DE1433429C3 - Vorwendung einer Impflegierung auf der Basis von Ferrosilizium für Gußeisen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft die Verwendung einer Impflegierung auf der Basis von Ferrosilizium mit Strontium als Wirkstoff bei der Herstellung von Gußeisen.

Gußeisen enthält im allgemeinen als Hauptlegierungselement 2 bis 4% Kohlenstoff. Dieser kann in Form von Graphit vorliegen, in welchem Falle man von grauem Gußeisen spricht, oder in Form von Eisenkarbid, in welchem Falle man von weißem Gußeisen spricht. Die Festigkeit grauen Gußeisens läßt sich durch Veränderung der Menge und der Form des Graphits regeln. Es sind z. B. Verfahren entwickelt worden, durch die der Graphit eine kugelige Form annimmt, die höchste Festigkeit und eine verbesserte Duktilität ergibt.

Die Struktur und Eigenschaften grauen Gußeisens, insbesondere, wenn der Graphit in kugeliger Form vorliegt, lassen sich weiterhin durch die Zugabe einer Impflegierung verbessern, welche dem flüssigen Metall unmittelbar vor dem Gießen zugesetzt wird. Das Impfen ist ein wesentliches Merkmal bei der Herstellung von Gußeisen hoher Festigkeit. Reicht die Impflegierung nicht aus, enthalten diese Gußeisen in dünneren Abschnitten Karbid, und die erforderlichen mechanischen Eigenschaften treten nicht ein.

Ferrosilizium, welches die am meisten benutzte Impf legierung ist, enthält in der Regel 75 bis 80% Silizium. Reines Ferrosilizium hat eine sehr geringe Impfwirkung. Das übliche Gießerei-Ferrosilizium erhält seine Wirkung von kleinen Gehalten an untergeordneten Elementen, nämlich Aluminium und Kalzium, die den Impfeffekt stimulieren. Die Impfwirkung entspricht mehr oder weniger proportional den Aluminium- und Kalziumgehalten, wenn diese klein sind. Andererseits ist die Verwendung von Ferrosilizium mit einigen Prozent an Aluminium eine potentielle Ursache der sogenannten Nadelstichporosität, insbesondere im Kugelgraphitguß, während die Verwendung von Kalzium zu Schlackenfehlern führen kann.

Bei der Herstellung von Gußeisen mit kugeligem Graphit besteht eine große Tendenz, daß sich in dünnen Querschnitten weißes Gußeisen bildet, und gerade dehalb ist eine sehr wirkungsvolle graphitisierende Impflegierung notwendig.

Zur Herstellung von hochwertigem Gußeisen ist es auch bekannt, die Zusammensetzung der Ausgangscharge so einzustellen, daß zunächst eine größere Tendenz zur metastabilen Erstarrung erhalten wird, worauf das Graphitisierungsmittel in einer bis zur Erzielung der gewünschten geringeren Tendenz zur metastabilen Erstarrung erforderlichen Menge zugesetzt wird. Das Mittel ist eine Legierung aus einerr Erdalkalimetall und Silizium sowie ein Erdalkali fluorid. Als siliziumhaltige Mittel werden dabei SiI^; ziumverbindungen ^es Eisens, Zirkoniums, Titanb Nickels, Bariums, Strontiums oder Magnesiums ver wendet.

Als graphitbildende Mittel für graues Gußeise: sind auch metallisches Kalzium und Magnesium be kannt, ferner Legierungen bzw. Metallgemische, di

ίο sowohl Alkali- als auch Erdalkalimetalle enthalten Aus der USA.-Patentschrift 22 90 273 ist ein

Impflegierung für Gußeisen bekannt, die diesem in schmelzflüssigen Zustand oder unmittelbar vor den Gießen zugesetzt wird und Eisen, Silizium und Alu minium enthält, vorzugsweise auch noch Kalzium Zirkonium und Mangan.

Der Siliziumgehalt kann zwischen 25 und 85% vorzugsweise zwischen 60 und 80%, liegen. DeEisengehalt soll 65% nicht übersteigen, währenc

ao der Aluminiumgehalt zwischen 0,25 und 10%, vorzugsweise zwischen 0,5 und 6%, liegt. Falls Kalziurr zugegen ist, dann soll der Gehalt unter 16% liegen vorzugsweise zwischen 1 und 5%. Es wird die An sieht vertreten, daß die Impflegierung ein um so bes

as seres Gußeisen erzeugt, je mehr Bestandteile sie enthält. Deshalb soll die bevorzugte Zusammensetzung aus 60 bis 80% Silizium, 1 bis 4% Aluminium, 1 bh 4% Kalzium, 4 bis 9% Zirkonium, 4 bis 9% Mangan und Rest Eisen bestehen. Weiterhin wird empfohlen, vorzugsweise weniger als die Hälfte des Kai ziums durch eins oder mehrere der Metalle Barium Strontium, Magnesium und Beryllium zu ersetzen Von diesen kann das Zirkonium wiederum durch Vanadin, Uran, Niob, Tantal, Cer oder Thorium ei setzt sein. Das Zirkonium kann auch ganz oder teilweise durch Titan ersetzt sein.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Verwendung einer Impflegierung auf Ferrosiliziumbasii bei der Herstellung von Gußeisen, die sowohl für Gußeisen mit Lamellengraphit oder mit Kugelgraphh geeignet ist und einen größeren Impfeffekt besitzt, ohne daß die Gefahr der Fehlerbildung im Gußstück durch Aluminium und/oder Kalzium besteht.

