Garschaumgraphit

Metallurgy
Vorwiegend in übereutektischen Gusseisen direkt aus der Schmelze kristallisierender Graphit (Graphitrichtreihe, C-Graphit, Primärgraphit). Die Bildung von Garschaumgraphit setzt voraus, dass die Erstarrung des Gusseisens ohne Unterkühlung erfolgt, zumindest im Anfangsstadium, wie dies bei übereutektischer Eisenzusammensetzung (Sättigungsgrad > 1) der Fall ist.

Der sich primär ausscheidende Garschaumgraphit entwickelt sich zwanglos, ohne Rücksicht auf andere eventuell mitkristallisierende Phasen, in Form von mehr oder minder geradlinigen Graphitplättchen, die sich zum Teil auch etwas verzweigen, aber im allgemeinen relativ grob sind, oder knotenförmigen Graphitanhäufungen.

Im Gefüge tritt der Garschaumgraphit hauptsächlich in zwei Formen auf. Bei einer langsamen Abkühlung, also bei dickwandigen Gussstücken, treten sehr grobe, geradlinig ausgebildete Lamellen auf, die sich, wie aus Bild 1 hervorgeht, deutlich von den feineren des Eutektikums unterscheiden. Derartige grobe Graphitlamellen erniedrigen natürlich die Festigkeitseigenschaften. Zur Vermeidung dieser Graphitausbildung sind insbesondere für dickwandige Gussstücke die chemische Zusammensetzung, die Einsatzstoffe und die Schmelzbehandlung aufeinander abzustimmen.

Bei den siliziumlegierten Gusseisensorten ist die Gefahr der Bildung des Garschaumgraphits besonders groß, da Silizium den eutektischen Punkt im Eisen-Kohlenstoff-Zustandsschaubild stark nach links verschiebt. So liegt dieser Punkt bei Siliziumgehalten von 6 % bei 2,25 % Kohlenstoff. Es tritt hier also schon bei verhältnismäßig niedrigen Kohlenstoffgehalten Garschaumgraphit auf.

Für dünnwandige Gussstücke kommen vielfach übereutektische Gusseisensorten zum Einsatz, um eine Weißerstarrung und eine damit verbundene hohe Härte und Sprödigkeit zu vermeiden. In solchen Gussstücken bildet der Garschaumgraphit spinnenförmige Gebilde, wie sie aus Bild 2 ersichtlich sind.

Beim Abstehen der Eisenschmelze mit übereutektischer Zusammensetzung in der Pfanne steigt der sich primär ausscheidende Graphit wegen seiner geringen Dichte nach oben und bildet auf der Oberfläche der Schmelze eine Graphitschicht, die abgeschöpft werden kann. Von diesem Verhalten leitet sich der Name Garschaumgraphit ab.

Der sich in der Form ausscheidende Garschaumgraphit kann zusätzlich zu Fehlererscheinungen führen, wenn er an Kernen, Formvorsprüngen oder rauen Formwänden am Aufsteigen gehindert wird. Sogenannte Garschaumgraphitseigerungen können Werkstofftrennungen hervorrufen, die zu Ausschuss führen.

Bild 1: Graphitausbildung im übereutektischen Gusseisen mit Lamellengraphit, grober geradliniger Garschaumgrapht und eutektischer Graphit, ungeätzt, (V = 100 : 1)© Michael Franke, Franke Gießereitechnik
Bild 2: Graphitausbildung im übereutektischen Gusseisen mit Lamellengraphit, spinnenförmiger Garschaumgrapht und eutektischer Graphit, ungeätzt, (V = 100 : 1)© Michael Franke, Franke Gießereitechnik

Taschenbuch der Gießerei-Praxis

Jährlich aktualisierte Ausgabe des Nachschlagewerks für das Gießereiwesen.