Process for the manufacture of castings of nodular castiron

Abstract: 1. Method of producing castings from cast iron with spheroidal graphite with a mixed austenitic-bainitic mixed structure from a melt with the usual amounts of silicon, carbon, phosphorus, sulphur and magnesium and also additional amounts of manganese, molybdenum, possibly copper and possibly nickel, in which the casting is heated to austenitisation temperature and is also maintained, until austenitisation, at this temperature and thereafter is cooled to bainitisation temperature of 350 to 400 degrees C and is held at this temperature for a time corresponding to the required bainite fraction, wherein the melt contains less than 0.3% manganese, 0.2 to 0.8% molybdenum, possibly 0.1 to 1.5% copper and possibly up to 3% nickel and wherein the casting is brought to an austenitisation temperature of 800 to 860 degrees C, is maintained for 10 to 60 minutes at this temperature, is thereafter cooled in a time of less than 2 minutes to the bainitisation temperature and is maintained at this temperature for 5 to 60 minutes.

Description: Gusseisen mit Kugelgraphit mit austenitisch bainitischen Mischgefüge Die Erfindung betrifft ein durch eine entsprechende Warmebehandlung und Abkühlung hergestelltes Gusseisen mit Kubel- graphit mit austenitisch-bainitischem Mischgefüge und ein Verfahren zu dessen Herstellung. Ein Gusseisen mit Kugelgraphit mit solchen Grundgefügen und deren mechanische Eigenschaften ist, abgesehen von den üblichen Anwendungsbereichen, auch als Konstruktionswerkstoff für Bereiche geeignet, in denen bisher ausschliesslich Vergütungsstähle eingesetzt wurden, wie z.B. Kurbelwellen für Kraftfahrzeugmotoren, Segmentwellen und Kolben für Hydrolenkungen, Zugsattelzapfen für LKW-Sattelkupplungen Gelenkwellenköpfe für Kraftfahrzeug-Gelenkwellen, Kupplungskörper für Anhängerkupplungen. Die Bezugnahme auf die Zeichnung gilt als gestrichen Regel 43 Eingangsstelle Unter den Gusseisen mit Kugelgraphit sind Sorten mit bainitischem Gefüge seit langem als hochfeste und verschleissbeständige Werkstoffe bekannt und im Einsatz. Dabei werden die Gussstücke bei der Herstellung im allgemeinen auf Austenitisierungstemperatur von 920 bis 9500C erhitzt und dort 2 bis 5 Stunden gehalten, bis die Matrix einen etwa gleichmässigen Kohlenstoffgehalt angenommen hat und eventuell nach dem Giessen vorhandener Ledeburit aufgelöst ist. Nach dem Austenitisieren werden die Gussstücke dann so rasch abgekühlt, dass eine vorzeitige Austenitumwandlung zu Perlit vor Erreichen der isothermen Bainit-Umwandlungstemperatur vermieden wird. Auf dieser Temperatur wird das Gussstück solange gehalten, bis die Bainitreaktion abgelaufen ist. Danach wird - wie üblich - auf Raumtemperatur abgekühlt (Giesserei 65 (1978) Nr. 4, Seiten 73 bis 80). Bekannt ist ferner Gusseisen mit Kugelgraphit mit bainitischem Gefüge, bei dem von einem legierten Gusseisen ausgegangen wird und direkt im Zusammenhang mit dem dem Giessprozess anschliessenden Abkühlungsvorgang eine Bainitreaktion durch auf die Wandstärke des Gussstücks abgestellten Gehalt an Nickel, Molybdän, Kupfer, eventuell auch Chrom und Mangan erzeugt wird (DE-OS 18 08 515). .tus der DE-OS 23 34 992 ist ferner ein schwach legiertes Gusseisen mit Kugelgraphit mit den herkömmlichen Mengen an Kohlenstoff, Silizium, Phosphor, Schwefel und Magnesium und einem Molybdänzusatz von 0,10 bis 0,26 % sowie einem Manganzusatz von 0,3 bis 1,4 % bekannt. Das daraus bestehende Gussstück wird auf eine Austenitisierungstemperatur von 9000C erwärmt und nach einer Haltezeit von zwei Stunden Dauer in einem Bad von 3000C in 10 Minuten bis 4 Stunden abgekühlt. Infolge dieser Massnahmen lässt sich ein austenitisch-bainitisches Gefüge einstellen, das eine Zugfestigkeit von 1100 N/mm2, eine Bruchdehnung von 10 % und eine Härte von 270 bis 300 HB aufweist. Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Herstellung eines Gusseisens mit Kugelgraphit mit einem austenitisch-bainitischem Mischgefüge zu verbessern, ohne die für die Anwendung günstigen Werkstoffwerte zu beeinträchtigen. Die Lösung dieser Aufgabe besteht in einem Gusseisen mit Xugelgraphit, das erfindungsgemäss neben den üblichen Mengen an Kohlenstoff, Silizium, Phosphor, Schwefel und Magnesium als Zusatz noch > 0 bis < 0,3 %, vorzugsweise jedoch 0,01 bis 0,25 %, Mangan enthält. Dieses Gusseisen mit KugelgraphiL eignet sich zur Herstellung eines austenitisch-bainitischen Gefüges, wobei erfindungsgemäss das Gussstück auf eine Austenitisierungstemperatur von 800 bis 86OOC, vorzugsweise 820 bis 8300C, erhitzt und auf dieser Temperatur 10 bis 60 Minuten, vorzugsweise 10 bis 25 Minuten, gehalten wird und dann rasch in weniger als 2 Minuten auf eine Temperatur von 350 bis 4000C, vorzugsweise 375 ob, abgekühlt und auf dieser Temperatur etwa 5 bis 60 Minuten, vorzugsweise 20 bis 25 Minuten, gehalten wird. Anschliessend erfolgt die Abkühlung auf Raumtemperatur. Das Gusseisen mit Kugelgraphit kann noch einzeln oder zu mehreren > O bis 3 % Nickel, 0,2 bis 0,8 %, vorzugsweise 0,25 bis 0,4 % Molybdän und 0,1 bis 1,5 %, vorzugsweise 0,4 bis 0,6 %, Kupfer enthalten. Der Kohlenstoffgehalt beträgt 2,5 bis 3,7 %, vorzugsweise 3,0 bis 3,2 % und der Siliziumgehalt 2,0 bis 3,0 %, vorzugsweise 2,2 bis 2,6 %. Der mit der Erfindung erzielte Vorteil ist darin zu sehen, dass gegenüber dem Stand der Technik ein erheblich geringerer Aufwand für die Wärmebehandlung erforderlich ist, ohne dass dadurch die guten Werkstoffkennwerte der ein austenitisch-bainitisches Gefüge aufweisenden Gusseisen mit Kugelgraphit beeinträchtigt werden. Die Zeichnung zeigt die photographische Darstellung eines Schliffbildes der erfindungsgemässen Gusseisensorte mit Kugelgraphit mit bainitisch-austenitischem Gefüge mit eingelagerten Sphäroliten, wobei die dunklen Nadeln Bainit und die hellen Gefügebestandteile Austenit darstellen.

