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TECHNOLOGIE & TRENDS
Bild 21: Lage der Zugproben in der Bordscheibe der Seiltrommel.
Bild 22: Faltversuch an einem Abschnitt aus einer
Seiltrommel, Werkstoff EN-GJS-500-14.
Anteil Graphitform V + VI in %
100
90
80
70
60
zunehmender
Siliciumgehalt
Impftechnik
gut
Impftechnik
schlecht
weise auf die Verwendung von Wismut in
Impfmitteln zur Graphitfeinung in Gusseisen
mit Kugelgraphit. Im Vergleich von
FeSi-75 mit und ohne Wismut erhöht das
wismuthaltige Impfmittel gegenüber dem
Impfmittel ohne Wismut die Graphitkugelzahlen
und verlängert den Abklingeffekt.
Die vorliegenden Gefügeauswertungen
der Silicium-Legierungsversuche haben ergeben,
dass bei konstantem Siliciumgehalt
die Haupteinflussgröße auf die Kugelgestalt
die Erstarrungszeit ist. Zusätzlich beeinflusst
die chemische Zusammensetzung des Impfmittels
und die Impfmittelmenge die Graphitformen.
Ein gewisser Anteil an Wismut
im Impfmittel ist notwendig, um einen genügend
hohen Anteil an den Graphitformen
V und VI zu erzielen. Neben der Erstarrungszeit
und der Impfmittelsorte beeinflusst der
Siliciumgehalt der Schmelze die Graphitformen.
Abhängig von der Wanddicke und dem
Siliciumgehalt treten Abweichungen in der
Graphitform auf, die dem bekannten Chunky-Graphit
sehr ähnlich sehen, jedoch einem
anderen Wachstumsmechanismus unterliegen.
Die Abweichungen in der Graphitform
im Si-legierten Gusseisen mit Kugelgraphit
bestehen aus sehr vielen aneinandergereihten,
sehr kleinen Graphitkugeln. Chunky-
Graphit wächst als zusammenhängender
Körper schichtweise aus hexagonalen Graphitplatten
[1]. Bei der Ausscheidung von
Chunky-Graphit verändert sich der im Gussstück
gemessene Abkühlungsverlauf dahingehend,
dass die Unterkühlung größer und
die Erstarrungszeit bei gleichen Wärmeableitungsbedingungen
der Form deutlich verlängert
werden. Ein derartiges Phänomen
konnte bei Auftreten der typischen Graphitformabweichung
in den Abkühlungskurven
der Siliciumlegierungsversuche nicht nachgewiesen
werden. Der Bildungsmechanismus
kann analog der Vermeidung von Chunky-Graphit
bei herkömmlichem Gusseisen
mit Kugelgraphit durch die Impftechnik und
die chemische Zusammensetzung des Impfmittels
(insbesondere wismuthaltige Impfmittel)
beeinflusst werden. Ansteigende Bi-
Gehalte durch das Impfen mit wismuthaltigem
Impfmittel oder Anreicherungen von
Störelementen konnten in der näheren Umgebung
der Graphitabweichungen mit herkömmlichen
zur Verfügung stehenden Analysenmethoden
nicht nachgewiesen werden.
Die Untersuchungsergebnisse zeigen
auch, dass es extrem schwierig ist, das für
die Produktion von Gussteilen mit sehr unterschiedlichen
Wanddicken optimale
Impfmittel und die optimale Impfmittelmengen
zu finden. Sowohl der Anteil an
Silicium, die Impfmittelzusammensetzung
und die Impftechnik beeinflussen neben
der Wanddicke die Graphitform (Bild 23).
Bei geänderten metallurgischen Voraussetzungen,
wie z. B. unterschiedlich hohen
Sauerstoffgehalten vor dem Impfen, kön-
Impfmittelzusammensetzung
50
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200
Wanddicke in mm
Bild 23: Schematischer Zusammenhang zwischen Gefüge und Impftechnologie.
sen mit Kugelgraphit wesentlich höhere
Gehalte an perlit- und carbidstabilisierenden
Elementen toleriert, ohne dass ein negativer
Einfluss dieser Elemente auf das
Gefüge und die mechanischen Eigenschaften
bemerkt werden kann. Es zeigte sich,
dass bei der Anwesenheit von 0,3 % Cr ca.
5 % Perlit und keine Carbide vorliegen. Im
herkömmlichen EN-GJS bilden sich hier bereits
(Fe, Cr) 3 C-Ausscheidungen. Bei 1,0 %
Mn hat sich wider Erwarten bei diesem hohen
Anteil eines Perlitbildners trotzdem
noch ein vollständig ferritisches Gefüge eingestellt.
In beiden Fällen werden sehr gute
Zähigkeitseigenschaften erreicht. Dies
bietet das Potential, auch kostengünstigere,
niedriglegierte Schrotte im metallischen
Einsatz zu verwenden.
Über Theorie und Praxis des Impfens
von Gusseisenschmelzen ist sehr viel publiziert
worden, wobei die unterschiedlichsten
Lehrmeinungen vertreten werden.
Eine ganz ausgezeichnete, zusammenfassende
Darstellung über die „Impfbehandlung
von Gusseisenschmelzen“ gibt Henke
in [4]. So gibt Henke auch bereits Hin-
52 GIESSEREI 100 08/2013