Wat zijn de verschillen tussen gietstaal en gietijzer?

In de werktuigbouwkunde of de metaalsector worden verschillende materialen en metalen gebruikt. Van alle metalen wordt staal het meeste gebruikt. Dit materiaal is ijzer met een klein percentage koolstof.  Staal kan op verschillende manieren in de gewenste vorm worden gebracht. Hierbij kan gedacht worden aan walsen, smeden en buigen. Ook kunnen producten in de juiste vorm worden gegoten. Er zijn echter een aantal verschillen tussen gietstaal en gietijzer. Deze verschillen zitten niet alleen in het materiaal, ook de verwerkingsprocessen tussen gietijzer en gietstaal zijn verschillend.

Sterkte van het materiaal
Gietstaal is sterker dan gietijzer. Daarom wordt gietstaal gebruikt bij producten die onder een grotere druk of belasting komen te staan. Gietstaal is minder breekbaar dan gietijzer. Hierdoor is gietstaal minder breekbaar en heeft het een smeltpunt van 1450-1550 gr C. Dit smeltpunt is 200 gr C hoger dan het smeltpunt van gietijzer. Hierdoor worden hogere eisen gesteld aan de oeverbekleding, de gietvormen en de smeltkroes.

Vormvullend vermogen
Verder is gesmolten gietstaal ook stroperiger dan gietijzer en is het vormvullend vermogen minder goed. Daardoor is het gegoten product minder strak en zal men rekening moeten houden met nabewerking. Gietstaal moet in ieder geval na het gieten worden gegloeid. Dit wordt ook wel spanningsarmgloeien genoemd en wordt gedaan om de spanning in het materiaal te verminderen. De inwendige spanning van gietstaal ontstaat door de grote krimp die veroorzaakt door het stollen van gietstaal. De krimp van gietstaal is 2 procent en dat is twee keer zo groot als de krimp die ontstaat dor het stollen van grijs gietijzer. Door deze grote krimp kunnen slinkholtes ontstaan in het gietstuk. Deze slinkholtes worden ook wel lunkers genoemd.

Wanddikte van gietstaal
Over het algemeen is gietstaal alleen geschikt voor het gieten van producten van een grote wanddikte. Deze wanddikte moet minimaal 7 millimeter zijn. Gietstaal is goed te bewerken en de sterkte en taaiheid van dit materiaal kunnen doormiddel van veredelen worden verbetert.

De prijs van gietstaal en gietijzer
Over het algemeen is gietstaal duurder dan gietijzer. Dit komt doordat de bewerking van gietstaal duurder is dan de bewerking van gietijzer. De kosten van de bewerking zitten vooral in de hogere verwerkingstemperatuur en de grotere bewerkingtoeslag/ nabewerking.

Wat is gietstaal en waar wordt dit toegepast?

Gietstaal wordt ook wel afgekort met GS is staal dat in verschillende vormen gegoten kan worden. Hierdoor lijkt gietstaal op gietijzer. De eigenschappen van gietstaal zijn echter anders dan de eigenschappen van gietijzer. Oorspronkelijk was gietstaal het welstaal dat uit erts gewonnen werd en vervolgens uit de puddeloven werd omgesmolten in een smeltkroes. Deze methode werd gebruikt om de slak te verwijderen en een hoogwaardiger materiaal te verkrijgen. Door deze methode toe te passen hoefde men niet te smeden.

In omstreeks  1740 werd de omsmeltmethode ontwikkeld door Benjamin Huntsman. De manier waarop gietstaal werd bereid was geheim. De samenstelling van de vuurvaste bekleding van de kroezen werd niet vrijgegeven. Daarnaast werden ook de toeslagstoffen niet bekend gemaakt door bedrijven die gietstaal produceerden. De reden voor deze geheimzinnigheid was de concurrentie. Men wilde deze productieprocessen zo geheim mogelijk houden zodat men in staat was om betere producten te produceren van gietstaal dan de concurrenten. In Duitsland produceerde de Krupp staalfabrieken in 1815 gietstaal en Jacob Mayer in 1836.

