NO147654B - Forbrenningsapparat. - Google Patents

Description

Luftherdnende støpejern.

Den foreliggende oppfinnelse går ut på et spesielt grått støpejern med en forbedret og usedvanlig kombinasjon av egenskaper, som spesielt består i at det er lett å bearbeide i støpt tilstand og kan herdes uten deformasjon for å skaffe forbedret mekanisk fasthet, hardhet og slitestyrke.

Men hensyn til behandling av støpe-jernsstykker er det vanlig å herde støpe-stykket etter den maskinelle bearbeidelse for å øke hardheten. Denne herdning kan være lokal som ved flammeherdning eller induksjonsherding, eller den kan være to-tal som ved bråkjøling i olje, vann eller luft. Lokal herding blir stadig mer innvik-

let å gjennomføre jo mer kompleks stø-pestykkets form er, og i beste fall blir den bare en overflatevirkning som sjelden strekker seg dypere enn ca. 3 mm. Vanlig herding i bråkjølingsmedier som olje eller vann er nokså kraftig behandling og fører til at der oppstår alvorlige spenninger i støpestykket. Disse spenninger kan forår-sake dimensjonsforandringer og endog sprekkdannelse i støpestykkene. Herding i luft er en mindre hardhendt behandling og forårsaker meget små dimensjonsforandringer. For at et støpejern skal være luftherdnende, må det imidlertid ha et le-geringsinnhold som gir den nødvendige herdeevne.

Til grunn for den foreliggende oppfinnelse ligger den opppdagelse at kombina-sjonen av mangan og molybden i et støpe-jern i utpreget grad vil meddele støpejer-net en slik evne til luftherding.

En hensikt med den foreliggende opp-

finnelse er å skaffe et støpejern som har en ny sammensetning, og som kan bearbeides maskinelt etter støping samt herdes i luft.

En annen hensikt med oppfinnelsen er

å skaffe et støpejern som når det er herdet i luft, har usedvanlige egenskaper.

Enda en hensikt er å skaffe et støpe-jern som kan herdes i luft med liten eller ingen deformasjon eller fare for sprekkdannelse.

Ytterligere hensikt og fordeler ved den foreliggende oppfinnelse vil fremgå for fagfolk av den følgende beskrivelse i for-bindelse med tegningen. Fig. 1 er et diagram som viser den fore-trukne sammensetning av legeringen ifølge oppfinnelsen. Fig. 2 er et mikrofotografi i 750 gan-gers lineær forstørrelse (tåken at 750 dia-meters) og viser den etsede struktur av en legering fremstilt i overensstemmelse med den foreliggende oppfinnelse, i den tilstand den har etter støping. Fig. 3 er et mikrofotografi i 750 gan-gers lineær forstørrelse og viser den etsede struktur av legeringen i den tilstand den har etter luftherding.

Den foreliggende oppfinnelse skaffer

et nytt jernholdig produkt med et jerninn-hold av minst ca. 50 pst., et karbon- og si-lisiuminnhold innenfor de vanlige grenser for støpejern, et manganinnhold på 1,2 til 5,3 pst. og et molybdeninnhold på 0,40 til 0,80 pst., samtidig som produktet etter stø-pingen er hovedsakelig perlittisk og etter luftherdingen har en martensittisk nål-

struktur. Ved luftherding menes en opp-varmning av støpestykket til en temperatur i det kritiske område hvor støpestykket er fullstendig austenittisk, og en etterføl-gende rask avkjøling i stillestående eller beveget luft.

Dette oppnås ifølge oppfinnelsen ved at manganinnholdet avpasses slik etter tverrsnittet av støpestykket at et punkt med manganinnholdet som ordinat og tverrsnittet som abscisse vil ligge i det område som begrenses av linjene A—A og B—B på fig. 1.

