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PRODUCTION DE LA FONTE GRISE.
La présente invention concerne la production de la fonte hyper- eutectique, dans laquelle le graphite est présent sous la forme de nodules.
On a décrit dans la littérature technique et des brevets trois procédés de production de fontes grises dans lesquelles le graphite est sous la forme de nodules, sans qu'il soit nécessaire de procéder à un traitement thermique ultérieur. Dans l'un de ces procédés on ajoute à la masse fondue du cérium, dans un autre du magnésium et dans le troisième du calcium. Dans tous ces procédés, la production du graphite sous forme nodulaire$ distincte de la forme normale lamellaire, s'accompagne d'améliorations des propriétés mécaniques qui présentent une grande importance dans l'industrie. Ces trois procédés sont analogues du point de vue technique, mais la production de graphite nodulaire au moyen de magnésium offre des avantages pratiques.
Par exemple, le magnésium peut donner du graphite nodulaire dans les fers soit hypo-eutectiques soit hyper-eutectiques, tandis que le cérium ne peut donner du graphite nodulaire que dans les fers hyper-eutectiques et dans ceux où la déficience en carbone est compensée par 10 % ou plus de nickel et (ou) de cuivre. Le cérium se dissout facilement dans la fonte à l'état fondu, et si le magnésium est convenablement allié à un excès de nickel, de cuivre, de fer ou de silicium, ou à une combinaison de ces élémentsen présence ou en absence d'autres éléments tels que le carbone, il se dissout aussi faci- lement. Le calcium ne se dissout pas facilement dans la fonte.
Dans les trois cas, la teneur en soufre du fer traité doit être faible et dans de nombreux cas on doit obtenir cette faible teneur en soufre en ayant recours au pouvoir de désulfuration des éléments ajoutés. Le magnésium a un pouvoir désulfurant supérieur à celui du cérium et il convient mieux à cet effet que le calcium.
Tous ces faits sont bien connus des spécialistes de production des fontes nodulaires à l'état venu de fonte et l'on a entrepris de nombreu- ses recherches afin de perfectionner la technique de la production des fontes nodulaires au moyen du magnésium. On a décrit en détail les conditions dans
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lesquelles le magnésium donne des structures de graphite nodulaire. Le fer traité doit être susceptible de se solidifier à l'état de fonte grise; a- près traitement, la teneur en soufre du fer doit être inférieure à 0,015 % et celle du magnésium doit être supérieure à 0,04 % et de préférence à 0,06%; après que le magnésium s'est dissous dans la masse fondue, le métal liquide doit être traité par addition d'un agent de graphitation ou d'inoculation tel que le ferro-silicium.
On a fait remarquer que certains éléments présents dans le fer peuvent avoir un effet nuisible sur le procédé au magnésium, et en fait ils peuvent empêcher d'obtenir le résultat désiré. Le brevet britannique n 630.070 du 22 Mars 1947 a fait ressortir à ce sujet la nocivité de la pré- sence de l'étain, du plomb, de l'antimoine, du bismuth, de l'arsenic, du sélénium et du tellure. La demanderesse a également constaté que le titane a une action nuisible analogue. En outre, le cuivre a également été' mention- né comme pouvant constituer un élément nuisible lorsque sa teneur dépasse 1 % environ, bien que, ainsi qu'il a été indiqué dans la littérature tech- nique, on puisse utiliser des alliages de magnésium et de-cuivre en vue d'a- jouter du magnésium à la fonte.
On ne connaît pas le mécanisme exact selon lequel ces éléments empêchent le magnésium de remplir convenablement la fonc- tion désirée. En outre, les spécialistes de la production de la fonte nodu- laire au moyen du magnésium ont appris par expérience que certaines matières premières donnent satisfaction dans le procédé, tandis que d'autres apparem- ment analogues ou présentant une analyse chimique analogue, ne donnent pas satisfaction pour des raisons non déterminées. Par matière première, on en- tend ici la charge fondue, c'est-à-dire la fonte en gueuses, l'acier et les déchets d'acier, les déchets de fonte et les fontes affinées, qui sont mé- langés en fonderie pour obtenir la fonte.
Par matières premières non satis- faisantes, on entend celles qui, lorsqu'elles sont incorporées dans le mé- lange fondu, ne donnent pas une fonte dans laquelle la totalité du graphite est à l'état nodulaire, malgré que l'on ait observé soigneusement les con- ditions prescrites en ce qui concerne la teneur du mélange fondu en carbone, silicium, manganèse, phosphore et soufre, l'addition du magnésium, l'utili- sation d'inoculants de graphitation et une opération correcte de fonte. Une partie ou la totalité du carbone graphitique se présente alors sous la for- me de paillettes ou de lamelles malgré un traitement et une analyse convena- bles et malgré que la pièce moulée solidifiée présente une teneur en magné- sium satisfaisante.
La présence de graphite à l'état de paillettes, même en petite quantité, dans un fer présentant par ailleurs une structure nodu- laire, exerce un effet nuisible sur les propriétés mécaniques et la matière peut être non ductile, tandis que le but poursuivi consiste à obtenir une matière ductile et résistant aux chocs.
On a notamment constaté la médiocre aptitude des matières pre- mières considérées comme non satisfaisantes en vue de leur traitement par le magnésium, particulièrement dans le cas des fontes de composition hyper- eutectique, c'est-à-dire de celles dont la teneur en carbone est supérieure à : 4,3 - 1/3 (% Si + P). Etant donné que les fontes nodulaires présentent une forte tendance à être défectueuses, du fait d'un rétrécissement élevé à la solidification, à moins de prendre des précautions très minutieuses bien connues des spécialistes, et compte tenu que cette tendance est d'au- tant moins accusée que la teneur en carbone est plus élevée, le fondeur dé- sire utiliser pratiquement des fontes à teneur élevée en carbone, autrement dit hyper-eutectiques.
Il résulte de ces difficultés que des matières premières telles que la fonte en gueuses, les déchets de fonte; l'acier ou les déchets d'a- cier, ou le fer affiné, lesquelles conviendraient par ailleurs, doivent ê- tre écartées par le fondeur et, à moins qu'il ne dispose d'autres matières premières convenables, peut-être difficiles à se procurer, il est empêché de produire de la fonte nodulaire au moyen du magnésium. En outre, le fait que des matières indésirables peuvent être incorporées par mégarde dans la charge à fondre introduit un risque imprévisible dans un procédé complexe de fabrication.
