Sphäroguss

Sphäroguss hat viele Vorteile

Sphäroguss – auch als Sphäroguss oder Sphäroguss bezeichnet – ist eigentlich eine Gruppe von Eisen, die aufgrund ihrer einzigartigen Mikrostruktur eine hohe Festigkeit, Flexibilität, Haltbarkeit und Elastizität aufweisen. Gusseisen mit Kugelgraphit enthält normalerweise über 3 Prozent Kohlenstoff; es kann gebogen, verdreht oder verformt werden, ohne zu brechen. Seine mechanischen Eigenschaften sind denen von Stahl ähnlich und übertreffen die von Standard-Gusseisen bei weitem.

Sphäroguss sind feste Metallgegenstände, die entstehen, wenn geschmolzenes duktiles Eisen in Hohlräume in einer Form gegossen wird. Das duktile Eisen kühlt anschließend ab und verfestigt sich in Form des Hohlraums, den es einnimmt.

Was ist Sphäroguss?

Sphäroguss wurde 1943 erfunden und ist eine moderne Iteration von Gusseisen. Gusseisen und Sphäroguss haben gegensätzliche physikalische Eigenschaften, die durch Unterschiede in ihren Mikrostrukturen verursacht werden.

Der im Gusseisen enthaltene Graphit und Kohlenstoff liegen als Flocken vor; Gusseisen weist positive Druckbelastungsfähigkeiten auf, aber eine Zugbelastung über seiner natürlichen Zugfestigkeit kann dazu führen, dass sich Risse bilden und sich schnell von Spannungspunkten innerhalb der flockigen Graphitmikrostruktur ausbreiten. Dadurch hat Gusseisen praktisch keine Dehnung. Es ist ein sprödes Material und daher in seiner Verwendung bei Zug- und Stoßbelastungsanwendungen begrenzt.

Der Graphit in duktilem Gusseisen kommt als Sphäroide vor, daher wird er manchmal als Kugelgraphit bezeichnet . Ebenso der Begriff Sphäroguss rührt daher, dass der im Sphäroguss enthaltene Kohlenstoff in Knötchenform vorliegt. Diese einzigartige Mikrostruktur bewirkt, dass duktiles Eisen Biege- und Stoßbelastungen weitaus besser standhält als herkömmliches Gusseisen.

Woraus wird Sphäroguss hergestellt?

Während duktiles Gusseisen aus Stahl- oder Eisenschrott hergestellt werden kann, ist Roheisen die primäre Zufuhrquelle für die meisten modernen Gießereien für duktiles Gusseisen. Roheisen bezieht sich auf die primäre Eisenproduktion eines Hochofens, der über neunzig Prozent Eisen enthält.

Der Begriff „Roheisen“ entstand aus der althergebrachten Methode, Hochofeneisen in Kokillen zu gießen, die so in Sandbetten angeordnet waren, dass sie aus einer gemeinsamen Gießrinne beschickt werden konnten. Da die Formengruppen einem Wurf von Spanferkeln ähnelten, wurden die einzelnen Eisenstücke als „Schweine“ und der Läufer als Sau bezeichnet. Moderne Molche werden durch kontinuierliche Molchgießmaschinen hergestellt.

Roheisen wird in der Produktion von duktilem Gusseisen als primäre Quelle für reines Eisen verwendet. Es bietet eine Reihe einzigartiger Vorteile:Roheisen enthält wenig Rest- oder schädliche Elemente, hat eine konsistente Chemie, fördert optimale Schlackenbedingungen und verbessert die Prozesskontrolle durch Bereitstellung konsistenter Chargeneigenschaften. Die Nachfrage nach Roheisen ist in den letzten Jahren gestiegen, da Gießereien für duktiles Eisen seine Vorteile gegenüber alternativen Eisenquellen wie Eisenschrott oder Schmelzen von Stahlschrott und Zugabe von Kohlenstoff nutzen.

Vorteile von Sphäroguss

Sphäroguss bietet Konstrukteuren mehrere Vorteile:

1. Duktiles Gusseisen lässt sich leicht gießen und bearbeiten.
2. Es hat ein hervorragendes Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht.
3. Duktiles Gusseisen kann viel kostengünstiger hergestellt werden als Stahl.
4. Es hat eine hervorragende Gießbarkeit und Bearbeitbarkeit.
5. Sphäroguss bietet Designern eine außergewöhnliche Kombination aus Zähigkeit, kostengünstiger Herstellung und Zuverlässigkeit.

Eigenschaften von Sphäroguss

Um unterschiedliche Qualitäten von duktilem Gusseisen herzustellen, muss man die Matrixstruktur um den Graphit herum während des Gießprozesses oder durch anschließende Wärmebehandlung kontrollieren. Die geringfügigen Unterschiede in der Zusammensetzung zwischen den verschiedenen Sorten von Sphäroguss existieren, um die gewünschte Matrix (Mikrostrukturen) zu erzeugen.

Sphäroguss kann als Stahl betrachtet werden, in dessen Matrix Graphitkügelchen verteilt sind. Die Eigenschaften der metallischen Matrix, in der die Graphitkügelchen suspendiert sind, haben einen signifikanten Einfluss auf die Eigenschaften von Gusseisen mit Kugelgraphit, die Graphitkügelchen selbst jedoch nicht.

