PL34557B1 - - Google Patents

Description

Wynalazek dotyczy zeliwa szarego i sposobu jego wytwarzania. Ma on na celu wytwarzanie zeliwa, posiadajacego szczególne wlasciwosci fizyczne pod wzgledem wytrzymalosci, rozciag¬ liwosci i odpornosci' na udarnosc przy jedno¬ czesnej stosunkowo malej twardosci. Nadaje sie takie zeliwo do wyrobu pewnych czesci maszyn.Osiaga sie to wedlug wynalazku przez doda¬ nie do roztopionego zeliwa ceru w regulowa¬ nym stosunku i ewentualnie innych dodatków.Jako materialu wyjsciowego uzywa sie jakie¬ gokolwiek zeliwa, które podczas krzepniecia tworzy zeliwo szare o podstawowej strukturze perlitycznej, ferrytycznej, mieszaniny ferrytu i perlitu, austenitycznej, mertensytycznej lub igielkowej, zawierajacej do 0,5% fosforu. Pro¬ centowa zawartosc skladników podano wagowo w stosunku do zeliwa stalego.W szarym zeliwie, jak wiadomo, wolny we¬ giel lub grafit znajduje sie calkowicie lub prze¬ waznie w postaci blaszkowatej. Wprowadzanie do zeliwa ceru w warunkach opisanych wyzej ma na celu spowodowanie wystepowania w nim grafitu calkowicie lub przewaznie w postaci grudkowatej zamiast blaszkowatej. Badania wy¬ kazaly, ze podczas krzepniecia zeliwa w obec¬ nosci * odpowiedniej ilosci ceru wolny wegiel przybiera postac grudkowata.Obecnosc fosforu dziala ujemnie na wydzie¬ lanie takiej postaci wegla i zapobiega on przy zawartosci wiekszej niz okolo 0,5% rozpuszcza¬ niu dostatecznej ilosci ceru w zeliwie w tempe¬ raturze topienia i odlewania.Zawartosc siarki w zeliwie'wyjsciowym win¬ na byc równiez mozliwie niska, poniewaz siar¬ ka wykazuje sklonnosc do laczenia rie z cerem, co powoduje duza strate ceru w postaci siarczku ceru, który dziala ujemnie na wydzielanie sie wegla w postaci grudkowatej. Wobec tego, gdy siarka znajduje sie w materiale wyjsciowym, na¬ lezy uzyc odpowiednio wiecej ceru. W razie po¬ trzeby material wyjsciowy poddaje sie uprzed¬ niemu odsiarkowywaniu wedlug jednego ze zna¬ nych sposobów przed dodaniem ceru. Zawartosc siarki nie powinna w zadnym przypadku prze¬ kraczac 0,02%. 4Zawartosc wegla w materiale wyjsciowym moze zmieniac sie w szerokich granicach, np. moze ona byc taka, aby uzyskac zeliwc o zawar¬ tosci 2,0 do ponad 4,2% C.\ Dobre rezujtaty ' otrzymuje sie przy zastosowaniu ponadeutekty- cznych stopów zelazo-wegiel, np. zawierajacych po skrzepnieciu wiecej wegla niz 4.3 -._L(P. ^Si) gdzie -P i Si oznaczaja zawartosc fosforu i krze¬ mu w zeliwie. Jezeli stosuje sie ponadeutektycz- ne zeliwo, czyli zeliwo o mniejszej zawartosci wegla, niz wynika z poprzedniej formulki, to korzystnie jest, aby 'zawartosc niklu w zeliwie wynosila. 10 — 40% niklu.Pozadana rzecza jest, aby zawartosc krzemu w zeliwie wynosila 2,3—7,0%. Stwierdzono jed¬ nak, ze wedlug wynalazku niedobór krzemu po¬ nizej 2,3% moze byc (przyklad VII) skompenso- .wany przez obecnosc niklu i (lub) miedzi w od¬ powiednich ilosciach, przy czym 3% niklu i (lub) miedzi jest równoznaczne pod tym wzgle¬ dem 1% krzemu; ten niedobór krzemu mozna ewentualnie uzupelnic przez dodanie do rozto¬ pionego zeliwa materialu zawierajacego krzem przed wprowadzeniem ceru lub najlepiej po do¬ daniu go do zeliwa (przyklad IV).Zeliwo moze zawierac 0,5 — 7,0% manganu, co nie przeszkadza ulepszeniu zeliwa sposobem wedlug wynalazku.Zeliwo moze równiez zawierac lub mozna do niego dodawac innych skladników, np. chromu do 4%, molibdenu do 2% i wanadu do 2% za¬ kladajac, ze zeliwo zachowuje zasadniczy cha¬ rakter, mianowicie jako zeliwo szare, przy czym skladniki te nie przeszkadzaja ulepszeniu zeli¬ wa wedlug wynalazku.Skutecznosc ,dzialania ceru. na wytwarzanie struktury grudkowatej moze byc