DE973037C

DE973037C - Verwendung einer magnesiumhaltigen Silizium-Eisenlegierung als Zusatzlegierung fuer Gusseisenschmelzen

Info

Publication number: DE973037C
Application number: DEM7731A
Authority: DE
Inventors: Albert Paul Gagnebin; Keith Dwight Millis; Norman Boden Pilling
Original assignee: Mond Nickel Co Ltd
Current assignee: Mond Nickel Co Ltd
Priority date: 1950-12-01
Filing date: 1950-12-01
Publication date: 1959-11-19

Description

Verwendung einer magnesiumhaltigen Silizium-Eisenlegierung als Zusatzlegierung für Gußeisenschmelzen Es ist bekannt, daß bei der Herstellung von grafitischem Gußeisen sphäroidischer Grafit erzeugt werden kann. Er ist dadurch gekennzeichnet, <laß die. Grafitteilchen ganz oder teilweise als Sphäroide mit radialkristallinischer Struktur bei mikroskopischer Betrachtung vorliegen. Gußeisen mit sphäroidischem Grafit ergibt eine höhere Dehnbarkeit und Zugfestigkeit als gewöhnlicher Grauguß.
Sphäroddischer Grafit kann nun ganz oder teilweise dadurch erhalten werden, daß der Gußeisenschmelze Magnesium in solcher Menge zugesetzt wird, daß 0,2a bis o,5% Mg, vorzugsweise 0,035 bis o,: 2%, im Gußzustand verbleiben. Die Verwendung von Magnesium führt nun insbesondere dadurch zu gewissen Schwierigkeiten, daß das erstarrte Gußstück noch Magnesium in dem vorher sorgfältig eingestellten und geregelten Bereich enthalten muß.
Wegen der beim Magnesiumzusatz entstehenden heftigen und explosionsartigen Reaktion kann Magnesium auch nicht ohne besondere Vorsichtsmaßnahmen als metallisches Magnesium zugesetzt werden.
Es ist daher auch schon versucht worden, Magnesium in Form von Zusatzlegierungen in die Schmelze einzubringen. Hierbei hat sich aber herausgestellt, daß bei Verwendung gewisser magnesiuinhaltiger Zusatzlegierungen nur ein geringer Bruchteil des Magnesiums, z. B. nur 301o des in der Zusatzlegierung enthaltenden Magnesiums, tatsächlich im Gußeisen verbleibt. Um dann mittels derartiger Zusatzlegierungen genügend Magnesium einzuführen, werden so große Mengen an diesen Legierungen benötigt, daß die Schmelze gekühlt und schwer vergießbar wird.
Durch die Verwendung einer Zusatzlegierung mit Nickel als Hauptbestandteil läßt sich diese Schwierigkeit zwar weitgehend beheben; diese Legierungen sind aber teuer und können auch dazu führen, daß das Gußeisen mehr Nickel enthält, als nach der Analysenvorschrift zulässig ist.
Für den gleichen Zweck sind darüber hinaus auch schon Silizium-Magnesium-Zusatzlegierungen vorgeschlagen worden, deren Siliziumgehalt aber durchweg merklich unter 50% liegt.
Der Erfinder hat nun gefunden., daß Zusatzlegierungen, die neben 7 bis 17'°/o Magnesium 55 bis 7o0/0 Silizium enthalten, d. h. bedeutend höhere Siliziumgehalte als die bekannten, bei der Herstellung von Gußeisen mit sp,häroidischem Grafit verwendeten Legierungen aufweisen, eine sprunghafte Verbesserung des Magnesium-Wirkungsgrades, d. h. des Ausbr.ingens an Magnesium ergeben.
Hierbei ist der Höchstgehalt der Legierung an Magnesium durch die Schwierigkeiten bedingt, die bei seiner Überschreitung auftreten, nämlich Entstehung von großen Mengen Maggnesiumoxydrauch., hoher Abbrand der Zusatzlegierung, was zur Zugabe übermäßig großer Mengen zwingt, und Einschluß von feuerfesten Stoffen in der Schmelze, wodurch nicht nur nichtmetallische Einsschlüsse im Gußstück entstehen, sondern auch die Grafitausbildung beeinträchtigt wird.
Wenn der Magnesiumgehalt der Zusatzlegierung dagegen unter 790, liegt, muß die Zusatzlegierung in einer derartigen Menge verwendet werden, daß die Schmelze unzulässig abkühlt.
Es ist zwar schon vorgeschlagen worden, zur Desoxydation von Eisen- oder Stahlguß als Desoxydationsmittel Magnesium in Form einer aus Magnesium und Eisen oder aus einer magnesiumhaltigen Legierung und Eisen bestehenden Legierung mit 1% Magnesium zuzusetzen, wobei das die eine Komponente der Legierung bildende Eisen als Ferrosilizium mit beispielsweise 5o bis 8o 1/o Silizium verwendet werden kann. Abgesehen davon, daß diese Zusatzlegierung erheblich weniger Magnesium als die erfindungsgemäß vorgeschlagene Legierung enthält, kommt es beim Desoxydieren bekanntlich nicht darauf an, die Schmelze mit Magnesium zu legieren, sondern darauf, den in der Schmelze vorhandenen Sauerstoff zu binden und etwa noch vorhandene Eisenoxyde zu reduzieren. Ganz im Gegenteil hierzu muß aber bei der Herstellung von Gußeisen mit sphäroidisohem Grafit dieses mit Magnesium legiert und hierbei ein möglichst hoher Magnesium-Wirkungsgrad, d. h. ein möglichst hohes Ausbringen an Magnesium erzielt werden. Die Eignung von Legierungen zu Desoxydationszwecken läßt daher auch keine Rückschlüsse auf die Brauchbarkeit von Vorlegierungen zum Herstellen von sphärolithischem Gußeisen zu.
