Fachartikel

Einfluss von Ungänzen auf die Eigenschaften von Gusseisen mit Kugelgraphit bei höheren Temperaturen
von Wolfram Stets und Herbert Löblich, Düsseldorf, Eberhard Roos, Andreas Klenk und Annett Udoh, Stuttgart

Der Einsatz von Gusseisenwerkstoffen mit Kugelgraphit (GJS) zur Herstellung von Bauteilen für Hochtemperaturanwendungen (z. B. Turbinen- und Verdichtergehäuse) ist von besonderem wirtschaftlichem Interesse. Bei der Herstellung ist das Auftreten von Ungänzen nicht vollständig auszuschließen. Ziel der hier dokumentierten Untersuchungen ist, den Einfluss dieser Ungänzen auf die mechanischen und bruchmechanischen Eigenschaften von GJS zu beschreiben.

Außengehäuse einer Dampfturbine aus EN-GJS-400SiMo
Bild: Außengehäuse einer Dampfturbine aus EN-GJS-400SiMo (2 . 22 t, Siemens, Parsons 2000). Foto: Siemens

In Gießereien wurden Probeblöcke für drei Werkstoffe EN-GJS-400, EN-GJS-400Mo und EN-GJS-400SiMo vergossen, welche bewusst erzeugten Dross und Volumenfehler enthielten. Härte, Festigkeits- und Verformungskennwerte werden durch Vorhandensein von Dross negativ beeinflusst. Bei Zeitstandbeanspruchung sind eine verminderte Zeitstandfestigkeit und ein Abfall der Bruchdehnung durch den Anteil von Dross zu erkennen. Die Anrisskurve für Proben mit Dross liegt unter der Kurve für den ungeschädigten Grundwerkstoff. Für den Werkstoff EN-GJS-400 ist der Einfluss der Volumenfehler auf die Festigkeitseigenschaften, auf das Anriss- und Rissfortschrittsverhalten bedingt durch die kleinen Volumenfehler im Prüfquerschnitt gering. Bei den Werkstoffen EN-GJS-400Mo und EN-GJS-400SiMo werden die Festigkeitswerte durch die vorliegenden Volumenfehler deutlich abgesenkt. Für den Werkstoff EN-GJS-400SiMo ist bei Vorhandensein von Volumenfehlern eine Abnahme der Zeitstandfestigkeit und der Verformungskennwerte bei 500 °C zu erkennen. Die Anrisskennlinie der Werkstoffe EN-GJS-400Mo und EN-GJS-400SiMo wird durch die hier auftretenden Volumenfehler nicht abgesenkt.

Dr.-Ing. Wolfram Stets und Dr.-Ing. Herbert Löblich, Institut für Gießereitechnik gGmbH, Düsseldorf, Prof. Dr.-Ing. habil. Eberhard Roos, Dr.-Ing. Andreas Klenk, Dr.-Ing. Annett Udoh, Materialprüfungsanstalt Universität Stuttgart, Stuttgart


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