Verfahren zur Wärmebehandlung von Temperguss

Abstract

 Bei einem Verfahren zur Wärmebehandlung von Temperguß in einem Durchlaufgastemperofen werden die Gußstücke im Durch­laufgastemperofen entkohlend bei einer Temperatur von 1000°C bis 1100°C geglüht und bei dieser Temperatur bis zum voll­ständigen Zementitzerfall gehalten, sodann beschleunigt auf 730°C bis 760°C abgekühlt und ab dieser Temperatur mit einer Abkühlgeschwindigkeit von 2°C/h bis 5°C/h auf eine Temperatur von 680°C bis 710°C abgekühlt.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Wärmebe­handlung von Temperguß in einem Durchlaufgastemperofen.

[0002] Es ist bekannt, Tempergußstücke einer Glühbehandlung zu unterwerfen. Je nach Art und Durchführung der Glühbehandlung, wird sogenannter weißer oder schwarzer Temperguß hergestellt. Aus der GB-PS 897 159 ist ein Verfahren zur Wärmebehandlung von Temperguß bekanntgeworden, bei welchem in einer inerten oder neutralen Atmosphäre oder in einer Atmosphäre mit einem vorbestimmten Kohlenstoffpotential zur Verhinderung einer Entkohlung die Gußstücke bei Temperaturen zwischen 950°C und 1100°C geglüht werden, worauf für eine Entfernung des Kohlen­stoff aus der austenitischen Struktur eine langsame Abkühlung auf Temperaturen zwischen 800°C und 900°C erfolgt. Aus der US-PS 3 565 698 ist ein Verfahren zur Wärmebehandlung von Temperguß bekanntgeworden, wobei für eine Verkürzung der Glühzeiten das Ausgangsmaterial einen Si-Anteil von wenig­stens 2 Gew.-% aufweist und weiters beim Glühen Mischmetall in einer Menge von 0,1 bis 0,3 Gew.-% beigegeben wird, wodurch auf Grund der chemischen Zusammensetzung eine spezielle Wärmebehandlung erforderlich wird.

[0003] Für Herstellung von weißem Temperguß muß eine entkohlende Glühung vorgenommen werden, wobei die bekannten Verfahren eine derartige entkohlende Glühung in sowohl kontinuierlich als diskontinuierlich beschickbaren Öfen vorsehen. Im Zu­sammenhang mit der Glühbehandlung zur Herstellung von weißem Temperguß ist bekannt, die Gußstücke auf Temperaturen zwischen 950° und 1070°C zu erhitzen und auf dieser Tempe­ratur zum Zweck des Zementitzerfalls und der erforderlichen Entkohlung längere Zeit zu halten. Im Anschluß an eine derartige, beispielsweise bei 1070°C über eine Zeit bis zu 80 Stunden durchgeführte Glühbehandlung, kann eine rasche Abküh­lung auf Raumtemperatur ohne nennenswerten Einfluß auf die mechanischen Eigenschaften durch das bewirkte Gefüge er­folgen. Nach dem Aufheizen wird hiebei innerhalb der Halte­dauer, bei welcher die Gußstücke auf Temperaturen von 1070°C gehalten werden, im Falle von weißem Temperguß, neben dem Primärcarbidzerfall eine Entkohlung vorgenommen. Die Länge der Haltedauer richtet sich hiebei im wesentlichen nach der Wanddicke der Gußstücke und dem gewünschten Entkohlungsgrad. Üblicherweise werden bei Gußstücken mit maximaler Wanddicke von 6 mm Haltezeiten von etwa 40 Stunden und bei dick­wandigeren Gußstücken Haltezeiten bis zu 80 Stunden eingehal­ten. Als Ausgangsmaterial wird hiebei von einer Richtanalyse von etwa 2,0 bis 3,5 % Kohlenstoff, 0,5 bis 1,7 % Silicium, 0,3 bis 1 % Mangan, Rest Eisen und Stahlbegleiter ausge­gangen, wobei der Schwefelgehalt bis zu 0,30 % betragen kann. Der Schwefelgehalt hängt in erster Linie vom verwendeten Schmelzaggregat ab. Der Schwefelgehalt wird hiebei zumeist über den Energieträger eingebracht.

[0004] Die beim Stand der Technik relativ langen Glühzeiten führen zu hohen Energiekosten. Weiters wird bei sehr langen Glüh­zeiten bei hohen Temperaturen auch eine Deformation der Gußstücke beobachtet.

