Voestalpine Giesserei Linz GmbH - PROGUSS AUSTRIA
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Österreichische Post AG
Info.Mail Entgelt bezahlt
04
2018
Fachzeitschrift des Vereins Proguss austria | www.proguss-austria.at JHG. 65
voestalpine Giesserei Linz GmbH
auffallend anders. Ihr PlusPlus an Lösungen
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04/2018
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Prof. Dr. Peter
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Giessereitechnik
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E-Mail: bewerbung@borbet-austria.at • www.borbet-austria.at www.giesserei.at A-3143 Pyhra Mail: office@hagi.at
Lena Glavanovic, Gerhard Schindelbacher
und Peter Schumacher, Leoben, Österreich
05 | Vorwort
28
Hochwertige Gewindefittings 06 | Fachbeiträge
58. Internationale
und PRIMOFIT-Klemmverbinder Aktuelles Giesserei Konferenz –
Ifc Portoroz 2018
aus Temperguss 23 | Jahresbericht der
Gießerei-Industrie Österreich
28 | IFC Portoroz 2018
Georg Fischer Fittings GmbH 34 | Firmennachrichten
3160 Traisen
fittings.ps@georgfischer.com 47 | Veranstaltungskalender
www.fittings.at
50 | Vereinsnachrichten
34
Literatur Firmennachrichten
51 | Bücher und Medien
Impressum
53 | Impressum
FACHBEITRÄGE & KURZINFORMATIONEN
Proguss austria Mitglieder sind jederzeit eingeladen, der Redaktion der GIESSEREI RUNDSCHAU Fachbeiträge zu
Schwerpunktthemen der GIESSEREI RUNDSCHAU oder Neuigkeiten zu senden.
Chefredaktion: Mag. Dietburg Angerer | angerer@proguss-austria.at | +43 664 1614 308
Fachbeiträge | Giesserei Rundschau 04/2018 JHG 65 Giesserei Rundschau 03/2018 JHG 65 | Vorwort
VORWORT
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Projekte eine wichtige Rolle spielen, erforderlich. zu legen.
Neue Anlagen, modernster Technik und Zukunfts-
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Menschen wieder in die Gießerei. Wir wollen auch für die
Meist wird die Investitionspolitik auf wirtschaftlich kauf- nächsten Generationen fit und interessant bleiben.
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nologieentwicklung, was wirklich benötigt wird, kommt schaft aller im Gießerei- Anwender- und Zulieferindustrie-
oft zu kurz. bereich tätigen Unternehmer, Experten und Fachleute. Die
Wir, die Lieferanten und Berater haben aufgrund PROGUSS Austria Familie ist dabei eine ideale Plattform,
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Gießer benötigt und was es am Markt an Anlagen und Messen, Netzwerktreffen, Betriebsbesichtigungen im Jahr
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GIESSEREI RUNDSCHAU! Daher stellt sich für mich immer nur eine Frage: „Was kollegen und Wissenswertes aus unserem Fachmagazin
braucht die Gießereibranche in der Zukunft? Wo wollen „DIE GIESSEREI RUNDSCHAU“ sind eine zusätzliche Opti-
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sene Technik gebraucht. Die freie Formgestaltung, kons- tionen benötigen wir dazu?“ Glück auf – allen in und rund um die Giesserei!
truktive, innovative Möglichkeiten sowie die besonderen Eine tiefgreifende Beratung von Experten und den
Eigenschaften von Gusswerkstücken helfen, Produkte und entsprechenden Anlagenbauern ist bei Neuanschaffun-
Anlagen noch besser zu machen. gen daher unumgänglich. Weitere Vorteile bei Neuanlagen
Die nächsten Jahre werden geprägt durch die Digi- sind Gewährleistung und Anlaufunterstützung, nachhalti-
talisierung und neue Geschäftsmodelle werden dadurch ges Service durch den Hersteller sowie neueste Technolo-
entstehen. Fakt ist, die Gießereiindustrie verfügt über gien mit höchstem Qualitätsstandard, natürlich Industrie
zukunftsorientierte Lösungen. In Österreich kann die 4.0 tauglich. Gleichzeitig müssen jedoch auch vor einem
Branche auf zahlreiche gut vernetzte Forschungsinstitute weiteren Schritt der Digitalisierung fließende Prozesse in
und Universitäten, wie das Österreichische Gießerei-Ins- der Organisation und Personalentwicklung eines Unter-
Dipl.-Ing. Johann Hagenauer titut ÖGI und die Montanuni Leoben bauen. Dort werden nehmens berücksichtigt werden. HAGI GmbH (HAGI abgeleitet von
hoch motivierte, junge Leute ausgebildet, die sich für die Mögliche Unterstützungen durch Förderprogramme HAgenauer – GIessereitechnik) ist
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wettbewerbsfähig zu Technologien, um in der Zukunft für die geschäftlichen
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nisch, wirtschaftliche Beratung,
bleiben, müssen sich Primäres Ziel dabei ist die Stärkung der internationa- ge und ist die Grundlage für Qualität, Know-how, aktu- mit all unseren Partnern und
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weiterentwickeln und zudem verstärkt diversifiziert werden. in jedem Lebensalter. DI Johann Hagenauer, über 30
Mit diesem Aktionsfeld soll die Förderung von Daher ist für mich Standortsicherung durch den
Innovationen vorantreiben.“ Innovation in Unternehmen durch Unterstützung von Erhalt und Ausbau von Arbeitsplätzen durch Investitionen
Jahre Giessereierfahrung bei
Investitionen, Produktentwick-
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Dipl.-Ing. Johann Hagenauer Investitionsprojekten erfolgen. Zudem sind auch Soft- fung neuer qualitativer Arbeitsplätze im Vordergrund, es ment uvm.
maßnahmen, wie die Inanspruchnahme von externen wird aber auch notwendig sein, entsprechendes Augen-
4 5
Fachbeiträge | Giesserei Rundschau 04/2018 JHG 65 Giesserei Rundschau 04/2018 JHG 65 | Fachbeiträge
bei der peritektischen Temperatur (binär 665°C) bildet
[1]. Dabei wächst das Aluminium bevorzugt auf den
{100} Facetten der Al3Ti Partikel auf. Für diese Keimbil-
dung ist keine Unterkühlung ΔT notwendig, jedoch kann
NEUE ASPEKTE BEI DER HERSTELLUNG das Aluminium erst von dem Al3Ti Partikel wegwachsen,
wenn die Größe des Aluminiums den doppelten kriti-
VON LEICHTMETALLGUSS: schen Radius erreicht hat, der dem Durchmesser dp des
Al3Ti Partikels entspricht.
KORNFEINUNG VON Al-Cu LEGIERUNGEN Gleichung (1) ΔT=
4γ sk
ΔS v d p
Wobei γ sk die Grenzflächenenergie zwischen Schmelze
und Kristall und ΔS v die Schmelzentropie pro Volumen
darstellt. In diesem Fall spricht man vom „freien Wachs-
AUTOREN: tum“ des Aluminiums, da ein Aluminiumkristall mit einem
Prof. Dr. Peter Schumacher1,2, priv. Doz. Dr. Jiehua Li1, DI Dr. Bernd Oberdorfer2, kleineren Radius als dem kritischen nicht stabil in der
Prof. Dr. Ferdinand Hofer3 Schmelze verbleiben würde. Das weitere Wachstum des
1 Lehrstuhl für Gießereikunde, Montanuniversität Leoben, Franz-Josef-Str.18, 8700 Leoben Aluminiums wird jedoch behindert durch einen Aufstau Abb. 1: Ausbildung von Al3Ti Platten in einer Al-Cu
2 Österreichisches Gießerei-Institut, Park Str.21, 8700 Leoben, von Legierungselementen vor der Wachstumsfront. Dies Legierung.
3 Zentrum für Elektronenmikroskopie, Steyrer Gasse 17, 8010 Graz wird dadurch verursacht, dass nicht genügend Zeit für
eine ausgleichende Diffusion verbleibt die Legierungsele- Schliffbildern als Nadeln zu erkennen sind (siehe Abb. 1).
mente entsprechend ihrer Gleichgewichtslöslichkeiten zu Diese Platten beeinflussen die Massenspeisung negativ,
verteilen. Quested [2] hat gezeigt, dass die Wachstumsbe- da diese analog einer Verklausulierung wirken und zu
ABSTRAKT hinderung über die Beziehung: Heißrissen führen können.