Det er gammelt innen faget å anvende en kombinasjon av mangan og molybden som legeringselementer i støpejern. Det er likeledes gammelt i faget å anvende andre legeringsbestanddeler, spesielt nikkel og molybden, for å få et støpejern som kan luftherdes. Det er imidlertid funnet at når molybdeninnholdet holdes innenfor det ovenfor angitte område samtidig som manganinnholdet holdes i det område som er angitt på fig. 1, vil støpestykkene når de blir luftherdet, få egenskaper som er helt forskjellige fra dem som oppnås med andre legeringssammensetninger.

Det er funnet at legeringene ifølge oppfinnelsen må holdes innen det område som på fig. 1 er betegnet med «riktig område for manganinnhold». Hvis sammensetningen i ett eller annet tversnitt ligger over den øvre begrensning A—A for dette område, vil støpejernet etter støpingen in-neholde enkelte martensittområder, så det blir vanskelig å bearbeide med mindre det underkastes en lang og kostbar glødning. Hvis på den annen side legeringssammen-setningen for ett eller annet tverrsnitt kommer nedenfor den nedre grense B—B, vil materialet ikke kunne omdannes til fullstendig martensittisk nålstruktur ved en etterfølgende luftherding.

Hvis andre elementer, f. eks. nikkel, wolfram, krom, kobolt, kobber eller vana-dium, er tilstede i legeringen i større mengder enn som spor, vil de ha en viss innvirkning på den relative beliggenhet av linjene A—A og B—B, men de vil ikke på noen måte forringe egenskapene hos støpejernet ifølge oppfinnelsen under for-utsetning av at de vesentlige elementer mangan og bolybden er tilstede i de angitte mengder.

De usedvanlige egenskaper ved legeringene ifølge oppfinnelsen fremgår best av en rekke eksempler.

Som et første eksempel ble der støpt en stav med en diameter av 50 mm fra en smelte av følgende sammensetning:

Til sammenligning ble der støpt en ytterligere stav av samme diameter fra en smelte av følgende sammensetning:

Disse to staver lot man kjølne sakte i formen, og etterat de var fullstendig av-kjølt, ble de fjernet fra formen og prøvet på hårdhet.

Stavene ble deretter oppvarmet til en temperatur av 842°C i 1 1/2 time. De ble deretter tatt ut samtidig fra ovnen og til-latt å kjølne i luft til de nådde romtemperatur. Begge staver ble deretter igjen prøvet på hårdhet.

Stavene ble så delt opp i flere deler, og en del fra hver stav ble etter tur plasert i en ovn og oppvarmet til forskjellige an-løpningstemperaturer. Stykkene ble holdt på de forskjellige anløpningstemperaturer i et tidsrom av 1 time, hvoretter de ble avkjølt i ovn. Hårdheten av hvert av de således behandlede stykker ble igjen målt. De således oppnådde hårdhe ts verdier er angitt i den nedenstående tabell.

Man vil legge merke til at legeringen ifølge oppfinnelsen, hvis sammensetning med hensyn til mangan- og molybdeninnhold ligger innenfor de på fig. 1 angitte grenser, har meget høyere hårdhetsverdier ved alle anløpstemperaturer helt opp til 649°C.

Dette betyr i virkeligheten at en legering med denne sammensetning, når den er herdet, kan bevare en høyere hårdhet under drift ved høye temperaturer enn en annen, velkjent luftherdende legering med nikkel og molybden som de vesentlige be-standdeler. Da det ventes at mange ma-skindeler i moderne industri skal arbeide ved temperaturer over romtemperatur, betyr dette at legeringen ifølge oppfinnelsen vil ha større slitestyrke ved høye temperaturer. Dette forhold er også blitt stad-festet ved støpestykker anvendt i indu-strien.

