Was ist CI-Casting?

Die Bestandteile der Legierung beeinflussen ihre Farbe beim Reißen:Weißes Gusseisen enthält Karbidverunreinigungen, die der Legierung Wege zum Reißen und Durchfließen schaffen. Und Grauguss kann Graphitflocken besitzen, die die Risse simulieren. Dadurch werden beim Bruch des Materials unzählige neue Risse initiiert, und duktiles Eisen sind kugelförmige Graphit-"Knötchen", die die weitere Bruchentwicklung hemmen.

Kohlenstoff (C) in einer Menge von 1,8 bis 4 Gew.-%. Und Silizium (Si) 1-3 Gew.-% Dies sind die Hauptlegierungsbestandteile von Gusseisen. Als Stahl werden nur die spezifischen Eisenlegierungen und eine minimale Menge an Kohlenstoff definiert. Gusseisen ist spröde, mit Ausnahme von Temperguss. Aufgrund des relativ niedrigen Schmelzpunktes bezieht sich dies auf eine gute Fließfähigkeit. Und dies bezieht sich auf hervorragende Bearbeitbarkeit, Verformungsbeständigkeit und Verschleißfestigkeit.

Gusseisen hat sich zu einem technischen Werkstoff mit einem breiten Anwendungsspektrum entwickelt und wird in Rohren, Maschinen und Automobilteilen verwendet. Typische Anwendungen sind Zylinderköpfe, Motorblöcke und Getriebe. Es ist auch resistent gegen Oxidationsschäden, was seine Nützlichkeit erhöht.

Die Geschichte des CI-Castings

Die frühesten gusseisernen Artefakte stammen aus dem 5. Jahrhundert v. Chr. und wurden von Archäologen im heutigen Jiangsu, China, entdeckt. Forscher glauben, dass die Verwendung von Gusseisen vor langer Zeit im frühen Festlandchina begann. Sie glauben, dass es verwendet wurde, um Produkte für Farmen, Haushalte und Kämpfe herzustellen.

Im 15. Jahrhundert wurde Gusseisen während der Reformation in Burgund, Frankreich und England für Kanonen verwendet. Die für die Kanonen verwendeten Mengen an Gusseisen erforderten eine Massenproduktion.

Die erste gusseiserne Brücke wurde 1770 von Abraham Darby III gebaut und ist als The Iron Bridge in Shropshire, England, bekannt. Gusseisen wurde auch für die Errichtung vieler Gebäude verwendet. Die breite Verwendung davon in einer architektonischen Umgebung begann sehr weit verbreitet zu sein.

Einsatz von CI in der Massenproduktion in der Industrie

Gusseisen entsteht hauptsächlich aus dem flüssigen Roheisen oder durch Umschmelzen von Roheisen. Dies geschieht häufig, auch mit erheblichen Mengen an Eisen, Stahl, Kalkstein, Kohlenstoff (Koks), und es werden verschiedene Schritte unternommen, um unerwünschte Verunreinigungen zu entfernen. Wenn die Anwendung in Betracht gezogen wird, werden der Kohlenstoff- und der Siliziumgehalt auf die gewünschten Werte eingestellt, die zwischen 2–3,5 % bzw. 1–3 % liegen können.

Gusseisen wird aus Roheisen hergestellt, und das ist das Nebenprodukt des Schmelzens von Eisenerz aus dem Hochofen.

Phosphor und Schwefel können sättigen, indem sie aus dem geschmolzenen Eisen ausgebrannt werden, aber dadurch wird auch der Kohlenstoff entfernt, der ersetzt werden muss. Gegebenenfalls werden der Schmelze dann weitere Elemente zugeführt, bevor die endgültige Form durch Gießen hergestellt wird. Gusseisen wird manchmal in einem einzigartigen Hochofen geschmolzen, der als Kupolofen bezeichnet wird.

In modernen Anwendungen wird es jedoch häufiger in elektrischen Induktionsöfen oder Lichtbogenöfen geschmolzen. Wenn die Schmelze fertig ist, wird das geschmolzene Gusseisen in einen Warmhalteofen oder eine Pfanne gegossen.

Eigenschaften von Gusseisen

Die Eigenschaften von Gusseisen werden durch Zugabe verschiedener Legierungselemente oder Legierungen verändert. Neben Kohlenstoff ist Silizium die wichtigste Legierung, da es Kohlenstoff aus der Lösung verdrängt. Der geringe Siliziumanteil ermöglicht es dem Kohlenstoff, in Lösung zu bleiben, Eisenkarbid zu bilden und weißes Gusseisen zu erzeugen.

Ein hoher Anteil an Silizium verdrängt Kohlenstoff aus der Lösung, wodurch Graphit entsteht und Grauguss entsteht. Andere Legierungselemente, Mangan, Chrom, Molybdän, Titan und Vanadium, wirken dem Silizium entgegen und fördern die Kohlenstoffretention und die Bildung dieser Karbide. Nickel und Kupfer erhöhen die Festigkeit und Bearbeitbarkeit, ändern jedoch nicht die Menge an produziertem Graphit.

