Inhalt
Das Schmelzen von Eisenerz in einem Ofen macht es stärker und formbarer. Metallurgen gießen das geschmolzene Metall in Formen, lassen es abkühlen und erstarren, wobei das Gusseisen entsteht. Die Temperatur des Ofens und die dem geschmolzenen Eisen zugesetzten Materialien oder "Bindemittel" bestimmen die genauen Eigenschaften des Endprodukts. Duktiles und formbares Eisen werden durch das Schmelzen des Erzes gebildet, aber es gibt einige Unterschiede zwischen diesen beiden Metallarten.
Bedeutung
Ein verformbares Material kann in einer anderen Form gehämmert werden, ohne zu reißen oder zu reißen. Ein duktiles Material kann zu einem langen dünnen Filament wie etwa Draht gestreckt werden. Wenn es um Eisen geht, sind diese Begriffe etwas irreführend. Beide Eisentypen reagieren gut auf Stampfen, außerdem können sie in Filamenten verlängert werden; bei duktilem Eisen tritt dies jedoch in größerem Verhältnis auf.
Entwicklung
Die ersten Formen von Gusseisen, bekannt als "grau" und "weiß", erwiesen sich als sehr spröde und neigten bei Kompression zu Rissen. Das schmiedbare Eisen, eine bedeutende Verbesserung, war leichter zu formen und weniger spröde. Bis 1943 blieb es die vorherrschende Form des Gusseisens, während Keith Dwight Millis vom Forschungslabor der American International Nickel Co. duktiles Eisen entwickelte, ein noch stärkeres und flexibleres Metall.
Produktion
Um das schmiedbare Eisen herzustellen, schmolzen die Gießereiarbeiter das Eisenerz und kühlten es schnell ab, indem es in Formen gegossen wurde. Sie erwärmen sie bis zu 100 Stunden lang auf etwa 926,5 Grad Celsius, bevor sie sich langsam abkühlen lassen. Während dieses Abschreckungsprozesses fügen die Arbeiter Hämatit-Erz hinzu. Die Herstellung von Sphäroguss ist einfacher. Wenn Schmelzarbeiter Eisenerz schmelzen, fügen sie Cer, Natrium oder Magnesium hinzu. Die resultierende Legierung wird in Formen gegossen, die dann zum Abkühlen ruhen.
Zusammensetzung
Durch das Tempern des Tempergusses werden kleine Partikel aus unregelmäßig geformtem Kohlenstoff gebildet. Sie verleihen dem Metall mehr Festigkeit und Flexibilität als Gusseisen aus früheren Zeiten. In duktilem Eisen tragen Materialien, die während des Schmelzens hinzugefügt werden, dazu bei, regelmäßigere Kohlenstoffkügelchen zu bilden. Diese sphäroidische Zusammensetzung verleiht dem Metall weniger innere Mängel, macht es stärker und ermöglicht es, dass es erfolgreicher gebogen, verdreht und gedehnt wird als das formbare Material.
Formen
Wenn das Tempergusseisen gegossen und geformt wird, zieht es sich beim Abkühlen beträchtlich ein. Die Gießerei-Metallurgen sollten die Form mit dem geschmolzenen Erz ("Feeder") bedecken, um die gewünschte Form zu erreichen. Sphäroguss zieht viel weniger ein als verformbares Eisen, wenn es in der Form erstarrt. Dieses Fehlen des Rückzugs macht das duktile Eisen weniger anfällig für innere Defekte und Schwachstellen, die durch den Gießvorgang verursacht werden, als das Temperguss.
Eigenschaften
Metallurgenisten können eine Testprobe von 5 cm duktilem Eisen entnehmen, die um 18 bis 30% größer ist als die ursprüngliche Länge. Demgegenüber dehnt sich Temperguss nur um 10% aus. Sphäroguss hat eine höhere "Streckgrenze" als Temperguss, was bedeutet, dass es höheren Belastungen und höheren Temperaturen standhält. Laut der amerikanischen Gießerei Kirkpatrick ist Temperguss die beste Wahl, wenn Sie Teile oder dünne Bleche formen möchten.
Kosten
Sphäroguss verbraucht weniger Metallzuführung. Es benötigt auch weniger Wärme als Temperguss und verbraucht daher weniger Energie. Diese Überlegungen zeigen, dass es für die Hersteller viel billiger ist, Sphäroguss als formbares Eisen herzustellen.
Verwendet
Beide Eisensorten sind robust, langlebig und für die Bearbeitung in neuen Formaten geeignet. Duktileisen wird zur Herstellung von Rohren und Automobilteilen wie Kurbelwellen, LKW-Wellen und Radnaben verwendet. Das schmiedbare Eisen eignet sich gut für Situationen, in denen es durch Hämmern abgeflacht und geformt werden muss. Im Allgemeinen verwenden Metallurgen es für "schmiedeeiserne" Gegenstände wie Klammern und Tore.