de term gietijzer identificeert, net als de term staal, een grote familie van ferrolegeringen. Gietijzeren zijn multicomponent ferro legeringen. Ze bevatten belangrijke (ijzer, koolstof, silicium), kleine (0,01%) elementen.
gietijzer heeft een hoger koolstof – en siliciumgehalte dan staal. Door het hogere koolstofgehalte vertoont de structuur van gietijzer, in tegenstelling tot die van staal, een rijke koolstoffase. Afhankelijk van voornamelijk samenstelling, koelsnelheid en smeltbehandeling kan gietijzer stollen volgens het thermodynamisch metasteerbare Fe-Fe3C-systeem of het stabiele Fe-Gr-systeem.
wanneer het metastabiele pad wordt gevolgd, is de rijke koolstoffase in het eutecticum het ijzercarbide; wanneer het stabiele stollingstraject wordt gevolgd, is de rijke koolstoffase grafiet. Alleen verwijzend naar het binaire Fe-Fe3C-of Fe-Gr-systeem, kan gietijzer worden gedefinieerd als een ijzer-koolstoflegering met meer dan 2% C. Belangrijk is dat silicium en andere legeringselementen de maximale oplosbaarheid van koolstof in austeniet (g) aanzienlijk kunnen veranderen. Daarom kunnen legeringen met minder dan 2% C in uitzonderlijke gevallen met een eutectische structuur stollen en daarom nog steeds tot de familie van gietijzer behoren.
de vorming van een stabiel of gemetastaseerd eutecticum is een functie van vele factoren, waaronder de nucleatiepotentiaal van de vloeistof, de chemische samenstelling en de koelsnelheid. De eerste twee factoren bepalen het grafitizatiepotentieel van het ijzer. Een hoog grafitizatiepotentieel zal resulteren in ijzers met grafiet als de rijke koolstoffase, terwijl een laag grafitizatiepotentieel zal resulteren in ijzers met ijzercarbide.
de twee basistypen eutectica-het stabiele austeniet-grafiet of het gemetastaseerde austeniet – ijzercarbide (Fe3C) – hebben grote verschillen in hun mechanische eigenschappen, zoals sterkte, hardheid, taaiheid en rekbaarheid. Daarom is het fundamentele toepassingsgebied van de metallurgische verwerking van gietijzer is om het type, de hoeveelheid en de morfologie van het eutecticum te manipuleren om de gewenste mechanische eigenschappen te bereiken.
classificatie
historisch gezien was de eerste classificatie van gietijzer gebaseerd op de breuk. Twee soorten ijzer werden aanvankelijk herkend:
- wit ijzer: vertoont een wit, kristallijn breukvlak omdat breuk optreedt langs de ijzercarbideplaten; het is het resultaat van gemetastaseerde stolling (fe3c eutectisch)
- grijs ijzer: vertoont een grijs breukvlak omdat breuk optreedt langs de grafietplaten (vlokken); het is het resultaat van stabiele stolling (gr eutectisch).
met de komst van de metallografie en naarmate de voor gietijzer relevante kennis toenam, werden andere classificaties op basis van microstructurele kenmerken mogelijk:
- Grafietvorm: lamellair (vlokken) grafiet (FG), sferoïdaal (nodulair) grafiet (SG), verdicht (vermicular) grafiet (CG) en temper graphite (TG); temper graphite is het resultaat van ? solid-state reactie (malleabilisatie.)
- Matrix: ferritisch, pearlitisch, austenitisch, martensitisch, bainitisch (austempered).
deze classificatie wordt zelden gebruikt door de vloergieterij. De meest gebruikte terminologie is de commerciële. Een Eerste Divisie kan in twee categorieën worden gemaakt:
- gangbare Gietijzers: voor toepassingen voor algemeen gebruik zijn ze niet-gelegeerd of laaggelegeerd
- speciale Gietijzers: voor speciale toepassingen, meestal hooggelegeerd.
de overeenstemming tussen de commerciële en microstructurele indeling, alsmede de uiteindelijke verwerkingsfase bij het verkrijgen van gemeenschappelijke Gietijzers, is weergegeven in Fig. 2.
speciale gietijzeren verschillen van de gebruikelijke gietijzeren voornamelijk door het hogere gehalte aan legeringselementen (> 3%), die microstructuren met speciale eigenschappen voor toepassingen bij hoge temperatuur, corrosiebestendigheid en slijtvastheid bevorderen. Een classificatie van de belangrijkste soorten speciale gietijzeren is weergegeven in Fig. 1.
Fig. 1. Indeling van speciaal hooggelegeerd gietijzer
Fig.2. Microstructuren en basisbewerkingen voor het verkrijgen van gemeenschappelijke commerciële gietijzeren