Kap. 16 Eisen-Kohlenstoff - Gusswerkstoffe - IWF

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Kap. 16: Eisen-Kohlenstoff-Gusswerkstoffe Werkstoffe und Fertigung II – Metalle Fig. 16.10 Zusammenhang zwischen Mindestwerten der Zugfestigkeit und der massgebenden Wanddicke von Gussstücken (Lamellengraphit) einfacher Gestalt Kugelgraphit 16.6 Gusseisen mit Kugelgraphit (GJS) Durch Impfen der Schmelze mit Mg oder Ce werden einerseits Fremdkeime für die Erstarrung gebildet, andererseits wird die Grenzflächenenergie zwischen Graphit und Eisen soweit gesteigert, dass bereits während der Erstarrung die Agglomeration von Graphit kugelförmig erfolgt. Gusseisen mit Kugelgraphit (GJS) - auch Sphäroguss genannt - ist in EN 1563 genormt. Fig. 16.11 zeigt Gefügebilder des GJS im Vergleich zum Graphiteutektikum. Graphiteutektikum Sphäroguss REM - Bruchfläche Fig. 16.11 Schliffbild des grau erstarrten Graphiteutektikums sowie des Gusseisens mit Kugelgraphit. Ganz rechts: eine REM - Aufnahme einer GJS - Bruchfläche (nach Ruge [1]) Seite 442
Kap. 16: Eisen-Kohlenstoff-Gusswerkstoffe Werkstoffe und Fertigung II – Metalle Die wesentlichen Eigenschaften von GJS sind: 1.) Der E - Modul hängt kaum von der Festigkeitsklasse ab und liegt bei ca. 170‘000 MPa. 2.) Die innere Kerbwirkung ist durch die gerundete Gestalt der Graphiteinschlüsse deutlich geringer und im Gegenzug die äussere Kerbempfindlichkeit grösser. 3.) Die Materialdämpfung des GJS ist deutlich schlechter als die von GJL. 4.) GJS hat eine bedeutende Bruchdehnung von bis zu 22%. Es wird daher auch als duktiles Gusseisen bezeichnet. 5.) Auf Druck tragen die Graphitkugeln mit. Wegen der verminderten Zugfestigkeit, gilt: |σ dB | = (1.5 bis 2) · σ zB (16.3) 6.) Wie bei GJL steigt die Festigkeit mit sinkendem Kohlenstoffgehalt und mit zunehmendem Zementitanteil in der Grundmasse. Damit wächst die Festigkeit auch mit steigender Abkühlgeschwindigkeit und sinkender Wandstärke. Tab. 16.5 zeigt den Vergleich zwischen GJS und GJL bei gleicher Zugfestigkeit. Das GJL hat damit die höhere Druckfestigkeit. Eigenschaft EN-GJL-350 EN-GJS-350 E – Modul [N/mm 2 ] 10 3 123 170 Materialdämpfung gross klein Druckfestigkeit [N/mm 2 ] 1080 ca. 600 Biegewechselfestigkeit [N/mm 2 ] 145 180 Bruchdehnung [%] 0,8 15 - 22 Tab. 16.5 Vergleich der Eigenschaften zwischen GJL 350 und GJS 350. Grundgefüge Metallurgisch hängt die Festigkeit von der Einstellung des Grundgefüges (Ferrit, Perlit, Bainit) ab (vgl. Fig. 16.12). EN-GJS-400 EN-GJS-700 ferritisch Fig. 16.12 Gefügeausbildung von Sphäroguss perlitisch Seite 443
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