Leitfaden zu den Eigenschaften und der Bearbeitung von Gusseisentypen

Von kritischen Komponenten des Automobilmotors über das tägliche Küchengerät bis hin zur kommunalen Infrastruktur unter unseren Füßen – Schachteldecken – diese scheinbar unabhängigen Gegenstände können ein gemeinsames Material haben:GusseisenAber wie gut versteht man dieses vielseitige Material wirklich?In diesem Artikel werden die verschiedenen Arten von Gusseisen beschrieben, ihre einzigartigen Eigenschaften und entscheidende Verarbeitungsaspekte für dieses wesentliche Ingenieurmaterial.

Gusseisen ist eine Eisen-Kohlenstofflegierung mit Eisen (Fe) als Hauptbestandteil und einem Kohlenstoffgehalt zwischen 2,1% und 6,7%.Gusseisen hat typischerweise ein höheres Eigengewicht (ca. 7)Der hohe Kohlenstoffgehalt senkt den Schmelzpunkt und ermöglicht eine relativ einfache Schmelze und Gießung." wo das Hinzufügen von Substanzen zu einem reinen Material seine Flüssig-Fest-Übergangstemperatur senkt.

Gusseisen ist für seine hohe Festigkeit, Verschleißfestigkeit und Bearbeitbarkeit geschätzt und findet Anwendungen in verschiedenen Bereichen, wie in mechanischen Komponenten, Industrieprodukten, Sanitäranlagen,und städtische.

Hochreines Eisen (mit minimalem Kohlenstoffgehalt) erweist sich für den praktischen Gebrauch als zu weich und oxidierungsanfällig.mit einer Breite von mehr als 20 mm,.

Diese drei Eisenstoffe unterscheiden sich hauptsächlich durch ihren Kohlenstoffgehalt:

• Rein Eisen:Unter 0,02% Kohlenstoff
• Stahl:00,02 bis 2,1% Kohlenstoff
• mit einer Breite von nicht mehr als 15 mm20,1% bis 6,7% Kohlenstoff

Der Stahl unterteilt sich weiter in Kohlenstoffstahl (mit nur Eisen und bestimmten Mengen Kohlenstoff, Silizium, Mangan, Schwefel,und Phosphor) und Legierstahl (mit zusätzlichen metallischen Elementen).

Materialien, die sich dem Kohlenstoffgehalt des reinen Eisens nähern, weisen eine geringere Härte und Verschleißfestigkeit auf, gewinnen jedoch an Zähigkeit und höheren Schmelzpunkten.höherer Kohlenstoffgehalt erhöht die Härte und Verschleißfestigkeit und senkt gleichzeitig die Zähigkeit und den Schmelzpunkt, was zu brüchigen Materialien führt.

"Gusswerk" bezeichnet Produkte, die durch das Eingießen von geschmolzenem Material in Formen gebildet werden.Obwohl Gusseisen häufig in der Gussproduktion vorkommtZum Beispiel entsteht Gussstahl aus dem Erhitzen von Stahl bis zu 1500 °C vor der Formspritze.

Wenn Gusseisen mit langsamer Abkühlung viel Kohlenstoff und Silizium enthält, kristallisiert Kohlenstoff zu Graphit.Diese Variante, bei der Kohlenstoff als Graphitflöcke erscheint und graue Bruchflächen erzeugt, erhält die Bezeichnung graue Gusseisen oder Flachgraphitgusseisen.Die Bezeichnung "FC" (von "ferrum" und "casting") geht einer dreistelligen Zahl voraus, die die Zugfestigkeit anzeigt (z. B. FC150 bedeutet ≥150N/mm2).

Während Grauguss keine Festigkeit und Zähigkeit aufweist, bietet er hervorragende Gießfähigkeit, Bearbeitungsfähigkeit, Verschleißbeständigkeit, Korrosionsbeständigkeit und Schwingungsdämpfung, die für Maschinenkörper ideal sind.Komponenten, und Motorblöcke.

Bei niedrigerem Kohlenstoff-/Siliziumgehalt oder einer schnellen Abkühlung bildet Kohlenstoff statt Graphit Zementit (Fe3C), wodurch weiße Bruchflächen entstehen.Außergewöhnlich hart und verschleißfest, aber zerbrechlich und schwer zu bearbeiten, weißes Gusseisen dient Anwendungen mit hoher Haltbarkeit.

Dieses selten verwendete Industriematerial weist mit seinen Eigenschaften zwischen grauen und weißen Varianten auf fleckige Bruchflächen und schlechte Verarbeitbarkeit.

