Der Begriff Gusseisen, Herstellung und Verwendung von Gusseisen, Eigenschaften von Gusseisen. Gusseisen – Eigenschaften, Klassifizierung, Typen Was bedeutet Gusseisen?

Es unterscheidet sich von Stahl in seiner Zusammensetzung durch seinen höheren Kohlenstoffgehalt, in seinen technologischen Eigenschaften – bessere Gussqualitäten, geringe Fähigkeit zur plastischen Verformung (unter normalen Bedingungen kann es nicht geschmiedet werden). Gusseisen ist günstiger als Stahl.

Gusseisen werden klassifiziert nach folgenden Indikatoren:

• Kohlenstoffzustand:

- weißes Gusseisen- der gesamte Kohlenstoff liegt in gebundenem Zustand in Form von Karbid vor;

- Grauguss- Kohlenstoff liegt größtenteils oder vollständig in freiem Zustand in Form von lamellarem oder faserigem (Wirbel-)Graphit vor;

- Sphäroguss- Kohlenstoff liegt weitgehend oder vollständig in freiem Zustand in Form von Kugelgraphit vor;

- formbares Eisen- wird durch Glühen von Gussstücken aus weißem Gusseisen gewonnen. Der gesamte Kohlenstoff oder ein erheblicher Teil davon liegt in freiem Zustand in Form von Flockengraphit (geglühter Kohlenstoff) vor.

• Struktur:

- ferritisch;

- Ferrit-Perlit;

- perlitisch;

• chemische Zusammensetzung:

- unlegiert;

- Legierung- besonderer Zweck.

Somit unterscheidet sich Gusseisen (außer Weiß) von Stahl durch das Vorhandensein von Graphiteinschlüssen in der Struktur (Abb. 1), und Gusseisen unterscheiden sich voneinander in der Form dieser Einschlüsse.

Reis. 1. Klassifizierung von Gusseisen je nach Struktur der Metallbasis und Form der Graphiteinschlüsse: A - Ferrit; B - Ferrit und Perlit; V- Perlit; / - lamellar; 2- wirbelnd; 3 - schuppig; 4- sphärisch.

Die mechanischen Eigenschaften von Gusseisen hängen von der Struktur und hauptsächlich von der Form, Menge, Größe und Art der Verteilung der Graphiteinschlüsse ab. Graphiteinschlüsse bestimmen die technologischen und betrieblichen Eigenschaften von Gusseisen. Das Vorhandensein von Graphiteinschlüssen erleichtert die Bearbeitung von Gusseisenteilen durch Schneiden aufgrund spröder Späne. Graphit erhöht die Verschleißfestigkeit und verleiht Gusseisen durch seine eigene „Schmierwirkung“ gute Gleiteigenschaften. Gusseisen weist eine geringe Empfindlichkeit gegenüber verschiedenen Oberflächenfehlern, Schnitten, Rillen usw. auf, da Graphiteinschlüsse selbst Spannungskonzentratoren sind und das Hinzufügen einiger weiterer Einschlüsse keinen wesentlichen Einfluss auf die Gesamtfestigkeit des Materials hat. Im Gegensatz zu einer Metallbasis überträgt Graphit elastische Schwingungen nicht gut, daher verfügt Gusseisen über ein hohes Dämpfungsvermögen, wodurch es Schwingungen und Resonanzschwingungen dämpfen kann.

Die Härte von Gusseisen hängt wenig von der Form der Graphiteinschlüsse ab und wird durch die Struktur der Metallbasis bestimmt. Ferritisches Gusseisen hat eine Härte von ~150 HB und Ferrit-Perlit-Gusseisen hat eine Härte von ~200 HB; Perlit ~250 HB.

Verunreinigungen im Gusseisen

Normales Industriegusseisen enthält dasselbe Verunreinigungen , wie Kohlenstoffstahl, also Mangan, Silizium, Schwefel und Phosphor, jedoch in größeren Mengen. Diese Verunreinigungen beeinflussen die Graphitierungsbedingungen und damit die Struktur und Eigenschaften von Gusseisen erheblich.

Silikone hat einen besonders starken Einfluss auf die Struktur von Gusseisen und fördert die Graphitisierung. Der Siliziumgehalt in Gusseisen variiert stark: von 0,3-0,5 bis 3-5 %. Durch die Änderung des Siliziumgehalts ist es möglich, Gusseisen zu erhalten, die sich in ihren Eigenschaften und ihrer Struktur völlig unterscheiden – von weiß mit niedrigem Siliziumgehalt bis hin zu ferritisch mit hohem Siliziumgehalt (grau mit Lamellengraphit oder hochfest mit Kugelgraphit).

Mangan Im Gegensatz zu Silizium verhindert es die Graphitisierung oder fördert, wie man sagt, das Bleichen von Gusseisen.

Schwefel trägt auch zum Bleichen von Gusseisen bei, verschlechtert aber gleichzeitig dessen Gusseigenschaften (insbesondere verringert es die Fließfähigkeit). Daher ist der Schwefelgehalt in Gusseisen begrenzt: Die Obergrenze für kleine Gussstücke liegt bei 0,08 %; für größere (wenn eine etwas schlechtere Fließfähigkeit toleriert werden kann) – bis zu 0,1–0,12 % S.

Phosphor hat praktisch keinen Einfluss auf den Graphitisierungsprozess. Phosphor ist jedoch ein nützlicher Zusatz in Gusseisen, da er die Fließfähigkeit verbessert.

Weißes Gusseisen

Gusseisen erhielt diesen Namen aufgrund der Art des Bruchs, der eine mattweiße Farbe hat. Der gesamte Kohlenstoff in diesem Gusseisen liegt in gebundenem Zustand in Form von Zementit vor. Weißes Gusseisen kann je nach Kohlenstoffgehalt untereutektisch (Perlit + Ledeburit), eutektisch (Ledeburit) und übereutektisch (primärer Zementit + Ledeburit) sein. Diese Gusseisen zeichnen sich durch ihre hohe Härte (450-550 HB) aus, die auf den hohen Zementitgehalt zurückzuführen ist. Daher sind sie sehr zerbrechlich und werden nicht zur Herstellung von Maschinenteilen verwendet. Für die anschließende Herstellung von Temperguss durch graphitisierendes Glühen werden weiße Gussstücke aus Gusseisen verwendet. Anschließend wird es zur Herstellung von Teilen mit erhöhter Dauerfestigkeit verwendet: Kurbelwellen und Nockenwellen, Ventilsitze, Ölpumpenräder, Scheibenbremssättel usw.

Gebleichtes Gusseisen hat Oberflächenschichten (12–30 mm) mit der Struktur von weißem Gusseisen und einen Kern mit der Struktur von grauem Gusseisen. Die hohe Oberflächenhärte eines solchen Gussstücks erhöht seine Abriebfestigkeit. Daher wird gebleichtes Gusseisen zur Herstellung von Blechwalzwalzen, Rädern, Bremsbelägen und vielen anderen Teilen verwendet, die einem erhöhten Verschleiß ausgesetzt sind.

Grauguss

Gusseisen erhielt seinen Namen aufgrund der Art des Bruchs, der eine graue Farbe hat. Grauguss enthält in seiner Struktur Graphit. Die Struktur von Gusseisen besteht aus einer Metallbasis und Graphit (in Form von Platten), und seine Eigenschaften hängen von diesen beiden Komponenten ab.

Im Vergleich zu Papier weist Graphit geringe mechanische Eigenschaften auf, sodass wir mit einiger Näherung davon ausgehen können, dass die Stellen, die es einnimmt, Hohlräume und Risse sind. Mit zunehmender Hohlraumzahl verschlechtern sich die mechanischen Eigenschaften von Gusseisen stark. Unter Zugspannungen bilden sich an den Enden von Graphiteinschlüssen leicht Bruchstellen. Gusseisen verhält sich unter Druck und Biegung viel besser.

Grauguss ist eine Legierung mit komplexer Zusammensetzung, die Eisen, Kohlenstoff, Silizium, Mangan und Verunreinigungen wie Schwefel und Phosphor enthält. Letzteres löst sich teilweise in Ferrit (~0,3 %) und geht darüber hinaus in das ternäre Eutektikum (Fe-C-P) mit einem Schmelzpunkt von 950 °C ein. Dadurch werden die Gießeigenschaften von Gusseisen deutlich verbessert.

Schwefel ist eine schädliche Verunreinigung, die die mechanischen und Gusseigenschaften von Gusseisen beeinträchtigt und die Neigung zur Rissbildung im Gusseisen erhöht.

Silizium ist in der Zusammensetzung von Grauguss (1-3 %) als wichtigstes chemisches Element enthalten und erhöht die Freisetzung von Graphit während der Erstarrung und Zersetzung des freigesetzten Zementits.

Mangan (0,2-1,1 %) wirkt sich positiv auf die mechanischen Eigenschaften von Gusseisen aus, erschwert jedoch den Graphitierungsprozess oder fördert dessen Bleiche. Somit können wir sagen, dass der Grad der Graphitierung direkt von der Menge an Kohlenstoff (2,2–3,7 %) und Silizium (1–3 %) im Gusseisen abhängt.

In geringen Mengen können Chrom, Nickel und Kupfer aus dem Erz in Grauguss gelangen, die sich ebenfalls auf den Graphitisierungszustand auswirken. Die Anzahl der Graphiteinschlüsse und die Struktur der Unterlage beeinflussen die Eigenschaften von Grauguss.

Basierend auf der Struktur der Metallbasis werden graue Gusseisen in drei Gruppen eingeteilt:

1) grauer Perlit mit einer Perlit- und Graphitstruktur (die Menge an gebundenem Kohlenstoff beträgt ~0,8 %).

2) grauer Ferrit-Perlit mit der Struktur Ferrit + Perlit + Graphit (die Menge an gebundenem Kohlenstoff beträgt weniger als 0,8);

3) graues Ferrit mit einer Ferrit- und Graphitstruktur (vollständiger Kohlenstoff in Form von Graphit).

Die mechanischen Eigenschaften von Grauguss hängen von den Eigenschaften der Metallbasis sowie der Menge, Form und Größe der Graphiteinschlüsse (Hohlräume) ab.

MarkierungGrauguss

Gemäß GOST 1412-85 umfasst die Bezeichnung von Gusseisen eine Kombination aus Buchstaben und Zahlen, zum Beispiel SCH15. SCH steht für Grauguss, die Zahlen geben den Wert der Zugfestigkeit an. Die Norm sieht folgende Gusseisensorten vor: SCh10; SCH15; SCh18; SCh20; SCh21; SCH24; SCh25; SCH30; SCh35; SCh40; SCH45.

Die Werte der Indikatoren einiger Graugusssorten sind in der Tabelle angegeben. 1.

Tabelle 1. Mechanische Eigenschaften einiger Graugusssorten

Das Vorhandensein von Graphit trägt zum Zerkleinern von Spänen beim Schneiden bei und hat eine Schmierwirkung, was die Verschleißfestigkeit von Gusseisen erhöht.

Ferritische Graugusssorten SCh10 und SCh15 werden für leicht und mäßig belastete Teile verwendet: Abdeckungen, Flansche, Schwungräder, Bremssättel, Bremstrommeln, Kupplungsscheiben usw.

Die Ferrit-Perlit-Graugusssorten SCh20 und SCh25 werden für Teile verwendet, die erhöhten statischen und dynamischen Belastungen ausgesetzt sind: Motorzylinderblöcke, Zylinderkolben, Kupplungstrommeln, Maschinenbetten usw.

Perlitisches Gusseisen wird zum Guss von Rahmen leistungsstarker Werkzeugmaschinen und Mechanismen verwendet. Häufig werden perlitgrau modifizierte Gusseisen verwendet. Solche Gusseisen werden durch Zugabe spezieller Zusätze zu flüssigem Gusseisen vor dem Gießen erhalten – Ferrosilicium (0,3–0,6 Gew.-% der Charge) oder Silizium-Kalzium (0,3–0,5 Gew.-% der Charge). Zu diesen Gusseisen gehören Gusseisen der Sorten SCh40 und SCh45, die aufgrund der Verfeinerung der Form der Graphiteinschlüsse höhere mechanische Eigenschaften aufweisen. Diese Gusseisen werden zur Herstellung von Pumpengehäusen, Kompressoren und hydraulischen Antrieben verwendet.

Für Teile, die bei erhöhten Temperaturen betrieben werden, wird legierter Grauguss verwendet, der zusätzlich Chrom, Nickel, Molybdän und Aluminium enthält.