Die Kornfeinung von hochfesten Aluminium-Kupfer-Le- hervorragende Massenspeisung bis zu hohen Festantei-
gierungen ist ein essentieller Bestandteil der metallur- len ermöglicht. Der Kornfeinungsmechanismus dieser Zr Gleichung (2) Q=m(1-k)C 0 Kornfeinung mit Ti und TiB2
gischen Behandlung und ermöglicht eine verbesserte und Sc Zugabe ist Gegenstand dieser Veröffentlichung, Im Gegensatz zu Aluminium-Silizium Legierungen, bei
Massenspeisung. Jedoch sind mit der herkömmlichen in der mit lichtmikroskopischen und elektronenmikro- denen Korngrößen um 500 µm üblicherweise beobach-
Kornfeinungsmethode mittels Titan oder Titan und skopischen Methoden dieser Mechanismus im Detail ausgedrückt werden kann, wobei C 0 die Konzentration, tet werden, kommt es zu keiner Silizium-Vergiftungs-
Titan-di-Borid Zugabe Grenzen erreicht worden, die es untersucht wird und die Größenverteilung der Keimbil- m die Liquidussteigung und k den Verteilungskoeffizi- erscheinung der Kornfeinungsmittel auf Al-Ti-B Basis in
für zukünftige Anforderungen zu überschreiten gilt. Mit dungszentren mittels Computertomographie ermittelt enten darstellen, die aus binären Phasendiagrammen Aluminium-Kupfer Legierungen und abhängig von der
der Zugabe von Zr im Zusammenspiel mit Sc können wird. abgeschätzt oder thermodynamisch bestimmt werden Abkühlungsgeschwindigkeit können Korngrößen von
Korngrößen von unter 60µm erreicht werden, die eine können. Ein Vergleich der Wachtumsbehinderungsfakto- unterhalb 200 µm erzielt werden. Von dem Titangehalt
ren ist in Tabelle 1 aufgezeigt, wobei deutlich wird, dass der dabei eingesetzten Al-5Ti-1B Kornfinerzusätze wer-
schon wenige Anteile von Titan einen wesentlichen Effekt den stöchiometrisch rund 2,2 Gew.% mit dem Bor in den
EINLEITUNG Kornfeinung mit Titan im Vergleich zu anderen Legierungselementen erzeugen. TiB2 Partikeln abgebunden, so dass 2,8 Gew.% freies Ti für
Mit dem zunehmenden industriellen Einsatz der Added Innerhalb der Spezifikation der Legierung Al 4CuTi die Wachstumsbehinderung zur Verfügung stehen [1]. Die
Manufacturings Technology ist den Gießverfahren eine (Werkstoffnr. 21100) ist der maximale Ti Gehalt mit Tabelle 1: Wachstumsbehinderungsfaktoren nach [2,3]. TiB2 Partikel bilden dabei eine Vielzahl von exzellenten
Konkurrenz erwachsen, die der Einzigartigkeit der Gieß- (0,15 Gew.% bis) 0,3 Gew.% festgehalten. Dieser an sich Keimbildungstellen für das Al3Ti und verhindern damit die
verfahren, komplexe Hohlräume und Hinterschneidun- hohe Gehalt an Ti beruht auf der traditionellen Korn-
Element Verteilungskoeffizient Liquidussteigung Q/C 0 Bildung von größeren Platten oberhalb von 0,15 Gew.%
k m
gen abzubilden, entgegentritt. Zudem werden durch die feinung durch die Ausbildung von der plattenförmigen freien Ti Gehalt. Bei einem geringeren Ti-Gehalt werden
Ti 7 26 154
hohen Abkühlbedingungen hohe mechanische Kennwer- Al3Ti Phase, die im binären Al-Ti Phasendiagram ab einen die TiB2 Partikel mit einer epitaktischen Schicht von Al3Ti
te erzielt, wobei häufig die Basis der verwendeten Pulver Titangehalt von 0,15 Gew.% vorhergesagt wird. Daher Zr 2,3 3,4 4,6 benetzt und bilden damit hoch effiziente Keimstellen für
Gusslegierungen darstellen. Es ist daher die Aufgabe der beruht auch der minimale Ti Gehalt in der Legierungs- Sc 0.64 -9,1 3,3 Aluminium. Die Al3Ti Schicht wurde dabei auch bei Kon-
Gießereien, die Stärken der Gießverfahren und Prozesse spezifikation auf diesem Wert. Jedoch wird nicht der Cu 0,12 -2,6 2,2 zentrationen unterhalb von 0,15 Gew.% Ti beobachtet
weiter auszubauen und damit den neuen AM-Technologi- gesamte Ti Gehalt in die Al3Ti Phase eingebaut, sondern Fe 0,034 -3,0 2,8 und stellt damit einen signifikanten Baustein im Kornfei-
en zu begegnen. Insbesondere die Füllung und Speisung es baut sich ein temperaturabhängiges Gleichgewicht nungsmechanismus für den nicht-peritektischen Bereich
Si 0,11 -5,8 5,2
von immer feineren werdenden komplexen Strukturen zwischen dem Titan, das in der Schmelze sich in Lösung wie z.B für Knetlegierungen dar [2,4]. Ein freies Wachstum
mit hochfesten Legierungen stellt eine Herausforderung befindet, und dem in den Al3Ti Partikeln befindlichen des Aluminiums von den beschichteten TiB 2 Partikeln
dar. Ein Lösungsansatz ist die Verwendung von hochfes- auf, welches dem Phasendiagramm entnommen werden Ein wesentlicher Nachteil der Kornfeinung mit ausschließ- erfolgt nur wenn das Aluminium auf dem Partikel einen
ten Al-Cu Gusslegierungen, deren Speisungs- und Füll- kann. Bei entsprechend hohen Schmelze-Temperaturen licher Titanzugabe ist, dass die Anzahl der Al3Ti Partikel Radius aufweist, der größer ist als der kritische Radius.
verhalten verbessert wird durch eine Massenspeisung kann der gesamte Ti Gehalt in Lösung gebracht werden. nur schwer zu kontrollieren ist. Die Anzahl der Al3Ti Parti- Damit hängt die beobachtete Anzahl der aktiven Keime,
feiner globulitischer Kristalle. Für die Massenspeisung ist Dadurch müssen sich die Al3Ti Partikel erst unterhalb kel ist abhängig von dem Reinheitsgrad der Schmelze, da an denen das freie Wachstum erfolgt, direkt von der Grö-
die Kornfeinung essentiell und kann in Al-Cu Legierungen der Liquidustemperatur bilden. Eine entsprechend hohe die Al3Ti –Ausscheidung bevorzugt heterogen auf Fremd- ßenverteilung der Titan-di-borid-Partikel ab, die in die
durch Zugabe von nur Titan, Titan und Titan-di-boriden Unterkühlung führt zu feinverteilten Al3Ti Partikeln, die partikeln erfolgt, der erzeugten Unterkühlung und in wie- Schmelze eingebracht werden. In der Al 4CuTi Legierung
oder mit Zirkon im Zusammenspiel mit Scandium erfol- als Keimbildner agieren können. Der Keimbildungsme- weit durch ein Halten bei hoher Temperatur eine Reifung wird üblicherweise aus Kostengründen eine Mischung von
gen. Im Weiteren wird auf die jeweiligen Kornfeinungsme- chanismus von Aluminium auf den Al3Ti Partikeln beruht und Vergröberung der Partikel stattfindet. Bei hohen Al-10Ti Vorlegierungen und Al-5Ti-B1 Kornfeinungsmittel
chanismen der verschiedenen Zugaben eingegangen und auf einer peritektischen Reaktion bei der sich Aluminium Titangehalten nahe oder über dem maximalen Grenzwert eingebracht, um den minimalen Gehalt von 0,15 Gew.% Ti
ihr Potential erläutert. aus der Schmelze und dem Al3Ti auf dem Al3Ti Partikeln kann es zur Ausbildung von Al3Ti-Platten kommen, die in bei einer angemessenen Kornfeinung einzustellen. Dabei
6 7
Fachbeiträge | Giesserei Rundschau 04/2018 JHG 65 Giesserei Rundschau 04/2018 JHG 65 | Fachbeiträge
ist der Wert von 0,15 Gew.%Ti, wie oben beschrieben his- fahrtkokille mit einem 25 mm Durchmesser und konti- dem FIB Instrument herausgearbeitet, die damit transpa-
torisch bedingt, und in Al-Cu Knetlegierungen werden nuierlichem Speiser entlang der Längsachse abgegossen rent für Elektronen wird und geeignet ist für tiefergehende
Korngrößen von < 250 µm mit einer Zugabe von < 0,02 sowie TP1 Proben nach der „AA –TP1 Standard Procedure“ TEM Untersuchungen.
Gew.% Ti erreicht. entnommen. Schliffproben wurden aus dem Querschnitt In Abb. 5 ist eine Hellfeldaufnahme eines kubischen
der Luftfahrtkokillen sowie 38 mm von der Spitze der TP1 Partikels mit Schichtstruktur im TEM zu sehen. Im Inneren
Kornfeinung mit Zr und Sc Zugabe Proben entnommen und nach standardisierten metallo- ist ein kubischer Kern zu erkennen, der hauptsächlich in
Aufgrund des hohen Unterschieds zwischen Liquidus und graphischen Verfahren geschliffen, poliert sowie elektro- seiner chemischen Zusammensetzung aus Al3(ZrSc) mit
Solidus Temperatur ergibt sich potentiell eine hohe kons- poliert. Die Schliffe wurden im Lichtmikroskop (Carl Zeiss Ti-Anteilen besteht. Die Zusammensetzung und Struktur
titutionelle Unterkühlung in Al-Cu Legierungen mit hohem Axio) sowie in weiterführenden Rasterelektronenmik- entspricht einem pro-peritektischen primären kubischen
Legierungsgehalt nahe der maximalen Cu Löslichkeit in roskopie REM (Carl Zeiss SMT) und Transmissions-Elek- Al3Zr Partikel mit Anteilen von Sc und Ti, die im Partikel
Al, und es werden trotz Zugabe von Kornfeinungsmitteln tronen-Mikroskopen TEM (JEOL-2100F bzw. Titan F20) gelöst sind. Um das primäre Al3Zr Partikel befindet sich ein
endogene dendritische Erstarrungsformen beobach- untersucht. Für TEM Untersuchungen wurden Proben mit Al-reiche Schicht, die der nach dem Phasendiagramm zu
tet, die eine Massenspeisung nur bedingt zulassen. Eine einem Focussed Ion Beam (FIB) Mikrosäge aus den REM erwartenden peritektischen Reaktion entsprechen würde.
weitere Reduzierung der Korngröße, auf eine nahe des Proben entnommen. Chemische Zusammensetzungen Da die peritektische Reaktion häufig inkomplett abläuft,
Dendrite-Arm-Spacing (DAS), würde unweigerlich zu einer wurden mittels Energie- Dispersiver-Röntgenstrahlung ist das Al3Zr Partikel nicht von der peritektischen Transfor-
extrem feinen globulitischen Kornstruktur, die eine Mas- EDX im TEM gemessen. Computertomographieaufnah- Abb. 3: Korngröße in einer Al 4CuTi Legierung; Bildeinsatz mation konsumiert und bleibt mit der Al Schicht erhalten.
senspeisung zu niedrigen Temperaturen ermöglicht, füh- men wurden auf einer Mikro-CT (Phoenix X-ray, 240 kV) kubischer Keim. Die nachfolgend nach außen aufbauenden Schichten sind
ren. Extrem feine Gussgefüge mit einer Korngröße
Fachbeiträge | Giesserei Rundschau 04/2018 JHG 65 Giesserei Rundschau 04/2018 JHG 65 | Fachbeiträge
Abb. 5: a b a b
TEM Hellfeld
Aufnahme eine
Mehrschicht-
keims und EDX
Linienanalyse:
I-II: Al3Zr-Partikel;
II-III: Peritekti-
sche Reaktion-
Al-Schicht; III-IV:
Eutektische Reak-
tionsschichten; V:
Aluminium, nach
[3,7]. Diameter (mm)
c d
sich kinetisch begünstigt wieder eine Al-Schicht aus der tomographieanlage. In Abb. 6 a kann deutlich die hohe
Al-reichen Schmelze aus. Mit der sich wiederholenden Dichte an Teilchen mit hoher Dichte gesehen werden.
eutektischen Reaktion kann sich nun das Al-Al3Sc Eutek- Bei höherer Detailauflösung in Abb. 6 b werden einzelne
tikum ausbilden und hinterlässt dabei die beobachtete dichte Partikel in der Mitte von Körnern sichtbar, dessen
schichtartige Struktur. Mit der Ausbildung der Al-Schicht Korngrenzen selbst durch Cu Seigerungen mit hoher Dich-
besteht bei kinetisch günstigen Bedingungen immer die te dekoriert sind. Dies lässt den Schluss zu, dass es sich
Möglichkeit des Wachstums von Aluminium, welches, bei den Partikeln, um die sich in der Mitte von Körnern
sowie das „freie Wachstumskriterium erfüllt ist, d.h. das befindlichen Mehrschichtkeimen handelt, wie sie in den
von der Al-Schicht eingehüllte Mehrschichtkristallgebil- vorherigen mikroskopischen Untersuchungen aufgezeigt
de entspricht dem kritischen Keimbildungsradius bei der wurden.
vorherrschenden Unterkühlung (siehe Gleichung (1)),  Eine Auswertung der Größenverteilung der Mehr-
wachsen kann. Eine erfolgreiche Kornfeinung ist bestimmt schichtkeime für die Zugabe von 0,25% Gew.% Zr und 0,25 Diameter (mm) Diameter (mm)
durch eine Wachstumsbehinderung und eine hohe Anzahl Gew.%Sc in Al Legierungen mit hochreinen und kommer-
von Keimen, die möglichst gleichzeitig aktiv werden sol- ziell reinen Material sowie einer kommerziellen Al 6Zn2Mg Abb 7 a-d: Größenverteilung der Mehrschichtkeime in unterschiedlichen Al-Cu Legierungen nach [3,7].
len. Für die Wachstumsbehinderung ist vornehmlich das Legierung ist in Abb. 7 aufgezeigt. In dem kommerziellen
freie Titan in den Aluminiumlegierungen verantwortlich, Al 6Zn2Mg wurde die am wenigsten breite Partikelgrößen-
während eine Aktivierung der Keime über deren Größen- verteilung gefunden. Typische Partikelgrößen der Mehr- ZUSAMMENFASSUNG LITERATUR
verteilung und dem freien Wachstum von den Keimzent- schichtkeime liegen für das Al 6Zn2Mg Legierungssystem Der hier identifizierte Keimbildungmechnismus von kom-
ren geregelt ist. zwischen 10 bis 100 µm mit einer Partikeldichte von ca. binierten Zr und Sc Zugaben in Al-Cu Legierungen kann 1 G.P. Jones, J. Pearson, Metall. Trans. B,
250 pro mm3. Damit liegt die durchschnittliche Partikel- auf eine Keimbildungsequenz zurückgeführt werden, die 7B (1976) 223-234.
Computertomographie größe der Mehrschichtkeime weit oberhalb der von TiB2 zu einem Mehrschichtkeim führt. Im Zentrum des Mehr- 2 T.E. Quested, Materials Science and Technology,
Eine Messung der Größenverteilung der Mehrschichtkei- basierten Partikeln (2-3 µm) und kann dadurch bei gerin- schichtkeims befindet sich das primäre pro-peritektische 20 (2004) 1-13.
me kann mit Hilfe der Computertomographie erfolgen. geren Unterkühlungen aktiv werden und erzielt somit ein Al3Zr, auf dem sich eine peritektische Reaktionsschicht
3 J. Li et al., Thermodynamic computational
Zum einen bilden die schweren Elemente Zr gegenüber feineres Korn. Zusätzlich hilft die schmale Partikelgrößen- aus Aluminium ausbildet und gleichzeitig als Ausgangs-
approach to Al-Cu alloys: grain refinement, Proc.
der Al-Matrix eine hinreichende Kontrastmöglichkeit und verteilung in einem gegebenen Temperaturintervall eine punkt gegenseitiger eutektischer Reaktionen im System
143rd Annual Meeting of The Minerals Materials
zum anderen sind die Mehrschichtkeime größer als die größere Anzahl von Mehrschichtkeimen aktiv werden zu Al-Al3Sc führt. Diese wird erst beendet, wenn die kriti-
and Metallurgy Society, San Diego, CA, 14.-20.
Auflösung von ca. 4-5 µm der verwendeten Computer- lassen. sche Größe des vom Al umhüllten Mehrschichtkeims für
February 2014, TMS Warrendale PA.
 die jeweilige Unterkühlung erreicht wird. Die sich durch
die wiederholenden eutektischen Reaktionen einstel- 4 P. Schumacher, A.L. Greer, J. Worth, P.V. Evans,
a b Abb. 6: lende enge Größenverteilung erscheint günstig für eine M.A Kearns, P. Fischer, A.H. Green, Materials
a) 3D-Computer- möglichst gleichzeitige Aktivierung der Mehrschichtkei- Science and Technology, 14 (1998) 394-404.
tomgraphie, me und damit für eine feine globulitische Korngröße, die 5 L.K. Lamikhov , G.V. Samsonov, Tsvetn. Met.,
b) Detailaufnah- eine verbesserte Massenspeisung zu hohen Festanteilen 8 (1964) 79-82.
me, nach [7]. hin ermöglicht. Dabei ist darauf zu achten, dass selbst für
6 L.S Toropova, D.G. Eskin, M.L. Kharakterova,
die Al3Zr Partikel eine ausreichende Anzahl von Keimen
T.V. Dobatkina in Advanced Aluminium Alloys
vorhanden ist wie z.B. durch Kornfeinungsmittel. Die feine
Containing Scandium, Gordon and Breach Science
globulitische Kornausprägung lässt auf eine verminderte
Publishers, Switzerland, ISBN 90-5699-089-6,
Neigung zu Heißrissen, besserer Speisungs- und Fülllän-
p 133-140.
gen schließen, die Gegenstand zukünftiger Untersuchen
sein werden. 7 J. Li, B. Oberdorfer, S. Wurster, P. Schumacher,
Journal of Materials Science, 49 (2014) 5961–5977.
8 J. Li M. Wiesner, M.Albu, S. Wurster, B.
Sartory, F. Hofer, P. Schumacher, Materials
Characterisation, 102 (2015) 62-70.
10 11
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Nachdruck aus GIESSEREI-SPECIAL 01/2018 a b
POTENZIALE UND LIMITIERUNGEN
VON SI-MISCHKRISTALLVERFESTIGTEN
GJS-SORTEN
Die Eigenschaften von hoch Si-haltigen, mischkristallverfestigten Gusseisensorten mit
Kugelgrafit wurden im Rahmen dieser Arbeit weiterführend erforscht. Schwerpunkte waren
die Untersuchung des mikro- und nanostrukturierten Werkstoffaufbaues mittels modernster
elektronenmikroskopischer Methoden und Vergleichscharakterisierungen bezüglich der Bild 1: Übersicht über die im Zugversuch bei Raumtemperatur erreichten Kennwerte:
statischen und dynamischen Festigkeitseigenschaften bei verschiedenen Temperaturen und a) Streckgrenze Rp0,2 und Festigkeit Rm, b) Bruchdehnung A.
Oberflächenmodifikationen (Verfestigung). In weiterer Folge wurden thermophysikalische
wirkungen auf die resultierenden Eigenschaften haben durch Austausch der Si-Atome im Mischkristall durch
Kennwerte, die Oxidationseigenschaften und der Einfluss von verschiedenen und es auch in Abhängigkeit der lokalen Seigerungsgra- ähnlich wirkende Legierungselemente die negativen Ver-
Legierungselementen untersucht. dienten und Wanddicken zur verstärkten Ausbildung von sprödungserscheinungen abgemindert werden können,
Chunky-Grafit kommen kann [8-10]. während die positiven Eigenschaften in ähnlicher Weise
Mittels aufwendiger hochauflösender Transmissions bestehen bleiben. Analog zu bereits in [15] berichteten
AUTOREN: elektronenmikroskopie konnte die Ursache dieser Ver- ersten Erkenntnissen werden in diesem Beitrag hierzu
DI Dr. Gert Gassner, DI Eduard Koppensteiner, DI Lena Glavanovic, DI Gerhard sprödung mit steigender Si-Mischkristallverfestigung Ergebnisse und Möglichkeiten gezeigt.
Schindelbacher und Prof. Dr. Peter Schumacher, Leoben, Österreich näher dargestellt werden [11-13]. Es konnte in diesen Dennoch weisen die Si-Mischkristallverfestig-
ausführlichen Versuchsreihen anhand der SAD-Beugungs- ten GJS-Normsorten hinsichtlich der Anwendungen
bilder klar gezeigt werden, dass sich im Kristallgitter der in Hochleistungsbauteilen mit hohen Anforderungen
Grundgefüge von Si-Mischkristallverfestigten GJS-Sorten an statische Festigkeiten bei erhöhten Temperaturen
1 EINLEITUNG ab einem Si-Anteil von ca. 3,9 % Überstrukturanordnun- sowie hohen notwendigen Ermüdungsfestigkeiten bei
Gusseisen mit Kugelgrafit (GJS) wird seit über 50 Jah- eine Steigerung der Festigkeit über die Mischkristallhär- gen der Typen B2 und DO3 wiederfinden. Die Intensitäten gleichzeitig guten thermophysikalischen Eigenschaften
ren in Europa industriell hergestellt. Die Welt-Gesamt- tung des Ferrits und nicht über den Perlitanteil im Gefüge und somit der Anteil dieser Cluster steigt mit dem Si-Anteil enormes Leistungspotenzial auf. Einige Aspekte dieser
produktion von GJS betrug im Jahr 2015 etwa 25,6 Mio. erreicht. Durch den steigenden Siliziumgehalt wird auch in den Proben weiter. Daher können diese Mechanismen Eigenschaften wurden in einem gemeinsamen Projekt mit
t. Aufgrund der hervorragenden Gießeigenschaften bei die Ausbildung einer karbidfreien Gefügestruktur geför- als hauptursächlich für die zu beobachtenden Versprö- Gießereien und Gussanwendern, das von der österreichi-
kostenoptimiertem Materialeinsatz, der Beständigkeit dert, und durch Stabilisierung des Ferritanteils kann bei dungen analog zum Verhalten von Si-legierten Stählen schen Forschungsförderungsgesellschaft (FFG) gefördert
gegen Verschleiß und Korrosion, aber vor allem der guten hoher Festigkeit und Härte eine gute Dehnung erzielt wer- angenommen werden [14]. wurde, untersucht. Die Ergebnisse werden im Folgenden
mechanischen Eigenschaften ist GJS ein sehr häufig und den [1-7]. Dennoch legen diese Beobachtungen nahe, dass näher beleuchtet.
vielseitig eingesetzter Gusswerkstoff. Das Gefüge von GJS Während die Si-Mischkristallverfestigung zu einem
ist vielfältig beeinflussbar und das Anwendungspotenzial steten Ansteigen der statischen Festigkeitskenngrößen
ist bei weitem noch nicht ausgeschöpft. Rp0,2 und Rm führt (Bild 1a), ist ab einem Si-Anteil von ca. a b
Durch die Erhöhung der Leistung und der Bauteilgrö- 4,3 % ein starkes Abfallen der Bruchdehnung zu beobach-
ßen von Komponenten für die Energieerzeugung (Wind- ten (Bild 1b). Dieses Versprödungsverhalten konnte auch
kraft) kommt es zu einem zunehmenden Einsatz dieser in zahlreichen Bruchflächenanalysen von Zugproben und
Werkstoffqualitäten bei gleichzeitiger Weiterentwicklung Bauteilversuchen aufgezeigt werden. Während die Sorte
der mechanischen und insbesondere der dynamischen EN-GJS-450-18 noch ein vollständig duktiles Bruchbild
Eigenschaften. Die Attraktivität der duktilen Gusseisen- zeigt, wandelt sich das Bruchverhalten mit steigenden
sorten, insbesondere der Sorten mit Mischkristallver- Si-Anteilen über ein spröd-duktiles Bruchbild hin zum bei-
festigung aufgrund höherer Siliziumanteile, liegt in den nahe vollständigen Sprödbruch der Sorte EN-GJS-600-10.
angesprochenen guten mechanischen Eigenschaften bei Dieses Sprödbruchverhalten zeigt sich neben den stark
guter Duktilität und wirtschaftlicher attraktiver Kostenef- sinkenden Bruchdehnungskennwerten im statischen
fizienz (Bild 1). Zugversuch auch in den spezifischeren Kennwerten
Bei der Revision der im März 2012 in Kraft getretenen wie Rissinitiierung, Kerbschlag- und Bruchzähigkeiten
ÖNORM EN 1563 wurden die ferritischen mischkristall- und limitiert die möglichen Anwendungen erheblich [8].
verfestigten Werkstoffsorten GJS-450-18, GJS-500-14 und Gleichsam konnte bereits in ersten größeren Versuchs-
GJS-600-10 mit höheren Si-Gehalten neu aufgenommen. reihen gezeigt werden, dass vor allem für die höherfeste
Während die herkömmlichen ferritisch/perlitischen Sor- Sorte EN-GJS-600-10 das Prozessfenster sehr klein ist, da
ten weiterhin unverändert in der Norm bestehen bleiben, auch Schwankungen der lokalen Impfwirkung und Kugel- Bild 2: a) Für Versuchszwecke im Sandgießverfahren doppelt hergestellte Y2-ähnliche Probengeomtrie mit in b)
wird bei den neuen Sorten durch Legieren mit Silizium grafitbildung über Kugelzahl und Kugelform große Aus- gekennzeichnete Probenentnahme nach sorgfältiger Homogenitätsprüfung.
12 13
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Tabelle 1: Übersicht der hergestellten Proben. Die Nachbehandlung mittels Kugelstrahlens wurde einem elektromagnetischen Ultraschallgeber. Im Probe-
am ÖGI-Gießereitechnikum mit einer Anlage des Typs körper entstehen longitudinale Wellen, die zur Resonanz
Sorte Statik Y2 Chemie Gefüge
Gläsner DSK 1000-DT-DOSZ durchgeführt. Als Strahlmit- abgeglichen werden. An der anderen Stirnfläche wird die
Schmelz- Proben- Perlit, Kugeln /
EN-GJS-
Nr.
Rp Rm A %C % Si % Mn % Cu Sc* III V VI V+VI
% mm2
Größe tel wurde Kugelgranulat mit einer nominellen Korngröße Schwingung an einen Aufnehmer übertragen, welcher ein
Nr.
von 0,3 mm (Verteilung von 0,28 bis 0,43 mm) verwendet. äquivalentes elektrisches Signal erzeugt. Dieses wird ver-
Die Proben wurden jeweils für 30 s in einem Abstand von stärkt und elektronisch gezählt. Zur Messung wurde ein
14-3-217 GJS-400-18 390 246 407 21,8 3,64 2,04 0,20 – 1,024 0,6 30 70 99,6
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a Temperaturbereichen und ohne sig-
nifikante Dehnungsbehinderungen
sind Dauerfestigkeitskennwerte von
großer Bedeutung. Die Si-mischkris-
tallverfestigten GJS-Sorten können
hier den aus statischen Prüfungen
bekannten Festigkeitsvorteil sehr
gut in zyklische Kenngrößen über-
tragen. Bild 5 zeigt hier exempla-
risch eine ermittelte Wöhlerkurve
b bei RT an voll bearbeiten Rundpro-
ben ohne Kerbe gem. DIN 50500 der
Sorte EN-GJS-500-14. Auffallend ist
die für homogene Gusswerkstoffe
mit gut polierten Probekörperober-
flächen typische geringe Streuband-
breite im HCF-Bereich (High Cycle
Fatigue). Die bereits in den statischen
Zugversuchen und Bruchflächenana-
lysen hinreichend gezeigten eviden-
Bild 7: Alicona InfiniteFocus-Oberflächenprofile von Flachbiegeproben aus ten Versprödungsvorgänge bereits
EN-GJS-500-14: a) Gusszustand mit Ra = 17,2 µm; b) gestrahlter Zustand mit Ra = bei Si-Anteilen über 4,0 % lassen
7,9 µm. auch die Dauerfestigkeitskennwerte
der Sorte EN-GJS-600-10 nur mehr
geringfügig höher ausfallen als bei
EN-GJS-500-14, wie die vergleichen-
de Zusammenfassung der ermittel-
ten Dauerfestigkeitskennwerte in
a Bild 6 zeigt.
In weiterer Folge wurde in
Anlehnung an frühere Arbeiten von
Bild 5: Ermittelte Wöhlerkurve in ZDW-Prüfung bei R - 1 an voll bearbeiteter Rundprobe der Sorte EN-GJS-500-14 mit W. Bauer [17, 18] der Einfluss von
Prüfdurchmesser 5,5 mm. Oberflächenverfestigungen auf das
DauerfestigkeitsverhaltenderSi-mischkris-
tallverfestigten EN-GJS-Sorten unter-
sucht. Verglichen wurden auf Wunsch
der am FFG-Projekt teilnehmenden
Projektpartner aus der Gießerei-In-
b dustrie die Sorten EN-GJS-500-7
Bild 6: und EN-GJS-500-14 [19]. Bild 7 zeigt
Übersicht über die in ZDW typische Oberflächenprofile der Pro-
und UBW ermittelten ben vor und nach dem Kugelstrahlen
Dauerfestigkeitskenngrößen mit Almen A 31. Obwohl hier eine
an vollständig mechanisch deutliche Einebnung der gestrahl-
bearbeiteten Proben. Geprüft
ten Oberfläche erkennbar ist, so sind
wurde in Raumtemperatur mit
die in Anlehnung an industrielle Ein-
Lastverhältnissen R - 1 und R = 0.
stellungen durchgeführten Versuche
eventuell hinsichtlich Überdeckungs-
grad und Homogenität noch weiter
verbesserbar. Dennoch wurde über
Querversuche die Reproduzierbarkeit
innerhalb der Versuchsreihen sicher-
gestellt. Das Kugelstrahlen führt über
die Oberflächenverfestigung zum
Eintrag von signifikanten Druckeigen-
spannungen bis in eine Wirktiefe von
etwa 300 µm (Bild 8).
Bild 8: Darstellung der oberflächennahen relativen Eigenspannungen mittels Allgemein konnte gut gezeigt
d(sin2p)-Methode an Schwingproben aus GJS-500-14: a) Messbereich, b) werden, dass der Einfluss der Guss
Ergebnisse. oberflächen die Dauerfestigkeiten
16 17
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a b Tabelle 2: Gefügeabhängige Biegewechselfestigkeit (Pü = 50 %) von Gusseisen nungen der Proben, während in den
mit Kugelgrafit in Abhängigkeit des Oberflächenzustandes. Bildern 10b bis 10d die gemessenen
Wärmeleitfähigkeiten, die Dichte
Sorte EN-GJS- 500-7 500-14 der Proben sowie die E-Moduli über
Vollständig bearbeitet 239 269 der Temperatur dargestellt sind.
Die Werte skalieren sehr gut mit der
Rohzustand (Gusshaut) 191 201
untersuchten Ausbildung der Grund-
Kugelgestrahlt 259 260 matrix (ferritisch, ferritisch-perlitisch,
perlitisch bzw. ferritisch-mischkris-
tallverfestigt). Ergebnisse der Sor-
dass die Sorte EN-GJS-500-7 im gestrahlten Zustand ten EN-GJS-450-18 und EN-GJS-500-7 stammen aus dem
sogar leicht höhere Dauerfestigkeitskennwerte als im Cornet-Projekt „Siron“ und werden zu Referenzzwecken
voll bearbeiten Zustand aufweist, während die Sorte gezeigt. Die thermischen Ausdehnungen zeigen sehr gut
EN-GJS-500-14 leicht unterhalb dieses Niveaus zu liegen die Verschiebung der Umwandlungstemperaturen mit
kommt. Dennoch skalieren diese Dauerfestigkeitskenn- steigender Si-Mischkristallverfestigung auf. Auch die Wär-
größen auch gut mit den ermittelten Werkstoffkenngrö- meleitfähigkeitskenngrößen sinken deutlich mit steigen-
Bild 9: Übersicht über die ermittelten Wöhlerkurven der Sorten a) EN-GJS-500-7 und b) EN-GJS-500-14 im Zuge der Versuche ßen an voll bearbeiteten Proben im ZDW-Versuch (Bild 6). den Si-Anteilen, während sich Dichte und E-Moduli nur
zum Einfluss der verschiedenen Oberflächenzustände Gusszustand, gestrahlt und vollflächig bearbeitet. Für die Verwendung der neuen EN-GJS-Normsorten gering bzw. kaum unterscheiden.
sind im Anwendungsfall auch die genauen thermophysi- In weiterer Folge wurde das Oxidationsverhalten der
a b kalischen Kennwerte relevant, die aufgrund der Si-Misch- neuen GJS-Sorten im Vergleich zur Referenz GJS-SiMo1000
kristallverfestigung von den bisherigen Kenngrößen (GF) ermittelt. Hierzu wurde seitens GF Herzogenburg eine
abweichen können. Y2-Probe zur Verfügung gestellt. Die Langzeitversuche
Bild 10a zeigt die bestimmten thermischen Ausdeh- wurden mittels TGA in künstlicher Luftatmosphäre bei
a b
c d
Bild 11: Oxidationsverhalten verschiedener GJS-Sorten bei: a) 700 °C für 70 h; b) 600 °C für 300 h in künstl. Luft; zu beachten
sind die unterschiedlichen Skalierungen der y-Achse.
a b
Bild 10: Ermittelte thermophysikalische Kennwerte: a) thermische Ausdehnung, b) Wärmeleitfähigkeit, c) Dichte und
d) E-Moduli.
stark absenkt (Bild 9). Gleichermaßen steigt aufgrund ben oder sogar leicht darüber. Dies gilt für beide geprüf-
der hohen Beeinflussung von Rissinitiierung und Riss- ten Sorten gleichermaßen, allerdings verhält sich hier
fortschritt durch Oberflächenfehler, Einschlüsse und die Sorte EN-GJS-500-14 durch die bereits vorhandenen
dergleichen auch die Streuung der Ergebnisse. Die durch intrinsischen Eigenspannungen aufgrund der Si-Misch-
Kugelstrahlen erzeugte Oberflächenverfestigung ver- kristallverfestigung etwas schlechter als die Referenz-
bessert das Dauerfestigkeitsniveau deutlich und erhöht sorte EN-GJS-500-7. Anhand der in Tabelle 2 gezeigten Bild 12: Lichtmikroskopisches Querschliffbild einer EN-GJS-600-10-Probe nach 300 h bei 600 °C in künstl. Luft in:
dieses wieder auf das Niveau der voll bearbeiteten Pro- P50-Dauerfestigkeitskennwerten ist gut erkennbar, a) 200-facher und b) 500-facher Vergrößerung.
18 19Fachbeiträge | Giesserei Rundschau 04/2018 JHG 65 Giesserei Rundschau 04/2018 JHG 65 | Fachbeiträge
700 °C durchgeführt (Bild 11a). Tabelle 3: Auswertung von Oxidschichtdicken nach TGA-Auslagerungsversuchen. geometrien zeigen sehr gut die Einflüsse der Gussoberflä- bei Überschreiten dieser Anteile verstärkte Perlit-
Neben den deutlich unterschied- chen auf die erzielbaren Dauerfestigkeitskennwerte auf. bildung. Auch Kupfer wirkt bis zu einem Gehalt von
lichen Massenzunahmen von den 700 °C, 70 h 600 °C, 300 h Weiterhin können auch bei den Si-Mischkristallverfestig- 0,7 % verfestigend, bevor ebenfalls verstärkte Perlitbil-
beiden SiMo-Sorten ist auffallend, Sorte EN-GJS- Oxidschicht, µm Sorte EN-GJS- Oxidschicht, µm ten EN-GJS-Sorten analog zu den bekannten Ergebnissen dung beobachtet werden kann. Molybdän kann bis zu
dass sich die TG-Massenzunah- an ferritisch-perlitischen Sorten derartige fehlerbehafte- einem Gehalt von 0,4 % zugegeben werden, allerdings
SiMo-1000 30 – –
men der Sorten EN-GJS-600-3 und te Oberflächen mittels Kugelstrahlen verfestigt werden. beinträchtigen immer einige Korngrenzkarbide die Bruch-
EN-GJS-600-10 ab einer Zeitdauer 600-3 95 500-14 143 Die durch Kugelstrahlen erzeugte Oberflächenverfesti- dehnungen.
von ca. 40 h kaum unterschieden. gung verbessert das Dauerfestigkeitsniveau deutlich und Nickel wirkt bis zu einem Anteil von ca. 1,0 % posi-
600-10 100 600-10 163
Bild 11a zeigt hier jeweils Streuungen erhöht dieses wieder auf das Niveau der voll bearbeite- tiv, Kobalt hat stark positive Auswirkungen auf die Fes-
und Mittelwerte aus 3 Messungen. ten Proben oder sogar leicht darüber. Dies gilt für beide tigkeiten bei Anteilen von 1,0 bis 2,0 % [21, 22]. Wie
Dies bestätigt bekannte Untersuchungen, dass der Siliz- reihen umgesetzt wurden. Hierbei wurden die Elemente geprüften Sorten gleichermaßen, allerdings verhält sich bereits erwähnt, können auch erhöhte Phosphor-an-
um-Anteil im Grundgefüge die Oberflächenoxidation nur Mangan, Kupfer, Molybdän, Nickel und Kobalt jeweils ein- hier die Si-mischkristallverfestigte Sorte EN-GJS-500-14 teile bei korrekt eingestellten Mg/P-Verhältnissen zu
in geringem Ausmaß beeinflusst. zeln zu den Normsorten EN-GJS-500-14 sowie EN-600- durch die bereits vorhandenen intrinsischen Eigenspan- deutlich verbesserten Bruchdehnungen bei erhöh-
Ähnliche Ergebnisse konnten aus Vergleichsversu- 10 bzw. zu Sorten mit definierten Si-Gehalten zulegiert nungen aufgrund der Si-Mischkristallverfestigung etwas ten Anwendungstemperaturen im Bereich von 350 bis
chen zwischen EN-GJS-500-14 und EN-GJS-600-10 bei und die Auswirkungen in Gefüguntersuchungen und schlechter als die Referenzsorte EN-GJS-500-7. 450 °C führen. Praxisnahe Untersuchungen der Einflüsse
Auslagerungen von 300 h bei 600 °C gewonnen wer- Raumtemperatur-Zugversuchen ermittelt [20]. Die ermittelten thermophysikalischen Kennwerte dieser Optimierungen auf bauteilnahe Eigenschaften wie
den (Bild 11b). Die starke Oxidationsschichtbildung Mn zeigt bis zu einem Gehalt von 1,5 % positive, also der Si-mischkristallverfestigten EN-GJS-Sorten sind in Dauerfestigkeiten stehen allerding noch aus.
der Proben ist exemplarisch am Querschnitt der Probe höhere Festigkeitseigenschaften, allerdings bei Über- puncto thermische Ausdehnung und Wärmeleitfähigkeit
EN-GJS-600-10 nach Versuchsende in Bild 12 gezeigt, die schreiten dieser Anteile verstärkte Perlitbildung (siehe etwas geringer als bei den konventionellen ferritisch-per- Der Großteil der vorgestellten Arbeiten entstand im Zuge
ausgewerteten Schichtdicken für beide Versuche sind in Bild 13). Kupfer wirkt bis zu einem Gehalt von 0,7 % ver- litischen Sorten. Allerdings müssen gegebenenfalls die des geförderten FFG- Projekts „Gusseisen mit verbesserten
Tabelle 3 aufgeführt. festigend, bevor ebenfalls verstärkte Perlitbildung beob- veränderten Umwandlungstemperaturen bzw. Umwand- Eigenschaften durch hohe Si-Gehalte –EsiCast“, Projektnum-
Wie bereits kurz umrissen, ist der Einsatz weiterer achtet werden kann. Molybdän kann bis zu einem Gehalt lungsbereiche aufgrund der hohen Si-Anteile berücksich- mer 854398, unter Beteiligung von Industriepartnern, wofür
mischkristallverfestigender Elemente, die gute Löslich- von 0,4 % positiv auf die Festigkeitseigenschaften wirken, tigt werden. Die gemessenen Dichten und E-Moduli zeigen herzlich gedankt wird. Ein Dank gilt Prof. F. Hofer, Dr. Ch.
keiten mit Eisen aufweisen, zusätzlich oder als unmit- allerdings können immer einige Korngrenzkarbide und bei nur sehr geringe Unterschiede. Gspan und Herrn Ing. H. Schröttner vom ZFE – Zentrum für
telbarer Ersatz von Si in den Si-Mischkristallverfestigten steigenden Mo-Anteilen auch ein erhöhter Perlitgehalt im In TGA-Auslagerungsversuchen konnte kurz umris- Elektronenmikroskopie in Graz, für die Durchführung der
EN-GJS-Sorten vielversprechend. Daher wurden in den Gefüge nachgewiesen werden. Nickel wirkt bis zu einem sen werden, dass die Verzunderungsbeständigkeit der Nanostrukturuntersuchungen.
letzten Jahren vermehrt Forschungsschwerpunkte in die- Anteil von ca. 1,0 positiv, Kobalt hat stark positive Auswir- Si-mischkristallverfestigten EN-GJS-Sorten sehr ähnlich
se Richtung gesetzt, die auch am ÖGI in einigen Versuchs- kungen auf die Festigkeiten bei Anteilen von 1,0 bis 2,0 zu den bekannten ferritisch-perlitischen Sorten ausge- Gert Gassner, während der Projektlaufzeit ÖGI –
% [21]. Wie bereits erwähnt, können auch erhöhte Phos- prägt ist. Österreichisches Gießerei Institut, Leoben, Öster-
phoranteile bei korrekt eingestellten Mg/P-Verhältnissen Schlussendlich wurden in ersten Versuchsreihen reich, seit Juli 2017 Maschinenfabrik Liezen und
zu deutlich verbesserten Bruchdehnungen bei erhöhten anhand von Zugversuchen die möglichen Potenziale von Giesserei GmbH, Liezen, Österreich, Dipl.-Ing. Edu-
Anwendungstemperaturen im Bereich von 350 bis 450 °C Legierungselementen in Addition oder Substitution zu ard Koppensteiner, Dipl.-Ing. Lena Glavanovic und
führen. Praxisnahe Untersuchungen der Einflüsse dieser Silizium erörtert, da diese Verfestigung auch gewisse Tole- Dipl.-Ing. Gerhard Schindelbacher, ÖGI – Öster-
Optimierungen auf bauteilnahe Eigenschaften wie Dauer- ranzen der Elementzugaben ohne Gefügeveränderungen reichisches Gießerei Institut, Leoben, Österreich,
festigkeiten stehen allerding noch aus. gestattet. Prof. Dr.-Ing. Peter Schumacher, ÖGI – Österrei-
Als nächster Schritt müssen diese Legierungskonzep- Klassische verfestigende Elemente wie Mang- chisches Gießerei Institut, Leoben, Österreich/Lehrstuhl
te in Kombination in ihren Möglichkeiten evaluiert wer- an zeigten bis zu einem Gehalt von 1,5 % positi- für Gießereikunde, Montanuniversität, Leoben, Öster-
den. Hierzu wurden bereits erste, sehr vielversprechende ve, also höhere Festigkeitseigenschaften, allerdings reich.
Versuche gestartet [22].
4 ZUSAMMENFASSUNG UND FAZIT LITERATUR 7 H. Löblich, W. Stets: Giesserei 99 14 Mat. Scie. Eng. A 212 (1996), [Nr. 1], S.
Si-mischkristallverfestigte Gusseisen zeigen sehr gute (2012), 62.
mechanische Eigenschaften, die sich auch in den Zugver- 1 DIN EN 1563: Gießereiwesen – [Nr. 4], S. 28. 15 Giesserei 104 (2017), [Nr. 7], S. 40.
suchen bei erhöhten Prüftemperaturen fortsetzen. Aller- Gusseisen mit Kugelgrafit, 2012.
8 Giesserei 101 (2014), [Nr. 9], S. 70. 16 Key Eng. Mat. 457 (2011), S. 428-432.
dings weisen diese neuen EN-GJS-Normsorten ähnliche 2 Larker, R.: Proc. of Keith Millis Sym-
9 Stets, W.; Löblich, H.; Gassner, G.; 17 Bauer, W.: Konstruieren und Gießen
Einschränkungen auf: die Streckgrenzen und Zugfestigkei- posium on Ductile Cast Iron, 2008.
Schumacher, P.: Proc. of Keith Millis 26 (2001), [Nr. 4].
ten nehmen bei Temperaturen oberhalb 350 °C signifikant
3 Bjorkegren, L. E.; Hamberg, K.: Proc. Symposion on Ductile Cast Iron,
ab, und die Bruchdehnung zeigt analog zu den konventi- 18 Bauer, W.: Gießereiforschung 53
of Keith Millis Symposium on Ductile 2014.
onellen ferritisch-perlitischen EN-GJS-Sorten ein ausge- (2001), [Nr. 4].
Cast Iron, 2003.
prägtes Dehnungsminimum zwischen Temperaturen von 10 Weiss, P.; Brachmann, J.; Bührig-Po-
4 Reynolds, C. F. u. a.: Transactions of laczek, A.; Fischer, S. F.: Mat. Scie. 19 Danesh, R.: Masterarbeit an der Mon-
350 bis 450 °C, die die mögliche Anwendung limitieren
the American Foundrymens Soc., Technol. 31 (2015), [Nr. 12]. tanuniversität Leoben, 2016.
können.
Die in Zug-Druck-Wechselbelastung als auch die in 1952. 20 Michel, D.: Masterarbeit an der Mon-
11 Metallurgical and Materials Transac-
Umlaufbiegeversuchen ermittelten Dauerfestigkeiten sind 5 Lacy, C. E.; Gensamer, M.: Transac- tions A39 (2008), [Nr. 2], S. 252. tanuniversität Leoben, 2016.
sehr hoch und skalieren ebenso mit dem Anteil an Silizi- tions of the American Foundrymens 21 Giesserei 104 (2017), [Nr. 6], S. 38.
12 Weiss, P.; Tekavcic, A.; Bührig-Polac-
um. Allerdings kann eine Sättigung beobachtet werden. Soc., 1944.
zek, A.: Mat. Scie. Eng. A713 (2018). 22 Riebisch, M.; Frieß, J.; Pustal, B.;
Die Sorte EN-GJS-600-10 zeigt nur mehr geringfügige bzw.
6 Kikkert, J.: Tagungsband zum Deut- Weiss, P.; Kutz, A.; Bührig-Polaczek,
Bild 13: Einfluss von zusätzlichen Legierungselementen auf: belastungsabhängige Steigerungen im Vergleich zur Sorte 13 Gassner, G.; Danesh, R.; Michel, D.;
a) Streckgrenze Rp0,2 und Zugfestigkeit Rm; schen Gießereitag, 2009. A.: Vortrag im Rahmen der 11. Bayeri-
EN-GJS-500-14. Schumacher, P.: Vortrag beim Österr.
b) Bruchdehnung A bei Raumtemperatur. Vier-Punkt-Biegeversuche an speziellen Proben Gießereitag 2016. schen Barbara-Tagung, 15.12.2016.
20 21Fachbeiträge | Giesserei Rundschau 04/2018 JHG 65 Giesserei Rundschau 04/2018 JHG 65 | Aus der Bundessparte Industrie
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MAI JULI AUGUST SEPTEMBER OKTOBER NOVEMBER DEZEMBER JÄNNER
Neujahr
01 Fr 01 Fr 01 Mo 01 Mi Staatsfeiertag
01 Sa 01 Mo 01 Do 01 So 01 Di 01 Fr Allerheiligen
01 So 01 Mi Neujahr
02 Sa 02 Sa 02 Di 02 Do 02 So 02 Di 02 Fr 02 Mo 02 Mi 02 Sa 02 Mo 02 Do
DI Adolf
04 Do Kerbl 04 Sa
03 So 03 So 03 Mi 03 Fr 03 Mo 03 Mi 03 Sa 03 Di 03 Do 03 So 03 Di 03 Fr
04 Mo 04 Mo St. Florian, OÖ
04 Di 04 Do 04 So 04 Mi 04 Fr 04 Mo 04 Mi 04 Sa
05 Di 05 Di 05 Fr 05 So 05 Mi 05 Fr 05 Mo 05 Do 05 Sa 05 Di 05 Do 05 So
06 Mi 06 Mi 06 Sa 06 Mo 06 Do 06 Sa 06 Di 06 Fr 06 So 06 Mi 06 Fr 06 Mo
GESAMTBESCHÄFTIGTE GIESSEREIBETRIEBE UND BESCHÄFTIGTE
Drei Könige Heilige Drei Könige
07 Do 07 Do 07 So 07 Di 07 Fr 07 So 07 Mi 07 Sa 07 Mo 07 Do 07 Sa 07 Di
08 Fr 08 Fr 08 Mo 08 Mi 08 Sa 08 Mo 08 Do 08 So 08 Di 08 Fr 08 So Maria Empfängnis
08 Mi
09 Sa 09 Sa 09 Di 09 Do 09 So 09 Di 09 Fr 09 Mo 09 Mi 09 Sa 09 Mo 09 Do
10 So 10 So 10 Mi 10 Fr 10 Mo Pfingstmontag
10 Mi 10 Sa 10 Di 10 Do Tag d. Volksabstimmung, K
10 So 10 Di 10 Fr Beschäftigte in der Gießerei-Industrie Nachstehende Tabelle zeigt die regionale Verteilung
11 Mo 11 Mo 11 Do 11 Sa 11 Di 11 Do 11 So 11 Mi 11 Fr 11 Mo 11 Mi 11 Sa
der Gießereibetriebe und die Beschäftigtenzahlen:
St. Martin, B
12 Di 12 Di 12 Fr 12 So 12 Mi 12 Fr 12 Mo 12 Do 12 Sa 12 Di 12 Do 12 So Bundesland 2017 2016 %
13 Mi 13 Mi 13 Sa 13 Mo 13 Do 13 Sa 13 Di 13 Fr 13 So 13 Mi 13 Fr 13 Mo
14 Do 14 Do 14 So 14 Di 14 Fr 14 So 14 Mi 14 Sa 14 Mo 14 Do 14 Sa 14 Di Wien 28 26 7,7 Bundesland Anzahl der Betriebe Beschäftigte
15 Fr 15 Fr 15 Mo 15 Mi 15 Sa 15 Mo 15 Do Mariä Himmelfahrt
15 So 15 Di 15 Fr St. Leopold, NÖ, W
15 So 15 Mi
16 Sa 16 Sa 16 Di 16 Do 16 So 16 Di 16 Fr 16 Mo 16 Mi 16 Sa 16 Mo 16 Do Niederösterreich 2.446 2.285 7,0 Wien 3 28
17 So 17 So 17 Mi 17 Fr 17 Mo 17 Mi 17 Sa 17 Di 17 Do 17 So 17 Di 17 Fr
18 Mo 18 Mo 18 Do 18 Sa 18 Di 18 Do 18 So 18 Mi 18 Fr 18 Mo 18 Mi 18 Sa
Oberösterreich 2.500 2.446 2,2 Niederösterreich 10 2.446
19 Di 19 Di St. Josef, K, St, T, V
19 Fr Karfreitag
19 So 19 Mi 19 Fr 19 Mo 19 Do 19 Sa 19 Di 19 Do 19 So
20 Mi 20 Mi 20 Sa 20 Mo 20 Do Fronleichnam
20 Sa 20 Di 20 Fr 20 So 20 Mi 20 Fr 20 Mo
Steiermark 1.370 1.362 0,6 Oberösterreich 11 2.500
21 Do 21 Do 21 So 21 Di 21 Fr 21 So 21 Mi 21 Sa 21 Mo 21 Do 21 Sa 21 Di
22 Fr 22 Fr 22 Mo Ostermontag
22 Mi 22 Sa 22 Mo 22 Do 22 So 22 Di 22 Fr 22 So 22 Mi
Salzburg 265 257 3,1 Steiermark 7 1.370
23 Sa 23 Sa 23 Di 23 Do 23 So 23 Di 23 Fr 23 Mo 23 Mi 23 Sa 23 Mo 23 Do
24 So 24 So 24 Mi 24 Fr 24 Mo 24 Mi 24 Sa 24 Di St. Rupert, S
24 Do 24 So 24 Di Heiliger Abend
24 Fr
Kärnten + Tirol 292 256 14,1 Salzburg 1 265
25 Mo 25 Mo 25 Do 25 Sa 25 Di 25 Do 25 So 25 Mi 25 Fr 25 Mo 25 Mi Weihnachten
25 Sa
26 Di
27 Mi
26 Di
27 Mi
26 Fr
27 Sa
26 So
27 Mo
26 Mi
27 Do
26 Fr
27 Sa
26 Mo
27 Di
26 Do
27 Fr
26 Sa
27 So
Nationalfeiertag
26 Di
27 Mi
26 Do
27 Fr
Stefanitag
26 So
27 Mo Vorarlberg 197 196 0,5 Kärnten + Tirol 2 292
28 Do 28 Do
29 Fr
28 So
29 Mo
28 Di
29 Mi
28 Fr
29 Sa
28 So
29 Mo
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28 Sa
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29 Di
28 Do
29 Fr
28 Sa
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28 Di
29 Mi Österreich 7.098 6.828 4,0 Vorarlberg 4 197
30 Sa 30 Di 30 Do 30 So 30 Di 30 Fr 30 Mo 30 Mi 30 Sa 30 Mo 30 Do
Österreich 38 7.098
Christi Himmelfahrt
31 So 31 Fr 31 Mi 31 Sa 31 Do 31 Di Silvester
31 Fr
169 mm x 98 mm 111 mm x 98 mm 169 mm x 98 mm 169 mm x 98 mm
Angestellte 1.575 1.520 3,6
Facharbeiter 2.153 2.054 4,8
angel. Arbeiter 3.317 3.176 4,4
ungel. Arbeiter 53 78 -32,1
Gesamt * 7.098 6.828 4,0
Brancheneigene Lehrberufe **
Metallgießer/in 7 6 16,7
Gießereitechnik
Schwerpunkt 18 24 -25
AUFTRAGSEINGÄNGE
Eisen und Stahlguss Die Gießereiindustrie zeigt sich 2017 mehrheitlich
mit den Auftragseingängen zufrieden, der Auf-
Gießereitechnik
Schwerpunkt 12 8 50 wärtstrend setzte sich vor allem im Leichtmetall-
Wir freuen uns über eine zahlreiche Teilnahme in Form von Nichteisenmetallguss sektor fort.
Als problematisch dabei wurden die unkalkulier-
Inseraten in den Formaten: 1 11 mm x 98 mm um € 350,- Gesamt 37 38 -2,6
baren Rohstoffpreise und die Wettbewerbsfähig-
169 mm x 98 mm um € 550,– * Lehrlinge sind seit 2016 nicht mehr inkludiert
** Gesamtübersicht der brancheneigenen Lehrberufe in
keit am Standort gesehen.
der österreichischen Industrie, da eine Auswertung nach
Anzeigenschluss: 16. November 2018 Berufsgrußßen nicht mehr möglich ist.
22 23Sie können auch lesen