Durch Zugabe von Magnesium (Mg) oder Cerium (Ce) entstehen sphärische Graphitstrukturen (FCD).Durch eine reduzierte Belastungskonzentration verbessert sich die Festigkeit drastischDieses "hochwertige Gusseisen" bietet eine ausgezeichnete mechanische Festigkeit, Verschleiß-/Wärmebeständigkeit und Wärmebehandlungszähligkeit, obwohl Magnesiumzusatz Schrumpfung und Nadellöcher verursachen kann.Seine Härte und Duktilität erschweren die Bearbeitung.

Zu den Anwendungen gehören Automobilteile, Leitungsöffnungsabdeckungen und Druckleitungen, die eine hohe Festigkeit erfordern.

Mit Eigenschaften von mittlerer bis grauer und duktiler Varianten enthält CGI vermiculare (wurmähnliche) Graphitstrukturen.Wärmeleitfähigkeit, und Vibrationsdämpfung ideal für Hydraulikventile und Zylinderblöcke.

Bei der Erstellung dieser duktilen Variante entsteht durch Hitzebehandlung weißes Gusseisen, bei dem durch Glühen der Zement in Graphit zerfällt.Schmiedeeisen entwickelt es nach dem Gießen.Es behält die Verwerferfähigkeit und überwindet dabei Bruchbarkeit und geringe Dehnung.

Es gibt drei Subtypen, die auf der Wärmebehandlung basieren:

• mit einer Breite von nicht mehr als 20 mmKohlenstofffrei, Stahlähnliche Eigenschaften mit weißen Brüchen; ausgezeichnete Vergießbarkeit, Zähigkeit und Schweißbarkeit.
• mit einer Breite von nicht mehr als 20 mmFormen von Ferrit- und Graphitstrukturen für überlegene Weichheit und Dehnung; benannt nach schwarzen Frakturen.
• mit einer Breite von nicht mehr als 20 mm,Durch eine kürzere Wärmebehandlung entsteht Perlit (alternative α-Eisen- und Zementit-Schichten) für eine außergewöhnliche Zähigkeit und Zugfestigkeit.

Diese Kategorie umfaßt Gusseisen, die mit Nickel (Ni), Molybdän (Mo) oder ähnlichen Elementen zur Verbesserung der mechanischen Eigenschaften verstärkt wurden.Legierte Gusseisen erscheint in Hochspannungskomponenten wie Nockenwellen, Bremstrommeln und Kolbenringe.

Der hohe Kohlenstoffgehalt von Gusseisen senkt den Schmelzpunkt und erleichtert die Gießvorgänge.die Materialänderung durch Wärmebehandlung oder Legierung ermöglicht.

Der hohe Kohlenstoffgehalt verringert jedoch typischerweise die Stoßfestigkeit und Zähigkeit und kann Verarbeitungsmethoden einschränken.

Das Gusseisen weist in der Regel eine gute Bearbeitungsfähigkeit auf und bietet einen geringeren Schneidwiderstand, eine geringere Wärmeerzeugung und eine günstige Chipbehandlung gegenüber Stahl/Edelstahl.Die richtige Auswahl der Werkzeuge bleibt entscheidend.

Die Graphitstrukturen zerlegen die Chips und sorgen gleichzeitig für Schmierung, wodurch der Schneidwiderstand verringert wird.Die inhärente Härte von Gusseisen erfordert negative Rake-Winkel-Einsätze mit kleinen Freiwinkel, um Kantensplitter zu verhindern- Werkzeugmaterialien mit hoher Härte erweisen sich als unerlässlich.

Eine ausgezeichnete Splitterexplosion und eine minimale Wärmeerzeugung ermöglichen in der Regel eine Trockenbearbeitung.Schnittbedingungen entsprechend dem Materialtyp anpassen, während die Maschinen mit Grau-Eisen leicht, die Härte des duktilen Eisenes fördert die Aufbau von Kanten, und die extreme Härte des weißen Eisenes stellt die Bearbeitung vor.

Im Vergleich zum Stahl erschwert der hohe Kohlenstoffgehalt von Gusseisen das Schweißen und verursacht Bruchbarkeit (durch die schnelle Kühlung) und Porosität (durch Graphitverbrennung).Erfolgreiches Schweißen erfordert Vorwärmen, spezialisierte Elektroden und technische Änderungen.

Trotz der Auffassung von Bruchbarkeit bietet Gusseisen eine außergewöhnliche Härte, Verschleißfestigkeit und Schwingungsdämpfung.Die verschiedenen Arten erfordern geeignete Werkzeuge und Bedingungen.Alle Sorten haben gemeinsame harte und zerbrechliche Eigenschaften, was Maßnahmen gegen Werkzeug-/Bearbeitungsstücksplitterungen und Staubverunreinigungen erfordert.Eine erfolgreiche Bearbeitung von Gusseisen erfordert ein Verständnis der Eigenschaften jeder Art und die entsprechende Auswahl geeigneter Werkzeuge.