Weißes Gusseisen: Eigenschaften, Anwendungen, Struktur und Merkmale

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2023-12-17 10:23

Anfangs wurde die Technologie des Gusseisens erstmals im 10. Jahrhundert in China beherrscht, danach verbreitete sie sich in anderen Ländern der Welt. Die Basis von Gusseisen ist eine Legierung aus Eisen mit Kohlenstoff und anderen Bestandteilen. Eine Besonderheit ist, dass Gusseisen in seiner Zusammensetzung mehr als 2% Kohlenstoff in Form von Zementit enthält, der in anderen Metallen nicht vorkommt. Ein prominenter Vertreter dieser Legierung ist weißer Gusseisen, der im Maschinenbau zur Herstellung von Teilen, in der Industrie und im Alltag Verwendung findet.

Aussehen

Die Legierung hat eine weiße Farbe am Bruch und einen charakteristischen metallischen Glanz. Das Gefüge von weißem Gusseisen ist feinkörnig.

Eigenschaften

Im Vergleich zu anderen Metallen hat die Eisen-Kohlenstoff-Legierung die folgenden Eigenschaften und Eigenschaften:

• hohe Sprödigkeit;
• erhöhte Härte;
• hoher spezifischer Widerstand;
• geringe Wurfeigenschaften;
• geringe Bearbeitbarkeit;
• gute Hitzebeständigkeit;
• große Schwindung (bis zu 2%) und schlechte Formfüllung;
• geringe Schlagfestigkeit;
• hohe Verschleißfestigkeit.

Metallmasse hat eine große Korrosionsbeständigkeit in Salz- oder Salpetersäure. Wenn im Gefüge freie Karbide vorhanden sind, tritt Korrosion auf, wenn Gusseisen in Schwefelsäure eingelegt wird.

Weiße Gusseisen, die einen geringeren Kohlenstoffanteil enth alten, gelten als beständigere Legierungen gegenüber hohen Temperaturen. Aufgrund der erhöhten mechanischen Festigkeit und Zähigkeit, die bei hohen Temperaturen auftreten, wird die Bildung von Rissen in Gussteilen minimiert.

Zusammensetzung

Eisen-Kohlenstoff-Legierung gilt als billiger als Stahl. Weißes Gusseisen enthält Eisen und Kohlenstoff, die in einem chemisch gebundenen Zustand vorliegen. Überschüssiger Kohlenstoff, der im Eisenmischkristall nicht vorhanden ist, ist im gebundenen Zustand in Form von Eisenkarbiden (Zementit) und in legiertem Gusseisen in Form von Sonderkarbiden enth alten.

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Je nach Kohlenstoffgeh alt im weißen Gusseisen wird es in folgende Typen unterteilt:

1. Hyotectic enthält 2,14 % bis 4,3 % Kohlenstoff und nimmt nach vollständiger Abkühlung die Struktur von Perlit, sekundärem Zementit und Ledeburit an.
2. Eutektikum enthält 4,3 % Kohlenstoff und hat eine Struktur in Form eines hellen Hintergrunds aus Zementit, der mit dunklen Perlitkörnern übersät ist.
3. Hyotectic hat 4,3 % bis 6,67 % Kohlenstoff in seiner Zusammensetzung.

Bewerbung

Basierend auf den obigen Eigenschaften,Daraus lässt sich schließen, dass es keinen Sinn macht, weißes Gusseisen thermisch und mechanisch zu bearbeiten. Die Legierung fand ihre Hauptanwendung nur in Form eines Gusses. Weißes Gusseisen erhält folglich nur dann die besten Eigenschaften, wenn alle Gießbedingungen erfüllt sind. Diese Verarbeitungsmethode wird aktiv verwendet, wenn es notwendig ist, massive Produkte herzustellen, die eine hohe Oberflächenhärte aufweisen müssen.

Außerdem wird weißer Gusseisen geglüht, wodurch Temperguss entsteht, aus dem z. B. dünnwandige Gussteile hergestellt werden:

• Autoteile;
• Agrarprodukte;
• Teile für Traktoren, Mähdrescher usw.

Die Legierung wird auch zur Herstellung von Platten mit gerippten oder glatten Oberflächen verwendet und wird auch aktiv bei der Herstellung von Stahl und Grauguss verwendet.