Kohlenstoff in Form von Graphit macht das Eisen weicher, verringert die Schrumpfung, senkt die Festigkeit und verringert die Dichte. Schwefel, wenn er meist als Verunreinigung vorhanden ist, bildet Eisensulfid, das die Bildung von Graphit verhindert und die Härte erhöht.

Das Problem mit Schwefel ist, dass geschmolzenes Gusseisen klebrig wird, was zu Defekten führt. Um den Schwefeleffekten entgegenzuwirken, wird Mangan zugesetzt, da beide anstelle von Eisensulfid Mangansulfide bilden. Mangansulfid ist leichter als geschmolzen, daher neigt es dazu, aus der Schmelze in die Schlacke zu fließen.

Die zur Schwefelneutralisation benötigte Manganmenge beträgt 1,7 x Schwefelgehalt + 0,3 %. Wenn mehr Mangan hinzugefügt wird, bildet sich Mangankarbid, das die Härte und Kühlung erhöht, mit Ausnahme von Grauguss, wo bis zu 1 % Mangan die Festigkeit und Dichte erhöht.

Veredelte Materialien zum Gießen

Nickel ist eines der häufigsten Legierungselemente, da es die Struktur von Perlit und Graphit verfeinert, die Duktilität verbessert und Härteunterschiede zwischen den Schnittdicken ausgleicht.

Chrom wird in kleinen Mengen hinzugefügt, um freien Graphit zu reduzieren, ihn abzukühlen und weil es ein starker Karbidstabilisator ist; Nickel wird oft zusammengefügt. Die leichten Inhaltsstoffe können als Ersatz für 0,5 % Chrom zugesetzt werden.

Kupfer wird in der Pfanne oder im Ofen in einer Menge von 0,5-2,5 % hinzugefügt, um die Kälte zu reduzieren, den Graphit zu verfeinern und die Fließfähigkeit zu erhöhen.

Molybdän wird in einer Menge von 0,3 bis 1 % zugesetzt, um die Kühle zu erhöhen und die Graphit- und Perlitstruktur zu verbessern; es wird oft in Kombination mit Nickel, Kupfer und Chrom hinzugefügt, um hochfestes Eisen herzustellen.

Titan wird als Entgaser und Desoxidator eingeführt, aber es erhöht auch die Fließfähigkeit. 0,15–0,5 % Vanadium wird Gusseisen zugesetzt, um Zementit zu stabilisieren, die Härte zu erhöhen und die Verschleiß- und Hitzebeständigkeit zu erhöhen. 0,1–0,3 % Zirkonium hilft bei der Bildung von Graphit, desoxidiert und erhöht die Fließfähigkeit.

In Tempergussschmelzen wird Wismut in einer Größenordnung von 0,002–0,01 % zugesetzt, um die Menge an zugesetztem Silizium zu erhöhen. Dem Weißguss wird Bor zugesetzt, um die Herstellung von Temperguss zu unterstützen; es reduziert auch die grobe Wirkung von Wismut.

Die häufigste Art ist Grauguss

Grauguss zeichnet sich durch ein Graphitgefüge aus, das Risse im Material grau erscheinen lässt. Es ist das am weitesten verbreitete Gusseisen und das am häufigsten verwendete Gussmaterial nach Gewicht. Das meiste Gusseisen hat eine chemische Zusammensetzung von 2,5–4,0 % Kohlenstoff, 1–3 % Silizium und der Rest ist Eisen.

Grauguss hat eine geringere Zugfestigkeit und Schlagfestigkeit als Stahl, aber seine Druckfestigkeit ist vergleichbar mit Stahl mit niedrigem und mittlerem Kohlenstoffgehalt. Diese mechanischen Eigenschaften werden durch die Größe und Form der in der Mikrostruktur vorhandenen Graphitflocken gesteuert und können gemäß den ASTM-Richtlinien charakterisiert werden.

Insgesamt ist CI-Guss also wirklich nur Gusseisen. Dieses Gusseisen ist nur ein Teil der speziellen Gruppe der Eisen- und Kohlenstofflegierungen. Achten Sie erst auf den Kohlenstoffgehalt, wenn dieser über 2 % liegt. Und denken Sie daran, was das bedeutet, hat nur einen sehr niedrigen Schmelzpunkt.

Die Inhaltsstoffe der Legierung bewirken beim Reißen eine Farbveränderung:Weißes Gusseisen enthält Karbidverunreinigungen, die die Risse durchdringen lassen. Grauguss hat Graphitflocken und spiegelt dadurch nur den Riss wider und beginnt viele neue Risse, wenn das Material bricht, und duktiles Eisen sind kugelförmige Graphit-„Knötchen“, die die weitere Bruchentwicklung hemmen. Hier dreht sich alles um CI-Guss!