Wenn man von der Einstufung von Gusseisen spricht, muss in Betracht gezogen werden, dass die Kombination der verschiedene Mikrogefügebestandteile und ihre Morphologie die Zugehörigkeitsklasse eines Gusseisens bestimmt.
Weiße Gusseisen
In einem weißen Gusseisen wird zum Zeitpunkt der eutektischen Erstarrung der metastabile Verlauf verfolgt und es bilden sich Austenit und Zementit. Austenit durchläuft die oben beschriebene Entwicklung, während Zementit bis zur Raumtemperatur bestehen bleibt.
Das Vorhandensein von Zementit verleiht weißem Gusseisen eine hohe Härte, aber auch Sprödigkeit und mangelnde Duktilität.
Typische Anwendungen von weißem Gusseisen sind mechanische Komponenten, wie Wagenräder oder Walzzylinder, die eine ausgezeichnete Verschleißfestigkeit gewährleisten müssen.
Graue Gusseisen
Das graue Gusseisen erweist sich oft mehr aufgrund seiner guten thermischen Eigenschaften als wegen seiner mechanischen Eigenschaften als interessant und wird in den Sektoren der Motoren-, Kessel- und Heizkörperindustrie, für Sockel von Werkzeugmaschinen und für Ventile verwendet.
Bei weißen Gusseisen zeigt die eutektische Erstarrung einen stabilen Verlauf, der zur Bildung von Austenit (der sich dann im Allgemeinen zu einem perlitischen Gefüge entwickelt) und Graphit mit lamellenförmiger Morphologie führt.
Diese Art von Morphologie wirkt sich besonders nachteilig hinsichtlich der Duktilität und Zähigkeit des Gusseisens aus.
Graue Gusseisen
Verformbare Gusseisen
Wird weißes Gusseisen einer Behandlung bezüglich der Verformbarkeit (ungefähr 950°C für einige Stunden) unterzogen, kommt es zu einer Zersetzung des Zementits, die mit einer Auflösung des Kohlenstoffs im Austenit verbunden ist.
Anschließend verbindet sich der Kohlenstoff wieder in Form von Graphit mit gleichachsiger und relativ regelmäßiger Morphologie. Man erhält so das verformbare Gusseisen, in dem die besondere Morphologie des Graphits eine gute Duktilität gewährleistet (daher der Name).
Das verformbare Gusseisen wird für Produkte mit kleinem Querschnitt und für Produkte, die niedrigen Temperaturen standhalten müssen, im Eisenbahnbereich, im Automobilbau im Allgemeinen, für Ventile, Armaturen, Fittings, elektrische Baugruppen, Handwerkzeuge, Unterlegscheiben, Halterungen, landwirtschaftliche Geräte verwendet.
Gusseisen mit Kugelgraphit
Die Gusseisen mit Kugelgraphit entstehen hingegen durch eine eutektische Erstarrung des Gusseisens, d.h. mit Bildung von Austenit und Graphit. Eine geeignete Dosierung von Magnesium erlaubt, den kinetischen Mechanismus der Zunahme von Graphit zu kontrollieren, der nach der Erstarrung eine kugelförmige Morphologie annimmt.
Je nach Zusammensetzung und Abkühlungsbedingungen kann sich der Austenit hingegen zu einem ferritischen oder perlitischen oder gemischten ferritisch-perlitischen Gefüge entwickeln. Die kugelförmige Morphologie des Graphits bewirkt hohe Duktilität und Zähigkeit (daher die englische Bezeichnung “Ductile Iron”).
Andererseits ist beim Übergang von einer vollkommen ferritischen zu einer gemischten und schließlich zu einer vollständig perlitischen Matrix ein Anstieg der Fließ- und Bruchspannungen und eine Abnahme der Duktilität zu beobachten.
Das Gießen von Gusseisen mit Kugelgraphit findet in verschiedenen Bereichen Anwendung. Sie werden zur Herstellung mechanischer Komponenten für Land- und Erdbewegungsmaschinen, Gelände- und Straßenfahrzeuge, Drehgestelle, hydraulische und ölhydraulische Anwendungen genutzt.
Ausferritische Gusseisen (ADI)
Die ausferritischen Gusseisen (ADI) sind das Ergebnis einer Behandlung (Austempering) der Gusseisen mit Kugelgraphit: Austenitisierung, Salzbad-Abschrecken und anschließendes isothermes Halten bei Temperaturen zwischen 250 und 350°C.
Diese Behandlung bewirkt eine komplette Umwandlung der Matrix (die normalerweise anfangs perlitisch ist), was zu einem ausferritischem Mikrogefüge führt, das in der Lage ist, einen ausgezeichneten Kompromiss zwischen Festigkeit und Duktilität gewährleistet.
Die ausferritischen Gusseisen (ADI) werden zur Herstellung von Komponenten für den Landwirtschafts- und Erdbewegungssektor, den Sektor des Schienenverkehrs und der Forstwirtschaft sowie für Anwendungen wie Getriebe, Federungen für Gelände- und Straßenfahrzeuge und hydraulische und ölhydraulische Komponenten genutzt.
Perferritische Gusseisen (IDI)
Auch die von Zanardi Fonderie patentierten perferritischen Gusseisen (IDI) entstehen durch eine isotherme Behandlung, die jedoch im “zwischenkritischen” Bereich der Koexistenz von Ferrit und Austenit erfolgt.
Das Ergebnis ist eine Matrix aus Ferrit und Perlit, die interessante Kompromisswerte zwischen Festigkeit und Duktilität aufweist.
Die perferritischen Gusseisen können in verschiedenen Sektoren eingesetzt werden; bei Zanardi Fonderie beispielsweise erwies sich IDI als interessant für die Erstellung von Verteilerkörpern und Kupplungssystemen für den Bau- und Bergbausektor.
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