Redaktion og opdatering af indholdet på denstoredanske.dk er indstillet pr. 24. august 2017. Artikler og andet indhold er tilgængeligt i den form, der var gældende ved redaktionens afslutning.

  • Artiklens indhold er godkendt af redaktionen

støbejern

Oprindelig forfatter VFB Seneste forfatter Redaktionen

Støbejern. 1 Mikrofotografi af hvidt støbejern med ca. 5% kulstof (overeutektisk). De hvide lister er tidligt udskilte krystaller af cementit, Fe3C. Imellem dem findes det sidst størknende eutektikum, som i støbejern kaldes ledeburit. Støbejernets hårdhed er ca. 550 HV. 2 Mikrofotografi af gråt støbejern til en stempelring med ca. 4,1% kulstof (eutektisk). De sorte flager er grafit, krystallinsk kulstof, som er jævnt fordelt i en perlitisk grundmasse (grå). Lokalt findes et par sent størknende lommer (hvide) af steadit, et fosforholdigt eutektikum. Støbejernets hårdhed er ca. 240 HV.

Støbejern. 1 Mikrofotografi af hvidt støbejern med ca. 5% kulstof (overeutektisk). De hvide lister er tidligt udskilte krystaller af cementit, Fe3C. Imellem dem findes det sidst størknende eutektikum, som i støbejern kaldes ledeburit. Støbejernets hårdhed er ca. 550 HV. 2 Mikrofotografi af gråt støbejern til en stempelring med ca. 4,1% kulstof (eutektisk). De sorte flager er grafit, krystallinsk kulstof, som er jævnt fordelt i en perlitisk grundmasse (grå). Lokalt findes et par sent størknende lommer (hvide) af steadit, et fosforholdigt eutektikum. Støbejernets hårdhed er ca. 240 HV.

støbejern, kompleks jernlegering med højt kulstofindhold, som anvendes til støbning af færdige jerngenstande. Støbejern består af jern, kulstof, silicium, fosfor, mangan og svovl. Med et kulstofindhold på 2,5-4% ligger smeltetemperaturen 200-400 °C lavere end for rent jern (se jern-kulstof-diagram), hvilket gør omkostningerne ved smeltning og formning relativt lave. Kulstof forekommer i støbejern dels kemisk bundet som karbidet cementit, dels udskilt som flager eller lameller af grafit. I SG-jern er grafitten dog udskilt som kugler.

Støbejern inddeles i hovedtyperne hvidt og gråt støbejern, hvoraf gråt støbejern er langt det vigtigste. I hvidt støbejern foreligger alt kulstof som cementit, og jernet er derfor meget hårdt, over 450 HV (se Vickers-hårdhed), slidstærkt og svært at bearbejde med skærende værktøj. Hvidt støbejern bruges til emner udsat for slid og er udgangspunkt for fremstilling af aducergods.

Gråt støbejern er relativt blødt og bearbejdeligt. Under størkningen udskilles grafit, som kompenserer for metallets sammentrækning og resulterer i tæt gods. Hvis gråt støbejern legeres med 0,7-1,2% fosfor, falder temperaturen på den sidst størknende smelte med ca. 100 °C, så selv formens fineste dele bliver fyldt af jern (se fosfideutektikum).

Annonce

Gråt støbejern har betydelig mindre trækstyrke end stål, og man kan ikke fastlægge en brugbar flydespænding. Derimod har gråt støbejern med lamelgrafit gode slid- og glideegenskaber, som gør det velegnet til fx motorcylindre og stempelringe. Endvidere virker grafitindholdet lyddæmpende, hvorfor gråt støbejern er vidt udbredt i bevægelige maskindele som fx tandhjul. Støbejerns trykstyrke er tre-fire gange så stor som trækstyrken, hvilket åbner særlige anvendelsesområder.

Betegnelserne hvidt og gråt støbejern hentyder til udseendet af en brudflade. Hvidt støbejern ser blankt ud, da bruddet især forløber gennem cementit, mens bruddet i det grå støbejern især forløber gennem de grålige grafitlameller.

Meleret støbejern er en blandingsstruktur af gråt og hvidt, der normalt kun findes i overgangen mellem støbejernets grå og hvide partier.

Om støbejern bliver hvidt eller gråt, afhænger dels af kølehastigheden ved udstøbningen, dels af legeringens sammensætning. Hurtig afkøling og lave kulstof- og siliciumindhold fremmer det hvide støbejern. På mange maskinelementer ønsker man en hård og slidstærk overflade, men en blød og bearbejdelig krop. Fx kan en stempelløfter udstøbes mod en hurtigtkølende kokille (metalform), mens kroppen størkner mod en langsomtkølende sandform. Den samme legering kan derved levere en slidstærk, hvid overflade og en grå, bearbejdelig krop. På lignende måde eller ved legering kan valser til såvel varm- som koldvalsning af metaller fremstilles med en grå kerne og en hvid overflade, som kan højglanspoleres.

De almindeligste legeringselementer er chrom, nikkel og molybdæn samt silicium ud over standardmængden. Ved legering kan der fremstilles syrefaste kvaliteter og stærke bainitiske støbejern (se bainit). Nikkel øger modstandsdygtigheden mod alkalier. Støbejern kan ikke formgives ved smedning eller kolddeformation.

Støbejern fremstilles på jernstøberier ved smeltning, tidligere i kupolovne, i dag i elektroovne ud fra råjernsbarrer og skrot. Af særlig betydning er den automatiske formemaskine opfundet af V. Aa. Jeppesen i 1959. Den har revolutioneret støberiindustrien ved fremstilling af støbegods på op til 50 kg stykvægt.

Historie

Støbejern kendes i Europa fra midt i 1400-t., hvor man træffer støbejernsplader som foring af ildsteder; lidt senere brugte man støbejern til gryder, kanoner, kanonkugler og kakkelovnsplader. I 1700- og 1800-t. anvendtes støbejern i flere broer (se Darby) og bygninger. I forbindelse med verdensudstillingen i London i 1851 blev Crystal Palace opført med søjler og dragere af støbejern. I København opførte J.D. Herholdt 1857-61 Universitetsbiblioteket i Fiolstræde, hvis bogsal er bemærkelsesværdig ved sin dristige anvendelse af støbejernssøjler gennem to etager. Efterhånden som stål vandt frem i slutningen af 1800-t., mistede støbejern sin betydning som konstruktionsmateriale.

I Kina var støbejern (råjern) almindeligt allerede 300 f.Kr. Det blev anvendt til gryder eller blev frisket til smedejern for knive, armbrøstbolte, landbrugsredskaber og hals- og håndjern til slaver.

Mekaniske egenskaber for tre støbejernskvaliteter
flyde-spænding MPabrudstyrke MPaforlængelse %trykstyrke MPaBrinell-hårdhed HB
motorcylindre 250-3500750-1000180-250
kakkelovnsgods 125-1500400-500140-180
SG-jern, udglødet380530121100180-230

Referér til denne tekst ved at skrive:
Vagn Fabritius Buchwald: støbejern i Den Store Danske, Gyldendal. Hentet 20. februar 2019 fra http://denstoredanske.dk/index.php?sideId=166360