DE1298390B - Kugeln, Auskleidungsplatten und aehnliche Gegenstaende aus Gussstahl - Google Patents

Description

• Die Erfindung bezieht sich auf Kugeln und Auskleidungsplatten für Mühlen sowie ähnliche Gegenstände aus Gußstahl hohen Chromgehalts, die bestimmungsgemäß starker Abnutzung und Dauer-Stoßbeanspruchungen ausgesetzt sind.
• In der Zerkleinerungstechnik verwendet man Mahlkörper verschiedener Zusammensetzungen und Eigenschaften und unter diesen Mahlkörpern aus Schmiedestahl sowie gegossene Mahlkörper aus perlitischem Weißguß, aus martensitischem Weißguß oder aus Chromstahl.
• In den meisten Anwendungsfällen sind aus Chromstahl gegossene Mahlkörper gegen Abnutzung viel widerstandsfähiger als solche aus Schmiedestahl oder aus perlitischem Weißguß und viel widerstandsfähiger gegen Dauer-Stoßbeanspruchuugen als die aus mantensitischem Weißguß. IhreAnwendungistinsbesondere in der Zementindustrie verbreitet, wo ihr Einsatz besonders vorteilhaft ist.
• Die für die Herstellung von Mahlkörpern eingesetzten bekannten Chromstähle haben - außer Eisen -die folgende mittlere, in Prozenten ausgedrückte gewichtsmäßige Zusammensetzung: 1,5 bis 3 °/o Kohlenstoff, 0,5 bis 1,501, Mangan, maximal 10/, Silizium, 0,06 °/o Schwefel, 0,060/, Phosphor; 11 bis 13 °/o Chrom.
• Außerdem enthalten sie gelegentlich Molybdän bis zu einem Gehalt von 0,8 °/o und bzw. oder bis zu 0;7.°/Q Nickel. Je nach den Abmessungen der Körper haben die bekannten Stähle folgende Eigenschaften: Das Gefüge weist Restanteile an Austenit auf, die immer 3 % und sehr häufig 5 °/o übersteigen.
• Die Widerstandsfähigkeit gegen Abnutzung wird außerdem bei höherer Härte verbessert, aber die Widerstandsfähigkeit gegen Dauerstöße sinkt, da der Restgehalt an Austenit steigt; denn der-Austenitgehalt wird mit zunehmender Härte größer, falls man den Bereich geringer Gehalte an Austenit berücksichtigt.
• Die auf der Grundlage dieser bekannten Stähle hergestellten Mahlkörper besitzen, obgleich sie anderen vorbeschriebenen Mahlkörpern grundsätzlich bezüglich der Widerstandsfähigkeit gegen Abnutzung überlegen sind, im allgemeinen nicht eine genügende Widerstandsfähigkeit gegen Dauer-Stoßbeanspruchungen, wenn es sich um Körper mit einem Durchmesser gleich oder größer als 50 mm handelt und falls die" Stähle mit einer Härte hergestellt wurden, die größer als 58 Rc ist. Dieser Nachteil beruht darauf, daß unter diesen Bedingungen und unter Berücksichtigung energiereicher Stöße, denen größere Mahlkörper normalerweise ausgesetzt sind, ihr Restgehalt an Austenit zu hoch bleibt, nämlich bei 7 °/p und mehr liegt. Er erzeugt unter der Wirkung von Stößen innere Spannungen, die eine frühzeitige Zerstörung der Mahlkörper durch Bruch oder Abbröckeln hervorrufen können.
• Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe ist die Herstellung von Kugeln, Auskleidungsplatten für Mühlen und. ähnlichen Gegenständen aus Gußstahl, deren Widerstandsfähigkeit gegen Dauer-Stoßbeanspruchungen gegenüber bekannten und vorbeschriebenen, aus Chromstahl bestehenden Mahlkörpern überlegen ist.
• Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch, daß die Kugeln und Auskleidungsplatten aus Gußstahl mit einem hohen Chromgehalt gefertigt sind, dessen metallographische Struktur eine feste, perlitfreie, martensitische Lösung darstellt, die weniger als 3 °/o Restaustenit sowie Primär- und Sekundärkarbide enthält.
• Die Kugeln und Auskleidungsplatten nach der Erfindung zeichnen sich außerdem dadurch aus, daß die zu ihrer Herstellung verwendeten Stähle vor ihrer Verarbeitung einer Wärmebehandlung unterzogen wurden.
• Die für die Herstellung von Kugeln, Auskleidungsplatten und dergleichen Gußstücke gemäß der Erfindung bestimmter Stähle haben eine wie folgt definierte Zusammensetzung: 1. Die in Prozenten ausgedrückten Gewichtsanteile an Chrom und Kohlenstoff liegen in den in F i g.1 dargestellten Cr - C-Diagramm innerhalb eines Viereckes mit folgenden Koordinaten: Cr 22, C=2; Cr =27, C=3; Cr =14, C.=2; Cr = 19, C=3.
• 2. Die Anwesenheit anderer Legierungselemente als Chrom, wie beispielsweise Molybdän, Vanadium Wolfram usw., ist zwar zur Erzielung der minimal geforderten Eigenschaften nicht notwendig, für die Erzielung besonders guter Eigenschaften jedoch erforderlich.
• 3. Andere übliche Elemente, wie Mangan, Silizium, Schwefel und Phosphor, sind in Gehalten, wie man sie gewöhnlich in nicht legierten Stählen vorfindet, nicht kritisch. Das die Zusammensetzungen definierende Viereck im Chrom-Kohlenstoff-Diagramm ist in F i g.1 der Zeichnung dargestellt. Dieses Zusammensetzungsschaubild kann, wie F i g. 2 veranschaulicht, bezüglich der Gehalte an Chrom und Kohlenstoff in zwei Gruppen I und II unterteilt werden, wobei die Stähle der Gruppe I billiger als die der Gruppe II sind.
• Die für diese Ställe erfindungsgemäß vorgesehenen Wärmebehandlungen zur Erzielung der gewünschten Eigenschaften bestehen hauptsächlich: 1. in einer Härtung in ruhender oder bewegter Luft bei einer Temperatur zwischen 950 und 1100°C. Die genaue Temperatur hängt dabei von dem Gehalt an Chrom und Kohlenstoff ab und läßt sich mit Hilfe des Faktors °/o Cr - 5 - °/o C ermitteln. Wenn dieser Faktor am kleinsten ist, beträgt die Härtetemperatur 950°C und wenn der Faktor am größten ist 1100°C. Die dazwischenliegenden Werte folgen einer linearen Gleichung. Es ergibt sich: Härtetemperatur = 950'C -f- (% Cr - 5 # °/o C-4) 18,75° C.
• In dieser Formel ist:

