Austenitische Gusseisen - Konstruieren und Gießen

Die zusätzlich mit Chrom und Silicium legierte
Sorte GJSA-XNiSiCr35-5-2 hat infolge
des Legierungseinflusses einen höheren
Ausdehnungskoeffizienten als GJSA-XNi35,
wie aus Bild 57 hervorgeht. Bei dieser Legierung
ist die Erhöhung der thermo-mechanischen
Beständigkeit durch Vermindern
der Temperaturwechselspannungen
nach Gleichung 7 der Anlass, nach einem
möglichst tiefen Ausdehnungskoeffizienten
zu streben. Auch hier wirken sich die Temperatur
sowie Variationen der chemischen
Zusammensetzung insbesondere des Nickelgehalts
aus. Die beiden Legierungen G
und H mit höherem Nickelgehalt beziehungsweise
einem Kobaltzusatz kommen
GJSA-XNi35 am nächsten, verursachen
aber auch die höchsten Kosten. Eine Verminderung
des Siliciumgehalts in Richtung
GJSA-XNiCr35-3 setzt den Ausdehnungskoeffizienent
ebenfalls herab, verschlechtert
aber die Oxidationsbeständigkeit.
12.2 Magnetische Eigenschaften
Wie aus Bild 2 und den Angaben in Tabelle
3 hervorgeht, ist das magnetische Verhalten
der austenitischen Gusseisenwerkstoffe
sehr unterschiedlich. Die Sorten mit weniger
als 25 % Ni sind nichtmagnetisierbar
und daher von Interesse für Bauteile mit
geringer Permeabilität. Speziell für Anwendungen,
bei denen es auf möglichst geringe
Permeabilität ankommt, müssen sowohl
Spuren von Martensit als auch ferromag-
konstruieren + giessen 29 (2004) Nr. 2
Bild 57. Temperaturabhängigkeit der thermischen Ausdehnungskoeffizienten von austenitischen
Gusseisen vom Typ GJSA-XNiSiCr35-5-2 (D-5S) mit verschiedenen chemischen Zusammensetzungen
[57]
netische Gefügebestandteile wie Eisen-
Chrom-Carbide ausgeschlossen werden.
Unter diesem Gesichtspunkt sind die Sorten
GJLA-XNiMn13-7 und GJSA-XNiMn13-7
entwickelt worden. Sie sind allerdings nicht
besonders korrosionsbeständig. Werden
zusätzlich noch Anforderungen an die
Korrosionsbeständigkeit gestellt, dann sind
die nichtmagnetisierbaren Sorten mit
niedrigen Mangan- und entsprechend
höheren Nickelgehalten und möglichst
niedrigen oder keinem Chromgehalt zu
wählen, wie GJLA-NiCuCr15-6-2, GJSA-
XNiCr20-2, GJSA-XNi22 und GJSA-X-
NiMn23-4.
Unter welchen Bedingungen eine möglichst
niedrige Permeabilität zu erhalten ist, wurde
in [8, 9, 72] ausführlich untersucht. Nach diesen
Arbeiten ist eine Wärmebehandlung
Tabelle 27: Physikalische Eigenschaften von Probeabgüssen aus austenitischen Gusseisen mit 30 bis 36 % Ni bei verschiedenen Wanddicken
und Graphitformen [71]
Graphitausbildung
kugelig
kugelig
kugelig
vermicular
vermicular
vermicular
vermicular
lamellar
lamellar
Wanddicke
[mm]
25
25
25
25
30
12
25
50
12
25
25
50
25
50
12
25
50
25
50
Ni
35,6
34,9
34,2
30,7
31,6
} 33,7
} 35,6
34,0
33,4
} 36,7
} 35,7
} 35,8
Chemische Zusammensetzung
[Masse-%]
C
2,10
2,00
1,98
1,76
1,59
2,05
2,07
1,92
1,93
1,75
2,07
2,31
Si
1,73
1,72
1,89
2,50
2,43
1,71
1,89
1,44
1,37
2,47
1,77
1,98
Mn
0,51
0,52
0,51
0,45
0,27
0,44
0,42
0,53
0,48
0,47
0,45
0,48
Co
-
-
-
-
1,40
-
-
-
-
2,33
-
2,54
Thermischer
Ausdehnungskoeffizient
[mm/(m×K)]
a 100
4,4
5,0
4,7
11,4
4,7
5,6
5,8
5,1
5,0
4,9
5,0
5,4
6,2
5,2
4,7
4,8
4,3
4,2
3,6
a 200
6,3
6,6
7,8
14,4
6,2
7,5
7,8
7,0
8,5
10,0
7,0
6,8
7,2
E-Modul
[GPa]
108
98
137
118
137
127
98
127
127
118
127
127
78
78
108
108
Dichte
[g/cm 3 ]
7,09
7,48
7,58
7,27
7,35
7,45
7,70
7,38
7,11
-
7,60
7,61
7,59
7,55
7,54
Spezifische
Wärme
[J/(g×K)]
0,49
0,46
0,43
0,48
0,48
0,47
0,52
0,52
-
0,47
0,50
0,52
0,43
0,43
Temperaturleitfähigkeit
[mm 2 /s]
4,83
4,19
3,56
3,94
4,39
4,75
5,69
4,39
-
8,42
8,56
8,64
10,8
10,5
Wärmeleitfähigkeit
[W/(m×k)]
17
15
11
14
16
17
21
16
-
30
33
34
35
34
29