11/12 - Verein österreichischer GieÃereifachleute
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GIESSEREI-RUNDSCHAU 58 (20<strong>11</strong>) HEFT <strong>11</strong>/<strong>12</strong><br />
Temperature (C)<br />
<strong>12</strong>00<br />
1000<br />
800<br />
600<br />
400<br />
TC1<br />
TC2<br />
TC3<br />
Temperature (C)<br />
<strong>12</strong>00<br />
1000<br />
800<br />
600<br />
400<br />
TC1<br />
TC2<br />
TC3<br />
200<br />
200<br />
0<br />
0 100 200 300 400 500<br />
Time (h)<br />
0<br />
0 20 40 60 80 100 <strong>12</strong>0 140<br />
Time (h)<br />
Bild 4: Abkühlung in der CMT-Form Bild 5: Abkühlung in der NMT-Form (Gehäuse 5,1 x 4,9 m)<br />
Bei der NMT-Form erfolgt der Abkühlverlauf ganz anders.<br />
Bild 5 lässt in allen Bereichen einen exponentiellen Temperaturabfall<br />
erkennen. Dünne Sandschichten (max. 30 cm) und<br />
Kühlelemente ermöglichen eine effektive Wärmeableitung aus<br />
dem Gussteil. Die ganze Abkühlzeit wird auf ¼ der Zeit, die<br />
zur Abkühlung der konventionellen CMT-Form nötig ist, verkürzt.<br />
Während der Erstarrung und weiteren Abkühlung des Gussstückes<br />
werden in der NMT-Form hohe Abkühlraten erreicht.<br />
Infolge der hohen Unterkühlung bildet sich im ganzen Gussvolumen<br />
eine größere Menge von Kristallisationskeimen. Die kurzen<br />
Abkühlzeiten im Hochtemperaturbereich verhindern ein intensives<br />
Kornwachstum. Primäraustenitische Körner werden<br />
dadurch kleiner als bei der CMT-Form mit niedrigeren Abkühlraten.<br />
Eine spätere Wärmebehandlung (Normalisierung und Vergütung-NT)<br />
kann Verunreinigungen und Karbide in der Matrix<br />
auflösen, wobei die Kristallkörner einem zusätzlichen Wachstum<br />
ausgesetzt sind. Schnelle und gleichmäßige Abkühlung<br />
schafft kleinere und gleich große Körner im ganzen Gussvolumen.<br />
Eine einheitliche Mikrostrukturbildung wird erreicht und<br />
führt damit zu hervorragenden mechanischen Eigenschaften<br />
von SC13/4 Stahl.<br />
3.2 Ergebnisse der metallographischen<br />
Untersuchungen<br />
An den an den Temperaturmessstellen entnommenen Gussproben<br />
wurden, sowohl im Gusszustand als auch nach erfolgter<br />
Wärmebehandlung, metallografische Untersuchungen vorgenommen.<br />
Konventionelles CMT-Formverfahren<br />
Das Mikrogefüge im Gusszustand an der Position TC 3 (nach<br />
Bild 3) zeigt Bild 6. Primäraustenitische Körner nach ISO<br />
643:2003(E) mit einem mittleren Durchmesser von 1,976 mm<br />
und korrespondierender Korngröße G = –5 wurden gefunden.<br />
Die Mikrostruktur besteht aus nicht getempertem Martensit. An<br />
den primäraustenitischen Korngrenzen kann man, in Übereinstimmung<br />
mit den ermittelten Abkühlraten, Ausscheidungen<br />
von Karbiden sehen.<br />
Die langen Abkühlzeiten in der CMT-Form führen zu großen<br />
primäraustenitischen Körnern. Das gesamte Gussstück ist mehr<br />
als 300 Stunden hohen Temperaturen ausgesetzt, was ein zusätzliches<br />
Kornwachstum mit Ausscheidungen von Karbiden<br />
und Verunreinigungen an den Korngrenzen verursachen kann.<br />
Diese können bei der Wärmebehandlung wieder teilweise in der<br />
Matrix aufgelöst werden. Das Gefüge derselben Probe nach der<br />
Wärmebehandlung zeigt Bild 7 mit weniger Karbidausscheidungen<br />
an den Korngrenzen, aber immer noch grobem martensitischem<br />
Kristallgitter.<br />
Neues NMT-Formverfahren<br />
Bild 9 zeigt das Mikrogefüge des gleichen Gussteiles aus einer<br />
NMT-Form. Die Kristallkörner nach ISO 643:2003(E) sind deutlich<br />
kleiner. Der mittlere Korndurchmesser beträgt 0,345 mm,<br />
die zugehörige Korngröße G = 0. Das Gefüge besteht aus nicht<br />
getempertem Martensit, die Kristalle sind deutlich kleiner als<br />
bei der CMT-Form. Die primäraustenitischen Korngrenzen sind<br />
nicht so stark ausgeprägt und ohne Karbidausscheidungen.<br />
Bild 6: CMT-Form – Mikrostruktur bei TC3 vor der Wärmebehandlung<br />
Bild 7: CMT-Form – Mikrostruktur bei TC3 nach der Wärmebehandlung<br />
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