Formbares Eisen

Temperguss wird als verformbar bezeichnet, weil er einer Druckbehandlung unterzogen werden kann, obwohl Gusseisen nicht geschmiedet wird und Gusseisenteile nur durch Gießen hergestellt werden, da Temperguss im Vergleich zu Grauguss eine höhere Duktilität aufweist.

Temperguss wird durch graphitisierendes Glühen von Gussstücken aus weißem untereutektischem Gusseisen hergestellt. Temperguss sollte keine große Menge Mangan enthalten, da es beim Glühen den Graphitisierungsprozess stört, sowie eine große Menge Kohlenstoff und Silizium, was die Gewinnung von Gussteilen aus weißem Gusseisen erschwert, da bei der Kristallisation Graphit entsteht beginnt in Form von Platten auszufallen. Daher unterliegt die chemische Zusammensetzung von weißem Gusseisen, das zu duktilem Gusseisen geglüht wird, Gehaltsbeschränkungen: 2,5–3,0 % C; 0,7–1,5 % Si; 0,3–1,0 % Mn; weniger als 0,12 % S; weniger als 0,18 % R.

Die Dicke des Gussabschnitts sollte 40-50 mm nicht überschreiten, da sich bei größerer Dicke im Kern Lamellengraphit bildet, der Gusseisen zum Glühen ungeeignet macht.

Das Glühen erfolgt in zwei Schritten. Im ersten Schritt werden weiße Gussstücke aus Gusseisen langsam auf eine Temperatur von 930–1050 °C erhitzt und 15 Stunden lang auf dieser Temperatur gehalten. Dabei zersetzt sich der im Hochtemperatur-Ledeburit enthaltene Zementit und aus dem freigesetzten Kohlenstoff entsteht flockenförmiger Graphit.

Im zweiten Schritt werden die Gussstücke auf eine Temperatur von 700–760 °C abgekühlt, was der eutektoiden Umwandlung entspricht, und bei dieser Temperatur bis zu 30 Stunden gehalten oder sehr langsam abgekühlt. Dabei zersetzt sich der im Perlit enthaltene Zementit. Nach Abschluss der zweiten Stufe besteht das Gefüge des Gusseisens aus Ferrit und Lamellengraphit. Diese Art von Gusseisen wird ferritisches Temperguss genannt.

Wenn die Abkühlung im Temperaturbereich, der der eutektoiden Umwandlung entspricht, nicht langsam genug war oder die Exposition in der zweiten Stufe der Graphitisierung unzureichend war, wird die Zersetzung des im Perlit enthaltenen Zementits nicht vollständig erfolgen. In diesem Fall besteht die Struktur von Gusseisen aus Ferrit, Perlit und Lamellengraphit. Diese Art von Gusseisen wird Ferrit-Perlit-Temperguss genannt.

Wenn die Abkühlung im Temperaturbereich beschleunigt wurde, findet keine Zersetzung des im Perlit enthaltenen Zementits statt. In diesem Fall besteht die Struktur von Gusseisen aus Perlit und Flockengraphit. Diese Art von Gusseisen wird als perlitisches Tempergusseisen bezeichnet.

Markierung. Temperguss nach GOST 1215-79 ist mit den Buchstaben „KCH“ und zwei Zahlen gekennzeichnet: Die erste gibt die Zugfestigkeit an; die zweite ist die relative Dehnung (in %).

Die Werte der mechanischen Eigenschaften einiger Tempergusseisen sind in der Tabelle angegeben. 2.

Tabelle 2. Mechanische Eigenschaften einiger duktiler Gusseisen

Sphäroguss

Hochfestes Gusseisen wird als Gusseisen mit kugelförmigem Graphit bezeichnet, das durch den Kristallisationsprozess des Gussstücks entsteht. Diese Form von Graphiteinschlüssen hat im Vergleich zu platten- und flockenförmigen Einschlüssen mit gleichem Volumen eine kleinere Oberfläche und verringert die Spannungskonzentration.

Die Kugelform von Graphit wird durch Einbringen von Magnesium oder Magnesium mit Nickel oder Ferrosilicium in flüssiges Gusseisen erhalten.

Unter dem Einfluss von Modifikatoren nimmt Graphit bei der Kristallisation eine Kugelform an. Gusseisen mit Kugelgraphit weisen im Vergleich zu anderen Gusseisen höhere mechanische Eigenschaften auf. Hochfestes Gusseisen hat ähnliche Eigenschaften wie gegossener Kohlenstoffstahl, weist jedoch bessere Gusseigenschaften auf, ist leicht zu schneiden und weist eine hohe Verschleißfestigkeit auf. Zur Erhöhung der Duktilität und Zähigkeit werden Gussteile aus hochfestem Gusseisen einer Wärmebehandlung unterzogen: Glühen, Normalisieren, Einspritzen und Anlassen. Gleichzeitig mit der Erhöhung der Duktilität reduziert die Wärmebehandlung die Eigenspannungen in den Gussteilen, was deren Leistung erhöht.

Markierung. Hochfestes Gusseisen nach GOST 7293-85 wird ähnlich wie Temperguss bezeichnet: mit den Buchstaben „HF“ und Zahlen: Die erste gibt den Wert der Zugfestigkeit an, die zweite die relative Dehnung (in %).

Die Norm sieht folgende Gusseisensorten vor: VCh35-22; VCh40-15; HF45-10; VC50-7; HF60-3; VC70-2; HF80-2; HF 100-2. Chemische Zusammensetzung von hochfestem Gusseisen: 3,2–3,6 % C; 1,6–2,9 % Si; 0,3–0,7 % Mn; nicht mehr als 0,02 % S; nicht mehr als 0,1 % R. Hochfeste Gusseisen auf ferritischer Basis (VCh35-22, VCh40-15, VCh45-10) haben δ von 22 bis 10 %, 140-225 HB; auf Perlitbasis (VCh50-7, VCh60-3, VCh70-2, VCh80-2, VCh100-2) - δ von 7 bis 2 %, 153-360 HB.

Die hohe Festigkeit und Duktilität hochfester Gusseisen ermöglicht ihre Verwendung zur Herstellung von Kurbelwellen für Pkw-Dieselmotoren und anderen Teilen, die in Reibeinheiten unter erhöhter Belastung arbeiten.

Reibungsarmes Gusseisen

Gleitgusseisen sind spezielle graue und hochfeste Gusseisen mit erhöhten Gleiteigenschaften. Diese Gusseisen haben einen niedrigen Reibungskoeffizienten, abhängig vom Verhältnis von Ferrit und Perlit in der Basis sowie der Menge und Form des Graphits. Bei perlitischen Gusseisen wird eine hohe Verschleißfestigkeit durch eine Metallbasis aus dünnem Perlit und gleichmäßig verteiltem Phosphor-Eutektikum in Gegenwart isolierter Lamellengraphitablagerungen gewährleistet.

Gussteile aus reibungsarmem Gusseisen (GOST 1585-85) werden zur Herstellung von Teilen verwendet, die in Lagerreibungseinheiten eingesetzt werden.

Markierung. Es gibt die folgenden Sorten von Wälzgusseisen: AChS1; ASF2; ASFZ; ASF1; AChV2; ACC1; ABC2. Die Buchstaben „ACS“ stehen für reibungsarmes Grauguss; „AChV“ – reibungsarmes hochfestes Gusseisen; „AChK“ – reibungsarmes Temperguss.

Antifriktionsgraue Gusseisen – perlitisches Gusseisen AChS-1 und AChS-2 und perlitisch-ferritisches Gusseisen AChS-3 – haben einen niedrigen Reibungskoeffizienten, abhängig vom Verhältnis von Ferrit und Perlit in der Basis sowie von der Menge und Form von Graphit. Bei perlitischen Gusseisen wird eine hohe Verschleißfestigkeit durch eine Metallbasis aus dünnem Perlit und gleichmäßig verteiltem Phosphor-Eutektikum in Gegenwart isolierter Lamellengraphitablagerungen gewährleistet.

Gleitlager-Grauguss wird für die Herstellung von Gleitlagern, Buchsen und anderen Teilen verwendet, die unter Reibung mit Metall arbeiten, oft in Gegenwart eines Schmiermittels. Teile, die im Tandem mit Wellen aus gehärtetem oder normalisiertem Stahl arbeiten, werden aus Gusseisen der Sorten AChS-1 und AChS-2 hergestellt, und für den Tandembetrieb mit thermisch unbehandelten Wellen wird Gusseisen AChS-3 verwendet.

Hochfeste Gleitgusseisen (mit Kugelgraphit) werden mit einer Perlitstruktur – AChV-1 und Ferrit-Perlit (50 % Perlit) – AChV-2 hergestellt. AChV-1-Gusseisen wird für Arbeiten in Reibeinheiten mit erhöhten Umfangsgeschwindigkeiten in Verbindung mit einer gehärteten oder normalisierten Welle verwendet.

Der Hauptvorteil von reibungsarmen Gusseisen im Vergleich zu reibungsarmen Bronzen sind ihre geringen Kosten, und der Hauptnachteil ist der schlechte Einlauf, der eine präzise Passung der Reibflächen erfordert.

1. Merkmale unlegierter Gusseisen

Eigenschaften von Grauguss

Die Herstellung von Grauguss erfolgt im Hochofen. Das Ausgangsmaterial ist. Die Bildung des grauen Legierungsgefüges erfolgt nur unter Bedingungen geringer Abkühlgeschwindigkeiten. Der im Gusseisen enthaltene Kohlenstoff ähnelt in seiner Form dem Lamellengraphit. Deshalb ist der Bruch durch eine graue Farbe gekennzeichnet.

Markierungsfunktionen

Zur Kennzeichnung von Grauguss werden die Buchstaben SCH und Zahlen verwendet. Letztere geben an, welche Zugfestigkeit das Material während der Dehnungsperiode aufweist. Dieses Material zeichnet sich durch universelle Gießeigenschaften aus – geringe Schrumpfung und hohe Fließfähigkeit.

Anwendung

Das Material zeichnet sich durch eine hohe Fähigkeit aus, Vibrationen unter wechselnden Belastungsbedingungen abzuleiten. Das Metall zeichnet sich durch eine hohe zyklische Viskosität aus. Deshalb werden Walzmaschinen und Maschinenbetten aus diesem Material hergestellt. Schwungräder, Riemenscheiben, Gehäuse, Kolbenringe usw. bestehen ebenfalls aus grauer Legierung.

Eigenschaften von Sphäroguss

Hochfestes Gusseisen zeichnet sich durch kugelförmige Graphiteinschlüsse aus. Die Herstellung dieser Einschlüsse wird durch die Modifizierung von Grauguss gewährleistet. Aufgrund der Kugelform von Graphit kommt es nicht zur Entstehung einer starken Spannungskonzentration. Deshalb zeichnet sich dieses Material durch eine hohe Festigkeit beim Dehnen und Biegen aus.

Hochfestes Gusseisen zeichnet sich durch das Vorhandensein von HF-Markierungen und Zahlen aus, die die Festigkeit dieses Materials angeben. Dieses Metall zeichnet sich durch hohe Fließfähigkeit und geringe Schrumpfung aus.

2. Merkmale von legiertem Gusseisen

Legiertes Gusseisen wird durch Einbringen legierter Komponenten wie und anderer in die Zusammensetzung von gewöhnlichem Gusseisen erhalten. Durch das Legieren erhält Gusseisen besondere Eigenschaften. Legiertes Gusseisen kann je nach seinen Eigenschaften sein:

Verschleißfest;
Hitzebeständig;
Antifriktion;
Hitzebeständig.

Die Kennzeichnung von legiertem Gusseisen erfolgt entsprechend der Stahlsorte: Ch ist hitzebeständiges Gusseisen, ICh ist verschleißfestes Gusseisen, ACh ist reibungsarmes Gusseisen, ZhCh ist hitzebeständiges Gusseisen. Danach können Buchstaben stehen, die auf Legierungselemente hinweisen. Nach den Buchstaben stehen Zahlen, die den ungefähren Gehalt an Legierungselementen in Prozent angeben. Fehlt eine Zahl, kann man davon ausgehen, dass etwa ein Prozent des Legierungselements vorhanden ist.

Eigenschaften von verschleißfestem Gusseisen

Verschleißfestigkeit ist eine Eigenschaft eines Materials, die es ihm ermöglicht, Verschleiß durch Reibung zu widerstehen. Um Gusseisen diese Eigenschaft zu verleihen, werden dem weißen Gusseisen Chrom, Wolfram und Molybdän zugesetzt.

