Was ist Grauguss – Grauguss – Definition
In der Werkstofftechnik sind Gusseisen eine Klasse von Eisenlegierungen mit Kohlenstoffgehalten über 2,14 Gew.-%. Typischerweise enthalten Gusseisen 2,14 Gew.-% bis 4,0 Gew.-% Kohlenstoff und 0,5 Gew.-% bis 3 Gew.-% Silizium. Eisenlegierungen mit niedrigerem Kohlenstoffgehalt sind als Stahl bekannt. Der Unterschied besteht darin, dass Gusseisen die eutektische Erstarrung im binären Eisen-Kohlenstoff-System nutzen können. Der Begriff Eutektikum ist griechisch für “leicht oder gut schmelzend”, und der eutektische Punkt stellt die Zusammensetzung im Phasendiagramm dar, bei der die niedrigste Schmelztemperatur erreicht wird. Für das Eisen-Kohlenstoff-System tritt der eutektische Punkt bei einer Zusammensetzung von 4,26 Gew.-%C und einer Temperatur von 1148°C auf.
Siehe auch: Arten von Gusseisen
Grauguss – Grauguss
Grauguss ist die älteste und häufigste Eisenart und wahrscheinlich das, woran die meisten Menschen denken, wenn sie den Begriff “Gusseisen” hören. Die Kohlenstoff- und Siliziumgehalte von Graugußeisen variieren zwischen 2,5 und 4,0 Gew.-% bzw. 1,0 und 3,0 Gew.-%.
Grauguss zeichnet sich durch seine graphitische Mikrostruktur aus, die Brüche des Materials grau erscheinen lässt. Dies ist auf das Vorhandensein von Graphit in seiner Zusammensetzung zurückzuführen. In Grauguss bildet sich der Graphit als Flocken und nimmt eine dreidimensionale Geometrie an.
Grauguss hat eine geringere Zugfestigkeit und Stoßfestigkeit als Stahl, aber seine Druckfestigkeit ist vergleichbar mit Stahl mit niedrigem und mittlerem Kohlenstoffgehalt. Grauguss hat eine gute Wärmeleitfähigkeit und spezifische Wärmekapazität und wird daher häufig in Kochgeschirr und Bremsscheiben verwendet.
Zusammenfassung
| Name | Grau Eisen |
| Phase bei STP | N/A |
| Dichte | 7150 kg/m3 |
| Reißfestigkeit | 395 MPa |
| Streckgrenze | N/A |
| Elastizitätsmodul von Young | 124 GPa |
| Brinellhärte | 235 BHN |
| Schmelzpunkt | 1260 °C |
| Wärmeleitfähigkeit | 53 W/mK |
| Wärmekapazität | 460 J/g K |
| Preis | 1,2 $/kg |
Grauguss haben auch eine ausgezeichnete Dämpfungskapazität, die durch den Graphit gegeben ist, weil es die Energie absorbiert und wandelt sie in Wärme. Eine große Dämpfungskapazität ist wünschenswert für Materialien, die in Strukturen verwendet werden, in denen unerwünschte Vibrationen während des Betriebs induziert werden, wie Werkzeugmaschinensockel oder Kurbelwellen. Materialien wie Messing und Stahl haben kleine Dämpfungskapazitäten, so dass Schwingungsenergie ohne Dämpfung durch sie übertragen werden kann.
93%
3%
2%
Eigenschaften von Grauguss – ASTM A48 Klasse 40
Materialeigenschaften sind intensive Eigenschaften, das heißt, sie sind unabhängig von der Menge der Masse und können von Ort zu Ort innerhalb des Systems jederzeit variieren. Die Grundlage der Materialwissenschaft besteht darin, die Struktur von Materialien zu untersuchen und sie mit ihren Eigenschaften (mechanisch, elektrisch usw.) in Beziehung zu setzen.). Sobald ein Materialwissenschaftler über diese Struktur-Eigenschaftskorrelation Bescheid weiß, kann er die relative Leistung eines Materials in einer bestimmten Anwendung untersuchen. Die wichtigsten Determinanten für die Struktur eines Materials und damit für seine Eigenschaften sind seine chemischen Bestandteile und die Art und Weise, wie es zu seiner endgültigen Form verarbeitet wurde.
Mechanische Eigenschaften von Grauguss – ASTM A48 Klasse 40
Materialien werden häufig für verschiedene Anwendungen ausgewählt, da sie wünschenswerte Kombinationen mechanischer Eigenschaften aufweisen. Für strukturelle Anwendungen sind Materialeigenschaften entscheidend und Ingenieure müssen sie berücksichtigen.
Festigkeit von Grauguss – ASTM A48 Klasse 40
In der Mechanik von Materialien ist die Festigkeit eines Materials seine Fähigkeit, einer aufgebrachten Last ohne Versagen oder plastische Verformung standzuhalten. Die Festigkeit von Materialien berücksichtigt grundsätzlich die Beziehung zwischen den auf ein Material ausgeübten äußeren Belastungen und der daraus resultierenden Verformung oder Änderung der Materialabmessungen. Stärke eines Materials ist seine Fähigkeit, dieser angewandten Last ohne Ausfall oder Plastikdeformation zu widerstehen.
Zugfestigkeit
Zugfestigkeit von Grauguss (ASTM A48 Klasse 40) ist 295 MPa.
Die Zugfestigkeit ist das Maximum der technischen Spannungs-Dehnungs-Kurve. Dies entspricht der maximalen Spannung, die von einer Struktur in Spannung aufrechterhalten werden kann. Die Zugfestigkeit wird oft auf “Zugfestigkeit” oder sogar auf “das Ultimative” verkürzt.” Wenn dieser Stress angewendet und aufrechterhalten wird, führt dies zu Frakturen. Oft ist dieser Wert deutlich höher als die Streckgrenze (bis zu 50 bis 60 Prozent mehr als die Ausbeute für einige Arten von Metallen). Wenn ein duktiles Material seine Endfestigkeit erreicht, erfährt es eine Einschnürung, bei der sich die Querschnittsfläche lokal verringert. Die Spannungs-Dehnungs-Kurve enthält keine höhere Spannung als die Endfestigkeit. Obwohl Verformungen weiter zunehmen können, nimmt die Spannung normalerweise ab, nachdem die Endfestigkeit erreicht wurde. Es ist eine intensive Eigenschaft, daher hängt ihr Wert nicht von der Größe des Prüflings ab. Es ist jedoch von anderen Faktoren abhängig, wie der Vorbereitung der Probe, dem Vorhandensein oder Nichtvorhandensein von Oberflächenfehlern und der Temperatur der Testumgebung und des Materials. Die Zugfestigkeiten variieren von 50 MPa für Aluminium bis zu 3000 MPa für sehr hochfeste Stähle.
Youngs Elastizitätsmodul
Youngs Elastizitätsmodul von Grauguss (ASTM A48 Klasse 40) beträgt 124 GPa.
Der Elastizitätsmodul von Young ist der Elastizitätsmodul für Zug- und Druckspannung im linearen Elastizitätsbereich einer einachsigen Verformung und wird üblicherweise durch Zugversuche beurteilt. Bis zu einer Grenzspannung kann ein Körper seine Abmessungen beim Entfernen der Last wiederherstellen. Die angelegten Spannungen bewirken, dass sich die Atome in einem Kristall aus ihrer Gleichgewichtsposition bewegen. Alle Atome werden um den gleichen Betrag verschoben und behalten ihre relative Geometrie bei. Wenn die Spannungen entfernt werden, kehren alle Atome in ihre ursprünglichen Positionen zurück und es tritt keine dauerhafte Verformung auf. Nach dem Hookeschen Gesetz ist die Spannung proportional zur Dehnung (im elastischen Bereich) und die Steigung ist der Elastizitätsmodul. Der Elastizitätsmodul ist gleich der Längsspannung geteilt durch die Dehnung.
Härte von Grauguss – ASTM A48 Klasse 40
Die Brinellhärte von Grauguss (ASTM A48 Klasse 40) beträgt ungefähr 235 MPa.
In der Materialwissenschaft ist Härte die Fähigkeit, Oberflächeneindrücken (lokalisierte plastische Verformung) und Kratzern standzuhalten. Härte ist wahrscheinlich die am schlechtesten definierte Materialeigenschaft, da sie auf Kratzfestigkeit, Abriebfestigkeit, Beständigkeit gegen Eindrücken oder sogar Beständigkeit gegen Formgebung oder lokalisierte plastische Verformung hinweisen kann. Die Härte ist aus technischer Sicht wichtig, da die Verschleißfestigkeit durch Reibung oder Erosion durch Dampf, Öl und Wasser im Allgemeinen mit der Härte zunimmt.
Brinell-Härteprüfung ist eine der Eindruckhärteprüfungen, die für die Härteprüfung entwickelt wurde. Bei Brinell-Versuchen wird ein harter, kugelförmiger Eindringkörper unter einer bestimmten Belastung in die Oberfläche des zu prüfenden Metalls gedrückt. Der typische Test verwendet eine Kugel aus gehärtetem Stahl mit einem Durchmesser von 10 mm (0,39 Zoll) als Eindringkörper mit einer Kraft von 3.000 kgf (29,42 kN; 6.614 lbf). Die Last wird für eine bestimmte Zeit (zwischen 10 und 30 s) konstant gehalten. Bei weicheren Materialien wird eine geringere Kraft verwendet; Bei härteren Materialien wird die Stahlkugel durch eine Wolframkarbidkugel ersetzt.
Der Test liefert numerische Ergebnisse zur Quantifizierung der Härte eines Materials, die durch die Brinellhärtezahl – HB ausgedrückt wird. Die Brinellhärtezahl wird von den am häufigsten verwendeten Prüfnormen (ASTM E10-14 und ISO 6506-1: 2005) als HBW (H aus Härte, B aus Brinell und W aus dem Material des Eindringkörpers, Wolframcarbid) bezeichnet. In früheren Normen wurden HB oder HBS verwendet, um Messungen mit Stahl-Eindringkörpern zu bezeichnen.
Die Brinellhärtezahl (HB) ist die Belastung geteilt durch die Oberfläche der Vertiefung. Der Durchmesser des Abdrucks wird mit einem Mikroskop mit einer überlagerten Skala gemessen. Die Brinellhärtezahl wird aus der Gleichung berechnet:
Es gibt eine Vielzahl von Prüfmethoden, die allgemein verwendet werden (z. B. Brinell, Knoop, Vickers und Rockwell). Es stehen Tabellen zur Verfügung, die die Härtezahlen aus den verschiedenen Prüfmethoden korrelieren, bei denen eine Korrelation anwendbar ist. In allen Skalen repräsentiert eine hohe Härtezahl ein Hartmetall.
Thermische Eigenschaften von Grauguss – ASTM A48 Klasse 40
Thermische Eigenschaften von Materialien beziehen sich auf die Reaktion von Materialien auf Änderungen ihrer Temperatur und auf die Anwendung von Wärme. Wenn ein Feststoff Energie in Form von Wärme absorbiert, steigt seine Temperatur und seine Abmessungen nehmen zu. Unterschiedliche Materialien reagieren jedoch unterschiedlich auf Wärmeeinwirkung.
Wärmekapazität, Wärmeausdehnung und Wärmeleitfähigkeit sind Eigenschaften, die bei der praktischen Verwendung von Feststoffen häufig kritisch sind.
Schmelzpunkt von Grauguss – ASTM A48 Klasse 40
Schmelzpunkt von Grauguss – ASTM A48 Stahl liegt bei 1260 ° C.
Im Allgemeinen ist Schmelzen ein Phasenwechsel einer Substanz von der festen in die flüssige Phase. Der Schmelzpunkt einer Substanz ist die Temperatur, bei der diese Phasenänderung auftritt. Der Schmelzpunkt definiert auch einen Zustand, in dem Feststoff und Flüssigkeit im Gleichgewicht existieren können.
Wärmeleitfähigkeit von Grauguss – ASTM A48 Klasse 40
Die Wärmeleitfähigkeit von Grauguss – ASTM A48 beträgt 53 W / (m.K).
Die Wärmeübertragungseigenschaften eines festen Materials werden durch eine Eigenschaft gemessen, die als Wärmeleitfähigkeit bezeichnet wird, k (oder λ), gemessen in W / m.K. Es ist ein Maß für die Fähigkeit eines Stoffes, Wärme durch Leitung durch ein Material zu übertragen. Beachten Sie, dass das Fourier-Gesetz für alle Materie gilt, unabhängig von ihrem Zustand (fest, flüssig oder gasförmig), daher ist es auch für Flüssigkeiten und Gase definiert.
Die Wärmeleitfähigkeit der meisten Flüssigkeiten und Feststoffe variiert mit der Temperatur. Bei Dämpfen hängt es auch vom Druck ab. Generell:
Die meisten Materialien sind sehr homogen, daher können wir normalerweise k = k (T) schreiben. Ähnliche Definitionen sind mit Wärmeleitfähigkeiten in y- und z-Richtung (ky, kz) verbunden, aber für ein isotropes Material ist die Wärmeleitfähigkeit unabhängig von der Übertragungsrichtung, kx = ky = kz = k.
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Siehe oben:
Gusseisen
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