NO127979B

NO127979B -

Info

Publication number: NO127979B
Application number: NO02791/71A
Authority: NO
Inventors: J Percheron; L Septier
Original assignee: Co Pechiney
Priority date: 1970-07-23
Filing date: 1971-07-22
Publication date: 1973-09-10
Also published as: CA973716A; ES393532A1; AU459631B2; DE2136508B2; US3765875A; CH526637A; AU3157371A; AT312647B; DE2136508A1; GB1301238A; IL37366A0; BE770336A; LU63594A1; IL37366A; NL172344C; SE387371B; DE2136508C3; JPS5411243B1; NL7110105A; IT939330B

Description

Legering for innpoding av støpejern. Alloy for grafting cast iron.

Oppfinnelsen angår en legering for innpoding av grått stopejern eller stopejern med kulegrafitt. The invention relates to an alloy for grafting gray ductile iron or ductile iron with nodular graphite.

Forskjeller i mekaniske egenskaper som funksjon av den kjemiske sammensetning hos et plateformet grått stopejern er vel kjent* Sammensetningen av stbpejernet uttrykkes vanligvis ved dets ekvivalentkarbon og det er f.eks. kjent at strekkstyrken oker Differences in mechanical properties as a function of the chemical composition of a flat gray stop iron are well known* The composition of the stop iron is usually expressed by its equivalent carbon and it is e.g. known that the tensile strength increases

når ekvivalentkarbonet avtar. as the equivalent carbon decreases.

Det er imidlertid kjent at reduksjonen av ekvivalentkarbon forårsaker en bkning av tendensen hos stbpejernet til å storkne med hvit struktur. På lignende måte forårsaker bruken av stopejern med lavt ekvivalentkarbon tilstedeværelsen av interdendritisk grafitt i mikrostrukturen og dette leder til dårlige egenskaper i bruk. However, it is known that the reduction of equivalent carbon causes a reduction in the tendency of the pig iron to solidify with a white structure. Similarly, the use of low-equivalent carbon alloy causes the presence of interdendritic graphite in the microstructure and this leads to poor in-service properties.

På den annen side er det kjent at en innforing av silisium for stoping, i legeringsform eller av såkalte "innpodingsmidler" On the other hand, it is known that an introduction of silicon for stopping, in alloy form or by so-called "grafting agents"

har en meget mer uttalt grafitiserende effekt enn innforing av silisium i den samme form i blandekaret for stbpejernet. has a much more pronounced graphitizing effect than introducing silicon in the same form into the mixing vessel for the cast iron.

Bruken av slike innpodingsmidler gjor det mulig å unngå utfeiningen av en hvit struktur og gjor det således mulig å bruke stopejern med lavt ekvivalentkarbon som har gode mekaniske egenskaper. The use of such grafting agents makes it possible to avoid the elimination of a white structure and thus makes it possible to use ductile iron with a low equivalent carbon which has good mechanical properties.

På den annen side er det vel kjent at bruken av innpodingslegeringer ikke er begrenset til grått stopejern og at slike legeringer brukt på stopejern med kulegrafitt forbedrer egen-skapene for dette, f.eks.: Forlengelse av tiden for den tidligere innforte noduliserings-virkning forsvinner, On the other hand, it is well known that the use of grafting alloys is not limited to gray pig iron and that such alloys used on pig iron with nodular graphite improve the properties for this, e.g.: Extension of the time for the previously introduced nodulization effect disappears ,

dannelse av finere korn, formation of finer grains,

forbedring av strukturen ved eliminering av karbider. improvement of the structure by elimination of carbides.

Det er kjent at ferro-silisium med forskjellige sammensetninger It is known that ferro-silicon with different compositions

er blant de innpodingslegeringer som er mest brukt. is among the most widely used grafting alloys.

Den fordelaktige virkning av karbon ved innpoding av stopejern The beneficial effect of carbon in the grafting of stoping iron

er også vel kjent og dets virkning sammenlignet med virkningen av silisium er angitt i tabell I. is also well known and its effect compared to that of silicon is given in Table I.