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La demanderesse a découvert une variante au procédé au. magné- sium, grâce à laquelle on peut utiliser de nombreuses matières premières par ailleurs non convenables, en vue dobtenir des fontes nodulaires de composition hyper-eutectique, présentant des propriétés régulières et re- produisables. Cette variante permet en outre de produire une scorie sulfu- reuse moins volumineuse, plus facile à manipuler dans la fonderie, en même temps qu'elle permet d'utiliser des alliages à base du cuivre d'apport du magnésium meilleur marché.
La variante selon l'invention consiste à ajouter une petite quantité de cérium avant, en même temps, ou après l'addition du magnésium, ou avec le magnésium sous forme d'un alliage, par exemple d'un alliage de nickel-magnésium-cérium ou d'un alliage de cuivre-magnésium-cérium. En ce qui concerne le but principal que se propose l'invention, à savoir de ren- dre possible la production de structures nodulaires par l'addition de ma- gnésium à des matières premières non satisfaisantes ou à des fers contenant du cuivre, l'addition du cérium produit les mêmes résultats efficaces lors- qu'on l'ajoute avant, en même temps, ou après le magnésium. En pratique, toutefois, on a constaté qu'il était préférable d'ajouter le cérium sous la forme d'un alliage de nickel, de magnésium et de cérium, ou d'un alliage de cuivre, de magnésium et de cérium.
Lorsqu'on ajoute ainsi simultanément le magnésium et le cérium, la scorie sulfureuse qui apparaît à la surface du métal, du fait de l'action de désulfuration de l'addition, est moins vo- lumineuse et plus facile à enlever de la surface du métal. En outre, la te- neur finale en soufre de la pièce moulée ne doit pas nécessairement être abaissée à une valeur très faible de 0,015 % environ qui est nécessaire ' lorsque le magnésium est utilisé seul, mais elle peut par exemple atteindre 0,04 % ou même plus, tout en permettant d'obtenir par le procédé selon l'in- vention des structures nodulaires.
On ne connaît pas le mécanisme grâce auquel le cérium compense l'impropriété des matières premières ou l'influence du cuivre, mais on con- state qu'il est réel et efficace. On ne connaît pas la nature précise et les quantités des éléments nuisibles présents dans un grand nombre de ma- tières premières impropres., mais on a pu traiter de façon satisfaisante selon l'invention des fers contenant jusqu'à 0,2 % de titane et (ou) jus- qu'à 7 % de cuivre, au moyen de magnésium et de cérium, et obtenir ainsi la totalité ou à peu près du graphite à l'état de nodules et par suite des produits présentant de bonnes propriétés mécaniques.
La quantité de cérium ajoutée peut être faible et tout à fait insuffisante par elle-même pour donner des structures entièrement nodulai- res ou les propriétés mécaniques remarquables qui sont réellement obtenues.
En général, une teneur finale en cérium de 0,01 à 0,02 % est satisfaisante et à recommander, bien qu'elle puisse avoir toute valeur comprise entre 09001 et 0,02 % ou plus, selon les matières premières. Les effets du cérium et du magnésium ne sont pas simplement additifs. Par exemple, quand l'élé- ment gênant est le cuivre en quantités supérieures à 2%, on peut ajouter jusqu'à 0,1% ou même 0,2% de magnésium sans obtenir davantage qu'un très petit nombre de nodules de graphite dans la microstructure, tandis qu'en ajoutant 0,05 % de magnésium avec 0,02% de cérium, on obtient une bonne structure nodulaire et des pièces moulées présentant un degré élevé de pro- priétés mécaniques.
Pour ajouter le cérium avant ou après le magnésium, on peut u- tiliser un mischmetall de cérium ou un alliage de cérium ou de mischmétall avec le fer, le nickel, le cuivre ou autres éléments. Pour ajouter le cérium sous la forme d'un alliage avec le magnésium, des alliages de nickel et de ' magnésium et des alliages de cuivre et de magnésium alliés au cérium ou au mischmétall conviennent tout à fait bien. On peut également utiliser des alliages de ferro-silicium et de magnésium avec du cérium ou un mischmetall de cérium. Les alliages à base de nickel et de fer peuvent également conte- nir du carbone. On peut utiliser en fait toute combinaison des éléments nic- kel, fers cuivre, silicium et carbone avec du magnésium et du cérium ou un
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mischmetall de cérium.
Les compositions suivantes donnent deux exemples d'al- liages convenables :
EMI4.1
<tb> Alliage <SEP> N <SEP> 1 <SEP> Magnésium <SEP> 15 <SEP> % <SEP>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Cérium <SEP> 4 <SEP> %
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Lanthane <SEP> Lanthane <SEP> et <SEP> autres <SEP> terres <SEP> rares <SEP> 4 <SEP> % <SEP>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Carbone <SEP> 1,5%
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Nickel <SEP> 75,
5 <SEP> % <SEP>
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<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Alliage <SEP> N <SEP> 2 <SEP> Magnésium <SEP> 15 <SEP> %
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Cérium <SEP> 4 <SEP> %
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Lanthane <SEP> et <SEP> autres <SEP> terres <SEP> rares <SEP> 4 <SEP> %
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Cuivre <SEP> 77 <SEP> % <SEP>
<tb>
Les alliages peuvent contenir entre 3 et 50 % de magnésium et entre 0,5 et 20 % de cérium, mais on peut adopter toute proportion convenable des deux éléments.
Lorsqu'on désire obtenir de façon régulière une fonte nodulai- re hyper-eutectique, il convient pratiquement selon l'invention d'ajouter le magnésium et le cérium sous la forme d'un alliage convenable avec le nickel ou le cuivre, de façon à ce que le fer présente une teneur de 0,04 à 0,08 % en magnésium et une teneur de 0,01 à 0,03 % en cérium, puis d'i- noculer la masse fondue, immédiatement avant la coulée, par une addition de 0,2 à 0,6 % de silicium sous la forme de ferro-silicium contenant 60 à 85 % de silicium.
Dans cette description de l'invention, on a adopté le mot de "nodule" dans son acception minéralogique d'une petite masse arrondie.
Les nodules de graphite peuvent exister dans la fonte sous deux formes : l'une qui est habituellement sphéroïdale et présente une structure radia- le dite sphérulitique, l'autre étant moins parfaitement sphéroïdale ou sphérulitique et pouvant consister en masses de graphite sans structure interne définie. Ceci a peu d'importance du point de vue des propriétés du produit, et pourvu que le graphite soit nodulaire, les propriétés méca- niques des pièces moulées sont uniformément excellentes, que les nodules soient sphérulitiques ou non. Les structures de graphite obtenues peuvent consister en un petit nombre de sphérulites parfaits, le reste du graphite consistant en un mélange de sphérulites imparfaitement formés et de nodules de nature non sphérulitique, ou bien elles peuvent être entièrement sphéru- litiques, selon la nature des matières premières.