[0005] Die vorliegende Erfindung zielt nun darauf ab, ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, bei welcher mit relativ kurzen Glühzeiten in Durchlaufgastemperöfen das Auslangen gefunden wird und die Gefahr von Deformationen herabgesetzt wird. Weiters zielt die Erfindung darauf ab, Gußstücke mit höherer Zähigkeit bei ausreichender Festigkeit zu erzielen. Zur Lösung dieser Aufgabe besteht das erfin­dungsgemäße Verfahren im wesentlichen darin, daß die Guß­stücke im Durchlaufgastemperofen entkohlend bei einer Tempe­ratur von 1000°C bis 1100°C geglüht und bei dieser Temperatur bis zum vollständigen Zementitzerfall gehalten werden, sodann beschleunigt auf 730°C bis 760°C abgekühlt und ab dieser Temperatur mit einer Abkühlgeschwindigkeit von 2°C/h bis 5°C/h auf eine Temperatur von 680°C bis 710°C abgekühlt und anschließend an Luft bis auf Raumtemperatur abgekühlt werden. Dadurch, daß die Gußstücke im Durchlaufgastemperofen ent­kohlend bei einer Temperatur von 1000°C bis 1100°C geglüht werden und bei dieser Temperatur lediglich bis zum Zementit­zerfall gehalten werden, kann eine wesentlich kürzere Glüh­zeit eingehalten werden, da der Zementitzerfall bei diesen hohen Temperaturen üblicher Weise in spätestens 10 Stunden vollständig erfolgte. Die Glühzeit kann daher, wie es einer bevorzugten Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens entspricht, auf 4 bis 10 Stunden Haltedauer auf Hoch­temperatur, vorzugsweise 5 bis 6 Stunden beschränkt werden. Durch die Beschränkung der Hochtemperaturphase der Glühzeit, kann nicht nur Energie gespart werden, sondern es wird gleichzeitig die Gefahr einer Deformation der Gußstücke während der Glühung herabgesetzt. Gleichzeitig wird auf Grund dieser verkürzten Glühzeit bei hohen Temperaturen eine höhere Zähigkeit bei gleicher Festigkeit der Gußstücke sicherge­stellt. Die Entkohlung folgt in allen Temperaturbereichen den dort jeweils geltenden physikalischen-chemischen Gesetz­mäßigkeiten. Daher kann das Verfahren nach insgesamt 30 bis 32 Stunden trotz der relativ kurzen Glühphase in entkohlender Atmosphäre bei Temperaturen zwischen 1000°C und 1100°C abgeschlossen werden. Die Verbesserung bezieht sich hiebei nicht nur auf die Verringerung an Ausschuß auf Grund von verringerter Deformation, sondern auch auf höhere Zähigkeit bei gleicher Festigkeit, wobei gleichzeitig der Vorteil einer verbesserten Bearbeitbarkeit bei einem nachfolgenden Zer­spanen erreicht wird.

[0006] Bevorzugt wird erfindungsgemäß so gearbeitet, daß die Glüh­temperatur zwischen 1050°C bis 1100°C gewählt wird. Bei diesem Temperaturbereich, wird mit besonders kurzen Glüh­zeiten bis zum Zementitzerfall das Auslangen gefunden.

[0007] Anschließend an die beschleunigte Abkühlung nach dem Zementitzerfall auf Temperaturen zwischen 730°C und 760°C wird vorzugsweise die Abkühlgeschwindigkeit mit 3°C/h bis 4°C/h gewählt und insbesondere die langsame Abkühlung auf eine Temperatur von 690°C bis 700°C vorgenommen und an­schließend mit Luft auf Raumtemperatur abgekühlt. Durch Wahl dieser optimierten Verfahrensparameter lassen sich Gußstücke, insbesondere Stücke aus weißem Temperguß mit gegenüber dem Stand der Technik höherer Zähigkeit bei gleicher Festigkeit erzielen. Besonders gute Werte bezüglich der Zähigkeit und der Festigkeit wurden bei einer Behandlung von Temper­gußstücken mit einer Richtanalyse von
C 2,6 - 2,8 Gew.-%
Si 0,9 - 1,1 Gew.-%
Mn 0,45 - 0,55 Gew.-% und
gegebenenfalls S 0,18 - 0,21 Gew.-%
Rest Eisen und übliche Stahlbegleiter beobachtet. Gerade für derartige Tempergußstücke hat das erfindungsgemäße Verfahren optimale physikalische Eigenschaften nach der Glühbehandlung ergeben.