Tabell I viser at karbon opptrer på samme måte som silisium når Table I shows that carbon behaves in the same way as silicon does

det gjelder herdedybde, struktur og hårdhet hos grunnmassen og at det er i stand til å motvirke den forstorrelse.av den grafitiske struktur som forårsakes av silisiumet. it concerns cure depth, structure and hardness of the base material and that it is capable of counteracting the enlargement of the graphitic structure caused by the silicon.

Det er vel kjent at ferro-silisium som er rikt på silisium inneholder lite karbon selv om det er fremstilt i karbonanrikende medium. Dette er tilfelle når det gjelder industrielt ferro-silisium som er vanligst brukt for innpoding av stopejern, slik at det vanligvis ikke er mulig å dra fordel av den gavnlige virkning av karbonet for innpodingen. Sant nok er det blitt foreslått å bruke blandinger av ferro-silisium og grafitt, men bruken av det sistnevnte stoff er ikke å anbefale når det frem-stilles stopejern med kulegrafitt. I tillegg tillater ikke slike blandinger å oppnå en så jevn fordeling av additivene som det It is well known that ferro-silicon, which is rich in silicon, contains little carbon, even if it is produced in a carbon-enriching medium. This is the case in the case of industrial ferro-silicon which is most commonly used for grafting pig iron, so that it is not usually possible to take advantage of the beneficial effect of the carbon for grafting. Admittedly, it has been suggested to use mixtures of ferro-silicon and graphite, but the use of the latter substance is not recommended when producing stop iron with nodular graphite. In addition, such mixtures do not allow to achieve such an even distribution of the additives as that

kan oppnås ved bruk av homogene legeringer. can be achieved using homogeneous alloys.

Det er ennvidere kjent at tilsetning av kalsium til ferro-silisiumet utover en forsterkende virkning på innpodingen i likhet med virkningen av karbon. It is further known that the addition of calcium to the ferro-silicon has a reinforcing effect on the graft similar to the effect of carbon.

Oppfinnelsen går ut på en innpodingslegering av en ny Fe-Si-Ca-C-type som har bedre egenskaper enn ferro-silisium som The invention concerns a grafting alloy of a new Fe-Si-Ca-C type which has better properties than ferro-silicon which

er blitt tilsatt karbon eller kalsium. carbon or calcium has been added.

Det er uventet fastslått at virkningene av karbon og kalsium It is unexpectedly established that the effects of carbon and calcium

blir gjensidig forsterket når de innfores i ferro-silisium, slik are mutually reinforced when introduced into ferro-silicon, thus

at vinningen som oppnås er storre enn summen av vinningene som oppnås når karbon og kalsium tilsettes liver for seg. that the gain achieved is greater than the sum of the gains achieved when carbon and calcium are added lives separately.

Legeringen ifolge oppfinnelsen inneholder 55 til 85% silisium, The alloy according to the invention contains 55 to 85% silicon,

0,2 til 1% karbon, 2 til 5% kalsium og 0 - 2% aluminium, idet resten er jern med dets vanlige forurensninger som innfores under fremstillingen og som hovedsakelig stammer fra utgangs-materialene. Det er f.eks. kjent at et handels-ferro-silisium inneholder 1,3 til 1,5% Al, 0 til 0,03% Ti, 0 til 0,20% Mn, 0.2 to 1% carbon, 2 to 5% calcium and 0 - 2% aluminium, the remainder being iron with its usual impurities which are introduced during manufacture and which originate mainly from the starting materials. It is e.g. known that a commercial ferro-silicon contains 1.3 to 1.5% Al, 0 to 0.03% Ti, 0 to 0.20% Mn,

