Im Allgemeinen ist die Gussleistung von Stahlguss schlechter als die von Gusseisen. Die Fließfähigkeit von Gussstahl sollte gering sein, damit sich leicht eine Kältebarriere bilden lässt. Auch die Oxidation und Gasaufnahme von Stahlguss ist relativ groß und es kommt leicht zur Bildung von Schlacke und Poren. Gleichzeitig sind auch die Körperschrumpfung und die lineare Schrumpfung von Gussstahl zu groß, was leicht zur Bildung von Schrumpfhohlräumen, Porosität, Heißrissen und Kaltrissen führt. Da außerdem der Schmelzpunkt von Gussstahl höher ist als der von Gusseisen, bildet sich während des Gussprozesses leicht klebriger Sand.
Das im Gussstahl enthaltene Si, Mn und andere Restspurenelemente wirken sich auf die Gießleistung des Gussstahls und die Fließfähigkeit der Stahlschmelze aus.
Die Beziehung zwischen der Gussleistung und verschiedenen Elementen in Stahlgussteilen:
1) Chemische Elemente, die die Fließfähigkeit verbessern: Si, P, Cu, Ni, Mn
2) Chemische Elemente, die die Fließfähigkeit verringern: Ti, Cr, Al, S, V, Mo, W
3) Chemische Elemente, die die Tendenz zur Schrumpfung erhöhen: C, Cr, Mn, V, Mo, Ni
4) Chemische Elemente zur Reduzierung der thermischen Rissneigung: V, Mn, Al, Si
5) Chemische Elemente, die die Tendenz zur thermischen Rissbildung erhöhen: S, Si, P, Cu, Mn, Cr, Mo, Ni
Der Einfluss verschiedener chemischer Elemente auf die Gießeigenschaften von Stahlguss.
1) Kohlenstoff
Kohlenstoff kann die Fließfähigkeit von Stahlguss verbessern
2) Silizium
• Silizium kann den Schmelzpunkt von Stahlguss senken und die Fließfähigkeit verbessern
• Wenn der Siliziumgehalt im Stahlguss weniger als 0,4 % beträgt, kann die Heißrissneigung des Stahlgusses verbessert werden. Wenn der Siliziumgehalt hoch ist, bilden sich leicht säulenförmige Kristalle, was die Tendenz zur thermischen Rissbildung erhöht
3) Mangan
• Mangan kann die Kristallisation reduzieren und die Fließfähigkeit von Stahlguss verbessern
• Mangan erhöht die Volumenschrumpfung und lineare Schrumpfung von Stahlgussteilen und erhöht die Neigung zu Kaltrissen und Heißrissen
• Das Element Mangan erzeugt MnO in Gussstahl, das mit Siliziumdioxid im Formsand chemisch klebrigen Sand bildet
4) Schwefel
Schwefelelemente erzeugen im Gussstahl MnS und Aluminiumtrisulfid, wodurch die Fließfähigkeit des Gussstahls verringert und die Neigung zur Heißrissbildung erhöht wird
5) Phosphor
Phosphor kann die Fließfähigkeit verbessern, erhöht jedoch die Tendenz zur Kalt- und Heißrissbildung
6) Kupfer
• Kupfer kann den Schmelzpunkt von Gussstahl senken, den Kristallisationsbereich verengen und die Fließfähigkeit von Gussstahl verbessern
• Wenn der Kupfergehalt im Gussstahl mehr als 1 % beträgt, kann sich das Kupferelement leicht frei ausscheiden, wodurch die Neigung zur Heißrissbildung zunimmt. Eine Erhöhung des Gehalts an Si und Mn kann die Löslichkeit von Kupfer im Stahlguss erhöhen.
7) Molybdän
• Im niedriglegierten Bereich können Molybdänlegierungen die Fließfähigkeit von Stahlguss verringern
• Das Mo-Element erhöht leicht die Tendenz von Gussstahl, Hohlräume zu bilden
• Wenn der Molybdängehalt im Gussstahl weniger als 1 % beträgt, bildet sich MoS, das sich an der Korngrenze niederschlägt, wodurch die Wärmeleitfähigkeit des Gussstahls verringert, die Schrumpfung erhöht und die Neigung zu Kaltrissen und Heißrissen erhöht wird
8) Vanadium
• Wenn der Vanadiumgehalt im Gussstahl 0,25 % bis 1,0 % beträgt, bildet sich ein Oxidfilm, der die Fließfähigkeit des Gussstahls leicht verringert
• Vanadium erhöht die Hochtemperaturfestigkeit von Stahlgussteilen und verbessert die Rissneigung von Gussteilen
9) Aluminium
• Wenn Aluminium als Desoxidationsmittel zu Gussstahl hinzugefügt wird, hat es eine gute Desoxidationswirkung und kann die Fließfähigkeit von Gussstahl verbessern
• Wenn Aluminium als Legierungselement hinzugefügt wird, bildet sich leicht Aluminiumoxid und Aluminiumsulfid, wodurch die Fließfähigkeit verringert wird
• Erhöhte Schrumpfung und thermische Rissneigung
10) Titan
Titan kann die Fließfähigkeit von Stahlguss erheblich verringern
11) Chrom
• Chrom erzeugt im Gussstahl leicht Einschlüsse und Oxidfilme, die den geschmolzenen Stahl verdicken und die Fließfähigkeit des geschmolzenen Stahls verringern. Wenn der Chromgehalt relativ hoch ist, bilden sich in den Stahlgussteilen leicht Falten und Kältebarrieren.
• Chrom erhöht auch das Ausmaß der Körperschrumpfung und erhöht die Schrumpfungsneigung
• Chrom verringert die Wärmeleitfähigkeit von Gussstahl und erhöht die Neigung zur Heißrissbildung
12) Nickel
• Nickel kann die Fließfähigkeit von Stahlguss verbessern
• Nickel erzeugt im Gussstahl leicht Dendriten, was die Neigung zur Heißrissbildung erhöht
13) Seltenerdelemente
• Seltenerdelemente können bei der Entschwefelung und Desoxidation in geschmolzenem Stahl eine Rolle spielen
• Seltenerdelemente können die Fließfähigkeit von geschmolzenem Stahl verbessern und dadurch die Tendenz zur Heißrissbildung verringern
