Ontdek Wit Gietijzer: Eigenschappen, Toepassingen en Voordelen

Gietijzer is een 2-4 gewichtsprocent koolstof, 1-3 gewichtsprocent silicium en mindere hoeveelheden minder componenten ijzerlegering. In tegenstelling tot staal heeft staal een lagere koolstofgehalte en lager siliciumgehalte tot 2 gewichtsprocent. Door legeren met beperkte hoeveelheden mangaan, molybdeen, cerium, nikkel, koper, vanadium, en titanium voor het gieten, kan gietijzer verder geoptimaliseerd worden. Het is bekend als wit gietijzer of grijs gietijzer gebaseerd op het siliciumgehalte en kan onder specifieke temperaturen verder verwerkt worden tot buigbaar of sferoïdaal gietijzer.

Algemene Eigenschappen van Wit Gietijzer

Gietijzer wordt sterk begunstigd voor zijn capaciteit om gemakkelijk in ingewikkelde vormen gegoten te worden als gesmolten en voor zijn lage kosten. Bovendien kunnen de eigenschappen gemakkelijk gewijzigd worden door samenstelling en afkoelsnelheid aan te passen zonder significante wijzigingen in productieprocessen. De belangrijkste voordelen ten opzichte van gietstaal: snelle bewerkbaarheid, trillingsdempende werking, druksterkte, slijtvasteheid, en corrosieweerstand. De corrosieweerstand wordt versterkt door toevoeging van geringere elementen zoals silicium, nikkel, chroom, molybdeen, en koper.

Vormen van Gietijzer en Toepassingen

Gietijzer kan geclassificeerd worden als grijs gietijzer, wit gietijzer, buigbaar gietijzer, en sferoïdaal gietijzer afhankelijk van samenstelling. Grijs gietijzer heeft een donkergrijze breukkleur door een grafietische microstructuur. De aanwezigheid van grafietvlokken is te danken aan silicium, dat in tegenstelling tot ijzercarbide, koolstof stabiliseert in de vorm van grafiet. Typisch: 2,5-4,0% koolstof, 1,0-3,0% silicium.

Grijs Gietijzer Toepassingen

De meest voorkomende kleur van gietijzer is grijs. Toepassingen: cilindermotoren blokken, zwenkwielen, tandwielkasten, manifolds, schijfremrotoren, kookgerei – waar hoge rigiditeit, bewerkbaarheid, wrijdingsdemping, hoge warmtecapaciteit, en hoge thermische geleiding nuttig zijn. ASTM A48 is een wijd gebruikte classificatie voor grijs gietijzer, gerangschikt op trekkracht (bijv. categorie 20: min. 20.000 psi / 140 MPa).

Wit Gietijzer

Door aanwezigheid van ijzercarbide (cementiet Fe3C) heeft wit gietijzer een witte breukkleur. In tegenstelling tot grafiet, is de vorm van koolstof hier het resultaat van een lager siliciumgehalte ten opzichte van grijs gietijzer. Meestal: 1,8-3,6% koolstof, 0,5-1,9% silicium, 1,0-2,0% mangaan. Wit gietijzer is hoog slijtvast en bros. Als gevolg van microstructuur met massale ijzercarbide fragmenten: hoge hardheid, niet gemakkelijk bewerkbaar.

Toepassingen van Wit Gietijzer

In slijtvaste secties waar brosheid van beperkt belang is: schelpliningen, slurriepompen, balmolen, hijsbalken, extrusieduizen, cementmixers, pijpaansluitingen, flenzen, brekers, en pompwielen. Hoog-chroom wit ijzer, ASTM A532, is een typische graad wit ijzer. Bevat nikkel en chroom voor sterke slijttoepassingen met lage impact.

Buigbaar Gietijzer

Via langzame aanlaas warmtebehandeling van wit gietijzer wordt buigbaar gietijzer gevormd. Dit resulteert in omzetting van koolstof in grafietvorm uit ijzercarbide in wit ijzer, met ferriet of perliet als resterende matrix. In cirkel- of knopenvormige vorm is grafiet aanwezig. Sterke buigbaarheid en goede rekbaarheid. Goede scheurbestendigheid bij lage temperaturen door lager siliciumgehalte ten opzichte van andere gietijzer.

Toepassingen van Buigbaar Gietijzer

Gebruikt voor elektrische toebehoren en machines, handgereedschappen, pijpaansluitingen, ringetjes, beugels, landbouwapparatuur, bouwbeschläge, en machineonderdelen, dankzij hoge trekkracht en rekbaarheid. ASTM A47 is een veelvoorkomende classificatie voor buigbaar gietijzer.

Sferoïdaal Gietijzer (Ductile Cast Iron)

Het bestaan van grafiet in vorm van sferische knopen, als bij buigbaar gietijzer, kenmerkt sferoïdaal gietijzer, ook wel nodulair gietijzer en sferoïdaal grafiet gietijzer genoemd. In tegenstelling tot buigbaar gietijzer, wordt sferoïdaal gietijzer gevormd door specifieke chemische samenstelling, niet door warmtebehandeling van wit ijzer. 3,2-3,6% koolstof, 2,2-2,8% silicium, 0,1-0,22% mangaan, plus lagere concentraties magnesium, arseen, koper, en zwavel – de sferische structuur van de grafietinsluitingen is verantwoordelijk voor het bestaan van mangaan.

Toepassingen van Sferoïdaal Gietijzer

Deze staal is duktiler dan grijs of wit gietijzer door zijn microstructuur. Gebruikt als sferoïdaal gietijzer leiding voor water- en sanitaire infrastructuur. Ook in staat om thermische cycli te weerstaan, gebruikt in tandwielen en veringmodules voor auto's, remmen en kleppen, pompen en hydraulische onderdelen, en windturbine behuizingen. ASTM A536 is algemeen bekend als sferoïdaal gietijzer.

Opslag en Productie van Wit Gietijzer

IJzer moet uit ijzererts ontdaan worden om gietijzer te produceren. In een hoogovens wordt het erts gesmolten waar het scheidt in ruw ijzer en slak. De oven wordt in zuurstofatmosfeer op ~1800°C verhit en de slak stijgt naar het oppervlak en kan verwijderd worden. Het gesmolten ruw ijzer produceert koolstof van ~3-5%. Daarna worden ijzer, koolsteen, cokes, en kalksteen gemengd. De koolstofinhoud wordt verlaagd tot onzuiverheden selectief gescheiden zijn. Om de koolstofinhoud om te zetten in grafiet of cementiet, kan silicium op dit stadium toegevoegd worden. Daarna wordt het ijzer in verschillende vorm gegoten – dit is wit gietijzer.