Überblick über Sphäroguss
1. Überblick überSphäroguss:
Sphäroguss bezeichnet Gusseisen, bei dem Kohlenstoff während des Erstarrungsprozesses von flüssigem Eisen als Kugelgraphit ausfällt. Der größte Unterschied in seiner metallografischen Struktur im Vergleich zu Grauguss besteht in der Änderung der Graphitform, wodurch das Vorhandensein von scharfem Graphit im Grauguss vermieden wird. Die Schneidwirkung von Graphit auf die Metallmatrix wird stark reduziert und die durch Flockengraphit verursachte Spannungskonzentration wird im Wesentlichen eliminiert, was zu einer Festigkeitsausnutzungsrate von 70–90 % für die Metallmatrix führt, wodurch die Leistung der Metallmatrix stark verbessert wird .
Sphäroguss, wie Stahl, kann seine Leistung durch Wärmebehandlung und Legierungsmaßnahmen weiter verbessern. Beispielsweise kann behandeltes Sphäroguss eine gute Zähigkeit mit einer Dehnung von bis zu 24 % und eine Zugfestigkeit von bis zu 1400 MPa erreichen, was im Grunde ähnlich wie Stahl ist.
Sphäroguss hat gegenüber Stahl viele Vorteile. Zum Beispiel ist die Gießleistung gut und die Kosten sind relativ niedrig.
Aufgrund der kontinuierlichen Produktionssteigerung und Eigenschaftsentwicklung hat duktiles Gusseisen geschmiedeten und gegossenen Stahl als zukunftsträchtigen metallischen Konstruktionswerkstoff erfolgreich teilweise verdrängt.
2. Metallographische Struktur von Sphäroguss
Die mechanischen Eigenschaften sind eng mit der metallographischen Struktur von Metallen verbunden, und die Art der metallographischen Struktur bestimmt die Art der mechanischen Eigenschaften. Sphäroguss ist da keine Ausnahme, und nur durch Sphäroidisieren von Graphit kann die Rolle der Metallmatrix ausgeübt werden, wodurch die mechanischen Eigenschaften von Gusseisen erheblich verbessert werden. Erst durch das Sphäroidisieren von Graphit können die Eigenschaften der Matrix weiter sinnvoll verändert werden.
Daher ist die metallographische Untersuchung von Gusseisen mit Kugelgraphit eine Voraussetzung dafür, dass wir Gusseisen mit Kugelgraphit verstehen und anwenden können.
3. Bildung von Sphäroguss
Die Bildung von sphärischem Graphit durchläuft zwei Phasen: Keimbildung und Wachstum. Die Keimbildung ist der primäre Prozess von Graphit, und während des Schmelzens und der anschließenden Sphäroidisierung und Impfbehandlung wird im geschmolzenen Eisen eine große Menge nichtmetallischer Einschlüsse erzeugt. Die anfänglich sehr kleinen Einschlüsse kollidieren miteinander, aggregieren und werden größer, schwimmen auf oder sinken während der nachfolgenden Gieß-, Füll- und Erstarrungsprozesse und werden zum Kern der Graphitausscheidung.
Nach der Bildung eines kugelförmigen Graphitkerns beginnen sich Kohlenstoffatome auf dem Kernsubstrat anzuhäufen, und die Form des letztendlich erzeugten Graphits bestimmt den Wachstumsmodus, der durch die Prozessbedingungen beeinflusst wird.
Daher ist die Kontrolle des Wachstumsprozesses von Graphit der Schlüssel zum Erhalt von kugelförmigem Graphit.