Over het algemeen zijn de gietprestaties van gietstaal slechter dan die van gietijzer. De vloeibaarheid van gietstaal moet laag zijn, zodat er gemakkelijk een koudebarrière kan worden gevormd. De oxidatie en gasabsorptie van gietstaal is ook relatief groot en er ontstaan gemakkelijk slak en poriën. Tegelijkertijd zijn de lichaamskrimp en de lineaire krimp van gietstaal ook te groot, wat gemakkelijk krimpholte, porositeit, warmscheuren en koudscheuren vormt. Omdat het smeltpunt van gietstaal hoger ligt dan dat van gietijzer, wordt bovendien tijdens het gietproces gemakkelijk kleverig zand gevormd.
De Si, Mn en andere resterende sporenelementen in het gietstaal hebben een impact op de gietprestaties van het gietstaal en de vloeibaarheid van het gesmolten staal.
De relatie tussen gietprestaties en verschillende elementen in stalen gietstukken:
1) Chemische elementen die de vloeibaarheid verbeteren: Si, P, Cu, Ni, Mn
2) Chemische elementen die de vloeibaarheid verminderen: Ti, Cr, Al, S, V, Mo, W
3) Chemische elementen die de neiging tot krimpholte vergroten: C, Cr, Mn, V, Mo, Ni
4) Chemische elementen om de neiging tot thermisch kraken te verminderen: V, Mn, Al, Si
5) Chemische elementen die de neiging tot thermisch kraken vergroten: S, Si, P, Cu, Mn, Cr, Mo, Ni
De invloed van verschillende chemische elementen op de gieteigenschappen van gietstaal.
1) Koolstof
Koolstof kan de vloeibaarheid van gietstaal verbeteren
2) Silicium
• Silicium kan het smeltpunt van gietstaal verlagen en de vloeibaarheid verbeteren
• Wanneer het siliciumgehalte in gietstaal minder dan 0,4% bedraagt, kan de neiging tot heetscheuren van gietstaal worden verbeterd. Wanneer het siliciumgehalte hoog is, worden gemakkelijk kolomvormige kristallen gevormd, waardoor de neiging tot thermisch kraken toeneemt
3) Mangaan
• Mangaan kan de kristallisatie verminderen en de vloeibaarheid van gietstaal verbeteren
• Mangaan zal de volumekrimp en lineaire krimp van stalen gietstukken vergroten, en de neiging tot koudscheuren en heetscheuren vergroten
• Mangaanelement genereert MnO in gietstaal, dat chemisch kleverig zand vormt met silica in vormzand
4) Zwavel
Zwavelelementen genereren MnS en aluminiumtrisulfide in gietstaal, waardoor de vloeibaarheid van gietstaal wordt verminderd en de neiging tot heetscheuren toeneemt
5) Fosfor
Fosfor kan de vloeibaarheid verbeteren, maar de neiging tot koudscheuren en heetscheuren vergroten
6) Koper
• Koper kan het smeltpunt van gietstaal verlagen, het kristallisatiebereik verkleinen en de vloeibaarheid van gietstaal verbeteren
• Wanneer het kopergehalte in gietstaal hoger is dan 1%, kan het koperelement gemakkelijk vrijelijk neerslaan, waardoor de neiging tot heetscheuren toeneemt. Het verhogen van het gehalte aan Si en Mn kan de oplosbaarheid van koper in gietstaal vergroten.
7) Molybdeen
• In het laaggelegeerde bereik kunnen molybdeenlegeringen de vloeibaarheid van gietstaal verminderen
• Mo-element zal de neiging van gietstaal om holtes te krimpen enigszins vergroten
• Wanneer het molybdeengehalte in gietstaal minder dan 1% bedraagt, zal er MoS worden gevormd dat neerslaat op de korrelgrens, waardoor de thermische geleidbaarheid van het gietstaal wordt verminderd, waardoor de krimp toeneemt en de neiging tot koudscheuren en warmscheuren toeneemt
8) Vanadium
• Wanneer het gehalte aan vanadium in gietstaal 0,25% ~ 1,0% bedraagt, wordt er een oxidefilm gevormd, die de vloeibaarheid van gietstaal enigszins zal verminderen
• Vanadium verhoogt de sterkte bij hoge temperaturen van gietstaal en verbetert de neiging tot barsten van gietstukken
9) Aluminium
• Wanneer aluminium als deoxidatiemiddel aan gietstaal wordt toegevoegd, heeft het een goed deoxiderend effect en kan het de vloeibaarheid van gietstaal verbeteren
• Wanneer aluminium wordt toegevoegd als legeringselement, vormt het gemakkelijk aluminiumoxide en aluminiumsulfide, waardoor de vloeibaarheid afneemt
• Verhoog de neiging tot krimp en thermische scheurvorming
10) Titaan
Titanium kan de vloeibaarheid van gietstaal aanzienlijk verminderen
11) Chroom
• Chroom genereert gemakkelijk insluitsels en oxidefilms in gietstaal, waardoor het gesmolten staal dikker wordt en de vloeibaarheid van het gesmolten staal afneemt. Wanneer het chroomgehalte relatief hoog is, vormen zich gemakkelijk rimpels en koudebarrières in de stalen gietstukken.
• Chroom zal ook de mate van krimp van het lichaam vergroten en de neiging tot krimp vergroten
• Chroom vermindert de thermische geleidbaarheid van gietstaal en vergroot de neiging tot heetscheuren
12) Nikkel
• Nikkel kan de vloeibaarheid van gietstaal verbeteren
• Nikkel genereert gemakkelijk dendrieten in gietstaal, waardoor de neiging tot heetscheuren toeneemt
13) Zeldzame aardelementen
• Zeldzame aardelementen kunnen een rol spelen bij de ontzwaveling en deoxidatie van gesmolten staal
• Zeldzame aardelementen kunnen de vloeibaarheid van gesmolten staal verbeteren, waardoor de neiging tot heetscheuren wordt verminderd
