DE972798C

DE972798C - Vorlegierung fuer die Herstellung von Gusseisen mit Kugelgraphit und Verfahren zu ihrer Herstellung

Info

Publication number: DE972798C
Application number: DEM12418A
Authority: DE
Inventors: Ulrich Dipl-Chem Dr Zwicker
Original assignee: Metallgesellschaft AG
Current assignee: GEA Group AG
Priority date: 1952-01-01
Filing date: 1952-01-01
Publication date: 1959-09-24

Description

Vorlegierung für die Herstellung von Gußeisen mit Kugelgraphit und Verfahren zu ihrer Herstellung Es ist bekannt, daß durch Einbringung von Magnesium in Gußeisenschmelzen die Kristallform des Graphits beeinflußt wird. Das Magnesium wurde unter anderem mit Hilfe von Vorlegierungen in die Gußeisenschmelze eingebracht. Außer Magnesium-Nickel-Legierungen sind auch schon andere Magnesiumlegierungen vorgeschlagen worden. Beispielsweise hat man Magnesium-Silizium-Legierungen mit Magnesiumgehalten über 500/, zur Desoxydation von Stahl- und Eisenschmelzen verwendet. Vorlegierungen mit solchen hohen Magnesiumgehalten eignen sich aber nicht für die Behandlung von Gußeisenschmelzen zur Herstellung von Gußeisen mit Kugelgraphit, weil auf Grund des hohen Magnesiumsgehaltes ein starker Abbrand von Magnesium eintritt und infolgedessen die Ausbeuten an Magnesium im Verhältnis zur eingesetzten Menge verhältnismäßig gering sind. Diese geringe Ausbeute stört bei dem bisher vorgeschlagenen Verwendungszweck, der Desoxydation, weniger, weil dabei kein präziser Restgehalt an Magnesium im Eisen erforderlich ist.
Man hat auch schon Magnesium-Silizium-Legierungen mit niedrigen Magnesiumgehalten bis zu 2o °% zur Behandlung von Gußeisenschmelzen verwendet. Solche Legierungen mit niedrigen Magnesiumgehalten sind jedoch für die Herstellung von Gußeisen mit Kugelgraphit aus verschiedenen Gründen unwirtschaftlich. Um den erforderlichen Restgehalt an Magnesium im Gußeisen zu erhalten, muß eine relativ große Menge von Vorlegierungen eingesetzt werden. Dies führt dazu, daß die Gußeisenschmelze mit der Vorlegierung verhältnismäßig stark belastet ist und dadurch ein Temperaturabfall in der Schmelze eintritt.
Es wurde nun gefunden, daß diese Nachteile mit Hilfe von Magnesium-Eisen-Silizium-Legierungen mit Magnesiumgehalten von 38 bis 42 °/o vermieden und günstige Ergebnisse hinsichtlich der Magnesiumausbeute im Gußeisen erzielt werden können. Diese Legierungen enthalten daneben 4 bis 7 °/o Eisen, Rest im wesentlichen Silizium und bis zu 40/, Verunreinigungen, z. B. Aluminium.
An Stelle von Magnesium können für die Herstellung dieser Vorlegierungen auch hocbmagnesiumhaltige Legierungen eingesetzt werden. Beispiele für solche hochmagnesiumhaltigen Legierungen mit Aluminium, Silizium, Mangan, Zink, Zirkon, Cer einzeln oder zu mehreren, sind in den Zahlentafeln 28 und 2g in »Magnesium und seine Legierungen« von Adolf Beck, Berlin, 1939, S. 146/147, enthalten.
Insbesondere Legierungen mit Gehalten von etwa 4o0/, Magnesium eignen sich besonders gut als Vorlegierungen für die Herstellung von Gußeisen mit Kugelgraphit. Bei der Einbringung dieser Vorlegierungen ist es vorteilhaft, dafür zu sorgen, daß die Reaktion mit der Schmelze unter der Badoberfläche vor sich geht.
Die erfindungsgemäß zu verwendenden Vorlegierungen zeichnen sich insbesondere dadurch aus, daß ihr Schmelzintervall gering und in der vorzugsweisen Zusammensetzung ihr Schmelzpunkt niedrig ist (94o bis g7o°C), so daß sie rasch und gleichmäßig mit der Gußeisenschmelze reagieren können. Diese Legierungen enthalten ferner als einen die Reaktion puffernden Bestandteil die Z-Phase aus dem System Eisen-Silizium. Diese Phase hat durch ihre Ausbildung in Form von dünnen Platten einen besonders günstigen Einfluß auf den Reaktionsverlauf während des Einbringens der Vorlegierung.
Aus folgenden Vergleichsversuchen geht hervor, daß die Erhöhung des Magnesiumgehaltes in den Vorlegierungen die Kugelgraphitbildung günstig beeinflußt. Mit Hilfe wesentlich geringerer Mengen Vorlegierung läßt sich das gleiche Ergebnis oder gar ein besseres Ergebnis hinsichtlich der Kugelgraphitbildung erzielen.