Claims: PATENTANSPRÜCHE 1. Gusseisen mit Kugelgraphit mit austenitisch-bainitischem Mischgefüge, gekennzeichnet durch einen Mangangehalt von > 0 bis < 0,3 %, vorzugsweise 0,01 bis 0,25 %. 2. Gusseisen nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen oder mehrere Zusätze'von > O bis 3 % Nickel, 0,2 bis 0,8 %, vorzugsweise 0,25 bis 0,4 % Molybdän und 0,1 bis 1,5 %, vorzugsweise 0,4 bis 0,6 %, Kupfer. 3. Gusseisen nach den Ansprüchen 1 und/oder 2, gekennzeichnet durch einen Siliziumgehalt von 2,0 bis 3, 0 %, vorzugs weise 2,2 bis 2,6 %. 4. Gusseisen nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch einen Kohlenstoffgehalt von 2,5 bis 3,7 i, vorzugsweise 3,0 bis 3,2 %. 5. Verfahren zur Herstellung des Gusseisens nach den Ansprüchen 1 bis 4, gekennzeichnet durch eine 10 bis 60 Minuten, vorzugsweise 10 bis 25 Minuten, dauernde austenitische Wärmebehandlung bei Temperaturen von 800 bis 8600C, vorzugsweise 820 bis 8300C, sowie einer anschliessenden raschen weniger als 2 Minuten dauernden Abkühlung auf eine Temperatur von 350 bis 4000C, vor zugsweise etwa 37500, auf der das Gussstück etwa 5 bis 60 Minuten, vorzugsweise 20 bis 25 Minuten, gehalten wird.

Inventors: BOGNAR, JOSEF, ING., MUHLBERGER, HORST DR., PRINZ, BRUNO DR., SCHAFER, ULRICH, DIPL.-ING., WUNDER, WOLF DR., Mühlberger, Horst Dr., Schäfer, Ulrich, Dipl.-Ing.
Applicants: MUHLBERGER, HORST DR.
Application year: 1979
Main classification: C22C37
IPC codes: C22C37, C21D5