3.2.3 Inverkan av kol, kisel, fosfor, svavel och mangan

Hållfasthet och hårdhet hos gråjärn bestäms för en viss godsdimension främst av kol och kisel. Diagrammet nedan visar samband mellan brottgränsen och kolekvivalenten.

Brottgränsens beroende av kolekvivalenten. Sambandet är baserat på 474 mätvärden från 14 svenska gjuterier i separatgjutna provstavsämne Ø 30 mm.
Kol (C) är den beståndsdel i gråjärn, som till största del påverkar egenskaperna. Ökande kolhalt ger en minskning av hållfasthet och hårdhet men bättre dämpningsförmåga och bättre värmekapacitet. Ökad kolhalt ger även minskad krympning.

Kisel (Si) verkar i samma riktning som kol i det avseendet att det är grafitbefrämjande och ökar mängden ferrit i grundmassan. Ökad kiselhalt ger därigenom ett mjukare material trots att kisel genom lösningshärdning av ferriten ger en hårdare och hållfastare ferrit.

Med hjälp av främst kol- och kisel kan gjutjärnets grafitiseringsförmåga regleras i önskad riktning. I princip kräver tunnare gods (= snabbare svalning) högre kol- och kiselhalt, för att undvika partiell utskiljning av cementit, det vill säga hårda ”vita” områden och kantvithet.

Fosfor (P) bildar i form av Fe3P med Fe och Fe3C ett ternärt eutektikum som kallas steadit. Detta stelnar först vid 950°C och försvårar möjligheten att göra trycktätt gods. Av denna anledning ska fosforhalten hållas låg i gjutjärn med krav på trycktäthet, t.ex. hydraulikkomponenter. Höga halter av fosfor ger dessutom en försämrad skärbarhet eftersom steaditen är hård.

Mangan (Mn) och svavel (S) förenar sig i gjutjärn och bildar mangansulfid (MnS). Denna verkar kärnbildande vid stelning och gynnar därför ett grått stelnande. Om mangan eller svavel finns i överskott främjas däremot vitt stelnande. Som tumregel används ofta följande samband för val av lägsta manganhalt:

Manganhalt = 1,7xSvavelhalten + 0,4
Svavelhalten ligger normalt i intervallet 0,06 – 0,12 procent.

3068