DE975100C - Zusatzmittel fuer Gusseisen oder Stahl - Google Patents

Zusatzmittel fuer Gusseisen oder Stahl

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DE975100C
DE975100C DEV4137A DEV0004137A DE975100C DE 975100 C DE975100 C DE 975100C DE V4137 A DEV4137 A DE V4137A DE V0004137 A DEV0004137 A DE V0004137A DE 975100 C DE975100 C DE 975100C
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DE
Germany
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magnesium
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lithium
cast iron
iron
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Expired
Application number
DEV4137A
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English (en)
Inventor
Jerome Strauss
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Vanadium Corp of America
Original Assignee
Vanadium Corp of America
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Publication date
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21CPROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
    • C21C7/00Treating molten ferrous alloys, e.g. steel, not covered by groups C21C1/00 - C21C5/00
    • C21C7/04Removing impurities by adding a treating agent
    • C21C7/064Dephosphorising; Desulfurising
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • 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
    • C21C1/105Nodularising additive agents

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Refinement Of Pig-Iron, Manufacture Of Cast Iron, And Steel Manufacture Other Than In Revolving Furnaces (AREA)

Description

  • Zusatzmittel für Gußeisen oder Stahl Die Erfindung betrifft neue Zusatzmittel für Gußeisen oder Stahl.
  • Das am häufigsten in der Technik für Bauzwecke verwendete Gußeisen ist Grauguß; dieser Ausdruck umfaßt einen weiten Bereich von Zusammensetzungen mit entsprechend in weiten Grenzen variierenden Eigenschaften, die weitgehend von der Form, in der der Kohlenstoff vorliegt, bestimmt werden.
  • Während ein Teil des im Grauguß vorhandenen Kohlenstoffs als Eisencarbid gebunden sein kann, liegt der größere Teil in elementarer Form als Graphit vor. Die relativen Mengen von freiem und gebundenem Kohlenstoff sowie Form, Größe und Verteilung der Partikeln hängen von Faktoren ab, wie der maximalen Temperatur des Eisens im flüssigen Zustand, der Abkühlungsgeschwindigkeit während und nach der Erstarrung und der Art der Wärmebehandlung, wenn eine solche überhaupt angewandt wird, der die erstarrten Gußstücke unterworfen wurden.
  • Es ist bekannt, daß der Zusatz von Magnesium und gewissen anderen Elementen zu Eisen, das sonst einen grauen oder nahezu grauen Guß ergeben würde, bewirkt, daß der flocken- oder plattenförmige Graphit in sphärischen oder klümpchenförmigen (spheroids or nodules) Graphit übergeht, wobei gleichzeitig die Festigkeit des Metalls erhöht und eine gewisse Dehnbarkeit erzeugt wird. Diese Dehnbarkeit kann unter verhältnismäßig geringer Einbuße in der Festigkeit des Metalls durch nachträgliches Glühen erhöht werden.
  • Bei den Versuchen, die Anwendung von Magnesium so zu gestalten, daß man mit Sicherheit die kontinuierlichen Operationen zur Herstellung von Eisengegenständen von hoher Festigkeit oder von hoher Festigkeit und guter Dehnbarkeit nacheinander reproduzieren kann, tauchten bedeutende Schwierigkeiten auf. Da der Siedepunkt des Magnesiums bedeutend niedriger liegt als die Schmelztemperaturen derjenigen Metalle oder Legierungen, mit denen es zur Gewinnung von Zusätzen vorzugsweise vereinigt wird, und tiefer als die Temperaturen, bei denen Gußeisen abgestochen und gegossen wird, ist es äußerst schwierig, die Gesamtausnutzung an :Magnesium aus dem Rohmaterial zum fertigen Gußeisenerzeugnis zu beeinflussen.
  • Der Siedepunkt von Magnesium liegt bei etwa 111o° C, was sehr hohe Verluste durch das Verdampfen von Magnesium bedingt, wenn dieses zwecks Herstellung einer Legierung aus 2°% Magnesium und 8°% Nickel geschmolzenem Nickel, welches bei etwa 1q.54,5° C schmilzt, oder wenn es zwecks Gewinnung einer Legierung aus ao% Magnesium und 8°% Kupfer dem bei etwa 1°8a,3° C schmelzenden Kupfer zugesetzt wird. Weitere Schwierigkeiten treten beim Versuch auf, Eisen in diese Legierungen auf Nickel- oder Kupferbasis einzuführen. Eisen ist ein sehr erwünschtes Trägermetall, wenn Magnesium in Gußeisen oder Stahl eingeführt werden soll.
