 0 magnesium with the proviso that the sum of the magnesium and cerium contents is at least 0.035% and that at least 250/0 of its Graphite are precipitated in spherulitic form. In general, the cerium content of the cast iron is not more than 0.1%, preferably not more than 0.06%: the magnesium -I-cerium content is advantageously between 0.05 and 0.075 %.

Bevorzugtes untereutektisches Gußeisen nach der Erfindung enthält 1,7 bis 3,8% Kohlenstoff, 1,2 bis 7% Silizium, 0,05 bis 2'/o Mangan, max. 0,5'/o Phosphor, max. o,o2% Schwefel, o,oi5 bis o,oq.% Magnesium, o,oi5 bis o,16% Cer, Rest Eisen.Preferred hypoeutectic cast iron according to the invention contains 1.7 to 3.8% carbon, 1.2 to 7% silicon, 0.05 to 2% manganese, max. 0.5% phosphorus, max. 0.02% sulfur, 0.05 to 0.05% magnesium, 0.05 to 0.16% cerium, the remainder iron.

Das untereutektische Gußeisen kann aber auch noch bis zu io % Nickel und bis zu 21/o Kupfer, diese Elemente einzeln und .gemeinsam, enthalten. Schließlich kann das Eisen noch bis zu i % Chrom und Molybdän und bis zu etwa o,o5 % Vanadium aufweisen, und zwar einzeln oder zu- mehreren.Hypoeutectic cast iron can also contain up to 10% nickel and up to 21 / o copper, these elements individually and .together contain. In the end the iron can still contain up to 1% chromium and molybdenum and up to about 0.05% vanadium have, individually or in groups.

Bei der Herstellung des grauen, untereutektischen Gußeisens nach der Erfindung wird so, vorgegangen, daß die fertiglegierte Gußeisenschmelze z. B. mit Ferrosilizium oder Kaliumsilizid geimpft und kurz danach so vergassen wird, daß im Fertigguß mindestens 25 % des Graphits als sphärolithischer Graphit ausgeschieden ist. Man kann dabei vom. einer untereutektischen Schmelze- ausgehen, deren Schwefelgehalt mehr als o,o2 % beträgt, und die Schmelze vor dem Legieren mit-Magnesium und Cer, z. B. unter einer basischen Schlacke, auf Schwefelgehalte von o,o2 % und darunter entschwefeln.In the production of the gray, hypoeutectic cast iron according to the Invention is so proceeded that the ready-alloyed cast iron melt z. B. with Ferrosilicon or potassium silicide vaccinated and shortly afterwards so forgotten that in the final casting at least 25% of the graphite precipitated as spherulitic graphite is. You can from. a hypoeutectic melt, the sulfur content of which is more than 0.02%, and the melt before alloying with magnesium and cerium, z. B. under a basic slag, to sulfur contents of o, o2% and below desulfurize.

Für das Entstehen von sphärolithischem Graphit in dem Gußeisen nach der Erfindung sind Gehalte an Zinn, Blei, Antimon, Wismut, Arsen, . Selen, Tellur und Titan schädlich. Sie müssen daher vermieden oder auf Spuren begrenzt sein. Ein höherer Mangangehalt beeinträchtigt die Bildsamkeit des Gusses. Wenn letztere besonders groß sein soll, darf der Mangangehalt den Wert von 0,3 % nicht überschreiten. Ein Gußeisen von hoher Festigkeit, Härte und Verschleißfestigkeit hat vorzugsweise eine perlitische Grundmasse mit o,5 b:is o,9 1/o Mangan. Ein Phosphorgehalt bis zu o,5 % beeinträchtigt das Entstehen von sphärolithischem Graphit in dem untereutektischen Gußeisen nicht wesentlich. Vorteilhafterweise enthält das Eisen aber nicht mehr als o, i °/o, Phosphor.For the formation of spherulitic graphite in the cast iron according to of the invention are contents of tin, lead, antimony, bismuth, arsenic,. Selenium, tellurium and titanium harmful. They must therefore be avoided or limited to tracks. A higher manganese content affects the ductility of the cast. If the latter especially should be large, the manganese content must not exceed 0.3%. A Cast iron of high strength, hardness and wear resistance preferably has one pearlitic base material with o, 5 b: is o, 9 1 / o manganese. A phosphorus content of up to 0.5 % affects the formation of spherulitic graphite in the hypoeutectic Cast iron not essential. Advantageously, however, the iron does not contain any more as o, i ° / o, phosphorus.

