Stahlguss - Konstruieren und GieÃŸen - Bundesverband der ...

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8.9 Nichtrostender Stahlguss Stahlguss gilt als nichtrostend, wenn er eine besondere Beständigkeit gegenüber chemischer Beanspruchung aufweist. Diese Beständigkeit liegt vor, wenn der jeweilige Stahl einen auf den Kohlenstoffgehalt abgestimmten Chromgehalt von mindestens 10,5 % aufweist. Nichtrostende Stahlgusssorten sind in DIN EN 10213, DIN EN 10283 und in SEW 410 genormt. Entsprechend der Gefügeausbildung werden die verschiedenen nichtrostenden Stahlgusssorten unterteilt in martensitischen, ferritisch-carbidischen, ferritischaustenitischen und austenitischen Stahlguss. Angaben zur chemischen Zusammensetzung und den mechanischen Eigenschaften bei Raumtemperatur sind in den Tabellen 20 und 21 aufgeführt. Die Angaben über die 0,2%-Dehngrenzen bei erhöhten Temperaturen enthalten die Tabelle 22 und 23. 8.9.1 Martensitischer Stahlguss Diese Werkstoffgruppe umfaßt die 12- bis 17-%-Chromstähle, die sich durch einen erhöhten Korrosionswiderstand im Süßwasserbereich auszeichnen. Aufgrund des hohen Legierungsgehaltes wandeln diese Stähle beim Abkühlen von der Austenitisierungs-(Härte)Temperatur bis zu großen Wanddicken praktisch ausschließlich in der Martensitstufe um, wobei – vor allem auch beim Schweißen – auf die niedrigen Umwandlungspunkte zu achten ist. Die konventionellen martensitischen Chromstahlgusssorten GX12Cr12 (1.4011)* GX8CrNi12 (1.4107) Bild 77: Peltonrad im Keramikformverfahren gefertigt aus GX5CrNi13-4 mit einem Durchmesser von 845 x 210 mm konstruieren + giessen 29 (2004) Nr. 1 GXCrNiMo12-1 (1.4008)* GX20Cr14 (1.4027) und GX22CrNi17 (1.4059) haben einen relativ hohen Kohlenstoffgehalt und sind für allgemeine Verwendungszwecke bestimmt. Ihr Einsatz empfiehlt sich für Anwendungsfälle, bei denen keine Konstruktions- und/oder Instandsetzungsschweißungen bei Abnutzungsschäden möglich sind sowie keine besonderen Anforderungen an die Zähigkeitseigenschaften gestellt werden. Die weichmartensitischen Stahlgusssorten GX4CrNi13-4 (1.4317)* GX3CrNi13-4 (1.6982) GX4CrNiMo16-5-1 (1.4405)* GX4CrNiMo16-5-2 (1.4411)* GX5CrNiCu16-4 (1.4525)* mit optimalen Gebrauchseigenschaften haben einen abgesenkten Kohlenstoffgehalt. Hierdurch werden die Schweißbarkeit und die Zähigkeit wesentlich verbessert. Mit diesen Luft härtenden Werkstoffen lassen sich vor allem in Verbindung mit sekundärmetallurgischen Herstellverfahren äußerst homogene Werkstoffeigenschaften bis zu Wanddicken über 500 mm erreichen. Bei den weichmartensitischen Stahlgusssorten wird der tiefe Kohlenstoffgehalt durch einen äquivalenten Anteil an Nickel kompensiert. Insbesondere beim Werkstoff GX4CrNi13-4 (1.4317) wird dadurch ein deltaferritfreies, martensitisches Ge- * ) neue Bezeichnung nach DIN EN 10283 füge eingestellt. Damit wird das beste Eigenschaftspaket dieser Legierungsgruppe für Süßwasserbedingungen bestehend aus einem günstigen Festigkeits-/ Zähigkeits-Verhältnis, einer guten Schweißbarkeit sowie einem hohen Erosions-/Kavitations-Widerstand erreicht. Beim WIG- Schweißverfahren können im artgleichen, nur angelassenen Schweißgut praktisch gleich hohe Zähigkeitswerte wie im Grundwerkstoff erreicht werden. Dies ist für das Konstruktions- oder Instandsetzungsschweißen ein wesentlicher Vorteil. Wie aus Tabelle 21 hervorgeht, wird der GX4CrNi13-4 (1.4317) in zwei Vergütungsstufen (R m ≥ 760 N/mm² und R m ≥ 900 N/ mm²) hergestellt. Der Hauptanwendungsbereich der unteren Festigkeitsstufe ist der Wasserturbinenbau (Bild 77). Die obere Festigkeitsstufe wird für hochfeste Gebläse- und Pumpenräder eingesetzt (Bild 78). Die Anwendung als erosionsbeständigere Variante im Wasserturbinenbau hat sich noch nicht durchgesetzt. Wird der Werkstoff GX4CrNi13-4 (1.4317) entsprechend den Angaben der Tabelle 2 aus DIN EN 10283 (siehe auch Tabelle 13), hergestellt, das heißt mit niedrigeren Mindestwerten für die Festigkeitseigenschaften (R p0,2 ≥ 500 N/mm², R p0,2 ≥ 700 N/mm²), kann diese Güte auch für Spannungsrisskorrosion auslösende Medien zum Beispiel nach NACE MR0175 eingesetzt werden. Hierzu sollte der Kohlenstoffgehalt der Legierung abgesenkt werden. Fertigungsund Konstruktionsschweißungen erfordern allerdings eine mehrstufige Wärmenachbehandlung zur Gewährleistung der spezifizierten niedrigen Härte von < 22 HRC. Bild 78: Laufrad aus GX5CrNi13-4 für einen Radialverdichter mit einem Durchmesser von 1,2 m 43
Tabelle 20: Chemische Zusammensetzung (Schmelzanalyse) der nichtrostenden Stahlgusssorten nach DIN EN 10 213, DIN EN 10 283 und SEW 410 44 konstruieren + giessen 29 (2004) Nr. 1
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