Eigenschaften, Vorteile und Anwendungen von Sphäroguss

Sphäroguss, auch bekannt als Kugelgraphitguss, ist eine Gruppe von Eisenlegierungen mit einer einzigartigen Mikrostruktur, die ihnen hohe Festigkeit, Flexibilität, Haltbarkeit und Elastizität verleiht. Es enthält über 3 Prozent Kohlenstoff und kann dank seiner Graphitflockenstruktur gebogen, verdreht und verformt werden, ohne zu brechen. Sphäroguss ähnelt in seinen mechanischen Eigenschaften Stahl und ist deutlich robuster als herkömmliches Gusseisen.

Sphärogussteile werden durch Gießen von geschmolzenem Sphäroguss in Formen hergestellt, wo das Eisen abkühlt und erstarrt, um die gewünschten Formen anzunehmen. Dieses Gussverfahren führt zu massiven Metallobjekten mit hervorragender Haltbarkeit.

Was macht duktiles Gusseisen einzigartig?

Sphäroguss wurde 1943 als moderne Verbesserung gegenüber herkömmlichem Gusseisen erfunden. Im Gegensatz zu Gusseisen, bei dem Graphit in Flockenform vorliegt, weist Sphäroguss Graphit in Form von Kugelgraphit auf, daher der Begriff „Kugelgraphit“. Diese Struktur ermöglicht es Sphäroguss, Biegung und Stößen standzuhalten, ohne zu reißen, und bietet eine deutlich höhere Elastizität als herkömmliches Gusseisen, das anfällig für Sprödigkeit und Brüche ist.

Sphäroguss wird hauptsächlich aus Roheisen hergestellt, einem hochreinen Eisen mit einem Eisengehalt von über 90 %. Roheisen wird bevorzugt, da es geringe Rückstände oder schädliche Elemente enthält, eine gleichbleibende chemische Zusammensetzung aufweist und optimale Schlackenbedingungen während der Produktion fördert. Dieses Ausgangsmaterial ist ein Hauptgrund, warum Sphärogussgießereien Roheisen anderen Quellen wie Schrott vorziehen.

Eigenschaften von Sphäroguss

Verschiedene Güten von Sphäroguss entstehen durch Manipulation der Matrixstruktur um den Graphit während des Gießens oder durch zusätzliche Wärmebehandlung. Diese geringfügigen Variationen der Zusammensetzung dienen dazu, spezifische Mikrostrukturen zu erzielen, die wiederum die Eigenschaften der einzelnen Güten von Sphäroguss bestimmen.

Sphäroguss kann man sich als Stahl mit eingebetteten Graphitkugeln vorstellen. Die Eigenschaften der die Graphitkugeln umgebenden Metallmatrix beeinflussen maßgeblich die Eigenschaften von Sphäroguss, während der Graphit selbst zu seiner Elastizität und Flexibilität beiträgt.

Es gibt mehrere Matrizentypen in Sphäroguss, wobei die folgenden am häufigsten vorkommen:

1. 1. Ferrit– Eine reine Eisenmatrix, die hochduktil und flexibel ist, aber eine geringe Festigkeit aufweist. Ferrit weist eine geringe Verschleißfestigkeit auf, ist aber aufgrund seiner hohen Schlagzähigkeit und der einfachen Bearbeitung ein wertvoller Bestandteil von Sphärogusssorten.
2. 2. Perlit– Ein Verbundwerkstoff aus Ferrit und Eisencarbid (Fe3C). Es ist relativ hart und weist eine mäßige Duktilität auf. Es bietet hohe Festigkeit, gute Verschleißfestigkeit und mäßige Schlagzähigkeit. Perlit bietet außerdem eine gute Zerspanbarkeit.
3. 3. Perlit/Ferrit– Eine Mischstruktur aus Perlit und Ferrit, die häufigste Matrix in handelsüblichem Sphäroguss. Sie vereint die Eigenschaften beider Werkstoffe und bietet so ein ausgewogenes Verhältnis von Festigkeit, Duktilität und Bearbeitbarkeit.

Die einzigartige Mikrostruktur jedes Metalls verändert seine physikalischen Eigenschaften:

Gängige Güten für duktiles Gusseisen

Obwohl es viele verschiedene Spezifikationen für Sphäroguss gibt, bieten Gießereien üblicherweise drei gängige Güten an:

Vorteile von Sphäroguss

Sphäroguss bietet Konstrukteuren und Herstellern mehrere Vorteile:

• • Es lässt sich leicht gießen und bearbeiten, was die Produktionskosten senkt.
• • Es verfügt über ein hohes Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht, wodurch langlebige und dennoch leichte Komponenten möglich sind.
• • Sphäroguss bietet ein ausgewogenes Verhältnis zwischen Robustheit, Kosteneffizienz und Zuverlässigkeit.
• • Aufgrund seiner hervorragenden Gießbarkeit und Bearbeitbarkeit eignet es sich für komplexe Teile.

Anwendungen von Sphäroguss

Aufgrund seiner Festigkeit und Duktilität findet Sphäroguss ein breites Spektrum an industriellen Anwendungen. Er wird häufig für Rohrleitungen, Automobilteile, Getriebe, Pumpengehäuse und Maschinenfundamente verwendet. Die Bruchfestigkeit von Sphäroguss macht ihn ideal für Sicherheitsanwendungen wie Poller und Aufprallschutz. Sphäroguss wird auch häufig in der Windkraftindustrie und anderen hochbelasteten Umgebungen eingesetzt, in denen Haltbarkeit und Flexibilität unerlässlich sind.