Schmelz- und Legierungskontrolle (Verhinderung von interkristalliner Korrosion)
Strenge Kontrolle der chemischen Zusammensetzung: Austenitischer Edelstahl reagiert sehr empfindlich auf den Gehalt an Chrom (Cr) und Nickel (Ni). Beim Gießprozess neigt Chrom aufgrund der hohen Temperaturen zum Ausbrennen, weshalb vor dem Gießen eine präzise Einstellung erforderlich ist.
Siliziumgehaltskontrolle: Eine moderate Erhöhung des Siliziumgehalts kann die Fließfähigkeit von flüssigem Stahl verbessern, was für Laufräder mit komplexen Formen entscheidend ist. Zu hohe Gehalte können jedoch zu Heißversprödung führen.
Desoxidation und Raffination: Austenitischer Edelstahl neigt stark zur Gasaufnahme. Daher ist es unerlässlich, sicherzustellen, dass die Ofenauskleidung trocken ist und hochwertige Raffinationsmittel zu verwenden, um die Bildung von wabenförmigen Gaseinschlüssen im Inneren der Gussteile zu verhindern.
2. Besondere Herausforderungen bei Gießverfahren
Die lineare Schwindung ist signifikant: Die lineare Schwindungsrate von austenitischem Stahl (ca. 2,0 % bis 2,5 %) ist viel größer als die von normalem Kohlenstoffstahl.
Folgen: Wird nicht genügend Schwindungsspielraum einkalkuliert, überschreiten die Gussabmessungen zwangsläufig die Toleranz; zudem besteht eine hohe Wahrscheinlichkeit für Risse während des Abkühlprozesses.
Gegenmaßnahme: Bei der Modellherstellung muss der Schwindungskoeffizient erhöht werden. Zusätzlich sollten an den Ecken des Gussteils Prozessrippen angebracht und nach dem Ausformen wieder entfernt werden, um Risse zu vermeiden.
Schlechte Fließfähigkeit (schwieriges Abfüllen): Austenitischer Edelstahl weist eine hohe Viskosität und eine schlechtere Fließfähigkeit im Vergleich zu Kohlenstoffstahl auf.
Gegenmaßnahme:
Die Gießtemperatur erhöhen: typischerweise 20-50°C höher als die von Kohlenstoffstahl.
Die Gießgeschwindigkeit muss hoch sein: Halten Sie sich an das Prinzip „schnell gießen“, um ein Abkühlen während des Prozesses zu verhindern.
Feines Entlüftungssystem: Die Sandform sollte eine gute Durchlässigkeit aufweisen. Es wird empfohlen, Harzsand zu verwenden und gewöhnlichen Tonsand zu vermeiden, da austenitischer Stahl in feuchtem Sand sehr anfällig für Poren ist.
3. Wärmebehandlung (die "soul" von austenitischen Gussteilen)
Austenitische Gussteile müssen nach dem Gießen einer Lösungsglühung unterzogen werden und können nicht direkt verwendet werden.
Lösungsbehandlung (1050°C - 1150°C):
Ziel: Die Gussspannungen zu beseitigen, eine gleichmäßige Verteilung der Legierungselemente zu gewährleisten und vor allem die Carbide durch Mischkristallbildung von Kohlenstoff in der Austenitmatrix aufzulösen, um so eine optimale Korrosionsbeständigkeit und optimale mechanische Eigenschaften zu erzielen.
Abkühlung: Schnelles Abschrecken in Wasser ist unerlässlich. Bei zu langsamer Abkühlung können sich Karbide ausscheiden, wodurch der Edelstahl seine Korrosionsbeständigkeit verliert und es sogar zu schwerer interkristalliner Korrosion kommen kann.
4. Gemeinsame "crash" Punkte
Sandhaftung und Rauheit: Austenitische Stahlschmelzen zeigen bei hohen Temperaturen eine starke chemische Erosion auf Sandformen.
Lösung: Die Beschichtung muss aus hochwertigem Zirkonpulver oder einer Beschichtung auf Magnesiumoxidbasis bestehen. Herkömmliche Quarzpulverbeschichtungen neigen aufgrund der Reaktion beim Gießen von Edelstahl zum Anhaften an der Oberfläche, was eine effektive Reinigung unmöglich macht.
Heißrissbildung: Austenitischer Stahl weist im späten Stadium der Erstarrung eine extrem niedrige Festigkeit und starke Schwindung auf.
Vorschlag: Bei der Konstruktion von Sandformen ist es wichtig, die Formbarkeit des Sandes zu kontrollieren (die Sandform weicher zu machen), um zu verhindern, dass das Gussteil während der Schrumpfung durch die Sandform eingeklemmt wird, was zu Rissen führen könnte.