Zur Kennzeichnung einer verschleißfesten Legierung werden die Buchstaben ICH und Zahlen verwendet, die den Anteil der darin enthaltenen Legierungselemente angeben.

Verschleißfestes Gusseisen zeichnet sich durch eine hohe Beständigkeit gegen abrasiven Verschleiß aus und kann daher zur Herstellung von Kupplungsscheiben, Bremsen, Teilen für Pumpen, die abrasive Medien pumpen, und Teilen für Sandbläser verwendet werden.

Eigenschaften hitzebeständiger Gusseisen

Hitzebeständigkeit ist eine Eigenschaft, bei der ein Material der Oxidation in einer Gasumgebung bei hohen Temperaturen widerstehen kann.

Die Hitzebeständigkeit wird durch das Legieren von grauem oder weißem Gusseisen mit Materialien wie Silizium, Chrom und Aluminium gewährleistet. Auf der Oberfläche des Materials befinden sich dichte schützende Oxidfilme, mit deren Hilfe die Legierung bei hohen Temperaturen vor Oxidation geschützt wird.

Die Kennzeichnung von hitzebeständigem Gusseisen erfolgt mit den Buchstaben ZhCH. Danach folgen Zahlen, die Legierungselemente bezeichnen.

Mit Hilfe von Flüssigkristallen werden Teile hergestellt, die in Alkali-, Gas- und Luftumgebungen funktionieren und Temperaturen von bis zu 1100 Grad Celsius standhalten. Sie werden bei der Herstellung von Konstruktionen für Öfen wie Wärme-, Hoch- und Offenherdöfen verwendet.

Eigenschaften von hitzebeständigem Gusseisen

Hitzebeständigkeit ist die Fähigkeit eines Metalls, seine Eigenschaften bei hohen Temperaturen beizubehalten.
Hitzebeständigkeit wird erreicht, wenn graues oder weißes Gusseisen mit Materialien wie Chrom, Nickel, Molybdän oder legiert wird. Alle hitzebeständigen Materialien sind auch hitzebeständig, aber nicht alle hitzebeständigen Materialien sind hitzebeständig. Die hitzebeständige Legierung ist mit dem Buchstaben H gekennzeichnet.

Dieses Material wird häufig für die Herstellung von Gasöfen verwendet. Es wird zur Herstellung von Teilen verwendet, die in Dieselmotoren von Kompressoranlagen eingebaut werden. Auch in Saunen und Bädern werden Teile aus diesem Material verbaut. Hitzebeständiges Gusseisen ist ein Material mit Kugelgraphit.

Eigenschaften von reibungsarmen Gusseisen

Gleitwirkung ist die Fähigkeit eines Materials, unter Reibungsbedingungen zu arbeiten. Gleitguss kann Grauguss, Sphäroguss oder Sphäroguss sein, der sich durch ein perlitisches oder perlitisch-ferritisches Gefüge (Perlit) auszeichnet< 85 %). Для легирования антифрикционных чугунов в большинстве случаев используется хром, медь или титан.

Dadurch entsteht eine fein verteilte Perlit-Ferrit-Struktur. Gleitgusseisen weist folgende Eigenschaften auf: eine hohe Verschleißfestigkeit und relativ niedrige Kosten. Wenn wir dieses Material mit vergleichen, weist es eine geringere Reibung auf.

Grundlage für die Herstellung dieses Werkstoffs sind Grauguss (ASH), Temperguss (AChK) und hochfestes (ASHV) Gusseisen. Dieses Material wird sehr häufig als Ersatz für Nichteisenlegierungen verwendet. Damit das Material effizient und korrekt arbeitet, muss es regelmäßig und hochwertig geschmiert werden. Wenn eine hohe Stoßbelastung beobachtet wird, führt dies zu einer Verringerung der Leistung von reibungsarmem Gusseisen.

Gusseisen ist eine Legierung aus Eisen und Kohlenstoff (deren Anteil mehr als 2,14 % beträgt), die durch eutektische Formationen gekennzeichnet ist. Kohlenstoff liegt in Gusseisen in Form von Graphit und Zementit vor. Je nach Graphitform und Zementitanteil wird Gusseisen in Weiß- und Grauguss, Temperguss und hochfestes Gusseisen unterteilt. Chem. Die Zusammensetzung von Gusseisen enthält dauerhafte Verunreinigungen (Si, Mn, PS, P), in seltenen Fällen sind auch Legierungselemente wie (> Cr, Ni, V, Al usw.) vorhanden. Gusseisen ist normalerweise spröde. Die weite Verbreitung von Gusseisen im Maschinenbau wurde durch das Vorhandensein guter Gießereien sowie Festigkeit und Härte erleichtert. Die weltweite Roheisenproduktion belief sich vor der Krise 2008 auf mehr als 953 Millionen Tonnen (insbesondere wurden 477 Millionen Tonnen in China verhüttet).

Chemische Zusammensetzung von Gusseisen und seinen Arten

Weiße und graue Gusseisensorten werden durch die Bruchfarbe unterschieden, die durch die Struktur des Kohlenstoffs im Gusseisen als Eisenkarbid oder freier Graphit bestimmt wird; hochfestes Gusseisen mit Kugelgraphit, Gusseisen mit Vermiculargraphit als formbar bezeichnet. Kohlenstoff liegt in weißem Gusseisen in Form von Zementit und in grauem Gusseisen in Form von Graphit vor.

Zusammensetzung aus weißem Gusseisen

In weißem Gusseisen liegt der gesamte vorhandene Kohlenstoff im Zustand von Zementit vor. Die Struktur von weißem Gusseisen umfasst Perlit, Ledeburit und Zementit. Aufgrund seines hellen Farbtons erhielt Gusseisen den Namen Weiß.

Zusammensetzung von Grauguss und seine Struktur

Grauguss ist eine Gusseisenart, die kein Ledeburit enthält, sondern den gesamten Kohlenstoff (oder einen Teil des Kohlenstoffs) in Form von Graphit enthält. Seinen Namen erhielt es aufgrund der grauen Farbe der Bruchfläche.

Zusammen mit weißem Gusseisen gehört es zu den wichtigsten Gusseisenarten. Die Zusammensetzung von Grauguss umfasst neben Eisen und Kohlenstoff (2,5 ... 4,5 %) Silizium (0,8 ... 4,5 %) sowie Mangan (0,1 ... 1,2 %) und Phosphor (0,02...0,3%) mit Schwefel (0,02...0,15%). Die Zugfestigkeit von Grauguss beträgt 100 ... 350 MPa, die Druckfestigkeit beträgt 450 ... 1400 MPa, die Brinellhärte beträgt 143 ... 289 HB.

Die Hauptmerkmale von Grauguss sind eine geringe Reißfestigkeit und eine relativ geringe Schlagzähigkeit. Je kleiner also die Graphitplatten sind und je stärker die Platten voneinander isoliert sind, desto höher sind die Festigkeitseigenschaften von Gusseisen bei gleicher Metallbasis. Diese Struktur wird durch Modifikation erhalten, dem Prozess der Einführung kleiner Mengen von Substanzen in eine flüssige Metalllegierung, die als Modifikatoren (Ferrosilicium und Silicocalcium) bezeichnet werden.

Temperguss, Herstellungsverfahren

Temperguss wird durch Langzeitglühen von weißem Gusseisen gewonnen, nach diesem Prozess entsteht ein plättchenförmiger Graphit. Die Metallbasis von Temperguss enthält: Ferrit und seltener Perlit.

Struktur aus duktilem Eisen

Hochfestes Gusseisen weist in seiner Struktur Kugelgraphit auf, der durch den Kristallisationsprozess des Materials gewonnen wird. Kugelgraphit schwächt die Metallbasis ebenso stark wie Tafelgraphit, ohne die Spannung zu erhöhen.

Strukturelle Eigenschaften von Halbgusseisen

Ein Teil des Kohlenstoffs in Halbgusseisen (mehr als 0,8 %) liegt in Form von Zementit vor. Die Hauptstrukturbestandteile dieses Gusseisens sind Perlit, Ledeburit und Flachgraphit.

Klassifizierung von Gusseisen

Basierend auf der chemischen Zusammensetzung des Gusseisens und dem Kohlenstoffgehalt wird graues Gusseisen als untereutektisch (2,14–4,3 % Kohlenstoff) und eutektisch (4,3 %) bzw. übereutektisch (4,3–6,67 %) bezeichnet. Die Zusammensetzung der Legierung hat großen Einfluss auf die Struktur des Endmaterials.

In der Industrie tragen verschiedene Gusseisensorten folgende Kennzeichnungen:

• Gusseisen-P1, P2;
• Für Gussteile wird Gusseisen verwendet - PL1, PL2,
• Verarbeitung von Phosphor vom Typ Gusseisen PF1, PF2, PF3,
• Verarbeitung hochwertiger Gusseisensorten - PVK1, PVK2, PVK3;
• Gusseisen mit Lamellengraphit-SCh (die Zahlen nach den Buchstaben „> SCh“ geben den Wert der Zugfestigkeit an (vkgf/mm);

Arten von reibungsarmen Gusseisen:

• Anti-Reibungs-Grau-ASH,
• reibungsarmer hochfester Typ AChV,
• reibungsarmer verformbarer Typ AChK;

Gusseisen mit Kugelgraphit für Gussteile – HF (die Zahlen nach den Buchstaben „HF“ bedeuten die Zugfestigkeit vkgf/mm;

Zu Beginn des 16. Jahrhunderts begann man im Russischen Reich mit der Verhüttung von Gusseisen. Die Roheisenverhüttung wuchs sehr schnell und während der Herrschaft von Peter I. war Russland führend in der Metallverhüttung in Europa. Im Laufe der Zeit begannen sich die Gießereien von den Hochöfen zu trennen, was der Entwicklung unabhängiger Eisengießereien den Anstoß gab. Zu Beginn des 19. Jahrhunderts begannen Fabriken mit der Herstellung von Sphäroguss und beherrschten Ende des 20. Jahrhunderts die Herstellung von legiertem Gusseisen.

Sicherlich sind viele im Alltag oder bei der Arbeit auf Produkte aus Gusseisen gestoßen. Dieses Material verfügt über eine gute Festigkeit und hervorragende Gießeigenschaften.

Gusseisen ist ein Stahl, genauer gesagt eine Eisen-Kohlenstoff-Legierung, bestehend aus Eisen und Kohlenstoff, der ein Volumen von 2,14 % bis maximal 6,67 % aufweist und als Zementit oder Graphit in die Zusammensetzung einfließen kann. Gusseisen ist per Definition ein technischer Werkstoff, der kostengünstig und einfach herzustellen ist und als Grundlage für die Stahlschmelze dient. Seine Herstellung bezieht sich auf komplexe chemische Prozesse, die in bestimmten Produktionsstufen ablaufen.

Hauptmerkmale und Zusammensetzung

Neben Eisen und Kohlenstoff enthält diese Legierung weitere Verunreinigungen, die ihre Eigenschaften beeinflussen. Die vielfältige Zusammensetzung von Gusseisen verleiht ihm eine hohe Härte, Fließfähigkeit und erhöht die Zerbrechlichkeit. Es enthält: Schwefel, Silizium, Mangan, Phosphor. Aufgrund des einströmenden Kohlenstoffs weist die Gusseisenlegierung eine hohe Härte auf, gleichzeitig werden jedoch die Formbarkeit und Duktilität des Werkstoffs verringert. Um dem Metall besondere Eigenschaften zu verleihen, werden bestimmte Zusatzstoffe hinzugefügt. Als Legierungsbestandteile werden verwendet: Nickel, Vanadium sowie Chrom und Aluminium. Die Gusseisenformel besteht aus einer Eisen-Kohlenstoff-Basis mit zusätzlichen Einschlüssen. Es hat eine Dichte von etwa 7,2 g/cm3, was für Metallverbindungen ein recht hoher Wert ist.

Gusseisen besteht aus mehreren Komponenten, weshalb sich die Eigenschaften seiner Variationen deutlich unterscheiden können. Neben Kohlenstoff und Eisen enthält die Zusammensetzung bis zu 2 % Mangan, 1,2 % Phosphor, 4,3 % Silizium und bis zu 0,07 % Schwefel. Silizium sorgt für die Fließfähigkeit, verbessert die Gusseigenschaften deutlich und macht es zudem weicher. Mangan wird zur Steigerung der Festigkeit eingesetzt. Durch die Zugabe von Schwefel wird die Feuerfestigkeit verringert und die Fließfähigkeit verringert. Darüber hinaus hat es eine schädliche Wirkung, die sich in der Entstehung von Rissen an heißen Gussteilen (rote Sprödigkeit) äußert. Das Vorhandensein von Phosphor verringert die mechanischen Eigenschaften, ermöglicht jedoch das Gießen von Objekten mit komplexen Formen.