Le procédé de l'invention est applicable aux fontes byper-eu- tectiques et aux fontes en gueuses présentant une large gamme de composi- tions, à condition que le fer se solidifie à l'état de fonte grise. La teneur en silicium peut avoir une valeur quelconque jusqu'à 7%, celle du phosphore jusqu'à 1,5%, celle du manganèse jusqu'à 4 %, celle du chrome jusqu'à 4 %, celle du nickel jusqu'à 50 %, celle du molybdène jusqu'à 2 % et celle du cuivre jusqu'à 8 %. Ces éléments peuvent être tolérés soit . seuls soit en toute combinaison pourvu que le fer se solidifie à l'état de fonte grise.
La teneur en soufre du fer à traiter peut avoir une valeur quelconque jusqu'à 0,3 %, mais en pratique et ainsi que le savent bien les spécialistes, cette teneur doit être aussi faible que possible.
Après le traitement par le magnésium et le cérium, il ne doit pas y avoir moins de 0,005 % de magnésium et pas moins de 0,001 % de cé- rium dans la pièce moulée solidifiée, mais la somme de ces deux éléments ne doit pas être inférieure à 0,04 %, et de préférence la teneur en magné- sium doit être comprise entre 0,04 et 0,08 % et celle du cérium entre 0,01
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et 0,03 %. Toutefois? la teneur finale en magnésium peut avoir toute valeur jusqu'à 0,25% et celle du cérium jusque 0,2 %.
On peut arriver à obtenir une faible teneur en soufre avant de procéder à l'addition du magnésium et du cérium grâce à l'une dés techniques connues de désulfuration telle que l'utilisation de carbonate de sodium ou de carbure de calcium.
On peut fondre le métal à traiter dans l'un des appareils uti- lisés ordinairement à cet effet, comme un cubilot., un four rotatif9 un four à l'arc électriqueg un four à induction à grande fréquence ou un pot de fusion.
On peut ajouter l'inoculant de graphitation au métal fondu en tant que constituant séparé ou bien le silicium nécessaire à cet effet peut être combiné avec le magnésium et (ou) le cérium sous la forme d'un alliage, par exemple du nickel-silicium-magnésium-cérium; de fer-silicium- magnésium-cérium, ou de cuivre-silicium-magnésium-cérium.
La structure métallique du fer peut être l'une quelconque de celles qu'on peut obtenir en utilisant des éléments d'alliage et (ou) un traitement thermique ; parexemple, elle peut être perlitique, ferritique, un mélange de perlite et de ferrites martensitique ou austénitique. On peut faire subir aux pièces moulées obtenues selon l'invention tout trai- tement thermique (recuit, normalisation, trempe, traitement en vue de sup- primer les tensions internes) afin d'obtenir des propriétés mécaniques spéciales.
L'invention est illustrée mais non limitée par les exemples sui- vants.
Exemple 1
Deux charges de 2297 Kg. de gueuses de fonte hyper-eutectique que l'on avait trouvé donner des résultats non satisfaisants par traitement au moyen du magnésium seul ont été fondues séparément dans un pot de fusion chauffé à l'huile. Avant la fusion, la composition de cette fonte était la suivante.
EMI5.1
<tb>
.Carbone <SEP> total <SEP> 4,06 <SEP> %
<tb>
<tb> Silicium <SEP> 1,99 <SEP> % <SEP>
<tb>
<tb> Manganèse <SEP> 0,83 <SEP> %
<tb>
<tb> Soufre <SEP> 0,030'%
<tb>
<tb> Phosphore <SEP> 0,052 <SEP> % <SEP>
<tb>
<tb> Nickel <SEP> moins <SEP> de <SEP> 0,02 <SEP> %
<tb>
<tb> Chrome <SEP> 0,002 <SEP> %
<tb>
<tb> Titane <SEP> 0,10'%
<tb>
Dans les deux cas on a traité le métal fondu lorsque sa température a at- teint 1.430 C. Dans le premier lots on a traité le métal au moyen de 191 g. d'un alliage de nickel et de magnésium 21 g. de mischmetall de cérium et 71 g. de ferro-silicium à 80 %. Dans le second lot, on a traité le métal fondu au moyen de 191 g. du même alliage de nickel et de magnésium et de 71 g. de ferro-silicium à 80 % seulement. L'alliage de nickel et de magné- sium contenait 12,2 % de magnésium.
Le tableau ci-dessous donne les ana- lyses et les propriétés mécaniques d'éprouvettes moulées à partir de ces deux lots.
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EMI6.1
<tb>
@
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> N : <SEP> C.:: <SEP> Si <SEP> : <SEP> Mn <SEP> : <SEP> S <SEP> P <SEP> Ni <SEP> Mg <SEP> Ce <SEP> :Résistance <SEP> finale <SEP> Dureté <SEP>
<tb> total <SEP> % <SEP> % <SEP> % <SEP> % <SEP> % <SEP> % <SEP> % <SEP> à <SEP> la <SEP> traction <SEP> :Brinell
<tb>
EMI6.2
fÉ : : : : : : : : (Kg/cm2¯) ¯: 1 :3,$b :z,31:0,69:0,011:0,050:0929 :0,050 0,014: 6.479 256 2 3,79 2,29 0,70 0,012 0,048 0,75 :0,055 : 4.433 242
Le graphite de l'échantillon ? 1 était entièrement sous forme nodulaire, tandis que celui de l'échantillon ? 2 était principalement sous la forme de paillettes avec quelques nodules.
Exemple 2.
On a fondu dans un pot de fusion chauffé à l'huile 64 Kg. de fonte ayant la composition suivante.
EMI6.3
<tb>
Carbonet <SEP> total <SEP> 3,99 <SEP> % <SEP>
<tb>
<tb> Silicium <SEP> 1,47 <SEP> % <SEP>
<tb>
<tb> Manganèse <SEP> 0,71 <SEP> % <SEP>
<tb>
<tb> Soufre <SEP> 0,119%
<tb>
<tb> Phosphore <SEP> 0,049 <SEP> %
<tb>
<tb> Cuivre <SEP> 2,00 <SEP> %
<tb>
On a prélevé deux lots de 27,25 Kg. et, après avoir traité le métal fondu dans la poche de coulée, on a moulé deux éprouvettes à partir de chacun de ces lots. On a traité le lot N 1 au moyen de 567 g. d'un al- liage de nickel et de magnésium à 12% de magnésium et de 170 g. de ferro- silicium à 80 % de silicium. Le lot N 2 a été traité au moyen de 680 g. d'un alliage de nickel-magnésium-cérium contenant 10,1 % de magnésium et 3,33 % de cérium, puis on l'a inoculé au moyen de 170 g. de ferro-silicium à 80% de silicium.