Innerhalb der beschriebenen Gehaltsgrenzen bewirken die Elemente Magnesium und Ger gemeinsam das Entstehen von sphärolithischem Graphit. Mit Magnesiuingehalten von 0,04°/o und weniger ist er allein nicht zu erreichen. Auch - Cer allein führt in untereutektischem, grauem Gußeisen noch nicht zum Entstehen von sphäralithischem Graphit. Bekanntlich macht es Schwierigkeiten, Magnesium und auch Cer in Gußeisenschmelzen einzuführen und dort festzuhalten. Für die Einführung von Magnesium in die Schmelze haben sich aber Legierungen dieses Metalls mit Nickel, Nickel-Silizium oder Eisen-Silizium gut bewährt. Das Cer kann in metallischer Form oder ebenfalls als Legierung, beispielsweise in Form des sogenannten Mischmetalls eingeführt werden.Within the content limits described, the elements produce magnesium and Ger jointly develop spherulitic graphite. With magnesium content of 0.04 per cent and less it cannot be achieved on its own. Also - cerium alone leads in hypoeutectic, gray cast iron not yet to the emergence of spheralithic Graphite. It is well known that magnesium and cerium are difficult to find in cast iron melts to be introduced and retained there. For the introduction of magnesium into the melt but alloys of this metal with nickel, nickel-silicon or iron-silicon have become well proven. The cerium can be in metallic form or also as an alloy, for example be introduced in the form of the so-called mischmetal.

Sowohl das Magnesium als auch das Cer haben eine große Verwandschaft zum Sch@vefel, in dessen Bindung sie aber ihre Wirkung auf die Graphitausbildung einbüßen. Deshalb soll der Schwefelgehalt des fertigen Gusses möglichst- niedrig sein und nicht mehr als 0,o2 0/0. betragen. In den Ausgangsschmelzen ist der Schwefelgehalt bekanntlich meist höher, so daß sich eine Vorentschwefelung empfiehlt. Sie kann durch Magnesium und auch durch andere Entsehwefelungsmittel, wie z. B. basische Schlacken, erfolgen. Für die wirksamen Anteile an Magnesium und auch an Cer müssen bei der Zugabe diejenigen Verluste berücksichtigt werden, die durch das Abbinden des Schwefels -und durch Abbrand entstehen. Es empfiehlt sich im allgemeinen, der Schmelze zuerst das Magnesium zuzusetzen und dadurch gleichzeitig den Schwefelgehalt des Eisens zu verringern und das Cer erst danach in die Schmelze einzuführen. Beide Metalle können jedoch auch gleichzeitig zugesetzt werden, insbesondere wenn es sich um die Behandlung von Schmelzen handelt, deren Schwefelgehalt geringer ist und z. B. unter o,o5 0/0 liegt. Liegt der Schwefelgehalt noch unterhalb dieses Wertes, dann ist es sogar möglich, das Cer vor dem Magnesium zuzusetzen.Both magnesium and cerium are closely related to the Sch @vefel, in whose connection they have their effect on the formation of graphite forfeit. Therefore, the sulfur content of the finished casting should be as low as possible be and not more than 0, o2 0/0. be. The sulfur content is in the starting melts as is known, mostly higher, so that pre-desulphurization is recommended. she can by magnesium and also by other desulfurizing agents, such as. B. basic Slag. For the effective proportions of magnesium and also of cerium must when adding, those losses due to the setting are taken into account of sulfur -and by burning. It is generally recommended that the First add the magnesium to the melt and thereby add the sulfur content at the same time of iron and only then to introduce the cerium into the melt. Both However, metals can also be added at the same time, especially if they are the treatment of melts, the sulfur content of which is lower and z. B. is below o, o5 0/0. If the sulfur content is still below this value, then it is even possible to add the cerium before the magnesium.

Beim Herstellen des Gußeisens nach der Erfindung wird die Schmelze geimpft, und zwar vorzugsweise nach der Zugabe des Magnesiums und des Cers und möglichst unmittelbar vor dem Guß. Das Impfen erfolgt am besten durch Ferrosilizium, dessen Anteil dabei so bemessen ist, daß 0,03 bis 2°/0, vorzugsweise 0,4 bis, i o/o Silizium von der Schmelze aufgenommen werden. Der anfängliche SiliziumgehaJt der Schmelze bewegt sich üblicherweise zwischen o,8-bis 2%. Da das handelsübliche Ferrosilizium und andere gebräuchliche Impfmittel meist Kalzium, oft auch Aluminium enthalten, können diese Elemente im Gußeisen als Spuren nachweisbar sein.When producing the cast iron according to the invention, the melt is inoculated, preferably after the addition of the magnesium and cerium and, if possible, immediately before casting. The inoculation is best carried out using ferrosilicon, the proportion of which is such that 0.03 to 2%, preferably 0.4 to, 10 / o silicon is absorbed by the melt. The initial silicon content of the melt is usually between 0.8 and 2%. Since the commercially available ferrosilicon and other common inoculants usually contain calcium and often also aluminum, these elements can be detectable as traces in cast iron.

