Gietijzer is een veelgebruikte constructiemateriaalsoort met uitstekende druksterkte en goede slijtvastheid. Het combineert sterkte, stijfheid en gietbaarheid, waardoor het breed toepasbaar is in machinebouw, motoren, leidingen, frames en infrastructuur. Deze pagina gaat diep in op chemische samenstelling, fysische en mechanische eigenschappen, metaalkundige achtergrond, verwerkingstechnieken zoals smeden en gieten, lasbaarheid, corrosiebescherming en concrete toepassingen. Daarnaast bespreken we typen gietijzer, vergelijkingen met staalsoorten en procesparameters.
Wat is gietijzer?
Gietijzer is een ijzer-koolstoflegering met een hoog koolstofgehalte (2–4%) en wordt geproduceerd door vloeibaar metaal in mallen te gieten. Het materiaal is zeer goed gietbaar, hard en slijtvast, maar heeft beperkte treksterkte en lage ductiliteit. Gietijzer wordt veel toegepast in drukbelaste constructies, machineframes, motorblokken en leidingwerk. Typische typen zijn grauw gietijzer (GJL), wit gietijzer (GJW) en nodulair gietijzer (GJS).
Chemische samenstelling
De chemische samenstelling van grauw gietijzer is afgestemd op gietbaarheid, sterkte en slijtvastheid.
| Element | Typisch % | Rol in het gietijzer |
|---|---|---|
| Koolstof (C) | 2,5–3,5% | Verhoogt druksterkte en hardheid, vormt grafietvlokken voor demping. |
| Silicium (Si) | 1,5–3,0% | Beïnvloedt grafietstructuur en hardheid; bevordert gietbaarheid. |
| Mangaan (Mn) | ≤0,8% | Verbetert taaiheid en bindt zwavel. |
| Fosfor (P) | ≤0,15% | Verhoogt vloeibaarheid maar kan brosheid verhogen. |
| Zwavel (S) | ≤0,08% | Beïnvloedt gietbaarheid; te veel kan brosheid veroorzaken. |
Fysische eigenschappen
- Dichtheid: ~7,2 g/cm³
- Smeltpunt: 1140–1200 °C
- Thermische geleidbaarheid: 40–55 W/m·K
- Elasticiteitsmodulus: 100–170 GPa, afhankelijk van type
Mechanische eigenschappen
- Druksterkte: 200–400 MPa
- Treksterkte: 100–250 MPa (afhankelijk van type)
- Elongatie: 0,5–2% (laag ductiel)
- Impactenergie: 3–10 J (bij +20°C, grafietvlokken dempen schokken)
Metaalkundige achtergrond
Grauw gietijzer heeft een ferritisch of perlitisch matrix waarin grafietvlokken zijn ingesloten. Grafiet zorgt voor demping van trillingen, hoge druksterkte en slijtvastheid. De brosheid wordt beperkt door de matrixstructuur en legeringselementen. Het materiaal is minder geschikt voor trekbelastingen.
Warmvervorming en smeden (forging)
Gietijzer kan niet traditioneel gesmeed worden vanwege lage ductiliteit. Warmbewerking beperkt zich tot temperen, spanningsarm gloeien en machineren van gegoten producten.
| Proces | Aanbevolen temperatuur (°C) |
|---|---|
| Temperen / spanningsarm gloeien | 550–650 |
| Annealing | 850–900 |
Warmtebehandeling
Warmtebehandelingen van gietijzer bestaan uit gloeien, spanningsarm gloeien en temperen om interne spanningen te verminderen, brosheid te beperken en machinabiliteit te verbeteren.
Lasbaarheid
Gietijzer heeft beperkte lasbaarheid vanwege brosheid en koolstofinhoud. Speciale technieken zoals voorverwarmen, lage-lasstroom en nabehandeling zijn vereist. Nodulair gietijzer (GJS) heeft betere lasbaarheid dan grauw gietijzer (GJL).
Corrosiebescherming
Gietijzer is gevoelig voor roest en corrosie. Bescherming gebeurt door coaten, schilderen of thermisch verzinken, afhankelijk van de toepassing.
Typen gietijzer
- GJL (grauw gietijzer): Goede druksterkte en demping, lage treksterkte
- GJS (nodulair gietijzer): Hogere ductiliteit en treksterkte, goed lasbaar
- GJW (wit gietijzer): Zeer hard en slijtvast, bros, weinig ductiliteit
Toepassingen
- Machineframes, behuizingen en motorblokken
- Pompen, kleppen, flenzen en leidingen
- Drukbelaste componenten en lagers
- Trillingsdempende constructies door grafietvlokken
Vergelijking met staalsoorten
| Materiaal | Druksterkte / Vloeigrens | Toepassing |
|---|---|---|
| S235 staal | 235 MPa | Algemene constructies |
| S335 staal | 335 MPa | Middelzware constructies |
| GJL (grauw gietijzer) | 200–400 MPa (druk) | Machineframes, lagers, motorblokken |
Samenvatting
Gietijzer is een veelzijdig constructiemateriaal met uitstekende druksterkte en slijtvastheid, maar beperkte treksterkte. Typen zoals GJL en GJS bieden toepassingen van machineframes tot motorblokken en leidingen. Het materiaal is gietbaar, dempt trillingen en kan corrosiebeschermd worden voor gebruik in diverse industriële toepassingen.
Bronnen
- EN 1561: Founding – European standard for grey cast iron
- ASM International – Cast Iron Handbook
- Metal datasheets – Gray and ductile cast iron
- Wikipedia – Cast iron ([en.wikipedia.org](https://en.wikipedia.org/wiki/Cast_iron?utm_source=chatgpt.com))