Gelöst wird diese Aufgabe durch die Verwendung einer Impflegierung auf Ferrosiliziumbasis mit 75 bi; 80 % Silizium und einem Gehalt an Aluminium vor weniger als 1 % und dem geringstmöglichen Kalzium gehalt sowie einem Strontiumgehalt, der auf einerr Zusatz von 1 bis 4 % Strontium bei der Herstellung beruht, für dünnwandige Gußstücke aus Gußeiser mit Lamellengraphit oder mit Kugelgraphit ohne Glühüng unter Ausschluß der Gefahr der Fehler bildung im Gußstück durch Aluminium und/ode Kalzium.

Es hat sich gezeigt, daß Strontium selbst keinei merklichen Impfeffekt besitzt, jedoch die Wirksam keit des Impfstoffes auf Siliziumbasis erhöht. Diese Effekt ist nicht direkt proportional dem Strontium Gehalt, aber erreicht sein Maximum bei 2 % de· Strontiumzusatzes.

Es wurde ein Anzahl praktischer Versuche mi Ferrosilizium-Legierungen mit verschiedenen Zusät zen mit verschiedenen Strontium-Gehalten durchge führt. Die Legierungen, die Strontium enthalter.

wurden in einem Vakuumofen in einer Argonatmo Sphäre erschmolzen.

Die Ergebnisse der Versuche zeigen, daß es mög lieh ist, eine siliziumhaltige Impflegierung bei Guß

eisen sowohl_; mit Lamellen- als auch mit Kugelgraphit zu verwenden, die in Anwesenheit von Strontium einen erheblich stärkeren Impfeffekt zeigt als Impfung mit üblichem Ferrosilizium. Außerdem kann diese erfindungsgemäß zu verwendende Impflegierung tatsächlich frei von Aluminium sein, wodurch die mögliche Gefahr, die. sich durch kleine Zusätze dieses Elements ergibt und die automatisch mit dem normalen Ferrosilizium erfolgt, vermieden wird.

In dieser Hinsicht ist die Wirkung des Strontiums analog, aber stärker als die bekannte Wirkung des Aluminiums im Ferrosilizium. Strontium weicht jedoch von Aluminium dadurch ab, daß gleichzeitige Anwesenheit von Kalzium und Strontium dessen Effekt beseitigt, wogegen Kalzium den Effekt des Aluminiums weiter steigert. Aluminiumgehalte bis zu 1 °/o scheinen die Wirkung der Strontiumzugabe nicht zu beeinträchtigen, aber Aluminiumgehalte¹ oberhalb 1 °/o verringern den Effekt, der durch das Strontium erzielt werden kann.

Ein handelsübliches Ferrosilizium mit 75 °/o Silizizium besitzt eine verbesserte Impfwirkung, wenn ihm 1 bis 4 °/o Strontium zugesetzt werden. Die Wirkung ist am größten, wenn der Zusatz 2 °/o beträgt.

Das Ferrosilizium, dem das Strontium zugesetzt wird, muß niedrige Gehalte an Aluminium und Kalzium haben. Ferrosilizium, dem Strontium zugesetzt wird, muß den geringstmöglichen Kalziumgehalt haben und muß weniger als 1 °/o Aluminium enthalten, falls die volle Wirkung des Strontiums nutzbar gemacht werden soll.

Die Impfkraft des Ferrosiliziums, das Strontium enthält, zeigt sich am besten bei Gußeisen mit Kugelgraphit. Wenn dünne Gußstücke nach dem herkömmlichen Verfahren hergestellt werden, ist ein hoher Grad der Impfung erforderlich, und selbst dann müssen Gußstücke von 13 mm Durchmesser oder weniger noch geglüht werden. Versuche, die Impfung dadurch zu verbessern, daß man sehr große Mengen von Ferrosilizium zusetzt, ergaben nur einen geringen Vorteil. Außerdem erhöht sich durch sehr große Zusätze an normalem Ferrosilizium die Gefahr der Bildung von Poren, die durch das mit dem Ferrosili-

ao zium eingebrachte Aluminium entstehen.

Ähnlich ist es unter Verwendung einer Strontium enthaltenden Impflegierung bei Gußeisen mit Lamellengraphit möglich, sehr dünne Gußstücke herzustellen, wobei die Gefahr harter Kanten beträchtlich

»5 verringert ist.

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Verwendung einer Impflegierung auf Ferrosiliziumbasis mit 75 bis 80%) Silizium und einem Gehalt an Aluminium von weniger als l°/o und dem geringstmöglichen Kalziumgehalt sowie einem Strontiumgehalt, der auf einem Zusatz von 1 bis 4% Strontium bei der Herstellung beruht, für dünnwandige Gußstücke aus Gußeisen mit Lamellengraphit oder mit Kugelgraphit ohne Glühung unter Ausschluß der Gefahr der Fehlerbildung im Gußstück durch Aluminium und/oder Kalzium.