NO127979B - - Google Patents

Description

Legering for innpoding av støpejern.

Oppfinnelsen angår en legering for innpoding av grått stopejern eller stopejern med kulegrafitt.

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

når ekvivalentkarbonet avtar.

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.

På den annen side er det kjent at en innforing av silisium for stoping, i legeringsform eller av såkalte "innpodingsmidler"

har en meget mer uttalt grafitiserende effekt enn innforing av silisium i den samme form i blandekaret for stbpejernet.

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.

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,

dannelse av finere korn,

forbedring av strukturen ved eliminering av karbider.

Det er kjent at ferro-silisium med forskjellige sammensetninger

er blant de innpodingslegeringer som er mest brukt.

Den fordelaktige virkning av karbon ved innpoding av stopejern

er også vel kjent og dets virkning sammenlignet med virkningen av silisium er angitt i tabell I.

Tabell I viser at karbon opptrer på samme måte som silisium når

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.

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

kan oppnås ved bruk av homogene legeringer.

Det er ennvidere kjent at tilsetning av kalsium til ferro-silisiumet utover en forsterkende virkning på innpodingen i likhet med virkningen av karbon.

Oppfinnelsen går ut på en innpodingslegering av en ny Fe-Si-Ca-C-type som har bedre egenskaper enn ferro-silisium som

er blitt tilsatt karbon eller kalsium.

Det er uventet fastslått at virkningene av karbon og kalsium

blir gjensidig forsterket når de innfores i ferro-silisium, slik

at vinningen som oppnås er storre enn summen av vinningene som oppnås når karbon og kalsium tilsettes liver for seg.

Legeringen ifolge oppfinnelsen inneholder 55 til 85% silisium,

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 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.

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.

De fblgende eksempler tjener til å forklare oppfinnelsen og har ingen begrensende karakter.

Eksempel 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:

Eksempel 2.

Til en stbpeose som inneholdt 198 kg av en industriell legering

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.

Da jernet var opplost, ble de raskt foretatt stopning. Produktet som ble oppnådd inneholdt: Si = 72,7%

Ca = 3,62%

C = 0,63%

Al = 1.04%

Eksempel 3.

I en stbpeose som inneholdt 607 kg av en industriell legering i flytende tilstand med sammensetningen: Si =90,1%, Ca = 2,8%,

Al = 1,22%, jern og forurensninger opp til 100%, ble det,

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%

C = 0,47%

Ca = 2,11%

Al = 0,98%

Eksempel 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%

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

Al = 1, 10%

Jern Og forurensninger opp til 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%

C = 0,31%

Al = 1,11%

Jern og forurensninger opp til 100%.

Denne legering ble fremstilt ved syntese fra 98% silisium og stopejern (karbonkilde) .

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%

Grafitt i kornform 10 vekt%

Det 75%-ige Fe-Si er det samme som det i forsok 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%

Grafitt i kornform 0,3 vekt%

Det 75%-ige Fe-Si er det samme som det i forsokene I og II A.

Forsok III Det ble brukt en legering (ikke ifolge oppfinnelsen) som var anriket på kalsium og hadde folgende sammensetning: Si% = 75,4 •

C% 0,05 Ca% = 3,58

Al% =1,09

I Jern og forurensninger opp til 100%.

Denne legering ble fremstilt ved syntese fra:'

Rent Si 98 vekt%

Si-Ca som inneholdt 30 vekt% Ca, og

jern.

Forsok IV Det ble brukt en legering ifolge oppfinnelsen som beskrevet i eksempel 2 og hvis sammensetning gjentas her: Si% =72,7

Ca% =3,62

C% = 0,63

Al% =1,04

Jern bg forurensninger opp til 100%

Ved 1450 - 10°C ble det under samme betingelser podet inn et grått stopejern av mekanisk type og med sammensetningen: C% = 3,45

Si% =1,90

Mn% = 0, 54

P% = 0,1

i tapperennen.

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%.

Hver av innpodingsbehandlingene ble utfort i en stbpeose med

40 2 kg stopejern og tilsetningene av de forskjellige legeringer vår:

De sammenligningsresultater som ble oppnådd med de seks produkter er angitt i den folgende tabell:

Det ses at forsok IV, ifolge oppfinnelsen, forte til de beste resultater.

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.

Eksempel 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.

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.

Claims (3)

1. Legering basert på jern og silisium for innpoding av grått stopejern eller av stopejern med kule-grafitt, karakterisert ved at den består av og resten jern med de uunngåelige forurensninger som fores inn under fremstillingen.

2. Legering som angitt i krav 1, karakterisert ved at silisiuminnholdet er mellom 70 og 80%, karboninnholdet mellom 0,3 og 0,7%, kalsiuminnholdet mellom 2,0 og 4,0% og aluminiuminnholdet er under 1,5%. o

3. Fremgangsmåte for fremstilling av en legering som angitt i krav 1, karakterisert ved at stope j em settes til et flytende bad som inneholder silisium og kalsium.