Gietijzer

Uit Wikipedia, de vrije encyclopedie
Ga naar: navigatie, zoeken
Gietijzeren pan

Gietijzer is een in vormen gegoten legering van ijzer, koolstof (2,5%-6,67%), mangaan en silicium. Het wordt vervaardigd door omsmelting van ruw ijzer, samen met cokes (kooks) en kalk in een koepeloven, inductieoven of een trommeloven.

Vanwege de ruwheid van de vorm is het uiterlijk van een gietijzeren voorwerp duidelijk als zodanig te herkennen.

Het gieten[bewerken]

Het vloeibare metaal wordt gegoten in een vorm die is gevormd met kleigebonden of chemisch gebonden vormzand. Kleigebonden oftewel groen zand wordt gebruikt bij gietgewichten tot ±300 kg. Bij grotere gietgewichten wordt chemisch gebonden vormzand gebruikt. Bij zeer grote en meestal eenmalige gietstukken is het zelfs mogelijk om een "metselwerk" in een groot gat in de grond te gebruiken waarin vervolgens het vloeibare materiaal wordt gegoten.

Nuvola single chevron right.svg Zie ook: gieten (metaalkunde)

Eigenschappen[bewerken]

Gietijzer is zeer goed op druk te belasten, maar de treksterkte is niet erg groot bij de niet gelegeerde gietijzersoorten; voor op trek belaste constructie-elementen kan beter gebruikgemaakt worden van smeedijzer. Om zeer hoge treksterktes te bereiken is het mogelijk om enkele legeringselementen zoals nikkel, molybdeen en silicium toe te voegen aan de smelt. Tevens kunnen de mechanische eigenschappen worden beïnvloed door een warmtebehandeling. Nodulair gietijzer met een laag siliciumgehalte wordt veelal gebruikt voor onderdelen die bij zeer lage temperaturen dienst moeten doen (kerfslagwaarde). In tegenstelling tot andere metalen is lamellair gietijzer vrij star, in het geheel niet flexibel, dat wil zeggen breekbaar bij verkeerde belasting. Nodulair gietijzer heeft daarentegen goede mechanische eigenschappen. Gebroken gietijzer is tegenwoordig te herstellen door lassen met speciale laselektrodes. Na een lasbehandeling ontstaan er spanningen in het gietstuk die kunnen worden verwijderd door een warmtebehandeling.

Vooral door de dikte van het materiaal heeft 'gietijzer' in de volksmond nog steeds de associatie van iets wat lomp, massief en loodzwaar is. Door de wijze van produceren kennen voorwerpen van gietijzer, bijvoorbeeld pannen en verwarmsradiatoren, een nog grotere materiaaldikte dan bijv. smeedijzer, en zeker veel dikker dan pannen die uit een dunne plaat worden gestansd en in een vorm worden geperst. Waarbij bij die laatste overigens moet worden opgemerkt dat dan soms ook nog eens gebruik wordt gemaakt van materialen met een (veel) lager soortelijk gewicht, zoals aluminium.

De grotere materiaaldikte en daardoor massiviteit, kan zowel een bij-effect als een doelbewuste keuze zijn. Vroeger bestonden modernere metaalbewerkingen zoals stansen en persen nog niet, of deze waren veel minder gangbaar. Gieten was bovendien een technisch gezien vrij simpel proces waarvoor weinig specialistische apparatuur nodig was, en daardoor relatief makkelijk en goedkoop uit te voeren. Zeker voor grotere voorwerpen zoals (stoom)ketels waren andere fabricageprocessen dan gieten bovendien nog nauwelijks mogelijk. Met gieten is het niet mogelijk om flinterdunne metalen voorwerpen te maken, ook niet voor bijv. een pannendeksel waarvoor deze massiviteit niet/nauwelijks praktische meerwaarde heeft. Een nadeel van gieten is dan ook dat er altijd relatief veel materiaal (grondstoffen) voor nodig zijn, ook wanneer de materiaaldikte geen meerwaarde voor dat product heeft. Dit heeft er mede aan bijgedragen dat andere fabricageprocessen naast gieten zijn opgekomen. Voor sommige doeleinden, zoals een motorblok of een pomp, is de massiviteit van het materiaal echter juist een vereiste. Voor dergelijke producten is gieten dan juist weer effectiever/efficiënter dan bijv. plaatbewerking of frezen. Ook tegenwoordig wordt het gieten (soms spuitgieten) van ijzer/metaal dan ook nog regelmatig toegepast.

