Aufkohlungsmittel sind Additive, die verwendet werden, um geschmolzenem Eisen (hauptsächlich Gusseisen, wie Grauguss und Sphäroguss) während des Gießprozesses, insbesondere während der Schmelzphase, Kohlenstoff hinzuzufügen.
Ihr Einsatz hat einen entscheidenden und komplexen Einfluss auf die Endqualität der Gussteile.
Kernfunktionen und Auswirkungen von Aufkohlungsmitteln
1. Kohlenstoffgehalt auffüllen und anpassen
Kernfunktion: Während des Schmelzprozesses kann der Kohlenstoffgehalt in der Eisenschmelze aufgrund von Oxidation, Rost und Elementarausbrand unter den gewünschten Wert fallen.
Die Hauptfunktion eines Aufkohlers besteht darin, den Kohlenstoffgehalt der Eisenschmelze präzise auf den erforderlichen Prozessbereich anzuheben.
Besonders kritisch ist dies bei der Verwendung von Stahlschrott zum Schmelzen: In modernen Gießereien werden große Mengen Stahlschrott als Einsatzstoff eingesetzt, um Kosten zu senken und die Gießleistung zu verbessern.
Stahlschrott selbst hat einen sehr geringen Kohlenstoffgehalt, daher sind Aufkohlungsmittel erforderlich, um den Kohlenstoffgehalt von etwa 0,2 % bis 0,8 % auf die für Gusseisen erforderlichen 2,8 % bis 3,8 % zu erhöhen.
2. Verbesserung der Qualität des geschmolzenen Eisens
Verbesserung der Graphitierung: Hochwertige Aufkohlungsmittel (insbesondere solche, die einer Hochtemperaturgraphitierung unterzogen wurden) können als „Keime“ für die Kohlenstoffausfällung in der Eisenschmelze fungieren und so die Keimbildung und das Wachstum von Graphit fördern.
Dadurch entsteht feinerer, gleichmäßiger verteilter Typ-A-Graphit, wodurch die mechanischen Eigenschaften des Gussstücks verbessert werden.
Verringerung der Neigung von geschmolzenem Eisen zur Unterkühlung: Eine gute Graphitierung verringert die Unterkühlung des geschmolzenen Eisens, wodurch der Kristallisationsprozess stabiler wird und das Risiko ungünstiger Mikrostrukturen (z. B. Typ-D-Graphit) verringert wird.
Reinigung von geschmolzenem Eisen: Durch die Zugabe von Aufkohlungsmitteln während des Schmelzprozesses können diese auf der Oberfläche des geschmolzenen Eisens schwimmen, wodurch der Kontakt mit Luft verringert und Oxidation verhindert wird.
Gleichzeitig werden mit den Aufkohlungsmitteln auch einige Verunreinigungen aus der Schlacke entfernt.
3. Verbesserung der mechanischen Eigenschaften und Verarbeitbarkeit von Gussteilen
Verbesserung von Festigkeit und Härte: Durch die Optimierung der Graphitmorphologie und der Matrixstruktur können Zugfestigkeit, Härte und Elastizitätsmodul des Gussstücks erhöht werden.
Erhöhte Verschleißfestigkeit: Gleichmäßig verteilter Graphit hat eine Schmierwirkung und kann Schmiermittel speichern, wodurch die Verschleißfestigkeit von Gussteilen verbessert wird.
Verbesserte Bearbeitbarkeit: Die geeignete Graphitmorphologie (insbesondere Flockengraphit) wirkt als Spanbrecher und schmiert das Werkzeug während des Schneidens, wodurch sich Gussteile leichter bearbeiten lassen, eine glattere Oberflächenbeschaffenheit erzielt und die Werkzeuglebensdauer verlängert wird.
4. Stabile Produktion und Kostenreduzierung
Stabile Zusammensetzung: Der Einsatz von Aufkohlungsmitteln ermöglicht eine genauere Kontrolle der chemischen Zusammensetzung der endgültigen Eisenschmelze und reduziert so Qualitätsinstabilitäten, die durch Ladungsschwankungen verursacht werden.
Wirtschaftlich und effizient: Im Vergleich zur reinen Verwendung von Roheisen können durch das Verfahren „Stahlschrott + Aufkohlung“ die Rohstoffkosten deutlich gesenkt werden.
Zusammenfassung: Aufkohlungsmittel sind ein zweischneidiges Schwert in der Gussproduktion:
Positiv: Sie sind ein unverzichtbarer „Aromastoff“ und „Optimierer“ in modernen Gießprozessen. Sie können die Zusammensetzung wirtschaftlich und präzise anpassen, wodurch die Qualität des geschmolzenen Eisens erheblich verbessert wird und letztendlich qualitativ hochwertige Gussteile mit hoher Festigkeit, stabiler Leistung und ausgezeichneter Bearbeitbarkeit hergestellt werden.
Negativ: Wenn minderwertiges Aufkohlungsmittel verwendet oder unsachgemäß betrieben wird, wird es zur Fehlerquelle, führt zu schädlichen Verunreinigungen und verursacht eine Reihe schwerwiegender Probleme wie Porosität, Schlackeneinschlüsse, weißes Gusseisen und Graphitschwimmen.