zwiekszona przez wprowadzanie do roztopionego zeliwa przed dodaniem ceru lub ewentualnie po doda¬ niu ceru skladników wydzielajacych, grafituja¬ cych lub odtleniajacych, np. ferrcnkrzemu, krzemku wapnia, krzemu, aluminium, grafitu lub stopów krzemowych, zawierajacych wapn, aluminium, mangan, tytan i cyrkon.Cer moze byc dodany w dowolnej postaci, np.. jako czysty metaliczny cer lub w postaci mieszaniny z innymi metalami, zelazoceru, weg¬ lika ceru lub innych stopów ceru. Pozadane jest unikac zastosowania stopów ceru. zawiera¬ jacych magnez, poniewaz metal ten prawdopo¬ dobnie zmniejsza rozpuszczalnosc ceru w zela¬ zie. W razie potrzeby cer moze byc zastosowa¬ ny w postaci nadajacych sie do redukcji zwiaz¬ ków ceru. Jak juz wspomniano wyzej, siarczek cer,u nie nadaje sie do wykonywania sposobu wedlug wynalazku.Przy dodawaniu ceru do zeliwa wystepuje pewna strata tego 'Skladnika, zalezna od rodza¬ ju zastosowanego urzadzenia do topienia mate¬ rialu wyjsciowego. Strata ceru jest najmniejsza, gdy do topienia zeliwa stosuje sie piec tyglowy, ogrzewany gazem, olejem lub stalym paliwem, lub elektryczny piec indukcyjny. Wieksze stra¬ ty ceru wystepuja w przypadku zastosowania elektrycznych pieców lukowych, bezposrednich lub posrednich pieców obrotowych ogrzewa¬ nych gazem, cieklym paliwem lub paliwem -sproszkowanym. Straty te sa jeszcze wieksze, jezeli do topienia, zeliwa stosuje sie piec szy¬ bowy.Ilosc ceru, która nalezy dodac wedlug wyna¬ lazku, posiada bardzo duze znaczenie. W przy¬ padkach dodawania samego ceru, gdy zawar¬ tosc jego w zeliwie jest zbyt duza, wytwarza sie . zeliwo biale. Istnieje jednak maksymalna za-' wartosc ceru, która nie moze byc przekroczo¬ na, o ile ma sie uniknac tworzenia sie bialego zeliwa. Podana nizej tabelka I zawiera przybli¬ zone dopuszczalne ilosci ceru w odlewach o róz¬ nych przekrojach poprzecznych bez stosowania zadnych innych dodatków. Oczywiscie wynala¬ zek nie ogranicza sie tylko do odlewów o wy¬ szczególnionych przekrojach poprzecznych.Tab Przekrój poprzeczny odlewu w cm2 1 J do 0,63 0,63—1,12 1,12—1,6 • 1^6 —2,24 2.24—2,86 2,86—3,8 lica I Maksymalna zawartosc ceru-przy której unika sie tworzenia sie zeliwa bialego 1 0,03% • • • 0,05% 0,10% ' | 0,15% 0,20% 1 0,25% — 2 —Dla odlewów o dowolnym przekroju po¬ przecznym minimalna zawartosc ceru wynosi 0,01—0,03%. Wieksza jednak zawartosc ceru moze byc korzystna ze wzgledu na polepszenie wlasciwosci zeliwa, jak podano w przykla¬ dzie Ii.O ile po wprowadzeniu ceru stosuje sie do¬ datek grafitujacy, jadrujacy lub odtleniajacy, wówczas ilosc dodawanego ceru nie jest ograni¬ czona iloscia maksymalna podana w tabeli-I.Na ogól dodanie dostatecznej ilosci ceru dla zapewnienia zawartosci 0,01—0,50% ceru w od¬ lewie daje odlewy o polepszonych wlasciwos¬ ciach.Zeliwo, wytworzone sposobem wedlug wyna¬ lazku, moze, w razie potrzeby, byc poddane na¬ stepnemu traktowaniu cieplnemu w celu dalsze¬ go ulepszenia jego wlasciwosci mechanicznych.Zeliwo takie moze byc, w razie potrzeby, pod¬ dane odpowiedniej obróbce cieplnej, która nie zmienia wezelkowej struktury grafitu. Wprowa¬ dzanie ceru do roztopionego zeliwa mozliwe jest w dowolnej temperaturze odlewania zeliwa.Cer rozpuszcza ' sie w zeliwie zadowalajaco w temperaturze powyzej 12000C, lecz dobrze jest stosowac temperature wyzsza. W przypad¬ ku otrzymywania zeliwa ponadeutektycznego cer winien byc dodany, zanim znaczniejsza ilosc .grafitu zostaje wydzielona.Zawierajace esy zeliwo wedlug wynalazku, wykazuje lepsze wlasciwosci mechaniczne, np. polepsza sie wytrzymalosc na poprzeczne rozry¬ wanie, na rozciaganie, na sciskanie, na rozcina-, nie, odpornosc na wstrzasy oraz wspólczynnik sprezystosci i odpornosc na zmeczenie w róz¬ nych temperaturach.W celu jasniejszego przedstawienia przedmio¬ tu wynalazku podano nizej kilka przykladów, które jednak nie * ograniczaja zakresu wyna¬ lazku.Pr.zyklad wegla, 2,60% I. 