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lichen technischen Gusseisensorten alle
Mehrstoffsysteme sind.
Bild 22: Lage der Mikrohärteeindrücke zwischen den Graphitkugeln.
Längenänderung in µm
350
300
250
200
150
100
600
5,04 % Si
4,18 % Si
700
Temperatur in °C
Beginn der α/γ-
Umwandlung
800 900 1000
Bild 23: Dilatometerkurven von Proben mit Siliciumgehalten vor und hinter dem
Maximum bei 4,3 % Si.
a
Bild 24: Die kristallographische Orientierung des Ferrits in EN-GJS-mit 3,43 % Si (a)
ist identisch mit der Orientierung in EN-GJS mit 5,97 % Si (b).
a
Bild 25: a) Siliciumseigerungen in EN-GJS mit 2,39 % Si; b) bei 4,18 % Si ist die Siliciumverteilung
gleichmäßiger als bei 2,39 % Si.
b
b
Gemeinsame Wirkung von Silicium
und anderen Legierungselementen
Nach S. Karsay [22] kann die carbidbildende
Wirkung von Mangan durch steigende
Siliciumgehalte ausgeglichen werden. Dies
gelingt umso besser, je dünner das Gussstück
ist. So ermöglicht z. B. bei einem Gussteil
mit 12 mm Wanddicke die Erhöhung
des Siliciumgehaltes von 2,5 auf 3 % eine
Erhöhung des Mangangehaltes von ca. 0,25
auf 0,35 %. Bei größeren Wanddicken führt
die vermehrte Mn-Anreicherung in den
Restschmelzebereichen bei gleichzeitiger
Siliciumverarmung durch die umgekehrte
Seigerung des Siliciums nicht zu der erwünschten
Kompensation der Wirkung des
Mn und es kommt zur Carbidausscheidung.
Aus diesem Grund empfiehlt S. Karsay den
Mangangehalt auf 0,5 % Mn zu begrenzen.
Siliciumgehalte über 3 % werden nicht berücksichtigt.
In mehreren Patent- und Offenlegungsschriften
[23-26] beschreibt die Siempelkamp
Gießerei GmbH, Krefeld, die Herstellung
und chemische Zusammensetzung
von siliciumlegiertem Gusseisen mit Kugelgraphit.
Dabei wird der Anteil Silicium
mit 2,5 bis 4,5 % beschrieben. Das in den
Patent- und Offenlegungsschriften empfohlene
Kohlenstoffäquivalent CE = C + 1/3 Si
mit 4,1 bis 4,5 % erscheint für dickwandigere
Gussteile aus dem Werkstoff und CE-
Werten >4,3 % sehr hoch, wobei die Gefahr
der Graphitflotation gegeben ist. Bei dickwandigeren
Gussteilen kann die Graphitflotation
durch Schattierungen in bearbeiteten
Flächen zu Ausschuss führen. Neben
den Basislegierungselementen Kohlenstoff
und Silicium sind in den Patentschriften
noch weitere Legierungsgehalte, wie Ni maximal
2,5 %, Mn maximal 0,4 % und Nb maximal
0,4 %, angegeben, um hohe Festigkeiten
bei hohen Dehnungen und einem
ferritischen Grundgefüge zu erzielen. Die
einzelne Wirkung dieser Elemente bzw. die
Wirkung der Kombination dieser Elemente
wird nicht angegeben. Die Zugabe von
Seltenen-Erden-Metallen und Sb verbessert
die Graphitausbildung. Es werden Zugfestigkeiten
von 600 N/mm 2 bei 8 bis 15 %
Bruchdehnung in einer angeformt gegossenen
70 x 70 mm 2 -Probe erzielt. Die mechanischen
Eigenschaften in größeren
Wanddicken werden nicht angegeben.
Die Georg Fischer Fahrzeugtechnik AG,
Schaffhausen, Schweiz, beschreibt einen
höherfesten Gusseisen mit Kugelgraphit-
Werkstoff (Sibodur) mit 2,6-2,9 % Silicium
und Borgehalten zwischen 2 und 200 ppm
[27, 28]. Die mechanischen Eigenschaften
des Werkstoffs Sibodur werden in [29] mit
R m > 700 N/mm 2 und Rp 0,2 > 440 N/mm 2
mit Bruchdehnungen zwischen 8 und 12 %
Giesserei 100 07/2013 39