Der Einfluß des Siliziums auf die Gleichgewichts- und Graphitisierungsvorgänge

Zusammenfassung

Bei Abwesenheit von Silizium oder anderer graphitfördernder Elemente (Aluminium, Nickel, Kupfer, Titan usw.) ist die Zerfallsgeschwindigkeit des an sich thermodynamisch instabilen Eisenkarbids so gering, daß sie nicht ausreicht, um während der Abkühlung flüssigen Gußeisens eine Zerlegung des kristallisierenden oder bereits auskristallisierten Eisenkarbids unter Abscheidung elementaren Kohlenstoffs zu bewirken. Aber auch Kernzahl und vor allem die Werte für die Kristallisationsgeschwindigkeit des Graphits aus der Schmelze sind zu klein, um eine direkte Abscheidung von Graphit aus der Schmelze zu ermöglichen. Mit steigendem Siliziumgehalt dagegen nehmen Kernzahl und Kristallisationsgeschwindigkeit für die Bildung des Graphits sowohl aus der erstarrenden Schmelze als auch beim Zerfall freien Eisenkarbids zu. Je größer die Abkühlungsgeschwindigkeit bzw. je geringer die Wandstärke des Gußstücks, um so höher muß grundsätzlich der im Gußeisen anwesende Siliziumgehalt sein, wenn das Eisen grau erstarren soll. Daß Silizium in so starkem Maße die Graphitbildung begünstigt, obwohl es selbst sehr stabile Karbide (unter dem Lichtbogen oder bei sehr hoher Temperatur) zu bilden vermag, liegt darin begründet, daß es sehr stabile (stark exotherme) Mischkristalle und Silizide mit dem Eisen eingeht, und auf diese Weise der Grundmasse Eisen entzieht. Die komplexen Silikokarbide dagegen sind wesentlich instabiler als reines Eisenkarbid und zersetzen sich leicht unter Graphit- bzw. Temperkohleabscheidung. Die Silizide jedoch sind so beständig, daß sie noch in höheren Temperaturbereichen des flüssigen Eisens auftreten und die Bildung von Eisenkarbidmolekülen in der Schmelze erschweren.