Som et ytterligere eksempel ble der fra en smelte støpt en prøvestav med en diameter av 76 mm. Sammensetningen av en prøve tatt fra denne stav var:

I den tilstand hvor staven forelå etter støpingen, ble den funnet å ha en Brinell-hardhet på 241. Den var lett å bearbeide, og fra en del av staven ble der fremstilt en prøvestav som ble underkastet en strekk-prøve. Den oppnådde bruddgrense var 30 600 N/cm2. Den restererende del av staven ble deretter oppvarmet til 817°C, holdt på denne temperatur i 2 timer og deretter tatt ut av ovnen og avkjølt i en luftstrøm frembragt med en liten vifte. Denne stav ble deretter bragt inn i en annen ovn og anløpt ved en temperatur av 260°C.

Fra den således behandlede del av staven ble der utskåret en prøvestav som ble funnet å ha en strekkstyrke (bruddgrense) på 50 000 N/cm? og en Brinell-hardhet på 466. Denne prøve viser klart at der med legeringen ifølge oppfinnelsen kan oppnås en kombinasjon av stor hårdhet og styrke.

Som et tredje eksempel ble der fra en smelte fremstilt en prøvestav med et tverrsnitt av 254 mm. Smeiten hadde følgende sammensetning:

Hårdheten av denne stav var etter stø-pingen 228, og strukturen var hovedsakelig perlitt med overskytende grafitt i form av flak. Staven ble oppvarmet i ovn til 843°C, holdt på denne temperatur i 4 timer, fjernet fra ovnen og avkjølt i luft. Brinell-hardheten ble funnet å være 466, og strukturen var hovedsakelig nålformet.

En del av denne stav ble deretter ham-ret kraftig på overflaten, slik at der oppsto en deformasjon. Man fant at hårdheten i det deformerte området var steget til 555.

Denne prøve viser at legeringen ifølge oppfinnelsen egner seg for fastning. Dette er en gunstig egenskap ved fremstilling av støpestykker som skal utsettes for slitasje.

Som et ytterligere eksempel ble der fra en smelte innenfor de på fig. 1 angitte grenser støpt en hylse med et tverrsnitt av 38 mm. Denne hylse ble bearbeidet maskinelt, hvoretter diameteren av hylsen over hele lengden på 305 mm ble målt til 152,40 mm. Brinell-hårdheten i denne tilstand ble funnet å være 217. Hylsen ble plasert i en ovn og oppvarmet til en temperatur av 871°C, fjernet fra ovnen og luft-kjølet. Brinell-hårdheten ble deretter funnet å være 555. Hylsens diameter ble målt over hele lengden og ble funnet å ligge i området 152,40 ± 0,025 mm. Dette må an-sees for en meget liten deformasjon, idet støpestykker av samme art fremstilt fra vanlig støpejern som er herdet ved bråkjø-ling i olje, vanligvis oppviser dimensjons-forskjeller på mere enn 0,13 mm.

Legeringen ifølge oppfinnelsen kan således luftherdes med meget små deforma-sjoner.

Det er funnet at legeringen ifølge oppfinnelsen lettvint kan behandles med visse egnete noduleringsmidler slik at den frie grafitt får form av kulegrafitt. En slik behandling øker den oppnådde styrke uten på noen måte å innvirke på den oppnådde hårdhet eller andre viktige egenskaper ved legeringen. Det er også blitt funnet at den på fig. 1 angitte legeringssammensetning ikke har noen skadelig innvirkning på vanlige fremgangsmåter til fremstilling av ku-legraf ittj ern.

Claims (1)

1. Støpestykke av grått støpejern inne-holdende 2,80—3,30 vektprosent totalt karbon, 1,60—2,20 vektprosent silisium, 0,40— 0,80 vektprosent molybden og 1,2—5,3 vektprosent mangan, rest hovedsakelig jern, karakterisert ved at manganinnholdet er slik avpasset etter tverrsnittet av støpestykket at et punkt med manganinnholdet som ordinat og tverrsnittet som abscisse vil ligge i det område som begrenses av linjene A—A og B—B på fig. 1, hvor-ved grunnmassen vil være perlittisk etter

   støpningen, men lar seg omdanne til mar-tensitt ved luftherding.