Die Struktur von Gusseisen sieht aus wie eine Metallbasis mit Graphiteinschlüssen. Je nach Typ handelt es sich um Perlit, Flockengraphit und Ledeburit. Diese Elemente bestimmen seine Eigenschaften und sind in unterschiedlichen Mengen vorhanden oder fehlen vollständig.

Der Schmelzpunkt liegt zwischen minimal +1160 °C und maximal +1250 °C. Es verfügt über hohe Korrosionsschutzeigenschaften und wirkt sowohl trockener (chemischer) als auch nasser Korrosion aktiv entgegen. Dank ihm wurde Edelstahl geboren – eine Stahllegierung mit einem hohen Chromanteil.

Anwendungsgebiet

Gusseisen wird im Maschinenbau häufig zum Gießen verschiedener Teile verwendet. Wird zur Herstellung von Kurbelwellen und Motorblöcken verwendet. Darüber hinaus werden hochwertige Beläge hergestellt, die eine hohe Reibungsbeständigkeit aufweisen. Sie werden bei niedrigen Temperaturen eingesetzt, wobei aufgrund seiner hohen Leistungseigenschaften ausschließlich Gusseisen zum Einsatz kommt. Diese Eigenschaften werden bei der Herstellung verschiedener Maschinenelemente verwendet, die eine Gusseisenlegierung für den Betrieb in rauen Klimazonen verwenden. Dieses Material wird aufgrund seiner hervorragenden Gusseigenschaften und seines niedrigen Preises häufig von Metallurgen verwendet. Gussprodukte weisen eine hohe Verschleißfestigkeit und erhöhte Festigkeit auf.

Viele Sanitärteile bestehen ebenfalls aus einer Gusseisenbasis. Dies sind Heizkörper, Heizkörper, Rohre, Badewannen, verschiedene Waschbecken mit Waschbecken. Viele Produkte dienen noch heute, obwohl sie bereits vor mehreren Jahrzehnten installiert wurden. Diese Artikel behalten über viele Jahre hinweg ihr ursprüngliches Aussehen und erfordern keine Restaurierungsarbeiten. Darüber hinaus gilt gusseisernes Kochgeschirr als eines der praktischsten Kochgeschirre für die Zubereitung vieler Gerichte.

Sorten

Gusseisenlegierungen werden aufgrund ihrer Eigenschaften in Umwandlungs- und Gießeisenlegierungen unterteilt. Die erste wird beim Stahlschmelzen nach der Sauerstoffkonvertermethode eingesetzt. Diese Art zeichnet sich durch einen reduzierten Gehalt an Mangan und Silizium aus. Gusseisen-Gießereimaterial wird zur Herstellung zahlreicher Teile verwendet. Muster von Produkten aus dieser Basis sind auf den entsprechenden Fotos zu sehen.

Eine besondere Sorte sind Nickel-Chrom-Legierungen (Nihards). Dazu gehören kohlenstoffarmes und kohlenstoffreiches Gusseisen. Ersteres zeichnet sich durch erhöhte Festigkeit und letzteres durch erhöhte Verschleißfestigkeit aus. Die Hauptsorten sind weiße und graue Legierungen. Diese Materialien unterscheiden sich sowohl im Kohlenstoffgehalt als auch in den Eigenschaften. Darüber hinaus werden formbare, legierte und hochfeste Typen aktiv eingesetzt.

Grau

Grauguss weist eine geringe Duktilität und Viskosität auf und lässt sich bei der Verarbeitung leicht schneiden. Sie werden bei der Herstellung unkritischer Teile sowie Verschleißteile eingesetzt. Grauguss enthält Kohlenstoff in Form von Graphit, Perlit oder Ferrit-Perlit. Sein Anteil beträgt etwa 2,5 %, was den Produkten eine hohe Festigkeit verleiht. Gehäuse verschiedener Industrieanlagen, Zahnräder, Halterungen und Buchsen werden aus der grauen Legierung hergestellt. Ein Material mit einem hohen Phosphorgehalt (ca. 0,3 - 1,2 %) hat eine gute Fließfähigkeit und wird im Kunstguss verwendet.

Weiß

Enthält eine große Menge Kohlenstoff (über 3 %), dargestellt in Form von Zementit oder Karbid. Die weiße Farbe an der Bruchstelle dieses Materials gab der Verbindung ihren Namen. Eine solche Legierung weist eine erhöhte Zerbrechlichkeit und Sprödigkeit auf, was den Einsatzbereich deutlich einschränkt. Auf dieser Grundlage werden Teile mit einfachen Formen hergestellt, die statische Funktionen erfüllen, ohne nennenswerten Belastungen ausgesetzt zu sein. Die technischen Eigenschaften des weißen Materials können durch Zugabe von Legierungskomponenten verbessert werden. Hierzu werden Nickel, Chrom und deutlich seltener Aluminium oder Vanadium verwendet. Die Marke mit solchen Zusatzstoffen heißt „Sormite“. Es wird als Heizelement in verschiedenen Geräten verwendet. Sormit weist stabile Eigenschaften bei Temperaturen von nicht mehr als +900 °C auf. Dieses Material dient als Grundlage für die Herstellung gewöhnlicher Haushaltsbadewannen.

Formbar

Dieser Typ wird durch Gießen mit weiterer Wärmebehandlung aus Weiß gewonnen. In diesem Fall kommt ein Langzeitglühen zum Einsatz, bei dem Zementit unter Bildung von Graphit zerfällt. Dieser Vorgang wird als Graphitierung bezeichnet und führt zur Bildung von Kohlenstoffflocken im Gefüge. Graphit erhält diese Form durch längeres Glühen. Dies wirkt sich positiv auf die Metallbasis aus, die fester, duktiler und viskoser wird.

Temperguss funktioniert gut bei niedrigen Temperaturen und ist nicht sehr empfindlich gegenüber Schnitten. Wird bei der Herstellung von Elementen verwendet, die unter ständiger Reibung arbeiten. Darüber hinaus dient die formbare Legierung als Basis für Produkte mit sehr komplexen Konfigurationen: Winkel, Bremsbeläge, T-Stücke, Automobilgehäuse für Hinterachsen und andere Strukturen. Durch den Zusatz von Bor, Tellur und Magnesium werden verbesserte Eigenschaften erreicht.

Hohe Festigkeit

Es verfügt über eine erhöhte Festigkeit und wird zur Herstellung kritischer Produkte verwendet und ersetzt in einigen Fällen sogar Stahl. Dieses hochfeste Gusseisen wird durch Zugabe spezieller Verunreinigungen (Cer, Kalzium, Yttrium, Magnesium) zur Rohform gewonnen. Daraus werden Zahnräder, Kolben, Kurbelwellen und andere Teile hergestellt. Die hohe Wärmeleitfähigkeit ermöglicht das Gießen von Elementen für Heizgeräte und Rohrleitungen.

Legierung

Legierte Gusseisenlegierungen enthalten zusätzliche Verunreinigungen. Die Zusammensetzung enthält einen hohen Anteil an Titan, Nickel, Chrom sowie Zirkonium, Vanadium, Molybdän, Aluminium und anderen Elementen. Sie verleihen hohe Festigkeit, Härte und Verschleißfestigkeit. Legierte Materialien werden bei der Herstellung von Teilen von Mechanismen verwendet, die mit gasförmigen und aggressiven Umgebungen interagieren, sowie von solchen, die unter dem Einfluss wässriger Lösungen arbeiten.

Vorteile von Metall

Diese Legierung wird als Material klassifiziert, das durch Eisenmetallurgie hergestellt wird. Bei der Bestimmung bestimmter Eigenschaften wird es häufig mit Stahl verglichen. Ein Artikel aus Gusseisen ist im Vergleich zu seinem Gegenstück aus Stahl kostengünstiger. Darüber hinaus haben Gusseisenelemente ein geringeres Gewicht und eine geringere Festigkeit. Diese Eigenschaften von Gusseisen werden durch den Einsatz verschiedener Zusätze zu den Legierungen deutlich erweitert. Seine Parameter haben die folgenden positiven Eigenschaften:

• umweltfreundliches Material, das bei der Herstellung von Haushaltsgegenständen, einschließlich Geschirr, verwendet wird;
• beständig gegen Säure-Base-Umgebung;
• hygienisch;
• Fähigkeit, die Temperatur über einen langen Zeitraum aufrechtzuerhalten;
• einige Typen haben eine mit Stahl vergleichbare Festigkeit;
• Betriebsdauer, während der sich die Qualitätsindikatoren nur verbessern;
• Völlig harmlos für den Körper.

Produktion

Die Herstellung einer Gusseisenlegierung ist ein materialintensiver und kostenintensiver Prozess. Zum Schmelzen einer Tonne Material werden etwa 900 Liter normales Wasser und etwa 550 kg Koks benötigt. Der Schmelzpunkt liegt bei etwa +1200 °C, was eine spezielle Schmelzausrüstung erfordert. Um Masse zu gewinnen, wird Erz benötigt, dessen Massenanteil an Eisen über 70 % beträgt. Erschöpfte Erzgesteine ​​werden aus wirtschaftlichen Gründen nicht genutzt.

Das Material wird in speziellen Hochöfen geschmolzen. Dort durchläuft Eisenerz einen vollständigen technologischen Zyklus, beginnend mit der Reduktion von Erzoxiden und endend mit der Herstellung einer Gusseisenlegierung. Für das Gießen des Materials sind Brennstoffe erforderlich: Koks, Thermoanthrazit und Erdgas. Am Ende des Reduktionsprozesses wird das Eisen in fester Form in einen speziellen Teil des Ofens gegeben, um den darin enthaltenen Kohlenstoff aufzulösen. Nach der Wechselwirkung entsteht eine Gusseisenmasse, die in flüssiger Form herunterfällt. Nicht geschmolzene Verunreinigungen werden an die Oberfläche gedrückt und anschließend entfernt. Aus dieser Schlacke werden zahlreiche Materialien hergestellt. Nachdem unnötige Partikel aus der Schmelze entfernt wurden, werden Zusatzstoffe hinzugefügt, um bestimmte Qualitäten von Gusseisenlegierungen zu erhalten.

Legierung, die zu Industriematerialien führt

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Gusseisen ist die Definition

Gusseisen ist ein großes Gefäß, ein Topf aus Gusseisen, später auch aus Aluminiumlegierung, runde Form, zum Schmoren und Kochen in einem russischen Ofen. Eine Besonderheit von Gusseisen ist seine Form, die der Form eines traditionellen Ton-Ofentopfs folgt: unten schmaler, nach oben hin breiter und zum Hals hin wieder verjüngt. Diese Form ermöglicht es, Gusseisen mit einem Spezialwerkzeug – einem Griff, einem offenen Metallring an einem langen Holzgriff – in den Ofen zu legen und aus dem Ofen zu nehmen.

Gusseisen ist eine Legierung aus Fe (Basis) mit C (normalerweise 2–4 %), die dauerhafte Verunreinigungen (Si, Mn, S, P) und manchmal Legierungselemente (Cr, Ni, V, Al usw.) enthält. Typischerweise zerbrechlich. Es wird aus Eisenerzmaterialien in Hochöfen gewonnen.

Gusseisen ist die erste Schmelze, aus der durch erneutes Erhitzen und Pressen unter einem starken Hammer abgebaut wird. Weißes Gusseisen, hart und spröde; grau und schwarz, weich.

Kugeln aus Gusseisen

Gusseisen ist eine allgemeine Bezeichnung für verschiedene Eisenformen, vor allem Grauguss und Barren (unmittelbar nach Verlassen des HOCHOFEN). Dazu gehört eine Reihe von Eisenlegierungen mit Kohlenstoff und Silizium, deren Kohlenstoffgehalt zwischen 1,7 und 4,5 % liegt.

Gusseisen ist eine Legierung aus Eisen mit Kohlenstoff (von 1,5 bis 4 %), enthält in der Regel zusätzlich in geringen Mengen Verunreinigungen von Silizium, Mangan, Phosphor und; aus Eisenerzen im Hochofen gewonnen.

