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TECHNOLOGIE & TRENDS
Zugfestigkeit R m
in MPa
Dehngrenze R p0,2
in N/mm 2
Bruchdehnung in %
650
600
550
500
450
400
350
300
250
2
550
500
450
400
350
300
250
2
25
20
15
10
5
0
2
4,3 % Si
3 4 5
6
7
Siliciumgehalt in %
4,3 % Si
Siliciumgehalt in %
Elementzugabe
keine
Mn 0,6 %
Cr 0,3 %
Mn 1 %
Cr 0,6 %
V 0,26 %
Elementzugabe
keine
Mn 0,6 %
Cr 0,3 %
Mn 1 %
Cr 0,6 %
V 0,26 %
3 4 5
6
7
4,3 % Si
3 4 5
6
7
Siliciumgehalt in %
Elementzugabe
keine
Mn 0,6 %
Cr 0,3 %
Mn 1 %
Cr 0,6 %
V 0,26 %
Bild 30: Einfluss von Mn, Cr und V auf die statischen mechanischen Eigenschaften von
EN-GJS.
chung von 3,7 GPa. Werte zwischen
169 GPa und 176 GPa werden für die ferritisch/perlitischen
und die mischkristallverfestigten
Werkstoffsorten in der DIN EN
1563, Tabelle E.1, informativ angegeben.
Der kritische Siliciumgehalt, bei dem
die Mischkristallversprödung beginnt,
lässt sich anhand des Aussehens der Bruchflächen
der Zugproben sehr genau bestimmen.
Hierzu wurden die Bruchflächen im
kritischen Siliciumbereich mit dem Raster-Elektronen-Mikroskop
(REM) untersucht.
In Bild 20 ist die Bruchfläche einer
Zugprobe mit 4,18 % Si (R m = 609 MPa,
Rp 0,2 = 497 MPa, A5 = 20,9 %) wiedergegeben.
In diesem Bild ist der interkristalline
Bruch, ein Bruch entlang der Ferritkorngrenzen,
der charakteristisch für duktile
Brüche ist, zu erkennen. Bei einem um
0,2 % höheren Siliciumgehalt von 4,4 % tritt
bereits ein transkristalliner Bruch, ein Hinweis
auf die beginnende Versprödung, auf
(Bild 21), obwohl die Bruchdehnung noch
16,9 % beträgt.
Der kritische Gehalt an Silicium, bei
dem die Mischkristallversprödung beginnt,
liegt zwischen 4,2 % Si und 4,4 % Si. Die
Untersuchungen zum Versprödungsmechanismus
des Ferrits wurden an Proben mit
2,39 % Si, 4,18 % Si und 5,04 % Si mit Messungen
der Mikrohärte im Ferrit zwischen
den Graphitkugeln begonnen (Bild 22).
Ein Vergleich der gegenübergestellten
Messwerte der Mikrohärte- und der Brinellhärteprüfung
zeigte keinen signifikanten
Unterschied. Die Einzelmessungen der Mikrohärte
weisen eine geringe Streuung auf.
Die Mikrohärteeindrücke (Bild 22) sind
deutlich größer als die Graphitkugeldurchmesser,
sodass kein charakteristischer Härteverlauf
zwischen den Graphitkugeln nachgewiesen
werden kann. Die gemessenen Mikrohärtewerte
reihen sich ohne weiteres
in den Verlauf der Brinellhärtewerte abhängig
vom Si-Gehalt in Bild 19 ein. Die Mikrohärtemessungen
geben somit keinen Hinweis
auf den Versprödungsmechanismus
des Mischkristalls durch Silicium. Eine Probe
mit 4,18 % Si, die vor dem Festigkeitsmaximum
bei ca. 18 % Bruchdehnung liegt und
eine Probe mit 5,04 % Si, hinter dem Maximum
bei sehr geringer Dehnung