Zum Vergleich wurden folgende Legierungen verwendet:

Nr. °@o Mg °@o si Fe

°@a Al

1 143 41,0 43,4 -

2 40,0 55,0 5,o -

3 40,0 53,0 7,0 -

4 40,0 50,0 6,0 4,0

Der Gehalt von 4 °/o Aluminium in der Vorlegierung4 entspricht der Verwendung einer Magnesium-Aluminium-Legierung mit 1o % Aluminium an Stelle von reinem Magnesium. Die Vorlegierungen wurden in solchen Mengen verwendet, daß 0,3 °/o Magnesium, bezogen auf die Roheisenschmelze, eingebracht wurden. Es wurde ein auf 2 °/o Silizium aufsiliziertes Roheisen mit etwa 4,2 bis 4,3 °/o Kohlenstoff den Versuchen zugrunde gelegt. Die Vorlegierung wurde mit Hilfe einer Tauchglocke in die Roheisenschmelze, die eine Temperatur von etwa 1400'C hatte, eingebracht. Die Ergebnisse dieser Vergleichsversuche hinsichtlich der Ausbeute der Kugelgraphitbildung sind aus folgender Tabelle zu entnehmen:

Ein-

gewogene Ku g

el-

Nr. der Gehalt Gehalt Gehalt Menge ra hit-

Vor- an Mg an Fe an Al der Vor- ausbeute

Legierung

0 /0 0/0 0/0 g 0 / 0

1 14,3 43,4 - 21,5 8o

2 40 5 - 7,5 8o

4 40 6 4 7,5 go

4 40 6 4 7,5 > go

3 40 7 - 7=5 go

1 14,3 434 - 215 go

2 40 5 - 7.5 go

1 14,3 43,4 - 21,5 > go

2 40 5 - 7,5 > go

Aus diesen Vergleichsversuchen geht hervor, daß die erfindungsgemäßen hochmagnesiumhaltigen Legierungen hinsichtlich der Kugelgraphitausbeute den als Vorlegierungen bekannten niedrigmagnesiumhaltigen Legierungen gleichwertig sind. Sie haben aber bei gleicher Kugelgraphitausbeute und bei etwa gleicher Magnesiumausbeute im Vergleich zu den Legierungen mit niedrigem Magnesiumgehalt den entscheidenden Vorteil, daß, wie die Tabellen zeigen, eine erheblich geringere Menge an Vorlegierung in die Schmelze eingebracht werden muß, um die gleiche Kugelgrapbitausbildung zu erzielen. Die hochmagnesiumhaltigen Legierungen haben jedoch außer den vorstehend angegebenen den weiteren Vorteil, daß sie sich infolge ihres niedrigen Schmelzpunktes leicht herstellen lassen. Außerdem besitzen bei ihnen die Ausseigerungen, falls solche auftreten, etwa dieselbe Konzentration wie die Gußmasseln, während bei den Magnesium-Eisen-Silizium-Legierungen mit niedrigem Magnesiumgehalt die Ausseigerungen andere Zusammensetzung besitzen als die Gußmasseln und daher entweder verworfen wurden oder eine Uneinheitlichkeit in das Vorlegierungsmaterial brachten.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Vorlegierung für die Herstellung von Gußeisen mit Kugelgraphit, gekennzeichnet durch folgende Zusammensetzung: 38 bis 4204 Magnesium, 4 bis 70/, Eisen, Rest im wesentlichen Silizium mit Verunreinigungen, wie z. B. Aluminium.
2. Verfahren zur Herstellung einer Vorlegierung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß eine hochmagnesiumhaltige Legierung, beispielsweise eine Magnesium-Aluminium-Legierung, verwendet wird.