11/12 - Verein österreichischer GieÃereifachleute
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HEFT <strong>11</strong>/<strong>12</strong> GIESSEREI-RUNDSCHAU 57 (2010)<br />
fizienten, wie hier zwischen 30 und 60 K/min, für den Zeitraum<br />
der Erstarrung gebunden.<br />
3.4. Einflussfaktoren auf die Impfung<br />
Der Ablauf der Impfung erfolgt in einem dualen System zwischen<br />
der Impfbereitschaft der Schmelze und der Impffähigkeit<br />
des Impfmittels:<br />
Bild 4: Auslösung des Impfeffektes<br />
Der Anteil des Impfmittels der Primärimpfung muss, wie Bild 4<br />
zeigt oberhalb von 0,2 % liegen; eine Steigerung der Impfmittelmenge<br />
über 0,3 % beeinflusst, gemessen an der eutektischen<br />
Unterkühlung, nicht den Impfeffekt, sondern wirkt nur noch<br />
legierend und kann sogar zu explodiertem Graphit führen. Für<br />
den sekundären Impfeffekt im Gießstrahl genügen 0,05 bis<br />
max. 0,1 %.<br />
3.3. Effekt der Impfung<br />
Für den Kohlenstoff besteht vollständige Löslichkeit in der<br />
Schmelze und zunehmende Unlöslichkeit im festen Zustand.<br />
Zur Vermeidung von Ausscheidungsverzögerungen im thermodynamischen<br />
Gleichgewichtssystem Eisen-Kohlenstoff-Silizium<br />
wird durch die Impfung die Ausfällung des Kohlenstoffs<br />
erreicht.<br />
Insbesondere bei Gusseisen mit Kugelgraphit und seiner signifikanten<br />
Unterkühlung ist die entkoppelte Ausscheidung des<br />
Kohlenstoffs in die Schmelze an eine punktuelle Konzentrationsverschiebung<br />
gebunden. Die hohe Affinität des Siliziums<br />
zum Eisen eignet sich ideal, eine solche Fällungsreaktion des<br />
Kohlenstoffs auszulösen.<br />
In Bild 5 wird dieser Ablauf der Impfung dargestellt.<br />
Bild 6: Duales System<br />
Die Impfbereitschaft der Schmelze ergibt sich durch die<br />
Nahordnung des gelösten Kohlenstoffs, nach Y. Gan und C.R.<br />
Loper [2] als Cluster entdeckt. Diese Kohlenstoffnahordnung<br />
ist der „Keimzustand“ der Schmelze.<br />
W.D. Schubert u.a. [3] untersuchten den Einfluss der Graphitcluster<br />
auf die Impfbereitschaft der Schmelze: Bild 7.<br />
Bild 7: Reaktionen der Graphitcluster<br />
Bild 5: Impfeffekt zur Graphitausscheidung<br />
Mit Zugabe des Impfmittels schmilzt das metallische FeSi und<br />
bildet eine Initialfront partieller Siliziumübersättigungen. Die<br />
spontane Ausfällung des Kohlenstoffs ist die Folge.<br />
Zur Vermeidung der Wiederauflösung der entstandenen Graphitausscheidungen<br />
ist die Impfung an einen Abkühlungskoef-<br />
Hohe Nahordnung des Kohlenstoffs (Graphitcluster) kann<br />
durch Legierungsträger wie z.B. SiC, aber auch durch Roheisen<br />
oder Kreislaufmaterial, eingestellt werden. Schmelzüberhitzungen<br />
führen zur Auflösung der Graphitcluster.<br />
Eine hohe Zahl von Clustern begünstigt die Grauerstarrung,<br />
eine Auflösung zum Molekül oder sogar zum atomaren Kohlenstoff<br />
fördert die Fe 3C-Bildung: die Weißerstarrung.<br />
Zur Einstellung hoher Clusterkonzentrationen hat sich die<br />
Anwendung von metallurgischem SiC außerordentlich bewährt.<br />
Der Vorgang wird mit Bild 8 erklärt.<br />
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