0 til 0,10% Ni, 0 til 0,02% Cr, 0 til 0,003% S, 0 til 0,003% P, 0-til 0,002% Cu. Fortrinnsvis inneholder legeringen 70 til 80% silisium, 0,3 til 0,7% karbon, 2,0 til 4,0% kalsium, mindre enn 1,5% aluminium, mens resten er jern. Denne legeringen kan fores inn i stbpejernet ved bruk av forskjellige fremgangsmåter som anvendes for innpodingen og horer til stoperiteknikken. 0 to 0.10% Ni, 0 to 0.02% Cr, 0 to 0.003% S, 0 to 0.003% P, 0 to 0.002% Cu. Preferably, the alloy contains 70 to 80% silicon, 0.3 to 0.7% carbon, 2.0 to 4.0% calcium, less than 1.5% aluminum, the remainder being iron. This alloy can be fed into the block iron using different methods used for the grafting and belongs to the stoperi technique.

En slik legering kan spesielt oppnås ved en fremgangsmåte som består i at karbon settes til et flytende bad som inneholder Si og Ca ved hjelp av en tilsetning av stopejern, hvorpå legeringen så raskt stbpes. Such an alloy can in particular be obtained by a method which consists in carbon being added to a liquid bath containing Si and Ca with the aid of an addition of stoping iron, after which the alloy is then quickly solidified.

De fblgende eksempler tjener til å forklare oppfinnelsen og har ingen begrensende karakter. The following examples serve to explain the invention and have no limiting character.

Eksempel 1. Example 1.

1 en syntese-induksjonsovn ble det fort inn 12 kg SiCa-legering (Ca = 31,8%) og 100 kg industrielt silisium (Si = 97,7%). Da metallet ble flytende ble det tilsatt 20 kg klumper av hypereutektisk stopejern med 5,6% karbon. Da jernet var opplost ble det raskt stbpt. Produktet som ble oppnådd inneholdt: In a synthesis induction furnace, 12 kg of SiCa alloy (Ca = 31.8%) and 100 kg of industrial silicon (Si = 97.7%) were quickly added. When the metal liquefied, 20 kg lumps of hypereutectic pig iron with 5.6% carbon were added. When the iron was dissolved it was quickly stbpt. The product obtained contained:

Eksempel 2.Example 2.

Til en stbpeose som inneholdt 198 kg av en industriell legering For a stbpeose containing 198 kg of an industrial alloy

i flytende tilstand og med sammensetningen: Si = 88,1%, Ca = 4,83%, Al = 1,3%, jern og forurensninger opp til 100%, ble det, som i eksempel 1, tilsatt 40 kg stopejern med 4,12% karbon. in a liquid state and with the composition: Si = 88.1%, Ca = 4.83%, Al = 1.3%, iron and impurities up to 100%, as in example 1, 40 kg of pig iron with 4 .12% carbon.

Da jernet var opplost, ble de raskt foretatt stopning. Produktet som ble oppnådd inneholdt: Si = 72,7% When the iron was dissolved, they were quickly stopped. The product obtained contained: Si = 72.7%

Ca = 3,62% Approx = 3.62%

C = 0,63% C = 0.63%

Al = 1.04% Al = 1.04%

Eksempel 3. Example 3.

I en stbpeose som inneholdt 607 kg av en industriell legering i flytende tilstand med sammensetningen: Si =90,1%, Ca = 2,8%, In a stbpeose containing 607 kg of an industrial alloy in liquid state with the composition: Si =90.1%, Ca = 2.8%,

Al = 1,22%, jern og forurensninger opp til 100%, ble det, Al = 1.22%, iron and impurities up to 100%, it became,

som tidligere, opplost 120 kg stopejern som inneholdt 3,14% C og 2,3% Si. Da jernet var opplost i legeringen, ble det raskt foretatt stopning. Produktet som ble oppnådd inneholdt: Si = 73,8% as before, dissolved 120 kg of stoping iron containing 3.14% C and 2.3% Si. When the iron was dissolved in the alloy, stopping was quickly carried out. The product obtained contained: Si = 73.8%

C = 0,47% C = 0.47%

Ca = 2,11% Approx = 2.11%

Al = 0,98% Al = 0.98%

Eksempel 4. Example 4.

