Das Schmelzen von Eisenerz in einem Ofen macht es stärker und bearbeitbarer. Gießereiarbeiter gießen das geschmolzene Metall in Formen und lassen es abkühlen und sich verfestigen, wodurch Gusseisen entsteht. Die Ofentemperatur und die dem geschmolzenen Eisen zugesetzten oder "legierten" Materialien bestimmen die genauen Eigenschaften des Endprodukts. Duktiles und schmiedbares Eisen werden beide durch Gießen des Erzes gebildet, es gibt jedoch eine Reihe von Unterschieden zwischen diesen beiden Metallarten.
Eisenerz wird vor dem Gießen in einem Ofen geschmolzen.Bedeutung
Sie können ein schmiedbares Material in eine andere Form hämmern, ohne dass es reißt oder bricht. Sie können ein duktiles Material in einen langen dünnen Strang wie einen Draht ziehen. Wenn es um Eisen geht, sind diese Begriffe etwas irreführend. Sowohl schmiedbare als auch duktile Eisen reagieren gut auf das Hämmern, und beide können zu Strängen herausgezogen werden, obwohl letztere weiter gezogen werden können.
Entwicklung
Die frühesten Formen von Gusseisen, bekannt als "grau" und "weiß", erwiesen sich als sehr spröde und anfällig für Risse unter Belastung. Temperguss, eine signifikante Verbesserung, war leichter zu formen und weit weniger spröde. Es blieb die vorherrschende Form von Gusseisen, bis Keith Dwight Millis vom Forschungslabor der International Nickel Co. 1943 duktiles Eisen entwickelte, ein noch stärkeres und flexibleres Metall.
Produktion
Um Temperguss herzustellen, schmelzen Gießereiarbeiter Eisenerz und kühlen es schnell ab, indem sie es in Formen gießen. Sie erhitzen die Gussteile bis zu 100 Stunden lang auf ca. 2200 ° C, bevor sie langsam abkühlen. Während dieses Temperns oder "Temperns" fügen die Arbeiter Hämatiterz hinzu. Duktiles Eisen ist einfacher herzustellen. Wenn Gießer das Eisenerz schmelzen, fügen sie Cer, Natrium oder Magnesium hinzu. Die resultierende Legierung wird in Formen gegossen und abkühlen gelassen.
Komposition
Durch das Tempern von Temperguss entstehen kleine, unregelmäßig geformte Kohlenstoffpartikel. Sie verleihen dem Metall mehr Festigkeit und Flexibilität als frühere Gusseisen. In duktilem Eisen tragen die während der Schmelze zugesetzten Materialien zur Bildung regelmäßigerer Kohlenstoffkugeln bei. Diese kugelförmige Zusammensetzung verleiht dem Metall weniger innere Fehler, macht es fester und ermöglicht es, es erfolgreicher zu biegen, zu verdrehen und zu verlängern als Temperguss.
Casting
Wenn Temperguss in eine Form gegossen wird, schrumpft er beim Abkühlen erheblich. Gießereiarbeiter müssen die Form mit geschmolzenem Erz, dem sogenannten "Feeder", auffüllen, um die gewünschte Form zu erreichen. Sphäroguss schrumpft viel weniger als Temperguss, da es sich in der Form verfestigt. Dieser Mangel an Schrumpfung macht duktiles Eisen weniger anfällig für innere Defekte und Schwachstellen, die durch den Gussprozess verursacht werden, als formbares Eisen.
Eigenschaften
Metallarbeiter können eine 2-Zoll-Probe aus duktilem Eisen ziehen, die 18 bis 30 Prozent länger ist als die ursprüngliche Länge. Temperguss hingegen dehnt sich nur um 10 Prozent. Sphäroguss hat eine höhere "Streckgrenze" als Temperguss, was bedeutet, dass es höheren Belastungen und höheren Temperaturen standhält. Nach Angaben der Kirkpatrick-Gießerei ist Temperguss jedoch die beste Wahl, wenn Sie dünne Profile oder Platten gießen möchten.
Kosten
Sphäroguss verbraucht weniger Feedermetall. Es benötigt auch weniger Wärme als Temperguss und verbraucht somit weniger Energie. Diese Überlegungen machen es für Hersteller viel billiger, duktiles Eisen herzustellen als Temperguss.
Verwendet
Beide Eisenarten sind stark, langlebig und eignen sich für die Bearbeitung in neuen Formen. Aus duktilem Eisen werden Rohrleitungen und Automobilteile wie Kurbelwellen, LKW-Achsen und Radnaben hergestellt. Temperguss eignet sich gut für Situationen, in denen er abgeflacht und durch Hämmern geformt werden muss. Metallarbeiter verwenden es häufig für "schmiedeeiserne" Gegenstände wie Klammern und Tore.