Der Zusatz von Silizium ist erforderlich, um eine Legierung des Magnesiums mit dem Eisen zu ermöglichen. Überdies ist Silizium insofern wertvoll, als es grafitisierend wirkt und ohnehin als Impfmittel kurz vor dem Guß beigegeben wird, um ein weißes Erstarren des Gußeisens zu verhindern. Durch den Zusatz einer Magnesium und Silizium enthaltenden Legierung kann das Impfmittel zusammen mit dem Magnesium in die Schmelze eingeführt werden; gewöhnlich ist jedoch noch eine zusätzliche Impfung mit Ferrosilizium, Nickelsilizium oder Kalziumsilizium erforderlich.
Eisen eignet sich als Bestandteil der Zusatzlegierung, weil es bei deren Herstellung leicht mit dem Magnesium und Silizium verbunden werden kann und sich auch leicht in der Schmelze löst.
Die erfindungsgemäßen Zusatzlegierungen können dadurch abgewandelt werden, daß Eisen teilweise durch ein oder mehrere andere Elemente ersetzt wird, wobei aber der Eisengehalt nicht unter 5% liegen soll.
Insbesondere können sie Kupfer bis 30'10, Mangan bis 5%, Kalzium bis 1% und Aluminium bis 1% enthalten. Auch in Lösung befindlicher Kohlenstoff kann vorhanden sein; der in diesen hochsilizierten Legierungen lösliche Kohlenstoffgehalt ist jedoch begrenzt und überschreitet praktisch 1% nicht.
Diese Legierungen können noch Phosphor und Chrom als Verunreinigungen enthalten; ihr Gesamtgehalt überschreitet jedoch gewöhnlich nicht 0,519/0.
Dagegen müssen die Legierungen frei von gewissen Elementen sein, die im Gußeisen normalerweise nicht vorkommen und die günstige Wirkung des Magnesiums auf die sphäroidische Ausbildung des Grafits stören, nämlich Zinn, Blei, Antimon, Wismut, Arsen, Selen, Tellur und Titan.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Die Verwendung einer magnesiumhaltigen Silizium-Eisenlegierung als Zusatzlegierung für Gußeisenschmelzen bei der Herstellung von sphärolithischem Guß, dadurch gekennzeichnet, daß die Legierung 7 bis 17% Magnesium, 55 bis 70°/o Silizium, Rest Eisen mit den üblichen Verunreinigungen enthält. z. Die Verwendung einer im Anspruch 1 genannten Legierung für den Zweck nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in dieser Legierung ein Teil des Eisens durch Kupfer ersetzt ist, wobei der Eisengehalt mindestens 5% und der Kupfergehalt höchstens 30% beträgt. 3. Die Verwendung einer in Anspruch 1 und a genannten Legierung für den Zweck nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in dieser Legierung ein Teil des Eisens durch :Mangan ersetzt ist, wobei der Eisengehalt mindestens 511/o und der Mangangehalt höchstens 5 % beträgt. 4. Die Verwendung einer in Anspruch i bis 3 genannten Legierung für den Zweck nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß in dieser Legierung ein Teil des Eisens durch Kalzium ersetzt ist, wobei der Eisengehalt mindestens 511/o und der Kalz.iumgehalt höchstens i'°/o beträgt. 5. Die Verwendung einer in Anspruch i bis 4 genannten Legierung für den Zweck nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß in dieser Legierung ein Teil des Eisens durch Aluminium ersetzt ist, wobei der Eisengehalt mindestens 5 % und der Aluminiumgehalt höchstens i 11/o beträgt. 6. Die Verwendung einer in Anspruch i bis 5 genannten Legierung für den Zweck nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß diese Legierung Kohlenstoff in einer vorzugsweise i "/o nicht überschreitenden Menge enthält. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 209 914, 349 746; »Die Neue Gießerei«, 19.5o, S. 412; »Die Neue Gießerei«, Techn.-Wiss. Beihefte, Nr. 3 (Juni 195o), S. 91 ff.; The Foundry, 77 (1949), Juni, S. 118, Oktober, S. 72 bis 75; The Iron Age, September 1949, S. 78/79; Journ. of Research arid Development, 3 (Febr. 195o), Nr.4, S.26o, 261, 298.