In eerste instantie werd gietstaal in coquilles gegoten. Deze werden dan vervolgens in blokken verkocht aan andere bedrijven die hier producten van konden maken. Dit waren bijvoorbeeld de smederijen. Een smid kon van deze blokken gietstaal verschillende gebruiksvoorwerpen maken. Ook gereedschappen en machineonderdelen werden door een smid vervaardigd. Jacob Mayer was er in 1851 in geslaagd om staal rechtstreeks in bepaalde giervormen te gieten. Hierdoor werd het werk van de smid overbodig. Staal hoefde niet meer in een bepaalde vorm gesmeed te worden. Staal kon in de juiste vorm worden gebracht door het gietproces. Toch waren smeden nog steeds nodig omdat niet alle vormen geschikt zijn om gegoten te worden. Staalgieten werd vooral toegepast voor het produceren van wielbanden en schrijven voor spoorwegen. Ook voor het vervaardigen van scheepsonderdelen en onderdelen voor machines werd staalgieten gebruikt.

Tegenwoordig wordt staalgieten nog steeds toegepast. Gietstaal is in verschillende legeringen verkrijgbaar. Daardoor zijn de eigenschappen van gietstaal verschillend. Over het algemeen wordt gietstaal ingedeeld in ongelegeerd gietstaal, laag gelegeerd gietstaal  en hooggelegeerd gietstaal.

  • Ongelegeerd gietstaal bevat maximaal 0,30% Koolstof en 1,5% Mangaan. Dit staal is vooral voor algemeen gebruik geschikt bijvoorbeeld voor de industrie en machinebouw. Vooral in een omgeving, waar hoge mechanische eigenschappen worden gevraagd van onderdelen, wordt gietstaal gebruikt.
  • Laaggelegeerd gietstaal  bevatten verschillende legeringselementen. Het percentage Koolstof is <0,30%. Daarnaast bevat laaggelegeerd gietstaal een percentage Chroom (1 – 5%)  en Molybdeen (max. 1,75%) ook Wolfram, Titanium en Vanadium kunnen worden toegevoegd. De keuze voor deze metalen is afhankelijk van de eisen die aan het product worden gesteld.
  • Hooggelegeerd gietstaal wordt vooral gebruikt voor het vervaardigen van onderdelen en gereedschappen waaraan specifieke eisen worden gesteld. Hierbij kan gedacht worden aan corrosiebestendigheid, slijtvastheid en hittebestendigheid.

Waar wordt gietstaal toegepast?
Gietstaal wordt vooral toegepast in de industrie en de machinebouw. Het is vooral geschikt voor onderdelen die zwaar belast worden. Verder is gietstaal goed lasbaar. Gietstaal wordt op verschillende manieren aangeduid. De aanduiding geeft aan waar het gietstaal geschikt voor is.

  • G: is gewoon gietstaal
  • GS: gietstaal, de letter ‘S’ staat voor de Engelse term: Sructural steel. Dit is gietstaal voor staalconstructie doeleinden en moeten tegen een zware belasting kunnen.
  • GP: gietstaal, de letter  ‘P’ staat voor de Engelse term: Pressure. Dit gietstaal is vooral geschikt voor drukvaten en pomphuizen. Dit zijn apparaten die onder grote druk komen te staan.
  • GE: gietstaal, de letter ‘E’ staat voor de Engelse term: engineering. GE: gietstaal wordt vooral gebruikt in de machinebouw.

Na de bovengenoemde letters worden in de aanduiding van gietstaal ook cijfers genoemd. Deze cijfers kunnen de Minimum rekgrens in N/mm2 aanduiden, ook kunnen de cijfers worden gebruikt om de legering aan te duiden.