11/12 - Verein österreichischer Gießereifachleute

GIESSEREI-RUNDSCHAU 58 (2011) HEFT 11/12
Temperature (C)
1200
1000
800
600
400
TC1
TC2
TC3
Temperature (C)
1200
1000
800
600
400
TC1
TC2
TC3
200
200
0
0 100 200 300 400 500
Time (h)
0
0 20 40 60 80 100 120 140
Time (h)
Bild 4: Abkühlung in der CMT-Form Bild 5: Abkühlung in der NMT-Form (Gehäuse 5,1 x 4,9 m)
Bei der NMT-Form erfolgt der Abkühlverlauf ganz anders.
Bild 5 lässt in allen Bereichen einen exponentiellen Temperaturabfall
erkennen. Dünne Sandschichten (max. 30 cm) und
Kühlelemente ermöglichen eine effektive Wärmeableitung aus
dem Gussteil. Die ganze Abkühlzeit wird auf ¼ der Zeit, die
zur Abkühlung der konventionellen CMT-Form nötig ist, verkürzt.
Während der Erstarrung und weiteren Abkühlung des Gussstückes
werden in der NMT-Form hohe Abkühlraten erreicht.
Infolge der hohen Unterkühlung bildet sich im ganzen Gussvolumen
eine größere Menge von Kristallisationskeimen. Die kurzen
Abkühlzeiten im Hochtemperaturbereich verhindern ein intensives
Kornwachstum. Primäraustenitische Körner werden
dadurch kleiner als bei der CMT-Form mit niedrigeren Abkühlraten.
Eine spätere Wärmebehandlung (Normalisierung und Vergütung-NT)
kann Verunreinigungen und Karbide in der Matrix
auflösen, wobei die Kristallkörner einem zusätzlichen Wachstum
ausgesetzt sind. Schnelle und gleichmäßige Abkühlung
schafft kleinere und gleich große Körner im ganzen Gussvolumen.
Eine einheitliche Mikrostrukturbildung wird erreicht und
führt damit zu hervorragenden mechanischen Eigenschaften
von SC13/4 Stahl.
3.2 Ergebnisse der metallographischen
Untersuchungen
An den an den Temperaturmessstellen entnommenen Gussproben
wurden, sowohl im Gusszustand als auch nach erfolgter
Wärmebehandlung, metallografische Untersuchungen vorgenommen.
Konventionelles CMT-Formverfahren
Das Mikrogefüge im Gusszustand an der Position TC 3 (nach
Bild 3) zeigt Bild 6. Primäraustenitische Körner nach ISO
643:2003(E) mit einem mittleren Durchmesser von 1,976 mm
und korrespondierender Korngröße G = –5 wurden gefunden.
Die Mikrostruktur besteht aus nicht getempertem Martensit. An
den primäraustenitischen Korngrenzen kann man, in Übereinstimmung
mit den ermittelten Abkühlraten, Ausscheidungen
von Karbiden sehen.
Die langen Abkühlzeiten in der CMT-Form führen zu großen
primäraustenitischen Körnern. Das gesamte Gussstück ist mehr
als 300 Stunden hohen Temperaturen ausgesetzt, was ein zusätzliches
Kornwachstum mit Ausscheidungen von Karbiden
und Verunreinigungen an den Korngrenzen verursachen kann.
Diese können bei der Wärmebehandlung wieder teilweise in der
Matrix aufgelöst werden. Das Gefüge derselben Probe nach der
Wärmebehandlung zeigt Bild 7 mit weniger Karbidausscheidungen
an den Korngrenzen, aber immer noch grobem martensitischem
Kristallgitter.
Neues NMT-Formverfahren
Bild 9 zeigt das Mikrogefüge des gleichen Gussteiles aus einer
NMT-Form. Die Kristallkörner nach ISO 643:2003(E) sind deutlich
kleiner. Der mittlere Korndurchmesser beträgt 0,345 mm,
die zugehörige Korngröße G = 0. Das Gefüge besteht aus nicht
getempertem Martensit, die Kristalle sind deutlich kleiner als
bei der CMT-Form. Die primäraustenitischen Korngrenzen sind
nicht so stark ausgeprägt und ohne Karbidausscheidungen.
Bild 6: CMT-Form – Mikrostruktur bei TC3 vor der Wärmebehandlung
Bild 7: CMT-Form – Mikrostruktur bei TC3 nach der Wärmebehandlung
286