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Verfahren zur Verbesserung der mechanischen Eigenschaften gemäss dem Patent Nr. 147499 hergestellter gusseiserner Sehleudergussrohre.
Im Stammpatente Nr. 147499 ist ein eisernes Schleudergussrohr von neuer Struktur beschrieben, das durch Giessen in einer gekühlten, metallischen Form hergestellt wird, deren Innenfläche vor dem eigentlichen Giessvorgang und unmittelbar vor dem Auftreffen des flüssigen Metalles mittels eines Gasstrahles mit einem trockenen, pulverförmigen Material, z. B. Ferrosilizium, bedeckt wird. Das in einer derart vorbehandelten Form hergestellte Sehleudergussrohr ist durch eine Doppelstruktur charakterisiert. Die äussere Zone des Rohres besteht nämlich aus verdichteten, miteinander ver- flochtenen, in unregelmässigen Richtungen angeordneten dendritischen Ferrit-und gegebenenfalls Perlitgefügen, die frei von schwer schmelzbaren Karbiden sind.
Die innere Zone besteht aus einer Grundmasse aus Ferrit und gegebenenfalls Perlit, in die kleine Plättchen und Flocken von Graphit eingebettet sind. Ein derartiges Rohr ist auch ohne nachfolgendes Anlassen stärker, zäher und widerstandsfähiger gegen Stösse als die bisher bekannten Schleudergussrohre, selbst wenn sie angelassen wurden.
Es hat sich nun gezeigt, dass durch das nachstehend beschriebene Anlassen von Rohren, die in der vorbehandelten Form gegossen sind, eine ganz neue Struktur erhalten werden kann, die eine wesentlich grössere Dehnbarkeit des Rohres und Widerstandsfähigkeit gegen Stösse mit sich bringt.
Der perlitische Bestandteil der miteinander verflochtenen Dendrite wandelt sich im wesentlichen in Ferrite um, ohne dass die Verflechtung der Dendrite verloren geht. Das wenig definierte Korngefüge des Eisens in dem nicht angelassenen Rohr verwandelt sich in polyedrische Kristalle regulärer Gestalt und Grösse mit wohldefinierten Umrissen und während das nicht angelassene Rohr in der inneren oder graphitischen Zone mehr gebundenen Kohlenstoff enthält als in der äusseren oder dendritischen Zone, enthält das angelassene Rohr in jeder Zone nahezu den gleichen Prozentsatz gebundenen Kohlenstoffes, u. zw. nicht mehr als etwa 0-15% der Masse des Gussstückes.
Das erfindungsgemässe gusseiserne Schleudergussrohr hat also ein Zweizonengefüge ; die äussere Zone besteht aus miteinander verflochtenen Dendriten oder Ferriten mit nur gelegentlichen Vorkommen winziger Flecken von Perlit und enthält Kohlenstoff in Gestalt von Tüpfelchen, die innere Zone besteht aus einer Grundmasse aus Ferrit, in der nur gelegentlich kleine Flecken von Perlit vorkommen und ferner aus Tüpfelchen von Kohlenstoff, u. zw. sowohl ungebundenem Kohlenstoff als auch Graphitplättehen.
Zur Herstellung eines solchen Rohres wird erfindungsgemäss ein nach dem Stammpatent hergestelltes Schleudergussrohr dadurch angelassen, dass es auf eine Temperatur erhitzt wird, die oberhalb des kritischen Punktes liegt, bei dem die kristallinische Struktur des Eisens aus der Alphaform in die Gammaform übergeht.
Dieser kritische Punkt ändert sieh ein wenig mit der Zusammensetzung des Eisens. Er liegt
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des Rohres auf etwa 9250 C zu steigern. indessen muss man darauf achten, dass die Temperatur nicht *) Erstes Zusatzpatent Nr. 152763
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wesentlich über diese Grenze hinaus gesteigert wird. Mit dieser Wärmebehandlung liessen sich sehr gute Schleudergussrohre herstellen. Die praktischen Erfahrungen führen zu dem Schluss, dass noch bessere Rohre erhalten werden, wenn man die Höchsttemperatur, auf die die Rohre erhitzt werden, herabsetzt, sofern man nur über den kritischen Punkt hinausgeht.
