Full resolution (JPEG) - On this page / på denna sida - H. 23. 10 juni 1952 - Nodulärt järn
<< prev. page << föreg. sida << >> nästa sida >> next page >>
Below is the raw OCR text
from the above scanned image.
Do you see an error? Proofread the page now!
Här nedan syns maskintolkade texten från faksimilbilden ovan.
Ser du något fel? Korrekturläs sidan nu!
This page has never been proofread. / Denna sida har aldrig korrekturlästs.
10 juni 1952
Nodulärt järn
669.13.018.26
Högvärdigt gjutjärn med rundade grafitkorn1 började
tillverkas kommersiellt i USA omkring mitten av 1949.
Detta år var produktionen där ca 3 000 t; 1950 hade den
stigit till ca 20 000 t för USA och Kanada, och man tror
att USA:s tillverkning skall vara uppe i 2 Mt/år inom några
år. Även i Storbritannien används denna typ av gjutjärn
i växande omfattning, och i Sverige har man börjat
utnyttja den under 1951.
Materialet som först framställdes i Storbritannien och
kallades "nodular cast iron", nodulärt järn, betecknas i
USA ofta "ductile cast iron", medan man i Storbritannien
nu föreslagit termen "spheroidal graphite cast iron" som
kan förkortas till "S.G. iron". Under dessa namn går en
grupp material med kulformig grafit och en grundmassa
med olika struktur. Denna kan vara austenitisk, nålformig
(aciculär), perlitisk eller ferritisk. De båda sista formerna
har hittills blivit av största industriellt intresse.
I nodulärt järn har man fått ett material som förenar
det gråa gjutjärnets lättflutenhet och gjutbarhet med
egenskaper som nära liknar stålets. Många maskindelar som
är alltför komplicerade för gjutning i stål och som inte
kan göras av gjutjärn på grund av dettas sprödhet har med
framgång tillverkats av nodulärt järn.
Framställning
Vid framställning av nodulärt järn utgår man från grått
gjutjärn. Strax före gjutningen görs en legeringstillsats
som medför nodulär utformning av grafiten vid gjutjärnets
stelnande. Härvid tycks man för närvarande mest använda
det av International Nickel Co. (INCO) utarbetade
amerikanska förfarandet1, som består i tillsats av magnesium
och ett grafiteringsmedel till det smälta järnet.
Efter tillsats av magnesium (i form av en legering för att
minska reaktionens häftighet) är det smälta järnets yta
täckt av ett slagglager, som huvudsakligen består av
mag-nesiumsulfid om råvaran inte är svavelfri. Slaggen måste
skummas av innan gjutning sker. Denna kan utföras på
vanligt sätt i sandform, men vissa modifikationer måste
göras5 därför att nodulärt järns krympning vid avsvalning
avviker från grått gjutjärns både i smält och stelnat
tillstånd.
Materialets egenskaper bestäms till stor del av
gjutstyckets svalningshastighet". Ju större denna är desto mera
perlit bildas, och desto större hållfasthet och mindre
seghet får järnet i gjutet tillstånd. En reglering av
kylnings-hastigheten för undvikande av perlitbildning måste börja
ovanför det kritiska temperaturområdet som bestäms av
järnets kiselhalt. Det börjar t.ex. vid 790°C för gjutjärn
med 2 Vo Si och vid 830°C för 3 "/o Si. Perliten kan
avlägsnas genom glödgning sedan gjutgodset svalnat och
tagits ur formarna.
Det har påståtts att man inte kan uppnå reproducerbara
resultat vid magnesiumprocessen, och att de gjutna
produkternas kvalitet därför blir ojämn. Det är inget tvivel
om att så kan bli fallet om man experimenterar med olika
typer av magnesiumlegeringar och olika slag av råvaror,
men har man kört in sig på en normalprocess, lär mycket
jämna resultat kunna uppnås. Naturligtvis är det
nödvändigt att genom vägning avpassa magnesiumtillsatsen rätt.
Härvid måste hänsyn tas till råvarans svavelhalt, då
magnesium förbrukas genom reaktion med svavlet.
Man har också fruktat att verkan av magnesiumtillsatsen
på grafitkornens form bara är temporär, och att de sista
gjutstyckena vid en gjutning därför inte skulle få samma
kvalitet som de första. Vid ett amerikanskt gjuteri har man
emellertid fått fullgott resultat med järn som stått 25 min
541
i skänken efter tillsats av magnesium. Gjutningen utförs
vanligen på mycket kortare tid.
