Kohlenstoffäquivalent

Metallurgie

CE (Abkürzung aus dem Englischen übernommen: Carbon Equivalent). Das Kohlenstoffäquivalent berücksichtigt den Einfluss der Silizium- und Phosphorgehalte im Gusseisen und drückt einen, auf das Zweistoffsystem Eisen-Kohlenstoff bezogenen, äquivalenten Kohlenstoffgehalt aus:

Bei eutektischer Zusammensetzung ist CE = 4,3 %; zwischen dem Sättigungsgrad Sc und dem vorwiegend in den anglo-amerikanischen Ländern gebräuchlichen Kohlenstoffäquivalent CE bestehen folgende Beziehungen (Bild 1):

In allen Formeln ist unter C der Gesamtkohlenstoffgehalt einzusetzen. Nach Arbeiten des Britischen Gusseisen-Forschungsverbandes B.C.I.R.A. wird empfohlen, zur Berechnung des Kohlenstoffäquivalentes folgende verbesserte Formel zu benutzen:

Unter Zugrundelegung dieser Formel gilt für die Liquidustemperatur einer untereutektischen Gusseisenschmelze mit einem Kohlenstoffäquivalent Ce < 4,3 % folgende lineare Beziehung:

TLiq. (°C)  =  1669 - 124 x CE

R. Verriest empfiehlt folgende Gleichung, wobei ebenfalls für das Kohlenstoffäquivalent CE die verbesserte Formel der B.C.I.R.A. zu benutzen ist:

TLiq. (°C)  =  1636 - 113 x CE

H. Mayer berechnete folgende Korrelationsgleichung, und zwar ebenfalls auf der Grundlage der von der B.C.I.R.A. verbesserten CE-Formel:

TLiq. (°C)  =  1581,7 - 100,9 x CE

In Bild 2 sind die genannten Beziehungen dargestellt. Nach H. Mayer läßt sich auch der Einfluss verschiedener Begleit- und Zusatzelemente berücksichtigen:

TLiq. (°C)  =  1599 - 107 x C 26,6 Si - 61,4 P + 9,7 Mn + 7,6 S + 0,5 Ni - 21,7 Cr

Es sind die Massengehalte in % einzusetzen. Die Variationsbreite der einzelnen Elemente beträgt:

2,80 bis 3,80 % C
0,30 bis 2,70 % Si
0,03 bis 0,70 % P
0,30 bis 1,10 % Mn
0,004 bis 0,18 % S
0,02 bis 1,00 % Ni
0,02 bis 0,30 % Cr

Durch Bestimmung der Liquidustemperatur (thermische Analyse) lässt sich mit Hilfe der erwähnten Korrelationsgleichungen das Kohlenstoffäquivalent ermitteln.

J. Le Gal und P. Mathon haben folgende Formel für das Kohlenstoffäquivalent vorgeschlagen:

Unter Benutzung dieser Formel lässt sich die Liquidustemperatur wie folgt berechnen:

TLiq. (°C)  =  1625 - 113 x CE

Der Gültigkeitsbereich erstreckt sich auf untereutektisches Gusseisen (CE = 2,4 bis 4,3) mit folgender Variationsbreite: 2,0 bis 3,8 % C, 1,5 bis 3,5 % Si und max. 0,8 % P.

Wird das Kohlenstoffäquivalent aus der bei der thermischen Analyse gemessenen Liquidustemperatur berechnet, bezeichnet man es statt mit CE auch mit CEL.

Für austenitisches Gusseisen beträgt das Kohlenstoffäquvalent in eutektischer Zusammensetzung ebenfalls CE = 4,3 %, das sich aber wie folgt berechnet:

CE  =  Cges + 0,33 x %Si + 0,047 x %Ni - 0,0055 x %Ni x %Si
 

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