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Sättigungsgrad

Metallurgie

(Sc). Kennwert zur Beurteilung des Einflusses von Begleitelementen im Gusseisen auf die Verschiebung des eutektischen Punktes; dabei wird der Gesamtkohlenstoffgehalt des Eisens dem Kohlenstoffgehalt der streng eutektischen Zusammensetzung gegenübergestellt. Letzterer beträgt bei der reinen Zweistofflegierung Eisen-Kohlenstoff 4,26 %. Durch Begleitelemente verändert sich der Kohlenstoffgehalt der eutektischen Zusammensetzung, beispielsweise durch Silizium- und Phosphorgehalte:

%Ceutektisch = 4,26 - 0,31 x Si% - 0,27 x P%

Daraus ergibt sich für den Sättigungsgrad (Sc) folgende Beziehung:

oder vereinfacht

Zur graphischen Bestimmung zeigt Bild 1 eine Leitertafel. Berücksichtigt man noch andere Eisenbegleiter oder Legierungsbestandteile, so ergibt sich folgende exakte Formel:

Der Sättigungsgrad des untereutektischen grauen Gusseisens lässt sich auch durch thermische Analyse bestimmen.

Ein Sättigungsgrad Sc = 1 bedeutet, dass das Eisen genau der eutektischen Zusammensetzung entspricht; Sättigungsgrade < 1,0 zeigen ein untereutektisches, solche > 1,0 ein übereutektisches Gusseisen an. Aus dem Sättigungsgrad lässt sich auch die Zugfestigkeit des grauen Gusseisens je nach Wanddicke rechnerisch bestimmen. Für den 30-mm-Normalprobestab beträgt die rechnerische Normalzugfestigkeit(N/mm²) = 1000–800 Sc.

Aus dem Quotienten von gemessener Zugfestigkeit und rechnerischer Normalzugfestigkeit ergibt sich ein wichtiger Gütekennwert, der sog. Reifegrad.

Zwischen Sättigungsgrad und Kohlenstoffäquivalent besteht eine Wechselbeziehung, (Kohlenstoffäquivalent).

Die Kenntnis des Sättigungsgrads hat besondere Bedeutung für die treffsichere Erzielung einer bestimmten Struktur des Grundgefüges und eines entsprechenden Zugfestigkeitsbereichs in Abhängigkeit von der Gussstückwanddicke von Gusseisen mit Lamellengraphit. Die Zusammenhänge gehen aus dem sog. Sipp-Diagramm (Bild 2) hinsichtlich der Gefügestruktur und aus dem Heller-Jungbluth-Diagramm (Gusseisen) hervor. Bevorzugt wird für die meisten Verwendungszwecke ein graues, perlitisches Gusseisen mit einem Sättigungsgrad von etwa 0,85 bis 0,95 für Wanddicken von rund 15 mm, wobei der Kohlenstoffgehalt mit etwa 3,1 bis 3,3 % und der Siliziumgehalt mit 1,5 bis 1,8 % bemessen wird. Allgemein gilt, dass das Si/C-Verhältnis bei gegebenem Sättigungsgrad möglichst hoch einzustellen ist.

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