Verfahren zur Herstellung eines hochfeuerbeständigen Gusses. Das Chrom findet als Legierungselement allein oder zusammen mit. andern Legierungs metallen, wie Nickel, Wolfram, Molybdän, Vanadium usw., weitgehende Anwendung. Das Chrom erhöht die Festigkeit, die Zähig keit und insbesondere die Härte des Stahls, wodurch es zur Herstellung von hochwerti gem Werkzeugstahl und auch von Konstruk- tions- und Geschossstählen vorzüglich geeig net ist. Ein weiteres Anwendungsgebiet, des Chroms liegt in der Herstellung von rost sicherem und säurebeständigem bezw. oxy dationsfreiem Stahl.
Derartige Chromstähle sind dadurch ge kennzeichnet, dass sie, infolge ihres sehr niedrigen C-Gehaltes (unter 0,5'/o), aus Auste- nit oder Troostosorbit bestehen.
Man hat derartige niedriggekohlte Eisen chrom-Legierungen auch zur Herstellung von Gegenständen verwendet, an die hohe Anforderungen in bezug auf Feuerbeständig keit gestellt wurden. Infolge des ausser ordentlich hohen Preises, der durch die Schwierigkeit der Herstellung solcher Chrom stähle bedingt war, blieb jedoch die Anwen- dung beschränkt.
Die Schwierigkeit der Herstellung beruht auf folgendem: Das Chrom übt auf den Kohlenstoff insofern eine Schutzwirkung aus, als es vor dem Kohlenstoff herausbrennt. Gekohltes chromhaltiges Eisen lässt sich in der übli chen Weise nicht frischen, da wohl das Chrom, nicht aber der Kohlenstoff eine Ab nahme erfährt, solange noch Chrom in ge nügender Menge vorhanden ist. Man ver wendete daher niedriggekohltes Ferrochrom, das jedoch sehr teuer in der-Herstellung ist.
Der Preis von kohlenstoffreiem Chrom oder Chromeisen, das zu diesen Stählen verwendet wird, beträgt meist ein hohes Vielfaches eines 65 %igen Ferrochroms mit zum Bei spiel 6 bis 8 % Kohlenstoff bis herab zu 2 bis 4 % Kohlenstoff, da aus diesem höher- gekohlten Ferrochrom erst da,5 niedrig- gekohlte Ferrochrom in einem kostspieligen Verfahren hergestellt wird.
Aus der Erwägung, dass es bei feuer beständigen Gegenständen weniger auf hoch wertige Festigkeitseigenschaften ankommt, als auf möglichst hohe Feuerbeständigkeit, verbunden mit einer billigen Herstellung, wurde auf Grund von Versuchen gefunden, dass man einen hochfeuerbeständigen, leicht vergiessbaren Guss erhält, wenn höher- gekohlte, hochprozentige Chrom-Eisen-Le- gierungen mit 4 bis 8 % Kohlenstoff und niedriggekohltes Eisen mit etwa 0,20 Kohlenstoff gemeinsam im Stahlofen ein geschmolzen werden. .
So kann zum Beispiel 50 bis 70 %iges Ferrochrom mit 2 bis 6 % Kohlenstoff im Stahlofen mit niedriggekohltem Eisen mög lichst heiss eingeschmolzen werden.
Versuche zeigten, dass der Chrom- und Kohlenstoffgehalt und die Art des Gefüges mit der Feuerbeständigkeit und der Sprödig keit in einem Abhängigkeitsverhältnis ste hen. Mit steigendem Chrom- und Kohlen stoffgehalt erhöht sich die Feuerbeständig keit, aber auch die Sprödigkeit. Es wurde beobachtet, dass bei dem feuerbeständigen Guss, wie er gemäss dem vorliegenden Ver fahren erhalten werden kann, im Gefüge Karbide auftreten, die für dieses Material kennzeichnend sind.
Diese Karbide, die chemische Verbindun gen von Eisen, Chrom und Kohlenstoff sind, bilden mit den Mischkristallen ein Eutek- tikum, das dem Ledeburit des Eisen-Kohlen- stoff-Diagrammes ähnlich ist.
Bei den übereutektischen Legierungen nehmen, wie Versuche ergaben, mit steigen dem Chrom- bezw. Kohlenstoffgehalt die im Eutektikum liegenden, primär abgeschiede nen Karbidkristalle derart grosse Abmessun gen an, dass solche Legierungen infolge der dadurch verursachten höheren Sprödigkeit wenig geeignet sind.
Dagegen sind die in der Nähe der eutek- tischen Linie des Eisen-Chrom-Kohlenstoff- Schaubildes liegenden Legierungen zur Her stellung von feuerbeständigen Gegenständen besonders geeignet.
Von den verschiedenen Legierungen, die sich als geeignet herausgestellt haben, bildet eine Legierung von 22 bis 26 % Chrom, 1,8 bis 2,2 % Kohlenstoff ein Optimum hinsicht lich wirtschaftlicher Herstellung und in be- zug auf Feuerbeständigkeit, sowie Härte bezw. Bearbeitbarkeit und Sprödigkeit.
Eine etwas teurere Legierung, die sich aber durch besondere Weichheit und Be- arbeitbarkeit auszeichnet, enthält, 30 bis 35 @o Chrom und 0,5 bis 2 % Kohlenstoff.
Legierungen mit einem höheren Silizium gehalt zeichnen sich, wie Versuche ergaben, durch besonders gute Bearbeitbarkeit, Weich heit, geringe Sprödigkeit und sonstige gute mechanische Eigenschaften aus.
Als besonders geeignet hat sich eine Le gierung von 24 bis 3-0 % Chrom, 1,,5 bis 2,5 % Kohlenstoff und 1,5 bis 4 % Silizium gezeigt. Das Gefüge dieses Gusses besteht vorwiegend aus einem Eutektikum, das '3 bis 4 % Kohlenstoff enthält. Seine Karbide scheiden sich nicht in langen Nadeln, son dern in Form kleiner, runder oder länglicher Einlagerungen ab. Die Grundmasse besteht aus einer feinen ferrit- oder perlitartigen Mischung. Die Gefügebestandteile sind weich im Gegensatz zu Legierungen mit dem üblichen Siliziumgehalt unter etwa 0,5 %.
Derartige Legierungen können billig her gestellt werden, infolge des geringen Chrom gehaltes, des höheren Kohlenstoffgehaltes und der Verwendung von höher silizierten Chromlegierungen als Einsatzmaterial. Ein etwaiger Überschuss an Silizium kann wäh rend des Schmelzens durch Oxydation ent fernt werden; schliesslich bietet der Silizium gehalt einen Schutz gegen den Abbrand von Chrom beim Schmelzverfahren.
Bei den Versuchen hat sich heraus gestellt, dass die in der üblichen Menge im Schrott vorkommenden Fremdstoffe auf die Feuerbeständigkeit keinen besonders nach teiligen Einfluss ausüben, so dass auch be liebiger Schrott verwendet werden kann; ferner, da.ss weder der Sauerstoff, noch die andern in den Feuergasen enthaltenen Be standteile, wie C02, CO, ,S02, selbst bei Temperaturen, bis etwa <B>1100'</B> den Guss' we sentlich angreifen.
Die Feuerbeständigkeit des neuen Gusses übertrifft ganz ausser ordentlich die bisher benutzter Gusseisenarten. Das gemäss dem Verfahren hergestellte Pro- dukt ist leicht vergiessbar und eignet sich vornehmlich für Tempertöpfe, Härtekästen, Glühkisten, Roststäbe, Ofenteile, Feuer schieber usw.