In der Regel ist die Grundmasse des Gusses perlitisch. Sie kann aber auch aus Ferrit, Martensit öder aus nadelförmigen Bestandteilen, z. B. Umwandlungsprodukten des Austenits, bestehen. Beispiel Eine untereutektische Gußeisenschmelze mit etwa 33% Kohlenstoff, 1,8% Silizium, o,60/ö Mangan, o,o5 % Phosphor und 0,03'/o Schwefel wurde in drei Proben unterteilt. Einer dieser Proben wurde nur so viel Magnesium und Cer zugegeben, daß der Fertigguß von ersterem lediglich 0,014°/o und von letzterem o,oi60/a enthielt und die Summe beider Bestandteile 0,030/0 ausmachte. Die Schmelze wurde dann mit etwa 0,5'% Silizium in Form handelsüblichen Ferrosiliziums geimpft und anschlie-Bend vergossen. Das Gußstück erstarrte mit grauem Bruch. Die Querfestigkeit betrug 158o kg, der Kerbschlagwert d.,oa kgm und die Brinellhärte 179. As a rule, the base mass of the cast is pearlitic. But it can also be made of ferrite, martensite or needle-shaped components, e.g. B. conversion products of austenite exist. EXAMPLE A hypoeutectic cast iron melt with about 33% carbon, 1.8% silicon, 0.60% manganese, 0.5% phosphorus and 0.03% sulfur was divided into three samples. Magnesium and cerium were added to one of these samples so that the finished casting of the former contained only 0.014% and of the latter 0.160 / a and the sum of the two components was 0.030 / 0. The melt was then inoculated with about 0.5% silicon in the form of commercially available ferro-silicon and then cast. The casting froze with a gray fracture. The transverse strength was 158o kg, the notched impact value d., Oa kgm and the Brinell hardness 179.

Der zweiten Probe wurde nun so viel Magnesium und Cer zugegeben, daß der Abguß o,oigo/o Cer und o,oi6o/o Magnesium enthielt und die Summe beider Stoffe 0,035'/o ausmachte. Dieser Teil der Schmelze wurde mit o,5 % Silizium in Form von handelsüblichem Ferrosilizium geimpft und danach vergossen. Es ergab sich nun ein grauerstarrtes Gußeisen, in dem ein wesentlicher Teil des Graphits in sphärolithischer Form vorlag. Das Gußstück wies einen stählernen Bruch auf. Seine Quer-Festigkeit betrug 3073 kg, sein Kerbschlagwert 9,96 kgm und seine Brinellhärte 215. Die-dritte Probe wurde mit so viel Magnesium und CPr versetzt, daß der Abguß 0,017 % Magnesium und 0,033'10 Cer enthielt und die Summe beider Bestandteile 0,o5 0/ö betrug. Auch dieser Teil der Schmelze wurde mit 0,5'10 Silizium in Form von handelsüblichem Ferrosilizium geimpft und vergossen. In dem Eisen war praktisch aller Graphit in sphäxolithischer Form ausgeschieden. Es hatte einen stählernen Bruch. Seine Querfestigkeit betrug 3981 kg, sein Kerbschlagwert mehr als 16,6 kgm und seine Brinellhärte 268.The second sample was then added so much magnesium and cerium that the cast contained o, oigo / o cerium and o, oi6o / o magnesium, and the sum of both substances 0.035%. This part of the melt was made with 0.5% silicon in the form of commercial ferrosilicon and then potted. It now arose gray-hardened cast iron in which a substantial part of the graphite is spherulitic Form was present. The casting showed a steel break. Its transverse strength was 3,073 kg, its impact value 9.96 kgm and its Brinell hardness 215. The third Magnesium and CPr were added to the sample so that the cast was 0.017% magnesium and 0.033'10 cerium and the sum of the two components was 0.05 0 / δ. Even this part of the melt was 0.5'10 silicon in the form of commercial ferrosilicon vaccinated and potted. Practically all of the graphite in the iron was in a spherolithic form Form eliminated. It had a steel break. Its transverse strength was 3981 kg, its notched impact value more than 16.6 kgm and its Brinell hardness 268.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Hypoeutectic, gray cast iron, its carbon content does not exceed the value q., 3-13 (Si -I- P), characterized in that it is o, oi5 contains up to o, oq.o% magnesium and o, oi5 to 0.16% cerium, with the proviso that the sum the magnesium and cerium content is at least 0.035%, and that at least : 2511 / o of its graphite has precipitated in spherodithic form.

2. Hypoeutectic Cast iron according to claim i, characterized by the following composition: 1.7 up to 3.8% carbon, 1.2 to 7% silicon, 0.05 to 2% manganese, max. 0.5% phosphorus, max. 0.02% sulfur, 0.05 to 0.0q.0/0 magnesium, 0.05 to 0.16% cerium, remainder iron.

3. Hypoeutectic iron according to claims i and 2, characterized in that that there is still up to 10% nickel and up to 2% copper, these elements individually or common, contains. q ..

Process for the production of the cast iron according to the claims i to 3, characterized in that the ready-alloyed cast iron melt z. B. with Ferrosilicon or calcium silicide is inoculated and shortly thereafter potted in such a way that in the final casting at least 25% of the graphite precipitated as spherulitic graphite is.

5. A method for producing the cast iron according to claims i to 3, characterized in this characterized in that a melt is assumed, the sulfur content of which is higher than 0.02%, and the melt before alloying with magnesium and Cor, z. B. desulfurized under a basic slag, to sulfur contents of 0, o2% and below will. References: Journal of the Iron and Steel Institute, Vol 155, March 1947, p. 321; Die neue Gießerei, April 1949, pp. I i i and September 1949, issue i.