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Die Darstellung in Bild 5 unterstreicht
den Einfluss der chemischen Zusammensetzung
des Impfmittels auf die Graphitform.
Bei der Auswertung in Bild 5 wird deutlich,
dass die Wirkung des Impfmittels 1, welches
für den Einsatz bei siliciumlegiertem
EN-GJS nicht geeignet ist, durch die Zugabe
von 1,2 % metallischem Wismut wesentlich
verbessert werden kann. Der Anteil an
den Graphitformen V und VI im Grundgefüge
erreicht die Größenordnung, die mit
dem Impfmittel 2 (siehe Bild 5) erzielt wird.
Die Erhöhung der Bi-Zugabemenge auf
9,4 % (Impfmittel 9 in Bild 5) erbrachte keine
Verbesserung in der Graphitform.
Eine weitere Möglichkeit, die Wirkung
eines Impfmittels zu verbessern, ist die Optimierung
der Zugabemenge. Am Beispiel
eines Impfmittels ist die Wirkung einer geänderten
Impfmittelmenge exemplarisch
wiedergegeben (Bild 6). Bei steigenden
Impfmittelmengen verbessert sich die Graphitausbildung
erheblich. 0,15 % des Impfmittels
4 führen zu 20 % akzeptierbaren
Graphitformen, bei der 4-fachen Zugabemenge
des Impfmittels 4 erhöht sich der
Anteil der Graphitformen V und VI auf
60 %. Neben den Graphitformen wird auch
die Anzahl der Graphitkugeln, in der vorliegenden
Auswertung als Graphitpartikel
bezeichnet, von der chemischen Zusammensetzung
des Impfmittels beeinflusst.
Wie in Bild 7 deutlich wird, ist die Erstarrungsgeschwindigkeit
(im Bild 7 als Wanddicke
gekennzeichnet) die dominierende
Größe. Bei Verwendung des Impfmittels 2,
welches auch die günstigsten Graphitformen
produziert hat, werden gleichzeitig
die meisten Graphitpartikel gemessen.
Auftreten von Abweichungen in
der Graphitform bei hohen
Si-Gehalten
Bei den siliciumlegierten EN-GJS-Werkstoffsorten
können abhängig von der Erstarrungsgeschwindigkeit
(Wanddicke)
und dem Impfzustand Abweichungen von
den Graphitformen V und VI auftreten, die
die mechanischen Eigenschaften negativ
beeinflussen. Als Beispiele sind stellvertretend
die mechanischen Eigenschaften
und Graphitformen in einer 20-mm-Wand
der Flügelprobe mit vergleichbarem Si-Gehalt
von 4,1 % und unterschiedlichen Impfmitteln
in Bild 8 aufgeführt. Darin sind die
durch das verwendete Bildanalysesystem
klassifizierten Graphitformen verschieden
gefärbt, wobei die für siliciumlegiertes
EN-GJS typischen Graphitformabweichungen
rot dargestellt sind. In Bild 8a sind ca.
10 % Formabweichungen dargestellt, Anteile
von 3 % sind in Bild 8b für einen Si-
Gehalt von 4,18 % wiedergegeben. Der Anteil
an den Graphitformen V und VI beträgt
bei dieser Probe etwa 40 %.
Graphitform V + VI in %
60
50
40
30
20
10
0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7
Impfmittelmenge in %
1500
1200
900
600
300
Graphitform V + VI bei 160 mm
Wanddicke mit Impfmittel Nr. 4
Bild 6: Graphitform V + VI in der 160-mm-Wand bei verschiedenen Impfmittelmengen
– die Impfmittelmenge beeinflusst die Graphitform.
Graphitpartikel/mm 2
Graphitformen V + IV > 80 %
Impfmittel:
1 2 3 4 5 6
7 8 9 11
0
0 40 80 120 160
Wanddicke in mm
Bild 7: Die Anzahl der Graphitpartikel hängt von der Zusammensetzung des Impfmittels
ab.
a
Interne
Probenbezeichnung
Impfmittel
Nr.
R m
Rp 0,2
in MPa
Bruchdehnung
in %
in MPa
F3.3 1 553 487 3,2 a
F3.7 2 491 371 19,3 b
Bild 8: a) 10 % Anteil an Graphitformabweichungen; b) 3 % Anteil an Graphitformabweichungen.
b
Bild
Nr.
Die in Bild 9 gezeigte Graphitform
kann bei flüchtiger Betrachtung mit dem
„Chunky-Graphit“ verwechselt werden,
das Graphitwachstum unterscheidet sich
jedoch vom Chunky-Graphit. Wie in [1]
durch Untersuchungen mittels Raster-
Elektronen-Mikroskop (REM) gezeigt,
wächst Chunky-Graphit als zusammenhängender
Körper, indem hexagonale Graphitplatten
übereinandergeschichtet im
Raum wachsen und sich verzweigen. Im
siliciumlegierten EN-GJS sind die Graphitabweichungen
zwischen Dendriten angeordnet,
in denen sich normal ausgebildete
Graphitkugeln befinden. Diese Anordnung
ist mit dem bekannten D-Graphit
GIESSEREI 100 08/2013 45