Grauguss | Metallurgie
Technisch bzw. metallographisch ist Gusseisen eine Mischung aus Graphit (Lamellengraphit,
Kugelgraphit, Vermiculargraphit oder Temperkohle) und Grundgefüge (Ferrit, Perlit,
Phosphideutektikum).Die Werkstoffeigenschaften der verschiedenen Gusseisensorten werden
bestimmt durch Graphitform, -anordnung und –menge sowie Art (Ferrit, Perlit, Ferrit/Perlit),
Verteilung und Korngröße des Grundgefüges. Grundsätzlich kann – mit entsprechenden Vorbehalten
und Einschränkungen – definiert werden:
Der Grafit bestimmt in Form, Größe, Verteilung und Menge vorwiegend die Festigkeit des Werkstoffs
(Zugfestigkeit). Das Grundgefüge bestimmt in Art, Verteilung, Menge und Feinkörnigkeit vorwiegend
die Härte des Werkstoffs (Zerspanbarkeit). Aufgabe des Gießers ist es, durch die Metallurgie
(Schmelz-, Behandlungs-, Impf- und Gießtechnik) die Ausbildung von Graphit und Grundgefüge in
der erforderlichen Art und Weise zu beeinflussen. Dafür stehen folgende Mittel und Wege zur Verfügung:
· die Rohstoffauswahl (Roheisen/Stahlschrott/Gussbruch/Kreislaufmaterial/Zusatzstoffe)
· die Gattierungszusammensetzung
· die Sollanalyse
· die Legierungszusätze
· die Schmelzweise
· die Schmelzbehandlung
· die Impfbehandlung
· die Beeinflussung der Abkühlungsverhältnisse
· die Wärmebehandlung
Die in der Gusseisenmetallurgie bevorzugte Graphitform ist bei Gusseisen mit Lamellengraphit (GJL) die Anordnung A. Neben der Graphitform spielt die Graphitgröße für die Werkstoffeigenschaften eine entscheidende Rolle.
Gefügebilder erhält man dadurch, dass die zu beurteilende Oberfläche eines Probestücks geschliffen, poliert und geätzt wird. Die unterschiedlichen Lichtbrechungen lassen bei entsprechenden Vergrößerungen unter dem Mikroskop Ferrit und Eisenkarbid hell, Graphitlamellen und –kugeln dagegen dunkler erscheinen.
Ferrit ist fast reines Eisen ohne Kohlenstoffeinlagerungen, weich, gutverformbar (Bruchdehnung bei 30 %) mit geringer Festigkeit und Härte. Eisencarbid, metallographisch als Zementit bezeichnet, ist eine Verbindung zwischen Eisen und 6,67 % Kohlenstoff. Zementit (Fe3C) ist hart, spröde, mit hoher Festigkeit, aber nicht dehnbar. Perlit ist ein Gemisch aus Ferrit und Zementit.
Wird, wie in der Praxis der AGQ-Gießereien, die chemische Zusammensetzung des Gusswerkstoffs auf die maßgebende Wanddicke des Gussstücks eingestellt und die Graphitausbildung durch eine auf den Keimzustand abgestellte, gezielte Impfbehandlung modifiziert, dann liegt in allen Wanddickenbereichen die gleiche Graphitausbildung in gleicher Grundmasse vor. Festigkeit und Härtewerte zeigen trotz unterschiedlicher Wanddicken keine wesentlichen Unterschiede. Der so behandelte Gusswerkstoff ist durch weitgehende Wanddickenunempfindlichkeit gekennzeichnet, was sich im Gussstück durch
Spannungs- und Verzugsfreiheit zeigt.
Dieser Zusammenhang erklärt, warum Gussstücke aus AGQ-Werkstoffen nur in seltensten Fällen eine Wärmebehandlung erfordern.
Der GRAUGUSS:
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