Um das Auftreten unerwünschter innerer Spannungen in dem Rohr nach dem Erwärmen über den kritischen Punkt zu verhüten, kühlt man es allmählich bis auf eine Temperatur von 650 C ab und kühlt alsdann mit beliebiger Geschwindigkeit weiter.
Das Ergebnis der Wärmebehandlung besteht in der Verwandlung der Alphastruktur in die
Gammastruktur und der Rückbildung der Alphastruktur beim Abkühlen unter den kritischen Punkt.
Hiebei ergibt sich eine sehr merkliche Änderung des Korngefüge des Gussstückes, denn vor dem Anlassen sind die einzelnen Körner schlecht definiert und haben eine verzerrte und unregelmässige Form ; nach der Wärmebehandlung haben sie dagegen eine wohldefinierte polyedrische Kristallform von regelmässiger Grösse und Form. Der gebundene Kohlenstoff sinkt auf einen verhältnismässig niedrigen Prozentsatz, der nicht über etwa 0-15% liegt. Der freigemacht graphitische Kohlenstoff findet sieh in dem angelassenen Gussstück in der Form von Tüpfelehen, die sieh in ihrer Gestalt von Plättchen graphitischen Kohlenstoffes unterscheiden. Der graphitische Kohlenstoff ist in der äusseren Zone in geringeren Mengen enthalten als in der inneren und dieses Merkmal ist vermutlich für die Erzielung einer höheren Dehnbarkeit der dendritischen Zone wesentlich.
Mit nicht angelassenen Rohren einerseits und angelassenen Rohren gemäss der Erfindung anderseits durchgeführte Vergleichsversuche haben gezeigt, dass durch das Anlassen die Stossfestigkeit um mehr als 300% gesteigert wird.
In der Zeichnung sind Beispiele von erfindungsgemässen Sehleudergussrohren dargestellt.
Fig. 1 ist eine Seitenansicht eines Schleudergussrohres, teilweise im Schnitt, die die beiden Zonen erkennen lässt. Fig. 2 ist ein Querschnitt längs der Linie 2-2 in Fig. 1. Fig. 3-6 sind schematische Darstellungen von Mikrophotographien. Fig. 3 zeigt die dendritische Zone in einer Vergrösserung, bei der die Dendrite gut zu erkennen sind. Fig. 4 ist eine ähnliche Darstellung für die graphitische Zone. Fig. 5 ist eine Darstellung der dendritischen Zone, die das Korngefüge der Ferrite dieser Zone erkennen lässt. Fig. 6 ist eine analoge Darstellung für die graphitische Zone.
In Fig. 1 und 2 bedeutet A das Muffenende und Al den zylindrischen Teil des Schleudergussrohres. B ist die äussere dendritische Zone, die sich ungefähr auf ein Drittel der Wandstärke nach innen erstreckt. C ist die innere graphitische Zone.
In Fig. "3-6 sind mit D einige der dendritischen Ferritkristalle bezeichnet, die derart gelagert sind, dass ihre dendritische Form deutlich sichtbar wird. E sind formlose Tüpfelehen graphitischen Kohlenstoffes und F Einsprengungen von Phosphid-Eutektikum. G ist die körnige Grundmasse, die den Hauptbestandteil der graphitischen Zone bildet. H sind die verteilt auftretenden geformten Graphitplättchen, die für die innere Zone des Rohres charakteristisch sind. Auch in dieser Zone treten, ähnlich wie in der dendritischen Zone, formlose Tüpfelchen E graphitischen Kohlenstoffes und Einsprengungen F von Phosphid-Eutektikum auf. Fig. 5 und 6 zeigen die Struktur der Ferritkörner.
1 deutet das gelegentliche Auftreten sehr winziger Einsprengungen von Perlit in diesen Körnern an.