Voici les résultats comparés des analyses chimiques et des pro- priétés mécaniques de ces deux éprouvettes :
EMI6.4
<tb> Eprouvette
<tb>
<tb>
<tb> N 1 <SEP> N 2
<tb>
<tb>
<tb> Carbone <SEP> total <SEP> (%) <SEP> 3,78 <SEP> 3,80
<tb>
<tb>
<tb> Silicium <SEP> 1,99 <SEP> 1,96
<tb>
<tb>
<tb> Manganèse <SEP> 0,68 <SEP> 0,69
<tb>
<tb>
<tb> Soufre <SEP> 0,012 <SEP> 0,036
<tb>
<tb>
<tb> Phosphore <SEP> 0,048 <SEP> 0,050
<tb>
<tb>
<tb> Cuivre <SEP> 1,98 <SEP> 1,96
<tb>
<tb>
<tb> Nickel <SEP> 1,95 <SEP> 2,09
<tb>
<tb>
<tb> Magnésium <SEP> 0,051 <SEP> 0,053
<tb>
<tb>
<tb> Cérium <SEP> néant <SEP> 0,019
<tb>
<tb>
<tb> Résistance <SEP> finale <SEP> à <SEP> la <SEP> traction
<tb>
<tb> (Kg/cm2) <SEP> 1,891 <SEP> 6,
835
<tb>
<tb>
<tb> Dureté <SEP> Brinell <SEP> 222 <SEP> 290
<tb>
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Le graphite de l'éprouvette N 1 était entièrement à 1.'état de paillettes.,, tandis que la totalité du graphite de l'éprouvétte N 2'était sous la forme de nodules. On voit que la teneur finale en..soufre du métal traité au. cérium et au magnésium (éprouvette N Z) est sensiblement plus élevée que celle du métal traité au seul magnésium (éprouvette N 1).
Exemple 3
On a fondu dans un. pot de fusion chauffé à l'huile une fonte en gueuses hyper-eutectique de composition suivante:.
EMI7.1
<tb>
Carbone <SEP> total <SEP> 4,00 <SEP> %
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Silicium <SEP> 2,43
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Manganèse <SEP> 0,78
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Soufre <SEP> 0,025
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Phosphore <SEP> 0,050
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Nickel <SEP> 0,02
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Chrome <SEP> 09002
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Cuivre- <SEP> non <SEP> détecté
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Molybdène, <SEP> non <SEP> détecté
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Titane <SEP> 0,11
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Vanadium <SEP> 0,01
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> .aluminium <SEP> non <SEP> détecté;.
<tb>
On avait constaté que cette fonte ne convenait pas au traitement par le magnésium.seul, attendu qu'il se formait des mélanges de graphite en pail- lettes et de graphite nodulaire au lieu de graphite à l'état nodulaire seu- lement.-
On. a. prélevé six lots de 27,25 Kg et traité comme suit dans cha- que cas- le.métal fondu dans le- pot de coulée :
Lot N 1 :. ni magnésium ni cérium, 170 g. de ferro-silicium à 80% Lot N 2: 80 g. de mischmetall de cérium + 170 g. de ferro-silicium à 80% Lot N 3 : 120. g.. de mieschmetall de aérium + 170 g. de- ferro-silicium à 80% Lot N 4: 227 g.. d'un alliage de nickel-magnésium + 170 g. de ferro-silicium à- 80% Lot N 5 : 340 g. d'un alliage de nickel-magnésium + 170 g.- de ferro-silicium à. 80% Lot N 6 : 227 g. d'un alliage de nickel-magnésium + 25 g. de mischmetall de cérium + 170 g. de ferro-silicium à 80%.
L'alliage de nickel-magnésium utilisé contenait 12,2 % de magné- sium...
On.a moulé une éprouvette à partir de chacun de ces six lots.
Le tableau ci-dessous donne- les résultats des. analyses chimiques et les pro- priétés mécaniques de ces échantillons.
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EMI8.1
<tb>
N <SEP> : <SEP> Traitement <SEP> C <SEP> Si <SEP> Mn <SEP> : <SEP> S <SEP> P <SEP> : <SEP> Ni <SEP> : <SEP> Mg <SEP> Ce <SEP> :Résistan-:Dureté
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<tb>
<tb>
<tb>
<tb> :total: <SEP> % <SEP> : <SEP> $ <SEP> : <SEP> $ <SEP> : <SEP> % <SEP> : <SEP> $ <SEP> : <SEP> % <SEP> % <SEP> :ce <SEP> à <SEP> la <SEP> :Brinell
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> : <SEP> : <SEP> % <SEP> :traction <SEP> : <SEP>
<tb>
EMI8.2
: : : : : : : : : : ¯(Kg/cm2) :¯ ¯ 1 :Inoculation : 1 371:2984:Oy7O:OeO3l:O9O5: - 1.364 176 s eult... : . : .. : ..
2 :Mischmetall : 3,75 2,86 0,67 0,018 0,05 - - :0,050: 3.968 210 3 :Mischmetall :3,6$ 2, 84 : 0 , 70 : 0 , ols : 0 y 05 : - : - : :O,063: 3.983 215 4 :Alliage Ni- 3,77 :z,:o,6:0,010:0,05:1,15:0,056: - . 4.898 262 Mg 5 Alliage Ni- :3,69 :z,90:o,66:0,009:0,05:1,46:0,090: - . 5.161 260 Mg 6 :Alliage Ni- :3,73 2,94 0,69 0,009 0,05 0,81 0,064 0,023 6.293 243
EMI8.3
<tb> Mg <SEP> puis <SEP>
<tb> :mischmetall <SEP> : <SEP> : <SEP> : <SEP> : <SEP> : <SEP> : <SEP> : <SEP> : <SEP> : <SEP> :
<tb>
L'échantillon N 1 avait tout son graphite en lamelles. Les échantillons Nos 2 et 3 contenaient quelques nodules avec du graphite presque entièrement en lamelles. Les échantillons Nos 4 et 5 contenaient du graphite nodulaire et en paillettes. Seul, l'échantillon N 6 avait la totalité de son graphite sous la forme nodulaire désirée.
La résistance à la traction de l'échantil- lon N 6 est supérieure à celle des échantillons Nos 4 et 5 traités au ma- gnésium seul et à celle des échantillons Nos 2 et 3 traités au mischmetall de cérium.
