Ausferritiskt segjärn (tidigare benämnt bainitiskt segjärn) är mest känt under beteckningen ADI (Austempered Ductile Iron).

Standarden för ausferritiskt segjärn är SS-EN 1564:2011.
Materialet kännetecknas av hög hållfasthet, som överstiger egenskaperna i perlitiskt segjärn. Speciellt gäller detta för utmattningshållfastheten, som är i det närmaste dubbelt så hög som i konventionellt segjärn (gäller oanvisade provstavar). Anmärkningsvärd är även brottsegheten, KIC, hos ausferritiskt segjärn, som vid samma draghållfasthet är dubbelt så hög som i konventionellt segjärn.

Ausferritiskt segjärn har en god nötningsbeständighet, som är väsentligt bättre än hos konventionellt segjärn. Genom den smörjande verkan som grafiten ger är skärbarheten hos ausferritiskt segjärn väsentligt bättre än för seghärdat stål.

I den svenska standarden SS-EN 1564:2011 ingår fem ausferritiska segjärn (se tabellen), som är definierade av de mekaniska egenskaperna uppmätta på provstavar bearbetade från gjutna provstavsämnen. I standarden ingår även två nötningsbeständiga segjärn, som är definierade av Brinellhårdheten. Dessa segjärn används i produkter där högt nötningsmotstånd krävs. Exempel på detta är inom gruvindustrin och vid markarbeten.

Tabell: Mekaniska egenskaper hos ausferritiskt segjärn enligt SS-EN 1564:2011. 

Material-beteckning

 

Rp0,2 (MPa)

Min.

Rm (MPa)

Min.

A (%)

Min.

HBW

1)

EN-GJS-800-10

EN-GJS-900-8

EN-GJS-1050-6

EN-GJS-1200-3

EN-GJS-1400-1

500

600

700

850

1100

750

850

1000

1170

-

6

5

4

2

-

250-310

280-340

320-380

340-320

380-480

Mätningarna är utförda på provstavar bearbetade från gjutna provstavsämnen. Storleken på provstavsämnet skall vara i överensstämmelse med den aktuella väggtjocklek på gjutgodset för vilket de mekaniska egenskaperna gäller.
Angivna värdena gäller endast för relevant väggtjocklek 30 <t ≤ 60 mm. Med relevant väggtjocklek avses den sektionen av gjutgodset till vilken de bestämda mekaniska egenskaperna ska tillämpas. Ytterligare relevanta tjockleksintervall är: t ≤ 30 och 60 ≤ t > 100 mm.
1) Hårdhetsintervall för information

Tabell: Hårdhetskrav hos nötningsbeständigt ausferritiskt segjärn enligt SS-EN 1564:2011. Hårdheten mätt på gjutgodset eller efter särskild överenskommelse på en Brinellvårta eller vidgjutet block.

Material-beteckning

 

HBW

Min.1)

Övriga egenskaper2)

Rp0,2 (MPa)

Rm (MPa)

A (%)

EN-GJS-HB400

EN-GJS-HB450

400

450

1100

1300

1400

1600

1

-

1) Tillverkare och köpare kan komma överens om maximum Brinellhårdhet.
2) Endast för information.

                                        

Framställning av ausferritiskt segjärn

De mekaniska egenskaperna hos ausferritiskt segjärn styrs av grundmassans typ och sammansättning, som nås genom en särskild värmebehandlingsoperation. Först hålls materialet vid 850 - 950°C (austenitisering) under så lång tid så att austeniten mättas på kol. Vid denna temperatur skall en fullständig austenitisering av grundmassan ske. Från austenitiseringstemperaturen kyls materialet (svalningshastigheten måste vara tillräckligt hög för att undvika att perlit bildas). Kylning sker till 250 - 400°C, där det normalt hålls –i två till fem timmar beroende på önskade egenskaper. Austeniten omvandlas då helt eller delvis till ausferrit. Efter denna s.k. isoterma omvandling, som vanligen utförs i saltbad eller vid låga temperaturer i varm olja, sker svalning till rumstemperatur.

Exempel på värmebehandlingscykel för ausferritiskt segjärn.

Ett ausferritiskt segjärn kan även erhållas i gjuttillståndet, det vill säga utan värmebehandling. Därvid krävs dock relativt stor legeringstillsats av molybden och/eller nickel, speciellt vid gjutgods med grova godstjocklekar. Vidare krävs att svalningsbetingelserna är lika från gång till gång för att erhålla jämna egenskaper.

Ausferritiskt segjärn kan inte användas vid förhöjda temperaturer, eftersom ej omvandlad austenit i strukturen bildar ferrit och järnkarbid. Materialet försprödas vid temperaturer över 300 - 350°C. Materialet bör därför inte användas vid temperaturer över 200 - 250°C vid högre belastning. Ausferritiskt segjärn behåller sin seghet ner till -40°C, under kortare tid ner till -100°C.

 De goda hållfasthetsegenskaperna hos ausferritiskt segjärn tillsammans med goda buller- och vibrationsdämpande egenskaper jämfört med stål innebär att det i flera avseenden kan mäta sig med kvalificerat konstruktionsstål. Typiska användningsområden för ausferritiskt segjärn är kugghjul, snäckhjul, kranhjul, pumphus och pumphjul. Sammanfattningsvis handlar det om  detaljer som utsätts för höga krav med avseende på dynamisk hållfasthet och nötningsbeständighet. Denna typ av maskinelement kan bearbetas i värmebehandlat tillstånd och behöver ej ythärdas efter bearbetning. I bilderna nedan ges några exempel.

Kugghjul tillverkade i ausferritiskt segjärn GJS-1050-6. Godsvikter: De små kugghjulen väger 200 – 900 kg beroende på storlek. Det stora segmentdelade kugghjulet väger 400 – 900 kg per segment (Componenta).

Trämatarhjul tillverkat i koppar- och molybdenlegerat ausferritiskt segjärn GJS-1050-6. Godsvikt: 13 kg (Componenta).

 

3063