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TECHNOLOGIE & TRENDS
Bild 2: Geringe Konzentrationen an Begleitelementen führen zur Ausscheidung unterschiedlicher
Carbide.
Zugfestigkeit in 1000 psi
80
60
40
20
0
Brinellhärte
26
22
18
14
10
0
2
Zugfestigkeit (kugelig)
Dehnung (kugelig)
Brinellhärte (kugelig)
Zugfestigkeit (lamelle)
1
Brinellhärte (lamelle)
0
3 4 5 6
Siliciumgehalt in %
Bild 3: Verlauf der Zugfestigkeitswerte, der Dehnung und der Brinellhärte abhängig vom
Si-Gehalt, nach [12] bei Raumtemperatur.
Zugfestigkeit und
Streckgrenze in 1000 psi
Dehnung und
Schrumpfung in %
100
80
60
40
30
20
10
0
0
Zugfestigkeit
Streckgrenze
Zugfestigkeit
Streckgrenze
Brinellhärte
Brinellhärte
Dehnung
1
Dehnung und Schrumpfung
Gusszustand
geglüht
Schrumpfung
2 3 4 5
Siliciumgehalt in %
Bild 4: Mechanische Eigenschaften von EN-GJS mit zunehmendem Si-Gehalt, nach [13].
5
4
3
2
250
210
170
130
Dehnung in 2 inches per Cent
Brinellhärte
sammenarbeit von Gießern und Konstrukteuren
wird es auf der Grundlage der zu
ermittelnden Werkstoffdaten möglich sein,
bereits in der Entwurfphase des Bauteils
die optimale Gussteildimensionierung zu
erzielen.
Um die für die Herstellung und den
Einsatz der neuen Werkstoffgruppe noch
notwendigen Informationen und Daten zu
generieren, wurde ein Forschungsprojekt
unter Beteiligung verschiedener Industriefirmen
und einer weiteren Forschungsstelle
durchgeführt. Die an dem Projekt
beteiligten Forschungsstellen sind das Österreichische
Gießerei-Institut (ÖGI), Leoben,
und das Institut für Gießereitechnik
(IfG), Düsseldorf. Beide Institute sind
im Bereich der gesamten Gießereitechnik,
vom Rohstoff bis zum fertig gegossenen
Bauteil und dessen Anwendung, tätig. Der
Technologietransfer auch von Teilergebnissen
erfolgt zeitnah in die Industrie, insbesondere
zu den am Projekt beteiligten
KMU.
Stand des Wissens
Herstellung von EN-GJS
EN-GJS wird aus möglichst reinen legierungs-
und störelementarmen Rohstoffen,
wie speziellen Roheisen, Stahlschrott in
Tiefziehqualität, Aufkohlungsmitteln mit
geringen Schwefelgehalten und Ferrosilicium
sowie FeSi mit geringen Al-Gehalten
in allen in der Gießereiindustrie gebräuchlichen
Schmelzöfen erschmolzen.
Je nach den verwendeten Schmelzöfen
– Induktionsöfen, Lichtbogenöfen, Drehtrommelöfen
und auch Kupolöfen (mit und
ohne Entschwefelung) – wird die Behandlung
der Eisenschmelze mit Magnesium
(Mg) zu deren Desoxidation und Entschwefelung
sowie zur Kugelgraphitbildung unterschiedlich
durchgeführt. Magnesium ist
bei den üblichen Behandlungstemperaturen
von 1400-1600 °C mit Dampfdrücken
von ca. 10-20 bar gasförmig und im Eisen
nicht löslich. Daher wird Mg meistens verdünnt
in Form von Vorlegierungen in die
Schmelze eingebracht, gebunden an
FeSi als 5 %iges, 10 %iges, 35-40 %iges FeSi-
Mg oder 15 %iges NiMg. Diese Mg-Vorlegierungen
enthalten zur günstigen Beeinflussung
des Graphits oft noch geringste
Mengen an Calcium und Seltenen Erden
(SE: Y, La, Ce, Pr, Nd), die sogenannte Störelemente
(Inhibitoren) wie Ti, As, Sb, Pb
und vor allem Wismut (Bi) neutralisieren
sollen.
Die Si-Gehalte dieser Vorlegierungen
(bis 75 %) müssen bei der Bemessung des
End-Si-Gehaltes des Werkstoffes berücksichtigt
werden, wobei unterschiedliches
Ausbringen der Vorlegierung zu Streuungen
des Siliciumgehaltes der zu vergießenden
Schmelze führt.
32 Giesserei 100 07/2013