Die Matrixstruktur des Gusseisens mit Kugelgraphit (QT450-10) weist einen Perlitgehalt von unter 30 % und einen Phosphor-Eutektikumgehalt von unter 1 % auf. Änderungen der Matrixstruktur haben nur geringen Einfluss auf die mechanischen Eigenschaften des Gusseisens mit Kugelgraphit. Die Morphologie des Graphits im Gusseisen mit Kugelgraphit, d. h. der Grad der Graphitsphäroidisierung, spielt jedoch eine entscheidende Rolle für die Veränderung der mechanischen Eigenschaften.
Die Graphitverteilung in duktilem Gusseisen tritt in ein und demselben Gussstück selten in einheitlicher Form auf. Die vier häufigsten Grundformen sind kugelförmig, klumpig, schuppig und dickschuppig. Die Kombination dieser Graphitformen kann zu komplexen Verhältnissen führen.
Laut den Ergebnissen der statistischen metallographischen Analyse und den Daten der mechanischen Prüfungen weist Gusseisen mit Kugelgraphit der Legierung QT450-10 bei einem Perlitgehalt von <30 %, einem Phosphor-Eutektikumgehalt von <1 % und einer Graphitkorngröße innerhalb von drei Stufen optimale mechanische Eigenschaften auf. Die folgenden Abbildungen zeigen die Eigenschaften von QT450-10 Gusseisen mit Kugelgraphit in Abhängigkeit vom Sphäroidisierungsgrad (Graphitmorphologie).
Sphäroidisierungsgrad
Sphäroidisierungsgrad von QT450-10 Gusseisen mit Kugelgraphit – Kurve der mechanischen Eigenschaften
Fazit
1. Gusseisen mit Kugelgraphit aus der Legierung QT450-10 weist Unterschiede in der metallographischen Struktur auf. Der größte Einflussfaktor auf die mechanischen Eigenschaften ist der Sphäroidisierungsgrad des Graphits. Liegt der Perlitgehalt der Matrix von QT450-10 unter 30 % und der Phosphor-Eutektikumgehalt unter 1 %, so hat die Änderung der Matrixstruktur nur geringe Auswirkungen auf die mechanischen Eigenschaften.
2. Gusseisen mit Kugelgraphit QT450-10 weist qualifizierte mechanische Eigenschaften auf, wenn der Graphit-Sphäroidisierungsgrad 1–4 beträgt, unter den Bedingungen eines Perlitgehalts < 30 %, eines Phosphor-Eutektikums < 1 % und einer Graphitkorngröße innerhalb von 3 Stufen. Es erfüllt die Anforderungen von σb ≥ 450 MPa, δ5 ≥ 10 %, aK ≥ 30 J/cm² und HB von 160–200. Je höher der Sphäroidisierungsgrad, desto besser die mechanischen Eigenschaften.
3. Wenn der Graphit in Gusseisen mit Kugelgraphit (QT450-10) hauptsächlich in Form dicker Lamellen vorliegt, sind die mechanischen Eigenschaften relativ komplex. Bei vollständig dispergiertem Graphit (Sphäroidisierungsgrad 5) entsprechen die Eigenschaften des Gusseisens nahezu den Anforderungen. Für statische Bauteile wie Motorgehäuse kann die Verwendung unter der Voraussetzung einer vollständigen Graphitdispersion nach Probenahme und Analyse des Materials erwogen werden. Bei einer Dispersion von über 70 % des Graphits verschlechtern sich die Eigenschaften des Gusseisens leicht. Bei Vermischung und Aggregation des Graphits sind die mechanischen Eigenschaften sehr schlecht. Generell gilt: Bei dynamischen Bauteilen sollte Gusseisen mit überwiegend dickem Graphit als Ausschuss betrachtet werden.
