Inhalt
Das Schmelzen von Eisenerz in einem Ofen macht es stärker und formbarer. Metallurgen gießen das geschmolzene Metall in Formen und lassen es abkühlen und sich verfestigen, wodurch Gusseisen entsteht. Die Ofentemperatur und die dem geschmolzenen Eisen zugesetzten Materialien oder "Bindemittel" bestimmen die genauen Eigenschaften des Endprodukts. Duktiles und formbares Eisen werden beide durch Schmelzen von Erz gebildet, es gibt jedoch verschiedene Unterschiede zwischen diesen beiden Metallarten.
Bedeutung
Sie können ein formbares Material in eine andere Form hämmern, ohne dass es reißt oder bricht. Ein duktiles Material kann zu einem langen, dünnen Filament wie Draht gedehnt werden. Wenn es um Eisen geht, sind diese Begriffe etwas irreführend. Beide Eisenarten reagieren gut auf Hämmern, außerdem können sie zu Filamenten gedehnt werden; im Fall von duktilem Eisen tritt dies jedoch in größerem Maße auf.
Entwicklung
Die ersten Formen von Gusseisen, bekannt als "grau" und "weiß", erwiesen sich als sehr spröde und neigten dazu, unter Druck zu reißen. Temperguss, eine signifikante Verbesserung, war leichter zu formen und weniger spröde. Bis 1943 blieb die dominierende Form von Gusseisen erhalten, als Keith Dwight Millis vom Forschungslabor der American International Nickel Co. duktiles Eisen entwickelte, ein noch stärkeres und flexibleres Metall.
Produktion
Um Temperguss herzustellen, schmelzen Gießereiarbeiter Eisenerz und kühlen es schnell ab, indem sie es in Formen gießen. Sie erwärmen sie bis zu 100 Stunden lang auf etwa 926,5 Grad Celsius, bevor sie langsam abkühlen. Während dieses Temper- oder "Glühprozesses" fügen die Arbeiter Hämatiterz hinzu. Die Herstellung von duktilem Eisen ist einfacher. Wenn Gießereiarbeiter Eisenerz schmelzen, fügen sie Cer, Natrium oder Magnesium hinzu. Die resultierende Legierung wird zu Formen geschmolzen, die dann abkühlen gelassen werden.
Komposition
Der Klingelprozess von Temperguss führt zur Bildung kleiner unregelmäßig geformter Kohlenstoffpartikel. Sie verleihen dem Metall mehr Festigkeit und Flexibilität als Gusseisen aus früheren Perioden. In duktilem Eisen tragen beim Schmelzen zugesetzte Materialien zur Bildung regelmäßigerer Kohlenstoffkugeln bei. Diese kugelförmige Zusammensetzung verleiht dem Metall weniger innere Fehler, macht es stärker und ermöglicht es, es erfolgreicher zu krümmen, zu verdrehen und zu dehnen als formbar.
Formen
Wenn Temperguss gegossen und geformt wird, zieht es sich beim Abkühlen erheblich zurück. Gießereimetallurgen müssen die Form mit dem geschmolzenen Erz, dem so genannten "Feeder", bedecken, um die gewünschte Form zu erreichen. Duktiles Eisen zieht sich viel weniger zurück als Temperguss, wenn es sich in der Form verfestigt. Diese Abwesenheit von Schrumpfung macht es weniger wahrscheinlich, dass duktiles Eisen innere Defekte und Schwachstellen bildet, die durch den Gießprozess verursacht werden, als Temperguss.
Eigenschaften
Metallurgen können eine 5-cm-Testprobe aus duktilem Eisen extrahieren, die 18 bis 30% länger als die ursprüngliche Länge ist. Andererseits ist Temperguss nur 10% länger. Duktiles Eisen hat eine höhere "Elastizitätsgrenze" als Temperguss, was bedeutet, dass es höheren Belastungen und höheren Temperaturen standhalten kann. Laut der amerikanischen Gießerei Kirkpatrick ist Temperguss jedoch die beste Wahl, wenn es darum geht, dünne Teile oder Bleche zu formen.
Kosten
Duktiles Eisen verbraucht weniger Metallzuführung. Es benötigt auch weniger Heizung als Temperguss und verbraucht daher weniger Energie. Diese Überlegungen zeigen, dass es für Hersteller viel billiger ist, duktiles Eisen als Temperguss herzustellen.
Verwendet
Beide Eisenarten sind stark, langlebig und gut für die Bearbeitung in neue Formen geeignet. Aus duktilem Eisen werden Rohre und Autoteile wie Kurbelwellen, LKW-Achsen und Radnaben hergestellt. Temperguss eignet sich gut für Situationen, in denen es abgeflacht und gehämmert werden muss. Metallurgen verwenden es im Allgemeinen für "Schmiedeeisen" -Elemente wie Stützen und Tore.