[0008] Mit Vorteil wird das Gußverfahren so durchgeführt, daß der Schmelze für die Herstellung der Gußstücke, Al und/oder Bor bzw. Zr zugesetzt wird. Bei aus einer derartigen Schmelze hergestellten Gußstücken haben sich gleichfalls besonders günstige physikalische Eigenschaften der Gußstücke nach der erfindungsgemäßen Temperaturbehandlung ergeben.

[0009] Das erfindungsgemäße Verfahren ist insbesondere für die Wärmebehandlung von Fittings geeignet, so daß sich die Erfindung auch auf die Verwendung dieses Verfahrens für die Wärmebehandlung von Fittings bezieht. Gerade bei Fittings ist die Gefahr von Deformationen bei einer Wärmebehandlung, bei welcher bei relativ hohen Temperaturen eine Glühbehandlung vorgenommen wird, besonders groß, und die relativ kurze Glühzeit verringert den bei Fittings üblicherweise durch die Glühbehandlung verursachten Ausschuß.

[0010] Die Erfindung wird nachfolgend an Hand eines in der Zeichnung dargestellten Temperaturdiagrammes näher erläutert.

[0011] Gußstücke mit einer Richtanalyse von
C 2,6 - 2,8 Gew.-%
Si 0,9 - 1,1 Gew.-%
Mn 0,45 - 0,55 Gew.-% und
gegebenenfalls S 0,18 - 0,21 Gew.-%
Rest Eisen und übliche Stahlbegleiter wurden in einem Durch­laufgastemperofen auf 1070°C erhitzt. Die Haltedauer bei dieser Temperatur von 1070°C erstreckte sich über eine Zeit von 5 Stunden, worauf anschließend eine rasche Abkühlung auf eine Temperatur von 740°C vorgenommen wurde. Im weiteren Verlauf erfolgte eine langsame Abkühlung mit einer Abkühl­geschwindigkeit von 3,5°C/h und das Wärmebehandlungsverfahren wurde nach einer Gesamtzeit von insgesamt 32 Stunden beendet. Die wärmebehandelten Gußstücke zeigten nach der Abkühlung auf Raumtemperatur besonders hohe Zähigkeit bei ausreichender Festigkeit gegenüber bekannten Verfahren. Auch bei größeren Serien konnten keine Deformationen der Gußstücke festgestellt werden, so daß kein Ausschuß beobachtet werden konnte.

Ansprüche

. Verfahren zur Wärmebehandlung von Temperguß in einem Durchlaufgastemperofen, dadurch gekennzeichnet, daß die Gußstücke im Durchlaufgastemperofen entkohlend bei einer Temperatur von 1000°C bis 1100°C geglüht und bei dieser Temperatur bis zum vollständigen Zementitzerfall gehalten werden, sodann beschleunigt auf 730°C bis 760°C abgekühlt und ab dieser Temperatur mit einer Abkühlgeschwindigkeit von 2°C/h bis 5°C/h auf eine Temperatur von 680°C bis 710°C abgekühlt und anschließend an Luft bis auf Raumtemperatur abgekühlt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Glühtemperatur zwischen 1050°C bis 1100°C gewählt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Abkühlgeschwindigkeit anschließend an die be­schleunigte Abkühlung mit 3°C/h bis 4°C/h gewählt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekenn­zeichnet, daß die langsame Abkühlung auf eine Temperatur von 690°C bis 700°C vorgenommen wird und anschließend mit Luft auf Raumtemperatur abgekühlt wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge­kennzeichnet, daß die Glühzeit mit 4 bis 10 h Haltedauer auf Hochtemperatur, vorzugsweise 5 bis 6 h gewählt wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch ge­kennzeichnet, daß Tempergußstücke mit einer Richtanalyse von
C 2,6 - 2,8 Gew.-%
Si 0,9 - 1,1 Gew.-%
Mn 0,45 - 0,55 Gew.-% und
gegebenenfalls S 0,18 - 0,21 Gew.-%
Rest Eisen und übliche Stahlbegleiter der Wärmebehandlung unterworfen werden.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Schmelze für die Herstellung der Guß­stücke, Al und/oder Bor bzw. Zr zugesetzt wird.

8. Verwendung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7 für die Wärmebehandlung von Fittings.

Zeichnung