Die Verwendung von weißem Gusseisen in der Landwirtschaft als Baumetall ist eher begrenzt. Am häufigsten wird Eisen-Kohlenstoff-Legierung zur Herstellung von Teilen für hydraulische Maschinen, Sandwerfer und andere Mechanismen verwendet, die unter Bedingungen erhöhten abrasiven Verschleißes arbeiten können.

Hartguss

Diese Legierung gilt als eine Art weißes Gusseisen. Durch schnelles Abkühlen der Oberfläche der Eisen-Kohlenstoff-Legierung ist es möglich, eine Abkühlung von 12–30 mm zu erreichen. Materialstruktur: Der Oberflächenteil besteht aus weißem, im Kern grauem Gusseisen. Aus solchem Material werden Räder, Kugeln für Mühlen, Walzen hergestellt, die darin montiert werdenMaschinen zur Blechbearbeitung.

Legierungselemente der Legierung

Speziell eingeführte Legierungssubstanzen, die der Zusammensetzung von weißem Gusseisen zugesetzt werden, können eine höhere Verschleißfestigkeit und Festigkeit, Korrosionsbeständigkeit und Hitzebeständigkeit verleihen. Je nach Menge der zugesetzten Stoffe werden diese Gusseisenarten unterschieden:

• niedriglegierte Legierung (bis 2,5 % Hilfsstoffe);
• mittellegiert (von 2,5% bis 10%);
• hochlegiert (mehr als 10%).

Legierungselemente können der Legierung zugesetzt werden:

• chrome;
• schwefel;
• nickel;
• Kupfer;
• Molybdän;
• titan;
• Vanadium,
• silizium;
• Aluminium;
• Mangan.

Legiertes weißes Gusseisen hat verbesserte Eigenschaften und wird häufig zum Gießen von Turbinen, Schaufeln, Mühlen, Teilen für Zement- und konventionelle Öfen, Schaufeln von Pumpmaschinen usw. verwendet. Die Eisen-Kohlenstoff-Legierung wird in zwei Öfen verarbeitet, was macht es ist möglich, das Material auf eine bestimmte chemische Zusammensetzung zu bringen:

• in der Kuppel;
• in Elektroöfen.

Gussteile aus weißem Gusseisen werden in Öfen geglüht, um die erforderlichen Abmessungen zu stabilisieren und innere Spannungen abzubauen. Die Glühtemperatur kann bis auf 850 Grad ansteigen. Der Vorgang des Aufheizens und Abkühlens muss langsam erfolgen.

Markierung oder Bezeichnung von weißem Gusseisen mit Verunreinigungenbeginnt mit dem Buchstaben H. Welche Legierungselemente in die Zusammensetzung der Legierung passen, lässt sich anhand der nachfolgenden Buchstaben der Kennzeichnung bestimmen. Der Name kann Zahlen enth alten, die den Prozentsatz zusätzlicher Substanzen angeben, die in weißes Gusseisen passen. Enthält die Markierung die Bezeichnung Ø, so bedeutet dies, dass das Gefüge der Legierung Kugelgraphit enthält.

Glüharten

Für die Bildung von weißem Gusseisen in der Industrie wird eine schnelle Abkühlung der Legierung verwendet. Heute werden die folgenden Hauptarten des Glühens von Kohlenstofflegierungen aktiv verwendet:

• Weichglühen wird hauptsächlich verwendet, um den Ferrit in der Gusseisenzusammensetzung zu erhöhen;
• Glühen zum Abbau innerer Spannungen und Minimierung von Phasenumwandlungen;
• graphitisierendes Glühen, wodurch Temperguss entsteht;
• Normalisierung bei einer Temperatur von 850-960 Grad, was zu Graphit und Perlit sowie zu erhöhter Verschleißfestigkeit und Festigkeit führt.

Weitere Informationen

Bis heute ist bewiesen, dass es keinen direkten Zusammenhang zwischen Verschleißfestigkeit und Härte einer Kohlenstofflegierung gibt. Erst durch die Struktur, nämlich die Anordnung von Karbiden und Phosphiden in Form eines regelmäßigen Gitters oder in Form von gleichmäßigen Einschlüssen, wird eine erhöhte Verschleißfestigkeit erreicht.

Die Festigkeit von weißem Gusseisen wird am stärksten vom Kohlenstoffgeh alt beeinflusst, die Härte von den Karbiden. Die größte Festigkeit und Härte haben jene Gusseisen, diehaben eine martensitische Struktur.