Wärmebehandlungen zur Entwicklung eines hochfesten ferritischen duktilen Gusseisens

Der Einfluss der Korngröße auf die mechanischen Eigenschaften von ferritischem duktilen Gusseisen wurde untersucht. Für diese Studie wurden Legierungen hergestellt, die nominell 2 %, 3 % und 4 % Silizium enthalten. Verschiedene Wärmebehandlungen wurden angewendet, um eine feinkörnige ferritische Struktur zu erzeugen. Die Härte-, Zug- und Charpy-Schlagzähigkeitseigenschaften wurden bestimmt. Die drei Legierungen wurden bei 385 °C getempert. Die getemperten Materialien wurden zwischen 540 und 732 °C geglüht, um eine feinkörnige 100%-ige Ferritmatrix herzustellen. Interkritische Wärmebehandlungen wurden ebenfalls durchgeführt, um eine feinkörnige nadelförmige Mikrostruktur zu erzeugen. Die Proben wurden sowohl luftabgekühlt als auch von der interkritischen Temperatur ölabgeschreckt und anschließend geglüht, um das Material zu ferritisieren und die Zähigkeit zu verbessern. Alle Ansätze zur Verkleinerung der Ferritkorngröße waren erfolgreich. Die wärmebehandelten Legierungen entwickelten Festigkeiten, die mit der mischkristallverfestigten ferritischen 4,2 % Si-Legierung vergleichbar waren. Basierend auf Charpy-Kerbschlagversuchen zeigten die kornveredelten Legierungen keine Duktilitätstemperaturen unter Raumtemperatur, während die der mischkristallverfestigten 4,2 % Si-Legierung über Raumtemperatur lag.

Heat Treatments to Develop High-Strength
Ferritic Ductile Iron
The influence of grain size on the mechanical properties of ferritic ductile iron was investigated. Alloys containing nominally 2 %, 3 % and 4 % silicon were produced for this study. Various heat treatments were employed to produce a fine-grained ferritic structure. Hardness, tensile and Charpy impact properties were determined. The three alloys were austempered at 385 C. The austempered materials were annealed between 540–732 °C to produce a fine-grained, 100 % ferrite matrix. Intercritical heat treatments were also performed to produce a fine-grained acicular microstructure. Samples were both air-cooled and oil-quenched from the intercritical temperature and subsequently annealed to ferritize the material and enhance toughness. All approaches to refine ferrite grain size were successful; the heat-treated alloys developed strengths comparable to the solution-strengthened ferritic (SSF) 4.2 % Si alloy. Based on Charpy impact testing, the grain-refined alloys displayed nil ductility temperatures below room temperature, while that of the 4.2 % Si alloy was above room temperature.

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