Exemple 4
On a fondu dans un pot de fusion chauffé à l'huile 123 Kg. de fonte présentant la composition suivante :
EMI8.4
<tb> Carbone <SEP> total <SEP> 4,07 <SEP> % <SEP>
<tb>
<tb> Silicium <SEP> 1,79 <SEP> % <SEP>
<tb>
<tb> Manganèse <SEP> 0951 <SEP> % <SEP>
<tb>
<tb> Soufre <SEP> 0,120 <SEP> %
<tb>
<tb> Phosphore <SEP> 0,047 <SEP> %
<tb>
On a prélevé quatre lots de 27925 Kg. que l'on a traité comme suit.
Lot N 1 : 199 g. d'alliage nickel-magnésium-cérium + 170 g. de ferro-silicium à 80 % Lot N 2 :454 g. d'alliage nickel-magnésium+cérium + 170 go de ferro-silicium à 80 %
EMI8.5
Lot N 3 : 567 go d'alliage nicke1-magnésicérium + 170 g. de ferro-silicium à 80 % Lot N 4 : 680 g. d'alliage nickel-magnésium-cérium + 170 g. de ferro-silicium à 80 %
L'alliage de nickel-magnésium-cérium contenait 1091 % de magné- sium et 3,3% de cérium.
<Desc/Clms Page number 9>
On a moulé une éprouvette à partir de chacun de ces lots. Les analyses chimiques et les propriétés mécaniques sont données ci-dessous.
EMI9.1
<tb>
C <SEP> : <SEP> Si <SEP> Mn <SEP> S <SEP> P <SEP> Ni <SEP> Mg <SEP> Ce <SEP> :Résistance <SEP> : <SEP> Dureté
<tb>
EMI9.2
Lot: total: %: %: % : % : %: %: %:à la trac- : Brinell ? % : : : tion (Kg/CM2-.
(10 1 3991 2,29 0,48:0,068:0,048 0,73 0,021:0,009 1.674 219 ...... CI . 0 CI ..... CI ...
2 399 :9z5:0947:09053:09obb:1936a09063s090z3: 6.448 271 ..... CI.....
3 399 2,27 0,49:0,045:0,046 1,49 0,087:0,038 6.324 280 4 : 3,88 2,29 0,48:0,042:0,047 1,91 0,123:0,050 60410 276 L'échantillon N 1 avait tout son graphite à l'état de paillettes, mais celui des échantillons 2, 3 et 4 était entièrement à l'état nodulaire. Les teneurs en soufre des échantillons 2, 3 et 4 sont toutes beaucoup plus é- levées qu'il ne peut être admis pour la production de structures nodulaires au moyen du seul magnésium.
<Desc / Clms Page number 1>
PRODUCTION OF GRAY CAST IRON.
The present invention relates to the production of hyper-eutectic cast iron, in which graphite is present in the form of nodules.
Three processes for producing gray cast irons in which the graphite is in the form of nodules have been described in the technical literature and patents, without the need for subsequent heat treatment. In one of these processes, cerium is added to the melt, magnesium in another and calcium in the third. In all these processes, the production of graphite in nodular form, distinct from the normal lamellar form, is accompanied by improvements in mechanical properties which are of great importance in industry. These three processes are technically similar, but the production of nodular graphite by means of magnesium offers practical advantages.
For example, magnesium can give nodular graphite in either hypo-eutectic or hyper-eutectic irons, while cerium can only give nodular graphite in hyper-eutectic irons and in those where the carbon deficiency is compensated by. 10% or more of nickel and / or copper. Cerium readily dissolves in molten iron, and if the magnesium is suitably alloyed with an excess of nickel, copper, iron or silicon, or a combination of these in the presence or absence of others elements such as carbon, it also dissolves easily. Calcium does not easily dissolve in cast iron.
In all three cases, the sulfur content of the iron treated must be low and in many cases this low sulfur content must be obtained by having recourse to the desulfurization power of the added elements. Magnesium has a higher desulfurizing power than cerium and is more suitable for this purpose than calcium.
All these facts are well known to those skilled in the production of nodular cast irons, and much research has been undertaken in order to improve the art of producing nodular cast irons using magnesium. The conditions have been described in detail in
<Desc / Clms Page number 2>
which magnesium gives nodular graphite structures. The treated iron must be capable of solidifying in the state of gray iron; a- after treatment, the sulfur content of iron should be less than 0.015% and that of magnesium should be greater than 0.04% and preferably 0.06%; after the magnesium has dissolved in the melt, the liquid metal must be treated by adding a graphitizing or inoculating agent such as ferro-silicon.
It has been pointed out that certain elements present in iron can have an adverse effect on the magnesium process, and in fact they can prevent the desired result from being obtained. British Patent No. 630,070 of March 22, 1947, brought out on this subject the harmfulness of the presence of tin, lead, antimony, bismuth, arsenic, selenium and tellurium. The Applicant has also found that titanium has a similar harmful action. In addition, copper has also been mentioned as being capable of constituting a deleterious element when its content exceeds about 1%, although, as has been indicated in the technical literature, magnesium alloys can be used. and de-copper for adding magnesium to the iron.
The exact mechanism by which these elements prevent magnesium from properly performing the desired function is not known. In addition, those skilled in the production of nodular iron by means of magnesium have learned from experience that certain raw materials are satisfactory in the process, while others which appear to be similar or have similar chemical analysis, do not. not satisfaction for unspecified reasons. By raw material, we mean here the molten charge, that is to say pig iron, steel and steel scrap, pig iron scrap and refined pig iron, which are mixed in. foundry to obtain the cast iron.
By unsatisfactory raw materials is meant those which, when incorporated into the molten mixture, do not give a cast iron in which all of the graphite is in the nodular state, despite having observed carefully the prescribed conditions with regard to the content of the molten mixture of carbon, silicon, manganese, phosphorus and sulfur, the addition of magnesium, the use of graphitation inoculants and a correct smelting operation. Some or all of the graphitic carbon is then present in the form of flakes or lamellae despite proper processing and analysis and despite the solidified casting having a satisfactory magnesium content.
The presence of graphite in the state of flakes, even in small quantity, in an iron having otherwise a nodular structure, exerts a deleterious effect on the mechanical properties and the material can be non-ductile, while the aim is to obtain a ductile and impact resistant material.
