Sphäroguss: Anwendungen, Eigenschaften und Herstellungstechniken

1. Überblick über duktiles Gusseisen

Sphäroguss, auch Kugelgraphitguss oder Kugelgraphitguss genannt, ist eine Gusseisenart, die sich durch hohe Festigkeit, ausgezeichnete Duktilität und Schlagzähigkeit auszeichnet. Im Gegensatz zu herkömmlichem Grauguss enthält Sphäroguss Einschlüsse aus Kugelgraphit, die die Rissausbreitung verhindern und die Zähigkeit erhöhen. Es wird häufig in Branchen eingesetzt, die langlebige und vielseitige Komponenten erfordern.

2. Mechanische Eigenschaften

Die mechanischen Eigenschaften von Gusseisen mit Sphäroguss machen es für eine Vielzahl technischer Anwendungen geeignet. Zu den wichtigsten Eigenschaften gehören:

• Hohe Zugfestigkeit, typischerweise im Bereich von 400 bis 700 MPa.
• Hervorragende Dehnung von 10–18 %, was im Vergleich zu Grauguss eine überlegene Duktilität bietet.
• Gute Ermüdungs- und Schlagfestigkeit, dadurch zuverlässig bei zyklischer Belastung.
• Verschleißfestigkeit, geeignet für Bauteile, die Reibung oder Abrieb ausgesetzt sind.

3. Allgemeine Anwendungen

Sphäroguss wird für Anwendungen, die eine Kombination aus Festigkeit, Zähigkeit und Haltbarkeit erfordern, sehr geschätzt. Zu den gängigen Anwendungen gehören:

• Rohre und Rohrverbindungsstücke für Wasser- und Abwassersysteme.
• Automobilkomponenten wie Kurbelwellen, Zahnräder und Aufhängungsteile.
• Schwere Maschinenteile, einschließlich Land- und Baumaschinen.
• Industrieventile und Pumpengehäuse, bei denen Druck- und Verschleißfestigkeit von entscheidender Bedeutung sind.

4. Herstellungstechniken

4.1 Schmelzen und Legieren

Sphäroguss wird durch das Schmelzen von Roheisen und Schrott in einem Kupol- oder Induktionsofen hergestellt. Um die Bildung von Kugelgraphit zu induzieren, werden Legierungselemente wie Magnesium oder Cer zugesetzt. Die präzise Kontrolle der chemischen Zusammensetzung gewährleistet gleichbleibende mechanische Eigenschaften.

4.2 Gießprozess

Das geschmolzene Sphäroguss wird in Formen gegossen, um Bauteile unterschiedlicher Form und Größe herzustellen. Zu den gängigen Gussmethoden gehören:

• Sandguss für große und komplexe Formen.
• Feinguss für Präzisionsteile mit glatten Oberflächen.
• Schalenformen für mittlere bis kleine Bauteile, die eine hohe Maßhaltigkeit erfordern.

4.3 Wärmebehandlung

Eine Wärmebehandlung kann die Eigenschaften von Sphäroguss weiter verbessern. Zu den üblichen Behandlungen gehören Glühen zum Spannungsabbau, Abschrecken und Anlassen zur Erhöhung der Härte und Festigkeit sowie Normalisieren zur Verfeinerung der Mikrostruktur.

5. Vergleich mit Grauguss

Sphäroguss bietet hinsichtlich der mechanischen Leistung erhebliche Vorteile gegenüber herkömmlichem Grauguss. Die folgende Tabelle fasst die wichtigsten Unterschiede zusammen: