VON WERNER MENK, SCHAFFHAUSEN, SCHWEIZ

Vor Jahren schon wurde, vor allem in Schweden, für eine neue Familie von Gusseisen mit Kugelgrafit geworben – mischkristallverfestigtes Gusseisen mit Kugelgrafit. Seit der Ausgabe 2011 sind diese Sorten auch in der EN-1563 aufgenommen: EN-GJS-450-18, EN-GJS-500-14 und EN-GJS-600-10.

Die Aufnahme dieser Sorten in die Europäische Norm führte zu einem großen Interesse vieler Ingenieure, welches mittlerweile fast zu einem Hype geworden ist. Der Grund dafür ist klar: Während der GJS-450-18 sich nicht stark vom konventionellen GJS-450-15 unterscheidet, verspricht vor allem der GJS-500-14 große Vorteile gegenüber dem Standard-GJS-500-7: Verglichen mit dem konventionellen GJS-500-7 weist der mischkristallverfestigte GJS-500-14 eine von 320 auf 400 MPa erhöhte 0,2 %-Dehngrenze und eine von 7 auf 14 % verdoppelte Bruchdehnung auf und verspricht zudem eine bessere Bearbeitbarkeit. Bezüglich der höherfesten Sorte GJS-600-10 traten schon früh Zweifel auf, da für das Erreichen der geforderten Festigkeit derart hohe Silicium-Gehalte eingestellt werden müssen, dass das Risiko einer Ferritversprödung schon bei Raumtemperatur hoch ist, was auch im statischen Zugversuch nachweisbar ist. Der Werkstoff GJS-500-14 hingegen hat nach wie vor die Reputation eines sehr duktilen Werkstoffs.

Vor einiger Zeit bekam GF Casting Solutions einen Auftrag eines Kunden, der ein Stahlteil für ein schweres kommerzielles Offroad-Fahrzeug durch ein in GJS-500-14 gegossenes ersetzen wollte. Alle Berechnungen bestätigten eine hervorragende Performance des Gussteils, aber kurz nach Serieneinführung zeigten sich Feldausfälle in Form von spontanen Brüchen des Bauteils ohne jegliche Vorwarnung.

Die Untersuchungen zeigten, dass das Bauteil nicht nur statisch und zyklisch belastet wird, sondern auch schlagartigen Belastungen ausgesetzt ist. Weitere Untersuchungen zum Verhalten unter schlagartigen Beanspruchungen ergaben, dass sich der Werkstoff GJS-500-14 unter derartigen Bedingungen nicht wirklich duktil verhält.

Eine Probe GJS-500-14 wurde auf einem servohydraulischen Prüfstand statisch mit einer Belastungsgeschwindigkeit von 5 mm/min geprüft. Verschiedene Proben GJS-500-14 und SiboDur 700 wurden auf einer instrumentierten Rosand-Schlagprüfanlage mit einer Prüfgeschwindigkeit von 3,6 m/s geprüft, was 216 000 mm/min entspricht. Die Anlage besteht aus einem Turm, in welchem eine Masse von bis zu 103 kg auf eine Höhe von max. 2500 mm gebracht und auf ein Prüfstück fallen gelassen werden kann. Während des Auftreffens auf das Prüfteil werden Weg und Kraft gemessen, sodass die Energie ermittelt werden kann, welche notwendig ist, die Probe zu brechen.

Dr. sc. techn. Werner Menk, GF Casting Solutions AG, Schaffhausen, Schweiz

Erstveröffentlichung in Giesserei-Rundschau 65 (2018), [Nr. 2], S. 6-9.

Der Vortrag beruht auf einem am SPCI XI 4.-7.09.2017 in Jönköping, Schweden, gehaltenen
Vortrag, der im Scientific.Net von Trans Tech Publications Ltd. veröffentlicht wurde.