Gjuterihandboken 3.7 Austenitiska gjutjärn

3.7 Austenitiska gjutjärn

Austenitiskt gjutjärn (kallas ofta Ni-resist) är en grupp av material med mycket bra korrosions- och högtemperaturegenskaper. En speciell egenskap är att de är omagnetiska.

Skriv ut
Innehållsförteckning

    3.7.1 Austenitiska gjutjärn

    Austenitiska gjutjärn tillverkas både som grått gjutjärn och som segjärn. Några av de austenitiska segjärnen har mycket bra slagseghetsegenskaper vid väldigt låga temperaturer. Exempel på användningsområden är pumpar, grenrör, gasturbinhus, turboladdare, kompressorer, glasformar samtkomponenter till industriugnar och kylsystem (ner till -196°C).

    Denna typ av gjutjärn med austenitisk grundmassa har inte särskilt hög draghållfasthet (se tabell längre ned på sidan). Materialet med högsta hållfasthetskravet är ett segjärn (GJSA-XNiSiCr30-5-5) och har en lägsta brottgräns på 390 MPa. Maxvärdet är i praktiken sällan över 420 MPa. De båda gråjärnen har lägsta dragbrottsgränser på 140 respektive 170 MPa och i praktiken sällan över 200 MPa.

    Nickelhalten i austenitiskt gjutjärn är hög – över 13 procent. Den höga nickelhalten och andra legeringselement ger materialet en stabil austenitisk grundmassa som inte omvandlas vid låga temperaturer.

    Standard för austenitiskt gjutjärn, SS-EN 13835:2012
    Det finns tio olika austenitiska segjärn (betecknas GJSA-) och två gråjärn (GJLA-) standardiserade.

    Tabell 29. Mekaniska egenskaper vid (23±5°C) för austenitiska gjutjärn enligt SS-EN 13835:2012 mätt på provstavar bearbetade från gjutna provstavsämnen. Värdena gäller gjutna prover med en tjocklek eller en diameter som är lika med eller mindre än 25 mm. 1) Vid användning av gjutna ämnen större än 25 mm krävs särskild överenskommelse mellan köpare och tillverkare.
    2) Krav endast genom överenskommelse mellan tillverkare och köpare.

    Tabell 30. Kemisk sammansättning för austenitiska gjutjärn enligt SS-EN 13835:2012 i procent.

    Inverkan av legeringselement
    Den austenitiska grundmassan ger ett flertal viktiga egenskaper som beror på materialsammansättningen. Det gäller i synnerhet krom, mangan, molybden och kisel. Dessa ämnen påverkar värme-och korrosionsbeständigheten, magnetiska egenskaper, slagsegheten, kryphållfastheten och termisk expansion.

    Kisel

    Intervallet för kisel för respektive material är medvetet brett för att kunna minska risken för alltför mycket karbider. Kiselhalten tenderar att vara högre i tunna jämfört med tjocka sektioner. Undantagen är vissa material som innehåller 4 till 6 procent kisel, som i dessa nivåer är till för att förbättra högtemperatur- och skalningsegenskaperna.

    Nickel

    Nickel är nödvändig för att ge en stabil austenitisk grundmassa. I en ren järn–nickel-legering krävs 30 procent nickel för att uppnå en austenitisk grundmassa, men förekomsten av kol, koppar, mangan och krom bidrar till att minska den mängd som krävs.

    Koppar

    Koppar är ett ämne som starkt gynnar en austenitisk grundmassa. Det kan emellertid endast tillsättas när nickel är närvarande, eftersom nickel ökar lösligheten. Dessutom är lösligheten av koppar lägre i segjärnsmaterialen än i gråjärnen.

    Mangan

    Mangan är ett ämne som gynnar bildning av austenit och har god löslighet. Därför används det i gråjärnet SS-EN-GJLA-XNiMn13-7 och i segjärnet ss-EN-GJSA-XNiMn13-7 för att minska mängden av nickel som krävs för att erhålla ett helt omagnetiserbart material.

    Krom

    Krom förbättrar högtemperaturegenskaper, korrosions- och erosionmotståndet. Endast 0,5 procent krom kan lösas i austeniten, vilket betyder att högre halt ger hårda kromkarbider och ger ett sprödare material.

    Molybden

    Molybden är inte specificerat i standarden, men tillsätts för att förbättra högtemperaturegenskaper, speciellt värmebeständighet och krypning. En typisk tillsats av molybden kan vara en procent.