11/12 - Verein österreichischer Gießereifachleute

HEFT 11/12 GIESSEREI-RUNDSCHAU 58 (2011)
hohe Auslagerungstemperaturen. Für die beste Kombination aus
Festigkeit und Bruchdehnung ist die Festlegung des Prozessfensters
von entscheidender Bedeutung (Abb. 3). Zu geringe
Auslagerungszeiten erzeugen ein Gefüge mit hohem Anteil an
Martensit bei Raumtemperatur und erreichen nicht die geforderten
mechanischen Eigenschaften (vgl. Tab. 1.). Eine zu lange
Umwandlungsdauer wiederum bedingt die Ausscheidung von
Karbiden, die vor allem die Zähigkeit bzw. Duktilität von ADI
vermindern [8,9].
In Abb. 5 ist ein Beispiel nach [10] zum Einfluss von Auslagerungs-
und Austenitisierungstemperatur auf Zugfestigkeit und
Bruchdehnung bei gleichbleibender Prozessdauer gegeben. Die
Temperaturen bei der Wärmebehandlung legen sowohl Festigkeit
als auch Zähigkeit des ausferritisches Gusseisens fest.
Das Prozessfenster zur Umsetzung der ADI-Sorten nach DIN
EN 1564 ist auch von der Legierungszusammensetzung und der
Bauteilgröße abhängig.
Abb. 4: a) Gusseisen mit Kugelgraphit mit perlitisch/ferritischer Grundmatrix,
Ausgangsmaterial für die Wärmebehandlung; b) ADI bei hoher
Auslagerungstemperatur: grober Ausferrit, wenig Perlit; c) ADI bei mittlerer
Auslagerungstemperatur: feiner Ausferrit, teilweise Martensit.
Das Gefüge von ADI besteht bei Raumtemperatur aus elementarem
Kohlenstoff in Form des Kugelgraphits, einer mit
Kohlenstoff stabilisierten Austenitgrundmatrix mit nadelförmigen
Ausscheidungen von Ferrit und gegebenenfalls Martensit
und/oder Eisenkarbiden. Abb. 4 zeigt die Gefügeaufnahmen von
Gusseisen mit Kugelgraphit vor bzw. nach der Wärmebehandlung.
Die Prozessbedingungen bei der Wärmebehandlung bestimmen
die mechanischen Werkstoffeigenschaften. Hochfestes bzw.
verschleißfestes ADI wird durch eine niedrige Auslagerungstemperatur
hergestellt; duktile Sorten mit guter Festigkeit durch
Abb. 5: Einfluss von Auslagerungs- und Austenitisierungstemperatur auf
Zugfestigkeit und Bruchdehnung [10].
4. Einflüsse von Legierungselementen
auf Gefügeausbildung und mechanische Werkstoffeigenschaften
Bei ausferritischem Gusseisen mit Kugelgraphit kann durch
Zulegieren eine Verbesserung der Wärmebehandlungsergeb nisse
erreicht werden. So erlauben zusätzliche Legierungselemente
(z. B. Kupfer) die Wärmebehandlung zur Erzeugung von ausferritischem
Gefüge bei höheren Wandstärken bis ins Zentrum des
Bauteils. Ein perlitisches Grundgefüge erleichtert die Anreicherung
des Austenits mit Kohlenstoff während des Austenitisierungsprozesses.
Eine gezielte Anpassung der Wärmebehand-
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