Es gibt mehrere Matrizen in Sphäroguss, die gebräuchlichste ist:

1. Ferrit – ein reines, duktiles, flexibles Eisen mit geringer Festigkeit. Diese Matrix hat eine schlechte Verschleißfestigkeit, aber eine hohe Schlagfestigkeit und eine gute Bearbeitbarkeit.
2. Perlmutt – eine mechanische Mischung aus Ferrit und Eisenkarbid (Fe₃ C). Es ist relativ hart, mit mäßiger Duktilität. Es hat eine hohe Festigkeit, gute Verschleißfestigkeit, mäßige Schlagfestigkeit und gute Bearbeitbarkeit.
3. Perlit/Ferrit – eine Struktur, die aus einer Mischung aus Perlit und Ferrit besteht, und die gebräuchlichste Matrix für handelsübliche Sorten von Sphäroguss.

Gängige Güten aus duktilem Gusseisen

Während es viele verschiedene Sphärogussspezifikationen gibt, bieten Gießereien routinemäßig 3 gängige Güten an;

PHYSIKALISCHE UND MECHANISCHE EIGENSCHAFTEN

ASTM A536, KLASSE 60-40-18

ASTM A536, KLASSE 65-45-12

ASTM A536, KLASSE 80-55-06

Zugfestigkeit, min, psi

60.000

65.000

80.000

Zugfestigkeit, min, MPa

414

448

552

Streckgrenze, min, psi

40.000

45.000

55.000

Streckgrenze, min, MPa

276

310

379

Dehnung in 2 Zoll oder 50 mm, min %

18

12

6

Dichte lb/in3

0,256

0,256

0,256

Dichte g/cm3

7.1

7.1

7.1

Schmelztemperatur (Grad F)

2.100 – 2.190

2.100 – 2.190

2.100 – 2.190

Schmelztemperatur (Grad C)

1.150 – 1.200

1.150 – 1.200

1.150 – 1.200

Druckfestigkeit Ksi

429

429

429

Druckfestigkeit MPa

2960

2960

2960

UNS

F32800

F33100

F33800

PHYSIKALISCHE UND MECHANISCHE EIGENSCHAFTEN

ASTM A536, KLASSE 60-40-18

Zugfestigkeit, min, psi

60.000

Zugfestigkeit, min, MPa

414

Streckgrenze, min, psi

40.000

Streckgrenze, min, MPa

276

Dehnung in 2 Zoll oder 50 mm, min %

18

Dichte lb/in3

0,256

Dichte g/cm3

7.1

Schmelztemperatur (Grad F)

2.100 – 2.190

Schmelztemperatur (Grad C)

1.150 – 1.200

Druckfestigkeit Ksi

429

Druckfestigkeit MPa

2960

UNS

F32800

PHYSIKALISCHE UND MECHANISCHE EIGENSCHAFTEN

ASTM A536, KLASSE 65-45-12

Zugfestigkeit, min, psi

65.000

Zugfestigkeit, min, MPa

448

Streckgrenze, min, psi

45.000

Streckgrenze, min, MPa

310

Dehnung in 2 Zoll oder 50 mm, min %

12

Dichte lb/in3

0,256

Dichte g/cm3

7.1

Schmelztemperatur (Grad F)

2.100 – 2.190

Schmelztemperatur (Grad C)

1.150 – 1.200

Druckfestigkeit Ksi

429

Druckfestigkeit MPa

2960

UNS

F33100

PHYSIKALISCHE UND MECHANISCHE EIGENSCHAFTEN

ASTM A536, KLASSE 80-55-06

Zugfestigkeit, min, psi

80.000

Zugfestigkeit, min, MPa

552

Streckgrenze, min, psi

55.000

Streckgrenze, min, MPa

379

Dehnung in 2 Zoll oder 50 mm, min %

6

Dichte lb/in3

0,256

Dichte g/cm3

7.1

Schmelztemperatur (Grad F)

2.100 – 2.190

Schmelztemperatur (Grad C)

1.150 – 1.200

Druckfestigkeit Ksi

429

Druckfestigkeit MPa

2960

UNS

F33800

Sphäroguss-Anwendungen

Sphäroguss hat eine größere Festigkeit und Duktilität als Grauguss. Diese Eigenschaften ermöglichen den effektiven Einsatz in einer Vielzahl industrieller Anwendungen, darunter Rohre, Automobilkomponenten, Räder, Getriebe, Pumpengehäuse, Maschinenrahmen für die Windkraftindustrie und viele mehr. Da es nicht wie Grauguss bricht, kann duktiles Gusseisen auch sicher in Stoßschutzanwendungen wie Pollern verwendet werden.

Benutzerdefinierte Casting-Dienste

Reliance Foundry arbeitet mit Kunden zusammen, um das beste Material für jeden kundenspezifischen Guss zu bestimmen. Fordern Sie ein Angebot an, um weitere Informationen darüber zu erhalten, wie unser Casting-Service Ihre Projektanforderungen erfüllen kann.

Quellen

• ASTM International. „Standardspezifikation für Gussteile aus duktilem Gusseisen“.
• Ductile Iron Society. „Daten aus duktilem Eisen für Konstrukteure.“
• Sorelmetal. „Die duktile Eisenfamilie.“