Toepassingen[bewerken]

Grafteken van gietijzer

Lamellair gietijzer wordt nog wel gebruikt voor het vervaardigen van keukengerei, kachels, deurbeslag, meubelen en sierornamenten. In de 19e en 20e eeuw is het ook toegepast voor het bouwen van bruggen en constructies zoals vuurtorens. Gietijzer is grotendeels in onbruik geraakt vanwege de brosheid van het materiaal en de lage trekbelasting die het kan doorstaan. Eén van de grote voordelen van deze soort gietijzer is de geluiddempende werking.

Door de zeer goede mechanische eigenschappen van dit materiaal wordt nodulair gietijzer daarentegen nog veelvuldig toegepast in o.a. de grondverzet- en vrachtwagenindustrie.

Sieraden en onderscheidingen[bewerken]

In Pruisen kwamen in 1813 fijn gedetailleerde sieraden, het "Fer de Berlin" in de mode. Het IJzeren Kruis uit 1813 is van gietijzer met een zilveren montuur.

Soorten[bewerken]

Gietijzer komt voor als wit-, grijs-, gemêleerd, ferritisch, perlitisch, austenitisch of martensitisch gietijzer. De soort wordt afgeleid van de matrix van de grondstructuur en de mate van afkoeling van het gesmolten gietijzer. Snelle afkoeling zorgt voor gemêleerd grijs gietijzer met veel gebonden koolstof terwijl langzame afkoeling leidt tot weinig tot geen (ferritisch) gebonden koolstof. Het verbinden van de koolstof in het gietijzer (perlietvorming) kan worden beïnvloed door het toevoegen van koper en mangaan. De overige soorten grijs gietijzer worden bij tussenliggende afkoeltijden bereikt. Wit gietijzer bevat geen vrij grafiet; de aanwezige koolstof is geheel chemisch gebonden aan het ijzer in de vorm van carbiden. De aanwezigheid van Si werkt bevorderend voor de grafietafscheiding en dus grijs gietijzer.

Toevoegingen[bewerken]

Door het toevoegen van magnesium wordt de vrije koolstof gedwongen om de vorm met de minste oppervlaktespanning aan te nemen: de bolvorm (nodulen).

Gradering van gietijzer (handelsnaam vlgs. DIN)[bewerken]

Basissymbool Voorbeeld Omschrijving
GG (grijs gietijzer) GG grijs gietijzer (lamellair) waaraan geen beproevingseisen zijn gesteld
GG 0,2kN GG 20 grijs gietijzer (lamellair) met een minimum treksterkte van 0,2 kN/mm²
--- GG 30 grijs gietijzer (lamellair) met een minimum treksterkte van 0,3 kN/mm²
GGG (nodulair gietijzer) GGG40 Ferritisch gietijzer (nodulair) met een minimum treksterkte van 0.4kN/mm²
--- GGG40.3 Ferritisch gietijzer (nodulair) met een minimum treksterkte van 0.4kN/mm², laag siliciumgehalte, gebruikt bij zeer lage temperaturen.
--- GGG50 Ferritisch/perlitisch gietijzer (nodulair) met een minimum treksterkte van 0,5 kN/mm²
--- GGG60 Perlitisch gietijzer (nodulair) met een minimum treksterkte van 0,6 kN/mm²
Hooggelegeerde gietijzersoorten ADI Austenitic Ductile Iron, met een hoog nikkel- en molybdeengehalte en een zeer hoge drukbestendigheid met een minimum treksterkte van 1,0 kN/mm² en een rek van 10% (verkregen door een gloeibehandeling waarna afkoeling in een zoutbad plaatsvindt).
--- SIMO Ferritisch gietijzer met een hoog silicium- en molybdeengehalte voor corrosiebestendigheid

Dit zijn oude benamingen volgens de ingetrokken DIN1693-01. Er bestaan recentere DIN EN normen.

Gietstaal[bewerken]

Gietstaal, oude benaming Thomasstaal, heeft een hoger smeltpunt dan gietijzer en is in vloeibare toestand veel stroperiger. Er zijn veel verschillende kwaliteiten gietstaal. Zo is GS-38/45/52/60 normaal staal en G-NiCr 20 Mo 15 (Hastelloy C) dat extreem corrosiebestendig is.

Zie ook[bewerken]

Externe links[bewerken]