Chemische, mikrostrukturelle und thermische Untersuchungen

Analyse der chemischen Zusammensetzung

Die mikrostrukturellen und technologischen Eigenschaften von Gusseisen und im Allgemeinen aller Metalllegierungen hängen in erster Linie von ihrer chemischen Zusammensetzung ab. Selbst geringfügige Änderungen im Gehalt von Elementen wie Kohlenstoff, Silizium und Magnesium können die Mikrostruktur und Leistungen eines Gusseisens völlig verändern. Aus diesen Gründen ist die Kontrolle der Zusammensetzung unerlässlich und erfolgt mit unterschiedlichen Methoden, auch entsprechend den zu identifizierenden und quantifizierenden chemischen Elementen. Eine genaue Bestimmung des Vorhandenseins und der Menge der verschiedenen Elemente erfolgt spektrometrisch durch den Einsatz von Quantometern; Die Bestimmung von Elementen wie Kohlenstoff und Schwefel erfolgt durch Oxidation der Probe und Nachweis der erhaltenen Oxide mittels Infrarotzellen.
Ein sicherlich genaues, aber auch zeitaufwändigeres Verfahren ist das „feuchte“ Verfahren. Diese Art von Analyse besteht in der Auflösung der Probe in Säure und der Analyse der Konzentration der gesuchten Elemente in der erhaltenen Lösung mittels klassischer und instrumenteller Analysetechniken: Spektrophotometrie, Gravimetrie oder Titration; Atomabsorption; optische Emissionsspektroskopie; Massenspektrometrie.

Produkttests bei Fonderie Zanardi Foundries

Mikrostrukturelle Untersuchungen

Die Mikrostruktur eines Gusseisens (Art und Form des Graphits, Vorhandensein oder Fehlen von Zementit, Menge an Ferrit, Perlit, Ausferrit, aber auch das mögliche Vorhandensein von Einschlüssen und Defekten) ist für die Bestimmung seines Betriebsverhaltens von entscheidender Bedeutung. Genau aus diesem Grund ist es notwendig, die mikrostrukturellen Eigenschaften von Gusseisen systematisch mit verschiedenen metallografischen Verfahren und Instrumenten zu analysieren. Das Gusseisen, wird nach dem Polieren und einem eventuellen chemischen Prozess unter dem Lichtmikroskop betrachtet und die verschiedenen Mikrogefügebestandteile hervorgehoben und identifiziert. Mittels mit dem metallographischen Mikroskop verknüpfter Bildanalysesysteme lassen sich die prozentualen Anteile der Bestandteile und die morphologischen Parameter des Graphits (Knollen, äquivalenter Durchmesser usw.) quantifizieren. Spezifischere und „lokale“ Informationen über das Mikrogefüge und die Zusammensetzung können mittels Rasterelektronenmikroskopie (REM) in Kombination mit einer EDS-Mikrosonde gewonnen werden.

Mikroskopische Analyse von Gusseisen bei Zanardi Foundries

Metallographie – Makroskopische Techniken

Metallographie – Mikroskopische Techniken

Elektronisches Mikroskop

Thermische Analysen

Die Mikrostruktur eines Gusseisens entwickelt sich während der Erstarrung und anschließenden Abkühlung zunehmend weiter. Alle Phasenumwandlungen sind auch mit der Entwicklung oder Aufnahme von Wärme verbunden, die sich mit den durch die Form und die äußere Umgebung induzierten Wärmeaustauschphänomenen überschneiden. Eine Abkühlkurve beschreibt daher den Temperaturverlauf vom Beginn der Erstarrung des Gusseisens bis zum Erreichen der Umgebungstemperatur. Anhand der Abkühlkurven ist es daher möglich, die kritischen Umwandlungstemperaturen zu identifizieren, die Entstehung der verschiedenen mikrostrukturellen Bestandteile zu überwachen und somit zu verstehen, ob das Qualitätsniveau des hergestellten Gusseisens den Projektanforderungen entspricht.

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