Innpodningsprover ble utfort på identisk grått stopejern med de folgende produkter ifolge kjent teknikk eller ifblge oppfinnelsen: Forsok I For referanseformål ble det brukt et 75%-ig ferro-silisium med sammensetningen: Si = 75,7% Grafting samples were carried out on identical gray ductile iron with the following products according to known techniques or according to the invention: Experiment I For reference purposes, a 75% ferro-silicon with the composition: Si = 75.7% was used

Ca = 0,19% C = 0,05% Ca = 0.19% C = 0.05%

Al = 1, 10% Al = 1.10%

Jern Og forurensninger opp til 100%. Iron and impurities up to 100%.

Forsok II Det ble brukt en legering, (ikke ifolge oppfinnelsen), som var rik på karbon og hadde sammensetningen: Si = 74,2% Ca = 0,09% Experiment II An alloy was used, (not according to the invention), which was rich in carbon and had the composition: Si = 74.2% Ca = 0.09%

C = 0,31% C = 0.31%

Al = 1,11% Al = 1.11%

Jern og forurensninger opp til 100%. Iron and impurities up to 100%.

Denne legering ble fremstilt ved syntese fra 98% silisium og stopejern (karbonkilde) . This alloy was produced by synthesis from 98% silicon and pig iron (carbon source).

Forsok II A Det ble brukt en blanding (ikke ifolge oppfinnelsen) som var rik på karbon og omfattet: 75% Fe-Si (kornstorrelse 0,5 til 2 mm) 90 vekt% Experiment II A A mixture (not according to the invention) was used which was rich in carbon and comprised: 75% Fe-Si (grain size 0.5 to 2 mm) 90% by weight

Grafitt i kornform 10 vekt% Graphite in granular form 10% by weight

Det 75%-ige Fe-Si er det samme som det i forsok I. The 75% Fe-Si is the same as in experiment I.

Forsok II B Det ble brukt en blanding (ikke ifolge oppfinnelsen) som var rik på karbon og omfattet: 75% Fe-Si (kornstorrelse 0,5"til 2 mm) 99,7 vekt% Experiment II B A mixture (not according to the invention) was used which was rich in carbon and comprised: 75% Fe-Si (grain size 0.5" to 2 mm) 99.7% by weight

Grafitt i kornform 0,3 vekt% Graphite in granular form 0.3% by weight

Det 75%-ige Fe-Si er det samme som det i forsokene I og II A. The 75% Fe-Si is the same as that in experiments I and II A.

Forsok III Det ble brukt en legering (ikke ifolge oppfinnelsen) som var anriket på kalsium og hadde folgende sammensetning: Si% = 75,4 • Experiment III An alloy (not according to the invention) was used which was enriched in calcium and had the following composition: Si% = 75.4 •

C% 0,05 Ca% = 3,58 C% 0.05 Ca% = 3.58

Al% =1,09Al% = 1.09

I Jern og forurensninger opp til 100%. In Iron and impurities up to 100%.

Denne legering ble fremstilt ved syntese fra:'This alloy was prepared by synthesis from:

Rent Si 98 vekt% Pure Si 98% by weight

Si-Ca som inneholdt 30 vekt% Ca, og Si-Ca which contained 30 wt% Ca, and

jern. iron.

Forsok IV Det ble brukt en legering ifolge oppfinnelsen som beskrevet i eksempel 2 og hvis sammensetning gjentas her: Si% =72,7 Experiment IV An alloy according to the invention was used as described in example 2 and whose composition is repeated here: Si% = 72.7

Ca% =3,62 About % = 3.62

C% = 0,63 C% = 0.63

Al% =1,04 Al% = 1.04

Jern bg forurensninger opp til 100% Iron bg contaminants up to 100%

Ved 1450 - 10°C ble det under samme betingelser podet inn et grått stopejern av mekanisk type og med sammensetningen: C% = 3,45 At 1450 - 10°C, under the same conditions, a gray stop iron of mechanical type was grafted in with the composition: C% = 3.45

Si% =1,90 Si% = 1.90

Mn% = 0, 54 Mn% = 0.54

P% = 0,1 P% = 0.1

i tapperennen. in the gutter.