Gusseisen ist eine Eisenlegierung mit einem großen Anteil an Kohlenstoff und anderen Elementen. Der Großteil des Gusseisens wird verarbeitet.

Herstellung von Gusseisen-, Stahl- und Walzprodukten

Gusseisen ist eine Legierung aus Eisen mit Kohlenstoff (und anderen Elementen). Der Kohlenstoffgehalt in Gusseisen beträgt mindestens 2,14 % (der Punkt, an dem die Löslichkeit von Kohlenstoff in Austenit im Phasendiagramm begrenzt ist): weniger - Stahl. Kohlenstoff verleiht Eisenlegierungen Härte und verringert die Duktilität und Zähigkeit. Kohlenstoff in Gusseisen kann in Form von Zementit und Graphit enthalten sein. Je nach Graphitform und Zementitanteil werden weiße, graue, schmiedbare und hochfeste Gusseisen unterschieden. Gusseisen enthält bleibende Verunreinigungen (Si, Mn, S, P) und teilweise auch Legierungselemente (Cr, Ni, V, Al usw.). Gusseisen ist in der Regel spröde.

Gusseisen ist preiswerter technischer Werkstoff mit guten Gießeigenschaften. Es ist ein Rohstoff für die Stahlverhüttung. Roheisen wird aus Eisenerz unter Verwendung von Brennstoffen und Flussmitteln gewonnen.

Gusseisen ist Eisen, das aus mit Kohlenstoff vermischtem Erz geschmolzen wurde, spröder und weniger formbar als Stahl . Rundes Gefäß, Metalltopf.

Gusseisen ist eine Legierung aus Eisen (Basis) mit Kohlenstoff (2–4,5 %), die dauerhafte Verunreinigungen (Mangan bis zu 1,5 %, Silizium bis zu 4,5 %, Schwefel bis zu 0,08 %, Phosphor bis zu 1,8 %) und manchmal auch Legierungselemente enthält (Chrom usw.). Typischerweise zerbrechlich.

Gusseisen ist Eisen, das etwas Kohlenstoff enthält und durch das Schmelzen von Eisenerz in einem Hochofen gewonnen wird, ist spröder und weniger formbar als Stahl. Ein Topf, ein Gefäß aus so etwas.

Gusseisen ist eine Legierung aus Eisen mit Kohlenstoff und einigen anderen Elementen, spröder und weniger formbar als Stahl. Ein rundes Gefäß aus einer solchen Legierung.

Gusseisen ist eine harte, spröde Legierung aus Eisen und Kohlenstoff mit einem Gehalt an letzterem von 2 bis 5 %; Zugfestigkeit 8 12 kg/mm2; (in Hochöfen direkt aus Eisenerz in Form eines Halbzeugs erschmolzen) und zum Gießen oder Umarbeiten verwendet wird.

Gusseisen ist eine Eisenlegierung, deren Kohlenstoffanteil zwischen 2,14 und 6,67 liegt. Die Beliebtheit dieses Materials beruht auf der Tatsache, dass es kostengünstig ist und hervorragende Gusseigenschaften aufweist. Roheisen wird hauptsächlich als Rohstoff für die Stahlproduktion verwendet. Darüber hinaus kann die Zugabe von Legierungselementen zu Gusseisen dessen Eigenschaften erheblich verändern, die inhärente Sprödigkeit dieses Materials verringern und es sogar Kohlenstoffstählen ähneln lassen. Der Rohstoff zum Schmelzen von Gusseisen ist Eisen, d.h. Eisenerz. Vereinfacht ausgedrückt sieht der Prozess in etwa so aus: Reduziertes Eisen aus den Oxiden, in denen es im Erz vorliegt, wird durch Luftzufuhr geschmolzen, es kommt zu einer chemischen Reaktion mit Kohlenstoff – der Bildung von Gusseisen.

Gusseisen ist eine der wenigen Legierungen, die es Ihnen ermöglicht, die Temperatur des Inhalts über einen langen Zeitraum aufrechtzuerhalten. Gusseiserne Teekannen lassen sich bequem als Teekannen verwenden. Sie können Tee für ein langes Gespräch zubereiten, ohne befürchten zu müssen, dass der zubereitete Tee während des Gesprächs abkühlt und geschmacklos wird. Das Material solcher Teekannen ist für den Menschen absolut unbedenklich und wird seit langem als Material zur Herstellung von Küchenutensilien verwendet. Es wird nicht empfohlen, einen solchen Wasserkocher zum Erhitzen von Teewasser zu verwenden, da die Innenseite bei der Herstellung mit Emaille beschichtet ist, die sich durch hohe Temperaturen verformen kann.

Geschichte der Entdeckung und des Verbrauchs von Gusseisen

Eisen wurde bereits vor unserer Zeitrechnung industriell genutzt. In der Antike wurde es in Schmieden in plastischem Zustand gewonnen. Die Schlacke wurde durch Auspressen mit Hammerschlägen aus Eisenschwamm abgetrennt. Mit fortschreitender Eisenproduktionstechnologie stieg die Temperatur, bei der der Prozess durchgeführt wurde, allmählich an. Das Metall und die Schlacke begannen zu schmelzen; es wurde möglich, sie viel vollständiger zu trennen.

Gleichzeitig nahm jedoch der Gehalt an Kohlenstoff und anderen Verunreinigungen im Metall zu und das Metall wurde spröde und unflexibel. So entstand Gusseisen. Später lernten sie, Gusseisen zu verarbeiten; ein zweistufiges Verfahren zur Herstellung von Eisen aus Erz war geboren. Im Prinzip gilt es bis heute: Das moderne Schema der Stahlproduktion besteht aus einem Hochofenprozess, bei dem aus Erz Gusseisen gewonnen wird, und der Stahlerzeugung, die zu einer Verringerung des Kohlenstoffgehalts und anderer Verunreinigungen im Metall führt .

Die Geschichte des Gusseisens, wie die Arbeit an Gusseisenprodukten abläuft, das Schmelzen in Hochöfen und das Aussehen von Gusseisen selbst

Das moderne hohe Niveau der metallurgischen Produktion basiert auf theoretischen Forschungen und Entdeckungen in verschiedenen Bereichen sowie auf reichhaltiger praktischer Erfahrung. Einen wesentlichen Anteil an diesem Prozess haben russische Wissenschaftler. Russische Wissenschaftler waren beispielsweise die ersten, die es in großem Umfang zum Schmelzen im Hochofen verwendeten.

Gusseisen wurde bereits vor unserer Zeitrechnung in kommerziellen Mengen gewonnen, als die Sumerer, Chinesen und Römer Eisen schmolzen. Gusseisen galt als kostengünstigeres Nebenprodukt. Aber sie fanden bald eine Verwendung dafür. So entstanden gusseiserne Bratpfannen und Kessel. Und schon in gewöhnlichen Jahrhunderten ist Gusseisen zum Hauptmaterial bei der Herstellung von Kochutensilien geworden. Ein Kupferkessel heizt sich natürlich schneller auf als ein Gusseisenkessel, aber Kupfer kostet ein Vielfaches. Darüber hinaus oxidiert Kupfer leicht und seine Oxide sind sehr gesundheitsschädlich. Daher war der spirituelle Teil solcher Gerichte mit der dünnsten Schicht bedeckt, die sich während des Gebrauchs schnell abnutzte und das Bedürfnis nach ständiger Erneuerung verspürte. Zum Kauf von Utensilien kamen noch Betriebskosten hinzu. Für Gusseisen fallen keine Betriebskosten an.

Heutzutage gibt es immer weniger Holzöfen, ein ganzer Gusseisenofen wird zur Exotik und viele haben den Griff erst im Kino bemerkt. Aber auch heute noch werden gusseiserne Bratpfannen, Schmorpfannen, Kessel, Enten- und Gänsepfannen sowie verschiedene Backformen hergestellt. Es entstanden Grillpfannen, die unseren Mitbürgern bisher unbekannt waren – eine quadratische Form mit hügeligem Boden. Trotz aller technischen Innovationen und Zickzacklinien der kulinarischen Mode hat Gusseisen also nicht vor, seine Position aufzugeben.

Dieses Schneiden von Gusseisen verursacht bei mir einfach Gänsehaut, aber es gelingt ganz gut

Temperguss entsteht durch Langzeitglühen von weißem Gusseisen, wobei sich plättchenförmiger Graphit bildet. Die Metallbasis dieses Gusseisens ist Ferrit und seltener Perlit. Temperguss erhielt seinen Namen aufgrund seiner erhöhten Duktilität und Viskosität (obwohl er keiner Druckbehandlung unterzogen wird). Temperguss hat eine erhöhte Zugfestigkeit und erhöhte Schlagfestigkeit. Aus Temperguss werden Teile mit komplexen Formen hergestellt: Hinterachsgehäuse von Autos, Bremsbeläge, T-Stücke, Winkel usw.

Der Entwurf der Polizeibrücke war sehr erfolgreich und wurde als „Modell“ anerkannt. Einige Zeit später wurden Gusseisenblöcke für die gesamte Brückenreihe über die Moika vorbereitet. Das Werk Alexandrovsky beteiligte sich auch an Projekten zum Bau anderer Brücken in der Hauptstadt. So wurden 1814 Seitenplanken, Geländer und andere Details für die Blutbrücke und 1816 für die Kussbrücke am Moskauer Außenposten gegossen.

Stahlbadewannen halten etwa 15 Jahre. Die Nachteile dieser Bäder sind die Lautstärke beim Wasserschöpfen, Duschen, Baden, außerdem halten sie die Wassertemperatur nicht gut, d.h. das Wasser in diesen Bädern kühlt schnell ab. Acrylbadewannen haben einen Nachteil: Obwohl sie poliert werden können, treten schnell Kratzer auf, aber nach 6 bis 7 Jahren verliert die Acrylbadewanne ihr ursprüngliches Aussehen und fühlt sich unangenehm an.

Geschichte der Verwendung von Gusseisen im alten China

Eisen, das zu mehr als 3 % aus Kohlenstoff besteht, wird als Gusseisen bezeichnet. Im Vergleich zu Eisen hat es einen deutlich niedrigeren Schmelzpunkt und ist gut geeignet für. Im Altertum wurde die Massenproduktion dieses Metalls etabliert. Es war relativ günstig, so dass Werkzeuge aus Gusseisen für fast jeden verfügbar waren. Fast alle antiken landwirtschaftlichen Werkzeuge wurden aus sogenanntem weißem Gusseisen hergestellt. Es zeichnet sich durch hohe Abriebfestigkeit, Härte und Sprödigkeit aus. Dies führte dazu, dass die Hacke beim Auftreffen auf einen Stein einfach knacken konnte. Archäologen haben viele Münzen aus der Han-, Song- und Qing-Dynastie gefunden. Sie kamen zu dem Schluss, dass aufgrund des Mangels an Kupfer, dem traditionellen Metall für die Herstellung, weißes Gusseisen verwendet werden musste. Gießte man diese Legierung in spezielle Keramikformen und ließ sie mehrere Tage lang langsam abkühlen, so erhielt man ein Metall namens Grauguss.

Damals gelang es ihnen auch, Temperguss mit einem Kohlenstoffgehalt von maximal 1 % herzustellen. Wissenschaftler vermuten, dass „schwarzes“ Temperguss durch mehrtägiges Glühen bei Temperaturen über 900 Grad gewonnen wurde. Daraus wurden Pfeilspitzen, Schwerter, Scheren, Spitzen für Holzschaufeln und andere Gegenstände hergestellt. Die mechanischen Eigenschaften dieses Metalls waren denen von weißem Gusseisen deutlich überlegen.

Viele Beispiele von Gusseisenprodukten aus dem alten China sind bis heute erhalten geblieben. Das vielleicht ungewöhnlichste ist das Grab, das um 100 v. Chr. in den Felsen gehauen wurde. Um den Eingang zuverlässig zu verschließen, wurden seine Wände mit einer durchgehenden Gusseisenschicht ausgefüllt. Aus diesem Metall wurden auch Statuen unterschiedlicher Größe, Glocken, deren Klang von der Anzahl der Blasen im Gusseisen abhing, Anker und Ketten, Kanonen und Küchengeräte hergestellt.