In particular, the poor suitability of the raw materials considered to be unsatisfactory with a view to their treatment with magnesium has been observed, particularly in the case of cast irons of hyper-eutectic composition, that is to say of those whose content in carbon is greater than: 4.3 - 1/3 (% Si + P). Since nodular cast irons have a strong tendency to be defective, due to high shrinkage on solidification, unless very careful precautions well known to those skilled in the art are taken, and given that this tendency is so much greater. less marked as the carbon content is higher, the smelter wants to use practically high carbon content, in other words hyper-eutectic.
The result of these difficulties is that raw materials such as pig iron, scrap iron; steel or steel scrap, or refined iron, which would otherwise be suitable, must be discarded by the smelter and, unless other suitable raw materials are available, perhaps difficult to be obtained, it is prevented from producing nodular cast iron by means of magnesium. In addition, the fact that unwanted materials can inadvertently be incorporated into the batch to be melted introduces an unforeseeable risk into a complex manufacturing process.
<Desc / Clms Page number 3>
The Applicant has discovered a variant of the process. magnesium, by virtue of which many otherwise unsuitable raw materials can be used in order to obtain nodular melts of hyper-eutectic composition, exhibiting regular and reproducible properties. This variant also makes it possible to produce a less bulky sulphurous slag, easier to handle in the foundry, at the same time as it makes it possible to use alloys based on the copper filler of the less expensive magnesium.
The variant according to the invention consists in adding a small quantity of cerium before, at the same time, or after the addition of the magnesium, or with the magnesium in the form of an alloy, for example of a nickel-magnesium alloy. cerium or a copper-magnesium-cerium alloy. With regard to the main object of the invention, namely to make possible the production of nodular structures by the addition of magnesium to unsatisfactory raw materials or to irons containing copper, the Addition of cerium produces the same effective results when added before, at the same time, or after magnesium. In practice, however, it has been found to be preferable to add cerium in the form of an alloy of nickel, magnesium and cerium, or an alloy of copper, magnesium and cerium.
When the magnesium and cerium are thus added simultaneously, the sulphurous slag which appears on the surface of the metal, due to the desulphurizing action of the addition, is less voluminous and easier to remove from the surface of the metal. metal. In addition, the final sulfur content of the molded part need not necessarily be lowered to a very low value of about 0.015% which is necessary when magnesium is used alone, but it may for example be as low as 0.04%. or even more, while making it possible to obtain nodular structures by the process according to the invention.
We do not know the mechanism by which cerium compensates for the impropriety of raw materials or the influence of copper, but it is found to be real and effective. The precise nature and the amounts of the harmful elements present in a large number of unsuitable raw materials are not known, but it has been possible to process satisfactorily according to the invention irons containing up to 0.2% titanium. and (or) up to 7% copper, by means of magnesium and cerium, and thus obtain all or almost all of the graphite in the state of nodules and consequently products having good mechanical properties.
The amount of cerium added may be small and quite insufficient in itself to give fully nodular structures or the remarkable mechanical properties which are actually obtained.
In general, a final cerium content of 0.01 to 0.02% is satisfactory and recommendable, although it can be any value between 09001 and 0.02% or more, depending on the raw materials. The effects of cerium and magnesium are not just additive. For example, when the troublesome element is copper in amounts greater than 2%, up to 0.1% or even 0.2% of magnesium can be added without obtaining more than a very small number of nodules of magnesium. graphite in the microstructure, while adding 0.05% magnesium with 0.02% cerium results in a good nodular structure and castings with a high degree of mechanical properties.
To add cerium before or after magnesium, one can use a cerium mischmetall or an alloy of cerium or mischmetall with iron, nickel, copper or other elements. To add cerium in the form of an alloy with magnesium, nickel and magnesium alloys and copper and magnesium alloys alloyed with cerium or mischmetall are quite suitable. It is also possible to use alloys of ferro-silicon and magnesium with cerium or a cerium mischmetall. Alloys based on nickel and iron can also contain carbon. In fact, any combination of the elements nickel, copper, silicon and carbon irons can be used with magnesium and cerium or a
<Desc / Clms Page number 4>
cerium mischmetall.
The following compositions give two examples of suitable alloys:
EMI4.1
<tb> Alloy <SEP> N <SEP> 1 <SEP> Magnesium <SEP> 15 <SEP>% <SEP>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Cerium <SEP> 4 <SEP>%
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Lanthanum <SEP> Lanthanum <SEP> and <SEP> other <SEP> rare earths <SEP> <SEP> 4 <SEP>% <SEP>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Carbon <SEP> 1.5%
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Nickel <SEP> 75,
5 <SEP>% <SEP>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Alloy <SEP> N <SEP> 2 <SEP> Magnesium <SEP> 15 <SEP>%
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Cerium <SEP> 4 <SEP>%
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Lanthanum <SEP> and <SEP> other <SEP> rare <SEP> earths <SEP> 4 <SEP>%
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Copper <SEP> 77 <SEP>% <SEP>
<tb>
The alloys can contain between 3 and 50% magnesium and between 0.5 and 20% cerium, but any suitable proportion of the two elements can be adopted.
When it is desired to obtain a hyper-eutectic nodular iron on a regular basis, it is practically appropriate according to the invention to add the magnesium and the cerium in the form of a suitable alloy with nickel or copper, so as to that the iron has a content of 0.04 to 0.08% magnesium and a content of 0.01 to 0.03% cerium, then harmful to the melt, immediately before casting, by a addition of 0.2 to 0.6% silicon in the form of ferro-silicon containing 60 to 85% silicon.
In this description of the invention, the word "nodule" has been adopted in its mineralogical sense of a small rounded mass.
Graphite nodules can exist in cast iron in two forms: one which is usually spheroidal and has a so-called spherulitic radial structure, the other being less perfectly spheroidal or spherulitic and which can consist of masses of graphite without a defined internal structure. . This is of little importance from the standpoint of product properties, and provided the graphite is nodular, the mechanical properties of the moldings are uniformly excellent whether the nodules are spherulitic or not. The graphite structures obtained may consist of a small number of perfect spherulites, the remainder of the graphite consisting of a mixture of imperfectly formed spherulites and nodules of a non-spherulitic nature, or they may be entirely spherulitic, depending on the nature of the materials. raw.
The process of the invention is applicable to byper-eutectic cast irons and pig iron having a wide range of compositions, provided that the iron solidifies to the state of gray cast iron. The silicon content can have any value up to 7%, that of phosphorus up to 1.5%, that of manganese up to 4%, that of chromium up to 4%, that of nickel up to 50%, that of molybdenum up to 2% and that of copper up to 8%. These items can be tolerated either. alone or in any combination provided that the iron solidifies in the state of gray cast iron.
