Sphäroguss-Nodularisierung und Impfung: FeSiMg-Behandlung, Magnesiumausbeute und Fade-Management
Sphäroguss (Gusseisen mit Kugelgrafit) ist einer der wichtigsten Konstruktionswerkstoffe aus Gusseisen. Der metallurgische Schritt, der seine Eigenschaften freisetzt, ist die Nodularisierungsbehandlung: Grafit als kugelige Nodulen statt als Lamellen ausfallen zu lassen. Angetrieben wird das von Magnesium, als Nodularisator FeSiMg zugegeben, und durch Impfung mit Ferrosilizium und Calcium-Silizium gestützt. Die tägliche Herausforderung ist, das enge Rest-Magnesium-Ziel zu treffen, die Nodulkeimbildung beim Gießen aufrechtzuerhalten und den Mg-Fade in dickwandigen Stücken zu beherrschen.
Magnesium macht Sphäroguss möglich, wirkt aber nur in einem engen Fenster. Rest-Magnesium zwischen 0,03 % und 0,06 % erzeugt gut kugeligen Grafit; darunter entartet er zu Verdichtungs- oder Lamellenformen und das Stück verliert Duktilität; darüber blitzt Mg-Dampf auf, Dross-Einschlüsse entstehen und Fehler häufen sich. Die Behandlungslegierung FeSiMg muss so formuliert und dosiert sein, dass sie in dieses Fenster fällt. FeSiMg mit 5–10 % Mg, Calcium und optionalen Seltenen Erden, mit 40–60 % Ausbeute unter Standardbedingungen, trifft das Ziel.
Die Behandlung legt den Magnesiumgehalt fest, aber erst die Impfung sorgt dafür, dass der Grafit tatsächlich als Nodul keimt. Impfen mit Ferrosilizium-basierten Impflegierungen — oft mit Calcium-Silizium, manchmal mit Barium oder Seltenen Erden — fügt heterogene Keimstellen hinzu, fördert hohe Nodulanzahl und feines, gleichmäßiges Gefüge. Ohne wirksame Impfung kann selbst gut nodularisiertes Eisen bei Unterkühlung entarteten Grafit zeigen, besonders in dünnwandigen Schnellgefrierbereichen. Geimpft wird meist im Strahl beim Gießen (Spätimpfung) oder in der Form.
Mg-Fade — der allmähliche Verlust des Rest-Mg zwischen Behandlung und Guss — ist die chronische Herausforderung. Mg-Dampf entweicht während des Haltens; je länger, desto niedriger der Restgehalt. In dickwandigen, lange gegossenen Stücken können Spätgüsse unter die Schwelle fallen. Standardabwehren: mit hohem Restgehalt starten (durch konsistentes, gut abgestimmtes FeSiMg), Haltezeit minimieren, Spätimpfung zur Auffrischung der Keimbildung. Gießereien, die zuverlässiges FeSiMg mit disziplinierter Impfung verbinden — wie unsere Ferrosilizium-Lieferung an eine Gießerei zeigt — erreichen über 85 % Kugeligkeit bei geringem Ausschuss.
Chargen — besonders mit Recyclingstahl oder verunreinigtem Schrott — bringen oft Spuren von Titan, Blei, Wismut und Antimon ein, die die Kugeligkeit schon im ppm-Bereich stören. FeSiMg-Qualitäten mit Seltenen Erden (Cer, Lanthan) neutralisieren sie. FeSiMg-Beschaffung läuft auf drei Fragen hinaus: ist der Mg-Gehalt chargenweise zertifiziert und konsistent? passt die Körnung zum Verfahren? ist die Lieferung zuverlässig? Konsistentes FeSiMg ist die Grundlage für Kugeligkeit, mechanische Eigenschaften und Ausschusskontrolle.