Gusseisen wurde erstmals im 4. Jahrhundert v. Chr. in China erfunden und in Formen gegossen, um Pflugscharen und Töpfe sowie Waffen und Pagoden herzustellen. Im Westen, wo es erst Ende des 14. Jahrhunderts verfügbar wurde, umfasste seine früheste Verwendung das Kanonen- und Feuern. Henry begann in England mit dem Gießen von Waffen. Bald entwickelten englische Eisenarbeiter, die Hochöfen nutzten, die Technik zur Herstellung von Gusseisenkanonen, die zwar schwerer als die vorherrschenden Bronzekanonen, aber viel billiger waren und es England ermöglichten, seine Marine besser zu bewaffnen. Bis in die 1760er-Jahre hinein produzierten die Eisenarbeiter in Heath weiterhin Gusseisen, und nach der Restauration war die Herstellung von Waffen eine der Hauptverwendungszwecke von Eisen.

Aufgrund seines relativ niedrigen Schmelzpunkts, seiner guten Fließfähigkeit, Gießfähigkeit, hervorragenden Bearbeitbarkeit, Verformungsbeständigkeit und Verschleißfestigkeit ist Gusseisen zu einem technischen Werkstoff mit einem breiten Anwendungsspektrum geworden und wird in Rohren, Maschinen und Teilen verwendet.

Geschichte des russischen Gusseisens

Das beliebteste Metall für Innenarchitektur und Bauwesen ist Stahl. Mit Hilfe von Stahlträgern werden insbesondere Wohngebäude und verschiedene Gebäude für die Produktion oder Verwaltung errichtet.

Leider ist Gusseisen, das heute zur Herstellung von Rohren, Ablaufgittern und Ersatzteilen für Fahrzeuge verwendet wird, in Vergessenheit geraten.

Die russische Gusseisenproduktion entwickelt sich seit fünf Jahrhunderten. Eines der wichtigsten Kunsthandwerke im Ural war seit dem 17. Jahrhundert der Eisenguss. Die Gießerei, deren Werkstatt sich mit Gusseisen beschäftigte, wurde zum Symbol des Urals. Gusseisen wurde bei der Gestaltung von Landschaftsgarten-Ensembles und in der Architektur verwendet. Handwerker stellten wunderschöne Produkte aus Gusseisen her: Zäune, Bänke, Laternenpfähle, Kamin- und Fenstergitter, Ofentüren, Pavillons, Treppengeländer und vieles mehr. Gusseiserne Gitter mit gegossenen Toren mit durchbrochenen Elementen erfreuten sich großer Beliebtheit, und Balkone und Flachreliefs aus Gusseisen verliehen Palästen und Wohnhäusern Eleganz.

Mehrere Jahrhunderte später verlor Gusseisen seinen Siegeszug als Dekorationsbasis und galt im 20. Jahrhundert zunehmend als „rohes“ Metall, das nur noch zur Herstellung verschiedener Konstruktionen Verwendung fand. Gleichzeitig fand es im Bauwesen breite Anwendung, beispielsweise zur Herstellung von Bewehrungsnetzen in Stahlbetonprodukten und Rohrleitungsteilen.

Derzeit wird wieder Gusseisen verwendet. Geländer für Balkone und durchbrochene Gitter, Statuen, Bänke, Pavillons und gedrehte Laternenpfähle werden wieder aus Gusseisen hergestellt; Foundry Mechanical Plant LLC führt erneut Bauaufträge aus. Im Innenbereich ist die aktive Verwendung von Gusseisen zu verzeichnen. Heutzutage erfreuen sich Kaminroste, Halterungen für Deko-Laternen und Blumentöpfe wieder großer Beliebtheit. Da wir Gusseisen als etwas Schweres und Raues wahrnehmen, sind wir manchmal erstaunt über seine Luftigkeit und Leichtigkeit, wenn wir das durchbrochene Geflecht eines gusseisernen Zauns sehen.

Gründung der Eisengießerei

Die Geschichte des Gusseisens hat die Menschen nie besonders interessiert, obwohl seine Bedeutung kaum zu überschätzen ist. Nur ein relativ enger Kreis weiß, welche Rolle dieser scheinbar unscheinbare Werkstoff in verschiedenen Epochen für die Entwicklung der Produktivkräfte spielte, doch jeder weiß, dass Gusseisen und der daraus in Sauerstoffkonvertern hergestellte Stahl die Grundlage moderner Ingenieurskunst und Technik sind. Bei den Strukturwerkstoffen stehen sie natürlich an erster Stelle und werden diesen trotz der zunehmenden Verbreitung von Polymer- und Keramikwerkstoffen noch lange nicht aufgeben.

Bereits heute liegt die Zahl der Eisenlegierungen bei über 10.000.

Bei der Analyse europäischer Sprachen im Bereich der Eisengießerei kommt man manchmal zu interessanten Beobachtungen. Beispielsweise wird ein Knüppel zum weiteren Umschmelzen auf Russisch und Ukrainisch „Schwein“ genannt, also „Schwein“. Ebenso heißt es im Englischen „Pig Iron“, also wörtlich „Roheisen“. Dies lag daran, dass der Schweineguss im Gegensatz zum Formguss den Studenten und Gesellen anvertraut wurde, da diese Art des Gusses als die primitivste und unprestigeträchtigste angesehen wurde. In den meisten europäischen Sprachen leitet sich der Begriff für Gusseisen vom Grundbegriff ab, der dem Grundmaterial von Eisen-Kohlenstoff-Legierungen, Eisen, zugeordnet ist, und bedeutet „Gusseisen“.

Im Englischen entspricht der Begriff „Iron“ – „Eisen“ also dem Begriff „Cast Iron“ – „Gusseisen“; im Deutschen entspricht der Begriff „Eisen“ der Bezeichnung „Gusseisen“ – „Gusseisen“; Auf Schwedisch bedeutet „jarn“ „Eisen“, „gjutjarn“ bedeutet „Gusseisen“. Das Gleiche gilt für Türkisch, Finnisch, Neugriechisch und andere Sprachen. Im Französischen ist der Name von Gusseisen „fonte“ jedoch mit dem Begriff „fondre“ – schmelzen, gegossen – verbunden; Im Russischen wird Gusseisen mit dem Begriff „Gusseisen“ bezeichnet, im Ukrainischen handelt es sich eindeutig um eine Ableitung des russischen „Chavun“, das fremdartig klingt (und das ist es tatsächlich auch) und auf den ersten Blick nichts damit zu tun hat Begriff „Eisen“.

Wie konnte es passieren, dass der charakteristischste Unterschied zwischen Gusseisen und anderen Legierungen – seine Herstellung ausschließlich im Gusszustand – keine inländische Bezeichnung fand, sondern stattdessen ein Fremdwort verwendet wurde. Woher kommt das Wort „Gusseisen“ und was bedeutet es?

Gusseisen als Gießmaterial wurde in China viele Jahrhunderte vor der neuen Ära erfunden und beherrscht, wie die im fünften Jahrhundert v. Chr. gegossene vierschüssige Gusseisenkanone beweist. e. und Gusseisengussteile, die noch existieren, von denen der größte als „Löwe“ gilt, etwa 6 m hoch und 5,4 m lang. Literarischen Daten zufolge geht das Auftreten von Gusseisen in China mindestens auf das 6. Jahrhundert zurück . Chr e. Im Gegensatz zu diesen Daten glaubt B.B. Gulyaev, dass Gusseisen erst vor 600 Jahren beherrscht wurde.

Das riesige Mongolenreich, das als Ergebnis der Raubzüge von Dschingis Khan und seinen ersten Nachfolgern entstand, erleichterte den Chinesen, die im Nahen und Osten lebten, die Bekanntschaft mit den kulturellen Errungenschaften erheblich.

Vergleich der Daten der tatarischen Invasion und ihrer Etablierung in Osteuropa und den südöstlichen Teilen Europas (erste Hälfte des 13. Jahrhunderts) sowie der Daten der Reisen der ersten europäischen Pfadfinderbotschafter zu den Tataren - Plano de Carpini (1246), Ascelina (1247), Marco Polo und andere zeigen deutlich die Zeit der „Erfindung“ von Schießpulver (Ende des 13. Jahrhunderts) und Gusseisens (2. Hälfte des 14. Jahrhunderts) durch Europäer der gegenseitige Zusammenhang dieser scheinbar disparaten und scheinbar völlig unabhängigen historischen Tatsachen.

Das alte Russland hatte direkte Verbindungen zur Goldenen Horde, in deren Hauptstadt viele Russen lebten, die dort eigene Handels- und Handwerkszweige und sogar eine eigene Diözese hatten, und befand sich in günstigeren Bedingungen für die Entwicklung von Chinesisch und Khorezm als westliche Länder Errungenschaften auf dem Gebiet der Technologie. Daher ist es logisch, dass das russische Wort – Gusseisen – vom tadschikischen Wort „chuyan“ (auf Tatarisch „chuen“) stammt. Dieser Begriff wurde sowohl für Tadschiken als auch für Tataren von außen übernommen, nämlich von den Chinesen, für die der Begriff „chu“ („zhu“) dem Verb „werfen“ entspricht und der Begriff „gong“ dem Namen „ Gießerei“ (Produktion). Zwei chinesische Schriftzeichen: das linke „zhu“ bedeutet „gießen“, das rechte „gong“ bedeutet „tun, produzieren“.

V. Yakovlev weist darauf hin, dass in einigen Sprachen der Begriff für Gusseisen auch von dem Begriff abgeleitet ist, der Eisen zugeordnet wird, allerdings in Kombination mit anderen Adjektiven. So kann das Synonym für das Wort „Gusseisen“ (shengte) im Chinesischen wörtlich mit „lebendes Eisen“ oder mit „rohes“, „unbekanntes“, „ungewöhnliches“ Eisen übersetzt werden. Dasselbe lässt sich in Japanisch, Dänisch, Hindi und anderen Sprachen beobachten.

Doch in einer anderen Sprachgruppe wurde der Begriff für Gusseisen nicht auf die gleiche Weise gebildet wie in früheren Fällen. Zu diesen Sprachen gehören Russisch, Tadschikisch, Turkmenisch, Kirgisisch, Afghanisch und wahrscheinlich eine Reihe anderer. Von der Klangähnlichkeit her kommt der afghanische Begriff für Gusseisen dem russischen Wort „Gusseisen“ am nächsten. Auf Afghani (Gusseisen) – und bedeutet Gusseisen. „Gusseisen“ heißt auf Turkmenisch und Kirgisisch „choyun“ und auf Tadschikisch „chuyan“. Man hat den Eindruck, dass der russische Begriff „Gusseisen“ zentralasiatischen und nicht chinesischen Ursprungs ist. Dies bedeutet jedoch nicht, dass die Völker unseres Landes durch Vermittlung der Völker Zentralasiens mit Gusseisen bekannt wurden.

Eine Bestätigung dafür, dass die Russen den Namen Gusseisen von den Tataren und Chinesen über zentralasiatische Kaufleute übernommen haben, ist darin zu sehen, dass es in den Volkszählungsbüchern der Beamten Juri Telepnew und Afanasy Fonvizin für die Fabriken Tula und Kashira von 1645-1676 eine Verwirrung gibt von nicht identifizierten Fachbegriffen „Guss“ und „Gusseisen“ Eisen.

Herberstein bezeugt, dass in Russland bereits unter Wassili III. gusseiserne Kanonenkugeln und unter Iwan dem Schrecklichen gusseiserne Glocken und Kanonen gegossen wurden, was bedeutet, dass die Eisengießerei in Russland zu diesem Zeitpunkt bereits eine langjährige Praxis hatte und erlebte eine Phase der Entwicklung und Etablierung.

Der chinesische Ursprung des Wortes „Gusseisen“ wird auch von Professor L. M. Marienbach nachgewiesen. Er glaubt, dass der russische Name für Gusseisen vom chinesischen Wort „zhugong“ (muss „zhutsauogong“ sein) stammt, was auf Russisch „Gießereiarbeiter“ bedeutet, oder vom chinesischen Wort „zhugendi“ (muss „zhuchandi“ sein) was -Russisch bedeutet „gegossen“.