'Surówke, zawierajaca 4,07% krzemu, 0,63%. manganu, 0,014% siarki i 0,028% fosforu, roztopiono w piecu tyglowym i odlano w postaci- próbnych pretów o czterech róznych srednicach Te sama surówke po dodaniu ceru odlano w postaci po¬ dobnych próbnych pretów. Sklad chemiczny zeli¬ wa próbnych pretów podano nizej. ogólem krzem mangan siarka fosfor cer wegiel Surówka bez ceru 3,85% 2,47% "¦ 0,55% 0,015% 0,024% — Surówka z dodatkiem ceru 3,83%. ', _ 2,45% .' 0.53% 0,010% . 0,023% • 0,046% 1 Srednica Ipróbiiych 1 pretów 1 w ctn 53 1 3.0 1 2.18 1 i3 Wlasciwosci mechaniczne zeliwa: Wytrzymalosc na roz¬ rywanie kg/cm2, bez ceru 3338,6 3905,6 4650,2 53^9,2 z dodatkiem ceru 5433,5 6898,4 7669,9 9828,2 Ugiecie w cm bez ceru 0,58 0,73 0,48 0,40 z do- dat. ceru 0.63 1,27, 0,81 0,76 ¦ —w Wytrzymalosc na rozciaganie kg/cm2 bez ceru 1464 2047 2440,5A 2913,5 z dodat¬ kiem ce¬ ru 2913,5 3370,2 3496,4 4567 Twardosc wedlug Brinella bez ceru 1^3 16-* ' 185 202 z do- dat. ceru 164 185 195 231.Wytrzymalosc 1 na udarnosc ! m/kg. bez — —. 1,79. — z do-l dat. ceru | — — 6,21 — Przyklad II. Piec pretów próbnych o dlu¬ gosci 60 cm i srednicy 7,5 cm odlano w piasko¬ wych formach odlewniczych z zeliwa o skladzie chemicznym: ogólem wegiel 2,79%, krzem ' 2,80%, mangan . 0,53%, fosfor 0,028%, siarka 0,018%.Pierwszy pret byl odlany bez dodatku ceru, a nastepne prety odlano z zeliwa o stopniowo wzrastajacej zawartosci ceru dodawanego do ro-ztopionego zeliwa w lyzce odlewniczej.Zawartosc ceru w kazdym precie okreslono za pomoca analizy chemicznej. Prety posiadaly na¬ stepujace wlasciwosci mechaniczne:. I — 3 —Przyklad VII. Przyklad ten dotyczy wpro¬ wadzania ceru do zeliwa niskokrzemowego, któ¬ rego zawartosc krzemu wyrównano odpowiednia iloscia niklu. Wyjsciowe zeliwo zawieralo-: wegla 3,83%, krzemu 1,60%., manganu. 0,48%, siarki fosforu niklu 0,012%, 0,026%, 2,58%.Próbne prety odlano z zeliwa bez ceru i z za¬ wartoscia 0,046% ceru. Posiadaly one nastepu¬ jace wlasciwosci mechaniczne: Siednica preta 4,0 3,0 2,18 [ Wytrzymalosc na roz¬ rywanie kg/cm2 bez ceru 4441.* 4^62 6 4913,b z dodatkiem ceru 6740,6 7685,6 8725,3 Wytrzymalosc na roz¬ ciaganie kg/cm2 bez ceru 1763,6 2126 2265,8 v z dodatkiem ceru 4126,4 5046 5496,3 Twardosc wedlug Brinella bez ceru 191 209 207 z dodatkiem ceru 255 272 278 PL

Claims (4)

1. Zastrzezenia patentowe 1. Zeliwo szare, zawierajace cer, znamienne , tym, ze zawiera wolny wegiel calkowicie lub w przewazajacej ilosci w postaci grafitu o budowie sferoidalnej (wezelkowej; oraz co najmniej 0,02% ceru w innej postaci niz siarczek ceru.
2. 2. Zeliwo wedlug zastrz. 1, znamienne tym, ze zawiera do 0,5% fosforu, do 0,2% siarki, 2,3—7,0% krzemu i 10—40% niklu.
3. 3. Zeliwo wedlug zastrz. 1, 2, znamienne tym, ze zawiera ponizej 2,3% krzemu, reszta zas krzemu jest zastapiona miedzia i (lub) niklem w ilosci równej przynajmniej po¬ trójnej ilosci krzemu brakujacej do 2,3%.
4. 4. Sposób wytwarzania zeliwa wedlug zastrz. 1—3, znamienny tym, ze przed odlewa¬ niem, lecz po dodaniu ceru, dodaje sie do. roztopionego zeliwa materialów grafituja¬ cych lub odtleniajacych, np. zelazokrzemu, krzemku wapnia, krzemu, grafitu, lub stopu krzemowego, zawierajacego wapn, alumi¬ nium, mangan, tytan lub cyrkon. The British Cast Iron Research Association Zastepca mgr J. Schoeppingk rzecznik patentowy Bltk nr 1 — 150 zam. 2677 25.7-51 T-3-12099 PL