Grijs gietijzer uts lager dan vloeigrens

[Abel H]

Er zal vast een logische reden voor zijn, maar waarom is de UTS (treksterkte, ultimate tensile strenght) bij grijs gietijzer lager dan de vloeigrens (0.2% rekgrens)? Waarom is dit bij grijs gietijzer het geval?

Bij bijvoorbeeld nodulair gietijzer is de UTS wel weer hoger dan de vloeigrens.

voorbeeld van grijs gietijzer: astm cl.20 (DIN GG 14-18) heeft een UTS van ca 140MPa en een vloeigrens van 570MPa.

nodulair DIN GGG 40 heeft een hogere UTS 400 MPa en vloeigrens 250 MPa

Bij kunststoffen weet ik hoe dit gebeurd, doordat de doorsnede minder oppervlak krijgt bij het rekken, maar kan dit ook het geval zijn bij grijs gietijzer?

Ik ben erg benieuwd of iemand hier een verklaring voor heeft, bedankt!

[CoenCo]

Zonder er zelf veel verstand van te hebben, kom ik met een rondje wikipedia tot het volgende:

Grey Iron

A typical chemical composition to obtain a graphitic microstructure is 2.5 to 4.0% carbon and 1 to 3% silicon. Silicon is important to making grey iron as opposed to white cast iron, because silicon is a graphite stabilizing element in cast iron, which means it helps the alloy produce graphite instead of iron carbides. Another factor affecting graphitization is the solidification rate; the slower the rate, the greater the tendency for graphite to form. A moderate cooling rate forms a more pearlitic matrix, while a slow cooling rate forms a more ferritic matrix. To achieve a fully ferritic matrix the alloy must be annealed.[1][4] Rapid cooling partly or completely suppresses graphitization and leads to formation of cementite, which is called white iron.[5]

The graphite takes on the shape of a three dimensional flake. In two dimensions, as a polished surface will appear under a microscope, the graphite flakes appear as fine lines. The graphite has no appreciable strength, so they can be treated as voids. The tips of the flakes act as preexisting notches; therefore, it is brittle.[5][6]. The presence of graphite flakes makes the Grey Iron easily machinable as they tend to crack easily across the graphite flakes.Grey iron also has very good damping capacity and hence it is mostly used as the base for machine tool mountings.

Ductile iron is not a single material but is part of a group of materials which can be produced to have a wide range of properties through control of the microstructure. The common defining characteristic of this group of materials is the morphological structure of the graphite. In ductile irons, the graphite is in the form of spherical nodules rather than flakes (as in grey iron), thus inhibiting the creation of cracks and providing the enhanced ductility that gives the alloy its name.[5] The formation of nodules is achieved by addition of nodulizing elements, most commonly Magnesium (note Magnesium boils at 1100C and Iron melts at 1500C) and, less often now, Cerium (usually in the form of Misch metal), into the melt.[6] Tellurium has also been used. Yttrium, often a component of Misch metal, has also been studied as a possible nodulizer.

Grijs Gietijzer zal op trek door de reeds aanwezige grafiet"scheurtjes" dus eerder breken dan plastisch vervormen.

[In physics I trust]

De vloeigrens f_y is een materiaalconstante die het punt in een spanning-rekdiagram beschrijft waarop een ductiel materiaal "begint te vloeien", ofwel het punt waarop er plastische vervorming begint op te treden.

Grijs gietijzer is niet ductiel en zal dus eenvoudigweg bros falen. Het faalt dus voor er ook maar sprake is van plastische vervorming.

Nodulair gietijzer daarentegen, heeft bolvormige stukjes koolstof in de structuur die de voortplanting van (micro-)cracks tegenhouden. Daardoor vertoont het een veel ductieler gedrag, in het Engels eenvoudig ductile iron geheten trouwens.

[Abel H]

Ik snap dat er geen of nauwelijks plastische vervorming zal optreden omdat het materiaal bros is... Maar zou dit niet betekenen dat ofwel de maximale spanning hetzelfde is als de vloeigrens, of, dat de vloeigrens onmeetbaar is? Hoe kan het dat de vloeigrens toch vernoemd wordt?

Misschien ligt het aan mijn bronnen (ik heb de normen hier niet liggen...)? zal vanavond eens kijken of ik andere eigenschappen bij dezelfde types kan vinden...

[In physics I trust]

Dat kan te maken hebben met je definitie van vloeigrens (0.2 percent rek). Niemand garandeert dat die bereikt wordt bij brosse materialen. Vloeigrens is maar een nuttig begrip bij ductiele materialen.

[Abel H]

Ah dat is het natuurlijk! dankje, klinkt logisch... vreemd dat ze het uberhaupt noemen (!) vloeigrens is inderdaad nutteloos bij deze orde brosse materialen. Was vergeten hoe het bepaald wordt als er geen verschil te zien is in de grafiek.