The sulfur content of the iron to be treated can have any value up to 0.3%, but in practice and as those skilled in the art are well aware, this content should be as low as possible.
After the treatment with magnesium and cerium, there should not be less than 0.005% magnesium and not less than 0.001% cerium in the solidified casting, but the sum of these two elements should not be less 0.04%, and preferably the magnesium content should be between 0.04 and 0.08% and that of cerium between 0.01
<Desc / Clms Page number 5>
and 0.03%. However? the final magnesium content can have any value up to 0.25% and that of cerium up to 0.2%.
It is possible to obtain a low sulfur content before proceeding with the addition of magnesium and cerium by virtue of one of the known desulphurization techniques such as the use of sodium carbonate or of calcium carbide.
The metal to be treated can be smelted in one of the apparatus commonly used for this purpose, such as a cupola furnace, a rotary furnace, an electric arc furnace, a high frequency induction furnace or a melting pot.
The graphitation inoculant can be added to the molten metal as a separate component or the silicon required for this can be combined with the magnesium and (or) the cerium in the form of an alloy, for example nickel-silicon. -magnesium-cerium; iron-silicon-magnesium-cerium, or copper-silicon-magnesium-cerium.
The metallic structure of the iron can be any of those obtainable by using alloying elements and (or) heat treatment; for example, it can be pearlitic, ferritic, a mixture of pearlite and martensitic or austenitic ferrites. The molded parts obtained according to the invention can be subjected to any heat treatment (annealing, normalization, quenching, treatment with a view to removing internal stresses) in order to obtain special mechanical properties.
The invention is illustrated but not limited by the following examples.
Example 1
Two 2297 kg loads of hyper-eutectic pig iron which had been found to give unsatisfactory results by treatment with magnesium alone were melted separately in an oil-heated melting pot. Before the merger, the composition of this font was as follows.
EMI5.1
<tb>
.Carbon <SEP> total <SEP> 4.06 <SEP>%
<tb>
<tb> Silicon <SEP> 1.99 <SEP>% <SEP>
<tb>
<tb> Manganese <SEP> 0.83 <SEP>%
<tb>
<tb> Sulfur <SEP> 0.030 '%
<tb>
<tb> Phosphorus <SEP> 0.052 <SEP>% <SEP>
<tb>
<tb> Nickel <SEP> less <SEP> of <SEP> 0.02 <SEP>%
<tb>
<tb> Chrome <SEP> 0.002 <SEP>%
<tb>
<tb> Titanium <SEP> 0.10 '%
<tb>
In both cases the molten metal was treated when its temperature reached 1.430 ° C. In the first batch the metal was treated with 191 g. of an alloy of nickel and magnesium 21 g. of cerium mischmetall and 71 g. 80% ferro-silicon. In the second batch, the molten metal was treated with 191 g. of the same alloy of nickel and magnesium and 71 g. only 80% ferro-silicon. The nickel-magnesium alloy contained 12.2% magnesium.
The table below gives the analyzes and the mechanical properties of specimens molded from these two batches.
<Desc / Clms Page number 6>
EMI6.1
<tb>
@
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> N: <SEP> C. :: <SEP> Si <SEP>: <SEP> Mn <SEP>: <SEP> S <SEP> P <SEP> Ni <SEP> Mg <SEP> Ce <SEP >: Resistance <SEP> final <SEP> Hardness <SEP>
<tb> total <SEP>% <SEP>% <SEP>% <SEP>% <SEP>% <SEP>% <SEP>% <SEP> to <SEP> the <SEP> traction <SEP>: Brinell
<tb>
EMI6.2
fE:::::::: (Kg / cm2¯) ¯: 1: 3, $ b: z, 31: 0.69: 0.011: 0.050: 0929: 0.050 0.014: 6.479 256 2 3.79 2.29 0.70 0.012 0.048 0.75: 0.055: 4.433 242
The graphite of the sample? 1 was entirely in nodular form, while that of the sample? 2 was mostly in the form of sequins with some nodules.
Example 2.
It was melted in a melting pot heated with oil 64 kg. Of cast iron having the following composition.
EMI6.3
<tb>
Carbonet <SEP> total <SEP> 3.99 <SEP>% <SEP>
<tb>
<tb> Silicon <SEP> 1.47 <SEP>% <SEP>
<tb>
<tb> Manganese <SEP> 0.71 <SEP>% <SEP>
<tb>
<tb> Sulfur <SEP> 0.119%
<tb>
<tb> Phosphorus <SEP> 0.049 <SEP>%
<tb>
<tb> Copper <SEP> 2.00 <SEP>%
<tb>
Two batches of 27.25 kg. Were taken and, after treating the molten metal in the ladle, two test pieces were molded from each of these batches. Batch N 1 was treated with 567 g. of an alloy of nickel and magnesium containing 12% magnesium and 170 g. 80% silicon ferro-silicon. Batch N 2 was treated with 680 g. of a nickel-magnesium-cerium alloy containing 10.1% magnesium and 3.33% cerium, then inoculated with 170 g. 80% silicon ferro-silicon.
Here are the comparative results of the chemical analyzes and the mechanical properties of these two specimens:
EMI6.4
<tb> Test tube
<tb>
<tb>
<tb> N 1 <SEP> N 2
<tb>
<tb>
<tb> Carbon <SEP> total <SEP> (%) <SEP> 3.78 <SEP> 3.80
<tb>
<tb>
<tb> Silicon <SEP> 1.99 <SEP> 1.96
<tb>
<tb>
<tb> Manganese <SEP> 0.68 <SEP> 0.69
<tb>
<tb>
<tb> Sulfur <SEP> 0.012 <SEP> 0.036
<tb>
<tb>
<tb> Phosphorus <SEP> 0.048 <SEP> 0.050
<tb>
<tb>
<tb> Copper <SEP> 1.98 <SEP> 1.96
<tb>
<tb>
<tb> Nickel <SEP> 1.95 <SEP> 2.09
<tb>
<tb>
<tb> Magnesium <SEP> 0.051 <SEP> 0.053
<tb>
<tb>
<tb> Cerium <SEP> none <SEP> 0.019
<tb>
<tb>
<tb> Resistance <SEP> final <SEP> to <SEP> the <SEP> traction
<tb>
<tb> (Kg / cm2) <SEP> 1,891 <SEP> 6,
835
<tb>
<tb>
<tb> Hardness <SEP> Brinell <SEP> 222 <SEP> 290
<tb>
<Desc / Clms Page number 7>
The graphite in specimen N 1 was entirely in the flake state, while all of the graphite in specimen N 2 was in the form of nodules. It can be seen that the final sulfur content of the metal treated with. cerium and magnesium (test tube N Z) is appreciably higher than that of the metal treated with only magnesium (test tube N 1).