Sammansättning och egenskaper
Man måste ställa vissa fordringar på råmaterialet för att
grafit och grundmassa skall få önskad struktur. Sålunda
skall kol- och kiselhalten vara högre än i vanligt grått
gjutjärn. Oftast är summan av kolhalten och en tredjedel
av kiselhalten (kolekvivalenten) 4,3—4,6 fl/o.
Sammansättningen blir härigenom något övereutektisk. Man kan
emellertid också använda magnesiummetoden för gjutjärn med
undereutektisk sammansättning.
Som lämplig sammansättning hos utgångsmaterialet —
det gråa gjutjärnet — anger ett brittiskt gjuteri5 3,3—3,5 ®/a
kol, 1,9—2,0 Vo kisel, högst 0,10 ’% svavel, 0,4—0,5 ®/o
mangan, 0,05—0,2 % fosfor. Enligt en amerikansk uppgift8 har
nodulärt järn sammansättningar inom gränserna 3,2—
4,2 »/o kol, 1,0—4,0 o/o kisel, 0,1—0,8 «/o mangan, 0,10 •/•
fosfor, 0—3,5 Vo nickel, 0,05—0,10 "/o magnesium. För några
speciella typer anges följande sammansättningar i ’"/o:
Nodulärt järn C Si Mn P Ni
högduktilt ferritiskt ...... 3,6—4,2 1,25—2,0 0,35 0,08 0—1,0
höghållfast ferritiskt...... 3,4—3,8 2,25—3,25 0,35 0,10 0—1,0
höghållfast perlitiskt ..... 3,2—3,8 2,25—2,75 0,6—0,8 0,10 1,5—3,5
Då magnesiumtillsatsen praktiskt taget bara påverkar
grafitstrukturen bestäms slutproduktens hållfasthet och
duktilitet av råvarans halt av legeringsämnen, såsom nickel
och mangan, och av kylningshastigheten vid gjutningen.
Perlit som tenderar att kvarstå vid snabb avkylning av
järnet har högre hållfasthet och mindre duktilitet än ferrit.
Då järnkarbidens sönderfall, dvs. omvandlingen av perlit
till ferrit, fördröjs av nickel och mangan, skall halten av
dessa legeringsämnen vara relativt låg, om man önskar få
ett material med största möjliga duktilitet.
Gjutjärnet får inte innehålla karbidbildande ämnen,
såsom krom, om man vill ha en duktil slutprodukt. Dennas
egenskaper påverkas också starkt av fosfor som orsakar
kallsprödhet, och dessutom tycks stabilisera perliten.
Fosforn har visserligen liten inverkan på hållfastheten, men
vid halter över 0,1 °/o minskar den slutproduktens
duktilitet och seghet betydligt. För att järnet skall få bästa
egenskaper bör fosforhalten därför hållas låg.
Råvaran skall helst vara praktiskt taget svavelfri, då man
härigenom sparar magnesium, men man kan använda
gjutjärn med upp till ca 0,1 %> svavel5. Då magnesium är ett
gott avsvavlingsmedel behövs ingen mangan för att
neutralisera svavel i slutprodukten. Råvaran för nodulärt järn
kan därför ha lägre manganhalt än normalt. Härigenom
kan en avsevärd besparing av mangan göras.
I USA tillverkas t.ex. ca 1 Mt/år aducerat gjutgods med
ca 0,5 ■% mangan. Använder man i stället nodulärt järn
med 0,15 fl/o mangan, kan man spara 3 500 t/år mangan6.
Vid nodulärt järn kan kisels förmåga att öka ferritens
draghållfasthet utnyttjas. Man har sålunda framställt
nodulärt järn med hög kiselhalt som i gjutet tillstånd visat
en 0,2-gräns på 5 600 kp/cm2 och en förlängning på 10 %>
(amerikansk provstav)6. Vanligen avpassas kiselhalten efter
gjutgodsets tjocklek och kolhalt. När största
slaghållfasthet önskas bör dock järnets kiselhalt vara låg5.
I USA tillverkas bl.a. fyra typer av nodulärt järn på vilka
följande minimifordringar ställs enligt INCO:s förslag:
Beteckning Draghållfasthet 0,2-gräns Förlängning
kp/cm2 kp/cm2 °/o
90-65-02 ................................6 300 4 600 2,0
80-60-05 ................................5 600 4 200 5,0
60-45-15 ................................4 200 3 100 15,0
80-60-00 ................................5 600 4 200 —
Av dessa typer är 90-65-02 ett perlitiskt järn med hög
hållfasthet (upp till 7 000 kp/cm2); 80-60-05 har perlitisk-
<< prev. page << föreg. sida << >> nästa sida >> next page >>
