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Auswirkungen von metallurgischen Faktoren auf die Mikroporosität in duktilem Gusseisen

Exklusiv
GIESSEREI PRAXIS 2020/01-2
Gussstücke
Werkstoffe

Die Vermeidung von Mikroporosität in Gussteilen aus Gusseisen mit Kugelgraphit verbessert die Ermüdungslebensdauer; es gibt jedoch keine Standard-Gießtechnologie, die das sporadische Auftreten von Mikroporosität verringert oder beseitigt. Diese Studie ist eine umfassende Bewertung, wie metallurgische Faktoren die Mikroporositätsbildung in GJSGussteilen beeinflussen. Die Versuchsmatrix (DOE) umfasste fünf Variablen auf zwei Ebenen: Schmelzequalität (mit und ohne SiC in der Charge), Zusammensetzung des Modifizierungsmittels (niedrige vs. hohe Gehalte Seltene Erden), Zusammensetzung des Impfmittels (FeSi in Gießereiqualität vs. Ce-haltiges Impfmittel), Impfmittelzusätze (0,3 % und 0,6 %) und niedrige Gießtemperatur (1.280–1.300 °C) vs. hohe Gießtemperatur (1.380–1.400 °C). Vier Versuchsreihen mit vier Variationen der metallurgischen Parameter pro Reihe wurden gemäß der DOE-Matrix durchgeführt. Jede Form war mit einem Konus (zur Untersuchung des Gesamtvolumens der Schwindung) und einer horizontalen Platte mit angebrachten vertikalen Zylindern (zur Untersuchung der Mikroporosität mit der Archimedes-Dichte- Methode, Metallographie, Rasterelektronenmikroskopie [REM], optischem Profiler und hochauflösender 3D-Computertomographie [CT]) ausgestattet. Die Software „Minitab“ wurde für statistische Analysen der individuellen und gemeinsamen Auswirkungen der untersuchten metallurgischen Parameter auf die Mikroporosität und die Mikrostruktur verwendet. Optimale metallurgische Parameter zur Vermeidung von Mikroporosität wurden diskutiert.

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Effects of Metallurgical Factors on Microporosity in Ductile Iron

Avoiding microporosity in SGI castings improves fatigue life; however, there is no standard foundry practice that promotes or eliminates the sporadic occurrence of microporosity. This study was a comprehensive evaluation of how metallurgical factors affect microporosity formation in SGI castings. The experimental matrix (DOE) included five variables at two levels: Melt quality (with and without SiC in the charge), nodulating agent composition (low vs. high rare earth [REM]), inoculant composition (foundry-grade FeSi vs. Ce-containing inoculant), inoculant additives (0,3 % and 0,6 %), and low casting temperature (1.280–1.300 °C) vs. high casting temperature (1.380–1.400 °C). Four experimental runs with four variations of metallurgical parameters per run were performed according to the DOE matrix. Each mold was equipped with a cone (to study the total volume of shrinkage) and a horizontal plate with attached vertical cylinders (to study microporosity using the Archimedes density method, metallography, scanning electron microscopy [SEM], optical profiler, and high-resolution 3D computed tomography [CT]). “Minitab” software was used for statistical analyses of the individual and joint effects of the metallurgical parameters studied on microporosity and microstructure. Optimal metallurgical parameters to avoid microporosity were discussed.

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