3.2.4 Egenskapsförbättring genom olika legeringselement

Gråjärn legeras ofta för att höja  hållfastheten och andra egenskaper. Exempelvis används molybden i syfte att höja hållfastheten vid förhöjd temperatur och minska risken för termisk utmattning. Eftersom molybden är förhållandevis dyrt har det minskat i användning.

Krom är ett alternativ för att höja hållfastheten vid rumstemperatur, men risken för vitt stelnande ökar. Ofta kombineras därför en kromtillsats med koppar, som beroende på tillsats helt eller delvis neutraliserar kroms karbidstabiliserande verkan. Kroms främjande av vitt stelnande kan även reduceras genom en effektiv ympning.

Nedanstående tabell ger ett underlag för legeringsoptimering av gråjärn, med avseende på draghållfasthet vid rumstemperatur och tendensen att stelna vitt (grafitiseringsfaktor).

Tabell: Legeringsämnens inverkan på draghållfasthet (MPa) och vitstelnandetendens.                      

Legerings-ämne

Max halt (ca)

(%)1)

Förändring av Rm per 1% tillsats2) (%)

Grafitiseringsfaktor per 1% tillsats3)

Mo

Cr

Cu

Mn

Ni

Cekv

Mo/Cr 1/15)

Cr/Cu 7/35)

Cr/Cu 1/15)

Cr/Cu 3/75)

Mo/Cu 7/35)

Mo/Cu 1/15)

Mo/Cu 3/75)

1

0,5

1,5

1,5

3,0

-

1

0,7

1,0

1,5

1,4

2,0

2,1

 

+40

+20

+8

+10

+10

-204)

+30

+16

+14

+12

+30

+24

+18

 

-0,45

-0,90

+0,35

-0,33

+0,25

 

-0,68

-0,52

-0,28

-0,02

-0,20

-0,04

+0,10

1)    Max använda halter i undersökningar. I kombinationsfallen har max halter konstruerats utgående från max använda enskilda tillsatser.
2)    Enligt resultat av bland annat Gjuteriföreningens undersökningar.
3)    Grafitiseringsfaktor enligt den tidigare engelska forskningsorganisationen BCIRA.
+ avser ökande grafitiseringstendens.
– anger ökande vitstelningstendens. Kisel utgör jämförelsebas (1% Si = +1).
4)    Gäller företrädesvis utgående från ett olegerat gråjärn med Rm = 250 N/mm2 (+0,1% (Cekv) → - 20 MPa).
5)    Andel av respektive ämne för 1% tillsats.

 

Sambanden mellan aktuell legeringstillsats och förändring av hållfastheten respektive tendensen till vitt stelnande har antagits vara linjära. Vidare har antagits att samtliga effekter är additiva vid tillsats av flera legeringsämnen. I tabellen finns även några kombinationer av krom och molybden samt krom och koppar. Den sistnämnda kombinationen ger goda hållfasthetsförbättringar, samtidigt som ämnena ur synpunkten vittendens neutraliserar varandra helt eller delvis. Angivna tillsatser i kombinationsfallet avser summatillsats.

3069