Example 3
We melted into one. melting pot heated with oil a hyper-eutectic pig iron of the following composition :.
EMI7.1
<tb>
Carbon <SEP> total <SEP> 4.00 <SEP>%
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Silicon <SEP> 2.43
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Manganese <SEP> 0.78
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Sulfur <SEP> 0.025
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Phosphorus <SEP> 0.050
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Nickel <SEP> 0.02
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Chrome <SEP> 09002
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Copper- <SEP> not <SEP> detected
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Molybdenum, <SEP> not <SEP> detected
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Titanium <SEP> 0.11
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Vanadium <SEP> 0.01
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> .aluminum <SEP> not <SEP> detected ;.
<tb>
This cast iron was found to be unsuitable for treatment with magnesium alone, since mixtures of flake graphite and nodular graphite were formed instead of graphite in the nodular state only.
We. at. taken six batches of 27.25 kg and treated as follows in each case: molten metal in the pouring pot:
Lot N 1:. neither magnesium nor cerium, 170 g. 80% ferro-silicon Batch N 2: 80 g. of cerium mischmetall + 170 g. of 80% ferro-silicon Batch N 3: 120. g .. of mieschmetall of aerium + 170 g. 80% de- ferro-silicon Batch N 4: 227 g .. of a nickel-magnesium alloy + 170 g. 80% ferro-silicon Batch N 5: 340 g. of a nickel-magnesium alloy + 170 g.- of ferro-silicon with. 80% Lot N 6: 227 g. of a nickel-magnesium alloy + 25 g. of cerium mischmetall + 170 g. 80% ferro-silicon.
The nickel-magnesium alloy used contained 12.2% magnesium ...
A test tube was molded from each of these six lots.
The table below gives the results of. chemical analyzes and mechanical properties of these samples.
<Desc / Clms Page number 8>
EMI8.1
<tb>
N <SEP>: <SEP> Processing <SEP> C <SEP> If <SEP> Mn <SEP>: <SEP> S <SEP> P <SEP>: <SEP> Ni <SEP>: <SEP> Mg < SEP> Ce <SEP>: Resistance-: Hardness
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>: total: <SEP>% <SEP>: <SEP> $ <SEP>: <SEP> $ <SEP>: <SEP>% <SEP>: <SEP> $ <SEP>: <SEP>% <SEP>% <SEP>: this <SEP> to <SEP> the <SEP>: Brinell
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>: <SEP>: <SEP>% <SEP>: traction <SEP>: <SEP>
<tb>
EMI8.2
:::::::::: ¯ (Kg / cm2): ¯ ¯ 1: Inoculation: 1371: 2984: Oy7O: OeO3l: O9O5: - 1.364 176 s eult ...:. : ..: ..
2: Mischmetall: 3.75 2.86 0.67 0.018 0.05 - -: 0.050: 3.968 210 3: Mischmetall: $ 3.6 2, 84: 0, 70: 0, ols: 0 y 05: -: -:: O, 063: 3.983 215 4: Alloy Ni-3.77: z,: o, 6: 0.010: 0.05: 1.15: 0.056: -. 4,898 262 Mg 5 Alloy Ni-: 3.69: z, 90: o, 66: 0.009: 0.05: 1.46: 0.090: -. 5.161 260 Mg 6: Ni- alloy: 3.73 2.94 0.69 0.009 0.05 0.81 0.064 0.023 6.293 243
EMI8.3
<tb> Mg <SEP> then <SEP>
<tb>: mischmetall <SEP>: <SEP>: <SEP>: <SEP>: <SEP>: <SEP>: <SEP>: <SEP>: <SEP>: <SEP>:
<tb>
Sample N 1 had all of its flake graphite. Samples 2 and 3 contained a few nodules with almost entirely flaked graphite. Samples Nos. 4 and 5 contained nodular and flake graphite. Alone, sample N 6 had all of its graphite in the desired nodular form.
The tensile strength of sample N 6 is greater than that of samples Nos. 4 and 5 treated with magnesium alone and that of samples Nos. 2 and 3 treated with cerium mischmetall.
Example 4
We melted in a melting pot heated with oil 123 Kg. Of cast iron having the following composition:
EMI8.4
<tb> Carbon <SEP> total <SEP> 4.07 <SEP>% <SEP>
<tb>
<tb> Silicon <SEP> 1.79 <SEP>% <SEP>
<tb>
<tb> Manganese <SEP> 0951 <SEP>% <SEP>
<tb>
<tb> Sulfur <SEP> 0.120 <SEP>%
<tb>
<tb> Phosphorus <SEP> 0.047 <SEP>%
<tb>
Four batches of 27925 kg were taken and treated as follows.
Lot N 1: 199 g. of nickel-magnesium-cerium alloy + 170 g. 80% ferro-silicon Batch N 2: 454 g. nickel-magnesium alloy + cerium + 170 gb of 80% ferro-silicon
EMI8.5
Lot N 3: 567 go of nickel-magnesium alloy + 170 g. 80% ferro-silicon Batch N 4: 680 g. of nickel-magnesium-cerium alloy + 170 g. 80% ferro-silicon
The nickel-magnesium-cerium alloy contained 1091% magnesium and 3.3% cerium.
<Desc / Clms Page number 9>
A test tube was molded from each of these lots. Chemical analyzes and mechanical properties are given below.
EMI9.1
<tb>
C <SEP>: <SEP> Si <SEP> Mn <SEP> S <SEP> P <SEP> Ni <SEP> Mg <SEP> Ce <SEP>: Resistance <SEP>: <SEP> Hardness
<tb>
EMI9.2
Lot: total:%:%:%:%:%:%:%: à la plot-: Brinell? %::: tion (Kg / CM2-.
(10 1 3991 2.29 0.48: 0.068: 0.048 0.73 0.021: 0.009 1.674 219 ...... CI. 0 CI ..... CI ...
2 399: 9z5: 0947: 09053: 09obb: 1936a09063s090z3: 6.448 271 ..... CI .....
3,399 2.27 0.49: 0.045: 0.046 1.49 0.087: 0.038 6.324 280 4: 3.88 2.29 0.48: 0.042: 0.047 1.91 0.123: 0.050 60410 276 Sample N 1 had everything its graphite in the flake state, but that of samples 2, 3 and 4 was entirely in the nodular state. The sulfur contents of Samples 2, 3 and 4 are all much higher than can be assumed for the production of nodular structures using magnesium alone.