For hele serien av innpodinger ble det under samme betingelser brukt en slik mengde av produktene fra I, II, IIA, IIB, III, og IV at mengden tjernlegering utgjor 0,3% av vekten av stbpejernet, dvs. en tilsetning av 0,225% silisium på basis av Si = 75%. For the entire series of inoculations, under the same conditions, such an amount of the products from I, II, IIA, IIB, III, and IV was used that the amount of iron alloy constituted 0.3% of the weight of the base iron, i.e. an addition of 0.225% silicon on the basis of Si = 75%.

Hver av innpodingsbehandlingene ble utfort i en stbpeose med Each of the inoculation treatments was carried out in a stbpeose with

40 2 kg stopejern og tilsetningene av de forskjellige legeringer vår: 40 2 kg of stop iron and the additions of our various alloys:

De sammenligningsresultater som ble oppnådd med de seks produkter er angitt i den folgende tabell: The comparison results obtained with the six products are shown in the following table:

Det ses at forsok IV, ifolge oppfinnelsen, forte til de beste resultater. It can be seen that trial IV, according to the invention, led to the best results.

Variasjonen er forskjellig fra den som det ville ha vært mulig å tillate hvis virkningene ble lagt sammen for karbon og kalsium tilsatt hver for seg. Spesielt leder karbon og kalsium hver for seg til en reduksjon i strekkstyrken, mens-deres nærvær sammen leder til en forbedring av denne egenskap. The variation is different from that which would have been allowed if the effects were added together for carbon and calcium added separately. In particular, carbon and calcium individually lead to a reduction in tensile strength, while their presence together leads to an improvement in this property.

Eksempel 5. Example 5.

Produktene fra forsokene I, II og IV i eksempel 4 ble denne gang brukt for innpoding i sammenligningshensikt i stopejern med kule-grafitt som inneholdt C - 3,9% og Si = 1,3%. Det er kjent at innfbringen av grafitten, som i forsokene IIA og IIB i det foregående eksempel, ikke anbefales for denne type stopejern. Etter noduliseringsbehandling med en magnesiumlegering ble stbpejernet med kulegrafitt i sammenligningshensikt podet med de tre produkter fra I, II og IV, idet alle tre ble brukt i en mengde av 0,7 5%: innpodingstemperatur: 1460 5°C stbpetemperatur for elementene: 1420 - 5°C. The products from trials I, II and IV in example 4 were this time used for grafting for comparative purposes in ductile iron with nodular graphite containing C - 3.9% and Si = 1.3%. It is known that the introduction of graphite, as in trials IIA and IIB in the preceding example, is not recommended for this type of stop iron. After nodulation treatment with a magnesium alloy, the cast iron with ductile graphite was grafted with the three products from I, II and IV for comparison purposes, all three being used in an amount of 0.7 5%: grafting temperature: 1460 5°C casting temperature for the elements: 1420 - 5°C.

De sammenlignende resultater er gjengitt i tabell 3. De gjor det mulig å fastslå at det er en betydelig vinning når det gjelder forlengelsen og en meget betydelig senking av prosenten karbider i stopejern som er behandlet med legeringen ifolge oppfinnelsen. The comparative results are reproduced in table 3. They make it possible to determine that there is a significant gain in terms of elongation and a very significant lowering of the percentage of carbides in ductile iron treated with the alloy according to the invention.

Claims

1. Alloy based on iron and silicon for grafting gray pig iron or pig iron with nodular graphite, characterized in that it consists of and the rest iron with the inevitable impurities introduced during manufacture.

2. Alloy as stated in claim 1, characterized in that the silicon content is between 70 and 80%, the carbon content between 0.3 and 0.7%, the calcium content between 2.0 and 4.0% and the aluminum content is below 1.5%. o

3. Method for the production of an alloy as specified in claim 1, characterized in that the stope is placed in a liquid bath containing silicon and calcium.