Fachartikel

Hoch Silicium haltiges Gusseisen mit Kugelgraphit toleriert größere Anteile an Carbid bildenden Elementen
von Herbert Löblich und Wolfgang Stets, Düsseldorf, Gert Gassner und Peter Schumacher, Leoben, Österreich

Gusseisen mit Kugelgraphit (GJS) wird seit 50 Jahren in Europa industriell hergestellt. Die Gefüge von GJS sind vielfältig beeinflussbar und das Anwendungspotential ist bei weitem noch nicht ausgeschöpft. GJS findet Anwendung in vielen Bereichen des Maschinen-, Fahrzeug- und Motorenbaus, der Energie-, Umwelt- und Nukleartechnik. Hierbei müssen die GJS-Sorten den einschlägigen Normen entsprechen. Bei der geänderten Norm EN 1563 werden die ferritischen Werkstoffsorten EN-GJS-450-18, EN-GJS-500-14 und EN-GJS-600-10 mit höheren Si-Gehalten neu aufgenommen.

Interkristalliner Bruch in GJS, Si-Gehalt 3,43 %, Rm = 508 MPa, Rp0,2 = 397 MPa, A5 = 20 %
Bild: Interkristalliner Bruch in GJS, Si-Gehalt 3,43 %, Rm = 508 MPa, Rp0,2 = 397 MPa, A5 = 20 %. Foto: IfG

Während die herkömmlichen ferritisch/perlitischen Sorten weiter in der Norm bestehen bleiben, wird auf Grund der Vorteile der ferritischen Sorten – höhere  0,2 %-Dehngrenze und höhere Dehnung A gegenüber den perlitischen Sorten – schnell mit einem Anstieg der Anwendungen gerechnet. Die technologischen Eigenschaften der in der DIN EN 1563 genormten ferritisch/perlitischen GJS-Sorten werden über das Ferrit/Perlit-Verhältnis mittels gezielter Zugabe von Perlitbildnern (Mn, Cu, Sn) eingestellt. Derartige Gusseisensorten enthalten darüber hinaus üblicherweise zwischen 2,0 und 2,5 % Si. Die bisher bei GJS einmalige Eigenschaftskombination aus Rp0,2 und Rm bei hoher Dehnung der neuen Werkstoffsorten wird durch Mischkristallhärtung des Ferrits durch das Element Silicium erzielt.

Die Vorteile dieser Werkstoffe für den Gussanwender sind bessere Bearbeitbarkeit und gleichmäßige Härte- und Festigkeitsverteilung im Bauteil. Gleichzeitig resultiert daraus die Möglichkeit der Verringerung der Wanddicken (Leichtbauweise) mit dem Hintergrund der Energie- und Rohstoffeinsparung. Für die Gießereien ergibt sich eine einfachere Einhaltung von Härtetoleranzen. Um die für die Herstellung und den Einsatz dieser Werkstoffgruppe noch notwendigen Informationen und Daten zu generieren, wird derzeit ein vom Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie finanziertes Forschungsprojekt unter Beteiligung verschiedener Industrieunternehmen durchgeführt. Erste Teilergebnisse des noch laufenden Projektes werden im Beitrag vorgestellt.

Dr.-Ing. Herbert Löblich, Dr.-Ing. Wolfram Stets, Institut für Gießereitechnik gGmbH, Düsseldorf, DI Dr. mont. Gert Gassner, Prof. Dl Dr. Peter Schumacher, Österreichisches Gießerei-Institut, Leoben, Österreich

 

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