In beiden Annahmen wurden chinesische Wörter ausgewählt, die eine große Klangähnlichkeit aufweisen und Begriffe aus dem Bereich der Gusseisenproduktion bezeichnen. Wenn wir Wörter nur nach Klangähnlichkeit auswählen, dann klingt das Wort für einen Stock oder Stab im Chinesischen nach nichts anderem als „zhugun“. Ein direkter klanglicher Zusammenhang zwischen den chinesischen und russischen Begriffen für Gusseisen ist nicht erkennbar. Neben der direkten Bekanntschaft mit dem Eisenguss in den Großbulgaren und Sarai Berke nutzte die Moskauer Regierung die Dienste westeuropäischer Spezialisten, und entgegen der Meinung von V. Knabbe erschien Gusseisen in Russland nicht im 17. Jahrhundert, sondern viel früher. So beschreibt das Werk, dass aus den Werken des berühmten antiken Wissenschaftlers Aristoteles davon ausgegangen werden kann, dass er Gusseisen bereits 2300 Jahre vor unserer Zeit kannte. Vier Jahrhunderte später berichtete der römische Wissenschaftler Plinius der Ältere, dass manchmal „Eisen, wenn es geschmolzen ist, flüssig wie Wasser wird und dann wie ein Schwamm zerbricht“. Dies sind bereits deutliche Anzeichen für Gusseisen. (Obwohl diese Zeichen in vielen Quellen unterschiedlich interpretiert wurden.)

Der herausragende russische Gießer N.N. Rubtsov schreibt direkt: „Wie dem auch sei, wir haben mehrere Gusseisengussstücke aus dem 5.-6. Jahrhundert. Chr e. In Museen gibt es viele Beispiele von Gusseisen aus einer Zeit mehr als tausend Jahre vor dem Mittelalter, das als die Zeit der Entdeckung des Gusseisens gilt.“

Gusseisenguss war vor Christus weit verbreitet. e. in China, dessen unwiderlegbarer Beweis die bis heute existierenden Gusseisengussteile sind. Die größte davon ist ein etwa 6 m hoher und mehr als 5 m langer gusseiserner Löwe, der in der Nähe der Tien-jin-Pukou-Eisenbahn in der Nähe von Chien-zhou steht und wahrscheinlich die größte der gusseisernen Statuen ist, so der Guss datiert 974 n. Chr. e. Über dasselbe Denkmal schreiben A. M. Petrichenko und E. A. Sukhodolskaya, dass sie diesen einzigartigen Guss selbst im Detail untersuchten und überzeugt waren, dass die Form des Löwenzaren in einem Zug (oder mit kurzen Pausen, in denen das Gusseisen in der Form gegossen wurde) gegossen wurde hatte keine Zeit zum Aushärten).

Literarischen Daten zufolge geht das Auftreten von Gusseisen in China mindestens auf das 6. Jahrhundert zurück. Chr e. Es ist interessant festzustellen, dass die Skythen seit dem 8. Jahrhundert v. Chr. das Gebiet unseres Landes bewohnten. e bis zum Ende des 2. Jahrhunderts n. Chr. e. Es gab kein Gusseisen. Die Skythen gingen nicht weiter und warfen.

Laut der amerikanischen Zeitschrift Modern Casting, 600 v. e. In China wurde der erste Gusseisenguss gegossen – ein Stativ (600 g schwer), und zwar im Jahr 233 v. e. Dort wurden die ersten Gusseisenscharen gegossen.

Es ist bekannt, dass die Bewohner von Fergana im 2. Jahrhundert. Chr e. lernte von Flüchtlingen der chinesischen Truppen, wie man Eisen gießt. Im Jahr 115 v. e. Die chinesische Regierung monopolisierte die gesamte Eisenindustrie; es gibt zahlreiche Hinweise darauf, dass eine der Hauptverwendungszwecke von Eisen die Herstellung von Bottichen zur Verdampfung von Salz aus Meerwasser war und diese Bottiche seit Jahrhunderten immer aus Guss bestanden Eisen.

Von allen in der Antike bekannten Ländern wurde Eisen nur in China mit Kohle aus Erzen reduziert, in allen anderen mit Holzkohle.

Das verwendete Erz enthielt 0,5 bis 1 % P, so dass das aus diesem Erz gewonnene Roheisen nicht mehr als 1 % P enthalten sollte. Die Gussstücke enthielten 5 bis 7 % P, wobei ein zusätzlicher Anteil aus Kohle gewonnen wurde. So lernten die Chinesen, eine Legierung herzustellen, die dem Phosphid-Eutektikum ähnelt, also ein Metall mit einem Schmelzpunkt, der etwa 100° niedriger als der von Bronze ist. Dies erklärt die relativ weite Verbreitung von Gusseisenguss in China in der Antike und die auf den ersten Blick überraschende Tatsache, dass weder Fergana noch das von Batu eroberte Russland, das die Gelegenheit hatte, sich mit den chinesischen Erfahrungen vertraut zu machen, dies entwickeln konnten Produktion zu Hause, weil sie kein passendes hatten. Daher begann die Entwicklung der Eisengießereiproduktion erneut im Mittelalter, als 1) die Erfindung leistungsstärkerer Blasgeräte den Übergang zu höheren Öfen zur Eisenherstellung ermöglichte, in denen durch Aufkohlen Gusseisen gewonnen wurde reduziertes Eisen, zunächst unerwartet für die damaligen Metallurgen; 2) als die Nachfrage nach gusseisernen Kanonenkugeln und dann nach gusseisernen Kanonen eine stabile Nachfrage und damit eine solide wirtschaftliche Grundlage für eine junge Produktion schuf.

Interessante Daten liefert A. M. Petrichenko, ein großer Experte für Kunst- und Münzguss, der schreibt, dass eine Ausnahme von der Regel das Gießen und die Teilnahme am Geldumlauf Chinas von Gusseisenmünzen sein sollte, die in der Zeit weit verbreitet waren die Fünf Königreiche (907–960 n. Chr.) und insbesondere während der Song-Ära (960–1279 n. Chr.). Um Kupfer zu sparen, waren in einigen Regionen nur Gusseisenmünzen im Umlauf, deren Export ins Ausland jedoch verboten war.

In der ausländischen und inländischen Literatur herrscht die Meinung vor, dass der Grund für die Entstehung des Eisengusses in China das Vorhandensein von Erzen mit hohem Phosphorgehalt und die Verwendung spezieller Phosphorzusätze durch alte chinesische Gießereien war.

Schon ein kurzer Ausflug in die Geschichte der Metallurgie in China reicht aus, um uns davon zu überzeugen, dass dies nicht der einzige und nicht der Hauptgrund für das frühe Aufkommen von Gusseisen in China ist. Der Hauptgrund dafür, dass die Chinesen als erste auf der Welt und mehr als 1500 Jahre früher als die Europäer lernten, wie man Erze abbaut, Eisen verhüttet und Eisengussteile herstellt, ist der bemerkenswerte Erfolg der Chinesen auf dem Gebiet der Bronzeverhüttung und des Bauwesens der Öfen zur Zeit des Aufkommens des Eisens.

Einige Forscher führen die ersten Gussstücke auf die Zeit der „Kriegenden Reiche“ zurück, andere gehen davon aus, dass die Chinesen bereits in der „Frühlings- und Herbstzeit“ (722-481 v. Chr.) wussten, wie man Gussstücke aus Gusseisen herstellt. Tatsächlich begann China seine Eisenzeit, wie Li Heng-de bezeugt, nicht mit dem Abbau von Roheisen und der Schmiedeung von Produkten daraus, sondern mit der Verhüttung von Gusseisen und der Herstellung von Eisengussteilen. Dies ist eines der Merkmale der ursprünglichen Entwicklung der chinesischen Gießereiproduktion. Wenn es noch keine überzeugenden Beweise für die Verwendung von Schmiedeeisenprodukten in der „Frühlings- und Herbstzeit“ gibt, dann gibt es viele absolut zuverlässige Daten über die Herstellung von Gusseisenprodukten in diesem Zeitraum.

In China wurde bereits im Jahr 513 (v. Chr.) ein großes gusseisernes Ritualgefäß hergestellt, auf das eines der damaligen Gewölbe (eine Art Strafgewölbe) gegossen wurde. Doch die ersten Gusseisenerzeugnisse waren vor allem Geräte und Werkzeuge für landwirtschaftliche Zwecke. Die alten Chroniken Chinas liefern unwiderlegbare Beweise für die Verwendung landwirtschaftlicher Werkzeuge aus Eisen (Gusseisen) bereits im 7. Jahrhundert. Chr h., was zu einem starken Anstieg der Felderträge führte.

A. M. Petrichenko weist direkt darauf hin, dass die Chinesen mehr als 1500 Jahre früher als die Europäer gelernt haben, Gusseisen zu schmelzen und komplexe Gussteile aus Gusseisen herzustellen. Zur Zeit der „Kriegenden Reiche“ (403–221 v. Chr.), d. h. zur Zeit des Aufkommens des Gusseisen-Druckgusses in China, hatten chinesische Gießer die Technik des Gusseisenschmelzens perfektioniert. Zu diesem Zeitpunkt hatten sie ein hohes Niveau in der Herstellung von Gießereiformen erreicht. Darüber hinaus verwendeten die damaligen Gießer zur Herstellung von Gussstücken und anderen Gussstücken vor allem semipermanente Schamottformen. Die Hälften solcher Formen wurden unter Verwendung von Modellen oder Formen aus Metall (Bronze) hergestellt.

Natürlich war die Herstellung von eisernem Geld aus mehreren Gründen ein sehr fortschrittlicher Prozess.

Viertens ist es unwahrscheinlich, dass Gusseisen zu Hause aus Erz von einer Person geschmolzen werden kann, die die Kunst der Metallurgie nicht beherrscht, die nicht über vorbereitetes Erz, Flussmittel und Reduktionsmittel verfügt, deren Rezept fast immer geheim gehalten und weitergegeben wurde vom Vater auf den Sohn weiter.

China ist das Land mit der ältesten Literatur zur Gießereiproduktion. Offenbar war das erste Buch über Gusstechnologie das in China weithin bekannte Buch „Kao Gong Di“, das vor mehr als 2000 Jahren geschrieben wurde. In diesem Buch werden nicht nur Methoden zur Herstellung von Gussstücken beschrieben, sondern auch eine detaillierte Beschreibung der Legierungen für verschiedene Produkte (Schwerter, Glocken, Haushaltsgeräte usw.), ihrer Zusammensetzung und Schmelzmethoden. Ähnliche Informationen zu verschiedenen Gussmethoden sind in späteren Quellen verfügbar.

Vor mehr als vierhundert Jahren wurde Song Ying-hsings Buch „Original Inventions“ erstmals veröffentlicht, das kurze Beschreibungen vieler der charakteristischsten Gussprozesse enthält, die aus der Antike erhalten geblieben sind. Dieses Buch ist gut illustriert; es wurde viele Male nachgedruckt.

Es ist interessant festzustellen, dass in unserem Land, auf dem Territorium der Region Odessa, in der Nähe des Dorfes. Nikolaevka, Bezirk Belyaevsky, im Jahr 1964 fand A. I. Meljukowa drei Fragmente von Gusseisenkesseln, die nicht nur im gesamten europäischen Teil der ehemaligen UdSSR die ältesten Gusseisenprodukte sind. Die Fragmente wurden in einer Siedlung griechisch-barbarischen Typs in ungestörten Schichten an verschiedenen Stellen und in einer beträchtlichen Tiefe von 0,7 bis 1 m gefunden. Diese Schicht enthielt eine große Anzahl von Produkten aus der Antike, die zuverlässig auf das 4. bis 3. Jahrhundert datiert wurden Jahrhunderte. Chr e. Die Fragmente hatten, wie jedes verformte Gusseisen, eine unregelmäßige Form mit den Maßen 94x140-110x160 und 95x130 mm und einer Wandstärke von 3-7 mm. Die Ätzung zeigte in allen Abschnitten das Gussgefüge aus übereutektischem Weißguss mit der Struktur von Ledeburit, primärem Zementit und einer geringen Menge Graphit. Den Grund für das Abschrecken von Gusseisen erklären die Autoren mit dem geringen Siliziumgehalt, und das nahezu vollständige Fehlen von Mangan deutet darauf hin, dass das Gusseisen ohne den Einsatz von Flussmitteln erschmolzen wurde.

Chemische und spektrale Analysen bewiesen, dass die Fragmente zum selben Kessel gehörten und aus Erz bestanden, offenbar einer Art braunem Eisenerz, das von alten Metallurgen oft zur Eisengewinnung verwendet wurde.

Es ist zu beachten, dass sich die Gießerei als eigenständige Industrie erst Ende des 19. und Anfang des 20. Jahrhunderts von der metallurgischen Produktion trennte, als kleine Öfen (Kupolöfen) aufkamen, die Metall schmelzen, ausreichend überhitzen und geschmolzenes Material liefern konnten Gusseisen mit ausreichender Fließfähigkeit und anderen Gusseigenschaften. Damals wurde beim Gießen von Gusseisen nicht mehr nur das Metall der ersten Schmelze verwendet, und Gusseisen selbst wurde zu einem weit verbreiteten Konstruktionswerkstoff. Doch den Grundstein dafür legten die alten Meister Chinas, Usbekistans und Wolgabulgariens.