  • Erfindungsgemäß werden ein oder mehrere der Erdalkalielemente Calcium, Barium und Strontium und/oder Lithium in bestimmten, kritischen Anteilen zu einer vorzugsweise als Legierung vorliegenden Zusammensetzung aus Magnesium, Kupfer, Silicium und Eisen zugesetzt, wodurch man nach dem Zusatz der erhaltenen Legierung zu Gußeisen verbesserte Ergebnisse erzielt. Dieser Zusatz hat den Zweck, den Kohlenstoff im erstarrten Gußeisen zu veranlassen, die Form von Klümpchen (nodules) anzunehmen, was neben anderen Vorteilen eine hohe Festigkeit und bedeutende Dehnbarkeit bedingt. Wegen der Einführung eines oder mehrerer Erdalkalielemente und/oder Lithium in die neue Legierung kann der Magnesiumgehalt der Legierung etwas geringer sein als in früher verwendeten Legierungen, die keine Erdalkalielemente enthalten. Der geringere Magnesiumgehalt führt zu einer Verminderung der Magnesiumverluste beim Zusatz der Legierung zu geschmolzenem Gußeisen. Darüber hinaus besitzen alle Erdalkalielemente, die zur Ergänzung von Magnesium bei der Herstellung der gewünschten Mikrostruktur zugegeben werden, sowie Lithium, höhere Siedepunkte als das Magnesium; diese liegen gerade bei oder über den Temperaturen, bei denen man üblicherweise geschmolzenes Gußeisen behandelt: Ba = 1637,8° C; Ca = 14.o,5° C; Sr = 1381,1° C; Li = 137o° C. Sie verdampfen daher in minimalem Ausmaß, wesentlich weniger als Magnesium. Die Erdalkalieletnente und Lithium vereinigen sich leicht mit Magnesium und mit Silicium, so daß bei der Herstellung der neuen Legierung die Magnesiumverluste bedeutend geringer sind als bei der Herstellung einer Legierung, die Erdalkalielemente nicht enthält. Außerdem ist die Ausnutzung dieser Elemente bei der Herstellung der Legierung nahezu vollständig. Auf diese Weise wird ein bedeutender Fortschritt bei der Herstellung der Legierung erzielt und ebenso bei ihrer Verwendung zwecks Herstellung der gewünschten Art von Gußeisen.
  • Außerdem ist die zur Erzielung des gewünschten Effektes im Grauguß erforderliche Menge der neuen Legierung, die neben Magnesium, Silicium, Kupfer und Eisen ein oder mehrere Erdalkalielemente und/oder Lithium enthält, geringer als bei der bisherigen Magnesium-Silicium-Kupfer-Eisen-Legierung. Daher besteht außerdem der Vorteil bei Verwendung der neuen Legierung bei der Behandlung von Gußeisen, daß eine bessere Wirtschaftlichkeit und ein geringerer Gießverlust an geschmolzenem Eisen gegeben ist. Das bezieht sich nicht nur auf das Gesamtgewicht der zu Gußeisen zuzusetzenden Legierung, sondern auch auf die Gesamtmenge von Magnesium in der Legierung, die zu Gußeisen zugefügt wird.
  • Die Grenzen der in den Zusammensetzungen enthaltenen Anteile der verschiedenen Elemente sind in der Tabelle gegeben:
    Bereich Bevorzugter
    Bereich
    Magnesium . . . . . . . . . . . . 2 bis 20 °/0 3 bis 12%
    Calcium, Barium. Stron-
    tium oder Lithium ... 2 bis 15 0/0 2 bis 8%
    Silicium ............... 5bis500/a 25bis4o%
    Kupfer . . . . . . . . . . . . . . . . 3 bis 50 0/0 3 bis 20%
    Eisen . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 bis 65 0/a 1o bis 50%
    Die in der Tabelle angegebenen Bereiche von 2 bis 15% und 2 bis 8% beziehen sich auf die Summe von Calcium, Barium, Strontium und Lithium, wenn mehr als eines dieser Erdalkalimetalle oder Lithium in der zu Gußeisen oder Stahl zuzusetzenden Zusammensetzung verwendet wurde. Außer den in der Tabelle aufgezählten Elementen sind die üblichen Verunreinigungen, wie Kohlenstoff, Phosphor, Schwefel usw., anwesend, die aber im allgemeinen eine Gesamtmenge von 4% nicht überschreiten.
  • Innerhalb der in der Tabelle gegebenen Bereiche der Zusammensetzungen werden die relativen Anteile der verschiedenen Elemente vorzugsweise wie folgt eingeschränkt: Die Summe aus Magnesium und Calcium oder einem anderen Erdalkalimetall einschließlich Lithium beträgt vorzugsweise nicht über 25%, am besten nicht über 2°%. Der Magnesiumgehalt beträgt vorzugsweise nicht weniger als ein Drittel und nicht mehr als das Dreifache des Gehalts an Erdalkalielementen einschließlich Lithium. Der Siliciumgehalt beträgt vorzugsweise nicht weniger als das Doppelte und nicht mehr als das Sechsfache der Summe aus dem Magnesiumgehalt und dem Gehalt an Erdalkalielementen einschließlich Lithium. Die Summe aus Magnesium und dem Gehalt an Erdalkalielementen einschließlich Lithium beträgt vorzugsweise nicht weniger als die Hälfte und nicht mehr als das Vierfache der Kupfermenge.
  • Nachstehend sind zwei Beispiele für Legierungen angegeben, deren Zusammensetzung innerhalb der bevorzugten erfindungsgemäßen Grenzen liegt:
    A
    Magnesium . . . . . . . . . . . . 8"42'/o 6,77'/e
    Calcium . . . . . . . . . . . . . . . 3,12'1() 5,87%
    Silicium . . . . . . . . . . . . . . . 28,75'/o 38,20'/o
    Kupfer . . . . . . . . . . . . . . . . 5,26% 6,14%
    Eisen ......... . ....... Bis ioo%
    fehlender Rest
    Die Menge der Legierung, die geschmolzenem Gußeisen, welches in Graugußstücke gegossen werden soll, zugefügt wird, variiert mit der Natur des Eisens, mit der maximalen, vom geschmolzenen Eisen erreichten Temperatur, mit der Temperatur, bei der der Zusatz erfolgt, und möglicherweise mit anderen Faktoren. Im allgemeinen ist die Menge des Zusatzes so groß zu wählen, daß mit ihm o,o8 bis o,15 % Magnesium in die Gußeisenschmelze eingebracht werden, jedoch variiert dieser Wert bei Legierungen mit verschiedenem Gehalt an Erdalkalien und/oder Lithium.
  • Die erfindungsgemäßen Legierungen können auch zu geschmolzenem Stahl hinzugefügt werden, um den Schwefelgehalt des Stahls herabzusetzen.

Claims (9)

  1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Zusatzmittel für Gußeisen oder Stahl, bestehend aus etwa 2 bis 20% Magnesium, 2 bis 15% mindestens eines der Elemente Calcium, Barium, Strontium oder Lithium, 5 bis 50 0/0 Silicium und 3 bis 50% Kupfer und im übrigen Eisen, dessen Menge zwischen 5 und 65 0/0 liegt.
  2. 2. Zusatzmittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es in Form einer Legierung vorliegt.
  3. 3. Zusatzmittel nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch einen Gehalt von etwa 3 bis 12°/o Magnesium.
  4. 4. Zusatzmittel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen Gehalt von 2 bis 8% mindestens eines der Elemente Calcium, Barium, Strontium oder Lithium.
  5. 5. Zusatzmittel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen Gehalt von 25 bis 4o% Silicium.
  6. 6. Zusatzmittel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen Gehalt voll 3 bis 2o% Kupfer.
  7. 7. Zusatzmittel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen Gehalt von 1o bis 5o% Eisen. B.
  8. Legierung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Magnesiumgehalt nicht weniger als ein Drittel und nicht mehr als das Dreifache des Gesamtgehaltes an Calcium, Barium, Strontium und Lithium beträgt.
  9. 9. Legierung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Siliciumgehalt nicht weniger als das Doppelte und nicht mehr als das Sechsfache der Summe aus Magnesiumgehalt und der Gesamtmenge an Calcium, Barium, Strontium und Lithium beträgt. 1o. Legierung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Summe aus Magnesium und der Gesamtmenge an Barium, Calcium, Strontium und Lithium nicht weniger als die Hälfte und nicht mehr als das Vierfache des Kupfergehaltes beträgt. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 361 092, 541 296, 608 767; USA.-Patentschriften Nr. 1 683 o86, 1 731 346, 1 790 552 Zeitschrift »Die Neue Gießerei«, 1950, S.412, 534, 538, 540; Zeitschrift »Gießerei«, 1955, S.417, 418; Zeitschrift »La Fonderie Belge«, Februar 1951, S. 34 bis 42; Zeitschrift »American Foundrynlan«, Februar 1951, S. 41 bis 45.
DEV4137A 1951-03-08 1951-12-20 Zusatzmittel fuer Gusseisen oder Stahl Expired DE975100C (de)

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Citations (6)

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