Grauguss, Sphäroguss und Temperguss sind drei Haupttypen von Gusseisenwerkstoffen. Sie unterscheiden sich erheblich in der Mikrostruktur, den Leistungsmerkmalen und den Herstellungsprozessen, was vor allem auf Unterschiede in der Graphitmorphologie zurückzuführen ist. Hier ein detaillierter Vergleich:
1. Grauguss
• Graphitmorphologie: Flockengraphit (graue Bruchfläche).
• Mikrostruktur: Graphitflocken sind in einer Ferrit- oder Perlitmatrix dispergiert; An den Spitzen der Graphitflocken kommt es leicht zu Spannungskonzentrationen.
• Leistungsmerkmale:
º Vorteile: Gute Gussleistung, Verschleißfestigkeit, Vibrationsdämpfung (Graphitflocken absorbieren Vibrationen) und Bearbeitbarkeit; niedrige Kosten.
º Nachteile: Geringe Festigkeit, schlechte Plastizität (fast keine Duktilität), hohe Sprödigkeit; Die Zugfestigkeit ist viel geringer als die Druckfestigkeit.
• Anwendungen: Werkzeugmaschinenbetten, Motorblöcke, Bremsscheiben, Ventilgehäuse und andere Komponenten, die Vibrationsdämpfung und Verschleißfestigkeit erfordern.
2. Sphäroguss (oder Sphäroguss)
• Graphitmorphologie: Kugelgraphit (erhalten durch Sphäroidisierungsbehandlung mit Magnesium oder Cer usw.).
• Mikrostruktur: Kugelgraphit hat eine geringere Schneidwirkung auf die Matrix, was zu einer hohen Festigkeitsausnutzung der Matrix (Ferrit, Perlit oder eine Mischung) führt.
• Leistungsmerkmale:
º Vorteile: Hohe Festigkeit, gute Plastizität und Zähigkeit (Dehnung kann 10–25 % erreichen), Zugfestigkeit nahe an der von Stahl, bei gleichzeitiger Beibehaltung der Verschleißfestigkeit und Vibrationsdämpfungseigenschaften.
º Nachteile: Hohe Anforderungen an den Gussprozess (erfordert Sphäroidisierungsbehandlung), höhere Kosten als Grauguss.
• Anwendungsszenarien: Kurbelwellen, Zahnräder, Rohre, Karosserieteile für Kraftfahrzeuge und andere Komponenten, die dynamischen Belastungen standhalten müssen.
3. Temperguss
• Graphitmorphologie: Kugelgraphit (gebildet durch Glühen von weißem Gusseisen).
• Mikrostruktur: Graphit ist agglomeriert und hat eine geringere Schneidwirkung auf die Matrix als Flockengraphit, aber schwächer als Kugelgraphit.
• Leistungsmerkmale:
º Vorteile: Höhere Zähigkeit und Plastizität (Dehnung typischerweise 5–15 %), überlegen gegenüber Grauguss und kann bestimmten Stößen standhalten.
º Nachteile: Komplexer Herstellungsprozess (erfordert langes Glühen), hohe Kosten und begrenzte Wandstärke.
• Klassifizierung:
º Blackheart-Temperguss (ferritische Matrix): Gute Zähigkeit, wird für Rohrverbindungen und Automobilteile verwendet.
º Whiteheart Temperguss (Oberfläche entkohlt): Gute Schweißbarkeit, wird für dünnwandige Teile verwendet.
º Perlitischer Temperguss: Hohe Festigkeit, wird für verschleißfeste Teile verwendet.
• Anwendungsszenarien: Rohrverbindungen, landwirtschaftliche Geräte, Eisenbahnteile und andere dünnwandige Teile mit komplexen Formen, die Festigkeit erfordern.
Auswahlempfehlungen
• Erforderliche Schwingungsdämpfung und geringe Kosten → Grauguss.
• Bedarf an Festigkeit und Zähigkeit → Sphäroguss (kann einige Stahlteile ersetzen).
• Dünnwandige Teile mit komplexen Formen, die Zähigkeit erfordern → Temperguss (besonders häufig bei Rohrverbindungsstücken).
Obwohl diese drei Materialien alle zur Familie der Gusseisen gehören, unterscheiden sich ihre Eigenschaften und Anwendungen aufgrund der unterschiedlichen Graphitformen erheblich. Aufgrund seiner hervorragenden Gesamtleistung ist Sphäroguss zum am häufigsten verwendeten Gusseisenwerkstoff in der modernen Industrie geworden.