  4 der kleinste Wert des Faktors °/a Cr - 5

  0

  ' /o C,

  18,75 der resultierende Quotient aus dem Temperaturintervall, geteilt durch das Intervall zwischen den Extremwerten für °/o Cr - 5 - °/o C, also 2. in einer Wärmevergütung zwischen 440 und 530°C, wobei die genaue Temperatur wieder von dem Chrom-Kohlenstoff-Gehalt, also dem Faktor °/o Cr - 5 - °/o C abhängt. Die Temperatur zwischen den Extremwerten 440 und 530°C folgt dabei der linearen Gleichung: Vergütungstemperatur = 440'C -f- (°/o Cr - 5 . °/o C-4) 11,25 ° C.
• In dieser Formel ist: 4 der kleinste Wert des Faktors °/o Cr - 5 . o/0 C, 11,25 der resultierende Quotient aus dem Temperaturintervall, geteilt durch das Intervall der Extremwerte des Ausdrucks °/o Cr - 5 . °/o C, also Die Vergütungsbehandlung hat den Zweck, den bei der Härtung stabilisierten Austenit umzuformen. Zeit und Temperatur müssen so abgestimmt sein, daß im wesentlichen die Gesamtheit des stabilisierten Austenits umgeformt wird, ohne daß sich dabei Perlit bildet, der eine zu stark fühlbare Verringerung der Härte mit sich bringen würde. Für gewisse Stähle der Gruppe II, deren Zusammensetzung an die obere Grenze des die Gehalte an Chrom und Kohlenstoff umgrenzenden Vierecks gehört, kann der Gehalt an Austenit nach der Härtung gelegentlich etwas über 200/0 liegen. In diesem Fall wird die annähernd vollständige Umformung des stabilisierten Austenits durch zwei aufeinanderfolgende Vergütungsprozesse realisiert, wobei die zweite Vergütung bei einer etwas unterhalb der ersten liegenden Temperatur vor sich geht.
• Versuche haben gezeigt, daß die nach diesen Wärmebehandlungen für Stähle nach der Erfindung gewonnenen Eigenschaften folgende sind:

  Rockwell-Härte . . . . . . . . 59 bis 63 RC

  Gehalt an Restaustenit ... <3 °/o.

  Kugeln und Auskleidungsplatten für Mühlen und andere Gußstücke, die bestimmt sind, starker Abnutzung und andauernden Stoßbeanspruchungen ausgesetzt zu sein, werden mit Vorteil aus so behandelten Stählen hergestellt.

Claims (5)

1. Patentansprüche: 1. Kugeln und Auskleidungsplatten für Mühlen und ähnliche Gegenstände aus Gußstahl hohen Chromgehalts, dadurch gekennzeichnet, daß die metallographische Struktur eine feste, perlitfreie, martensitische Lösung darstellt, die weniger als 30/, Restaustenit sowie Primär-und Sekundärkarbide enthält.
2. 2. Gußstücke nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die in Prozenten ausgedrückten Gewichtsanteile an Chrom und Kohlenstoff in einem Chrom-Kohlenstoff-Diagramm innerhalb eines Vierecks mit folgenden Eckkoordinaten liegen Cr =22, C=2; Cr = 27, C=3; Cr =14, C=2; Cr=19, C=3.
3. 3. Gußstücke nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die in Prozenten ausgedrückten Gewichtsanteile an Chrom und Kohlenstoff in einem Chrom-Kohlenstoff-Diagramm innerhalb eines Vierecks mit folgenden Eckkoordinaten liegen Cr=16, C=2; Cr=21, C=3; Cr =14, C=2; Cr=19, C=3.
4. 4. Gußstücke nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie einer Wärmebehandlung unterzogen werden, die im wesentlichen aus einer Härtung bei einer Temperatur oberhalb 950°C und einer Vergütung bei einer Temperatur zwischen einschließlich 440 und 530°C besteht.
5. 5. Gußstücke nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Vergütung in zwei aufeinanderfolgende, innerhalb des Temperaturbereiches von 440 bis 530°C liegende Stufen aufgeteilt wird.