Ursachen für grobe Körner in Gussteilen während der Produktion

Grobe Körner in Gussteilen sind ein häufiges, aber unerwünschtes Phänomen, das sich direkt auf die mechanischen Eigenschaften und die Lebensdauer von Gussteilen auswirkt. Das Verständnis der Ursachen grober Körner ist entscheidend für die Optimierung von Produktionsprozessen und die Verbesserung der Gussqualität. Basierend auf langjähriger Produktionspraxis und unter Bezugnahme auf relevante Materialien untersucht der Autor die möglichen Ursachen für grobe Körner in Gussteilen unter mehreren Gesichtspunkten.

1.Auswirkungen der Legierungszusammensetzung

• Übermäßiger Kohlenstoffgehalt: Ein hoher Kohlenstoffgehalt in Stahlgussteilen kann zur Karbidausfällung führen, wodurch die Keimbildungsrate verringert und das Kornwachstum beschleunigt wird.
• Unzureichende Legierungselemente: Spurenelemente wie Titan und Vanadium tragen zur Verfeinerung der Körner bei. Ein Mangel an diesen Elementen kann zu groben Körnern führen.
• Einfluss von Verunreinigungen: Verunreinigungen wie Schwefel und Phosphor bilden entmischte Zonen mit niedrigem Schmelzpunkt, was zu einer lokalen Kornvergröberung führt.

2. Unsachgemäße Steuerung der Kühlrate

• Langsames Abkühlen: Eine langsamere Abkühlrate gibt den Körnern mehr Zeit zum Wachsen, was zu gröberen Strukturen führt.
• Ungleichmäßige Kühlgradienten: Unterschiede in der Abkühlgeschwindigkeit zwischen den Abschnitten können zu lokalisierten groben Körnern führen.
• Mangelhaftes Formendesign: Eine ungleichmäßige Wärmeleitfähigkeit der Form oder eine unsachgemäße Temperaturkontrolle in den Formen können indirekt zu einer ungleichmäßigen Kühlung beitragen.

3. Überhitzung oder längere Schmelzzeit

• Zu hohe Schmelztemperatur: Höhere Temperaturen fördern das Kornwachstum und können Spurenelemente verbrennen, wodurch sich die Keimbildungsstellen verringern.
• Längere Haltezeit: Längere Haltezeiten geben den Körnern mehr Zeit zum Wachsen, insbesondere ohne ausreichendes Rühren.

4. Andere Probleme beim Casting-Prozess

• Zu hohe Formvorheiztemperatur: Hohe Vorwärmtemperaturen verzögern die Abkühlung und führen zu groben Körnern.
• Schnelle Gießgeschwindigkeit: Schnelles Gießen kann Turbulenzen verursachen, die Keimbildung verringern und grobe Kornbereiche bilden.
• Unbehandelte metallurgische Mängel: Einschlüsse und Gasporosität verringern die Dichte effektiver Keimbildungsstellen und tragen zu gröberen Körnern bei.

5. Mangelnde Kornverfeinerung

• Keine Getreideveredler: Elemente wie Bor, Strontium und Mangan verfeinern die Körner effektiv, und ihre unsachgemäße oder fehlende Verwendung kann zu gröberen Körnern führen.
• Unzureichendes Rühren: Schlechte Verteilung der Läutermittel oder Partikelaggregation in der Schmelze können die Kornfeinung beeinträchtigen.

6. Unsachgemäße Wärmebehandlung

• Zu hohe Glühtemperatur oder -dauer: Während der Wärmebehandlung kommt es zu Kornwachstum, und eine Überbehandlung verstärkt die Kornvergröberung.
• Unkontrollierte schnelle Abkühlung und langsame Erwärmung: Wenn die Kühl- und Heizraten schlecht kontrolliert werden, können Körner abnormal wachsen.

Die Ursachen für grobe Körner liegen in einer Kombination aus Materialzusammensetzung, Prozessdesign, Ausrüstung und Betriebspraktiken. Um diese Probleme anzugehen, ist eine sorgfältige Analyse und schrittweise Beseitigung erforderlich. Durch die Kontrolle der Legierungszusammensetzung, die Optimierung der Abkühlgeschwindigkeiten, die präzise Steuerung der Schmelztemperaturen und -dauern, die Gestaltung besserer Gießverfahren und die Anwendung fortschrittlicher Kornfeinungstechniken kann die Grobkornbildung effektiv minimiert und die Gesamtleistung der Gussteile verbessert werden.