Gusseisenguss war vor Christus weit verbreitet. e. in China, dessen unwiderlegbarer Beweis die bis heute existierenden Gusseisengussteile und Gusseisenformen sind. Skythenstämme, die seit dem 8. Jahrhundert v. Chr. das Territorium unseres Landes bewohnten. e. bis zum Ende des 2. Jahrhunderts n. Chr. h., sie kannten Eisenguss nicht. Die alten Chroniken Chinas liefern unwiderlegbare Beweise für die Verwendung landwirtschaftlicher Werkzeuge aus Eisen (Gusseisen) bereits im 7. Jahrhundert. Chr e. Tatsächlich begann China seine Eisenzeit nicht mit dem Abbau von Roheisen und der Schmiedeung von Produkten daraus, sondern mit der Verhüttung von Gusseisen und der Herstellung von Eisengussteilen. Dies ist eines der Merkmale der ursprünglichen Entwicklung der chinesischen Gießereiproduktion. Der Hauptgrund dafür, dass die Chinesen als erste auf der Welt und mehr als 1500 Jahre früher als die Europäer lernten, wie man Erze abbaut, Eisen verhüttet und Eisengussteile herstellt, ist der bemerkenswerte Erfolg der Chinesen auf dem Gebiet der Bronzeverhüttung und des Bauwesens der Öfen zur Zeit des Aufkommens des Eisens.

Eisenproduktion

Gusseisen ist eine Legierung aus Eisen und Kohlenstoff mit mehr als 2 % C. Aus Gesteinsabfall befreites Erz ist eine chemische Verbindung von Metall mit anderen Elementen. Um Metall aus Erz zu gewinnen, müssen bestimmte chemische Reaktionen durchgeführt werden. Gleichzeitig werden mit dem Metall verbundene Elemente von Substanzen beeinflusst, die eine geringere Affinität zu diesem haben als zu anderen Elementen. Da Eisen in Eisenerzen meist mit Sauerstoff verbunden ist, müssen zur Gewinnung dieses Metalls Reduktionsprozesse durchgeführt werden. In reiner Form wird Eisen in sehr geringen Mengen in der Technik eingesetzt. Im Maschinenbau werden grundsätzlich nur Legierungen aus Eisen und Kohlenstoff benötigt. Eine dieser Legierungen ist Gusseisen.

Roheisen wird in Hochöfen aus Eisenerz erschmolzen. Diese Öfen haben die Form von Türmen (Schachtöfen). Die Innenteile des Hochofens sind mit feuerfesten Schamottsteinen ausgekleidet. Die Beschickung, d.h. Erz, Brennstoff und Flussmittel werden aus dem Trichter mit dem Aufzug 1 in die Beschickungsvorrichtung des Oberteils 2 gefördert, von wo aus sie in den inneren Hohlraum des Ofens gelangen. Der Ofen hat einen Schacht 4, eine Dampfkammer 5, Schultern 8, einen Herd 9, dessen Boden Flansch genannt wird. Geschmolzenes Gusseisen wird durch ein Loch erzeugt – ein Abstichloch aus Gusseisen, über dem sich ein Schlackenabstichloch befindet, durch das flüssige Schlacke freigesetzt wird. Die zur Herstellung von Gusseisen benötigte Luft wird in erhitztem Zustand (bis zu 1200 °C) unter Druck in die Blasdüsen 7 (12–18 Stk.) geblasen und strömt durch ein Ringrohr 6, das über dem Luftdruck an den Blasdüsen bis zu 350 °C liegt kn/m2 (3, 5 kg/cm2). Das Hochofengas („Obergas“) wird über die Rohre 3 in Reinigungsgeräte abgeleitet, um anschließend als Brennstoff für die Hochofenproduktion und andere Zwecke verwendet zu werden.

Gusseisen hat sich als Konstruktionswerkstoff im Maschinenbau, in der Metallurgie und in anderen Industriezweigen durchgesetzt, da es gegenüber vielen anderen Werkstoffen eine Reihe von Vorteilen aufweist, vor allem niedrige Kosten und gute Gusseigenschaften. Daraus hergestellte Produkte weisen eine ausreichend hohe Festigkeit und Verschleißfestigkeit beim Betrieb unter Reibung auf und zeichnen sich durch eine geringere Empfindlichkeit gegenüber Spannungskonzentratoren aus als Stahl.

Im weißen Gusseisen ist der gesamte Kohlenstoff in der chemischen Verbindung Eisencarbid Fe3C – Zementit gebunden. Bei Grauguss liegt ein erheblicher Teil des Kohlenstoffs in strukturell freiem Zustand in Form von Graphit vor. Während sich graues Gusseisen gut zerspanen lässt, weist weißes Gusseisen eine sehr hohe Härte auf und kann nicht mit einem Schneidwerkzeug bearbeitet werden. Daher werden weiße Gusseisen äußerst selten für die Herstellung von Produkten verwendet, sie werden hauptsächlich in Form eines Zwischenprodukts zur Gewinnung von Temperguss verwendet. Die Herstellung von Weiß- oder Grauguss hängt von der Zusammensetzung und der Abkühlgeschwindigkeit ab.

Bei der Herstellung von Gusseisen wird als Brennstoff verwendet:

Thermoanthrazit;

Erdgas

Gusseisen wird in Hochöfen geschmolzen, bei denen es sich um vertikale Metallschächte handelt, die innen mit feuerfesten Steinen mit hohem Aluminiumoxidgehalt ausgekleidet sind. Flüssiges Gusseisen wird in Pfannen abgefüllt und von dort in Formen oder Mischer (Mischbehälter, in denen die Legierung einige Zeit in flüssigem Zustand gelagert wird) gegossen. Das in Öfen erzeugte Gusseisen wird in Gießerei und Umwandlung unterteilt. Für die Herstellung von Eisengussstücken wird Gießereiguss verwendet, für die Stahlproduktion Roheisen. Für Gussprodukte wird Gusseisen in Kupolöfen, Flammen- und Elektroöfen geschmolzen. Flüssiges Gusseisen, geschmolzen bei einer Temperatur von 1380–1420 °C, wird durch ein Abstichloch in feuerfest ausgekleidete Gießpfannen abgegeben, um Gusseisen in Formen aus Formstoff mit Bindungen zu gießen.

In den letzten Jahren wurden fortschrittliche Verfahren zum Gießen von Eisen eingesetzt: unter Druck, zentrifugal in Schalenformen. In eine Form gegossenes Gusseisen verbleibt darin, bis es vollständig in einen festen Zustand übergeht, sich zunächst ausdehnt und anschließend um etwa 1 % schrumpft. Der Druckguss wird in speziellen Anlagen durchgeführt, die aus einem Kessel mit geschmolzenem Metall, geteilten Formen, einem Druckmechanismus und dem Öffnen der Formen bestehen. Der Schleuderguss basiert auf dem Prinzip der Zentrifugalkräfte, die auf Metall wirken, das in eine rotierende Form gegossen wird. Auf diese Weise können verschiedene Produkte gegossen werden – Rohre, Ringe, Buchsen, Massiv- und Bimetallprodukte.

Inländische Wissenschaftler und Praktiker haben eine Methode zum barrenlosen Walzen dünner Gusseisenbleche entwickelt. In Kupolöfen geschmolzenes Gusseisen wird zwischen den Walzen zu einem Band gewalzt und anschließend 2–3 Stunden lang bei einer Temperatur von 980–1050 °C geglüht. Unter diesen Bedingungen erhält das Gusseisenblech eine gewisse Plastizität, wodurch Löcher entstehen können darin gestanzt, mit einer Schere geschnitten, gebogen usw. werden.

Die Herstellung von Eisenmetallen aus Eisenerz ist ein komplexer Prozess, der grob in zwei Stufen unterteilt werden kann. Im ersten Schritt wird Roheisen gewonnen und im zweiten Schritt zu Stahl verarbeitet. Da die Grundlagen metallurgischer Prozesse den Schülern bereits aus dem Gymnasium bekannt sind, betrachten wir im Folgenden nur die Grundprinzipien der Eisen- und Stahltechnik. Gusseisen ist eine Eisenlegierung mit einem Kohlenstoffgehalt von 2...6,67 %, außerdem kann die Legierung Silizium, Mangan, Schwefel, Phosphor usw. enthalten. Ausgangsstoffe für die Gusseisenherstellung sind Eisenerze, Brennstoffe und Flussmittel.

Braunes Eisenerz

Spar ReSOz Eisenerze mit 30...70 % Eisen und Abfallgestein aus verschiedenen natürlichen chemischen Verbindungen SiO2, Al2Oz usw. und schädlichen Verunreinigungen (Schwefel, Phosphor).

Der Brennstoff ist Koks, ein Produkt der Trockendestillation (ohne Luftzutritt) von Kokskohle. Flussmittel (Flussmittel) – Kalksteine, Dolomite, Quarz, Sandsteine ​​– werden verwendet, um den Schmelzpunkt von Abfallgestein zu senken und es sowie Brennstoffasche in Schlacke umzuwandeln. Die Hauptmethode zur Herstellung von Gusseisen aus Erzen ist derzeit das Hochofenverfahren, bei dem Eisen aus Erzen (Oxiden) bei hoher Temperatur reduziert und vom Gangerz getrennt wird.

Roheisen wird in Hochöfen mit einem Volumen von bis zu 5000 m3 geschmolzen, in die abwechselnd Erz, Koks und Flussmittel eingefüllt werden, die unter dem Einfluss ihrer eigenen Masse in den Ofen absinken. Im unteren Teil des Ofens – dem Herd – wird durch die Löcher – Düsen – erhitzte Luft unter Druck zugeführt, die zur Aufrechterhaltung der Verbrennung des Brennstoffs erforderlich ist. Koks, der im oberen Teil des Herdes brennt, bildet CO2, C+O2 = CO2, das im Ofen aufsteigt und auf seinem Weg auf heißen Koks trifft und sich in Kohlenmonoxid umwandelt: CO2-f-:-f-C=2CO. Kohlenmonoxid reduziert Eisenoxide in der folgenden Reihenfolge zu reinem Eisen: Fe2O3, F3O4, FeO, HFe. Dieser Prozess kann durch die folgenden Reaktionen dargestellt werden: 3F9Q3 + CO = 2F3O4 + CO2; 2Fe3O4+2CO=6FeO+2CO; 6FeO+6CO = 6Fe+6CO2. Am Boden des Ofens verbindet sich ein Teil des reduzierten Eisens mit Kohlenstoff zu Eisencarbid Fe3C (Aufkohlung von Eisen). Dann schmilzt das aufgekohlte Metall, das in den Hochofenherd fließt, während die Sättigung des Eisens mit Kohlenstoff weitergeht. Durch das Schmelzen wird nicht nur Eisen wiederhergestellt, sondern auch andere im Erz enthaltene Elemente Si, Mn, P, die sowie ein Teil des Schwefels in Form von FeS in Gusseisen übergehen. Auch geschmolzene Schlacke fließt in den Ofen und schwimmt über dem Gusseisen, da seine Dichte geringer ist als die von Gusseisen.

Geschmolzenes Gusseisen und Schlacke werden in regelmäßigen Abständen durch spezielle Löcher – Gusseisen- und Schlackenstichlöcher – zuerst die Schlacke und dann das Gusseisen freigesetzt. Zu den fortschreitenden Prozessen in der Entwicklung der Hochofenproduktion gehört die Verbesserung der Chargenvorbereitung durch Zerkleinerung, gründliches Waschen, Sortieren und Aufbereiten von Eisenerzen, die beispielsweise durch magnetische Trennung erfolgt. Die Herstellung von Sinter durch Sintern von Feinerz in größere Stücke ist weit verbreitet. Die Hochöfen erreichten 5.000 m3, was eine Verbesserung der Ausnutzung des Nutzvolumens und eine Reduzierung des Brennstoffverbrauchs pro 1 Tonne Roheisen gewährleistete.

Laut IISI belief sich die Weltproduktion von Roheisen im Jahr 2002 für 42 führende Länder der Welt auf etwa 600 Millionen Tonnen. Im Vergleich zum Jahr 2001 stieg die Roheisenproduktion um 5,5 %.